Tính toán thiết kế hệ thống treo ô tô con
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.59 MB, 76 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ
**********
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO Ô
TÔ CON DỰA TRÊN XE HYUNDAI GRAND I10 2018
Sinh viên:
Chun ngành: Cơ khí ơ tơ
Hệ: Chính quy
Khóa: 59
Người hướng dẫn:
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Tp Thủ Đức - 2023
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
ii
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
MỤC LỤC
CHƯƠNG I. Tổng quan..................................................................................................6
1.1. Công dụng , phân loại và yêu cầu đối với hệ thống treo.......................................6
1.1.1. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo.........................................................6
1.1.2. Phân loại hệ thống treo....................................................................................6
1.2. Giới thiệu về xe cơ sở...............................................................................................8
1.4. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế...........................................................10
1.4.1. Hệ thống treo độc lập....................................................................................10
1.4.2 Hệ thống treo phụ thuộc.................................................................................15
1.3.3 Bộ phận giảm chấn.........................................................................................18
1.4.4. Lựa chọn phương án thiết kế.........................................................................22
CHƯƠNG II. tÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO trước.........................24
2.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo.................................................24
2.1.1. Xác định độ cứng của treo thông qua tần số dao động riêng của cơ hệ.......24
2.1.2. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (độ võng tĩnh của hệ thống treo).......25
2.1.3. Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn...............................................26
2.2. Tính tốn dẫn hướng hệ thống treo trước Mc.pherson......................................26
2.2.1. Tính tốn động học các bộ phận dẫn hướng.................................................26
2.2.2 Động lực học hệ thống treo Mac Pherson......................................................33
2.3 Tính tốn rotuyn.....................................................................................................41
2.4. Tính tốn lị xo........................................................................................................42
2.5. Tính tốn giảm chấn..............................................................................................45
2.5.1. Tính chọn các kích thước cơ bản của giảm chấn...........................................45
2.5.2. Tính hệ số cản của giảm chấn:......................................................................47
2.5.3. Tính kích thước các van giảm chấn:..............................................................49
2.5.4. Xác định kích thước một số chi tiết của giảm chấn:......................................55
2.5.5. Tính bền thanh đẩy giảm chấn:.....................................................................59
CHƯƠNG III. tính tốn thiết kế hệ thống treo sau....................................................61
3.1 Tính tốn thiết kế lị xo...........................................................................................61
3.1.1 Lực lớn nhất tác dụng lên lị xo......................................................................61
3.2 Tính tốn giảm chấn...............................................................................................64
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
3
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
3.2.1 Tính các kích thước cơ bản của giảm chấn....................................................64
3.2.2. Công suất toả nhiệt của giảm chấn................................................................67
3.2.3 Tính bền thanh đẩy giảm chấn........................................................................69
KẾT LUẬN....................................................................................................................71
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................72
DANH MỤC CÁC BẢNG
CHƯƠNG II
Bảng 2.1 kết quả tính tốn động lực học......................................................................45
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
CHƯƠNG I
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc và độc lập .........................................................7
Hình 1.2 Xe ô tô huyndai Grand i10 tại thị trường Việt Nam ..........................................9
Hình 1.3 Tuyến hình Hyundai Grand i10 .........................................................................9
Hình 1.4 Hệ thống treo độc lập hai địn ngang............................................................... 11
Hình 1.5Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson........................................................................... 12
Hình 1.6 - Cấu tạo hệ treo địn dọc. ................................................................................13
Hình 1.7 Cấu tạo hệ thống treo địn dọc có thanh liên kết.............................................. 14
Hình 1.8: Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá .................................................15
Hình 1.9: Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc lị xo xoắn ...................................................17
Hình 1.10: Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc nhiều địn treo ...........................................18
Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ....................................................... 19
Hình 1.12 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ........................................................ 20
CHƯƠNG II
Hình 2.1 Động học trên hệ thống treo ............................................................................29
Hình 2.2 Sơ đồ hình học hệ thống treo........................................................................... 30
Hình 2.3. Phương án bố trí góc nghiêng dọc ε............................................................... 33
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
4
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Hình 2.4 phân tích lực khi có mặt lực Z .........................................................................35
Hình 2.5 phân tích lực khi có mặt lực X .........................................................................36
Hình 2.6 phân tích lực khi có mặt lực Y......................................................................... 39
Hình 2.8 – Cấu tạo và góc đặt giảm chấn. ......................................................................46
Hình 2.9 - Đồ thị đặc tính của giảm chấn....................................................................... 49
CHƯƠNG III
Hình 3.1 Cấu tạo giảm chấn........................................................................................... 64
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
5
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
MỞ ĐẦU
Trong đời sống kinh tế xã hội hiện nay, nhu cầu về chuyên chở hàng hố và hành
khách là rất lớn. Có rất nhiều phương tiện giao thông cùng tham gia giải quyết vấn đề này,
một trong những phương tiện khơng thể thiếu được đó là ô tô. ở Việt Nam những năm gần
đây số lượng ôtô lưu thông càng lớn, chủng loại càng phong phú và đa dạng: xe tải, xe
khách, xe con. Chính vì vậy mà địi hỏi chúng ta - những kĩ sư ơtơ trong tương lai phải
nhanh chóng nắm bắt được những cơng nghệ về sản xuất ơtơ để từ đó cải tiến chất lượng
của từng bộ phận của xe, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, và tiến tới
nội địa hố và đẩy mạnh nền cơng nghiệp ôtô của đất nước cũng như giải quyết vấn đề việc
làm cho người lao động.
