HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Bộ môn Ô tô quân sự
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
″KẾT CẤU TÍNH TOÁN ÔTÔ″
Tên đề tài : Thiết kế hệ thống treo cho ôtô chở khách loại nhỏ
Học viên thực hiện: Lê Văn Tạo
Lớp: Xe - ôtô 4
* Các số liệu ban đầu: Xe Matiz
* Nội dung thực hiện:
I – Thuyết minh:
Lời nói đầu
Chương 1. Đặt vấn đề
Chương 2. Phân tích chọn phương án thiết kế
Chương 3. Tính toán thiết kế hệ thống treo
Kết luận
II – Bản vẽ:
01 bản vẽ hệ thống treo sau
Ngày giao đồ án : 31/03/2009
Ngày hoàn thành : 25/05/2009
Ngày tháng 05 năm 2009 Ngày tháng 05 năm 2009
Chủ nhiệm Bộ môn Cán bộ hướng dẫn
Thượng tá, TS. Nguyễn Văn Trà TS. Trần Minh Sơn
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Khái quát chung về đề tài thiế kế 3
1.1.1. Hệ thống treo huy động 4
1.1.2. Hệ thống treo tích cực 5
1.1.3. Hệ thống treo điều chỉnh 5
1.1.4. Các hệ thống treo bán tích cực 5

KẾT LUẬN 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO 40
CHƯƠNG I
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Khái quát chung về đề tài thiết kế.
Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với
khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toàn chuyển
động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn
và giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không
bằng phẳng. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen tác
động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).
Mặc dù có rất nhiều chi tiết nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo
được quy thành 3 phần tử chính với các chức năng riêng biệt:
- Phần tử đàn hồi: dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực
thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động
cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
- Phần tử giảm chấn: Năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe
được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng.
- Phần tử hướng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ
mặt đường lên khung xe (vỏ xe). Động học của phần tử hướng xác định đặc
tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định
và tính quay vòng của ôtô.
Hệ thống treo độc lập: Dầm cầu rời hai nửa,từng bánh xe dao động độc
lập, không ảnh hưởng đến nhau.
Hình 1.1 Bố trí chung của một hệ thống treo cơ bản
1.1.1 Hệ thống treo bị động
Hệ thống treo bị động là một hệ thống mà các đặc tính của các thành
phần (nhíp và giảm chấn) là cố định. Các đặc tính này được xác định bởi các
nhà thiết kế hệ thống treo, theo mục đích thiết kế và ứng dụng mong muốn.
Thiết kế hệ thống treo bị động là sự tối ưu hoá giữa độ ổn định và êm dịu

Các hệ thống treo bán tích cực được đề cập lần đầu tiên vào đầu những
năm 70. Trong loại hệ thống này, phần tử đàn hồi truyền thống được giữ lại,
nhưng phần tử giảm chấn được thay thế bằng giảm chấn điều khiển. Trong
khi hệ thống treo tích cực yêu cầu một nguồn năng lượng ngoài nhằm cung
cấp các kích thích để điều khiển xe, thì hệ thống treo bán tích cực chỉ dùng
năng lượng ngoài để điều chỉnh các mức độ cản, và làm cho bộ điều khiển ghi
cùng các cảm biến làm việc. Bộ điều khiển xác định mức độ cản và tự động
điều chỉnh để thu được cản đó (cản thích hợp). Một trong những cách thức
điều khiển bán tích cực chung nhất là điều khiển kiểu móc treo. Về mặt toán
học, điều khiển móc treo được biểu diễn như sau:
Nếu
1
X

