thiết kế hệ thống treo xe tải 8 tấn

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
1
Lời nói đầu
Cùng với sự phát triển của các nghành kinh tế luôn đòi hỏi vân chuyển
một lợng hàng hóa và hành khách. Với những u điểm về cơ động và khả
năng làm việc ở những điều kiện khác nhau nên ô tô đóng một vai trò rất
quan trọng.
Với tầm quan trọng nh vậy nên ô tô không ngừng đợc cải tiến để hoàn
thiện hơn đáp ứng nhu cầu ngay càng cao về phơng tiện chuyên chở cũng nh
nhu cầu giao thông di lại của con ngời. Ngoài các yêu cầu về các hệ thống
nh hệ thống phanh, hệ thống lái, kết cấu khung vỏ, Cần thiết kế tối u thì một
hệ thống rất quan trọng là hệ thống treo cũng cần đợc quan tâm đặc biệt.
Để nâng cao tính tiện nghi, an toàn, đảm bảo độ êm dịu cho xe trong
quá trình chuyển động trên nhiều địa hình thì hệ thống treo lắp trên ô tô cần
phải tính toán thiết kế sao cho tối u về các mặt nh: tần số giao động phù hợp
với con ngời, độ vững chắc, cân bằng của xe, tính năng cơ động, độ tin cậy,
độ bền lâu, điều khiển lái dễ dàng, tận dụng đợc tối đa tốc độ chuyển động.
Đồ án tốt nghiệp về thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn gồm
các phần:
Xác định kích thớc sơ bộ của hệ thống treo trớc và kiểm nghiệm
Xác định kích thớc của giảm chấn trớc. Kiểm nghiệm và tính
toán các lỗ van của giảm chấn trớc.
Xác định kích thớc sơ bộ của hệ thống treo sau và kiểm nghiệm
Xác định kích thớc của giảm chấn sau. Kiểm nghiệm và tính
toán các lỗ van của giảm chấn sau.
Các bản vẽ
Thiết kế quy trình gia công piston giảm chấn sau.
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
2
Tuy vậy trong quá trình thiết kế tính toán, do hạn chế về kiến thức nên

em khong khỏi có nhiều thiếu sót. Em rất mong đợc các thầy cô chỉ bảo để
em có thể mở rộng và hoàn thiện kiến thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Lu Văn Tuấn cùng các
thầy giáo trong bộ môn đã chỉ bảo, hớng dẫn tận tình và đã tạo điều kiện cho
em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà nội ngày 1 tháng 6 năm 2006
Sinh viên
Hoàng Thành Vinh
Phần I
giới thiệu chung về hệ thống treo
I. Sự phát triển của hệ thống treo
Sự phát triển to lớn của tất cả các nghành kinh tế đòi hỏi cần chuyên
chở khối lợng hàng hóa và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả
năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ô tô trở thành
một trong những phơng tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách và hàng hóa.
Ngày nay trên thế giới các nhà nghiên cứu và thiết kế đã đi xa trong
việc phát triển hệ thống treo. Dựa trên sự kết hợp giữa khoa học chuyên
ngành cơ bản với sự ứng dụng các thành tựu về khoa học nh điện tử, tin học
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
3
và kỹ thuật điều khiển. Chính nhờ sự áp dụng các thành tựu khoa học kỹ
thuật này vào thực tế mà hệ thống treo ngày nay càng hoàn thiện hơn về tính
năng, kích thớc cũng nh hiệu quả hoạt động của nó.
Hệ thống treo với cơ cấu chấp hành là thủy lực và khí nén kết hợp với
cơ cấu điều khiển là các mạng điện tử là xu hớng phát triển ngày nay. Nó
hoạt động dựa trên nguyên lý: Dùng các cảm biến thu nhận thông tin và các
thông số cần thiết trong quá trình vận hành của ô tô. Các thông số đó là tải
trọng của xe, gia tốc dao động thẳng đứng, góc đặt bánh xe, độ cao sàn xe
Sau đó các thông tin này đợc mã hóa và đợc đa vào mạch điều khiển để

