Tính toán và thiết kế hệ thống treo xe ô tô điện Vinfast VF e34 5 chỗ ngồi 74 trang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ
MINH
VIỆN CƠ KHÍ
CHUN NGÀNH CƠ KHÍ Ơ TƠ



ĐỒ ÁN MƠN HỌC
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ
TÍNH TỐN & THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO Ô TÔ ĐIỆN
VINFAST VF E34 5 CHỖ TẢI TRỌNG KHÔNG TẢI 1.5 TẤN
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn
Nguyễn – MSSV:

Thành phố Hồ Chí Minh - 2022


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD:

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, ơ tô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông
dụng, các trang thiết bị, bộ phận trên ơ tơ ngày càng hồn thiện hơn và hiện
đại đóng vai trò quan trọng đối với việc đảm bảo độ tin cậy, an toàn cho
người vận hành và chuyển động của ô tô.
Và ngày hôm nay, là những sinh viên được đào tạo tại trường ĐH GTVT
TP.HCM, được các thầy cô trang bị cho những kiến thức cơ bản về chun
mơn. Để tổng kết và đánh giá q trình học tập em chọn đề tài báo cáo đồ
án “Tính tốn & thiết kế hệ thống treo ô tô điện Vinfast VF e34”.
Cảm ơn thầy đã chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em cũng như các bạn khác

trong quá trình hình thành đồ án. Do khả năng cịn nhiều hạn chế và thời
gian thực hiện ngắn hạn để tìm tịi và học hỏi, nếu có khuất điểm, kính
mong thầy dạy bảo thêm.
Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

MỤC LỤC

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1 Yêu cầu của hệ thống treo
Khái niệm hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết giữa bánh xe và
khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi nó có chức
năng chính sau đây:
• Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương
thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”
hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động khơng muốn
có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc).

• Truyền lực và mô men giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải
trọng, phản lực) lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với
khung, vỏ) lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên) mô men chủ động
mô men phanh.
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải
mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này được thể hiện ở các
yêu cầu chính sau đây:
a. 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).
b. Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.
c. Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ
thống 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.
d. Không gây nên tải trọng tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.
e. Có độ bền cao
f. Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường.
Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau:
• Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo khơng q 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..

1.2 Phân loại hệ thống treo
Hiện nay ở trên xe con hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính:
Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập
Trong hệ thống treo phụ thuộc (hình 2.1.a) các bánh xe được đặt trên dầm cầu
liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền. Qua cấu tạo

SVTH:

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

hệ thống treo phụ thuộc, sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng
sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia.
Trong hệ thống treo độc lập (hình 2.1b) các bánh xe trên một dầm cầu dao
động độc lập với nhau. Các bánh xe “độc lập” dịch chuyển tương đối với khung vỏ.
Trong thực tế chuyển động của xe điều này chỉ đúng khi chúng ta coi thùng hoặc vỏ
xe đứng yên.

a)

−
−
−
−
−

b)

Hình 2.1 Sơ đồ hệ treo
1.Thùng xe; 2. Bộ phận đàn hồi; 3. Bộ phận giảm chấn; 4. Dầm cầu;
5. Các đòn liên kết của hệ treo
Đối với hệ treo độc lập, căn cứ vào đặc tính động học và đặc điểm kết cấu
người ta thường chia làm các loại sau đây:
Treo hai đòn ngang
Treo Mc.Pherson
Treo đòn dọc

Treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Treo địn chéo

1.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu
cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình,
cịn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần
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. Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì người ta sử
dụng cả bộ nhíp gồm nhiều là nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ và
được bắt chặt với dầm cầu ở giữa nhíp. Hai đầu nhíp được uốn trịn lại để một
đầu bắt với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia bắt với thùng hoặc

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

khung xe bằng quang treo để cho cho nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo có khả
năng truyền lực dọc và ngang.
Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một
hoặc hai đòn dọc trên. Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với
khớp trụ (hình 2.2). Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng
xe so với cầu người ta cũng phải dùng thêm “địn Panhada”.

Hình 2.2. Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc
1.Dầm cầu; 2.Lò xo xoắn ốc; 3. Giảm chấn; 4.Đòn dọc dưới

5.Đòn dọc trên; 6. Thanh giằng Panhala
Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên địn dọc hoặc đặt ngay
trên cầu. Giảm chấn thường được đặt trong lòng lị xo xoắn ốc để chiếm ít khơng
gian.
Hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp các dạng sau đây:
− Treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi nhíp lá.
− Treo phụ thuộc có lị xo xoắn ốc và nhiều đòn liên kết (treo nhiều khâu).
− Treo phụ thuộc có cấu trúc dạng địn dọc.