( )
21
XX

−
≥ 0 thì C = cản cao; còn nếu:
1
X

( )
21
XX

−
< 0 thì
C = cản thấp

Nhược điểm;hành trình dịch chuyển của bánh xe lớn thì mặt phẳng
bánh xe bị nghiêng một góc lớn gây hiệu ứng con quay làm dao động bánh xe,
đồng thời bánh xe bi trượt ngang lớn dẫn đến lốp bị mòn nhanh .
1.1.5 Nguyên tắc và vai trò hệ thống treo trên ô tô.
+ Công dụng
Hệ thống treo là tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với
khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ im dịu chuyển động và an toàn chuyển
động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe tuỳ theo ý
muốn và giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên dịa hình
không bằng phẳng. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mô
men tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).
+ yêu cầu
Đảm bảo cho ô tô có tính năng êm dịu tốt khi chạy trên đường cứng và
bằng phẳng.
Đảm bảo cho ô tô chạy với tốc độ giới hạn khi xe chạy trên đường mà
không có va đập lên ụ đỡ.
Đảm bảo động học đúng cách của bánh xe dẫn hướng khi chúng dao
động trong mặt phẳng thẳng đứng.
Dập tắt nhanh dao động của thùng xe và vỏ xe.
Giảm độ nghiêng bên của thùng xe khi quay vòng.
1.2 Phân loại hệ thống treo
1.2.1 Theo cấu tạo của phần tử hướng
Có các loại như sau:
- Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên
phải được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng. Khi đó
dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) của
bánh xe bên này làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và ngược lại.
Hệ thống treo phụ thuộc được sử dụng ở rất nhiều xe như: GAZ-53, GAZ-66,
ZIL-131, KRAZ; KAMAZ,
- Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe

êm dịu cần thiết.
- Có độ võng động đủ để không sinh ra va đập lên các ụ đỡ;
- Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động giữa vỏ xe v_ cầu xe;
- Khi quay vòng hoặc khi phanh thì vỏ ôtô không bị nghiêng quá giới
hạn cho phép
- Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của các bánh xe với động học
của dẫn động lái.
1.4 Hệ thống treo sau của xe Matiz.
Treo sau của xe Matiz là kiểu treo phụ thuộc lò xo trụ, với các đòn treo
dọc xe. Kiểu này được sử dụng chủ yếu ở hệ thống treo sau của xe có động cơ
đặt trước, cầu trước chủ động, và được dùng chủ yếu trên các xe du lịch nhỏ.
Để tăng tính ổn định trong hệ thống treo sau, tránh lắc ngang hệ thống được
tranh bị thêm tay đòn ngang.
Hình 1.2: Hệ thống treo sau xe Matiz
1-Bộ giảm chấn; 2-Hãm giảm chấn; 3-Giá đỡ lò xo trên; 4-lò xo; 5-Vòng
đệm; 6-Ống lót; 7-Tay đòn ngang ; 8 –Dầm cầu sau ; 9-Vòng bít dầu; 10-Ổ
bi trong; 11-vòng đo tốc độ của ABS; 12-Ổ bi ngoài; 13- Chốt hãm; 14-Đai
ốc hoa; 15-Nắp chặn; 16-Đòn treo dọc
Đặc điểm của hệ thống treo sau kiểu đòn kéo với dầm xoắn trêm xe
Matiz :
• Vì sự định vị của cầu xe được thực hiện nhờ các thanh liên kết nên hệ
thống sử dụng lò xo mềm điều này giúp tăng độ êm dịu chuyển động
cho xe.
• Do các bố trí hình học của các thanh nối, nên ngăn được chúi mũi xe
khi phanh và xệ phần sau khi xe tăng tốc.
• Có cấu tạo đơn giản và kích thước tương đối nhỏ gọn, khối lượng
không được treo nhỏ nên tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn. Mặt
khác nó cũng cho phép tạo ra không gian bên trong xe rộng hơn.
• Việc sử dụng lò xo làm giảm đến mức tối thiểu ma sát trong hệ thống
treo, những va đập nhỏ từ mặt đường có thể được hấp thụ, giúp cải