Trên ôtô, hệ thống treo có vai trị hết sức quan trọng, nó quyết định đến ổn định
chuyển động của bánh xe trên đường. Đối với xe con thì vấn đề này càng quan trọng hơn,
vì xe con chạy ở vận tốc cao hơn nên đòi hỏi về ổn định chuyển động cao và đặc biệt là đáp
ứng nhu cầu ngày càng cao của con người đó là sự tiện nghi và thoải mái khi vận hành xe.
Đề tài thiết kế mà em được giao là: “Thiết kế hệ thống treo cho xe con dựa trên xe
Hyundai Grand I10 2018”. Trên cơ sở phân tích những ưu nhược điểm của từng loại hệ
treo và yêu cầu bố trí cụ thể trên xe, ta sẽ tính toán thiết kế hệ treo trước là hệ thống treo
phụ thuộc. Yêu cầu của hệ treo đặt ra là phải xác định được tất cả kích thước của hệ thống
treo, vị trí đặt các khâu khớp và các địn sao cho đảm bảo về mặt động lực học và bố trí cụ
thể trên xe được thuận tiện nhất cũng như đạt được độ êm dịu khi chuyển động là tốt
nhất.Trong quá trình làm đồ án mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do trình độ và thời gian
có hạn nên khơng thể tránh khỏi được những sai sót em rất mong sự đóng góp ý kiến của
thầy cơ bạn bè để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Trong quá trình làm em rất cám ơn
sự chỉ bảo tận tình của thầy TS. Trương Hùng Mạnh đã giúp đỡ em rất nhiều.
Em xin trân thành cảm ơn!
Thủ Đức , Ngày Tháng 01 năm 2023.
Sinh Viên thực hiện.
Lê Minh Tiến
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
6
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1. Công dụng , phân loại và yêu cầu đối với hệ thống treo
1.1.1. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo
+ Liên kết mềm giữa bãnh xe và thân xe, đỡ thân xe lên trên cầu xe, cho phép các
bánh chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe, hạn chế
những chuyển động không muốn có khác của bánh xe.
+ Truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại.
+
Các bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt các dao
động, rung động và va đập do mặt đường truyền lên.
+ Đảm bảo khả năng truyền lực và mômen giữa bánh xe với khung vỏ xe.
Công dụng của hệ thống treo còn được thể hiện qua các phần tử của hệ thống treo:
a) Phần tử đàn hồi
Nhiệm vụ của phần tử đàn hồi là đưa tần số dao động của xe phù hợp với vùng tần số
người sử dụng. Ngồi ra, phần tử đàn hồi cịn có nhiệm vụ nối mềm bánh xe và thùng xe
giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung xe trên các địa hình khác nhau đảm
bảo độ êm dịu khi chuyển động.
b) Phần tử dẫn hướng
Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung, vỏ xe.
