Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 5 tấn

§å ¸n tèt nghiƯp

MỤC LỤC
Trang
Lời nói đầu

2

Chương 1: Tổng quan hệ thống treo

3

1.1. Lịch sử hình thành

3

1.2. Cơng dụng và phân loại hệ thống treo

3

Chương 2: Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế hệ thốngtreo

7

2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo

7

2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi

9

2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn

13

2.4. Các thông số cơ bản

14

Chương 3: Tính tốn hệ thống treo trước

15

3.1.Tính tốn nhíp

15

3.2.Tính tốn giảm chấn

29

Chương 4: Tính tốn hệ thống treo sau

41

4.1.Tính tốn nhíp

41

4.2.Tính tốn giảm chấn

62

Chương 5: Thiết kế quy trình cơng nghệ gia cơng một chi tiết cơ bản

82

5.1. Mục đích, u cầu của piston

82

5.2. Vật liệu làm piston

83

5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia cơng piston
83
5.4. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết

83

5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston

84

5.6. Xác định chế độ ct cho cỏc nguyờn cụng
85
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

1

§å ¸n tèt nghiƯp

Kết luận
104
Tài liệu tham khảo

105

LỜI NĨI ĐẦU
Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai trị
hết sức quan trọng. Nhu cầu về xe du lịch, xe tư nhân 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 ơtơ, 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 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 này. Tuy nhiên do năng lực bản thân và kinh
nghiệm thực tế không nhiều nên đồ án khơng thể tránh khỏi những thiếu sót.
Vì vậy Em rất mong sự thơng cảm, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các
bạn.
Em xin chân thành cảm n !

Sinh viờn thc hin

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

2


§å ¸n tèt nghiƯp

Nguyễn Văn Đức

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 ơ tơ 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.

NguyÔn Văn Đức ôtô A - K50

3


§å ¸n tèt nghiƯp

Để đảm bảo cơng dụng như đã nêu ở trên hệ thống treo thường có 3 bộ
phận chủ yếu:
- Bộ phận hướng.
- Bộ phận đàn hồi.
- 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:

NguyÔn Văn Đức ôtô A - K50

4


§å ¸n tèt nghiƯp

- 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 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 khơng 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
không 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. B phn n hi

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

b) Treo độc lập
3. Bộ phận giảm chấn

4. Dầm cầu
5


§å ¸n tèt nghiƯp

5. Các địn liên kết của hệ treo
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 t n hi v trong
phn t hng.

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

6


§å ¸n tèt nghiƯp

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
HỆ THỐNGTREO
2.1. Phân tích các phương án bố trí h thng treo:
2.1.1. Cỏc phng ỏn b trớ:

a)

b)

c)

d)

Nguyễn Văn Đức «t« A - K50

7


§å ¸n tèt nghiƯp

Hình 2.2. Một số phương án lựa chọn
a) Hệ thống treo phụ thuộc (nhíp)
b) Hệ thống treo độc lập đặt nghiêng
c)Hệ thông treo độc lập thanh xoắn lọai 2 đòn
d) Hệ thống treo McPheson (Treo kiểu nến)
2.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm 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) 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.
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 tồn 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, đòn kéo dọc của hệ thống lái. Khối lượng không được treo lớn sẽ
làm cho độ êm dịu chuyển động khơng được cao và khi di chuyển trên các

Ngun Văn Đức ôtô A - K50

8


§å ¸n tèt nghiƯp

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 ôtô.
Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn 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 vịng.
2.1.2.3. 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 đòn ngang hoặc địn dọc, phần khơng
được treo nhỏ, ơtơ chuyển động đạt được độ êm dịu cao. Hệ treo không cần sử
dụng dầm ngang , khoảng khơng gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bên
sườn xe, cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao được tốc độ của xe.
2.1.2.4. 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 ph thuc.

Nguyễn Văn Đức 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.

a)

b)

c)

Hình 2.2. Các dạng phần tử đàn hồi kim loại
a) Nhíp; b) Lị xo trụ; c) 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 ln 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 ngoài nhược điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại cịn có nhược

điểm là khối lượng lớn.
Lị 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 ôtô. 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, khụng thớch hp vi nhng xe

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

10


§å ¸n tèt nghiƯp

có tải trọng thường xun 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 (lò xo khí) khơng phải là hằng số do vậy có đường đặc tính đàn hồi
phi tuyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô. Mặt khác tuy theo tải trọng có thể
điều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lị xo
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 ơtơ 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 5 tấn dựa trên xe cơ sở là xe
thaco - foton 5 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 ôtô. Xe thaco - foton
hiện tại đang đựơc TRUONGHAIOTO lắp rỏp v bỏn ra, vic chn thit k b

Nguyễn Văn §øc «t« A - K50

11


§å ¸n tèt nghiƯp

phận đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnh
tranh. 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 và các lá
nhíp chính khơng bị xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su.

Mơ hình hệ thống treo phụ thuộc :

* Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp .

Ngun Văn Đức ôtô A - K50

12


§å ¸n tèt nghiƯp

1 Tai nhíp , 2 Khung xe , 3 ụ cao su hạn chế hành trình , 4 Giảm chấn , 5 ụ cao su tăng độ
cứng cho nhíp , 6 Tai nhíp , 7 Miếng vát , 8 Dầm cầu , 9 Bulơng quang nhíp , 10 Bộ nhíp.

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 quán 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). Cịn 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 ca

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

13


§å ¸n tèt nghiƯp

hệ thống treo. Do đó ta chọn loại thủy lực 2 chiều không đối xứng.

2.4. Các thông số cơ bản:
Các thông số kỹ thuật của xe THACO - FOTON

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

14


§å ¸n tèt nghiƯp

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 (đủ tải)
lên cầu trước

4300mm
4025mm

2280mm
2500mm
100250N
50250N
32500N

lên cầu sau
Trọng lượng bản thân

67750N

phân ra cầu trước

25250N

phân ra cầu sau
Vệt bánh xe

25000N
1800mm

CHƯƠNG 3

TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Trên các ơtơ 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 phõn b ti trng lờn
khung xe.

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

15


§å ¸n tèt nghiƯp

3.1.Tính tốn nhíp
3.1.1.Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp:

O

A
X'
Z1

Z'
Z

B X''
α
Z''
Z2

Hình 3.1. Sơ đồ để tính nhíp
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 q trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ơtơ
chuyển động khơng tải thì góc ỏ thường chọn không 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.
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 dng lờn mt bờn ca h thng treo
trc.

Nguyễn Văn Đức «t« A - K50

16


§å ¸n tèt nghiƯp

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra. Hiện 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 xin 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 tải: n=90÷ 120(lần/phút). Cơ sở của việc lựa chọn
này là số bước của người đi bộ .Với số lần như vậy thì con người 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)
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước: ntr= 100 (lần/phút).
2

2

 30 
30 
• Vậy độ võng tĩnh: ft =  ÷ = 
÷ = 0, 09(m) = 9(cm)
 ntr   100 

Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo:

Ct =

Gtt
( N / cm)
ft

Với Gtt là tải trọng tác dụng lên bộ nhíp.
Gtt =

G1 Gct
−
− Gbx
2
2

G1 : trọng lượng tác dụng lên cầu trước khi đầy tải. G1 =32500 (N)
Gct :trọng lượng cầu trước.
Gbx :trọng lượng bánh xe.

Bỏ qua trọng lượng cầu trước và trọng lượng bỏnh xe ta tớnh c Ct :

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

17


§å ¸n tèt nghiƯp

Ct =

Gtt G1 32500
=
=
= 1805, 6( N / cm)
f t 2 ft
2.9

• Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với xe tải: Chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính được chọn:
L=(0,26÷ 0,35)Lx
Lx: chiều dài của xe : 4300(mm).
Lấy L = 0,33 LX = 0,33.4300 =1419 (mm).
Chọn L=1450 (mm).Chọn chiều rộng quang nhíp a = 150 (mm).
⇒ l1 =

L1 − a 1450 − 150
=
= 650(mm)
2
2

• Sau khi xác định chiều dài lá nhíp ta cần xác định số lượng 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 2 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 vừng, ng sut.

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

18


§å ¸n tèt nghiƯp

Nếu nhíp dài q 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.
Chọn số lá nhíp : với xe tải (6 -14) lá. Chọn số lá nhíp 11 lá.
Với 2 lá nhíp chính chọn chiều dày h c = 0,9 (cm).
Với các lá nhíp cịn lại chọn chiều dày h = 1 (cm).
Chọn chiều rộng tất cả các lá là b = 7 (cm).

b
h

Như vậy chiều rộng b và chiều dày h thỏa mãn điều kiện 6 < < 10.
Nếu chiều rộng của lá nhíp q 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.
• 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 của lá nhíp thứ i

Ngun Văn Đức ôtô A - K50

19


§å ¸n tèt nghiƯp

j 1 = 2bh 3c /12 = 2.7.0,9 3 /12 = 0,85 (cm 4 )
j = bh3/12 = 7.1,03/12 = 0,583 (cm4)
Biết l1 = l 2 = 65 cm.
Do l 1 =l 2 nên ta tính từ l 2 .
Ta có hệ phương trình:



j2 l 2
j2
l 4 3 l3
0,5 (3 − 1) − (1 + ) + 0,5( ) (3 − 1) = 0
j1 l3
j1
l3
l4


j3 l3
j3
l5 3 l 4
0,5 (3 − 1) − (1 + ) + 0,5( ) (3 − 1) = 0
j2 l 4
j2
l4
l5


l 3 l
j
l
j
0,5 4 (3 4 − 1) − (1 + 4 ) + 0,5( 6 ) (3 5 − 1) = 0
j3 l5
j3
l5
l6



j
l
j
l
l
0,5 5 (3 5 − 1) − (1 + 5 ) + 0,5( 7 )3 (3 6 − 1) = 0
j4 l6
j4
l6
l7


j6 l6
j6
l8 3 l7
0,5 (3 − 1) − (1 + ) + 0,5( ) (3 − 1) = 0
j5 l7
j5
l7
l8


j
l
j
l 3 l
0,5 7 (3 7 − 1) − (1 + 7 ) + 0,5( 9 ) (3 8 − 1) = 0
j6 l8
j6

l8
l9


j
l
j
l
l
0,5 8 (3 8 − 1) − (1 + 8 ) + 0,5( 10 )3 (3 9 − 1) = 0
j7 l9
j7
l9
l10


j
l
j
l
l
0,5 9 (3 9 − 1) − (1 + 9 ) + 0,5( 11 )3 (3 10 − 1) = 0
j8 l10
j8
l10
l11


0,5 j10 (3 l10 − 1) − (1 + j10 ) = 0
j9 l11

j9


Hệ phương trình có được khi ta cho phản lực ở các đầu mút lá nhíp bằng nhau.
Giải hệ phương trình:
Ta dựng phng phỏp th gii h trờn.

Nguyễn Văn Đức «t« A - K50

20


§å ¸n tèt nghiƯp

l

10
Cụ thể từ phương trình cuối ta có 0,5.1(3 l − 1) − (1 + 1) = 0 ⇔ l11 = 0, 6l10 (1)
11

Thế phương trình (1) vào phương trình thứ 8 ở hệ trên ta có :
l10 = 0, 725l9

Thế lần lượt từ dưới lên trên ta được :
l9 = 0, 790l8
l8 = 0,829l7
l7 = 0,855l6
l6 = 0,874l5
l5 = 0,889l4
l4 = 0,9l3

l3 = 0,873l2

Mà l2 = 65 (cm) ⇒ l3=56,5 ; l4=51 ; l5=45,5 ; l6=40 ; l7=34 ; l8=28 ; l9=22;
L10=16 ; l11=9,5 (cm)
Từ phương trình Lk = 2lk + a ta có bảng sau :
Nhíp số

1

2

3

4

5

l k (cm)

65

65

56,5

51

L k (cm)

145

145

128

117

6

7

8

9

10

11

45,5 40

34

28

22

16

9,5

106

83

71

59

47

34

95

3.1.2.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 nng bin dng n hi.

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

21


§å ¸n tèt nghiƯp

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 thì ta có:
U = Pf → f =

U
P

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 Eα

n

∑a (Y
k =1

3
k +1

k

− Yk +1 )

Độ cứng nhíp là:
C =

6Eα
n

∑a
k =1

3
k +1

(Yk − Yk +1 )

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

1
Ik

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

22


§å ¸n tèt nghiƯp

jk: mơ men qn tính mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k.
bhk3
jk =
12

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

Ta lập bảng :
k

lk

a k +1

hk

jk

Ik

Yk

Y k -Y k +1

a 3k +1 ( Y k -Y k +1 )

1

65

8,5

0,9

0,85

0,85

1,177

0,479

294

2

56,

14

1

0,583

1,433

0,698

0,202

554

19,

1

0,583

2,016

0,496

0,111

823

25

1

0,583

2,599

0,385

0,071

1109

5
3

51

5
4

45,
5

5

40

31

1

0,583

3,182

0,314

0,048

1430

6

34

37

1

0,583

3,765

0,266

0,036

1824

7

28

43

1

0,583

4,348

0,230

0,030

2385

8

22

49

1

0,583

4,931

0,200

0,019

2236

9

16

55,

1

0,583

5,514

0,181

0,017

2906

1

0,583

6,097

0,164

0,164

45038

5
10

9,5

65

Nguyễn Văn §øc «t« A - K50

23


Đồ án tốt nghiệp

6.2,1.107.0,85
= 1827 (N/cm)
Kt qu l: Cn=
58600

ã Trng lượng được treo(Gdt):
Gdt =

32500 − 2500
= 15000( N )
2

• Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
ft =

G t 15000
=
= 8, 2(cm)
Cn 1827

• Số lần dao động trong một phút:
n=

30
30
=
= 105 (lần/phút)
ft
0, 082

Như vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.
3.1.3. 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 thỡ bng nhau.
l1

P

X2

l2
Xk

lk

Xn-1

ln-1
ln

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

Xn

24


§å ¸n tèt nghiƯp

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 đó :
3

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

Như trên ta có j 1 =0,85 (cm 4 ) ; j k = 0,583 (cm 4 )
⇒ Ta cú bng :

k
Ak
Bk
Ck

2
0,841

3
1,162

-1,686
-2
0,846 0,838

4
1,181
-2
0,820

5
1,206
-2
0,794

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50

6
1,265

7
8
1,321 1,409

9

1,56

10
2

-2
0,736

3
-2
-2
-2
0,680 0,591 0,438

-2

25