Bài tiểu luận tên học phần động lực học ô tô đề tài hệ thống treo

ngành công nghiệp ô tô Ơ tơ phương tiện di chuyển phổ biến người ngày Để ô tơ vận hành tốt cần nhiều phận khác hệ thống treo số - Với nhiệm vụ chịu tải trọng hàng trăm hàng nghìn kilogam hệ thống treo đóng vai trị vơ quan đếm vận hành ô tô Trong tiểu luận nhóm chúng em giao đề tài: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO nhóm em tìm hiểu cấu tạo vai trò loại hệ thống treo sử dụng phổ biến thị trường 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Hiểu cấu tạo, công dụng, nguyên lý hoạt động hệ thống treo - Tính tốn thiết kế phận hệ thống treo - Mô 3D phần mềm solidword

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

BÀI TIỂU LUẬN

Tên học phần: ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn:

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Khoa/Viện: Viện kỹ thuật

ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG TREO

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2021

LỜI CÁM ƠN

Lời nói đầu tiên, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh nói chung và Viện Kỹ Thuật nói riêng, đã tạo điều kiện cho sinh viên chúng em được thực hiện bài tiểu luận “Động lực học ô tô” với đề tài “Hệ thống treo” Đặc biệt, nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên hướng dẫn thầy Ts Nguyễn Văn Nhanh đã đồng hành cùng với nhóm em Trong thời gian qua những kiến thức về kỹ thuật ô tô của thầy, nhóm chúng em đã có thêm cho mình những kiến thức thực tế và bổ ích Đây chắc chắn sẽ là những kiến thức rất quý báo, là một trong những hành trang để chúng em bước vững sau này.

Tuy nhiên, do vốn kiến thức còn nhiều hạn chế và khả năng tiếp thu thực tế còn

bỡ ngỡ Mặc dù nhóm chúng em có cố gắng nhưng chắc chắn bài tiểu luận khó tránh khỏi những sai sót và nhiều chỗ còn chưa chính xác, nhưng để đảm bảo cung cấp đủ kiến thức, kính mong thầy và viện kỹ thuật xem xét và góp ý kiến để đồ án của nhóm chúng em được hoàn thiện và tốt hơn

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 7

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 7

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 7

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 7

1.4 PHƯỚNG PHÁP NGHIÊN CỨU 7

1.5 KẾT CẤU TIỂU LUẬN 8

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TREO 9

2.1 Công dụng và yêu cầu 9

2.1.1 Công dụng 9

2.1.2 Yêu cầu 10

2.2 Phân loại hệ thống treo 10

2.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc 11

2.2.2 Hệ thống treo độc lập 13

2.3 Các bộ phận chính của hệ thống treo 26

2.3.1 Bộ phận dẫn hướng 26

2.3.2 Bộ phận đàn hồi 28

2.3.3 Bộ phận giảm chấn 40

2.4 Các lỗi thường gặp và cách kiểm tra hệ thống treo 55

2.4.1 Các lỗi thường gặp 55

2.4.2 Dấu hiệu nhận biết hệ thống treo ô tô có vấn đề 64

2.4.3 Cách kiểm tra hệ thống treo 65

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 69

3.1 Các công thức tổng quát 69

3.1.1 Tính toán cơ cấu dẫn hướng 69

3.1.2 Tính toán giảm chấn 69

3.1.3 Tính toán nhíp 72

3.2 Tính toán thiết kế 73

CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON 75

4.1 Bản vẽ các bộ phận của hệ thống treo Mc.Pherson 75

4.1.1 Càng chữ A 75

4.1.2 Giá chữ U 76

4.1.3 Lò xo 76

4.1.4 Lốp xe 77

4.1.5 Mâm xe 78

4.1.6 Mặt bích 79

4.1.7 Vỏ và ruột xilanh 80

4.2 Hệ thống treo hoàn chỉnh 81

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 82

Tài Liệu Tham Khảo 83

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Lợi ích khi xe có hệ thống treo 9

Hình 2.2: Các loại hệ thống treo 10

Hình 2.3: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp 11

Hình 2.4: Xe sử dụng hệ thống treo phụ thuộc 12

Hình 2.5: Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất13 Hình 2.6: Hệ thông treo độc lập 13