Bên cạnh đó phần tử dẫn hướng tiếp nhận và truyền lực, mômen giữa bánh xe với khung,
vỏ xe.
c) Phần tử giảm chấn
Nhiệm vụ của phần tử giảm chấn để dập tắt dao động phát sinh trong quá trình xe
chuyển động từ mặt đường lên khung xe trong các địa hình khác nhau một cách nhanh
chóng. Ngồi ra, đảm bảo dao động của phần tử 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.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
7
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
1.1.2. Phân loại hệ thống treo.
Do cách bố trí các bộ phận nên hệ thống treo được phân theo hai nhóm chính đó là
hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc. Hiện nay, có nhiều loại hệ thống treo khác
nhau gồm các hệ thống sau. Từ các cách bố trí các bộ phận trên theo các cách khác nhau sẽ
tạo ra 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc
Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc và độc lập
1- Thân xe 2- lò xo 3-giảm chấn 4-cầu xe 5- đòn trên và đòn dưới
a) Hệ thống treo phụ thuộc:
Dầm cầu liên kết cứng với hai bánh xe ở hai bên. Ở cầu chủ động, dầm cầu chủ động
liên kết hai bánh xe. Ở cầu dẫn hướng, dầm cầu liền bằng thép định hình liên kết hai bánh
xe.
Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc:
-
Vết bánh xe cố định nên giảm độ mòn ngang của lốp.
-
Khả năng chịu lực bên tốt do hai bánh xe được liên kết với nhau nên giảm sự trượt
bên.
-
Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ lắp, dễ sửa chữa.
Nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc:
-
Khối lượng không treo lớn nên tăng tải trọng động, va đập, giảm độ êm dịu và sự
bám của bánh xe.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
8
Đồ án Tốt nghiệp
-
Sinh viên:
Chiều cao trọng tâm lớn do đảm bảo khoảng cách làm việc của cầu xe. Do vậy ảnh
hưởng đến tính ổn định và chiếm khơng gian lớn.
-
Nối cứng bánh xe dễ gây nên chuyển vị phụ.
Bộ phận đàn hồi với hệ thống treo phụ thuộc có thể là với nhíp lá, lị xo hoặc buồng
khí. Thường gặp trên ơ tơ tải, bt, đồn xe, các loại ơ tơ con có tính cơ động cao.
b) Hệ thống treo độc lập
Hai bánh xe hai bên chuyển động độc lập với nhau. Sự dịch chuyển của bánh xe
này không ảnh hưởng đến bánh xe khác. Trong kết cấu hai bánh xe không liên kết cứng với
bởi vậy cho phép bánh xe có thể dịch chuyển “độc lâp”.
Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
-
Khối lượng phần không được treo nhỏ nên giảm sự va đập và phát sinh tải trọng
động.
-
Đảm bảo động học được đúng và chính xác hơn, tuỳ theo kết cấu mà giảm được độ
trượt ngang, độ mài mòn của lốp.
-
Khi chịu lực bên (lực ly tâm, lực gió bên, đường nghiêng), hai bánh xe liên kết cứng
bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
-
Có khơng gian bố trí các bộ phận khác: hạ thấp trọng tâm, tăng độ ổn định khi
chuyển động.
-
Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa.
Hiện nay hệ thống treo độc lập được sử dụng trên ô tô con vận tốc cao và ô tô buýt.
1.2. Giới thiệu về xe cơ sở.
Hyundai Grand i10 sở hữu kích thước lớn nhất trong phân khúc với số đo Dài x Rộng
x Cao lần lượt là 3,765 x 1,660 x 1,505 (mm) với phiên bản hatchback và 3,995 x 1,660 x
1,505 (mm) với phiên bản sedan. Khoảng sáng gầm xe của 2 phiên bản đều là 112mm cùng
chiều dài cơ sở 2,425mm. Các kích cỡ của xe vượt trội trong phân khúc, đem đến một chiếc
xe đơ thị cá tính mà vẫn rộng rãi hàng đầu.
Hyundai Grand i10 sedan & hatchback có 2 lựa chọn động cơ gồm: Động cơ Kappa
1.0L sản sinh 66 mã lực, 94 Nm mô-men xoắn cực đại và động cơ Kappa 1.2L sản sinh
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
9
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
công suất 87 mã lực, 120Nm mơ-men xoắn cực đại. Đi kèm theo đó là 2 lựa chọn hộp số,
bao gồm hộp số tự động 4 cấp được áp dụng tỷ số truyền mới, chiếc xe đem đến khả năng
tăng tốc mạnh mẽ, chuyển số mượt mà và tối ưu cho việc tiêu hao nhiên liệu. Bên cạnh đó
là hộp số sàn 5 cấp cho khả năng chuyển số nhẹ nhàng cùng tiết kiệm nhiên liệu tối đa, đem
đến khả năng điều khiển dễ dàng và thú vị cho người lái.
Các thơng số kỹ thuật chính:
Các thông số kỹ thuật của hệ thống treo được lấy dựa trên cơ sở của xe Hyundai
grand i10 2018 – 1.2 AT sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam:
Hình 1.2 Xe ô tô huyndai Grand i10 tại thị trường Việt Nam
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
10
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Hình 1.3 Tuyến hình Hyundai Grand i10
+ Tải trọng của tồn xe khi khơng tải Go : G0 = 969 (kg)
+ Tải trọng của toàn xe khi đầy tải GT : GT = 1334 (kg)
+ Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G01 = 475 (kg)
+ Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G02: G02 = 494 (kg).
+ Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải GT1: GT1 = 654 (kg).
+ Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải GT2: GT2 = 680 (kg).
+ Chiều dài cơ sở của xe L: L = 2425 (mm).
+ Kích thước bao dài x rộng x cao: 3765 x 1660 x 1505 (mm).
+ Kí hiệu lốp: 165/65R14.
+ Khoảng sáng gầm xe khi đầy tải Hmin: Hmin = 112 (mm).
+ Khối lượng không được treo của cầu trước mkt1: mkt1 = 30 (kg).
+ Khối lượng của một bánh xe mbx: mbx = 10 (kg).
+ Bán kính bánh xe rbx: rbx = 268 (mm).
+ Cơng thức bánh ôtô: FWD
+ Chiều rộng cơ sở của cầu trước B01: B01 = 1479 (mm).
+ Chiều rộng cơ sở của cầu sau B02: B02 = 1493 (mm).
+ Chiều cao trọng tâm xe khi đầy tải Hg: Hg = 600 (mm).
+ Khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau a: a = 1188,25 (mm).
+ Khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau b: b = 1236,75 (mm).
1.3. Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế
1.3.1. Hệ thống treo độc lập
a. Hệ thống treo độc lập hai địn ngang
Một địn ngang phía trên và một địn ngang phía dưới. Mỗi một địn 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 đòn 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
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
11
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
bánh xe dẫn hướng thì bánh xe cùng địn đứng có thể quay quanh một trụ để quay bánh xe
khi quay vịng.
Hình 1.4 Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang
Ưu điểm hệ thống treo hai đòn ngang:
- Trọng tâm xe thấp cho phép tăng độ võng tĩnh, độ võng động, do đó làm tăng độ
êm dịu chuyển động của xe.
- Nó cho phép giảm dao động, tăng khả năng bám đường vì vậy tăng tính ổn định và
điều khiển.
-Tăng khả năng bám đường, cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển.
Nhược điểm hệ thống treo hai địn ngang:
- Có kết cấu phức tạp, gồm nhiều địn liên kết với nhau.
- Khơng gian để bố trí hệ thống treo hai địn ngang lớn.
- Khi bánh xe dao động xuất hiện góc ngang bánh xe.
- Hệ thơng treo này có thể bố trí ở cả hệ thống treo trước và treo sau.
b. Hệ thống treo Mc.Pherson
Cấu tạo hệ thống treo Mc.pherson 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 ô tô. Trụ bánh xe
được lắp cố định với trụ xoay đứng.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
12
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
A
Hình 1.5Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson.
1.Giảm chấn đồng thời là trụ đứng 2. Đòn ngang dưới 3. Bánh
Ưu điểm hệ thống treo Macpherson:
Nếu so sánh với hệ thống treo hai địn ngang thì hệ thống treo Mc, Pherson có kết
cấu đơn giản, ít chi tiết so với các hệ thống treo khác, không chiếu nhiều diện tích vậy giảm
nhẹ khối lượng khơng được treo. Ta có thể bố trí thêm những kết cấu khác. Dễ dàng bố trí
trong khoang động cơ.
Nhược điểm hệ thống treo Macpherson :
Do giảm chấn vừa làm chức năng giảm chấn vừa làm nhiệm vụ của của trụ
đứng nên giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó giá
thành hệ thống treo Macpherson sẽ cao hơn.
Khó giảm chiều cao mũi xe vì giảm chấn và lị xo được thiết kế cùng nhau.
Có khả năng gây ra sự thay đổi góc nghiêng bánh xe, vết bánh xe.
Chiều cao trọng tâm dao động lớn.
Thay đổi góc lắc ngang của bánh xe
Hệ thống treo này được sử dụng phổ biến trên những xe con hiện đại, đặc biệt trên ô
tô cầu trước chủ động dẫn hướng
c. Hệ thống treo đòn dọc
Hệ thống treo địn dọc là hệ thống treo bố trí đối xứng qua trục dọc với mỗi bên có
một địn (5) bố trí dọc theo xe. Một đầu dịn dọc được nối cứng với trục bánh xe (6), một
đầu được lên kết với khung vỏ bởi khớp trụ quay (3) (4). Quỹ đạo chuyển động của tâm trục
bánh xe BC là quỹ đạo trịn, tâm là khớp quay, bán kính bằng chiều dài đòn dọc. Khi xe
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
13
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
quay vòng dưới tác dụng của lực ly tâm, tải trọng hai bên chênh lệch, gây nên hiện tượng
lệch cầu xe, ảnh hưởng xấu tới chất lượng quay vòng.
Đòn dọc là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc và quyết định chuyển vị của bánh xe,
đảm nhận chức năng của bộ phận dẫn hướng. Do chịu tải trọng lớn, địn dọc thường có độ
cứng vững cao, khớp quay thường là khớp trụ với ổ bi kim hay ổ cao su. Để tăng khả năng
chịu lực cho khớp quay. HTT sử dụng các ổ lăn kim đặt cách xa nhau. Phần lớn HTT địn
dọc có bố trí thanh ổn định ngang giúp cho việc san đều tải trọng thẳng đứng.
Hình 1.6 - Cấu tạo hệ treo địn dọc.
1. Giá treo phía sau 2.Giá đỡ của địn dọc 3.Trục của ổ đỡ 4.Cao sau đỡ
5.Đòn dọc 6.Trục bánh xe 7.Cơ cấu phanh 8.Mâm phanh 9.Vấu hạn chế 10.Giảm chấn
11.Lò xo trụ
Bộ phận đàn hồi của HTT thương là lò xo trụ hoặc thanh xoắn. Lò xo thường được
lồng vào giảm chấn để giảm không gian chiếm chỗ. Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này
chiếm ít không 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.
Kết luận: Hệ thống treo này thường được bố trí ở hệ thống treo trước ơ tơ con
d. Hệ thống treo địn dọc có thanh liên kết
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
14
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
1. Thanh ngnag liên kết
2. Lò xo
3. Giảm chấn
4. Bánh xe
5. Địn dọc
6. Khớp quay
Hình 1.7 Cấu tạo hệ thống treo địn dọc có thanh liên kết.
Hệ thống treo địn dọc có thanh ngang liên kết là hệ thống treo là hệ thống treo địn
dọc có bố trí thêm thanh liên kết ngang 1 trên hai đòn dọc 5. Tác dụng của thanh liên kết
ngang là nhằm liên kết các chuyển vị của hai bánh xe, đồng thời đảm nhận chức năng của
của thanh ổn định ngang.
Khi ô tô chuyển động dưới tác dụng của lực bên (lực ly tâm trên đường vịng, lực gió
bên, mặt đường nghiêng), phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe khác nhau. Bên
bánh xe bị tang tải dịch chuyển dần thân xe, bên bánh xe giảm tải dịch chuyển xa thân xe.
Sự thay đổi đó gây nên góc nghiêng ngang thân xe ψ. Với kết cấu hệ thống treo địn dọc có
thanh ngang liên kết, cầu xe bị xoay đi một góc δ s. Góc quay δs được gọi là góc “tự điều
khiển cầu xe” và có ảnh hưởng xấu đến tính chất ổn định của ơ tơ. Trên ơ tơ con góc δ s bị
giới hạn trong khoảng nhỏ.
Trên HTT địn dọc có thanh ngnag liên kết, nhờ than liên kết nên giá trị góc δ s nhỏ
hơn trên HTT đòn dọc. Mặt khác, thanh liên kết ngnag giúp các bánh xe có khả năng chịu
lực bên tốt hơn, các khớp trụ 6 có độ bền cao hơn.
