Đồ án tốt nghiệp
Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai trò hết
sức quan trọng. Nhu cầu về xe tải nhẹ, xe tải nặng trong nước ngày một cao, chính
vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp tư nhân, liên doanh, Tuy nhiên trước
thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nước ngoài cùng với đó là
thuế nhập khẩu, Đã làm cho giá xe tăng cao, gây khó khăn cho người tiêu dùng.
Một yêu cầu đặt ra là phải tăng được tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô, nhằm giảm
được giá thành của một chiếc xe bán ra và thúc đẩy được các ngành công nghiệp
chế tạo máy trong nước.
Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo nên độ
êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải mái dễ
chịu. Đối với đồ án tốt nghiệp được giao: “ thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2,5
tấn ” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nước, Em đã chọn
phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời được những tiêu chí ấy. Với
sự hướng đẫn chỉ bảo của thầy Nguyễn Tiến Dũng, Em đã hoàn thành được đồ án
tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Lê Huy Trường
1
Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo
1.1. Lịch sử hình thành:
Xã hội loài người khi bắt đầu xuất hiện những phương tiện vận tải đầu tiên đã quan
tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những phương tiện giao
thông là xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe với khung xe. Việc di chuyển
chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho người ngồi trên xe. Về sau con
người tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt được các chấn động trên xe. Và khi khoa học
phát triển đã tìm được nguyên tắc dập tắt các dao động qua đó hình thành nên các
hệ thống treo của các xe như hiện nay
1.2.Nhiệm vụ của hệ thống treo
+ Hệ thống treo độc
+ Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo được đặc trưng bởi dầm cầu liền và dịch
chuyển của các bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẩn nhau.Hệ thống treo phụ thuộc
có nhiều kiểu khác nhau :
3
Đồ án tốt nghiệp
- Kiểu đòn kéo có dầm xoắn
Kiểu này được sử dụng chủ yếu cho hệ thống treo sau của các xe có động cơ đặt
phía trước và dẫn động bánh trước. Kết cấu của nó bao gồm một đòn treo và một
thanh ổn định được hàn với dầm chịu xoắn.
Nhờ có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ nên có thể giảm được khối lượng không được
treo, tăng tính êm dịu cho xe. Ngoài ra nó còn cho phép tăng khoảng không gian
của khoang hành lý. Khi có hiện tượng xoay đứng do chạy vào đường vòng hoặc
trên đường mấp mô, thanh ổn định sẽ bị xoắn cùng với dầm cầu, nhờ thế hiện
tượng xoay đứng được giảm xuống, giúp xe chạy ổn định hơn
- Kiểu nhíp song song
Với loại này, hai bó nhíp được đỡ hoặc treo dầm cầu tạo dao động cho xe khi đi
vào đường gồ ghề. Đồng thời ở loại này có kết cấu thêm bộ giảm chấn nhằm nhanh
chống dập tắt dao động do nhíp gây nên. ưu điểm của loại này là có thể tạo ra
khoảng sáng gầm xe rất cao, nâng cao được tính cơ động của động cơ, đồng thời
4
Đồ án tốt nghiệp
cũng có cấu tạo đơn giản, độ cứng vững cao. Hệ thống treo này thường được dùng
cho các loại xe tải hoặc dùng để treo cầu sau trên một số xe du lịch
Ở hệ thống treo loại này, khối lượng không được treo phụ thuộc vào khối lượng các
lá nhíp. Tuỳ theo cách bố trí các lá nhíp, mà ta có các kết cấu khác nhau
- Kiểu bốn thanh liên kết
5
Đồ án tốt nghiệp
không có liên kết cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự
dịch chuyển của bánh xe kia. Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe mà
người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng
ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.Hệ
thống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấu rời, có độ êm dịu của cả xe
cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt.
7
Đồ án tốt nghiệp
Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có đặc điểm là hai bánh xe
hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn định chuyển động cao. Hai bánh xe
được liên kết bởi các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không được treo nhỏ, ôtô
chuyển động đạt được độ êm dịu cao. Hệ treo không cần sử dụng dầm ngang ,
khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bên sườn xe. Đặc điểm này
cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao được tốc độ của xe.
