Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
----

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE TẢI 2.5 TẤN

SVTH: Phạm Văn Hiếu

- Đồng Nai 04/2022 –


TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
----

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE TẢI 2.5 TẤN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN
NGUYỄN HOÀNG LUÂN

- Đồng Nai 04/2022 –


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu là của nhóm, các số liệu, kết quả nêu

ra trong đồ án tốt nghiệp là trung thức và chính xác.
Tơi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này đã
được xin phép, tất cả các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ
nguồn gốc.


LỜI NĨI ĐẦU
Trong các phương tiện giao thơng hiện đang được sử dụng trên th ế gi ới
cũng như ở Việt Nam thì phương tiện giao thơng đường bộ được sử dụng
nhiều nhất, mà phần lớn là ô tô do có nhiều ưu đi ểm so v ới các loại ph ương
tiện khác như: tính cơ động, nhanh gọn, giá thành vận chuy ển r ẻ (ở các c ự ly
gần và trung bình)…
Với u cầu địi hỏi ngày càng cao của công ngh ệ v ận tải, c ủa kỹ thu ật thì
tính tiện nghi của ơ tơ ngày càng phải hồn thi ện hơn. Đặc biệt là tính năng
êm dịu chuyển động của xe để tạo cho con người cảm giác th ật tho ải mái, bảo
quản hàng hóa khi vận chuyển, tăng tuổi thọ làm vi ệc của ô tô và gi ảm vi ệc
bảo dưỡng tu bổ đường sá. Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên
ơ tơ, nó góp phần tạo độ êm dịu ổn định và tính ti ện nghi của xe. Đ ối v ới đ ồ 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 ô tô trong nước em chọn phương án thi ết kế
để đảm bảo thỏa mãn đồng thời những tiêu chí ấy.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do thời gian có h ạn, trình đ ộ và ki ến
thức bản thân cịn hạn chế nên khó tránh khỏi những thi ếu sót. Em r ất mong
nhận được sự đóng góp ý kiến cùng với sự chỉ bảo của thầy và các bạn sinh
viên.
Đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thành nhờ có sự giúp đ ỡ và ch ỉ b ảo t ận
tình của các thầy trong bộ mơn và các bạn đặc bi ệt là thầy Nguy ễn Hoàng
Luân. Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy và các bạn.

MỤC LỤC


DANH MỤC BẢNG BIỂU


DANH MỤC HÌNH ẢNH


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1. Công dụng và phân loại hệ thống treo
1.1 Công dụng

Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác dụng làm
êm dịu cho q trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe.
- Khi ô tơ chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các

dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng,
để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định.
- Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo và lực phanh
sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mô men
phản lực đến gầm và thân xe
- Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh hưởng của
mặt đường không bằng phẳng.
Trong trường hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ với

bánh xe thông qua dầm cầu, hoặc vỏ cầu. Để đơn giản chúng ta coi hệ thống
treo nối đàn hồi với khung vỏ bánh xe.
Xe chuyển động có êm dịu hay khơng phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của
hệ thống treo
Để đảm bảo công dụng như đã nêu ở hệ thống treo thường có 3 bộ phận chủ
yếu:
- Bộ phận đàn hồi
- Bộ phận giảm chấn
- Bộ phận hướng

Bộ phận đàn hồi: Nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng đứng
tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngược lại. Bộ phận đàn hồi có cấu tạo chủ
yếu là một chi tiết (hoặc một cụm chi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lị xo
xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo bằng khí hoặc
thủy khí).
Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách
biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài, việc biến năng lượng
dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ô tô là giảm chấn thủy
lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được piston giảm chấn dồn từ
Trang 8


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lưu. Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ
tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm
chấn toả ra ngồi.

Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo cho
bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ
truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
1.2 Phân loại

Hệ thống treo ô tô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn
hồi, bộ phận dẫn hướng và theo phương pháp dập tắt dao động.
1.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng:
Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh
bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền),
nên khi một bánh xe bị dịch chuyển (trong mặt phảng ngang ho ặc đứng)
thì bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ th ống treo phụ
thuộc là đơn giản, rẻ tiền, và đảm bảo độ êm dịu chuy ển đ ộng cần thi ết
cho các xe có tốc độ chuyển động khơng cao lắm. Nếu ở hệ th ống treo phụ
thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó làm được cả nhi ệm vụ của b ộ
phận dẫn hướng.
Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải vá bánh xe
bên trái khơng có liên kết cứng với nhau. Do đó sự dịch chuy ển c ủa m ột
bánh xe không gây nên sự dịch chuy ển của bánh xe kia. Tùy theo m ặt
phẳng dịch chuyển của bánh xe mà người ta phân ra hệ th ống treo độc lập
có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang, trong mặt ph ẳng dọc
và đồng thời cả hai mặt phẳng. 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 k ết c ấu b ộ
phận dẫn hướng phức tạp, giá thành đắt.
Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thông qua cao với
3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thu ộc giữa hai hàng bánh
xe ở hai cầu liền nhau.

Trang 9

Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

a) Hệ thống treo phụ thuộc

b) Hệ thống treo độc lập

Hình 1. 1 Phân loại HT treo

1.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi:
• Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp, lị xo, thanh xoắn.
• Phần tử đàn hồi là khí nén: bình chứa khí là cao su k ết h ợp s ợi v ải b ọc
•
•
1.2.3.
•
•

làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hợp.
Phần tử đàn hồi là thủy khí có loại kháng áp và khơng kháng áp.
Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén chế độ xoắn.
Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động:
Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực dạng đòn và ống
Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học trong phần tử đàn hồi và trong
phần tử hướng.

1.3 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo

1.3.1. Các phương án bố trí:
b)

a)

c)

d)

a) Hệ thống treo ph ụ thuộc nhíp
Hình 1. 2 Một số phương án bố trí
b) Hệ thống treo độc lập đ ặt nghiêng
c) Hệ thống treo độc l ập thanh xo ắn lo ại 2 đòn
d) Hệ thống treo McPherson (treo ki ểu n ến)
1.3.2 Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án bố trí:
a) Ưu, nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc:
• Ưu điểm:
Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai
bánh xe (được nối cứng) không thay đổi. Điều này làm cho mòn l ốp gi ảm
đối với trường hợp treo độc lập. Do hai bánh xe được n ối cứng nên khi có
Trang 10


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

lực bên tác dụng thì lực này được chia đều cho hai bánh xe làm tăng kh ả
năng truyền lực bên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bên của xe.

Hệ thống treo phụ thuộc dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản h ơn
so với HT treo độc lập.
Giá thành thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp sửa chữa, bảo dưỡng.
• Nhược điểm:
Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) l ớn, đ ặc bi ệt
là ở cầu chủ động. Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải tr ọng
động sinh ra sẽ gây nên và đập mạnh giữa phần không treo và ph ần treo
làm giảm độ êm dịu chuyển động. Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên n ền
đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường.
Khoảng khơng gian phía dưới sàn xe phải l ớn đ ể đảm bảo cho d ầm c ầu
có thể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm l ớn.

Hình 1. 3 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 hi ện tượng xuất hi ện
chuyển vị phụ khi xe chuyển động.
• Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc:
Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát tri ển của kỹ thu ật thì t ốc đ ộ
của ô tô ngày càng được nâng cao. Khi tốc độ ơ tơ ngày càng cao thì u c ầu
về kỹ thuật của ô tô ngày càng khắt khe : trọng tâm của ô tô cần ph ải được
hạ thấp. Vấn đề ổn định lái phải tốt, trọng lượng phần không được treo
nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động. Vì lí do như vậy mà h ệ th ống treo
phụ thuộc khơng được sử dụng trên xe có vận tốc cao.
b) Ưu, nhược điểm của hệ thống treo độc lập:
Trang 11