Hình 2.7: Hệ thống treo độc lập của ôtô hoạt động trên đường không bằng phẳng 14

Hình 2.8: Hệ thống treo Mc.Pherson 15

Hình 2.9: Hyundai Accent 16

Hình 2.10: Mazda 3 17

Hình 2.11: Kia Cerato 17

Hình 2.12: Toyota Camry 18

Hình 2.13: Honda Civic 18

Hình 2.14: Hệ thống treo tay đòn kép 19

Hình 2.15: Toyota Inova 20

Hình 2.16: Toyota Fortuner 21

Hình 2.17: VinFast Lux 21

Hình 2.18: Hệ thống treo đa liên kết 22

Hình 2.19: Toyota Inova 23

Hình 2.20: Kia Sedona 24

Hình 2.21: VinFast Lux SA 24

Hình 2.22: Hệ thống treo khí nén 25

Hình 2.23: Bộ phận dẫn hướng Audi A3 26

Hình 2.24: Bộ phận dẫn hướng dụng nhíp 27

Hình 2.25: Các loại bộ phận đàn hồi 28

Hình 2.26: Lá nhíp 30

Hình 2.27: Xe sử dụng đàn hồi nhíp 32

Hình 2.28: Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 33

Hình 2.29: Xe sử dụng đàn hồi lò xo trụ 34

Hình 2.30: Các đặt tính của lò xo 35

Hình 2.31: Sự dao động của lò xo 36

Hình 2.32: Minh họa cho lò xo phi tuyến tính 37

Hình 2.33: Lò xo thanh xoắn 38

Hình 2.34: Hệ thống treo sử dụng thanh xoắn 39

Hình 2.35: Bộ phận đàn hồi khí nén 40

Hình 2.36: Vị trí bộ phận giảm chấn 41

Hình 2.37: Độ dao động của xe 41

Hình 2.38: Giảm chấn ống đơn 43

Hình 2.39: Quá trình ép (nén) 44

Hình 2.40: Quá trình giãn nở 45

Hình 2.41: Giảm chấn ống kép 46

Hình 2.42: Quá trình ép (nén) 47

Hình 2.43: Quá trình chuyển động của pittong 48

Hình 2.44: Giảm chấn thủy lực 49

Hình 2.45: Giảm chấn lò xo 50

Hình 2.46: Giảm chấn cao su 50

Hình 2.47: Cấu tạo phuộc thủy lực loại kép 52

Hình 2.48: Cấu tạo phuộc thủy lực loại đơn 54

Hình 2.49: Giảm xóc bị chảy dầu 56

Hình 2.50: Dầu bị biến chất 56

Hình 2.51: Bộ phận đàn hồi lò xo 57

Hình 2.52: Bộ phận đàn hồi nhíp 58

Hình 2.53: Thanh ổn định 60

Hình 2.54: Bộ phận dẫn hướng 61

Hình 2.55: Kiểm tra áp suất lốp 62

Hình 2.56: Các rotyun 63

Hình 2.57: Càng chữ A 64

Hình 2.58: Lái xe để phát hiện lỗi 66

Hình 2.59: Nhún mạnh xe 67

Hình 2.60: Kiểm tra độ rung bánh xe 67

Hình 4.1: Càng chữ A 75

Hình 4.2: Giá chữ U 76

Hình 4.3: Lò xo 77

Hình 4.4: Lốp xe 77

Hình 4.5: Mâm xe 78

Hình 4.6: Mặt bích 79

Hình 4.7: Vỏ xilanh 80

Hình 4.8: Ruột xilanh 80

Hình 4.9: Hệ thống treo Mc.Pherson 81

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

- Trên thế giới, sự phát triển kinh tế, vận tải,…Đều là những vấn đề, hạng mụcphát triển một cách mạnh mẽ từng giây, từng phút Mỗi ngày lại có rất nhiềunhững ý tưởng, những công nghệ mới được đưa ra và thực hiện, ngành côngnghiệp ô tô cũng vậy Ô tô đang là phương tiện di chuyển phổ biến của mọingười ngày nay Để một chiếc ô tô có thể vận hành tốt thì cần nhiều bộ phậnkhác nhau và hệ thống treo là một trong số đó

