ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HTT TRƯỚC ÔTÔ KHÁCH 46 CHỖ
TRÊN CƠ SỞ HYUNDAI AEROSPACE
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI…………...……………………..4
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống treo trên ô tô.............................4
1.2. Công dụng của hệ thống treo...........................................................5
1.3. Phân loại hệ thống treo.....................................................................6
1.4. Cấu tạo các phần tử của hệ thống treo...........................................8
1.5. Giới thiệu ô tô và các thống số kỹ thuật........................................12
1.6. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài....................................................14
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HT TREO .......15
2.1. Một số hệ thống treo thường dùng trên ô tô.................................15
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo.................................19
2.3. Lựa chọn giảm chấn cho hệ thống treo.........................................21
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HTT TRƯỚC.........................24
3.1. Hệ thống treo khí nén.....................................................................24
3.2. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi................................................34
3.3. Tính toán thiết kế giảm chấn.........................................................36
3.4. Tính toán thiết kế bộ phận dẫn hướng..........................................43
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN THANH ỔN ĐỊNH NGANG 50
4.1. Công dụng thanh ổn định ngang...................................................50
4.2. Một số yêu cầu khi tính toán thiết kế............................................50
4.3. Cơ sở thiết kế tính toán thanh ổn định ngang..............................50
4.4. Tính toán thiết kế thanh ổn định ngang cho HTT trước.............53
CHƯƠNG V: HỆ THỐNG CUNG CẤP VÀ TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH
CHIỀU CAO CHO HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN.................................58
liệu, hàng hóa phục vụ cho sự phát triển đó đều được vận chuyển trên các xe
tải là chủ yếu. Nước ta với địa hình trải dài từ Bắc vào Nam cơ sở hạ tầng,
mạng lưới giao thông đường bộ còn nhiều yếu kém, đường xá với biên độ
mấp mô bề mặt lớn do đó ảnh hưởng lớn đến kết cấu. Vì vậy việc thiết kế hệ
thống treo trên xe ôtô là một công việc hết sức cần thiết hiện nay.
Sau một thời gian làm đồ án tốt nghiệp, với cố gắng của bản thân và sự
hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo–Th.s: Nguyễn Hùng Mạnh, cũng như sự
giúp đỡ của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này. Trong quá trình làm đồ án,
do trình độ và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót. Em rất
mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn.
SV: Hoàng Mạnh Hà
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 4 SV: Hoàng Mạnh Hà
4
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ
Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng, xe thường chịu tải
trọng dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra. Những dao động này ảnh
hưỏng xấu tới tuổi thọ của xe và đặc biệt là gây cảm giác khó chịu đối với
người ngồi trong xe. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng dao động đối với
con người đều đi tới kết luận là con người phải chịu đựng lâu trong môi
trường dao động của ôtô sẽ mắc bệnh về thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu
trong chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe. Tính năng
này phụ thuộc vào khá nhiều yếu tố trong đó hệ thống treo đóng vai trò quyết
định. Hệ thống treo của xe ôtô ngày nay sử dụng 2 kiểu chính: hệ thống treo
phụ thuộc và hệ thống treo độc lập. Hai hệ thống treo này tuy khác nhau về
cấu tạo nhưng cùng mục đích chính đều là giảm rung xóc khi xe vận hành trên
đường không bằng phẳng, tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương
thẳng đứng, tránh dao động lắc ngang hay lắc dọc đồng thời đảm bảo truyền
Công dụng của hệ thống treo được cụ thể qua các phần tử của hệ thống.
*.Phần tử đàn hồi:
Nhiệm vụ của phần tử đàn hồi là đưa tần số dao động của xe phù hợp với
vùng tần số người sử dụng. Ngoài ra, phần tử đàn hồi còn có nhiệm vụ nối
mềm bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên
khung xe trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động.
Phần tử đàn hồi có đường đặc tính đàn hồi phù hợp với các chế độ làm
việc của xe.
*. Phần tử dẫn hướng:
Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung,
vỏ xe. Bên cạnh đó phần tử dẫn hướng tiếp nhận và truyền lực, mômen giữa
bánh xe với khung, vỏ xe.
*. Phần tử giảm chấn:
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 6 SV: Hoàng Mạnh Hà
6
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
Nhiệm vụ của phần tử giảm chấn để dập tắt dao động phát sinh trong quá
trình xe chuyển động từ mặt đường lên khung xe trong các địa hình khác nhau
một cách nhanh chóng. Ngoài ra, đảm bảo dao động của phần tử không treo
nhỏ nhất, sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao khả năng bám
đường và an toàn trong chuyển động.
*. Phần tử ổn định ngang:
Phần tử ổn định ngang có chức năng như một phần tử đàn hồi phụ làm
tăng khả năng chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng
ngang.