1.2.2 Hệ thống treo độc lập
Đặc điểm:
− Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển dịch
của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu như coi thùng xe đứng yên).
− Mỗi bên bánh xe được liên kết bởi các đòn ngang như vậy sẽ làm cho khối lượng
phần không được treo nhỏ như vậy mơ men qn tính nhỏ do đó xe chuyển động êm
dịu.
− Hệ treo này không cần dầm ngang nên khoảng khơng gian cho nó dịch chuyển
chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm
của xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ
−
−
−
−
−

GVHD:

Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau:
Dạng treo 2 đòn ngang
Dạng treo M.Pherson
Dạng treo kiểu đòn dọc
Dạng treo kiểu địn dọc có thanh ngang liên kết
Dạng treo địn chéo
Đặc điểm kết cấu của các dạng treo:

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang
1.Bánh xe; 2. Giảm chấn; 3. Lò so; 4.Đòn trên; 5.Đòn dưới; 6. Địn đứng
Dạng treo Mc.Pherson:
∗ Đặc điểm:
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu như ta coi địn ngang
trên có chiều dài bằng 0 và địn ngang dưới có chiều dài khác 0. Chính nhờ cấu trúc
này mà ta có thể có được khoảng khơng gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực
hoặc khoang hành lý. Sơ đồ cấu tạo của hệ treo (Hình 2.7) bao gồm: một địn ngang
dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B. đầu
còn lại được bắt vào khung xe. Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn. Lò xo có
thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm trấn. Nếu ta so sánh với hệ treo 2
đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, khơng chiếm nhiều khoảng
khơng và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu. Nhưng nhược điểm chủ yếu
của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại
vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần
phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có
những thay đổi cần thiết.
∗ Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

SVTH:

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD:

Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng các góc
đặt bánh xe có một ý nghĩa vơ cùng quan trọng. Chúng phải đảm bảo cho việc điều
khiển nhẹ nhành, chính xác, khơng gây lực cản lớn cũng như làm mịn lốp q
nhanh.
Trong q trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng
đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang, độ chum trước của
bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe, đồng thời chúng cũng làm thay đổi
góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng. Các quan hệ giữa các
thơng số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó
là mối quan hệ động học của hệ treo.

Hình 2.7 Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson
1.Giảm chấn đồng thời là trụ đứng; 2. Đòn ngang dưới; 3. Bánh xe; 4. Lò xo; 5.
Trục giảm trấn;
P.tâm quay bánh xe; S. Tâm quay tức thời theo mặt phẳng ngang của thùng xe
Trên hình 2.8 biểu diễn mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

a)
b)
c)
Hình 2.8 Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson
Sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hướng
Sự thay đổi góc nghiêng dọc của trụ, xoay dẫn hướng
SVTH:

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

Sự thay đổi độ chụm trước của bánh xe

1.3 Cấu tạo chung của hệ thống treo
1.3.1 Bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi là bộ phận mềm nối 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. Nó bao gồm 1 hay 1 số phần tử đàn hồi và được chia ra loại
phần tử đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lị xo trụ, thanh xoắn) và phần tử đàn hồi phi
kim loại (vấu cao su, khí nén, thuỷ khí…).
*Bộ lá nhíp
Bộ nhíp lá được cấu tạo bởi các lá nhíp dẹt tiết diện hình chữ nhật,có độ dài và bán
kính cong khác nhau, xếp chồng lên nhau. Các lá nhíp được bắt chặt với nhau và
chống xô dọc bằng bu lông chữ U, chống xô ngang bằng các quang nhíp phụ.
2

1

6
3
4
5

Hình 1.3.1.Bộ phận đàn hồi loại nhíp

1. Khung xe ; 2. Vấu chống va đập; 3. Chốt
4. Lá nhíp; 5.Quang nhíp; 6 .Quang treo.

*Lị xo trụ
Lị xo trụ chủ yếu sử dụng trong ô tô du lịch làm bộ phận đàn hồi. Lị xo trụ có thể
có tiết diện trịn hay vng.