- Với nhiệm vụ chịu tải trọng hàng trăm cho đến hàng nghìn kilogam hệ thốngtreo đóng một vai trò vô cùng quan đếm sự vận hành của một chiếc ô tô Trongbài tiểu luận này nhóm chúng em được giao đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆTHỐNG TREO nhóm em sẽ tìm hiểu về cấu tạo và vai trò của các loại hệ thốngtreo được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

- Tính toán thiết kế các bộ phận trong hệ thống treo

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI

- Tìm hiểu chi tiết hệ thống và nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, cấu tạo, nguyên lýhoạt động của một bộ ly hợp

- Tính toán các thông số tương đối trong điều kiện cho phép

- Vẽ mô phỏng 3D bằng phần mềm solidword

- Trình bày kết quả bằng Word, PowerPoint

- Viết báo cáo tiểu luận

1.4 PHƯỚNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Tiếp thu kiến thức từ quá trình giảng dạy của TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu

- Tìm kiếm, thu thập, chắt lọc trong giáo trình

1.5 KẾT CẤU TIỂU LUẬN

Bài báo cáo tiểu luận gồm 5 chương:

- CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

- CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU HỆ THỐNG TREO

- CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO

- CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO MC.PHESON

- CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TREO

2.1 Công dụng và yêu cầu

2.1.1 Công dụng

Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe vàkhung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chứcnăng chính sau đây:

Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phươngthẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạnchế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có kháccủa bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc)

Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phảnlực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ), lựcbên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên)

Hình 2.1: Lợi ích khi xe có hệ thống treo

2.1.2 Yêu cầu

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềmnhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực Quan hệ này được thể hiện ở cácyêu cầu chính sau đây :

+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của

xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau)

+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định

+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệthống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan

hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

+ Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

+ Có độ bền cao

+ Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường.

- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn

- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt

- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô

tô điều khiển nhẹ nhàng.

2.2 Phân loại hệ thống treo

Hiện nay ở trên xe ôtô hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính

1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lập

Hình 2.2: Các loại hệ thống treo

2.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc

Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầucứng Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép địnhhình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có mộtphần của hệ thống truyền lực

Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn ốc,

bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn

Hình 2.3: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp

thể dùng thêm giảm chấn hoặc không

 Ưu điểm :

- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra

hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập

- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng) 2 bánh xe liên kết

cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe

- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa Giá thành thấp

- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu cóthể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn

Hình 2.5: Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất.

- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiệnchuyển vị phụ khi xe chuyển động

2.2.2 Hệ thống treo độc lập

- Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết vớinhau bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấnống Trong hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không quan hệ trựctiếp với nhau

Hình 2.6: Hệ thông treo độc lập

 Ưu điểm:

+ Khối lượng phần không được treo nhỏ, đặc tính bám đường của bánh xe tốt

vì vậy sẽ êm dịu khi chuyển động và có tính ổn định tốt

+ Các lò xo chỉ làm nhiệm vụ đỡ thân ô tô mà không phải làm nhiệm vụ dẫnhướng nên có thể làm lò xo mềm hơn nghĩa là tính êm dịu tốt hơn

+ Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nên có thể hạthấp sàn ôtô và vị trí lắp động cơ Do đó mà có thể hạ thấp trọng tâm ôtô

Hình 2.7: Hệ thống treo độc lập của ôtô hoạt động trên đường

a Hệ thống treo Mc Pherson

 Đặc điểm cấu tạo:

Hệ thống treo này được đặt theo tên của người đã phát minh ra nó – Earle S.MacPherson (1891 – 1960) – một kỹ sư ôtô người Mỹ gốc Scotland Hệ thốngtreo này được phát minh vào năm 1946, khi ông là trưởng phụ trách dự án sảnxuất xe ôtô trọng lượng nhẹ của Chevrolet Tuy nhiên, một năm sau đó dự ánnày bị hủy, ông đầu quân cho Ford và áp dụng hệ thống treo do mình phát minhlần đầu tiên trên chiếc Vedette năm 1949

Hình 2.8: Hệ thống treo Mc.Pherson

Hiện nay, hầu hết các mẫu xe có hệ thống treo trước sử dụng phát minh có từcách đây 70 năm này Hệ thống treo MacPherson cấu tạo cơ bản gồm ba bộphận: giảm chấn thủy lực, lò xo và cánh tay điều hướng Hệ thống treoMacPherson thực sự phát triển khi kết cấu khung xe liền khối unibody sử dụngcầu trước ngày càng được sử dụng nhiều hơn