Thanh liên kết thường có độ cứng xoắn nhỏ (có tiết diện tròn hở, tam giác hoặc rảnh
dọc) nhằm đảm nhận vai trò của thanh ổn định ngang trên HTT.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
15
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Kết cấu của HTT này có ưu điêm là gọn, khối lượng nhỏ, dễ dàng chế tạo hàng loạt,
lắp ráp thuận lợi do vậy hiện nay được dùng rộng rãi trên một số ô tô con cầu sau bị động,
giá thành tấp hoặc trung bình.
HTT thuộc loại nửa phụ thuộc, nửa độc lập. Tính chất phụ thuộc hay độc lập tùy
thuộc vào độ cứng và vị trí của thanh ngang liên kết với địn dọc. Nếu thanh ngang liên kết
đặt gần khớp 6, HTT có tính chất HTT độc lập, nếu thanh ngang liên kết đặt gần với trục
bánh xe, HTT có tính chất của HTT phụ thuộc.
Kết luận: Hệ thống treo này thường được bố trí ở hệ thống treo trước ơ tơ con.
1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc
* Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá
a) Sơ đồ cấu tạo
Cấu tạo gồm: Dầm cầu, nhíp lá, giảm chấn.
Hình 1.8: Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá
1 – Dầm cầu; 2 – Nhíp lá; 3 – Quang treo; 4 – Cơ cấu
phanh; 5 – Giảm chấn; 6 – Khớp trụ
Dầm cầu là ống thép liên kết cứng với nhíp nhờ các bộ quang treo.Hai đầu dầm cầu bố
trí cơ cấu phanh và moay ơ bánh xe. Nhíp lá bao gồm các lá nhíp ghép lại, lá nhíp chính
được cuốn trịn ở hai đầu để tạo thành các khớp trụ.
Đầu sau của nhíp lá cố định trên khung xe và có thể quay tương đối nhờ các ổ cao su.
Đầu trước là khớp trụ di động theo kết cấu quang treo. Quang treo bố trí trên khung xe, tạo
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
16
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
điều kiện cho nhíp lá biến dạng tự do đồng thời có thể truyền lực dọc từ bánh xe lên khung
và ngược lại. Các lực bên có thể truyền từ khung xe qua khớp trụ, lá nhíp quang nhíp, dầm
cầu tới bánh xe. Giảm chấn bắt giữa dầm cầu và khung xe được đặt nghiêng về phía trước.
b) Ưu điểm
₋ Nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ
giảm chấn nghĩa là thực hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo. Do đó kết cấu hệ
thống treo sẽ đơn giản.
₋ 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 xe lên khung. Chức năng đàn hồi theo
phương thẳng đứng.
₋ Ngồi ra nhíp cũng có khả năng truyền các mơmen từ bánh xe lên khung. Đó là
mơmen kéo hoặc mơmen phanh.
c) Nhược điểm
₋ Trọng lượng nhíp nặng hơn tất cả các bộ phận đàn hồi khác, nhíp kể cả giảm chấn
chiếm từ 5,5% - 8% trọng lượng bản thân ơtơ.
₋ Vì có ma sát giữa các lá nhíp nên nhíp khó hấp thu các rung động nhỏ từ mặt đường.
₋ Thời hạn phục vụ ngắn do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do
lực tác động và lặp lại nhiều lần.
₋ Đường đặc tính đàn hồi địi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tế độ cứng của
bản thân nhíp lại là hằng số.
₋ Khối lượng của phần không được treo lớn, dễ phát sinh lực va đập và có thể ảnh
hưởng đến độ êm dịu chuyển động.
d) Phạm vi ứng dụng
Hệ thống treo phụ thuộc nhíp lá thường được dùng cho các xe tải và xe bus trung bình
và lớn, xe hai cầu chủ động khả năng việt dã cao.