tự động điều chỉnh đờng đặc tính của nó phù hợp với các điều kiện chuyển
động. Đây chính là u điểm nổi bật mà các hệ thống treo cổ điển trớc đây
không có đợc.
Tuy nhiên với điều kiện kinh tế nớc ta hiện nay còn cha thực sự phát triển
mạnh, cơ sở vật chất kỹ thuật và các ngành kinh tế đang trong thời kỳ phát
triển thì một hớng đi mang tính thực tế đó là: Tận dụng một số loại ô tô cũ
còn đợc sử dụng đợc, trên cơ sở đó thiết kế cải thiện hay thiết kế cải tiến một
số hệ thống trên xe đã kém chất lợng hay đặc tính không còn phù hợp với yêu
cầu hiện nay để đa vào sử dụng.
II. Giới thiệu chung về hệ thống treo.
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, nó có tác
dụng làm êm dịu quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe
bánh xe dao động trong mặt phẳng thẳng đứng và truyền lực giữa khung vỏ
với bánh xe.
Ta biết rằng xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào
chất lợng của hệ thống treo. Khi xe chuyển động trên đờng không bằng
phẳng sẽ phát sinh dao động do đờng không bằng phẳng gây ra. Những dao
động này làm ảnh hởng xấu tới tuổi thọ của xe, làm h hỏng hàng hóa nếu có
trên xe và ảnh hởng lớn tới hành khách trên xe. Theo số liệu thống kê cho
thấy khi một ôtô chạy trên đờng xấu, gồ ghề so với một ôtô cùng loại chạy
trên đờng tốt, bằng phẳng thì vận tốc trung bình của xe sẽ giảm đi (40-50)%,
quãng đờng chạy giữa hai kỳ đại tu sẽ giảm đi (35-40)% và giá thành vận
chuyển sẽ tăng lên khoảng (40-50)%. Còn đối với con ngời nếu phải chịu
đựng lâu trong tình trạng bị rung xóc nhiều sẽ gây ra mệt mỏi, khó chịu và
gây ra các phản ứng xấu khác.
Các kết quả nghiên cứu về ảnh hởng của dao động ôtô với cơ thể con ngời
đều đi đến kết luận: Nếu con ngời phải chịu đựng lâu trong môi trờng dao
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
4

động thì sẽ mắc chứng bệnh thần kinh và não. Chính vì vậy độ êm dịu của xe
là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính tiện nghi của ôtô.
Tính êm dịu của ôtô phụ thuộc vào kết cấu của ôtô và trớc hết là phụ thuộc
vào hệ thống treo, chất lợng mặt đờng và kỹ thuật lái xe của ngời lái xe của
ngời lái xe. Vì vậy hệ thống treo mang tính chất quyết định tính êm dịu
chuyển động của ôtô.
2.1.Các phần tử của hệ thống treo
Để thực hiện các công dụng nh đã nói ở trên, hệ thống treo thờng có ba
bộ phận chính:
Bộ phận hớng.
Bộ phận đàn hồi
Bộ phận giảm chấn.
II.1.1. Bộ phận hớng
Bộ phận hớng có tác dụng đảm bảo động học bánh xe tức đảm bảo
bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng. Bộ phận hớng còn làm
nhiệm vụ chuyển lực dọc, ngang và moomen giữa khung vỏ và bánh xe.
II.1.2. Bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi là bộ phận nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe và tiếp
nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ xuống bánh xe và ngợc lại. Bộ
phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiến đàn hồi bằng kim loại (nhíp,
lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trờng hợp hệ thống treo khí
hoặc thủy khí).
Phần tử đàn hồi bằng kim loại nh nhíp, lò xo xoắn hoặc thanh xoắn có
u điểm là kết cấu đơn giản, chắc chắn, giá thành rẻ do chi phí chế tạo cũng
nh bảo dỡng thấp. Tuy nhiên nó có một số nhợc điểm nh tuổi thọ thấp, ma sát
lớn, đờng đặc tính làm việc là tuyến tính bậc nhất.
Phần tử đàn hồi loại bằng khí gồm một số loại nh: phần tử loại khí bọc
bằng cao su, sợi, loại bọc bằng màng và loại bọc bằng ống. Ưu điểm của loại
này là có thể thay đổi đợc độ cứng của hệ thống treo treo tùy theo tải trọng
(bằng cách thay đổi áp suất khí trong phần tử đàn hồi), giảm đợc độ cứng của