 Ưu điểm:

- Sử dụng ít linh kiện

- Việc sửa chữa bảo dưỡng đơn giản và tiết kiệm

- Thường sử dụng cho các bánh trước, hệ thống treo này giúp giảm khốilượng phần đầu xe giải phóng không gian cho khoang lái

 Nhược điểm:

- Bánh xe dễ bị lắc ngang so với mặt đường

- Độ chụm của xe dễ bị lệch hơn

- Chủ xe cần đi kiểm tra góc đặt bánh xe nhiều hơn.

 Những xe ô tô sử dụng hệ thống treo trước dạng Mc.Pherson

Hình 2.9: Hyundai Accent

Hình 2.10: Mazda 3

Hình 2.11: Kia Cerato

Hình 2.12: Toyota Camry

Hình 2.13: Honda Civic

b Hệ thống treo tay đòn kép

 Đặc điểm cấu tạo:

Cấu tạo của hệ thống treo này vẫn bao gồm ba bộ phận lò xo, giảm xóc giảmchấn và bộ phận điều hướng

Hình 2.14: Hệ thống treo tay đòn kép

Điểm khác biệt so với hệ thống treo MacPherson là bộ phận điều hướng bao

gồm hai thanh dẫn hướng trong đó thanh ở trên thường có chiều dài ngắn hơn.Chính vì vậy, hệ thống treo này có tên gọi là tay đòn kép Kiểu này được dùngphổ biến ở hệ thống treo trước của xe tải nhỏ, hệ thống treo trước và treo sau ởcác xe du lịch

Lý do của việc tay đòn trên ngắn hơn là khi xe di chuyển, góc nghiêng giữabánh xe so với phương thẳng đứng (góc camber) sẽ thay đổi còn khoảng cáchbánh xe không đổi khi xe nhún Camber dương tức bánh xe có xu hướng ngửa rangoài, trong khi Camber âm ngược lại, úp vào trong

Khi xe vào cua, bánh sẽ lăn theo đường cong đồng thời nhún dao động Vì tayđòn trên ngắn hơn nên bánh sẽ không bị ngửa ra ngoài, giúp việc quay vòng ổn

định Bên cạnh đó, khoảng cách bánh xe không thay đổi nên hạn chế được mònlốp.

 Ưu điểm:

- Góc đặt bánh ổn định giúp cảm giác lái khi xe vào cua tốt hơn

- Hạn chế lắc ngang

- Tạo sự linh hoạt trong việc sắp xếp các thành phần như lò xo, giảm chấn

- Dễ dàng điều chỉnh động học của hệ thống treo giúp chủ xe tối ưu hóa quátrình vận hành tùy vào từng mục đích khác nhau

Hình 2.16: Toyota Fortuner

Hình 2.17: VinFast Lux

c Hệ thống treo đa liên kết

 Đặc điểm cấu tạo:

Hệ thống treo đa liên kết là một sự cải tiến của hệ thống treo tay đòn kép Hệ

thống này không chỉ sử dụng một thanh điều hướng như trên MacPherson hayhai thanh điều hướng trên tay đòn kép Treo đa liên kết dùng tới ba, bốn thậmchí năm thanh điều hướng khác nhau hoặc kết hợp với càng chữ A

Hình 2.18: Hệ thống treo đa liên kết

Hiện nay, mỗi thương hiệu xe lại sản xuất ra một cơ cấu hệ thống treo đa liênkết khác nhau BMW sản xuất một số loại hình chữ Z hoặc treo 4 thanh thể thao.Trên các xe Honda lại giống đòn chữ A đôi và thêm một cần điều khiển thứnăm Còn hãng xe Đức Audi trang bị hệ thống treo trước bốn thanh và có kiểudáng tương tự loại đòn chữ A đôi Trong khi đó, Hyundai Genesis sở hữu hệthống treo trước và sau dạng năm thanh thể thao

Với việc trang bị nhiều thanh điều hướng, khả năng di chuyển của xe sẽ tốthơn Khi vào cua, khi đi đường gồ ghề, đường xấu, hệ thống treo này tỏ rõ sựhiệu quả của mình Nhờ đó, đây được xem là giải pháp mà các nhà sản xuất sửdụng trên những chiếc xe dành riêng cho Off-road kiểu như G-Class Bên cạnh