*. Hê thống treo phụ thuộc loại lò xo xoắn
a) Sơ đồ cấu tạo
₋ Loại cầu sau là cầu bị động
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
17
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Hệ thống treo phụ thuộc loại lị xo xoắn với cầu sau bị động có cấu tạo như Hình
1..Dầm cầu sau là dầm cầu cứng, trên dầm cầu này đặt lò xo trụ và giảm chấn gần sát
bánh xe. Lị xo trụ bao ngồi giảm chấn bởi vậy chiếm ít khơng gian xe. Dẫn hướng cho
cầu thơng qua hai địn dọc dưới và một địn dọc trên. Các gối đỡ đều dùng ổ xoay bằng cao
su dày. Liên kết của hệ thanh đòn dọc này đảm bảo sự chuyển động song phẳng của tâm
trục cầu xe, khả năng truyền lực dọc vững chắc. Địn trên có kết cấu đủ để truyền lực bên
giữa khung xe và cầu. Trên 2 địn dọc dưới có địn ngang nhỏ liên kết bu lông tạo nên
thanh ổn định. Thanh ổn định làm việc chỉ khi hai địn dọc dưới có vị trí khác nhau và địn
dọc đóng vai trị là một phần của thanh ổn định chữ U.
Hình 1.9: Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc lò xo xoắn
1 – Giảm chấn; 2 – Lò xo trụ; 3 – Dầm cầu; 4 – Đòn ngang; 5 – Cơ
cấu phanh; 6 – Đòn dưới; 7 – Dây phanh tay; 8 – Thanh ổn định
ngang
₋ Loại cầu sau là cầu chủ động
Chuyển vị của bánh xe so với thân xe được quyết định bởi số cấu trúc liên kết các đòn
giằng. Lực ngang, lực dọc thực hiện truyền qua bộ phận dẫn hướng. Số lượng địn có thể là
đối xứng (2 trên, 2 dưới) hay không đối xứng (1 trên, 2 dưới). Cơ cấu liên kết 4 khâu như
vậy cũng đa dạng (hình bình hành, hình thang), tuy nhiên quan trọng là: khi bánh xe dịch
chuyển theo phương thẳng đứng, chuyển vị khác xảy ra nhỏ nhất.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
18
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Hình 1.10: Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc nhiều đòn treo
1 – Giảm chấn; 2 – Lò xo trụ; 3 – Cơ cấu watta; 4 – Dầm cầu; 5 – Đòn dọc trên; 6 – Cơ
cấu phanh; 7 – Thanh ổn định; 8 – Đòn dọc dưới
a) Ưu diểm
₋ Trọng lượng nhỏ hơn rất nhiều nhíp, dễ dàng bố trí và khơng tốn khơng gian.
₋ Tuổi thọ cao do chỉ chịu tải trọng thẳng đứng.
₋ Dễ dàng ra công chế tạo, tiện lợi gia công trong dây truyền, dễ lắp ghép thay thế.
₋ Đường đặc tính đàn hồi là đường cong trơn.
₋ Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn nhíp.
b) Nhược điểm
₋ Do khơng có nội ma sát như trong nhíp nên cần thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt
dao động.
₋ Do khơng có khả năng chịu lực ngang nên cần có các địn dẫn hướng.
c) Phạm vi ứng dụng
Ngày nay lò xo trụ chủ yếu được chọn sử dụng làm bộ phận đàn hồi trong hệ thống
treo phụ thuộc trên xe con.
1.3.3 Bộ phận giảm chấn
a. Giảm chấn hai lớp vỏ
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn quen thuộc và
được dùng phổ biến cho đến nay.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
19
Đồ án Tốt nghiệp
Sinh viên:
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian trong thành hai
buồng A và B. ở đi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bao ngoài vỏ trong là một
lớp vỏ ngồi, khơng gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua
các cụm van một chiều (III, IV).
Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa bên trong là
chất lỏng, khơng gian cịn lại chứa khơng khí có áp suất bằng áp suất khí quyển.
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các van (II) và (III)
lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.
Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:
b. Giảm chấn một lớp vỏ
Giảm chấn một lớp vỏ có cấu tạo như sau:
1- Van một chiều;
2- Cần piston;
3- Cụm làm kín;
4- Xy lanh;
5- Buồng chứa dầu;
6- Piston;
7- Van một chiều;
8- Khoang chứa khí
Hình 1.11 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn một lớp vỏ.
+ Nguyên lý làm việc:
Trong một giảm chấn một lớp vỏ khơng cịn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của
nó là buồng 8 chứa khí nén có P = 23 KG/cm2 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,
là một trạng thái khơng an toàn cho sự làm việc của giảm chấn. Trong quá trình làm việc
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng
20