hệ thống treo tùy theo tải trọng (bằng cách thay đổi áp suất khí trong phần tử
đàn hồi), giảm đợc độ cứng của hệ thống treo, làm tăng độ êm dịu chuyển
động của ôtô, có đờng đặc tính là phi tuyến.
Phần tử đàn hồi thủy khí: đây là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy
lực và cơ cấu chấp hành là phần tử thủy khí
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
5
Nhợc điểm chung của hai loại phần tử đàn hồi loại thủy khí và loại khí
là việc chế tạo các chi tiết và lắp ráp cần độ chính xác cao, phức tạp do đó chi
phí chế tạo cũng nh giá thành là rất cao.
Phần tử đàn hồi bằng cao su: gồm có các loại cao su chịu nén và cao su
chịu xoắn. Ưu điểm là có độ bền cao, không cần bôi trơn bảo dỡng. Cao su
có thể thu năng lợng trên một đơn vị thể tích cao gấp 2-10 lần thép, trọng l-
ợng cao su nhỏ và có đờng đặc tính phi tuyến. Nhợc điểm của cao su là dễ bị
biến dạng d dới tác dụng của tải trọng kéo dài và nhất là tải trọng thay đổi.
Thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi đặc biệt là độ cứng của cao
su tăng lên khi nhiệt độ hạ xuống thấp và cần thiết phải lắp bộ phận dẫn hớng
và giảm chấn.
II.1.3. Bộ phận giảm chấn.
Bộ phận giảm chấn có tác dụng dập tắt nhanh các dao động của ôtô
bawbgf cách biến đổi chiều lạ năng lợng dao động thành nhiệt năng tỏa ra
bên ngoài.Về mặt tác dụng có nhiều loại giảm chấn: loại tác dụng một chiều,
loại tác dụng hai chiều. Loại giảm chấn tác dụng hai i gồm hai chiều đối
xứng và hai chiều không đối xứng. Về mặt kết cấu, ôtô thờng dùng loại giảm
chấn ống hoặc giảm chấn đòn.
Giam chấn cùng phối hợp làm việc với bộ phận đàn hồi khi làm việc
tạo nên độ êm dịu cho ôtô khi chuyển động. Ví dụ nh khi bánh xe đi qua một
mô đất cao sẽ tạo nên một chấn động từ mặt đờng qua bánh xe và hệ thống
treo tác động lên khung xe. Giai đoạn đầu bánh xe đi gần vào khung xe, năng

lợng của chấn động một phần đợc tiêu tán qua giảm chấn, một phần đợc bộ
phận đàn hồi tiếp nhận và tích lũy dới dạng thế năng của phần tử đàn hồi (lò
xo, nhíp), chỉ có một phần đợc chuyền lên xe. Giai đoạn nén này lực cản
của giảm chấn nhỏ để giảm một phần năng lợng truyền động qua giảm chấn
lên khung xe. Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn năng lợng đợc tích lũy dới
dạng thế năng của phần tử đàn hồi đợc giải phóng- Bánh xe đi ra xa khung
xe. Năng lợng đợc giải phóng này chủ yếu đợc hấp thụ và tiêu tán qua giảm
chấn, đối với giảm chấn đây là hành trình trả và lực cản trả lớn hơn lực cản
nén rất nhiều. Đây là loại giảm chấn hai chiều không đối xứng.
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ hÖ thèng treo xe t¶i cã t¶i träng 8 tÊn
6
Sv Hoµng Thµnh Vinh líp ¤ T¤ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
7
II.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống treo.
Căn cứ vào đặc điểm của hệ thống treo đã trình bày ở trên, ngời ta đa
ra các yêu cầu cụ thể của hệ thống treo nh sau:
Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo độ êm dịu yêu cầu nghĩa là thỏa
mãn các chỉ tiêu :
Đối với xe chở khách:
-Tần số dao động riêng: f = 1:1.5 Hz
-Hoặc tần số dao động góc:
Tuy nhiên khi thiết kế hệ thống treo trên ôtô ngời ta thờng dùng thông
số:
Số lần dao động trong một phút n,n = 60:90 lần / phút.
-Đảm bảo gia tốc dao động trong giới hạn cho phép
-Đảm bảo vận tốc dao động trong giới hạn cho phép
Đảm bảo động học của bánh xe
Truyền lực giữa khung và vỏ bánh xe

Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
8
Phần II
lý thuyết tính toán nhíp
1. Phơng pháp tính toán các lá nhíp thông thờng
Đó là tính ứng suất trong các lá nhíp theo phơng tải trọng tập trung, ph-
ơng pháp này đợc xây dựng trên giả thiết :
- Chỉ khảo sát nửa lá nhíp (1/4 elip), một đầu chịu lực.
- Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc với nhau tại các đầu mút.
- Độ biến dạng của 2 lá nhíp kề nhau tại các vị trí tiếp xúc là nh nhau.
Sơ đồ lực :
ứng suất trong các lá nhip có thể xác định đợc khi ta xác định trị số cửa
các phản lực đặt tại các đầu mút X
1
, X
2
, , X
n-1
, X
n
trong hệ siêu tĩnh.
Để xây dựng đợc hệ phơng trình siêu tĩnh ta sử dụng công thức tính độ
võng của các lá nhíp theo 2 trờng hợp sau:
Trờng hợp 1:
Khi tính lá nhíp một đầu bị ngàm còn đầu kia chịu lực tác dụng.
Ta có sơ đồ tính toán:
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
X
2

S
X
3
X
k+1
X
n
l
n
l
2
l
1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
9
độ võng tĩnh tai đầu A:
JE
lP
f
a
3
.
3
=
độ võng tĩnh tại tiết diện x-x:
JE
xxP
JE
xP
f

x
2
)1.(.
3
.
23

+=
(1).
Trong đó:
E: môdun đàn hồi của vật liệu làm nhíp E = 2.10
5
(MN/m).
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
P
A
ff
x
X
l
P
A
ff
x
X
l
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
10
J: mômen quán tính của nhíp.
P: lực tác dụng lên 1 đầu nhíp.

L: chiều dài của nửa nhíp.
Trờng hợp 2
Khi lực tác dụng đặt cách ngàm một đoạn là x:
Ta có sơ đồ tính toán nh hình vẽ:
độ võng tĩnh tại đầu A :
JE
xxP
JE
xP
f
A
2
)1.(.
3
.
23

+=
(2)
từ (1) và (2) ta có thể xác định đợc độ võng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ
nhất dới tác dụng của các lực p = X
1
và X
2
là :
1
2
22
1
21

2
2
1
3
2
3
.
2
).(.
3
.
JE
lX
JE
lllP
JE
lP
f
x


+=
độ võng tại đầu của lá nhíp thứ 2 dới tác dụng của các lực X
2
, X
3
là:
2
2
33

2
32
2
32
2
3
22
3 2
).(.
3
.
JE
lX
JE
lllX
JE
lX
f
A


+=
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
P
A
f
x
X
l
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn

11
theo giả thiết thì biến dạng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất bằng độ biến
dạng của lá nhíp thứ 2, từ đó ta có : f
x
= f
A
qua một số phép biến đổi toán học ta có dạng tổng quát :
0,5.
1
1
1
).1.3.(




k
k
k
k
k
X
l
l
J
J
- (1+
1k
k
J

J
)X
k
+ 0,5.(
k
k
l
l
1+
)
3
.(3.
1
1

+k
k
l
l
).X
k+1
= 0
0,5.
P
l
l
J
J
).1.3.(
2

1
1
2

- (1+
2
1
J
J
).X
2
+ 0,5.(
2
3
l
l
)
3
.(3.
1
3
2

l
l
).X
3
= 0
. . . . . . . . . . .
0,5.