Nhược điểm của hệ thống treo độc lập:
Ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng là riêng biệt nên
không tránh khỏi sự phức tạp về mặt kết cấu. Sự phức tạp trong kết cấu cũng gây
khó khăn cho việc bố trí các hệ thống khác trên ôtô. Hệ thống treo độc lập dầm cầu
thường là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các đoạn đường gồ ghề rất dễ
làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫm đến sự mất ổn định của xe.
Giá thành của một hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với hệ
thống treo phụ thuộc.
8
Đồ án tốt nghiệp
Chương 2.Phương án thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn
2.1.Hệ thống treo trước
Hệ thống treo có ba phần tử: Phần tử dẫn hướng, phần tử đàn hồi, phần tử giảm
chấn.
Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là tiếp nhận và truyền lực thẳng đứng từ
lớn cho sự chuyển động của chất lỏng tạo ra ma sát giữa chất lỏng và các lỗ van,
chất lỏng và chất lỏng, chất lỏng và vỏ sinh ra nhiệt năng làm nóng giảm chấn, do
đó dập tắt được dao động. Như vậy ta chọn phương án: Hệ treo phụ thuộc có phần
tử dẫn hướng và đàn hồi là nhíp nửa elip đặt dọc và giảm chấn loại ống.
2.2.Hệ thống treo sau
Đối với hệ thống treo sau được gắn với thùng xe chủ yếu dùng để chở hàng hoá,nên
cầu sau không cần đảm bảo độ êm dịu như cầu trước.khối lượng thay đổi lớn nên ta
cần có thêm nhíp phụ.
Số liệu ban đầu
10
Đồ án tốt nghiệp
STT Thông số Giá trị Đơn vị
1
Kích thước toàn bộ m
Dài 5 ,715 m
Rộng 2,28 m
Cao 2.13 m
2 Chiều dài cơ sở 3,3 m
3 Vết bánh trước/sau 1,585/1,65 m
4
Trọng lượng xe không tải 28100 N
Phân bố lên phần trước 13500 N
Phân bố lên phần sau 14600 N
5
Trọng lượng toàn bộ 54600 N
Phân bố lên phần trước 16600 N
Phân bố lên phần sau 38000 N
6
Trọng lượng không được
treo phần trước
: biến dạng tĩnh của hệ thống treo đo tại trục bánh xe,
Z
đ
: tải trọng động tác dụng lên bánh xe gây ra biến dạng f
đ
.
f
đ
: biến dạng thêm của hệ thống treo dưới tác dụng của tải trọng động.
Để xây dựng đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo, trước tiên ta xác định hai
điểm A(f
t
, Z
t
), B(f
đ
, Z
đ
).
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tính
toán cho 1 bên. Tải trọng tác dụng lên 1 bên của hệ thống treo trước:
Trọng lượng được treo:
16600 1500
7550( )
2
dt
G N
−
= =
Trọng lượng tác dụng lên hệ thống treo:
):
2 2
30 30
0,10( ) 10( )
95
t
f m cm
n
= = = =
÷ ÷
Độ cứng sơ bộ của hệ
thống treo:
7550
755( / )
10
dt
t
G
C N cm
f
= = =
Trọng lượng lớn nhất tác dụng lên bánh xe:
Z
max
= K
đ
. Z
t
l2
Đồ án tốt nghiệp
Đối với xe tải :
f
đ
= 1,0.f
t
= 1,0.100= 100 (mm)
3.2.Tính toán thiết kế và chọn các thông số cơ bản của hệ thống treo
3.2.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp
- Tiết diện lá nhíp có nhiều dạng khác nhau. Nhưng ở đây ta chỉ chọn lá nhíp có tiết
diện hình chữ nhật, để tính toán đơn giản và thiết kế cũng đơn giản hơn. Vì nhíp
này có ưu điểm: đơn giản, bảo dưỡng sữa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.
14
'Z
Đồ án tốt nghiệp
L - Chiều dài toàn bộ của bộ nhíp.
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trước của xe tải:
L=(0,22÷0,35)L
x
Lx: chiều dài của xe(3300 mm).
L=(0,22÷0,35).3300=726
÷
1155(mm).
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L=1090(mm).
Chọn khoảng cách giữa hai quang nhíp :l
q
= 90(mm).
Ta có
Tóm lại, ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà còn kết hợp cả bề
dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình học của nhíp.
Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu lực
ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp,
chỉ có một phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc. Do vậy để
tăng độ bền của lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp
chính và chiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính.