*. Các phần tử như: vấu cao su, thanh chịu lực phụ…có tác dụng hạn chế
hành trình, tăng cứng và chịu thêm tải trọng.
1.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TREO
Do cách bố trí các bộ phận nên hệ thống treo được phân theo hai nhóm
được độ trượt ngang, độ mài mòn của lốp.
+ Có không gian bố trí các bộ phận khác: hạ thấp trọng tâm, tăng độ ổn định
khi chuyển động.
+ Khối lượng phần không được treo nhỏ nên giảm sự va đập và phát sinh tải
trọng động.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp: Khó khăn cho công tác bảo dưỡng sửa chữa.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 8 SV: Hoàng Mạnh Hà
8
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
1.4 CẤU TẠO CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG TREO
1.4.1 BỘ PHẬN ĐÀN HỒI.
a) Bộ phận đàn hồi kim loại.
*. Nhíp lá:
Hình 1.1 Cấu tạo nhíp lá
Nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên các loại xe tải có trọng tải từ nhỏ đến
lớn, xe bus, đoàn xe, xe chuyên dùng…vì nhíp có kết cấu đơn giản dễ chế tạo.
Nhíp vừa là bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ
giảm chấn. Tuy nhiên, nó ít được sử dụng trên xe con.
Đặc điểm của phần tử đàn hồi nhíp lá:
+ Trên xe con bố trí hệ thống treo sử dụng phần tử đàn hồi là nhíp lá
thường có ít lá, độ cứng nhỏ. Trên xe tải và các loại xe khác, các lá nhíp được
lắp ghép thành bộ, có bộ phận kẹp ngang để tránh khả năng xô ngang khi nhíp
làm việc. Bộ nhíp được bắt chặt với dầm cầu thông qua bulông quang nhíp,
liên kết với khung thông qua tai nhíp và quang treo (để các lá nhíp biến dạng
tự do).
+ Do ma sát trong quá trình làm việc, các lá nhíp cọ sát lên nhau, để
giảm mài mòn và tải trọng va đập thường được bổ sung mỡ chì giữa các bề
mặt tiếp xúc của các lá nhíp (triệt tiêu khả năng giảm chấn của lá nhíp – vai
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 10 SV: Hoàng Mạnh Hà
10
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
+ Phần tử đàn hồi thanh xoắn thường bố trí trên cầu trước độc lập của
các loại xe con, xe du lịch. Thanh xoắn một đầu liên kết với đòn ngang cả bộ
phận dẫn hướng, một đầu liên kết với khung xe. Tại vị trí liên kết với khung
xe có cơ cấu điều chỉnh cho phép thay đổi chiều cao các đòn dẫn hướng của
hệ thống treo.
+ Kết cấu đơn giản, không phải chăm sóc bảo dưỡng và có độ bền cao.
b) Bộ phận đàn hồi bằng cao su.
Cao su có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến nên có khả năng thay đổi độ
cứng tuỳ theo tải trọng. Trong hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su thường
được sử dụng tại các vị trí liên kết, hạn chế hành trình nhằm làm giảm tải
trọng động khi hệ thống treo làm việc.
Ưu điểm: + Có độ bền cao, không phải bảo dưỡng sửa chữa.
+ Khả năng hấp thụ năng lượng tốt.
+ Trọng lượng nhỏ và đặc tính đàn hồi phi tuyến.
Nhược điểm: + Tính đàn hồi phụ thuộc vào nhiệt độ.
+ Sự biến dạng dư lớn.
c) Bộ phận đàn hồi khí nén.
Do có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến nên được sử dụng trên xe có
chất lượng cao như: xe con, xe buýt chất lượng cao, xe có trọng tải lớn.
Đặc điểm:
+ Buồng đàn hồi có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng, không có khả
năng truyền lực dọc, lực bên do đó cần phải có bộ phận dẫn hướng riêng biệt
là các đòn dọc, đòn ngang.
+ Bộ phận đàn hồi khí nén thường bố trí trên hệ thống treo phụ thuộc ở
xe tải, xe bus, một số trên hệ thống treo độc lập đối với xe con. Số lượng
buồng khí trên mỗi hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng của xe. Hệ thống
AEROSPACE
Trên hệ thống treo, bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ:
- Giảm và dập tắt các dao động truyền từ bánh xe lên khung xe khi
chuyển động qua đoạn đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ bộ phận đàn
hồi và bộ phận dẫn hướng, tạo cảm giác thoải mái cho người ngồi trên xe.
- Đảm bảo dao động của phần tử không được treo là nhỏ nhất. Sự tiếp
xúc giữa bánh xe và mặt đường luôn được đảm bảo.