Hình 1.3.2.Lị xo trụ.
1. Dầm cầu; 2. Đòn dưới; 3.Lò xo trụ.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD:

Lị xo trụ được làm từ dây thép lị xo đặc biệt, quấn thành hình ống. Khi đặt tải lên
lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do nó bị nén. Lúc này, năng lượng ngoại lực được dự trữ
và va đập bị giảm bớt. Lò xo được dùng nhiều ở xe du lịch với hệ thống treo độc lập.
*Thanh xoắn
Thanh xoắn được dùng ở một số ơ tơ du lịch, có kết cấu đơn giản nhưng bố trí khó
khăn vì thanh xoắn có chiều dài khá lớn. Nó là một thanh bằng thép lị xo, dùng tính
đàn hồi xoắn của nó cản lại “sự lắc” của xe. Một đầu thanh xoắn được cố định vào
khung, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn.Thanh xoắn cũng có thể được dùng làm
thanh ổn định.
*Đàn hồi loại khí
1

2

3
Hình 1.3.3.Bộ phận đàn hồi loại khí.
1. Bình chứa khí; 2. Bộ giảm chấn; 3. Bộ dẫn hướng.

Bộ phận đàn hồi loại khí có cấu tạo theo kiểu bình cao xu, trong đó có chứa khí
nén.
Có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo (bằng cách thay đổi áp suất bên
trong phần tử đàn hồi) để cho ứng với tải trọng tĩnh khác nhau thì độ võng tĩnh và
tần số dao động riêng không đổi.
*Đàn hồi thuỷ khí
1
2
5
3

4

Hình 1.3.4.Bộ phận đàn hồi thủy khí.
1. Chất khí; 2. Pít tơng ngăn cách; 3. Van tiết lưu
4. Pít tơng và địn đấy giảm chấn; 5. Chất lỏng

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

Bộ phận đàn hồi thủy khí là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu
chấp hành là khí nén. Hệ treo thuỷ khí có bộ phận đàn hồi và giảm chấn kết hợp. Bộ

phận thuỷ khí có 2 buồng: Buồng trên là khí nén, buồng dưới là chất lỏng. Ngăn
cách 2 buồng là màng cao xu hoặc piston. Phần thân là ống giảm chấn. Bên trong
ống giảm chấn là chất lỏng điền đầy giữa ống xi lanh và piston, có các van tiết lưu
cho phép dầu chảy qua. Do làm kín chất lỏng dễ dàng hơn chất khí nên bộ phận đàn
hồi thủy khí gọn hơn bộ phận đàn hồi khí.
*Đàn hồi loại cao su
Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn. Vấu
cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình
làm việc của bánh xe. Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị
biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
1.3.2 Bộ phận dẫn hướng
Bộ phận dẫn hướng dùng để xác định động học và tính chất dịch chuyển của các
bánh xe tương đối với khung hay vỏ xe. Nó cịn được dùng để truyền lực dọc (lực
kéo hoặc lực phanh), lực ngang cũng như các mô men phản lực và mô men phanh.
Bộ phận dẫn hướng phải có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng. Điều này phụ
thuộc vào số khớp, số điểm phải bôi trơn của hệ thống treo và số các đăng (đối với
bánh xe chủ động).Trọng lượng bộ phận dẫn hướng và đặc biệt là phần không được
treo phải nhỏ. Khi giảm được trọng lượng phần không được treo sẽ làm tăng độ êm
dịu của xe.

1

2
3
Hình 1.6.Bộ phận dẫn hướng
1 .Bộ phận dẫn hướng 1 đòn ngang; 2. Bộ phận dẫn hướng 2 đòn ngang bằng nhau;
3. Bộ phận dẫn hướng hai địn ngang khơng bằng nhau.

SVTH:

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

1.3.3 Bộ phận giảm chấn
Trên xe ơtơ giảm chấn được sử dụng với mục đích sau:
Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường
không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho
người sử dụng.
Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp
xúc của bánh xe với mặt đường.
Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả năng an
toàn khi chuyển động.
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 ôtô từ trước đến nay.

Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều.
∗ Cấu tạo giảm chấn vỏ hai lớp:
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian trong thành
buồng A và B. ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù.Bao ngồi vỏ trong là
một lớp vỏ ngồi, khơng 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, khơng
gian cịn lại chứa khơng khí có áp suất khí quyển.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

−

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

GVHD:

Giảm chấn một lớp vỏ:

Van một chiều
Vỏ giảm chấn
Buồng chứa khí
Buồng chứa chất lỏng
Piston
Van dầu hồi
Cụm làm kín
Đũa đẩy

Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn

ống thuỷ lực một lớp vỏ
có tác dụng hai chiều

SVTH:

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Hệ thống treo trước
∗
−
−
−
∗
−

Hệ thống treo độc lập được sử dụng chủ yếu ở cầu trước các ôtô du lịch.
Nó có ưu điểm là:
Cho phép tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm dịu
chuyển động.
Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng mô men con
quay.
Tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe.
Nhược điểm của nó là:
Phức tạp và đắt tiền khi sử dụng ở các cầu chủ động. Vì thế các ơtơ hiện đại thường
dùng hệ thống treo phụ thuộc ở cầu sau. Hệ thống treo độc lập ở các cầu chủ động
chỉ sử dụng trên các ơtơ có tính cơ động cao.
 Với cơ sở phân tích trên, cùng với đặc điểm, mục đích sử dụng của xe thiết
kế ta tính chọn hệ thống treo độc lập trước và sau.
∗ Các bộ phận của hệ thống treo:
− Bộ phận đàn hồi:

Loại lò xo trụ, có các ưu điểm: kết cấu, chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn
dễ bố trí. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm: chỉ tiếp nhận lực thẳng đứng, cần có
bộ phận hướng riêng.
Bộ phận đàn hồi loại nhíp lá: kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng,
có thể đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận hướng. Tuy vậy, nó có nhược điểm:
trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại hơn so với phần tử đàn hồi kim loại khác, thời
hạn phục vụ thấp do ma sát.
 Hệ thống treo trước, sau: chọn bộ phận đàn hồi loại lò xo trụ.
 Chọn bộ phận đàn hồi phụ của cả hai hệ thống treo là ụ hạn chế bằng cao su
có độ bền cao, khơng cần bơi trơn, bảo dưỡng, trọng lượng bé và có đường
đặc tính phù hợp, có nhược điểm là xuất hiện biến dạng thừa dưới tác
dụng của tải trọng kéo dài và tải trọng thay đổi, cao su bị hoá cứng khi
nhiệt độ thấp.
− Bộ phận giảm chấn:
Theo cách lắp đặt và yêu cầu êm dịu của xe thiết kế, ta chọn bộ phận giảm chấn
thuỷ lực dạng ống, tác dụng hai chiều và có van giảm tải cho cả hệ thống treo trước
và sau.
− Bộ phận hướng:

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

Hệ thống treo trước: là hệ thống treo độc lập nên bộ phận hướng gồm các loại là:
loại một đòn, loại hai đòn chiều dài bằng nhau, loại hai đòn chiều dài khác nhau,
loại đòn ống (Macpherson), loại nến. Ở dây ta sử dụng loại đòn ống. Đây thực chất
là một kết cấu biến thể của loại hai đòn chiều dài khác nhau với chiều dài địn trên

bằng khơng, trụ quay đứng hay thanh nối hai đòn được làm dưới dạng ống lồng
thay đổi được độ dài để đảm bảo động học của bánh xe.
Đặc điểm đó cho phép bố trí ln giảm chấn hay phần tử đàn hồi thuỷ khí vào
kết cấu trụ quay đứng hay thanh nối. Nhờ đó đơn giản được kết cấu, giảm được
số lượng khâu khớp và giảm được khối lượng cũng như khơng gian bố trí hệ thống
treo.
Nhược điểm của kết cấu này là yêu cầu chất lượng chế tạo ống trượt cao,
các thông số động học kém hơn so với loại hai đòn chiều dài khác nhau.
 Vậy lựa chọn hệ thống treo độc lập kiểu Mc.pherson cho cầu trước.

2.2. Hệ thống treo sau
Từ việc phân tích các ưu và nhược điểm của các loại hệ thống treo, đối với xe
Vinfast VF e34 5 chỗ sử dụng hệ thống treo sau phụ thuộc kiểu lá nhíp là hợp lý
nhất.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD:

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
TREO VINFAST VF E34
3.1. Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và
sau
Các thơng số ban đầu:
Thơng số chính
Tải trọng tồn xe đầy tải
Phân bố lên cầu trước

Phân bố lên cầu sau
Tải trọng tồn xe khơng tải
Treo cầu trước
Treo cầu sau
Chiều dài cơ sở của xe
Chiều rộng cơ sở của xe
Dài x Rộng x Cao
Khoảng sáng gầm khi
khơng/đầy tải
Kích thước bánh xe
Khối lượng phần không treo
Khối lượng phần bánh xe
Vết bánh xe trước
Vết bánh xe sau
Công suất cực đại
Momen xoắn cực đại
Vận tốc tối đa

Ký hiệu

Số liệu

Đơn vị 3

GT
G1T
G2T

21.800
9.800

12.000

N

.
2
.

