(Đồ án) đồ án môn học đề tài tính toán, thiết kế hệ thống treo trước xe du lịch
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.82 MB, 67 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KTCN
KHOA Ô TÔ & MĐL
BỘ MÔN KT Ô TÔ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ và tên sinh viên: Vi Văn Quang
Lớp: 54CN-KTO.03
Chuyên nghành: Công nghệ ơ tơ
Tên đề tài: Tính tốn, thiết kế hệ thống treo trước xe du lịch
Giáo viên hướng dẫn: ThS. BÙI VĂN CƯỜNG
Các thông số cho trước:
Nội dung thuyết minh:
- Tổng quan đề tài nghiên cứu
- Tính tốn thiết kế hệ thống treo
- Chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống treo
Số lượng kích thước bản vẽ:
1.Bản vẽ 1A0
Ngày giao đề tài:
tháng
năm 2021
Ngày hồn thành:
tháng
năm 2021
P.TRƯỞNG BỘ MƠN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
ThS. Hoàng Anh Tuấn
ThS.Bùi Mạnh Cường
h
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ơ TƠ DU
LỊCH.................................................................................................................... 6
1.1. Cơng dụng, u cầu và phân loại hệ thống treo........................................6
1.1.1. Công dụng hệ thống treo........................................................................6
1.1.2. Yêu càu của hệ thống treo......................................................................6
1.1.3. Phân loại hệ thống treo...........................................................................6
1.1.3.1. Phân loại theo cấu tạo phần tử hướng...............................................6
1.1.3.2. Phân loại theo cấu tạo của phần tử đàn hồi.......................................8
1.1.3.3. Phân loại theo phương pháp dập tắt dao động..................................8
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo...............................................................9
1.2.1. Phần tử đàn hồi.....................................................................................9
1.2.2. Phần tử giảm chấn.................................................................................9
1.2.3. Phần tử giảm chấn..................................................................................9
1.2.4. Phần tử ổn định....................................................................................10
1.3. Phân tích kết cấu của hệ thống treo trên ô tô du lịch..............................10
1.3.1. Hệ thống treo phụ thuộc.......................................................................11
1.3.1.1. Ưu nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc..................................11
1.3.1.2. Một số dạng hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp
và vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc ngày nay.....................................11
1.3.2. Hệ thống độc lập .................................................................................12
1.4. Đặc điểm kết cấu của một số hệ thống treo..........................................12
1.4.1. Hệ thống treo hai đòn ngang................................................................12
1.4.2. Hệ thống treo MacPherson...................................................................14
1.4.3. Hệ thống treo hai đòn dọc....................................................................15
1.4.4. Hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên kết....................................16
1.4.5. Hệ thóng treo địn tréo..........................................................................17
1.4.6. Hệ thống treo loại khí...........................................................................17
1.5. Bộ giảm chấn.......................................................................................18
1.5.1. Kết cấu phần tử giảm chấn tác dụng hai chiều hai lớp vỏ....................18
1.5.2. Giảm chấn một lớp vỏ tác dụng hai chiều............................................19
1.6. Kết cấu hệ thống treo trước ô tô du lịch kiểu MacPherson...................20
1.6.1. Cấu tạo hệ thống treo trước ô tô du lịch (MacPherson) .......................20
1.6.2. Kết cấu phần tử của hệ thống treo trước...............................................20
1.6.2.1. Kết cấu phần tử đàn hồi..................................................................20
1.6.2.2. Phần tử giảm chấn..........................................................................20
1.6.2.3. Thanh ổn định.................................................................................21
1.6.2.4. Vấu cao su......................................................................................21
1.6.2.5. Các bộ phận khác............................................................................21
1.7. Xu hướng phát triển của hệ thống treo.................................................21
1.8. Kết luận................................................................................................22
2
h
CHƯƠNG 2. TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
XE DU LỊCH.....................................................................................................23
2.1. Giới thiệu xe tham khảo.........................................................................23
2.2. Hình dáng và thơng số kỹ thuật của xe Minivan APV............................25
2.2.1. Hình dáng kích thước bao xe Minivan APV..........................................25
2.2.2. Thơng số kỹ thuật của xe Minivan APV ...............................................25
2.3. Kết cấu hệ thống treo trước xe Minivan APV........................................28
2.3.1. Ưu nhược điểm hệ thống treo trước.......................................................28
2.3.2. Cấu tạo hệ thống treo trước...................................................................29
2.4. Tính tốn các bộ phận của hệ thống treo trước.........................................40
2.4.1. Các thông số kỹ thuật của xe Minivan APV..........................................40
2.4.2. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo trước...........................40
2.4.3. Các thông số hình học của hệ thống treo trước......................................42
2.4.4. Động lực học hệ thống treo trước..........................................................43
2.4.5. Tính tốn, kiểm nghiệm bền một số bộ phận của hệ thống treo trước
xe minivan APV..............................................................................................45
2.4.5.1. Tính tốn kiểm nghiệm bền cho lị xo trụ...........................................45
2.4.5.2. Tính tốn kiểm nghiệm bền cho giảm chấn........................................46
2.4.5.3. Tính hệ số cản của giảm chấn.............................................................48
2.4.5.4. Tính tốn kiểm tra nhiệt độ nung nóng của giảm chấn.......................50
2.4.5.5. Tính tốn kiển nghiệm cơng suất toả nhiệt của giảm chấm................51
CHƯƠNG 3. CHẨN ĐỐN, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG
TREO TRƯỚC Ô TÔ DU LỊCH.....................................................................52
3.1. Khái niệm chung ...................................................................................52
3.1.1. Khái niệm chẩn đoán.............................................................................52
3.1.2. Khái niệm bảo dưỡng............................................................................55
3.1.3. Khái niệm sửa chữa...............................................................................56
3.2. Chẩn đoán hệ thống treo trước ô tô du lịch ............................................56
3.3. Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống treo trước ô tô du lịch........................58
3.3.1. Những vấn đề thường gặp khi khia thác sử dụng xe..............................58
3.3.2. Những vấ đề trong quá trình bảo dưỡng định kỳ...................................59
3.3.3. Một số hư hỏng thường gặp trong hệ thống treo trước ô tô du lịch.......60
3.3.4. Sửa chữa hệ thống treo trước ơ tơ du lịch..............................................61
3.3.4.1. Quy trình tháo tồn bộ hệ thống treo trước.........................................61
3.3.4.1. Quy trình lắp toàn bộ hệ thống treo trước...........................................64
Kết luận.............................................................................................................. 65
Tài liệu tham khảo ...........................................................................................66
3
h
LỜI NĨI ĐẦU
Ơtơ máy kéo dùng trong nhiều ngành lĩnh vực: trong Giao thông vận tải, công nghiệp,
nông nghiệp, lâm nghiệp, xây dựng, thuỷ lợi, quốc phịng... Ngành ơ tơ chiếm vị trí rất
quan trọng đối với các ngành khác. Khi ô tô chạy trên đường không bằng phẳng thường
phát sinh dao động. Những dao động này thường ảnh hưởng xấu tới hàng hoá, tuổi thọ
của xe và đặc biệt ảnh hưởng người lái và hành khách ngồi trên xe. Người ta cũng tổng
kết rằng, những ôtô chạy trên đường xấu, gồ ghề so với ôtô chạy trên đường tốt, bằng
phẳng thì tốc độ trung bình giảm 40 : 50%, quãng đường chạy giữa hai chu kỳ đại tu giảm
từ 35 : 40%, năng suất vận chuyển giảm từ 35 : 40%. Điều đặc biệt nguy hiểm của dao
động là nếu con người chịu lâu trong tình trạng xe bị rung, xóc nhiều sẽ gây mệt mỏi. Một
số nghiên cứu gần đây về dao động và ảnh hưởng của nó tới sức khoẻ con người đều đi
tới kết luận: Nếu con người bị ảnh hưởng một cách thường xuyên của dao động thì sẽ
mắc phải bệnh thần kinh và não. Trong vận tải ô tô máy kéo, người lái là người quyết
định chủ yếu cho an toàn chuyển động và mọi chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật khác. Nếu dao
động của xe mà nằm ngoài phạm vi dao động cho phép (80:120 lần/phút) thì sẽ làm tăng
lỗi điều khiển của người lái, gây ra hàng loạt những nguy hiểm đến tính mạng của con
người và hàng hố. Ở những nước phát triển, dao động của ô tô được quan tâm đặc biệt.
Dao động của xe được nghiên cứu đa về mức tối ưu làm giảm đến mức thấp nhất những
tác hại của nó đến con người đồng thời làm tăng tuổi thọ của xe cũng như các bộ phận
được treo.
Ở nước ta hiện nay, công nghệ sản xuất xe hơi cũng không ngừng được cải tiến với sự trợ
giúp về khoa học kỹ thuật của các nước tiên tiến. Ngành sản xuất xe hơi đã từng bước trở
thành mũi nhọn của nền kinh tế, trong cơng cuộc cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Mục tiêu của ngành cơng nghiệp ô tô nước ta trong những năm tới là nội địa từng phần và
tiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ơ tơ. Khơng chỉ dừng lại ở đó, chúng ta đã bắt đầu
quan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an tồn chuyển động...hay nói cách khác là
tính năng động lực học ơ tơ, từ đó có những cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng của
nước ta. Để hồn thành được mục tiêu này, thì việc khai thác các hệ thống treo của các xe
4
h
đã và đang sản xuất trên thế giới đóng góp phần không nhỏ cho công việc nghiên cứu và
thiết kế hệ thống treo cho phù hợp điều kiện sử dụng ở Việt Nam.
Trước những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ô tô em được giao
nhiệm vụ: Khai thác hệ thống treo trước xe du lịch.
Qua việc nghiên cứu trên một xe cụ thể như vậy giúp em rèn luyện thêm được nhiều kỹ
năng tính toán, tra cứu tài liệu và tiếp cận dần với công việc cụ thể của một người kỹ sư
trong tương lai.
Được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn Th.s Bùi Mạnh Cường, và các thầy
giáo trong Bộ mơn Ơ tơ và Máy động lực cùng các bạn đồng nghiệp em đã hoàn thành đồ
án, đạt được các mục tiêu đặt ra trong thời gian quy định. Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng do
năng lực bản thân có hạn nên đồ án khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em kính
mong được sự chỉ bảo của các thầy, và sự góp ý của các bạn để đồ án của em được hoàn
thiện hơn.
Sinh viên
Vi Văn Quang
5
h
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TƠ DU LỊCH
1.1.Cơng dụng, u cầu và phân loại hệ thống treo
1.1.1 Công dụng của hệ thống treo:
Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe
(hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo các dao
động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn, giảm các tải trọng va đập cho xe
khi chuyển động trên địa hình khơng bằng phẳng. Ngồi ra hệ thống treo cịn dùng
để truyền các lực và mômen tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).
1.1.2 Yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau:
- Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tỉnh ft, và hành trình
động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và
không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng
phẳng với tốc độ cho phép, khi xe quay vịng tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe khơng
bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu.
- Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo cho xe
chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao cụ thể là:
Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục quay đứng của bánh xe dẫn
hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể. Đảm bảo sự tương ứng động học
giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc
dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó. Giảm chấn phải có
hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động hiệu quả và êm dịu. Có khối
lượng nhỏ, đặc biệt là phần không được treo. Kết cấu đơn giản để bố trí, làm việc
bền vững tin cậy.
1.1.3 Phân loại hệ thống treo
1.1.3.1 Phân loại theo cấu tạo của phần tử hướng
Phân loại theo cấu tạo của phần tử hướng gồm có:
- Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải được
liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng. Khi đó dao động hoặc
chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) của bánh xe bên này cũng
làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và ngược lại. 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 ô tơ có tốc độ chuyển động khơng cao lắm. Nếu ở hệ thống treo phụ
thuộc có phần tử đàn hồi loại nhíp thì nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn
hướng.
6
h
- Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải
không có liên kết cứng, chúng chỉ được nối gián tiếp với nhau qua khung xe hoặc
vỏ xe. Chính vì vậy mà dao động hay chuyển dịch của các bánh xe là độc lập nhau,
sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự dịch chuyển của bánh xe bên
kia. Loại hệ thống treo này bảo đảm được độ êm dịu cao cho ôtô, nhưng kết cấu
phức tạp, giá thành đắt nên chỉ được sử dụng hầu hết ở cầu trước trên các ô tô con,
ô tô du lịch.
- Hệ thống treo cân bằng: hai bánh xe cùng một phía của hai cầu xe liền nhau có
chung phần tử đàn hồi được bố trí xung quanh trục cân bằng. Hệ thống treo cân
bằng thường gặp ở những ơtơ có tính năng thông 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 phụ thuộc, phần tử đàn hồi là nhíp: Hệ thống treo phần tử đàn hồi
là nhíp có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ động.
Trong cả hai trường hợp trên, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là phần tử dẫn
hướng. Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực
kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu lên khung xe. Ngồi ra, nhíp
cũng có thể truyền mô men kéo và mô men phanh từ bánh xe lên khung. Trong quá
trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên tai nhíp bắt lên khung hay dầm xe,
một đầu cố định một đầu di động. Đối với nhíp sau thường đầu cố định ở phía trước
cịn đầu di động ở phía sau để phù hợp với khả năng chịu lực đẩy và lực kéo tác
dụng từ bánh xe lên nửa trước có đầu cố định. Đối với nhíp trước đầu cố định ở
phía trướ hay phía sau cịn phụ thuộc vào vị trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúng
động học giữa hệ thống treo và hệ thống lái.
Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ: Hệ thống treo phụ thuộc, phần
tử đàn hồi lị xo trụ cũng có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ động. Vì
lị xo trụ chỉ có khả năng chịu lực kéo theo phương thẳng đứng nên ngồi lị xo trụ
phải bố trí các phần tử của bộ phận dẫn hướng.
- Đối với hệ thống treo này, người ta thường bố trí các thanh giằng và thanh ổn
định vào bộ phận dẫn hướng.
- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo trụ, đòn treo dọc: Hệ thống treo địn
dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫn hướng giữa bánh xe và khung là
các đòn dọc. Các địn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe. Số
lượng địn dọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc
hoặc hệ thống treo độc lập. Nếu địn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu
kéo hoặc nén thì trong bộ phận dẫn hướng phải có them một địn ngang. Do lị xo
có hình trụ rỗng nên người ta tận dụng khơng gian bên trong lị xo để bố trí giảm
7
h
chấn. Do những đặc điểm trên đây mà hệ thống treo địn dọc có kết cấu nhỏ gọn,
trọng lượng phần không được treo nhỏ.
- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang: Hệ thống treo độc
lập với hai địn ngang có cấu tạo như sau: Một địn ngang phía trên và một địn
ngang phía dưới. Mỗi một đị ngang khơng phải chỉ là một thanh mà thường có cấu
tạo dạng khung hình tam giác hoặc hình thang. Cấu tạo như vậy cho phép các địn
ngang làm được chức năng của bộ phận dẫn hướng. Đầu trong của mỗi đòn ngang
được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ơ tơ. Đầu cịn lại được liên kết với đòn
ngang đứng bởi các khớp cầu. Bánh xe được cố định với đòn đứng. Nếu là bánh xe
dẫn hướng thì bánh xe cùng địn đứng có thể quay quanh một trụ để quay bánh xe
khi quay vòng. Phần tử đàn hồi lị xo trụ bố trí kết hợp với giảm chấn ống thủy lực
có đầu trên liên kết với gối tựa trên khun hoặc vỏ ô tô, đầu dưới liên kết bản lề hoặc
cầu với đòn treo dưới. Một thanh ổn định hai đầu liên kết với hai giá bánh xe và
được giữ trên khung hoặc dầm bằng hai khớp bản lề. Thanh ổn định có tác dụng
hạn chế biến dạng quá mức của một bên bánh xe nhằm giữ cho thân ô tô được ổn
định.
- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson: Nếu kích thước
dịn treo của hệ thống treo độc lập hai địn ngang giảm về bằng 0 thì ta có kết cấu
mới được gọi là hệ thống treo Macpherson. Cấu tạo hệ thống treo Macpherson bao
gồm một đòn treo dưới. Đầu trong của đòn treo được liên kết bản lề với khung hoặc
dầm ơ tơ, đầu ngồi liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn
ống thủy lực. Đầu trên của giảm chấn ống thủy lực liên kết với gối tựa trên khung
hoặc vỏ xe. Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm
chấn cịn một đầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ơ tơ. Trụ bánh xe được lắp cố
định với trụ xoay đứng.
1.1.3.2 Phân loại theo cấu tạo của phần tử đàn hồi có các loại như sau:
- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lị xo, thanh xoắn.
- Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi là khí nén có bình chứa là cao su
kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hợp.
- Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại 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.
1.1.3.3 Phân loại theo phương pháp dập tắt dao động gồm có:
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn (mà chủ yếu là các giảm chấn thuỷ lực dạng
đòn và dạng ống).
8
h
- Dập tắt dao động nhờ ma sát giữa các chi tiết của phần tử đàn hồi và trong phần
tử hướng. Hệ thống treo này sẽ không được trang bị giảm chấn nên hiệu quả dập tắt
dao động sẽ kém hơn so với trường hợp có giảm chấn.
GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ DU LỊCH
TT Tên xe
SUZUKI
1
minivan APV
TOYOTA
2
INOVA V
3
4
5
6
7
Hệ Thống Treo Trước
Hệ Thống Treo Sau
Hệ thống treo phụ thuộc kiểu
Độc lập kiểu MacPherson
nhíp
Độc lập tay địn kép, lò Phụ thuộc liên kết 4 điểm, lò
xo cuộn
xo cuộn tay đòn bên
Độc lập dùng lò xo xoắn, Phụ thuộc nhíp lá với ống giảm
FORD Transit
ống giảm chấn thủy lực chấn thủy lực
TOYOTA
Độc lập tay đòn kép lò xo Phụ thuộc liên kết 4 điểm tay
Fortuner V
cuộn và thanh cân bằng địn bên lị xo cuộn
TOYOTA
Tay địn kép
Nhíp lá
Hiace
Phụ thuộc nhíp lá dạng Phụ thuộc nhíp lá dạng nửa elip
HYUNDAI
nửa có giảm chấn thủy giảm chấn thủy lực với thanh
County
lực với thanh cân bằng cân bằng
Độc lập cơ cấu thanh
chống MacPherson và
MERCEDES
Phụ thuộc, cơ cấu trục ổn định,
thanh cân bằng, giảm trấn
Benz Sprinter
giảm chấn thủy lực, nhíp lá
thủy lực, lị xo loại trụ
xoắn
1.2 Cấu tạo chung của hệ thống treo
Mặc dù có rất nhiều chi tiết nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành
4 phần tử chính với các chức năng riêng biệt là: Phần tử đàn hồi, phần tử giảm
chấn, phần tử hướng và phần tử ổn định
1.2.2 Phần tử đàn hồi
Là phần tử biến dao động tần số cao của mấp mô mặt đường về tần số thấp của dao
động thân xe. Dùng để truyền các lực theo phương thẳng đứng từ mặt đường lên
khung xe, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi
chuyển động trên các loại đường khác nhau.
1.2.3 Phần tử giảm chấn
9
h
Là phần tử dập tắt nhanh các dao động tần số thấp bằng cách biến cơ năng thành
nhiệt năng. Giảm chấn được sử dụng trên xe với mục đích: Giảm và dập tắt nhanh
các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe lăn trên đường không bằng phẳng, nhờ
vậy mà bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng. Đảm
bảo dao động của phần không được treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp
xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao tính chất chuyển động như: Khả năng
thay đổi tốc độ, khả năng ổn định của các lực và mô men tác dụng, khả năng điều
khiển chuyển động. Bản chất quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao
động năng (biến động năng thành nhiệt năng). Q trình này xảy ra ngay cả với
nhíp lá, khớp trượt, khớp quay của các ổ kim loại, ổ cao su. Nhưng q trình tiêu
hao động năng địi hỏi phải nhanh và có thể khống chế được q trình đó nên giảm
chấn đặt trên các bánh xe sẽ thực hiện chủ yếu chức năng này.
1.2.4 Phần tử hướng
Là phần tử dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên
khung xe (vỏ xe) và ngược lại. Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch
chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định, tính quay vịng
của ơtơ. Nó có thể có những chi tiết khác nhau tùy thuộc hệ thống treo độc lập hay
phụ thuộc, phần tử đàn hồi là nhíp, lị xo hay thanh xoắn.
1.2.5 Phần tử ổn định
Là phần tử chống xoắn khung ôtô.
1.3 Phân tích kết cấu hệ thống treo trên ơ tơ du lịch
Hiện nay ở trên xe du lịch 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 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 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 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.
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 địn dọc
- Treo địn dọc có thanh ngang liên kết
- Treo đòn chéo
10
h
1.3.2 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 lị 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 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. Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầu
người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”.
Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên
cầu. Giảm chấn thường được đặt trong lị xo xoắn ốc để chiếm ít không gian.
1.3.2.1
Ưu nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc.
a) Nhược điểm.
- Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu
chủ động. Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây
nên và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển
động. Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của
bánh xe với đường.
- Khoảng khơng gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể
thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn hoặc là giảm
bớt thể tích chứa hàng hoá sau xe.
- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển
vị phụ khi xe chuyển động.
b) Ưu điểm:
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy khơng xảy ra hiện
tượng mịn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.
- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng). 2 bánh xe liên kết cứng
bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa.
- Giá thành thấp
11
h
1.3.1.2.
Một số dạng hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp và vấn
đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc ngày nay
a) Một số dạng hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp:
- Treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi nhíp lá.
- Treo phụ thuộc có lị xo xoắn ốc và nhiều địn liên kết (treo nhiều khâu).
- Treo phụ thuộc có cấu trúc dạng đòn dọc.
b) Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc:
Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát triển của kỹ thuật thì tốc độ của ô tô
ngày càng được nâng cao. Khi tốc độ ô tơ ngày càng cao thì u cầu về kỹ thuật của
ô tô ngày càng khắt khe: trọng tâm của ô tô cần phải được hạ thấp. Vấn đề ổn định
lái phải tốt, trọng lượng phần không được treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển
động. Vì lí do như vậy mà hệ thống treo phụ thuộc không được sử dụng trên xe có
vận tốc cao, có chăng chỉ được sử dụng ở những xe có tốc độ trung bình trở xuống
và những xe có tính năng việt dã cao.
1.3.3 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 khơng 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.
Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau:
- Dạng treo 2 đòn ngang
- Dạng treo Mc.Pherson
- Dạng treo kiểu địn dọc
- Dạng treo kiểu địn dọc có thanh ngang liên kết.
- Dạng treo đòn chéo
1.4 Đặc diểm kết cấu của các hệ thống theo
1.4.1 Hệ thơng treo hai dịn ngang
*Đặc điểm:
Hệ treo trên 2 địn ngang (hình 2.4) được sử dụng nhiều trong các giai đoạn trước
đây nhưng hiện nay hệ treo này đang có xu hướng ít dần do kết cấu phức tạp, chiếm
khoảng không gian quá lớn.
12
h
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới.
Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu ngồi được liên
kết bằng khớp cầu với địn đứng. Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe. Bộ
phận đàn hồi có thể nối giữa khung với địn trên hoặc đòn dưới. Giảm chấn cũng
đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới. Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này
và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe.
*Phần tử đàn hồi trên hệ treo 2 địn ngang.
+ Nhíp.
Trên xe Fiat nhíp được đặt nằm ngang, 2 đầu nhíp đóng vai trị như địn nhưng
được bắt chặt vào khung vỏ tại 2 điểm ở khoảng giữa nhíp như vậy nhíp sẽ có độ
cứng nhỏ do đó xe sẽ chuyển động êm dịu.
Trên xe Autobiantri nhíp có thể thay thế cho đòn ngang trên của hệ thống treo. Ưu
điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền nhưng lại có
nhược điểm là thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến
tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động.
+ Lò xo:
Lò xo xoắn ốc
Ưu điểm:
- Có khối lượng nhỏ
- Lắp ráp đơn giản.
- Chiếm ít không gian của xe.
- Không chịu ảnh hưởng do ma sát nên khơng phải chăm sóc.
Nhược điểm:
- Lị xo xoắc ốc khơng có khả năng dẫn hướng
- Ít có khả năng dập tắt dao động
Lò xo trụ:
Ưu điểm:
- Dùng ở xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lị xo trụ có nhiệm vụ là bộ phận đàn
hồi. Lị xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện vng hoặc trịn.
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lị xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và
tuổi thọ cao hơn nhíp.
- Khi làm việc ở giữa các vịng lị xo khơng có ma sát như nhíp.
- Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn.
Nhược điểm:
- Do lị xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hướng và giảm chấn do các
bộ phận khác đảm nhận nên hệ thống treo với lị xo trụ có kết cấu phức tạp hơn vì
13
h
còn phải làm thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực
đẩy.
*Thanh xoắn
Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục cầu chủ động người ta dùng
thanh xoắn thường được gây tải trước (ứng suất dư) do đó nó chỉ thích hợp cho một
chiều làm việc. Trên các thanh xoắn ở 2 phía đều phải đáng dấu để tránh nhầm lẫn
khi lắp ráp.
Sử dụng thanh xoắn có ưu điểm:
- Trọng lượng nhỏ.
- Chiếm ít khơng gian, ít phải chăm sóc.
- Đơn giản, gọn, dễ chế tạo.
- Có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe.
Trên xe con bộ phận đàn hồi thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo xoắn
ốc.
1.4.2 Hệ thống treo MacPherSon
*Đặc điểm:
Hệ treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson được trình bày như nội
dung ở dưới đây.
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu 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
Nếu ta so sánh với hệ treo 2 địn 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:
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 nhàng, chính xác, khơng gây lực cản lớn cũng như làm mịn lốp q
nhanh.
Trong q trình chuyển động bánh xe ln ln 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 thông
14
h
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.
a) Sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hướng
b) Sự thay đổi góc nghiêng dọc của trụ, xoay dẫn hướng
c) Sự thay đổi độ chụm trước của bánh xe
1.4.3 Hệ thống treo hai đòn dọc
*Đặc điểm
Hệ treo hai đòn dọc là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một địn dọc. Mỗi đầu của đòn
dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏ bởi
khớp trụ. Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung. Đòn dọc vừa là nơi tiếp
nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận hướng dẫn. Do phải chịu tải trọng lớn nên
nó thường được làm có độ cứng vững tốt.
Khớp quay của địn dọc thường là khớp trụ, với hai ổ trượt đặt xa nhau để có khả
năng chịu lực theo các phương cho hệ treo. Đồng thời địn dọc địi hỏi cần phải có
độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mơmen
phanh lớn.
Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít khơng gian và đơn giản về kết cấu,
giá thành hạ. Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở
phía trước, cầu trước là cầu chủ động.
Hệ treo địn dọc chiếm các khoảng khơng gian hai bên sườn xe nên có thẻ tạo điều
kiện cho việc hạ thấp trọng tâm xe và có thể nâng cao tốc độ, dành một phần không
gian lớn cho khoang hành lý.
*Các phần đàn hồi của hệ treo hai đòn dọc:
Khi sử dụng đòn dọc làm thanh dẫn hướng và tiếp nhận lực thì bộ phận đàn hồi và
giảm chấm được đặt giữa khung vỏ và đòn dọc. Đại đa số các ô tô trong trường hợp
này thường sử dụng bộ phận đàn hồi là lị xo xoắn, lị xo có thể đặt ngoài hoặc lồng
vào giảm chấn cho gọn.
Một số trường hợp khác người ta sử dụng thanh xoắn làm bộ phận đàn hồi. Thanh
xoắn được đặt sát sàn xe, một đầu cố định có cơ cấu điều chỉnh dạng bulơng hoặc
cam lệch tâm để có thể điều chỉnh độ cao thùng xe, ụ cao su hạn chế hành trình của
hệ treo cũng được đặt trên đòn dọc . Trong hệ treo này cũng sử dụng thanh ổn định
như hệ treo hai đòn ngang. Về phương diện động học do đặc điểm kết cấu của hệ
treo đòn dọc nên khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng thì khơng làm
thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe và các góc đặt bánh xe. Khi ta tăng tải ở
một bên bánh xe và giảm tải ở bên bánh xe kia thì dẫn tới chiều dài cở hai bên vết
bánh xe khác nhau.
15
h
Hơn nữa, trong trường hợp ơ tơ quay vịng hoặc khi đi trên đường mấp mô, nếu hệ
treo hai biến dạng khơng đều nhau thì sinh ra hiện tượng tự xoay cầu xe như hệ treo
phụ thuộc dầm cầu liền gây nên lệch trục cầu xe.
1.4.4 Hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.
Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hồn thiện kết cấu
cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động. Theo cấu trúc của nó có thể phân chia
thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc. Theo khả năng làm việc của hệ
treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc
hay độc lập. ở đây hệ treo được phân loại là treo độc lập tức là địn liên kết có độ
cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc.
Hệ treo địn dọc có thanh ngang liên kết có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng
với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai trị như một thanh ổn
định như đối với các hệ treo độc lập khác. Thanh ngang liên kết có độ cứng chống
xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực ngang
tố. Địn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nó
cần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có độ dài vừa đủ
để tăng khả năng ổn định ngang của hệ treo.
Hệ treo địn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một số ơ tơ
có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:
- Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt và khả
năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt
đối với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn.
- Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên kết
nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên
khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn.
- Khơng gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết của bánh xe.
- Tuỳ theo vị trí đặt địn ngang mà người ta có thể không cần dùng đến thanh ổn
định của hệ treo độc lập ( đòn ngang đảm nhận chức năng của thanh ổn định).
Bên cạnh những ưu điểm đó hệ treo này còn tồn tại một số nhược điểm như là đòi
hỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay trục cầu
xe khi xe đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa.
Cũng giống như các hệ treo độc lập khác,hệ treo địn dọc có thanh liên kết bộ phận
đàn hồi của nó có thể là lị xo trụ xoắn. Lị xo được đặt giữa khung và địn dọc. Để
tiết kiệm khơng gian, lò xo thường được lồng và giảm chấn. Trong trường hợp dùng
thanh xoắn thì chúng cũng được bố trí giống như đối với các hệ thống treo độc lập
khác nhưng mỗi địn dọc có một thanh xoắn riêng, chúng cho phép điều chỉnh được
độ cao của thùng xe.
16
h
Về động học của hệ treo này nằm giữa hệ treo đòn dọc và hệ treo phụ thuộc. Tâm
nghiêng của xe có dần cầu liền ở hệ treo phụ thuộc nằm trên mặt phẳng bệ nhíp ( lị
xo) với dầm cầu cịn hệ treo có địn dọc thì nằm ở mặt đường. Chính vì vậy tâm
nghiêng của hệ treo có địn liên kết.
Địn ngang liên kết phần lớn có tiét diện hình chứ U nằm ngang ( tiết diện hở). Khi
hai bánh xe dịch chuyển nhưng đầu địn ngang khơng biến dạng và đóng vai trị như
thanh ổn định. Nếu đòn ngang dịch về tâm quay của đòn dọc chúng ta có hệ treo
địn dọc, nếu địn ngang dịch về bánh xe chúng ta có hệ treo phụ thuộc.
1.4.5 Hệ thống treo đòn chéo.
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo địn ngang
và hệ treo đòn dọc.Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của
hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng. Đặc điểm của hệ
treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh
xe. Trong hệ treo đòn chéo chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc. Các loại lị xo
này có thể là dạng trụ hoặc dạng xếp. Loại lị xo xếp có ưu điểm là gọn, hành trình
làm việc lớn. Loại lị xo hình trụ thường được lồng vào giảm chấn như đối với hệ
treo địn dọc để chúng chiếm ít khơng gian. Ngồi ra đối với hệ treo này, người ta
còn hay dùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển
động.
So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo địn chéo cho ta ưu việt hơn ở chỗ : khi
bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng
cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơn các
loại đã xét ở trên. Riêng độ chạm trước cửa bánh xe thì thay đổi khơng đáng kể.
1.4.6 Hệ thống treo loại khí.
Ngồi các hệ treo đã kể trên thì trong hệ thống treo cịn hệ thống treo khí nén
Trong bình chứa (1) khơng khí nén dưới áp suất từ (0,5 – 0,8 MN/M2. Khi bình
chứa (2) co lại thì có thể tích ở bên trong của bình giảm, áp suất khơng khí và độ
cứng của hệ thống treo tăng. Khi chỉ có một bình chứa hệ thống treo sẽ rất cứng khi
có thêm bình chứa phụ (2) thì khi bình chưá phụ (1) co lại áp suất khơng khí sẽ tăng
từ từ và do đó hệ thống treo sẽ mềm hơn. Cần (3) là bộ điều chỉnh độ cao của vỏ xe,
khi cần (3) thay đổi khoảng cách giữa vỏ và bánh xe thì khí ép từ bình chứa (4) đi
vào buồng (1) và bình chưa phụ (2) hoặc là đưa khí ép ra khỏi bình chứa (2) và (1)
bớt đi.
Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ơtơ có trọng lượng phần
được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ơtơ vận tải và đồn xe. Loại này có thể
tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất khơng khí
bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu
17
h
chuyển động tốt hơn. Hệ thống treo khí khơng có ma sát trong phần tử đàn hồi,
trọng lượng nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe
truyền lên buồng lái và hành khách. Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì
phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh áp
suất v.v.
1.5
Bộ giảm chấn
1.5.1 Kết cấu phần tử giảm chấn tác đông hai chiều hai lớp vỏ
Khi ơtơ bị xóc do mặt đường gồ ghề, các lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thu các
chấn động đó. Tuy nhiên, vì lị xo có đặc tính tiếp tục dao động, và vì phải sau một
thời gian dài thì dao động này mới tắt nên xe chạy không êm. Nhiệm vụ của bộ
giảm chấn là hấp thu dao động này. Bộ giảm chấn không những cải thiện độ chạy
êm của xe mà còn giúp cho lốp xe bám đường tốt hơn và điều khiển xe ổn định hơn.
Đảm bảo dao động của phần không treo nhỏ nhất, sự tiếp xúc của bánh xe trên nền
đường, nâng cao khả năng bám đường và an toàn trong chuyển động. Sơ đồ bố trí
lắp đặt giảm chấn trên hệ treo trước như hình sau.
- Kết cấu của giảm chấn
Vỏ giảm chấn và trục của nó thường quay tương đối với nhau khi ơtơ quay vịng.
Lị xo đặt lồng vào giảm chấn nên đầu trên của lò xo được tựa nên ổ bi để giảm ma
sát. Vì giảm chấn cịn đóng vai trị trụ xoay dẫn hướng do đó nó có đường kính khá
lớn (lớn hơn 20 mm). Bộ phận giảm chấn của xe Minivan APV thuộc loại giảm
chấn ống thủy lực, tác động 2 chiều và có van giảm tải.
+ Hành trình nén:
Nén mạnh: Lúc này khung xe và cầu xe tiến lại gần nhau Piston đi xuống. Tốc độ
chuyển động của cần piston cao. Khi piston chuyển động xuống, áp suất trong
buồng A (dưới piston) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van một chiều (của van piston)
và chảy vào buồng B (trên piston) mà không bị sức cản nào đáng kể (không phát
sinh lực giảm chấn). Đồng thời, một lượng dầu tương đương với thể tích chốn chỗ
của cần piston (khi nó đi vào trong xylanh) sẽ bị ép qua van lá của van đáy và chảy
vào buồng chứa. Đây là lúc mà lực giảm chấn được sức cản dòng chảy tạo ra.
Nén nhẹ: Lúc này khung xe và cầu xe tiến lại gần nhau Piston đi xuống. Tốc độ
chuyển động của cần piston cao Tốc độ chuyển động của cần piston thấp. Nếu tốc
độ của cần piston rất thấp thì van một chiều của van piston và van lá của van đáy sẽ
khơng mở vì áp suất trong buồng A nhỏ. Tuy nhiên, vì có các lỗ nhỏ trong van
piston và van đáy nên dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, vì vậy chỉ tạo ra
một lực cản nhỏ.
+ Hành trình trả:
18
h
Trả mạnh: Lúc này khung xe và cầu xe rời xa nhau, piston di chuyển lên trên. Tốc
độ chuyển động của cần piston cao. Khi piston chuyển động lên, áp suất trong
buồng B sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy mở van lá (của van piston) và chảy vào buồng A.
Vào lúc này, sức cản dịng chảy đóng vai trị lực giảm chấn. Vì cần piston chuyển
động lên, một phần cần thốt ra khỏi xylanh nên thể tích chốn chỗ của nó giảm
xuống. Để bù vào khoảng hụt này dầu từ buồng chứa sẽ chảy qua van một chiều và
vào buồng A mà không bị sức cản đáng kể.
Trả nhẹ: Lúc này khung xe và cầu xe rời xa nhau, piston di chuyển lên trên. Tốc độ
chuyển động của cần piston thấp. Khi cán piston chuyển động với tốc độ thấp, cả
van lá và van một chiều đều vẫn đóng vì áp suất trong buồng B thấp. Vì vậy, dầu
trong buồng B chảy qua các lỗ nhỏ trong van piston vào buồng A. Dầu trong buồng
chứa cũng chảy qua lỗ nhỏ trong van đáy vào buồng A, vì vậy chỉ tạo ra một lực
cản nhỏ.
Ưu điểm:
- Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình, trọng
lượng nhẹ.
Nhược điểm:
Khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng khơng khí lẫn vào chất lỏng để
giảm hiệu quả của giảm chấn.
Sự khác nhau giữa các giảm chấn hiện nay là ở các kết cấu van trả van nén, cụm
bao kín và đường kính, hành trình làm việc. Việc bố trí trên xe cho phép nghiêng tối
đa là 450 so với phương thẳng đứng.
1.5.2 Giảm chấn một lớp vỏ tác dụng hai chiều:
Nguyên lý làm việc:
Trong một giảm chấn một lớp vỏ không cịn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của
nó là buồng II chứa khí nén có P = 2,5.106 N/mm2 đây là sự khác nhau giữa giảm
chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ
Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp dẫn đến mở van (1) chất
lỏng chảy nên phía trên của piston. Khi piston đi lên làm mở van (7) chất lỏng chảy
xuống dưới piston. áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xung
quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được
hiện tượng tạo bọt khí, một trạng thái khơng an tồn cho sự làm việc của giảm chấn.
Trong quá trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên sự cân bằng giữa
chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm. Giảm
chấn có độ nhạy cao kể cả piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng
bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi.
So sánh giữa hai loại giảm chấn:
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau:
19
h
- Khi có cùng đường kính ngồi, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn mà
sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.
- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn.
- Ở nhiệt độ thấp (Vùng băng giá) giảm chấn khơng bị bó kẹt ở những hành trình
đầu tiên.
- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào.
Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụng rộng rãi trên
hệ treo Mc.pherson và hệ treo địn dọc có thanh ngang liên kết.
Nhược điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ là vấn đề cơng nghệ và bao kín (tuổi thọ
của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng).
- Ở loại hai lớp vỏ: ống dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín.
- Ở loại giảm chấn một lớp vỏ: phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng của cần
piston.
1.6 Kết cấu hệ thống treo trước ô tô du lịch kiểu MC.Pherson
1.6.1 Cấu tạo hệ thống treo trước xe ôtô du lịch ( MacPherson )
Cấu tạo của hệ thống treo này gồm: Một địn ngang dưới 5 (có đặt cơ cấu điều
chỉnh), đầu trong liên kết với khung bằng khớp trụ, đầu ngoài nối với trục ngõng
bằng khớp cầu, đầu trên giảm chấn liên kết với khung vỏ. Giảm chấn đóng vai trị là
một trụ xoay dẫn hướng của bánh xe. Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn, lò
xo trụ được lồng vào giảm chấn để hệ treo được gọn hơn.
1.6.2 Kết cấu các phần tử của hệ thống treo trước.
1.6.2.1.
Kết cấu phần tử đàn hồi.
Trong hệ treo trước của ôtô du lịch phần tử đàn hồi là lò xo trụ. Lò xo được lồng
vào giảm chấn để hệ treo được gọn hơn. Nó được đặt lệch khỏi đường tâm của bộ
giảm chấn, sao cho các phản lực a và b xuất hiện theo chiều ngược lại các lực A và
B. Điều này giải quyết được vấn đề khi đó bộ giảm chấn có tác dụng như một bộ
phận của hệ liên kết treo, chịu tải trọng thẳng đứng đảm bảo kết cấu vững chắc. Tuy
vậy, vì các bộ giảm chấn phải chịu tải trọng từ các bánh xe nên chúng hơi bị uốn.
Điều này làm phát sinh ứng lực ngang (A và B trên hình minh hoạ), tạo ra ma sát
giữa cần đẩy piston và dẫn hướng cũng như giữa piston và ống lót xylanh, làm phát
sinh tiếng ồn và ảnh hưởng đến độ êm chạy xe.
1.6.2.2.
Phần tử giảm chấn
Giảm chấn ống thủy lực tác dụng 2 chiều hai lớp vỏ trình bày như ở trên
1.6.2.3. Thanh ổn định
Ngoài ra trong hệ treo này để giảm bớt biến dạng ở một phía và để tăng khả năng
chống lật của xe người ta còn dùng thêm thanh ổn định. Đây là một thanh xoắn có
20
h
hình chữ U, phần giữa thường được bắt lỏng vào khung xe, hai đầu được nối mềm
với thanh giằng của hệ treo hai bên bánh xe. Khi một bên treo bị nén thì thanh xoắn
biến dạng, làm tăng độ cứng của hệ treo và san bớt tải trọng tác dụng sang bên kia.
Ngồi ra thanh ổn định cịn có tác dụng là khi thùng xe bị nghiêng thì nó sẽ làm cho
độ cứng của hệ thống treo tăng lên, do đó tăng khả năng chống.
1.6.2.4. Vấu cao su
- Công dụng:
Vấu cao su hấp thụ năng lượng dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng
dưới tác dụng của ngoại lực. Hay có tác dụng như bạc đệm.
- Kết cấu vấu cao su trên hệ treo
Vấu cao su được sử dụng rất nhiều trên hệ thống treo của xe vì có những ưu điểm
sau:
+ Nó có thể được làm với mọi hình dạng khác nhau.
+ Khơng có tiếng ồn khi làm việc.
+ Không cần phải bôi trơn.
Tuy nhiên vấu cao su khơng thích hợp khi tải trọng lớn thích hợp với xe du lịch và
xe tải nhỏ. Vì vậy mà với xe Minivan APV việc sử dụng vấu cao su là hết sức hợp
lý, sử dụng như một bộ phận đàn hồi phụ hay một bạc đệm, vấu giảm chấn, vấu
chặn hay một số cơ cấu khác trong hệ treo.
1.6.2.5. Các bộ phận khác
- Đòn ngang
Đòn ngang một đầu trong liên kết với khung bằng khớp trụ, đầu ngoài nối với trục
ngõng bằng khớp cầu.
Địn ngang chỉ có dạng 1 thanh, có đủ độ cứng vững tốt, giảm giá thành, giảm trọng
lượng không được treo nhưng độ cứng vững khơng thể tốt được như địn ngang của
một số xe có cấu tạo như dạng chữ A có độ cứng vững tốt để có thể tiếp nhận các
lực khi phanh và khi tăng tốc.
1.7 Xu hướng phát triển của hệ thống treo
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại hệ thống
treo rất đa dạng và phong phú , với đủ kiểu mẫu và chủng loại .Nhưng đối với ôtô
con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập
như
Hệ thống treo hai đòn ngang
Hệ thống treo Mc.Pherson
Hệ thống treo địn dọc
Hệ thống treo địn dọc có thanh liên kết
Một số ít các ơtơ khác có sử dụng hệ thống treo đòn chéo hoặc hệ thống treo
nhiều khâu
21
h
Kết hợp với việc sử dụng hệ thống treo độc lập là sử dụng loại lốp có bề rộng lớn
và có áp suất thấp . Điều này có lợi cho việc biến dạng lốp , và làm tăng độ êm dịu
chuyển động của ôtô. Tăng khả năng bám đường của lốp và do đó nâng cao được
tốc độ chuyển động của ơtơ, tăng khả năng ổn định khi quay vịng.
Các hệ thống của ôtô con, ôtô du lịch hiện nay thường dùng loại có cấu tạo đơn
giản, giảm số chi tiết, giảm trọng lượng hệ thống treo, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa
chữa và bảo dưỡng.
Ở đồ án này với một khoảng thời gian ngắn và trình độ hạn chế, em chỉ đi sâu vào
hệ thống treo cụ thể đó là hệ thống treo của ơtơ MINIVAN APV dung hệ thống treo
trước MacPherson hệ thống treo sau phụ thuộc kiểu nhíp.
1.8 Kết luận
Kết thúc chương 1, em đã nêu tổng quan, đặc điển công dụng và phân loại hệ thống
treo trên ô tô du lịch (cụ thể là hệ thống treo trước). Nghiên cứu và phân tích đặc
điểm kết cấu của hệ thống treo trước trên xe ôtô du lịch. Tiếp theo chương 2 sẽ đi
tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo trước của xe ôtô Minivan APV.
22
h
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC XE DU LỊCH
Trong chương 2 của đồ án, em sẽ tiến hành tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo
trên 1 xe cụ thể. Trong đồ án sẽ lấy thông sỗ kỹ thuật của xe Minivan APV để thiết
kế, kiểm nghiệm.
2.1 Giới thiệu ô tô tham khảo
Suzuki là hãng xe Nhật xuất hiện tại Việt Nam rất lâu với các dòng xe máy, cịn ơ tơ của
hãng Suzuki mới có mặt trên thị trường vài năm gần đây. Suzuki có các dịng xe: Minivan
APV, Super Cary, Window Van, Blind Van, và Swift. Với kiểu dáng vuông vắn độc đáo,
nội thất rộng rãi với 8 chỗ ngồi. Trong giới hạn của đồ án chỉ nghiên cứu dịng xe
Minivan APV.
Hình 2.1: Xe Minivan APV
Dịng xe Minivan APV là xe đa dụng được thiết kế riêng cho thị trường Châu Á, có 2
phiên bản là: APV GLX-S và APV GL-B. Nó xuất hiện đầu tiên tại Việt Nam là năm
2006, đến năm 2009 được thiết kế lại kiểu dáng ngoại thất và nội thất đáp ứng phong cách
sống và đem lại cho những hoạt động đa dạng hàng ngày. Nội thất có các dãy ghế ngồi
thật sự thoải mái và tiện ích của APV có thể được điều chỉnh theo nhiều cách để thích
ứng với mọi nhu cầu khác nhau của hành khách và hành lý mang theo, điều này đã nâng
sự tiện nghi trong khoang cabin lên một tầm cao mới. Hệ thống điều hòa khơng khí tạo
cho hành khách ln mát mẻ dù ở bất cứ nơi đâu họ đến. Máy điều hịa khơng khí phía
sau với các nút điều chỉnh cá nhân được đặt một cách tinh tế ở trên đầu, cho phép cả hành
khách ở hàng ghế thứ 3 vẫn tận hưởng được khơng khí mát lạnh đến tuyệt vời.
23
h
Đây chính là dịng xe cạnh tranh với các xe đa dụng của các hãng khác như: Ford, Toyota,
Isuzu… Xe APV được trang bị những tính năng an tồn vượt trội như Túi khí đơi SRS
được trang bị cho hàng ghế trước cùng với dây đai an toàn 3 điểm ELR giúp bảo vệ tối đa
cho hành khách ngồi phía trước nếu xảy ra va chạm.
Hình 2.2: Túi khí an tồn
Cơng nghệ TECT độc quyền của Suzuki giúp phân tán lực va chạm khỏi hành khách
trong xe, với đầu xe hoạt động như một vật cản nhằm bảo vệ tối đa hành khách trong xe.
APV là một bằng chứng sống động chỉ ra rằng năng lượng không phải là yếu tố duy nhất
giúp cho việc vận hành được cân bằng. Sự cân đối sẽ có được khi tất cả các yếu tố vận
hành phối hợp nhuần nhuyễn với nhau, đảm bảo sự dễ chịu cho cả người lái và hành
khách. Với hệ thống giảm xóc trước McPherson nhẹ nhưng chắc chắn, đặc biệt an toàn
khi phanh gấp. Hệ thống giảm sóc sau phụ thuộc với 2 bộ nhíp song song vững chắc. Và
hiện nay là hệ thống giảm xóc có cấu trúc 3 điểm liên kết với lò xo cuộn cho hiệu quả
giảm xóc tuyệt vời.
APV mới vẫn gồm hai phiên bản GL và GLX. Động cơ giữ nguyên với kiểu I4, dung tích
1,6 lít cơng suất 91 mã lực tại vịng tua 5.750 vịng/phút, mơ-men xoắn cực đại 127Nm.
Để đáp ứng tiêu chuẩn Euro 2 và giảm lượng khí thải, Suzuki áp dụng hệ thống tuần hồn
khí thải EGR. Thay đổi lớn trên Suzuki APV thế hệ mới, phiên bản GLX, là hệ thống an
tồn với túi khi đơi, ở ghế lái và ghế phụ, thắng ABS chống bó cứng phanh với hệ thống
phân bổ lực phanh điện tử EBD giúp bánh xe khơng bị bó cứng và ổn định ngay cả khi
phanh gấp trên đường trơn trượt.
24
h
Hình 2.3: Nội thất xe APV
Những cải tiến này khơng hề mới lạ với ngành công nghiệp ô tô nhưng mang lại hiệu quả
rõ rệt như: thiết kế mâm xe mới với chất liệu nhẹ hơn và sáng bóng hơn, lốp xe ECO
được làm từ chất liệu đặc biệt vừa góp phần tiết kiệm nhiên liệu vừa bảo vệ mơi trường.
Vì vậy nó đã nhanh chóng chiếm lĩnh được thị trường Việt Nam.
2.2. Hình dáng và thơng số kỹ thuật của xe Minivan APV
1865
2.2.1 Hình dáng kích thước bao xe Minivan APV
APV
33
o
58
o
1435
1655
2625
4230
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí chung xe Minivan APV
2.2.2. Thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
25
h