- Nâng cao khả năng chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả
năng an toàn khi chuyển động.
Trên ôtô hiện nay người ta sử dụng giảm chấn thuỷ lực có tác dụng 2
chiều ở cấu trúc 2 lớp.
Để dập tắt dao động khi xe đang chuyển động, giẩm chấn sẽ biến đổi cơ
năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và van tiết lưu.
1.5 GIỚI THIỆU Ô TÔ VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT
1.5.1 TÍNH NĂNG CỦA XE KHÁCH HYUNDAI AERO SPACE
Ngày nay xe khách dùng để vận chuyển hành khách được sử dụng rất
nhiều. Với nhu cầu di chuyển ngày càng lớn, xe khách ngày càng được phát
triển mạnh. Các xe có số lượng chỗ người nhiều, được trang bị đầy đủ tiện
nghi dùng vận chuyển hành khách ngày càng được sử dụng nhiều. Bên cạnh
đó ô tô khách loại này cũng giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông. Xe khách này
có khả năng chở gấp 1,5 lần so với xe khách thông thường.
Huyndai Aero Space là một trong những xe khách được sử dụng nhiều
để vận chuyển hành khách, đặc biệt là vận chuyển trên các tuyến đường dài
như Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội – Quảng Ninh, Hà Nội – Thành Phố Hồ Chí
Minh…
1.5.2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE HYUNDAI AERO SPACE
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 13 SV: Hoàng Mạnh Hà
13
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
14
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
1.6 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1.6.1 MỤC TIÊU
Thiết kế hệ thống treo cho xe khách trên cơ sở xe khách Huyndai Aero
Sapce LD với nhiệm vụ riêng là thiết kế hệ thống treo trước.
1.6.2 NHIỆM VỤ
Trên cơ sở tài liệu tham khảo và xe thực tế nhằm tìm hiểu khái quát về
hệ thống treo. Qua đó lựa chọn phương án thiết kế phù hợp và phân tích, tính
toán điều kiện làm việc, tính ứng dụng của phương án thiết kế, nhằm củng cố
kiến thức đã học.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 15 SV: Hoàng Mạnh Hà
15
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
CHƯƠNG II
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
2.1 MỘT SỐ HỆ THỐNG TREO THƯỜNG DÙNG TRÊN Ô TÔ
KHÁCH
Trên các loại ô tô khách hiện nay thường được bố trí hệ thống treo phụ
thuộc với dầm cầu liền. Đề tài lựa chọn sơ đồ hệ thống treo là hệ thống treo
phụ thuộc. Hệ thống treo phụ thuộc có thể ứng dụng ở các dạng sau:
2.1.1 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC SỬ DỤNG NHÍP LÁ
Nhíp lá được xếp thành bộ (10) được kẹp chặt (11) chống xô ngang nhíp.
Trong quá trình làm việc, bộ nhíp biến dạng, bánh xe dịch chuyển lên phía
trên bị hạn chế bởi ụ cao su (3). Ụ cao su (5) có tác dụng tăng cứng bởi nó có
khả năng thay đổi chiều dài làm việc của bộ nhíp khi bộ nhíp biến dạng chạm
vào ụ (5). Bộ nhíp, hai đầu liên kết với khung qua tai (1) và (6) có kết cấu đặc
vụ dập tắt dao động phát sinh khi xe chuyển động. Kết cấu hệ thống treo trên
hình còn có thanh ổn định ngang (6) là bộ phận đàn hồi phụ có tác dụng
chống lật ngang cho xe khi có sự thay đổi tải trọng thẳng đứng tác dụng các
bánh xe trên cùng một cầu.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 17 SV: Hoàng Mạnh Hà
17
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
- Ưu điểm: So với hệ thống treo loại nhíp thì lò xo có tuổi thọ cao hơn,
trọng lượng nhỏ hơn. Do lò xo có độ cứng nhỏ hơn nhíp nên tính êm dịu
chuyển động tốt hơn.
- Nhược điểm: Hệ thống treo loại lò xo phải có thêm bộ phận dẫn
hướng.
- Phạm vi sử dụng: Loại này được sử dụng chủ yếu ở cầu sau xe con.