Việc xác định chiều dài các lá nhíp là một trong những điều kiện cơ bản để đảm
bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, điều này cần thiết để nâng cao tuổi thọ của nhíp.
Chiều dài các lá nhíp được xác định từ điều kiện sao cho dạng của nhíp thực tế
trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện cân bằng phản lực trên
đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngoài được xác định bằng phương pháp tải trọng
tập trung. Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
16
Đồ án tốt nghiệp
3
32 1 2 2
1 2 1 2 3
3
3 3 3
2 4
2 3 2 3 4
n n 1 n
n 1 n n 1
l
j l j l
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) .(3 1) 0
j l j l l
j j l
l l
theo
[ ]
3
ta có
j=
3
.
12
b h
trong đó b,d lần lượt là bề rộng và dầy của lá nhíp
→j
1
= (2.70.6,5
3
)/12 = 2746 (mm
4
) ; j
2
= ………j
8
= (70.7
3
)/12 = 1715 (mm
4
)
Với l
1
=500(mm) ta giải được:
l
1
dU
f
dP
=
Sử dụng sơ đồ hình trên để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu
được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P. Sử dụng công thức trên ta có:
( )
3
1 1
1
6. .
n
k k k
i
Z
f a Y Y
E
α
+ +
=
= −
∑
Vậy ta có độ cứng nhíp là:
18
Đồ án tốt nghiệp
n
n
3
k 1 k k 1
k 1
: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ
k.
k
l
k
mm
a
1k
+
mm
b
mm
h
k
mm
J
k
mm
4
I
k
mm
4
Y
k
10
-
5
Y
k
Độ võng thực tế của nhíp:
7550
76,5( ) 0,077( )
98,71
t
t
n
G
f mm m
C
= = = =
Số lần dao động trong một phút:
30 30
108( )
0,077
t
l
n
p
f
= = =
Vậy hệ thống treo thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải
3.2.3.Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải
Trọng lượng được treo(G
dt
):
( )
13500 1500
6000( )
2
tiếp xúc và như vậy lá được biến dạng tự do. Với giả thiết tải trọng tập trung, giữa
các lá ở hai đầu đưa vào các con lăn, phần giữa nhíp được kẹp cứng bằng các quang
nhíp, truyền lực giữa các lá chỉ nằm giữa hai đầu.
Nếu chỉ khảo sát 1/2 lá nhíp, ta có thể hình dung bộ nhíp được cấu tạo từ một số
dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác dụng của tải trọng ngoài, ứng
suất trong các lá có thể các định nếu biết các lực tác động lên mỗi một lá nhíp. Như
vậy bài toán xác định ứng suất chuyển về bài toán xác định các lực đặt lên các lá
nhíp: X
1
, X
2
X
n-1
.
Sơ đồ tính nhíp
21
Đồ án tốt nghiệp
l
1
l
2
l
3
l
4
l
k
l
k+1
l
n
Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá nhíp thứ
hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của lá thứ k-1 và lá
thứ k bằng nhau.Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng
bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 ẩn là các giá trị
X
2
, X
n-1
.
Ta có hệ phương trình dùng để tính toán phản lực:
2 2 1 2 2
3 1 3 2 3 3
n n 2 n n 1
A P B X C X 0
A X B X C X 0
A X B X 0
− −
+ + =
+ + =
+ =
Trong đó:
7550
3775( )
2 2
dt
G
N= =
.
k
l
:
1 2
chiều dài hiệu dụng của lá nhíp thứ k.
P: phản lực tác dụng lên tai nhíp.
X
i
: Phản lực tại các đầu mút.
Ta có bảng sau :
k
l
k
mm
J
k
mm
4
A
k
B
k
C
3 4
4 5 6
5 6 7
6 7 8
7 8
0,795 1,607 0,812 0
1,217 2 0,783 0
1,256 2 0,744 0
1,312 2 0,688 0
1,014 2 0,598 0
1,568 2 0,432 0
2 2 0
− + =
− + =
− + =
− + =
− + =
− + =
− =
X . l l
M
W W
− +
−
δ = =
(N/cm
2
)
Trong đó W
u
là mômen chống uốn:
2
u
b.h
W
12
=
.
24
Đồ án tốt nghiệp
Sử dụng các công thức trên thay số ta có kết quả sau:
STT L(mm) X(N)
W
u
(mm
3
)
M
a
25
Copyright: Tài liệu đại học ©