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

Ưu điểm: Khác với HT treo phụ thuộc, HT treo độc lập có đặc đi ểm là
hai bánh xe hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn đ ịnh chuy ển
động cao. Hai bánh xe được liên kết bở các đòn ngang ho ặc đòn d ọc, ph ần
không được treo nhỏ, ô tô chuyển động đạt được độ êm dịu cao. Hệ treo
không cần sử dụng dầm ngang, khoảng khơng gian cho nó dịch chuy ển chủ
yếu là hai bên sườn xe. Đặc điểm này cho phép hạ thấp tr ọng tâm xe do đó
nâng cao được tốc độ của xe.
Nhược điểm: Ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận
hướng là riêng biệt nên không tránh khỏi sự phức tạp v ề mặt k ết c ấu. S ự
phức tạp trong kết cấu cũng gây khó khăn cho vi ệc b ố trí các h ệ th ống
khác trên ơ tô. HT treo độc lập dầm cầu thường là dầm cầu r ời nên khi xe
đi trên các đoạn đường gồ ghề rất dễ làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫn
đến sự mất ổn định của xe.
Giá thành của hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so v ới h ệ
thống treo phụ thuộc.
1.4 Phương án thiết kế hệ thống treo xe tải 2.5 tấn:
1.4.1. 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 truy ền lực th ẳng
đứng từ đường lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm d ịu cho ô
tô khi chuyển động trên những đoạn đường khác nhau.
Bộ phận đàn hồi của xe tải thường sử dụng các loại sau:
+ Loại lò xo trụ
+ Loại lị xo thanh xoắn
+ Loại nhíp

a) Nhíp
b) Lị xo trụ
c) Thanh xoắn
Nhíp: là bộ phận đàn hồi được sử dụng rất nhiều trong ơ tơ. Ch ức năng
chính là đàn hồi theo phương thẳng đứng. Chức năng dẫn hướng truy ền lực
dọc, ngang, có thể cả lực bên. Chức năng giảm chấn đảm nhi ệm nh ờ gi ảm
Trang 12


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

chấn, ma sát giữa các lá nhíp, ma sát trong các l ớp cao su. Nhíp có k ết c ấu đ ơn
giản, chắc chắn, rẻ tiền, sửa chữa thay thế cũng rất đơn giản.
Với những đặc điểm trên chọn bộ phận đàn hồi của hệ thống treo là hệ nhíp.
Hệ nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi, vừa làm nhiệm v ụ d ẫn hướng. B ộ ph ận
dẫn hướng của hệ thống treo có mục đích xác định động học và tính ch ất dịch
chuyển của các bánh xe tương đối với khung hay vỏ ô tô và dùng để truy ền lực
dọc (lực kéo tiếp tuyến hoặc lực phanh) lực ngang cũng như các mô men ph ản
lực và mô men phanh. Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo giữ được động học
của bánh xe khi chuyển động, giữ được ổn định các góc đặt của bánh xe d ẫn
hướng. Khi bánh xe dao động không làm ảnh hưởng đế động lực h ọc quay
vòng của bánh xe. Truyền được lực dọc và lực ngang và giữ đ ược góc nghiêng
của thùng xe trong một giới hạn nhất định. Đảm bảo cho vi ệc bố trí cho HTTL
được dễ dàng, khi HT treo làm việc không làm ảnh hưởng đến HTTL.
Bộ phận giảm chấn làm việc dựa trên nguyên lý biến dao động của năng
lương thành nhiệt năng bằng cách chuyển chất lỏng từ buồng chứa này đến

buồng chứa khác qua những van tiết lưu rất bé. Khi chất lỏng qua van ti ết l ưu
sẽ sinh sức cản lớn do sự chuyển động của chất lỏng tạo ma sát gi ữa ch ất
lỏng và các lỗ van, chất lỏng và chất lỏng, chất l ỏng và v ỏ sinh nhi ệt năng làm
nóng giảm chấn do đó dập tắt được dao động. Như vậy ta chọn phương án:
Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử dẫn hướng và đàn hồi là nhíp nửa elip
đặt dọc và giảm chấn loại ống.

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

Hình 1. 4 Sơ đồ hệ thống treo
1.4.2. Hệ thống treo sau

Đối với hệ thống treo sau được gắn v ới thùng xe chủ y ếu dùng đ ể ch ở hàng

hóa, nên cầu sau khơng cần đảm bảo độ êm dịu như cầu tr ước. Kh ối l ượng
thay đổi lớn nên cần có thêm nhíp phụ.