đó, kiểu treo này cũng giúp cho việc can thiệp thay đổi một tham số trong hệ

thống treo mà không làm ảnh hưởng đến toàn bộ tổ hợp Đây là sự khác biệt lớnnhất so với hệ thống treo tay đòn kép

 Ưu điểm:

- Trang bị nhiều thanh điều hướng, việc di chuyển của xe sẽ tốt hơn

- Hệ thống treo đa liên kết là điều khiển và xử lý dao động rất tốt, nhất làkhi xe vào cua, xe đi đường xấu, địa hình phức tạp…

 Nhược điểm:

- Hệ thống phức tạp của treo đa liên kết mà giá thành để sản xuất khá cao

- Thay thế sửa chữa mất nhiều thời gian và khó khăn

 Các xe sử dụng hệ thống treo sau đa điểm liên kết

Hình 2.19: Toyota Inova

Hình 2.20: Kia Sedona

Hình 2.21: VinFast Lux SA

d Hệ thống treo khí nén

 Đặc điểm cấu tạo:

Đây là hệ thống treo hiện đại nhất hiện nay, được áp dụng trên những mẫu xehạng sang Khác với các hệ thống treo thông thường, cấu tạo của hệ thống treokhí nén phức tạp hơn khá nhiều Chi tiết quan trọng nhất là bộ phận giảm chấn

sử dụng một bầu hơi bằng cao su bên trong chứa khí Bầu hơi này có thể điềuchỉnh áp suất, độ cứng, chiều cao khác nhau tùy vào từng điều kiện đường phốcũng như sở thích của lái xe

Hình 2.22: Hệ thống treo khí nén

Ngoài ra, hệ thống treo khí nén còn những bộ phận không kém phần quantrọng khác như cảm biến tốc độ, cảm biến độ cao, bộ điều khiển ECU và một vàichi tiết khác Thông thường, những chiếc xe sử dụng treo khí nén được cung cấp

ba mức điều chỉnh khác nhau tương đương với ba chế độ lái

- Chế độ thể thao: hệ thống treo hạ thấp, cứng hơn giúp xe đi tốt ở tốc độcao

- Chế độ bình thường: hệ thống treo được thiết lập ở mức vừa phải, khôngquá cứng để đi trong phố, đủ mềm để cho cảm giác êm ái

- Ở chế độ cuối cùng hệ thống treo sẽ được nâng cao, dùng để đi ở nhữngmặt đường xấu hoặc off-road nhẹ trên một số chiếc SUV.

 Ưu điểm:

- Có thể làm chủ được chiếc xe theo ý muốn, nâng cao cảm giác lái xe và

sự an toàn trong quá trình vận hành xe

- Hệ thống treo khí nén còn giúp các nhà sản xuất giảm thiểu dao động củaxe

- Đây là bộ phận có phần trừu tượng và khó hình dung với nhiều người do khinhắc đến hệ thống treo, chúng ta thường chỉ nghĩ ngay đến lò xo và các ốnggiảm chấn Tuy nhiên, bộ phận dẫn hướng lại đóng một vai trò rất quan trọng.

- Đúng như tên gọi, bộ phận này giúp dẫn hướng, đảm bảo đúng động học bánh

xe, hướng cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó sovới khung vỏ của xe Bên cạnh đó, bộ phận dẫn hướng phải đảm nhận khả năngtruyền lực đầy đủ Nhằm đảm bảo để bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chứcnăng này Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau.Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứngđược gọi là quan hệ động học

Hình 2.24: Bộ phận dẫn hướng dụng nhíp

- Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo.Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là : sự dịchchuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xethay đổi theo phương thẳng đứng (z).Mối quan hệ động lực học được biểu thịqua khả năng truyền các lực và các moment khi bánh xe ở các vị trí khác nhau

- Có hai kiểu dẫn hướng chính là dùng nhíp (đối với xe tải) và dùng các cơ cấutay đòn (xe con) Cũng chính việc bố trí và sắp xếp các tay đòn này mà nhà thiết

kế có thể tạo ra những kiểu hệ thống treo khác nhau như hệ thống treoMacPherson, hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone), hệ thống treo đa liênkết (multi-link),…