1
1
1
).1.3.(




n
n
n
n
X
l
l
J
Jn
- (1+
1
1
n
n
J
J
).X
n
= 0
Ta có tại điểm B biến dạng của lá nhíp thứ 1 và thứ 2 là nh nhau, tơng tự
tại điểm S biến dạng của lá nhíp thứ (k-1) và lá thứ k bằng nhau. Bằng cách
lập các biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng

đôI một ta sẽ đI đến một hệ (n-1) phơng trình với (n-1) ẩn là các giá trị X
2
, ,
X
n
.
Hệ phơng trình đó có dạng nh sau:
A
2
.Z + B
2
.X
2
+ C
2
.X
3
= 0
A
3
.X
2
+ B
3
.X
3
+ C
3
.X
4

= 0

A
n
.X
n-1
+ B
n
.X
n
= 0
Trong đó
A
k
= 0,5.
).1.3.(
1
1


k
k
k
k
l
l
J
J
B
k

= - (1+
1k
k
J
J
)
C
k
= 0,5.(
k
k
l
l
1+
)
3
.(3.
1
1

+k
k
l
l
).
Trong đó :
L
k
: chiều dài tính toán t quang nhíp đến đầu mút lá nhíp.
J

k
: mô men quán tính của lá nhíp thứ k.
J
k
=
3
.
12
1
hb
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
12
b : chiều rộng lá nhíp.
h
k
: chiều dày của lá nhíp thứ k.
Thông thờng bộ nhíp có m lá nhíp cái có chiều dài và dày giống nhau,
thờng m = 1 ữ 3, khi đó để tránh nhầm lẫn ta coi m lá nhíp đó là lá thứ nhất
với J
1
đợc xác định :
3
1
.
12
1
hb
m
J =

(khi đó ứng với lá nhíp thứ m+1, k=3, ứng với lá m+2, k = 4, )
GiảI hệ phơng trình trên ta đợc các giá trị X
2
, ,X
n
.
Khi đã có các giá trị X
1
, ,X
n
ta vẽ đợc biểu đồ mômen nh sau:
ứng suất nhíp đợc xác định theo công thức :
u
u
u
W
M
=

Trong đó :
M
u
: mômen uốn nhíp (Ncm)
W
u
: là mômen chống uốn của nhíp tại tiết diện tính toán .
Nó phụ thuộc vào tiết diện của nhíp. Thông thờng tiết diện của nhíp
hình chữ nhật nên nó đợc xác định theo công thức:
6
.

2
hb
W
u
=
Sau khi lắp ráp xong các lá nhíp sẽ xuất hiện ứng suất sơ bộ gọi là ứng suất
siết. Nó đợc xác định theo công thức:
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
X
k
-(l
k
-l
k+1
)
X
k
.l
k
-X
k+1
.l
k+1
l
k
B
A
X
k
l

k+1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
13
)
11
.(
2
.
)
11
.(.
0
10
k
k
u
k
u
u
u
RR
hE
W
RR
EJ
W
M
=

==

.
Trong đó :
E: môdun đàn hồi của vật liệu làm nhíp.
H
k
: chiều dày lá nhíp thứ k.
R
0
: bán kính cong của lá nhíp sau khi đã lắp ghép.
R
k
: bán kính cong của lá nhíp thứ k ở trạng thái tự do.
Thông thờng thì ứng suất siết trong các lá nhíp là rất nhỏ so với ứng suất uốn
nên ta có thể bỏ qua việc tính toán ứng suất siết trong các lá nhíp.
2. Cơ sở tính toán dao động của hệ thống treo.
Theo lý thuyết ô tô thì tần số dao động của hệ thống treo đợc tính theo
công thức :
t
f
n
300
=
trong đó :
n: là tần số dao động của ô tô , đơn vị là lần/phút.
f
t
: là độ võng của nhíp , đơn vị la cm.
Vấn đề dặt ra ở đây là xác định độ võng tĩnh f
1

của nhíp. Để đơn giản
ta áp dụng tính toán cho n lá nhíp, các lá nhíp có tiết diện hình chữ nhật và có
tính chống uốn đều.
Độ võng tĩnh của nhíp tại đầu nhíp dới tác dụng của tảI trọng P chính
bằng năng lợng sinh ra khi nhíp bị uốn.
xét một thanh nhíp nh hình vẽ, nó chịu lực tác dụng P và biến dạng một đoạn
là f
1
, do đó ta có thế năng biến dạng đàn hồi:
U = P.f
t
=> f
t
=
P
U
.
Nếu tiết diện lá nhíp thay đổi thì :
dP
dU
f
t
=
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
14
Sơ đồ tính toán
xét một nhíp có cấu tạo nh hình vẽ, nhíp có n lá.
với l
1