G0
G10
G20

14.900
6.700
8.200

N

L
B

2.610
1.578
4.300 x 1.793 x 1.613

mm
mm
mm

180/ Hmin = 140

mm

215/45R18 93W

mkt
mbx

Ne max
Me max
Vmax

mkt = 11 x 2 = 22
mbx = 18
1.390
1.400
148HP - 8100v/p
242Nm - 8000v/p
130

kg
kg
mm
HP v/p
Nm v/p
km/h

Xác định tần số dao động của hệ thống treo Mc.Pherson
Có rất nhiều các thơng số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần số
dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động.

Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động của
HTT.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD:

Đối với ơtơ con tần số dao động n = 60 ÷ 90 lần/ph để đảm bảo phù hợp với dao
động của con người.

a. Xác định độ cứng của lò xo
Độ cứng của lò xo Ct được tính tốn theo điều kiện kết quả tính được phải phù
hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 ÷ 90 l/ph.
Độ cứng của hệ thống treo được tính tốn theo cơng thức :
Ct =
.ω2
với ω = (
)2

Ta tính theo cơng thức sau:
ω=

=

= 7.45 (rad/s).

-

Khối lượng phần không treo :
mkt = 22 kg.
Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0 = m10 - mkt - mbx
⇔ MT0 = 670 -22 - 18x2 = 612 Kg.
Với m10 tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 670 Kg.
Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1 = m1T - mkt - mbx
⇔ MT1 = 980 - 22 - 18x2 = 922 Kg.
m1T tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 980 Kg.
Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái không tải :
C
=
.ω2 = x7.452 = 16.984 N/m = 16,984

-

(N/mm).
Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái đầy tải :
C
=
.ω2 = x7.452 = 25.587 N/m = 25,587

-

-

(N/mm).
Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình :

SVTH:

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ
C

GVHD:

=

=

x (16.984 + 25.587) =

21.286 N/m = 21,286 (N/mm).

b. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo)
-

-

Độ võng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) :
ft =
.

= = 213 (mm).

Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh vói C
Từ cơng thức : f

= 21.286 N/m.

=

+ Ở chế độ không tải : f

=

Mà : f

⇒

=

⇒

Từ công thức

= = 141 (mm).

= = 69,58

= = 8,34 (rad/s).

: n

=

= = 79,64

(l/ph).

+ Ở chế độ đầy tải : f

SVTH:

=

= = 213 (mm).


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ơ TƠ

GVHD:

Mà : f

⇒

=

⇒

Từ cơng thức

= = 46,06

= = 6,79 (rad/s).

: n

=

= = 64,9

(l/ph).
Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động
đều nằm trong khoảng 60 ÷ 90 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra. Do đó với bộ
phận đàn hồi có độ cứng C

= 21,286 (N/mm) thoả mãn được u cầu

tính tốn thiết kế.
• Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ võng tĩnh của hệ treo
ft =
=
= 0.18 (m).

c. Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo)
Ta có:
fđ = (0.7 ÷1.0) ft
Chọn:
fđ = 0,9 ft = 0,8. 180 = 162 (mm).
Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm
vào vấu tỳ hạn chế):
fTổng = fđ + ft =162 + 180 = 342 (mm).
Sử dụng kết quả này để đặt ụ cao su hạn chế hành trình trên và dưới của bánh xe.
Với ụ hạn chế bằng cao su lấy đoạn biến dạng bằng 0,1 ÷ 0,2 của tồn bộ chiều dài
ụ.

d. Kiểm tra hành trình động của bánh xe

-

Theo điều kiện : fđ ≤ H0 - Hmin
Trong đó :
H0 : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh
Hmin : khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 140 mm
SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

⇒ H0

≥ fđ + Hmin = 162 + 140 = 302 mm.