2.3.2 Bộ phận đàn hồi

+ Chức năng: Là một bộ phận quan trọng của hệ thống treo, có chức năng

hấp thụ tác động do điều kiện mặt đường gây ra, chuyển thành dao động và tíchtrữ năng lượng đó trong phần tử đàn hồi, được nối mềm giữa bánh xe và thùng

xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe

có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng Nhằm để đảm bào độ êm dịu cho

xe Hiện nay, bộ phận đàn hồi có các kiểu chính sau:

1 Bộ phận đàn hồi nhíp lá 2 Bộ phận đàn hồi lò xo trụ.

3 Bộ phận đàn hồi thanh xoắn.

Hình 2.25: Các loại bộ phận đàn hồi

 Nhíp

Nhíp được làm từ các lá thép mỏng, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kíchthước chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính Hai đầu của nhípchính được uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe Giữa bộ nhíp cócác lỗ dùng để bắt bulông siết các lá nhíp lại với nhau Quang nhíp dùng để giữcho các lá nhíp không bị sô lệch về hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyểntương đối với nhau theo chiều dọc Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc,giữa các lá nhíp có lực ma sát, lực ma sát này dùng để dập tắt dao động theophương thẳng đứng của ôtô Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, cònmặt dưới sẽ chịu nén

 Đặc điểm của nhíp

Bản thân nhíp đã có đủ độ cứng vững để giữ cho cầu xe ở đúng vị trí nên khôngcần sử dụng các liên kết khác

– Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc, giữa các lá nhíp có lực ma sát, lực

ma sát này dùng để dập tắt dao động theo phương thẳng đứng của ôtô Khi làmviệc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, còn mặt dưới sẽ chịu nén

– Nhíp thực hiện được chức năng tự khống chế dao động thông qua ma sát giữacác lá nhíp

– Nhíp có đủ sức bền để chịu tải trọng nặng

– Vì có ma sát giữa các lá nhíp nên nhíp khó hấp thu các rung động nhỏ từ mặtđường Bởi vậy nhíp thường được sử dụng cho các xe cỡ lớn, vận chuyển tảitrọng nặng, nên cần chú trọng đến độ bền hơn

– Vì có ma sát giữa các lá nhíp nên nhíp khó hấp thu các rung động nhỏ từ mặtđường Bởi vậy nhíp thường được sử dụng cho các xe cỡ lớn, vận chuyển tảitrọng nặng, nên cần chú trọng đến độ bền hơn

- Biện pháp giảm ma sát giữa các lá nhíp

Đặt các miếng đệm chống ồn vào giữa các lá nhíp, ở phần đầu lá, để chúng dễtrượt lên nhau Mỗi lá nhíp cũng được làm vát hai đầu để chúng tạo ra một ápsuất thích hợp khi tiếp xúc với nhau

 Nhíp phụ

Các xe tải và xe chịu tải trọng thay đổi mạnh cần dùng thêm nhíp phụ Nhíp phụđược lắp trên nhíp chính Với tải trọng nhỏ thì chỉ nhíp chính làm việc, nhưngkhi tải trọng vượt quá một trị số nào đó thì cả hai nhíp chính và phụ đều làmviệc

– Do đó, bộ phận đàn hồi nhíp lá chỉ phù hợp với những xe trọng tải lớn, cần độcứng, độ bền cao Đây là lý do vì sao hệ thống treo sử dụng nhíp lá được dùngnhiều trên xe tải

– Kiểu giảm xóc dùng nhíp này có thể dễ dàng nhận thấy trên các dòng xe tải, xethương mại và cả trên xe du lịch với loại dẫn động bằng cầu sau như TOYOTAFortuner, TOYOTA Land Cruiser, MITSUBISHI Triton, FORD Ranger,CHEVROLET Colorado…

 Ưu Điểm:

- Kết cấu và chế tạo đơn giản

- Sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng

- Có thể đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và một phần nhiệm vụcủa bộ phận giảm chấn

 Nhược điểm:

- Trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác, dothế năng biến dạng đàn hồi riêng (của một đơn vị thể tích) nhỏ (nhỏ hơn củathanh xoắn 4 lần khi có cùng một giá trị ứng suất: =) Theo thống kê, trọnglượng của nhíp cộng giảm chấn thường chiếm từ 5,5  8,0  trọng lượng bảnthân của ôtô

- Thời hạn phục vụ ngắn: Do ma sát giữa các lá nhíp lớn và trạng thái ứng suấtphức tạp (Nhíp vừa chịu các tải trọng thẳng đứng vừa chịu mô men cũng nhưcác lực dọc và ngang khác) Khi chạy trên đường tốt tuổi thọ của nhíp đạtkhoảng 10  15 vạn Km Trên đường xấu nhiều ổ gà, tuổi thọ của nhíp giảm từ

10  50 lần

Hình 2.27: Xe sử dụng đàn hồi nhíp

 Lò xo trụ:

- Lò xò trụ: là loại lò xo có khả năng chịu nén tốt, có độ cứng cao, phản ứng

nhanh với các tác động nhỏ nhất từ mặt đường nên tính êm dịu của xe tăng khiđược trang bị phần tử đàn hồi này

- Thường thì vật liệu lò xo trụ được làm bằng từ thanh thép lò xo đặc biệt Khiđặt tải trọng lên một lò xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại Nhờ vậynăng lượng của ngoại lực được tích lại, và chấn động được giảm bớt

+ Vì không chịu được lực theo phương nằm ngang nên cần phải có các cơ cấuliên kết để đỡ trục bánh xe (đòn treo, thanh giằng ngang…)

+ Lò xo trụ cũng có đường đặc tính tuyến tính Do đó nếu giảm độ cứng để tăng

độ êm dịu thì độ biến dạng sẽ tăng và ảnh hưởng đến không gian treo của xe.Đường đặc tính tuyến tính là đặc điểm chung của bộ phận đàn hồi kim loại.+ Thường sử dụng phổ biến trên hầu hết các dòng xe con như Hyundai Grandi10, Honda Civic, Toyota Camry, Mazda 3, KIA Cerato, KIA Morning, ToyotaVios, Huyndai Elentra,…

Hình 2.28: Bộ phận đàn hồi lò xo trụ

 Ưu điểm:

So với nhíp lá phần tử đàn hồi dạng lò xo có những ưu điểm sau:

- Kết cấu và chế tạo đơn giản;

- Trọng lượng nhỏ;

- Kích thước gọn, nhất là khi bố trí giảm chấn và bộ phận hạn chế hành trình ngay bên trong lò xo

 Nhược điểm:

Nhược điểm của phần tử đàn hồi loại lò xo là chỉ tiếp nhận được tải trọng thẳng đứng mà không truyền được các lực dọc ngang và dẫn hướng bánh xe nên phải đặt thêm bộ phận hướng riêng

Hình 2.29: Xe sử dụng đàn hồi lò xo trụ

 Đặc tính đàn hồi của lò xo

- Nếu tác dụng một lực (tải trọng) lên một vật thể làm bằng vật liệu như cao su chẳng hạn, nó sẽ tạo ra ứng lực (biến dạng) trong vật thể đó Khi không tác dụnglực, vật thể đó sẽ trở về hình dạng ban đầu Ta gọi đặc tính đó là đàn hồi Các lò

xo của xe sử dụng nguyên lý đàn hồi để làm giảm chấn động từ mặt đường tác động lên thân xe và người ngồi trong xe Các lò xo thép sử dụng tính đàn hồi uốn và xoắn

- Tuy nhiên nếu lực tác dụng lên lò xo quá lớn, vượt quá giới hạn đàn hồi, làm cho nó không thể phục hồi hoàn toàn hình dạng ban đầu gây biến dang dẻo Tínhchất này được gọi là tính dẻo

Hình 2.30: Các đặt tính của lò xo

 Độ cứng của lò xo

Khoảng biến dạng của lò xo tuỳ thuộc vào lực (tải trọng) tác dụng lên nó Trị sốthu được bằng cách chia trị số lực (w) cho khoảng biến dạng (a) là một hằng số.Hằng số (k) này được gọi là độ cứng lò-xo hoặc “hằng số lò xo” Lò xo có độcứng nhỏ được gọi là “mềm”, còn lò xo có độ cứng lớn thì được gọi là “cứng”

 Sự dao động của lò xo

- Khi bánh xe vấp vào một cái mô cao, các lò xo của xe nhanh chóng bị nén lại

Vì mỗi lò xo đều có khuynh hướng giãn ngay trở về độ dài ban đầu của nó, để giải phóng năng lượng nén, lò xo có khuynh hướng giãn vượt quá chiều dài ban đầu Sau đó lò xo lại có xu hướng ngược lại, hồi về chiều dài ban đầu, và lại co

lại ngắn hơn chiều dài ban đầu Quá trình này được gọi là dao động của lò xo, nólặp lại nhiều lần cho đến khi lò xo trở về chiều dài ban đầu.

