Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 7 tấn

§å ¸n tèt nghiƯp
MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU....................................................................................................3
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO..............................................4
1.1. Lịch sử hình thành:.................................................................................4
1.2. Cơng dụng và phân loại hệ thống treo:...................................................4
1.2.1. Công dụng:.........................................................................................4
1.2.2. Phân loại:............................................................................................5
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG TREO.................................................................................................8
2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo:........................................8
2.1.1. Các phương án bố trí:.........................................................................8
2.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí:...............8
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi:..........................................9
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn:.................................................11
2.4. Các thơng số cơ bản:.............................................................................12
CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC...............................13
3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp....................................................................13
3.1.1. Xác định tần số dao động................................................................13
3.1.2. Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp.................................15
3.1.3.Tính độ cứng thực tế của nhíp...........................................................21
3.1.4. Tính bền các nhíp:............................................................................23
3.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp....................................................................30
3.2.Tính tốn giảm chấn..............................................................................30
3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg...............................................31
3.2.2. Tính tốn hệ số cản của giảm chấn...................................................32
3.2.3. Xác định kích thước các van..........................................................33
3.2.3.3 Kiểm tra điều kiện bền..................................................................43
3.2.4. Xác định kích thước một số chi tit khỏc ca gim chn................44

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

1


§å ¸n tèt nghiƯp
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO SAU....................................49
4.1.Xác định tải trọng tác dụng lên nhíp chính và nhíp phụ........................49
4.2.Tính tốn nhíp chính..............................................................................50
4.3.Tính tốn nhíp phụ................................................................................62
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG CỦA CẦU TRƯỚC……………63
5.1.Chỉ tiêu đánh giá dao động....................................................................69
4.2. Mơ hình tốn của hệ dao động..............................................................72
4.2. Mơ tả dao động bằng Simulink.............................................................75
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ GIA CƠNG MỘT
CHI TIẾT CƠ BẢN.........................................................................................80
6.1. Mục đích, u cầu của piston...............................................................80
6.2. Vật liệu làm piston...............................................................................80
6.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia cơng piston....................................81
6.4. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết..............................81
6.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston..............................................82
6.5.1. Xác định đường lối cơng nghệ.......................................................82
6.5.2. Tính tốn và lập quy trình cơng nghệ gia công chi tiết....................82
6.6. Xác định lượng dư và chế độ cắt cho các nguyên công:.....................83
6.6.1. Nguyên công 1..................................................................................83
6.6.2. Nguyên công 2..................................................................................87
6.6.3. Nguyên công3...................................................................................93
6.6.4. Nguyên công 4..................................................................................96
6.6.5. Nguyên công 5................................................................................101
6.6.6. Nguyờn cụng 6................................................................................105
KT LUN.106

Tiliu tham kho.....107

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

2


§å ¸n tèt nghiƯp

LỜI NĨI ĐẦU
Ngành giao thơng vận tải đóng vai trị quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân, là nhu cầu cấp thiết cho sự phát triển. So với các phương tiện vận tải
khác thì ơtơ có những ưu điểm như tính năng cơ động cao, giá thành vận
chuyển phù hợp. Do đó, vận tải bằng ơtơ chiếm 80% tỷ trọng của ngành vận
tải.
Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng thường chịu những tải
trọng dao động do mặt đường mấp mô sinh ra. Những dao động này ảnh
hưởng xấu tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và nhất là ảnh hưởng tới hành khách.
Khi con người phải chịu đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều
dễ sinh mệt mỏi. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ôtô tới
cơ thể con người đều đi tới kết luận là nếu con người phải chịu đựng lâu trong
môi trường dao động của ôtô sẽ mắc chứng bệnh thần kinh và não. Vì vậy tính
êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe. Tính êm
dịu chuyển động phụ thuộc vào kết cấu của xe mà trước hết là hệ thống treo.
Đối với các xe tải mong muốn ngày càng chở nặng hơn nhằm hạ giá thành vận
chuyển. Việc đảm bảo các yêu cầu về độ bền, kết cấu đơn giản, giá thành thấp
cho hệ thống treo trên xe tải là rất quan trọng.
Từ đó em được giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe tải Hino 7 tấn.
Trong quá trình làm đồ án được sự tận tình giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn
Võ Văn Hường và các thầy khác trong bộ môn ôtô nhưng do trình độ cịn hạn

chế, kinh nghiệm thiết kế chưa có nên đồ án của em cịn có khiếm khuyết. Em
mong các thầy thơng cảm và đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt hơn trong
tương lai.
Em xin chân thnh cm n!

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

3


§å ¸n tèt nghiƯp
Sinh viên: Nguyễn Văn Chính
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1. Lịch sử hình thành:
Xã hội lồi 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. Công dụng và phân loại hệ thống treo:
1.2.1. 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.
Trong trường hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ
với bánh thông qua dầm cầu, (hoặc vỏ cầu). Để đơn giản chúng ta coi hệ

thống treo nối đàn hồi với khung vỏ với bánh xe.
Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất
lượng của hệ thống treo.
Để đảm bảo công dụng như đã nêu ở trên hệ thống treo thường có 3 bộ
phận chủ yếu:
- B phn hng.
- B phn n hi.

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

4


§å ¸n tèt nghiƯp
- Bộ phận giảm chấn.
 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 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng
kim loại (nhíp, lị xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp
hệ thống treo bằng khí hoặc thuỷ 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 thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong
giảm chấn được pittông giảm chấn dồn từ 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.
1.2.2. Phân loại:

Hệ thống treo ôtô 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.
1.2.2.1. 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 bên
phải được liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên
khi một bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thì

Ngun Văn Chính ôtô A - K50

5


§å ¸n tèt nghiƯp
bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là
cấu tạo đơn giản. rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các
xe có tốc độ chuyển động không cao lắm. Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có
phần tử đàn hồi là nhíp thì nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng.
- Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thơng qua cao
với 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh
xe ở hai cầu liền nhau.
- Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh
xe bên trái khơng có liên kết cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe
khơng 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.

a) Treo phụ thuộc
1.Thùng xe

2. Bộ phận đàn hồi

b) Treo độc lập
3. Bộ phận giảm chấn

4. Dầm cầu

5. Các ũn liờn kt ca h treo

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

6


§å ¸n tèt nghiƯp
Sơ đồ hệ thống treo.
1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi:
-Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lị xo, thanh xoắn.
-Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa
là cao su kết hợp sợi vải bọc 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 và làm việc ở
chế độ xoắn.
1.2.2.3. Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động:

- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng
đòn và dạng ống.
- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong
phần tử hướng.

NguyÔn Văn Chính ôtô A - K50

7


§å ¸n tèt nghiƯp

CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
TREO
2.1. Phân tích các phương án bố trớ h thng treo:
2.1.1. Cỏc phng ỏn b trớ:
PHƯ Ơ NG ¸ N i: hƯ thèng treo
phơ thc dï ng nhíp lá

PHƯ Ơ NG á N ii: hệ thống treo phụ
thuộc dù ng nhíp phụ

PHƯ Ơ NG á N iii: hệ thống treo
phụ thuộc dù ng lo xo

PHƯ Ơ NG ¸ N IV: hƯ thèng treo phơ thc
dï ng phÇn tử đàn hồi khínén

2.1.2. Phõn tớch u, nhc im chung của các phương án bố trí:

2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc:
Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai
bánh xe (được nối cứng) không thay đổi. Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối
với trường hợp treo độc lập. Do hai bánh xe được nối cứng nên khi có lực bên
tác dụng thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền
lực bên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bờn.

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

8


§å ¸n tèt nghiƯp
Hệ treo phụ thuộc được dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản.
Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo
dưỡng.
2.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc:
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối
lượng khơng được treo rất lớn. Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khối
lượng rầm thép, khối lượng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lị xo và giảm
chấn. Nếu là cầu chủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bên
trong cầu cộng với một nửa khối lượng đoạn các đăng nối với cầu. Trong
truờng hợp là cầu dẫn hướng thì khối lượng của nó cịn thêm phần các địn
kéo ngang, địn kéo dọc của hệ thống lái. Khối lượng không được treo lớn sẽ
làm cho độ êm dịu chuyển động không được cao và khi di chuyển trên các
đoạn đường gồ ghề sẽ sinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xe
kém đi.
Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dưới
gầm xe. Co hai bánh xe được lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả

hệ dầm cầu cũng dao động theo cho nên dưới gầm xe phải có khoảng khơng
gian đủ lớn. Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng
lên, điều này khơng có lợi cho sự ổn định chuyển động của ơtơ.
Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc cịn gây ra một bất lợi khác là khi
một bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch
của bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngược lại. Điều đó gây mất ổn
định khi xe quay vũng.

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

9


§å ¸n tèt nghiƯp
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi:
- Bộ phận đần hồi kim loại: Bộ phận đần hồi kim loại thường có 3 dạng
chính để lựa chọn: nhíp lá, lị xo xoắn và thanh xoắn.
- Nhíp lá thường được dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo
thăng bằng. Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp
lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận hướng.
Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ
dàng. Vì thế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch.
Nhíp lá ngồi nhược điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại cịn có nhược
điểm là khối lượng lớn.
Lò xo xoắn thường được sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập. Lò
xo xoắn chỉ chịu được lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi
là lị xo xoắn phải có bộ phận hướng riêng biệt. So với nhíp lá, lị xo xoắn có
trọng lượng nhỏ hơn.
Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng được sủ dụng trên một số hệ thống
treo độc lập của ơtơ. So với nhíp lá, lị xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn,

trọng lượng nhỏ và lắp đặt dễ dàng.
Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ.
Nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const). Độ êm dịu của xe
chỉ được đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, khơng thích hợp với những xe
có tải trọng thường xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại
được sử dụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay.
- Bộ phận đàn hồi bằng khí: Loại này có ưu điểm là độ cứng của phần
tử đàn hồi (lị xo khí) khơng phải là hằng số do vậy có đường đặc tính đàn hồi
phi tuyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ơtơ. Mặt khác tuy theo tải trọng có thể
điều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi ỏp sut ca lũ xo

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

10


§å ¸n tèt nghiƯp
khí) cho phù hợp. Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên
bộ phận đần hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn (vì có
thêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hướng riêng). Trên xe
du lịch thường chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng. Còn đối với
xe tải, cũng được sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn. Các loại xe đua bộ
phận đàn hồi dạng này được sử dụng nhiều dưới dạng hệ thống treo thủy khí
điều khiển được.
- Lựa chọn: Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội
địa hóa ngành ôtô ngày càng được chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho người thiết
kế trước hết phải nhắm vào mục tiêu này. Một vấn đề khơng kém phần quan
trọng đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhưng
phải đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật. Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho
việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô.

Qua những phân tich ưu nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm
vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải 7 tấn dựa trên xe cơ sở là xe
hino 7 tấn. Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp, do đó
chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp. Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay,
các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp. Nhíp được
sản xuất khơng cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo
được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ơtơ. Nhíp cịn có thêm ưu
điểm là trong q trình vận hành xe ít bị hư hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ
lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ơtơ trên địa hình giao thơng phức tạp của
nước ta hiện nay.
Các bộ nhíp trước được lắp với khung xe qua các giá đỡ và được nối
với dầm cầu qua các quang treo nhíp. Bộ nhíp trước gồm có hai lá nhíp chính
dài bằng nhau mục đích để cường hóa .Để tăng tuổi thọ của nhíp v cỏc lỏ

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

11


§å ¸n tèt nghiƯp
nhíp chính khơng bị xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su. Và ta chọn
phương án thiết kế (I) và phương án thiết kế (II) cho cầu trước và cầu sau.
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn:
Giảm chấn sử dụng trên ôtô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sức
cản nhớt và sức cản qn tính của chất lỏng cơng tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ
để hấp thụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra. Về mặt tác dụng
có thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại
tác dụng đối xứng hoặc không đối xứng. Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì
có nghĩa trong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có
tác dụng (thường là ở hành trình trả). Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu

tạo của pittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van
một chiều) với kích thước lỗ khác nhau. Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả
cịn lỗ lớn có tác dụng ở hành trình nén. Như vậy lực cản của giảm chấn ở
hành trình trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của
hệ thống treo. Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2
chiều.
2.4. Các thông số cơ bản:
Các thông số kỹ thuật của xe Hino seri 500 FC
Chiều dài cơ sở
Chiều dài tổng thể
Chiều cao tổng thể
Chiều rộng tổng thể
Trọng lượng đầy tải
Trọng lượng xe
Phân bố trọng lượng xe toàn phần ( ti)

4350mm
7490mm
2175mm
2470mm
104000 N
29400N

lờn cu trc

36000N

lờn cu sau

68000N

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

12


§å ¸n tèt nghiƯp

Trọng lượng bản thân
phân ra cầu trước

14400N

phân ra cầu sau

15000N

CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Trên các ôtô hiện đại thường sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng
của bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng. Ngồi ra nhíp bán elíp cịn thực
hiện một chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lên
khung xe.
3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp.
3.1.1. Xác định tần số dao động.

Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính tốn hệ thống treo ta chỉ
cần tính tốn cho một bên. Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo
trước:
Trọng lượng không được treo (Got):

Got 

250.10 2500

 1250( N ).
2
2

Trọng lượng được treo (Gdt):
Gdt 

3600.10  1250
 17375( N )
2

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra. Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động
như tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động......
Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu,
đó là chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu ny c la chn nh sau:

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

13


§å ¸n tèt nghiƯp

Tần số dao động của xe: n=60120(lần/phút). Với số lần như vậy thì người
khoẻ mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững.

Ta có: n 

30
ft

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
Nếu n<60 (lần/phút) thì càng tốt đối với sức khoẻ con người nhưng độ võng
tĩnh của hệ thống treo rất lớn nên khi kiểm nghiệm thì lại khơng đủ cứng
vững.
Nếu n>120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con người dẫn đến
mệt mỏi, ảnh hưởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe.
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước: ntr=80 (lần/phút).
2

2

 30   30 
Vậy độ võng tĩnh (ft) : ft        0,14(m)  14(cm)
 ntr   80 
G

17375

dt
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: Ct  f  14  1241( N / cm)
t

 Ct  1241( N / cm)
Độ võng động fđ của hệ thống treo phụ thuộc vào đường đặc tính của hệ thống
treo và độ võng tĩnh ft.

Giá trị độ võng động fđ chính xác bằng bao nhiêu hiện nay chưa định được
nhưng khi thiết kế thường lấy:
fđ = (0,6  1,0)ft=(0,6  1,0).12= 7,2  12 (cm)
Chọn fđ=8 (cm)

NguyÔn Văn Chính ôtô A - K50

14


§å ¸n tèt nghiƯp
3.1.2. Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp.

Hình 2.3
Ta chọn nhíp là loại nửa elip đối xứng, khi đó cầu ơtơ được gắn ở phần giữa
cịn các đầu nhíp được nối với khung.
Khi đó sơ đồ tính tốn nhíp được thể hiện trên hình 2.4.

O

A
X'
Z1

Z'
Z

B X''

Z''

Z2

Hình 2.4
Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp
xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc ỏ, vì
vậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực X góc ỏ phi lm cng

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

15


§å ¸n tèt nghiƯp
nhỏ nếu có thể. Nhưng góc ỏ phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho
quang nhíp khơng vượt q trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ơtơ
chuyển động khơng tải thì góc ỏ thường chọn khơng bé hơn 5 o. Khi tải trọng
đầy góc ỏ có thể đạt trị số 4050o. Để đơn giản tính tốn chúng ta sẽ khơng
tính đến ảnh hưởng của lực X.
 Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:
Z bx=Gđt+Got=17375+1250=18625(N)
 Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trước của xe tải:
L=(0,220,35)Lx
Lx: chiều dài cơ sở của xe:435 (cm).
L=(0,220,35).435=95,7 162(cm)
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L = 145 (cm)
 Mơ men qn tính tổng cộng của nhíp :
Dựa trên công thức của sức bền vật liệu:
ft 

 L3Gt
48 EJ 0

Trong đó:
ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (ft=14 cm)
L: chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính (145 cm)
Gt=17375(N)
: hệ số phụ thuộc vào kết cấu tai nhíp  =1,4

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

16


§å ¸n tèt nghiƯp
J0: mơ men qn tính của tiết diện tại chỗ bắt nhíp với dầm cầu
E: mơ đuyn đàn hồi trượt của vật liệu. E=2,1.107(N/cm2)
Vậy:
J0 

 L3Gt 1, 4.1453.17375

 5, 2(cm 4 )
7
48Ef t
48.2,1.10 .14

 Xác định số lá nhíp và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:
Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của
nhíp. Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến

tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sang
xác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và chu kỳ bảo
dưỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề
dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.
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 phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc
và mơmen xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta khơng thể tăng bề dày lá nhíp gốc
mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất. Nếu
nhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn,
gây nên các va đập giữa ụ nhíp và khung xe.
Tóm lại, ta khơng thể lấy chiều dài nhíp q 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.
Đối vứi nhíp nửa elíp đối xứng:
ho

2(l 0,5d c ) 2 max
3Ef 0

Nguyễn Văn Chính «t« A - K50

17


§å ¸n tèt nghiƯp
Trong đó:
: hệ số dạng nhíp. =1,4
l: một phần hai chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính l=70,5(cm)
dc: khoảng cách giữa hai bulơng bắt nhíp dc=15(cm)
max=là ứng suất lớn nhất max=100000(N/cm2)

E=2,1.107(N/cm2)
f0: độ võng tổng cộng. f0= fđ= 22(cm)
Suy ra: h o 

2.1, 4.(77,5  7) 2 .100000
 1,00(cm)
3.2,1.107.22

Mà 6h- Chọn tất cả các lá nhíp có bề rộng bằng nhau b=8(cm)
Nếu chiều rộng của lá nhíp quá nhỏ thì nhíp sẽ khơng đủ bền, cịn nếu
chiều rộng của lá nhíp q lớn thì khi thân ơtơ bị nghiêng ứng suất xoắn ở lá
nhíp chính và các lá tiếp theo sẽ tăng lên.
- Số lá nhíp:
nbh 3
Từ cơng thức (9.8 trong [3]) ta có: J 0 
12
12J

12.5, 2

0
Số lá nhíp: n  bh 3  8.0,953  9,14 (lá)

Chọn số lá nhíp là 9, ta chia số nhíp làm 2 nhóm:
- Nhóm một có 2 lá: h=1(cm);b=8(cm)
- Nhóm hai cú 7 lỏ:h=x(cm);b=8(cm)

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

18


§å ¸n tèt nghiƯp
Khi nhíp làm việc các lá nhíp khơng chỉ chịu lực thẳng đứng mà cịn 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. Để có thể nhận được độ
võng tĩnh cực đại của nhíp khi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải được kết
cấu bởi các lá nhíp có chiều dày giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.
Dựa trên công thức: J 0
 5, 2 

 nbh


3

12

8
.(2.13  7.x 3 )
12

 x=0,9(cm)
Vậy: Nhóm một có 2 lá: h=1(cm); b=8(cm)
Nhóm hai có 6 lá: h=0,9(cm); b=8(cm)
 Xác định chiều dài các lá nhíp:
Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:

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
l 4 3 l3
0, 5 (3  1)  (1  )  0,5( ) (3  1)  0
j2 l3
j2
l3
l4

.........................................................................

jn
ln 1
jn

0, 5 j (3 l  1)  (1  j )  0

n 1

n
n 1

Trong đó:
li: chiều dài lá nhíp thứ i
ji: mơ men qn tính mặt cắt ngang ca lỏ nhớp th i

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

19


§å ¸n tèt nghiƯp

j 1 = 2bh 3c /12 = 2.8.1 3 /12 = 1,33 (cm 4 )
j = bh3/12 = 8.0,93/12 = 0,49(cm4)
Biết l1 = l 2 = 65 cm.
Do l 1 =l 2 nên ta tính từ l 2 .
Ta có hệ phương trình:


j2 l2
0,5 (3
j1 l3


j3 l3
0,5 (3
j2 l4



j
l
0,5 4 (3 4
j3 l5


j5 l5
0,5 (3
j4 l6


j
l
0,5 6 (3 6
j5 l7


j
l
0,5 7 (3 7
j6 l8


j
l
0,5 8 (3 8
j7 l9


 1)  (1 

l
j2
l
)  0,5( 4 )3 (3 3  1)  0
j1
l3
l4

 1)  (1 

j3
l
l
)  0,5( 5 )3 (3 4  1)  0
j2
l4
l5

 1)  (1 

l
l
j4
)  0,5( 6 )3 (3 5  1)  0
j3
l5
l6

 1)  (1 

j5
l
l
)  0,5( 7 )3 (3 6  1)  0
j4
l6
l7

 1)  (1 

j6
l
l
)  0,5( 8 )3 (3 7  1)  0
j5
l7
l8

 1)  (1 

j7
l
l
)  0,5( 9 )3 (3 8  1)  0
j6
l8
l7

 1)  (1 

j8
)0
j7

Giải hệ phương trình:
Ta dùng phương pháp thế để giải hệ trên.
l

8
Cụ thể từ phương trình cuối ta có 0,5.1(3 l  1)  (1  1)  0  l9  0, 6l8 (1)
9

Thế phương trình (1) vào phương trình thứ 8 ở hệ trên ta có :
l8  0, 725l7

Ngun Văn Chính ôtô A - K50

20


§å ¸n tèt nghiƯp
Thế lần lượt từ dưới lên trên ta được :
l7  0, 790l6
l6  0,829l5
l5  0,855l4
l4  0,874l3
l3  0,889l2

Mà l2 = 65 (cm)  l3=58 ; l4=51 ; l5=44 ; l6=37 ; l7=30 ; l8=22;

l9=14

Từ phương trình Lk  2lk  a ta có bảng sau :
Nhíp số

1

2

3

4

5

6

7

8

9

l k (cm)

65

65

58

51

44

37

30

22

14

L k (cm)

145

145

131

117

103

89

75

59

43

3.1.3.Tính độ cứng thực tế của nhíp

Có nhiều phương pháp tính độ cứng của nhíp. Ta sử dụng phương pháp tính
độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.

p
f

Xét một thanh như hình trên khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là
f. Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh thỡ ta cú:
U Pf f

U
P

Nguyễn Văn ChÝnh «t« A - K50

21


§å ¸n tèt nghiƯp

Nếu thanh có tiết diện khơng đổi thì: f 

dU

dP

Sử dụng sơ đồ hình 2 để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một
đầu được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P.
Ta có:
ft 

Z
6 E

n

a Y
k 1

3
k 1

k

 Yk 1 

Độ cứng nhíp là:
C 

6E
n

a
k 1

3
k 1

(Yk  Yk 1 )

E=2,1.107(N/cm2)
: hệ số thực nghiệm ,lấy trong khoảng 0, 83  0, 87 ( Chọn  = 0, 85)
ak=l1-lk . li: nửa chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
Yk 

1
Ik

jk: mơ men qn tính mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k.
jk 

bhk3
12

Do trong bộ nhíp có 2 lá nhíp cái có chiều dài và chiều dày giống nhau nên ta
mbhk3
coi 2 lá nhíp cái là lá thứ nhất với jk 
.
12

Sử dụng MATLAB để giải:
h(1)=; h(2)=1; h(3)=0.9; h(4)=0.9;h(5)=0.9; h(6)=0.9;h(7)=0.9; h(8)=0.9;
h(9)=0.9;
b=8; a1=0.85; E=2100000;

l(1)=145; l(2)=145; l(3)=131; l(4)=117; l(5)=103; l(6)=89; l(7)=75;

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

22


§å ¸n tèt nghiƯp
l(8)=59; l(9)=43; l(10)=0;
%%Tính tốn đặc tính của lá nhíp
Jk=b*h.^3/12;Jk=cumsum(Jk);
Yk=1./Jk;Yk(10)=0;DYk=-diff(Yk);
a=l(1)*ones(1,10)-1;a=a(2:10);
%%tinh do cung cua nhip
C=a1*6*E/sum(a.^3.*DYk)
Kết quả nhận được: C= 2391 (N/cm)
Trọng lượng được treo(Gdt):
Gdt  17375( N )

 Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
ft 

G t 17375

 7, 2(cm)
Cn
2391

 Số lần dao động trong một phút:
n

30
30

 97 (lần/phút)
ft
0,072

Như vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.
3.1.4. Tính bền các nhíp:

Khi tính tốn chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết:
Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu được gắn chặt, một đầu chịu lực
- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc
với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút.
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

23


§å ¸n tèt nghiƯp

l1

P

X2

l2
Xk

lk

Xn-1

ln-1
ln

Xn

Hình 3.4. Sơ đồ tính bền nhíp

Ta coi 2 lá nhíp 1 và 2 là một lá như phần tính tốn trước.
Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau. Tương tự tại điểm S biến
dạng lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.
Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực như sau :
f 

Pl 3
3EJ

Sử dụng cơng thức trên để tính biểu thức biến dạng tại các điểm tiếp xúc giữa
2 lá nhíp 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 .
Hệ phương trình đó như sau :
 A2 Z  B2 X 2  C2 X 3  0
A X  B X  C X  0
 3 2

3 3
3 4

..........................
 An X n 1 Bn X n 0

Trong ú :

Nguyễn Văn Chính «t« A - K50

24


§å ¸n tèt nghiƯp

3




j  3l
j 
1  l   3l
Ak  k  k 1  1; Bk   1  k ; Ck   k 1   k  1 ;Z=8687 (N)
2 jk 1  lk
jk 1 
2  lk   lk 1 



Dùng MATLAB để giảI hệ phương trình trên:
l=[65 58 51 44 37 30 22 14];
Gt=17375; h=0.9*ones(1,8); h(1)=1.3; b=8; j=b*h.^3/12;
lk=l(1,1:7); lk1=l(1,2:8); jk=j(1,1:7); jk1=j(1,2:8);
%Tính hệ số
A=0.5*jk1./jk.*(3*lk./lk1-ones(1,7));
C=0.5*(lk1./lk).^3.*(3*lk./lk1-ones(1,7));
p=zeros(7,1);

p(1)=-A(1)*Gt/2;

Ak=A(1,2:end); Bk=-(ones(1,7)+jk1./jk); Ck=C(1,2:end);
%Thiết lập ma trận hệ s:
M=diag(Ak,-1)+diag(Bk)+diag(Ck,1);
%Tớnh toỏn phn lc:
x=inv(M)*p
Kt qu nhn c:
STT

1

2

3

4

5

6

7

8

Xi(N)

8687

6708

6582

6532

6434

6229

6188

5746

Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

25