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

Thơng số cơ bản của xe tham khảo
STT
1

2
3
4

5

6

Thơng số
Kích thước tồn bộ
Dài
Rộng
Cao
Chiều dài cơ sở
Vết bánh trước/sau
Trọng lương xe khơng tải
Phân bố lên cầu trước
Phân bố lên cầu sau
Trọng lượng toàn bộ
Phân bố lên cầu trước
Phân bố lên cầu sau
Trọng lượng không được
treo phần trước
Trọng lượng không được
treo phần sau

Trang 15

Giá trị

Đơn vị

6020
1900
2240
3360
1550/1425
27600
13250
14350
54550
16365
38185
1500

mm
mm
mm
mm
mm
N
N
N
N
N

N
N

2500

N


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

CHƯƠNG II: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Trên các ơ tơ hiện đại thường sử dụng loại nhíp bán elip, th ực hi ện ch ức
năng của bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng. Ngoài ra nhíp bán elip cịn
thực hiện một chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân b ố tải tr ọng
lên khung xe hoặc thùng xe.
Trong thực tế, khi xe có tải HT treo sẽ phải chịu những tác động l ớn h ơn
trường hợp xe chạy không tải và thời gian xe chạy có tải chi ếm ph ần l ớn th ời
gian hoạt động của xe, vì vậy tất cả các tính tốn thi ết kế HT treo đều được
thực hiện đối với trường hợp xe chạy có tải. Sau đó tiến hành kiểm nghiệm
HT treo khi khơng tải.
2.1 Đặc tính đàn hồi
Đặc tính đàn hồi là quan hệ giữa phản lực pháp tuyến Z tác dụng lên bánh
xe và độ biến dạng của hệ thống treo f đo ngay tại tr ục bánh xe, quan h ệ hàm
Z=g(f)
Đặc tính đàn hồi được xây dựng với giả thiết bỏ qua ma sát và kh ối lượng
phần không được treo thì có thể trừ đi phần khối lượng này khi tính phản l ực
Z. Đặc tính được xem như là tuyến tính, đường đặt tính phải đi qua 2 điểm A(f t,

Zt); B(fđ, Zđ).
Trong đó: Zt tải trọng tĩnh tác dụng tại bánh xe gây ra bi ến dạng ft, Zđ tải
trọng động tác dụng tại bánh xe gây ra biến dạng fđ

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

Hình 2. 1 Đặc tính đàn hồi của HT treo

2.2 Xác định tần số dao động.
Hệ thống treo là đối xứng 2 bên, vì vậy khi tính tốn ta ch ỉ c ần tính tốn cho
1 bên.

Tải trọng tác dụng lên 1 bên của hệ thống treo sau:

Trọng lượng được treo:
= 7432,5 (N)
Trọng lượng khơng được treo tại vị trí cầu trung gian (G0t2) và cầu sau
(G0t3):
= 750 (N)
Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe:
Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các ch ỉ
tiêu đã đề ra. Hiện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá đ ộ êm d ịu chuy ển đ ộng
như tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động…
Chọn chỉ tiêu tần số dao động để đánh giá như sau:

Tần số dao động của xe tải: n = 60 ÷ 120 (lần/phút). Với số lần như vậy thì
người khỏe mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Ta có:
với
ft : độ võng của HT treo (m)
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo sau ns = 100 (lần/phút)
Độ võng tĩnh = 0,09 (m) = 9 (cm)
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: = 825,8 (N/cm)
Độ võng động fđ = 36 (cm). Chọn fđ = 6 (cm)
Trang 17


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

2.3 Tính tốn nhíp

2.3.1 Cấu tạo của nhíp trước
Nhíp ( nhíp ơ tơ ): đóng vai trị của cả ba bộ phận trong hệ th ống treo, có
khả năng chịu tải cao nhưng độ êm dịu thấp (sử dụng chủ yếu trên xe tải).