thiếu hụt này.
b. Lò xo.
Lò xo là phần tử đàn hồi có chức năng biến dao động tần số cao thành
dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng
đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho
ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
Khi bánh xe đi qua mấp mô, lò xo của hệ thống treo bị nén lại rất
nhanh. Do lò xo có xu hướng ngay lập tức trở về chiều dài có tải ban đầu của
nó nên nó sẽ giãn ra, nâng thân ôtô lên phía trên. Tuy nhiên, do lò xo tích luỹ
năng lượng trong quá trình nén nên nó phải giqn ra vượt quá chiều dài bình
thường của nó để giải phóng năng lượng. Chuyển động lên phía trên của thân
ôtô cũng giúp lò xo vượt quá chiều dài ban đầu của nó. Khi thân ôtô dịch
chuyển xuống nó ấn lò xo nén lại quá chiều cao chịu tải bình thuờng, vì vậy lò
xo tác dụng trở lại bằng cách đẩy thân ôtô lên phía trên. Quá trình này lặp đi
lặp lại và được gọi là sự dao động của lò xo. Biên độ của mỗi lần dao động
đều nhỏ hơn lần trước, cuối cùng dập tắt hẳn dao động lên xuống của ôtô
(hình 2.5)
Hình 1.4: Quá trình dao động của lo xo trên xe
Lò xo được sử dụng trên xe Matiz là loại lò trụ có chiều dài không tải là
372mm, và có bước xoắn là 10mm. Đây là loại lò xo được dùng phổ biến trên
các xe sử dụng hệ thống treo độc lập.
Hình 1.5 : Lò xo sử dụng trên xe Matiz
Nếu đem so sánh lò xo với nhíp thì lò xo có các ưu và nhược điểm sau:
Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng là lớn nếu so
sánh với nhíp
Do không có nội ma sát như nhíp nên lò xo không thể tự kiểm soát sự
dao động của bản thân, nên cần phải sử dụng giảm chấn cùng lò xo.
Do không có lực cản ngang nên cần các thanh liên kết để đỡ cầu xe
(đòn treo, thanh ngang )
c. Vấu cao su.

Hệ thống treo là một phần tử không thể thiếu trong hệ thống chuyển
động của ô tô. Nếu không có nó thì các bộ phận trên xe sẽ phải chịu lớn lực
va đập, mô men xung lượng của lực xung kích, mô men lực quán tính trong
những thời điểm khác nhau khi vận hành ô tô. Ví dụ: Khi mặt đường mấp mô.
Hệ thống treo ôtô là bộ phận liên kết giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe),
nó có nhiệm vụ dập tắt dao động phản lực từ mặt đừơng lên xe, đảm bảo độ
êm dịu nhằm giảm tải trọng động cho xe chuyển động. Ngoài ra hệ thống treo
cũn đóng vai trò truyền lực từ bánh xe lên khung xe. Hệ thống treo cũng có
khả năng dập tắt dao động cộng hưởng nhằm nâng cao chất lượng chuyển
động của xe.
Thiết kế hệ thống treo giúp sinh viên hiểu rõ hơn về kết cấu chi tiết về
hệ thống treo,cũng như toàn bộ hệ thống truyền lực giúp chúng ta có cái nhìn
tổng quát về hệ thống truyền lực ô tô.
2.1.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống treo.
Đảm bảo cho ô tô có tính năng êm dịu tốt khi chạy trờn đường cứng và
bằng phẳng.
Đảm bảo cho ô tô chạy với tốc độ giới hạn khi xe chạy trên đường mà
khung có va đập lớn ụ đỡ.
Đảm bảo động học đúng cách của bánh xe dẫn hướng khi chúng dao
động trong mặt phẳng thẳng đứng.
Dập tắt nhanh dao động của thùng xe và vỏ xe.
Giảm độ nghiêng bên của thùng xe khi quay vòng.
2.2 Các phương án thiết kế.
Thiết kế hệ thống treo có thể dựa trên các tiêu chí sau đây.
2.2.1 Theo kết cấu
a. Hệ thống treo phụ thuộc :
Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên
phải được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng. Khi
đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng)
của bánh xe bên này làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và