⇒ H0 ≥ 302 mm.
∗ Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để khơng xẩy ra va đập cứng
vào ụ tì trước khi phanh :
Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính, trọng tâm của xe sẽ dịch chuyển và
đầu xe sẽ bị dìm xuống, lúc này fđ sẽ thay đổi.
Từ cơng thức : fđ ≥ ft. ϕmax.

-

Trong đó :
Hệ số bám . ϕmax = 0.75
Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b =L.55% =2610x55% = 1,436 m
Chiều dài cơ sở xe L = 2610 mm.

Chiều cao cơ sở xe hg = 566 mm.

Pj

L
G

a

G
hg

b

Pp
Z1

a

Sơ đồ tính tốn
⇒ fđ ≥ 180 x 0.75 x = 53,21 mm.
Thỏa mãn.
* Xác định độ võng tĩnh của hệ treo ở trạng thái không tải tĩnh :
f0T =
= x 180 = 120 (mm).

e. Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo :
SVTH:

b

Z2


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ
D = 2 x ψ x ω (rad/s).
-

-

Trong đó :
ψ : Hệ số cản tương đối ψ = 0,2. (ψ = 0.15 0.3)
ω = 7.45 (rad/s).
⇒ D = 2 x 0.2 x 7.45 = 2.98 (rad/s).
Hệ số cản trung bình của giảm chấn quy dẫn về bánh xe :
KTB =
xDx
= x 2.98 x

= 140 (Ns/m).
Số liệu cơ sở để tính tốn
Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT = 1578 mm.
Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp 215/45R18 93W. Rbx= 398 mm.
Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng (góc Kingpin): δ0= 10o.
Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng ∆δ = 2o.
Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber): γo=0o.
Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng ro = -20 mm.
Khoảng sáng gầm xe: Hmin =140 mm.
Độ võng tĩnh

fT = 180 mm.
Độ võng động fđ = 162 mm.
Độ võng của hệ treo ở trạng thái không tải f0T = 120 mm.
Chiều dài trụ đứng
Kr = 150 mm.
Chiều cao tai xe lớn nhất
Ht max = 800 mm.
Tâm quay tức thời của thùng xe nằm dưới mặt đường
hs = 50 mm.

3.3. Động học của hệ thống treo Mc.Pherson

-

3.3.1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị)
Các bước cụ thể như sau: (Vẽ với tỉ lệ 1:2)
Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường: dd
Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe Aom: Aom vng góc với dd.
Trên Aom đặt:
AoA1 = Hmin = 180 mm.
A1A2 = fđ = 144 mm.
A2A3 = fT = 180 mm.

SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

-

GVHD:

A3A4 = f0T = 120 mm.
AoA5 = hs = 50 mm.
Trên Aod đặt AoBo = B/2 = 789 mm.
Bo là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.
Tại Bo dựng Boz vng góc với dd.
Trên đoạn AoBo đặt BoCo = |ro|= 20 mm.
Tại Co dựng Con tạo với phương thẳng đứng một góc δo=10o.
Trên Boz đặt BoB = rbx = 398 mm.
Tại B dựng đường vng góc với Boz cắt Con tại C2. C2 là điểm nối cứng của trụ
bánh xe với trụ xoay đứng.
Trên Con từ C2 đặt về phía trên và phía dưới các đoạn:
C2C1 =
=
= 75 mm.

C1, C2 là tâm quay ngồi của hai địn ngang ở vị trí khơng tải
Bằng cách tương tự ta sẽ tìm được vị trí khớp ngồi của địn ngang ở vị trí đầy tải
như sau: Khi hệ treo biến dạng lớn nhất, nếu coi thùng xe đứng yên thì bánh xe sẽ
dịch chuyển tịnh tiến lên tới điểm B1.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

-

-

-

GVHD:

Đồ thị xác định chiều dài đòn ngang
Nếu coi khảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so với
trạng thái khi khơng tải.
Khi đó BoB1 = fđ + ft - fot.
Từ B1 kẻ đường B1q //dd.
Trên B1q đặt B1D1 = BoC0 = |ro|
Trên C0n tìm điểm O2 là điểm liên kết của giảm chấn với tai xe. O 2 cách mặt
đường một đoạn Htmaz = 810 mm theo phương trụ đứng.
Nối D1O2 thì D1O2 là đường tâm trụ xoay đứng ở vị trí hệ treo biến dạng lớn nhất.
Trong q trình chuyển dịch bánh xe, k/c C oC1 khơng thay đổi, do đó trên D 1O2 ta
lấy D1D2 = CoC1. D2 là vị trí khớp cầu ngồi của địn ngang ứng với trạng thái hệ treo
biến dạng lớn nhất.
Như vậy C1 và D2 sẽ cùng nằm trên một cung trịn có tâm là khớp trong của địn
dưới.
Kẻ đường trung trực kk của C1D2.
Từ A4 kẻ đường tt // dd.
Xác định giao điểm O1 của tt với kk. O1 chính là tâm khớp trụ trong của đòn
ngang.
Khoảng cách từ O 1 tới đường đối xứng của xe phải sao cho có thể bố trí
khoang chứa hàng hoặc cụm máy. Nếu nó khơng phù hợp thì có thể cho phép thay
đổi khoảng sáng gầm xe trong giới hạn cho phép.
Nếu kéo dài O1C1 và kẻ đường vng góc với O2Co thì chúng gặp nhau tại P (tâm
quay tức thời của bánh xe).

Nối PBo và kéo dài cắt Aom tại S (S là tâm quay tức thời của cầu xe cũng như là
thùng xe trong mặt phẳng ngang cầu xe).
Đo khoảng cách O1C1 rồi nhân tỉ lệ ta đựơc độ dài đòn chữ ‘A’ của hệ treo:
Ld = 442 mm.
3.3.2 Xây dựng hoạ đồ kiểm tra động học hệ thống treo Mc.Pherson:
Khi hệ treo biến dạng thì các góc nghiêng ngang trụ đứng, khoảng cách giữa hai
vết lốp sẽ thay đổi.
Các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường là: 0, 1, 2, 3, 4.
Các góc nghiêng ngang trụ đứng lần lượt là: δ0, δ1, δ2, δ3, δ4.

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

Đồ thị động học

3.4 Động lực học Mc.Pherson
3.4.1 Các giả thiết
Chế độ tải trọng tác dụng lên các thanh đòn của hệ thống treo.
∗ Các lực tác dụng :
- Tải trọng thẳng đứng (pháp tuyến) : Z
- Tải trọng theo phương dọc :
X
- Tải trọng theo phương ngang :
Y
∗ Chế độ tải trọng.
- Hệ thống treo chịu tải trọng động thẳng đứng lớn nhất :

Zmax= Kđ.Ztĩnh. ; X = Y = 0.
- Hệ thống treo chịu tải trọng dọc lớn nhất (khi phanh) :
Z = Ztĩnh ; X = Xmax ; Y = 0.
- Hệ thống treo chịu tải trọng ngang lớn nhất (khi quay vòng) :

SVTH:


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD:

Z = Ztĩnh ; X = 0 ; Y = Ymax .
+ Bỏ qua các góc bố trí bánh xe.
+ Tính tốn ở chế độ tải trọng lớn nhất.
+ Lựa chọn kết cấu đòn ngang dạng chữ A có kết cấu và kích thước như sau :
+ Sơ đồ hệ thống treo và các kích thước cho như sau :
m = C2O2 = 418 (mm) ; n = C1C2 =Kr/2 = 75 (mm); s = m;

t = n mm ; rbx = 398 mm;
r0 = -20 mm; δo = 10o ;
lđ = 442 mm; d1 = 110 mm; d2 = 170 mm.
A

r

S

O
B

ro

m
n

t

D

s

d1

d2

E
ld

C

Sơ đồ hệ thống treo và kết cấu đòn ngang

3.4.2. Các chế độ tải trọng tính tốn
a. Trường hợp lực kéo và lực phanh cực đại
Trên sơ đồ phân tích lực tồn tại lực Z,X nhưng tính với giá trị cực đại (vắng mặt
lực Y).
Tính trong trường hợp chỉ chịu lực phanh cực đại:

+ Z = Ztt =

= = 5.880 (N)

Trong đó:
Ztt - tải trọng thẳng đứng tính tốn cho một bên bánh xe.
mp - hệ số phân bố tải trọng khi phanh gấp, mp = 1.2
G1 - trọng lượng tĩnh đặt trên cầu trước (khi đầy tải).
+ X = Xmax = Ztt*φ = 5.880*0.75 = 4.410 (N).
Trong đó:
Xmax - lực dọc lớn nhất tác dụng tại điểm tiếp xúc của
bánh xe với mặt đường.
φ - hệ số bám dọc lấy bằng 0.75

SVTH: