thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2,5 tấn

Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

Li núi u
Trong s phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai
trị hết sức quan trọng. Nhu cầu về xe tải nhẹ, xe tải nặng trong nước ngày
một cao, chính vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp tư nhân, liên
doanh, Tuy nhiên trước thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp
ráp từ nước ngồi cùng với đó là thuế nhập khẩu, Đã làm cho giá xe tăng
cao, gây khó khăn cho người tiêu dùng. Một yêu cầu đặt ra là phải tăng được
tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ơtơ, nhằm giảm được giá thành của một chiếc
xe bán ra và thúc đẩy được các ngành công nghiệp chế tạo máy trong nước.
Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo
nên độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người ngồi có cảm giác
thoải mái dễ chịu. Đối với đồ án tốt nghiệp được giao: “ thiết kế hệ thống
treo cho xe tải 2,5 tấn ” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong
nước, Em đã chọn phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời
được những tiêu chí ấy. Với sự hướng đẫn chỉ bảo của thầy Lưu Văn Tuấn,
Em đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện

Ngô Văn Đoan

1


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

chng 1
phõn tớch h thống treo và chọn phương án thiết kế
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 khơng 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 ngun
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 quá 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 khơng 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:
- Bộ phận đàn hồi.

2

Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
- B phn gim chn.

Đồ ¸n

 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 bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo phụ

3


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
thuc l cu to 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 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.
- 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.

a)

b)

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống treo

a) Hệ thống treo phụ thuộc
b) Hệ thống treo độc lập
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.

4


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
-Phn t n hi 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 không 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.
1.3.Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo
1.3.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo:
1.3.1.1. Các phương án bố trí:

a)

b)

c)

d)

Hình 1.2. Một số phương án lựa chọn
a) Hệ thống treo phụ thuộc (nhíp)
5


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
b) H thng treo c lp t nghiờng

Đồ án

c)H thụng treo c lp thanh xon lọai 2 đòn
d) Hệ thống treo McPheson (Treo kiểu nến)
1.3.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án bố trí:
1.3.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc:
Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai
bánh xe (được nối cứng) khơng thay đổi. Điều nàylàm cho mịn 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 bên.
Hệ treo phụ thuộc được dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản so
với hệ treo độc lập.
Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo
dưỡng.
1.3.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc:
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối
lượng không 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 còn thêm phần các
đòn kéo ngang, đòn 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
6


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
h dm cu cng 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 vòng.
1.3.1.2.3. Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có đặc điểm
là hai bánh xe hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn định chuyển
động cao. Hai bánh xe được liên kết bởi các địn ngang hoặc địn dọc, phần
khơng được treo nhỏ, ôtô chuyển động đạt được độ êm dịu cao. Hệ treo
không cần sử dụng dầm ngang , khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ
yếu là hai bên sườn xe. Đặc điểm này cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó

nâng cao được tốc độ của xe.
1.3.1.2.4. Nhược điểm của hệ thống treo độc lập:
ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng là riêng
biệt nên không tránh khỏi sự phức tạp về mặt kết cấu. Sự phức tạp trong kết
cấu cũng gây khó khăn cho việc bố trí các hệ thống khác trên ôtô. Hệ thống
treo độc lập dầm cầu thường là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các
đoạn đường gồ ghề rất dễ làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫm đến sự mất
ổn định của xe.
Giá thành của một hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với
hệ thống treo phụ thuộc.
1.3.2.phương án thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn.
1.3.2.1.Hệ thống treo trước

7


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
H thng treo cú ba phần tử: Phần tử dẫn hướng, phần tử đàn hồi, phần
tử giảm chấn.
Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là tiếp nhận và truyền lực thẳng
đứng từ đường lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu cho
ôtô khi chuyển động trên những loại đường khác nhau.
Bộ phận đàn hồi của xe tải thường sử dụng các loại sau:
+

Loại lị xo trụ

+

Loại khí

+

Loại nhíp.

Nhíp: Nhíp là bộ phận đàn hồi được sử dụng rất nhiều trong ơtơ. Chức
năng chính của nhíp:
+

Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.

+

Chức năng dẫn hướng: truyền lực dọc, ngang, có thể có cả lực bên.

+

Chức năng giảm chấn đảm nhiệm nhờ giảm chấn, ma sát giữa các

lá nhíp, ma sát trong các lớp cao su.
Mặt khác nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn, rẻ tiền, việc chế tạo, sửa
chữa, thay thế cũng rất đơn giản.Với những đặc điểm trên chúng em chọn bộ
phận đàn hồi của hệ thống treo là hệ nhíp.
Hệ nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng. Bộ
phận dẫn hướng của hệ thống treo có mục đích xác định động học và tính
chất dịch chuyển của các bánh xe tương đối với khung hay vỏ ôtô và dùng
để truyền lực dọc (lực kéo tiếp tuyến hoặc lực phanh) lực ngang cũng như
các mômen phản lực và mômem phanh. Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo

8


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
gi c ng hc của bánh xe khi chuyển động, giữ được ổn định các góc
đặt của bánh xe dẫn hướng. Khi bánh xe dao động không làm ảnh hưởng đến
động lực học quay vòng của bánh xe. Truyền được lực dọc, lực ngang và giữ
được góc nghiêng của thùng xe trong một giới hạn nhất định. Đảm bảo cho
việc bố trí hệ thống truyền lực được dễ dàng, khi hệ thống treo làm việc
không làm ảnh hưởng đến hệ thống truyền lực.
Bộ phận giảm chấn làm việc dựa trên nguyên lý biến năng lượng của dao
động 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 tiết
lưu sẽ sinh sức cản lớn cho sự chuyển động của chất lỏng tạo ra ma sát giữa
chất lỏng và các lỗ van, chất lỏng và chất lỏng, chất lỏng và vỏ sinh ra nhiệt
năng làm nóng giảm chấn, do đó dập tắt được dao động. Như vậy ta chọn
phương án: Hệ treo phụ thuộc có phần tử dẫn hướng và đàn hồi là nhíp nửa
elip đặt dọc và giảm chấn loại ống.

1.3 Sơ đồ hệ thống treo
1.3.2.2.hệ thống treo sau.

9


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án

tốt nghiệp
i vi h thng treo sauđược gắn với thing xe chủ yếu dùng để chở hàng
hố,nên cầu sau khơng cần đảm bảo độ êm dịu như cầu trước.khối lượng
thay đổi lớn nên ta cần có thêm nhíp phụ.

số liệu ban đầu
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 lượng xe không tải
Phân bố lên phần trước
Phân bố lên phần sau
Trọng lượng toàn bộ
Phân bố lên phần trước
Phân bố lên phần sau
Trọng lượng không được

treo phần trước
Trọng lượng không được
treo phần sau

Giá trị

10

5 ,715
2,28
2.13
3,3
1,585/1,65
28100
13500
14600
54600
16600
38000

Đơn vị
m
m
m
m
m
m
N
N
N

N
N
N

1500

N

2500

N


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

Chng 2:tớnh toỏn h thống treo trước
Trên các ôtô hiện đại thường sử dụng loại nhíp bán elíp,thực hiện chức
năng của bộ phận đàn hồi và bộ phạn dẫn hướng.Ngồi ra nhíp bán elíp còn
thực hiện một chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng
lên khung xe hoặc thùng xe.
Trong thực tế, khi xe có tải hệ thống treo sẽ phải chịu những tác động
lớn hơn trường hợp xe chạy khơng tải và thời gian xe chạy có tải (có ích)
chiếm phần lớn thời gian hoạt động của xe, vì vậy tất cả các tính tốn thiết
kế hệ thống treo đều được thực hiện đối với trường hợp xe chạy có tải. Sau
đó ta tiến hành kiểm nghiệm hệ thống treo khi khơng tải.
2.1.Chọn đặc tính và tính các thơng số của đặc tính.
2.1.1. Đặc tính đàn hồi.

Ta chọn đặc tính đàn hồi của hệ thống treo như hinh vẽ:

11


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

F(N)
B

Fmax
A
Ft

O
f t=f dd

E

D
f dt

C f(cm)

Hình 2.1

Đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo đã chọn bao gồm hai yếu tố

đường tuyến tính OA với độ cứng không đổi và đường phi tuyến AB với
độ cứng thay đổi. Hoành độ OE là độ võng tĩnh ft của hệ thống ứng với
tải trọng tĩnh Ft . Điểm C là điểm tựa của bộ phận hạn chế trên nên EC là
giá trị độ võng động trên fdt, đoạn OE là dạng của phần tử đàn hồi có độ
cứng thay đổi, để có đường đặc tính đàn hồi như trên ta chọn phần tử đàn
hồi là nhíp và ụ hạn chế bằng cao su.
2.1.2. 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 1 bên. Tải trọng tác dụng lên 1 bên của hệ thống treo sau:
Trọng lượng được treo:
Gdt =

16600 − 1500
= 7550( N )
2

12


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
Trng lng khụng c treo tại vị trí cầu trung gian (G0t2) và cầu sau
( G0t3):
Got =

1500
= 750( N ).
2

Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe:
Z bx = Gdt + Got = 7550 + 750 = 8300 (N)

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, chúng em chỉ lựa chọn một
chỉ tiêu, đó là chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu này được lựa chọn như sau:
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

Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo sau ns= 95 (lần/ phút).
Ta có: n =

30
ft

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m).
2

2

 30   30 
Vậy độ võng tĩnh (ft): ft =  ÷ =  ÷ = 0,10(m) = 10(cm)
 n   95 
G

7550

dt
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: C = f = 10 = 755( N / cm)
t

Độ võng động (fđ): fđ = 3÷ 6 (cm). Chọn fđ= 6 (cm)
13


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
2.2.Tớnh toỏn nhớp

Đồ án

2.2.1.Tớnh toỏn và chọn thơng số chính của lá nhíp

O

A
X'
Z1

Z'
Z

B X''
α

Z''
Z2

Hình 2.3
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 phải làm
càng nhỏ nếu có thể. Nhưng góc ỏ phải có trị số giới hạn nhất định để đảm
bảo cho quang nhíp khơng vượt quá 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=7550+750=8300(N)
• Chọn chiều dài lá nhíp chính:
14


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
i vi nhớp trc ca xe ti:

Đồ án

L=(0,22ữ 0,35)Lx
Lx: chiu di ca xe(3300 mm).
L=(0,22ữ 0,35).3300=726 ÷ 1155(mm).
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L=1100(mm).
Chọn khoảng cách giữa hai quang nhíp :l q =120(mm).
Ta có 1 2 lá nhíp tính từ quang nhíp: l k =(l- l q ) 2 =490(mm).

Như vậy l 1 =490(mm).
Ta chọn số lá nhíp là 9 được chia làm 2 nhóm:
Nhóm 1:gồm 2 lá có L=1100(mm),chiều dày 6mm
Nhóm 2:gồm 7 lá,chiều dầy các lá là 6,4mm
Chiều rộng của các lá 55mm
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.
15


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
Nu nhớp di quỏ 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 q lớn mà cịn kết hợp
cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình học của nhíp.
Khi nhíp làm việc các lá nhíp 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.
Việc xác định chiều dài các lá nhíp là một trong những điều kiện cơ bản
để đảm bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, điều này cần thiết để nâng cao tuổi
thọ của nhíp. Chiều dài các lá nhíp được xác định từ điều kiện sao cho dạng
của nhíp thực tế trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện
cân bằng phản lực trên đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngồi được xác định
bằng phương pháp tải trọng tập trung. 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
16


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
ji: mụ men quỏn tớnh mt ct ngang ca lỏ nhớp th i

Đồ án

theo [ 3] ta có
j=

b.d 3
trong đó b,d lần lượt là bề rộng và dầy của lá nhíp
12

2.55.63
55.6, 43
4
= 1980( mm ); j2 = ...... = j8 =
= 1201(mm 4 )
→ j1 =
12
12

Với l 1 =490(mm) ta giải được:
l 1 =490(mm), l 2 =406(mm), l 3 =355(mm), l 4 =303(mm), l 5 =251(mm),
l 6 =198(mm), l 7 =143(mm), l 8 =86(mm).

2.2.2.Tính độ cứng thực tế của nhíp.

p
f

Hình 2.4
Sử dụng phương pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.

17


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Đồ án
tốt nghiệp
Xột mt thanh nh hình 3.3, khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f.
Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh ta có:
U = P. f → f =

U
P

Nếu thanh có tiết diện khơng đổi thì: f =

dU
dP

Sử dụng sơ đồ hình 2.4 để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau,
một đầu được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P. Sử dụng cơng
f =

thức trên ta có:

Z
6.E.α

n

∑a (Y
i =1

3
k +1

k

− Yk +1 )

Vậy ta có độ cứng nhíp là:
Cn =

6.E.α
n

∑a
k =1

3
k +1

(Yk − Yk +1 )

Trong đó: E là mơđun đàn hồi của vật liệu: E=2,1.107(N/cm2)
α: hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải α=0,85
ak=(l1-lk)/2 với li: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
Yk =

1
jk

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

1

b

hk

Jk

Ik

Yk

mm

mm

mm

mm 4

mm 4

10 −10 10 −10

120

55

5,5.2

1980

1980

5051 1907

lk

a

mm
490

k +1

18

Y k -Y k +1

a 3 (Y k -Y k +1 )

113


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

2

370

167

55

6,4

1201

3181

3143 862

214

3

323

214

55

6,4

1201

4383

2282 491

321

4

276

261

55

6,4

1201

5584

1791 317

434

5

229

310

55

6,4

1201

6786

1474 222

553

6

180

359

55

6,4

1201

79877 1252 163

681

7

131

412

55

6,4

1201

9189

829

8

78

490

55

6,4

1201

10390 962

1088 126
962

11323
14469

Vậy độ cứng thực tế của nhíp là C n =73,3( N mm )

Độ võng thực tế của nhíp:
ft =

Gt 7550
=
= 103(mm) = 0,103(mm)
Cn 73,3

Số lần dao động trong một phút:
n=

30
30
=
= 94( l )
p
ft
0,103

Vậy hệ thống treo thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải
3.2.3.Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động khơng tải
• Trọng lượng được treo(Gdt):
Gdt =

( 13500 − 1500 )
2

• Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:

19

= 6000( N )


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
ft =

Đồ án

G dt 6000
=
= 82(mm) = 0, 082(m)
Cn
73,3

• Số lần dao động trong một phút:
n=

30
30
=
= 105 (lần/phút)
ft
0, 082

Vậy hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu của xe trong tất cả thời gian hoạt
động của xe.
Việc tính tốn tần số dao động của hệ thống treo sau khi xe chuyển động
không tải chỉ để xác định thông số của xe.

3.2.4. Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp
Tính theo phương pháp tải trọng tập trung.
Giả thiết: Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc ở hai đầu lá như vậy lực
được truyền từ lá này sang lá kia chỉ qua hai điểm đầu mút của lá, phần còn
lại không tiếp xúc và như vậy lá được biến dạng tự do. Với giả thiết tải trọng
tập trung, giữa các lá ở hai đầu đưa vào các con lăn, phần giữa nhíp được
kẹp cứng bằng các quang nhíp, truyền lực giữa các lá chỉ nằm giữa hai đầu.
Nếu chỉ khảo sát 1/2 lá nhíp, ta có thể hình dung bộ nhíp được cấu tạo từ
một số dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác dụng của tải trọng
ngồi, ứng suất trong các lá có thể các định nếu biết các lực tác động lên mỗi
một lá nhíp. Như vậy bài tốn xác định ứng suất chuyển về bài toán xác định
các lực đặt lên các lá nhíp: X1, X2...Xn-1.
• Sơ đồ tính nhíp

20


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

Hỡnh 3.5
Ti im u của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá nhíp
thứ hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của lá thứ
k-1 và lá thứ k bằng nhau.Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm
trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình
với n-1 ẩn là các giá trị X2,......Xn-1.
Ta có hệ phương trình dùng để tính toán phản lực:
 A 2 P + B2 X1 + C 2 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
j

l

j

k
k −1
k
Trong đó: A k = 0,5 j (3 l − 1) ; Bk = −(1 + j )
k −1
k
k −1

C k = 0,5(

l k +1
l
G
7550
)(3 k − 1) ; P= dt =
= 3775( N ) (N).
lk

lk +1
2
2

l k : 1 2 chiều dài hiệu dụng của lá nhíp thứ k.

P: phản lực tác dụng lên tai nhíp.
Xi: Phản lực tại các đầu mút.
Ta có bảng sau :

21


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
k

Đồ án
Ak

Bk

Ck

1980

0

0

0

406

1201

0,795

-1,607

0,182

3

355

1201

1,217

-2,000

0,783

4

303

1201

1,256

-2,000

7,744

5

251

1201

1,312

-2,000

0,688

6

198

1201

1,402

-2,000

0,598

7

143

1201

1,568

-2,000

0,432

8

86

1201

2,000

-2,000

lk

Jk

mm

mm 4

1

490

2

0, 795P 1, 607X 2 + 0,812X 3 = 0
1, 217X − 2X + 0, 783X = 0
2
3
4

1, 256X 3 − 2X 4 + 0, 744 = 0

1,312X 4 − 2X 5 + 0, 688X 6 = 0
1, 014X − 2X + 0,598X = 0
5
6
7

1,568X 6 − 2X 7 + 0, 432X 8 = 0

 2X 7 − 2X 8 = 0

Giải hệ trên bằng phương pháp thế với P=3775(N)ta được kết quả:
X 1 = X 2 = ..... = X 8 = 3775( N )

3.2.5. Xây dựng biểu đồ ứng suất.
Sơ đồ tính được thể hiện trên hình vẽ:

22


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

Cụng thc tớnh ng suất:
δC =

δB =

M C X k −1.l k − X k .l k +1
=
Wu
Wu

M B X k −1. ( l k − l k +1 )
=
Wu
Wu

Trong đó Wu là mơmen chống uốn: Wu =

(N/cm2)

(N/cm2)

b.h 2

.
12

Sử dụng các công thức trên thay số ta có kết quả sau:

STT L(cm)

X(N) W u (cm 3 ) M c (Ncm) σ c ( N cm 2 )

M B (Ncm) σ B ( N cm2 )

1

49

3775 0,66

30200

45758

30200

45758

2

41

3775 0,3755

21650

57656

21650

57656

3

35

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

4

30

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

5

25

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

6

20

3775 0,3755

21650

57656

21650

57656

7

14

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

8

9

3775 0,3755

33975

90479

23

Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp

Đồ án

Ta thy ng sut sinh ra của mỗi nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của
vật liệu. [ σ] =60000(N/cm2) do đó các lá nhíp đủ bền.
2.2.6.tính tốn một số chi tiết khác của nhíp.

h0

Pk

D

2.2.6.1. Tính đường kính tai nhíp

Z

Trong đó : D là đường kính trong của tai nhíp.
H0 là chiều dày của lá nhíp chính.
b là chiều rộng của lá nhíp.
Tai nhíp chịu tác động của lực kéo PK hay phanh PP. Trị số của lực này được
xác định theo công thức :
Pkmax=P Pmax=ϕ.Zbx
Trong đó: ϕ là hệ số bám của bánh xe với đất ϕ=0,7.
Zbx : Phản lực của đường tác dụng lên bánh xe.
Zbx= 8300(N). => Ppmax=8300.0,7=5810(N).

Tai nhíp làm việc theo uốn nén hoặc kéo. Ưng suất uốn ở tai nhíp :
σuốn= PK max .

D + h0 6
D + h0
. 2 = 3PK max .
2
bho
b.h0 2

24


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
tốt nghiệp
ng sut nộn hoc kộo tai nhớp :
nộn=

Đồ án

PK max
bh0

ng sut tng hp tai nhíp được tính theo cơng thức:
σth= PK max .(3

D + h0
1
+
)

bh0
bh0

Ưng suất tổng hợp cho phep : σth=350(MN/m2)=35000(N/cm2)
Như vậy đường kính trong max của tai nhíp được xác định :
Dmax= (

[ σ th ]
PK max

−

1 bh0 2
).
− h0
bh0 3

Thay số ta có :
Dmax= (

35000
1
5,5.0, 62
−
).
− 0, 6 = 3, 2(cm)
5810 5,5.0, 6
3

Chọn đường kính tai nhíp : D=3(cm)=30(mm)

Ưng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra :
σth= PK max .(3

D + h0
1
3 + 0, 6
1
+
) = 5810.(3
+
) = 33452( N / cm 2 )
2
2
bh0
bh0
5.5.0, 6 0, 6.5,5

2.2.6.2. Tính kiểm tra chơt nhíp
Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính danh nghĩa của tai nhíp :
Dchốt nhíp=3 (cm)=30(mm)
Chọn vật liệu chế tạo nhíp là thép hợp kim xemantic hóa loại 20X với ứng
suất chèn dập cho phép :
σ chendap  = 900 ÷ 1000 (N/cm2)

25