Hình 2. 2 Cấu tạo của nhíp trước

Thơng số chi tiết nhíp trước
TT
1
2
3

4
5
6
7
8

Tên chi tiết
Giá treo sau
Đai giữ bộ nhíp
Nhíp
Bu lơng nhíp
Quang treo
Cầu xe
Giảm chấn
Giá treo trước

Số lượng
1
4
1
1
1
1
2
1

Trang 18

Vật liệu
Thép C45

Thép 60C2
Thép C45
Thép C40
Thép 60C2
Thép C45
Thép C45
Thép C45


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

2.3.2 Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp

Hình 2. 3 Sơ đồ lực tác dụng

Lực tác dụng lên lá nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại đi ểm
tiếp xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α,
vì vậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực X góc α phải làm
càng nhỏ nếu có thể. Nhưng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảm
bảo cho quang nhíp khơng vượt quá giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ơ
tơ chuyển động khơng tải thì góc α thường được chọn khơng bé hơn 5°. Khi
tải trọng đầy góc α có thể đạt trị số 40 50°. Để đơn giản tính tốn sẽ khơng
tính đến ảnh hưởng của lực X.
Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:
7432,5+750 = 8182,5 (N)
• Chọn chiều dài lá nhíp chính: Đối với nhíp trước xe tải
L = (0,220,35) LX

Lx: chiều dài của xe (3360 mm).
 L = (0,220,35) . 3360 = 739,21176 (mm).
•

Chọn chiều dài lá nhíp chính L = 1100 (mm)
Chọn chiều rộng quang nhíp lq = 120 (mm).
1/2 lá nhíp từ quang nhíp: lk = (L – lq)/2 = 490 (mm)
Như vậy ll = 490 (mm).
Trang 19


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

Chọn số lá nhíp là 9 được chia làm hai nhóm:
Nhóm 1: gồm 2 lá có L = 1100 (mm) chiều dày 6 (mm)
Nhóm 2: gồm 7 lá, chiều dày các lá 6,4 (mm)
Chiều rộng các lá 55 (mm)
Độ êm dịu của ô tô phụ thuộc nhiều vào đ ộ võng tĩnh và đ ộ võng đ ộng
của nhíp. Khi xác định các đại lượng này để thiết kế HT treo với việc k ể
đến tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, ng ười ta
chuyển sang xác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp. Đ ộ b ền và
chu kỳ bảo dưỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào vi ệc lựa ch ọn chi ều
dài của nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh.
Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì
vậy khi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá
nhíp. Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó ph ải ch ịu thêm c ả t ải
trọng ngang, dọc và momen xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta khơng th ể tăng

chiều dài lá nhíp gốc mặc dù thỏa mãn các yêu cầu tải tr ọng, độ võng, ứng
suất. Nếu nhíp quá dài làm cho độ cứng của nhíp gi ảm, nhíp làm vi ệc
nặng nhọc hơn gây va đập giữa ụ nhíp và khung xe.
Tóm lại, ta khơng thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá l ớn mà còn
kết hợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình h ọc
của nhíp.
Khi nhíp làm việc các lá nhíp khơng ch ỉ ch ịu l ực th ẳng đ ứng mà còn
chịu lực ngang và momen xoắn, các lực này tác động chủ y ếu lên lá g ốc 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 ta phải tăng chi ều dày
lá nhíp chính và chiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính.
Việc xác định chiều dài các lá nhíp là m ột trong nh ững đi ều ki ện c ơ
bản để đảm bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, đi ều này cần thi ết đ ể năng
cao tuổi thọ của nhíp. Chiều dài các lá nhíp được xác định từ đi ều ki ện 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 tr ọng ngoài
được xác định bằng phương pháp tải trọng tập trung. Hệ phương trình
dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
Trang 20


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

l3 3 l 2
j2 l1
j2


0,5 j (3 l − 1) − (1 + j ) + 0,5( l ) .(3 l − 1) = 0
1
2
1
2
3


j3 l2
j3
l4 3 l3
0,5 (3 − 1) − (1 + ) + 0,5( ) .(3 − 1) = 0
j2 l3
j2
l3
l4

.........................................................................

jn
l n −1
jn

0,5
(3
−
1)
−
(1
+

)=0

j
l
j

n −1
n
n −1
Trong đó: li: chiều dài lá nhíp thứ i
ji: momen quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp th ứ i

j=


b.d 3
12

trong đó b, d lần lượt là bề rộng và bề dày của lá nhíp

j1 = = 1980 (mm4); j3 = … = j9 = = 1201 (mm4)

với l1 = 490 (mm) giải hệ phương trình ta được:
Từ phương trình cuối ta có: l 9 = 0,6l8 thế lần lượt từ dưới lên trên ta
được kết quả sau: l8 =0,725l7; l7=0.788l6; l6=0,827l5; l5=0,854l4; l4=0.873l3;
l3=0.888l2
mà l2 = l1 =490 (mm) => l3 =435 mm; l4 = 380 (mm) ; l5 = 325(mm) ;
l6=269 (mm) ; l7 = 212 (mm) ; l8 = 154 (mm) ; l9 = 92 (mm)
Từ phương trình Lk = 2lk + lq ta có bảng sau :
Bảng 2. 1 Chiều dài thực tế các thanh nhíp Lk

Nhíp
số

1

2

3

4

5

6

7

8

9

490

lk

490

435

380

325

269

212

154

92

Lk

1100 1100 990

880

770

658

544

428

304

Trang 21

Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

2.4 Tính độ cứng thực tế của nhíp

Hình 2. 4 Lực tác dụng lên thanh nhíp

Phương pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
Xét một thanh như hình 2.3, khi chịu lực P thanh bi ến dạng một đoạn là f.
Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh ta có :
f =

U =P.f  f = . Nếu thanh có tiết diện khơng đổi thì

dU
dP

Sử dụng sơ đồ như hình 2.3 để tính nhíp. Các lá nhíp ch ồng khít lên nhau,
một đầu được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P. Sử dụng

cơng thức trên ta có:

Z n 3
f =
∑ ak +1 ( Yk − Yk +1 )
6.E.α i =1
Cn =

6.E.α
n

∑a
k =1

3

k +1

(Yk − Yk +1 )

Vậy độ cứng của nhíp là:
Trong đó: E là mơ đun đàn hồi của vật liệu: E = 2,1.107 (N/cm2)
α là hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải α = 0,85
ak = (l1-lk) với li là chiều dài của lá nhíp thứ i
Yk =
= ; = + ;...; = + + ... + ;...
, , ..., : Momen quán tính c ủa m ặt c ắt ngang t ừ lá nhíp th ứ nh ất
đến lá nhíp thứ k.
Trang 22


Đồ án tốt nghiệp
tấn

T

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

rong bộ nhíp có 2 lá nhíp cái có chiều dài và chi ều dày gi ống nhau nên

jk =
ta coi 2 lá nhíp là một quy về lá nhíp thứ nhất với

mbhk3
12

Bảng 2. 2 Các hệ số để tính độ cứng

k

lk
mm

ak+1
mm

b
hk
mm mm

jk
mm4

ik
mm4

Yk

10-4

Yk-Yk+1
10-4

a3(Yk-Yk+1)

1
3
4
5
6
7
8
9

490
435
380
325
269
212
154
92

55
110
165
221
278

336
398
490

55
55
55
55
55
55
55
55

1980
1201
1201
1201
1201
1201
1201
1201

1980
3181
4382
5583
6784
7985
9186
1038

7

5,051
3,144
2,282
1,791
1,474
1,252
1,089
0,963

1,907
0,862
0,491
0,317
0,222
0,163
0,126
0,963

317
1147
2206
3422
4770
6183
7944
113296

6.2

6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4
6,4

Σa 3(Yk-Yk+1)

139285

Vậy độ cứng của nhíp là: Cn = = 769N/cm
Độ võng thực tế của nhíp:
9,6 (cm)
Số lần dao động trong một phút: = 97 (lần/phút)
Vậy HT treo thỏa mãn về độ êm dịu khi đầy tải
2.5 Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải
Trọng lượng được treo Gđt:
= 5875 (N)
Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
= 7,6 (cm)
Số lần dao động trong một phút:
= 109 (lần/phút)
Vậy HT treo đảm bảo độ êm dịu của xe trong tất cả th ời gian hoạt động của
xe. Việc tính tốn tần số dao động của HT treo sau khi xe chuy ển động
không tải chỉ để xác định thông số của xe.
2.6 Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp
Tính theo phương pháp tải trọng tập trung. Gi ả thi ết các lá nhíp khi là vi ệc
chỉ tiếp xúc ở hai đầu lá như vậy lực được truyền từ lá này sang lá kia ch ỉ qua

hai điểm đầu mút của lá, phần cịn lại khơng tiếp xúc và nh ư vậy lá được bi ến
dạng tự do. Với giả thiết tải trọng tập trung, giữa các lá ở hai đầu đưa vào các
Trang 23


Đồ án tốt nghiệp
tấn

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

con lăn, phần giữa nhíp được kẹp cứng bằng các quang nhíp, truyên lực giũa
các lá chỉ nằm giữa hai đầu.
Nếu chỉ khảo sát ½ lá nhíp, ta có th ể hình dung b ộ nhíp được c ấu tạo t ừ
một số dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác động của m ột t ải
trọng ngồi, ứng suất trong các lá có thể xác định nếu biết các lực tác đ ộng lên
mỗi lá nhíp. Như vậy bài tốn xác định ứng suất chuy ển v ề bài toán xác đ ịnh
các lực đặt lên các lá nhíp: X1, X2, … Xn-1
Sơ đồ tính nhíp:

Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp th ứ nh ất và lá
nhíp thứ hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thì bi ến d ạng của
lá nhíp thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Bằng cách l ập bi ểu th ức bi ến d ạng t ại
các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đ ến 1 h ệ n-1
phương trình với n-1 ẩn là các giá trị X2, …Xn-1
Ta có hệ phương trình để tính tốn phản lực:
 A 2 P + B2 X1 + C2 X 2 = 0
A X + B X + C X = 0
 3 1
3 2
3 3


.....................................


 A n X n −2 + Bn X n −1 = 0
3

Trong đó:



j  3l
j 
1l 
Ak = k  k −1 − 1÷; Bk = −  1 + k ÷; Ck =  k +1 ÷
2 jk −1  lk
jk −1 
2  lk 



 3l

.  k − 1÷
 lk +1 

P = = = 3716,25 (N)
lk: ½ chiều dài hiệu dụng của lá nhíp thứ k
P: phản lực tác dụng lên tai nhíp
Xi: phản lực tại các đầu mút.

Bảng 2. 3 Các hệ số của hệ phương trình

k

lk (mm)

jk (mm4)
Trang 24

Ak

Bk

Ck


Đồ án tốt nghiệp
tấn

2
3
4
5
6
7
8
9

Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5

490
1980
1
-2
435
1201
0,722
-1,607
380
1201
1,217
-2
325
1201
1,254
-2
269
1201
1,312
-2
212
1201
1,403
-2
154
1201
1,565
-2
92

1201
2
-2
Thay các giá trị vào hệ phương trình trên ta được:

0,832
0,811
0,784
0,744
0,687
0,600
0,429
-

P − 2X 2 + 0, 832X 3 = 0
0, 722X − 1, 607X + 0, 811X = 0
2
3
4

1, 217X 3 − 2X 4 + 0, 784X 5 = 0

1, 254X 4 − 2X 5 + 0, 744X 6 = 0

1, 312X 5 − 2X 6 + 0, 687X 7 = 0
1, 403X 6 − 2X 7 + 0, 600X 8 = 0

1, 565X 7 − 2X 8 + 0, 429X 9 = 0
 2X − 2X = 0
8

9


Giải hệ trên bằng phương pháp thế với P = 3716,25 (N) ta được kết
quả:
X1 = X2 = 1,1X3 = 2985(N); X3 = … =X9 = 2716 (N)

Trang 25