, , l
n
: chiều dài các lá nhíp .
J
1
, ,J
n
: mômen quá tính của tiết diện lá nhíp.
Dới tác dụng của lực P, thế năng biến dạng của nhíp sẽ là :
dx
JE
M
U
h
x
x
.
2
0
2

=
Trong đó:
E: môdun đàn hồi của vạt liệu làm nhíp.
J
x
: mômen quan tính của nhíp tại tiết diện x
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
P
l

1
l
2
l
3
l
n
l
n-1
a
3
a
2
a
n+1
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
15
dx
JE
dp
dM
M
dP
dU
f
h
x
x
x
t

.
.
.
0

==
Mà ta có :
M
x
= P.(l
1
-x). Nên f
t
đợc tính:
dx
JE
xlP
dP
dU
f
h
x
t
.
.
).(
0
1

==
Chia tích thành tổng các tích phân trên từng đoạn I, II, III, ta đợc:

.
).(
.
.
).(
2
1
1
1
0
1
+

+

==

dx
JE
xlP
dx
JE
xlP
dP
dU
f
l

l
x
l
x
t
)
11
.(
.3
).(
)
11
.(
.3
).(
32
3
31
21
3
21
+

+

=
llE
llP
llE
llP

f
t
Trong đó I
1
= J
1
, I
2
= J
1
+ J
2
,
l
1
l
2
= a
2
, l
1
l
3
= a
3
,
Y
k
=
k

J
1
, Y
n+1
= 0.
J
1
, J
2
, là mômen quán tính tiết diện các lá nhíp
Do đó ta xác đinh đợc f
t
).(
3
1
1
1
3
+
=
+
=

kk
n
k
k
t
YYa
E

P
f

.
Ta xét các trờng hợp sau:
Trờng hợp nhíp không đối xứng:

Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
L
l l
P
Z
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
16
Có
)(
.3
2
)(
3
2
1
1
3
1
21
1
1
1
3

1
21
1
+
=
++
=
+

+
+
+
=

kk
n
k
kkk
n
k
kt
YYa
ll
l
E
P
YYa
ll
l
E

p
f

.
1
.2
f
P
C
t
=
Trờng hợp nhíp đối xứng:
).(
6
1
1
1
3
+
=
+
=

kk
n
k
k
t
YYa
E

P
f


=
++

==
n
k
kkk
t
t
YYa
E
f
P
C
1
1
3
1
)(
6

Vậy khi đã có các số liệu của nhíp ta có thể tính đợc độ cứng C của nó
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
17
3. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra. Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu nh: tần số dao
động, gia tốc dao động, vận tốc dao động,
Trong khuôn khổ đồ án này em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu đánh giá độ
êm dịu, đó là tần số dao động. Chỉ tiêu này đợc lựa chọn nh sau:
Xe chở khách
f = 1ữ 1,5 lần/s (tức Hz)
hoặc n = 60 ữ 90 lần/phút
hoặc

= (1 ữ 1,5).2

rad/s
trên ô tô ngời ta đa ra khái niệm độ võng tĩnh f
t
. Độ võng tĩnh là biến dạng
của hệ thống treo khi chịu tải trọng tĩnh. Độ võng tĩnh đợc xác định nh sau:
t
t
C
G
f =
Trong đó:
G: là trọng lợng của phần đợc treo tác dụng lên hệ thống treo, (KG).
C
t
: là độ cứng của hệ thống treo, (N/cm).
Mặt khác ta có mối quan hệ giữa tần số dao động góc và độ cứng của hệ
thống treo theo công thức :
M

C
t
=
2

Trong đó:

: tần số dao động góc.
M: khối lợng của phần tử đợc treo, (KG)
Từ đó ta có:
C
t
= M.

2
Nếu ta chọn trớc

thì độ cứng C
t
chỉ còn phụ thuộc vào khối lợng phần đợc
treo.
Kết hợp các công thức trên ta có:
2
.

M
G
f
t
=

Mà
g
G
M =
Với
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
18
g: là gia tốc trọng trờng, g = 9,81m/s
2

: tần số dao động góc,

= 2.