Hình 2.31: Sự dao động của lò xo

– Nếu không khống chế sự dao động của lò xo, nó không những làm cho xechạy không êm mà còn có thể ảnh hưởng đến sự ổn định hoạt động Để ngănngừa hiện tượng này cần phải sử dụng bộ giảm chấn

 Lò xo phi tuyến tính

- Nếu lò xo trụ được làm từ một thanh thép có đường kính đồng đều thì toàn bộ

lò xo sẽ co lại đồng đều, tỷ lệ với tải trọng Nghĩa là, nếu sử dụng lò xo mềm thì

nó không chịu được tải trọng nặng, còn nếu sử dụng lò xo cứng thì xe chạykhông êm với tải trọng nhỏ

Hình 2.32: Minh họa cho lò xo phi tuyến tính

- Tuy nhiên, nếu sử dụng một thanh thép có đường kính thay đổi đều, như minhhoạ trên hình sau đây, thì hai đầu của lò xo sẽ có độ cứng thấp hơn phần giữa.Nhờ thế, khi có tải trọng nhỏ thì hai đầu lò xo sẽ co lại và hấp thu chuyển động.Mặt khác, phần giữa của lò xo lại đủ cứng để chịu được tải trọng nặng.Các lò xo có bước không đều, lò xo hình nón … cũng có tác dụng như vậy

 Lò xo thanh xoắn

Lò xo thanh xoắn (gọi tắt là thanh xoắn) là một thanh trụ đặc, được làm bằng từloại thép lò xo có tính đàn hồi xoắn cao Một đầu của thanh xoắn được gắn cốđịnh trên khung xe và đầu còn lại được gắn cố định với càng A Khi xe đi quamấp mô mặt đường, càng A sẽ lắc quanh trục của thanh xoắn, làm cho thanh

xoắn bị xoắn lại, sau đó nó có xu hướng quay về trạng thái ban đầu đẩy càng A

về vị trí cũ

– Thanh xoắn cũng được sử dụng để làm thanh ổn định Công nghệ chế tạo của

lò xo thanh xoắn phức tạp nhưng dễ bố trí (vẫn sử dụng trên nhiều dòng xe)

- Đặc điểm:

+ Nhờ tỷ lệ hấp thu năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với cácloại lò xo khác nên hệ thống treo có thể nhẹ hơn

+ Kết cấu của hệ thống treo đơn giản

+ Cũng như lò xo cuộn, thanh xoắn không tự khống chế dao động, vì vậy phải

- Kết cấu đơn giản; Khối lượng phần không được treo nhỏ;

- Tải trong phân bố lên khung tốt hơn (khi thanh xoắn bố trí dọc) vì mô men củacác lực thẳng đứng tác dụng lên khung không nằm trong vùng chịu tải, nơi lắpcác đòn dẫn hướng mà ở đầu kia của thanh xoắn

 Nhược điểm:

- Chế tạo khó khăn hơn

- Bố trí lên xe khó hơn do thanh xoắn thường có chiều dài lớn

- Cũng như lò xo cuộn, thanh xoắn không tự khống chế dao động, vì vậy phải sửdụng thêm bộ giảm chấn

Hình 2.34: Hệ thống treo sử dụng thanh xoắn

 Bộ phận đàn hồi khí nén

Hệ thống treo dùng lò xo khí làm bộ phận đàn hồi được gọi là hệ thống treo khí

Hệ thống treo khí đã xuất hiện trên ô tô từ đầu thế kỷ 20 Lò xo khí nén dùng

độ bền cao (sợi tổng hợp hoặc ni lông), vành kim loại tạo hình dáng cho ba long.