c. Hệ thống treo cân bằng:
Hệ thống treo cân bằng là hai bánh xe cùng một phía của hai cầu xe liền
nhau có chung phần tử đàn hồi được bố trí xung quanh trục cân bằng.
Hệ thống treo cân bằng thường gặp ở những xe nhiều cầu có tính năng
thông qua cao.
Những xe đó có ba hoặc bốn cầu trong đó bố trí hai cầu liền nhau. Hệ
thống treo của những cầu này thường là hệ thống treo cân bằng phụ thuộc.
Ví dụ như cầu thứ hai và thứ ba của ôtô ZIL-131; URAL-4320;
Thường dùng cho xe tải.
Hình 2.1a: Hệ thống treo cân bằng với phần tử hướng là các thanh giằng cầu.
Hình 2.1b: Hệ thống treo cân bằng sử dụng nhíp để truyền các lực dọc.
2.2.2 Theo cấu tạo phần tử đàn hồi.
Phần tử đàn hồi làm kim loại gồm:
Nhíp lá: thường sử dụng cho xe chở khách loại lớn, xe tải, xe chuyên chở…
Lũ xo, thanh xoắn: sử dụng cho xe du lịch,xe con
Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khớ nộn cú bỡnh chứa là
cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt; dạng màng phừn chia và dạng liên hợp.
Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và không kháng áp.
Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế
độ xoắn.
Theo phương phỏp dập tắt dao động:
Dập tắt dao động nhờ cỏc giảm chấn thuỷ lực gồm giảm chấn dạng đũa và dạng ống.
Dập tắt dao dộng nhờ ma sỏt cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong phần
tử hướng.
3 Chọn phương án thiết kế.
Qua phân tích kết cấu của hệ thống treo treo ở trên, từ nhiệm vụ đề tài
được giao là: “Thiết kế hệ thống treo sau cho ô tô con” và có tham khảo một
số loại xe con. Tôi chọn phương án thiết kế như sau:
Hệ thống treo của xe thiết kế là loại hệ thống treo phụ thuộc.
Phần tử đàn hồi là lò xo trụ, phần tử hướng là đũn treo dọc xe.


=
ε
(1)
Trong đó:
M - Khối lượng phần treo ô tô, M = 346 (kg)
a - Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trước,
cầu sau; Ta có: a=1,23 (m), b=1,11 (m)
J
y
- Mômen quán tính khối lượng của phần treo đối với trục ngang
đi qua trọng tâm phần treo.
Ta có công thức tính: J
y
=A.M.L
2
Với:
A - Hệ số kinh nghiệm, lấy A = 0,11
L - Chiều dài cơ sở ô tô, L=2,340 (m)
Thay vào công thức (1), ta có:
544,0
11,1.23,1
340,2.11,0
.
.
22
===
ba
LA
y

M
C
t
=
- M: khối lượng phần treo của ô tô (N.s
2
/m).
- ω: tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s).
Để đảm bảo độ êm dịu của ô tô quân sự, khi tính toán độ cứng của phần
treo tần số dao động riêng của khối lượng phần treo thường chọn trong khoảng:
chọn:
10 15( / )rad s
ω
= ÷
)/(813,9078725,12.
2
1210
.
2
22
mN
M
C
t
===
ω
3.1.3 xác định hành trình tĩnh của bánh xe .
2
ω
g

=f
đ2
=1,2.f
t
= 0,093 (m)= 93(mm).
3.1.5 Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện bảo đảm
khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.
min
χχ
−≤
d
f
χ: khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh của ô tô (m).
χ
min
: khoảng sáng gầm xe sau khi bánh xe dịch chuyển hết hành trình
động (m).
).(15,01,0
min
m÷≥
χ
(theo [3])
)(047,0)(4793140
min
mmm ==−=
χ
Thỏa mãn điều kiện khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.
3.1.6. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện không xảy ra
va đập giữa phần treo trước và phần không treo trước khi phanh cấp tốc.
f


f
đ1
= 93 ≥ 78 . 0,8 .
1110
600
f
đ1
= 93 > 33,73 => Thỏa mãn điều kiện
3.1.7. Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo.
0
.h
ψ ω
=
Trong đó: + h
0
: hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo (rad/s).
+ ψ: hệ số cản tương đối. ψ = 0,2
÷
0,3 (theo [3]), Chọn ψ = 0,25.
+ ω: tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s).
3.2. Khảo sát dao động.
3.2.1. Mô hình động lực học.
Ta sử dụng các ký hiệu ở trên cùng với những ký hiệu sau đây trong
suốt quá trình tính toán:
z - chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm thân xe theo trục Z.
ξ - chuyển dịch của khối lượng phần không treo.
q- kích thích động học lên bánh xe.
Hình 2.1: Mô hình dao động
3.2.2. khảo sát dao động

q
E
dt
d
=
∂
∂
+
∂
∂
+
∂
∂
−
∂
∂

)(
(3.1)
i=1,2, ,n.
n- số toạ độ suy rộng (số bậc tự do của cơ hệ).
q
i
- toạ độ suy rộng thứ i.