Hình 2.2 Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo
a) Kết cấu b,c: Sơ đồ bố trí các thanh dẫn hướng trên, dưới và đòn ngang
1- Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 5- Đòn dẫn hướng dưới
2- Thanh truyền lực bên 6- Thanh ổn định ngang
3- Đòn dẫn hướng trên 7- Dầm cầu
4- Giảm chấn
2.1.3 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC SỬ DỤNG BUỒNG ĐÀN HỒI KHÍ
NÉN
Hệ thống treo dạng bày có bộ phận đàn hồi là các buồng khí nén ở dạng
tiêu chuẩn. Số lượng buồng khí phụ thuộc vào tải trọng của xe. Bộ phận đàn
hồi cho phép chịu tải trọng thẳng đứng nhưng không có khả năng truyền lực
dọc hay lực bên do vậy phải có bộ dẫn hướng riêng biệt là các đòn dọc, đòn
ngang hoặc nhíp.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 18 SV: Hoàng Mạnh Hà
18
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
Qua phân tích các loại hệ thống treo phụ thuộc có thể bố trí trên xe khách
đồng thời tham khảo xe thực tế đề tài lựa chọn kết cấu hệ thống treo như sau:
- Hệ thống treo trước: Ta lựa chọn phương án thiết kế cho hệ thống treo
trước là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi khí nén. Kết cấu gồm có:
+ Bộ phận đàn hồi là các buồng khí nén dạng gấp. Độ đàn hồi, độ cao
tĩnh của hệ thống treo có thể điều chỉnh được do phần tử đàn hồi khí nén đảm
nhiệm.
+ Thanh ổn định ngang làm tăng khả năng chống lật của xe.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 20 SV: Hoàng Mạnh Hà
20
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE Hình 2.5 Sơ đồ bố trí hệ thống treo trước
1- Buồng khí nén 5- Thanh truyền lực bên
2- Đòn dẫn hướng trên 6- Thanh ổn định ngang
3- Cầu xe 7- Van điều khiển khí nén
4- Thành phần phụ
- Hệ thống treo sau: Vì tải trọng của xe lớn nên ta chọn phương án thiết
kế cho hệ thống treo sau sử dụng hệ thống treo phụ thuộc. Kết cấu gồm:
+ Phần tử đàn hồi là các buồng khí nén. Ta sử dụng 4 buồng khí tiêu
chuẩn bố trí cân bằng 2 bên.
+ Thanh ổn định ngang làm tăng khả năng chống lật của xe.
+ Cơ cấu dẫn hướng: 2 đòn dưới dạng hình bình hành và đòn trên là dạng
chữ V có khả năng truyền lực dọc và lực ngang.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 21 SV: Hoàng Mạnh Hà
21
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
các hành trình nén hoặc trả mạnh.
- Có tính công nghệ thấp, bao kín không tốt.
- Tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với
ống dẫn hướng cao.
Phạm vi sử dụng: giảm chấn một lớp vỏ
được sử dụng rộng rãi ở các hệ treo, đặc biệt là
hệ treo Mc.Pherson
Hình 2.7:Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn 1 lớp vỏ
1 – Van một chiều 5 – Buồng chứa dầu
2 – Cần piston 6 – Piston
3 – Cụm làm kín 7 – Van một chiều
4 – Xy lanh 8 – Khoang chứa dầu
2.3.2 GIẢM CHẤN HAI LỚP VỎ
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn
quen thuộc và được dùng phổ biến cho đến nay.
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian trong
thành hai buồng A và B. Ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bao
ngoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù
thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV).
Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa
bên trong là chất lỏng, không gian còn lại chứa không khí có áp suất bằng áp
suất khí quyển.
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các
van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh 23 SV: Hoàng Mạnh Hà
23
ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai
AEROSPACE
Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo giảm chấn thuỷ lực 2 lớp vỏ
AEROSPACE
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
3.1. HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN
Hệ thống treo khí nén thực chất là hệ thống treo cơ bản có phần tử đàn
hồi là các buồng khí nén. Môi chất là khí nén. Hệ thống treo khí nén đảm bảo
mọi yêu cầu của một hệ thống treo bình thường, ngoài ra việc bố trí hệ thống
treo khí nén còn có khả năng tăng tính tiện nghi, có thể thay đội độ êm dịu
của xe tùy thuộc vào tải trọng. Mặt khác, do đặc diểm của hệ thống treo khí
nén, buồng khí nén không đảm nhiệm thêm vai trò dẫn hướng như đối với hệ
thống treo cơ khí nên không thể truyền được lực ngang, lực dọc của xe. Do
vậy đối với hệ thống treo này phải có hệ thống các đòn dẫn hướng riêng biệt.
3.1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BỘ PHẬN ĐÀN HỒI:
Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo khí nén là các buồng khí có môi chất
là khí nén, áp lực khí nén được tạo ra phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài.
Với:
- F
p
: Tải trọng đặt lên buồng đàn hồi.
- p
a
: Áp suất khí quyển.
- p: Áp suất khí nén trong buồng đàn hồi.
- S: Diện tích làm việc buồng đàn hồi.
Hình 3.1 Sơ đồ tính toán
F
p
= (p-p
a
).S [N] (3.1)
25
Copyright: Tài liệu đại học ©