.n
Thay vào trên ta có:
2
2
30
n
f
t
=
(m)
Nếu tính theo cm thì ta có:
2
2
300
n

f
t
=
(cm)
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
19
Phần III
Thiết kế hệ thống treo
I. Thông số cơ bản của xe tải có tải trọng 8 tấn.
Trọng lợng toàn bộ: 12,5 tấn.
Vết bánh xe : B =1920 mm.
Chiều dài cơ sở : L = 4350 mm
Phân cầu trớc : N = 4,125tấn = 41250N.
Phân cầu sau : N = 8,375 tấn = 83750N.
Các thông số cơ bản của hệ thống treo:
- Độ cứng của hệ thống treo(do bộ phận đàn hồi sinh ra).
- Độ cản (hệ số cản) của hệ thông treo (do giảm chấn sinh ra).
II.Thiết kế hệ thống treo.
A. Hệ thống treo trớc:
Ta có chiều dài cơ sở L = 4350 mm
Chọn sơ bộ : nhíp trớc L
t
= (0,26ữ0,35)L
Chọn L
t
= 1520 mm
nhíp đối xứng
t
tc

t
L
fhE
2

.
6


=
với: = 1,2 với tai nhíp có gia cờng.
E = 2.10
5
MPa = 2.10
5
N/mm
2
h
c
: chiều dày nhíp chính
chọn h = 11,3 mm, f
t
= 90mm
=>
2
5
1520
90.3,11.10.2
.
2,1

6
=
t

= 440 (N/mm
2
).
Mômen quán tính J
0
:
t
t
t
fE
LZ
J
48

3
0

=
Z
t
= P
t
/2 = 20625 (N)
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
20

=>
t
t
t
fE
LZ
J
48

3
0

=
=
90.10.2.48
1520.20625.2,1
5
3
= 100598 (mm
4
)
Chọn bề rộng các lá nhíp là b = 90 mm
Ta có công thức

=
=
n
k
k
hn

b
J
1
3
0

12
Với:
n: số lá nhíp.
h
k
: chiều dày các lá nhíp.
=>
33
0
3,11.90
12.100598
.
12.
==
hb
J
n
= 9,2
Chọn số lá nhíp n = 13
Chọn sơ bộ kích thớc nhíp trớc:

L(mm) b(mm) h(mm) Vt liu
1520 90 11.3 Thộp 60C
2

1420 90 11.3 Thộp 60C
2
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
21
1320 90 11.3 Thộp 60C
2
1220 90 11.3 Thộp 60C
2
1120 90 11.3 Thộp 60C
2
1020 90 11.3 Thộp 60C
2
920 90 11.3 Thộp 60C
2
820 90 11.3 Thộp 60C
2
720 90 11.3 Thộp 60C
2
620 90 11.3 Thộp 60C
2
530 90 11.3 Thộp 60C
2
440 90 11.3 Thộp 60C
2
340 90 11.3 Thộp 60C
2
Sau khi chọn sơ bộ kích thớc của hệ thống treo trớc, ta tiến hành kiểm
nghiệm .
1. Tính độ cứng

Tính độ cứng của nhíp trớc

=
++

==
n
k
kkk
t
t
YYa
E
f
P
C
1
1
3
1
)(
6

Trong đó :
Chọn:

= 0,84: hệ số điều chỉnh giữa lý thuyết và thực nghiệm.
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
22

E: modun đàn hồi của vật liệu làm nhíp khi chịu uốn.
Vật liệu làm nhíp là thép nên E=2.10
5
MN/m = 2.10
5
N/mm.
I
1
= J
1
, I
2
= J
1
+ J
2
,
Y
k
=
1
1
I
Y
n+1
= 0.
l
1
- l
2

= a
2
, l
1
- l
3
= a
3,

J
1
,J
2
, ,J
n
: mômen quán tính của tiết diện các lá nhíp.
J
k
=
k
bh
3
12
1
Trong đó :
h
k
: chiều dày lá nhíp thứ k
có h
k

= h
c
= h = 11,3 mm
b: chiều rộng lá nhíp
b = 90mm
l
k
: chiều dài lá nhíp từ quang nhíp tới đầu lá nhíp
Ta lập bảng quan hệ để tính độ cứng C
t
của nhíp:
L
k
(mm
)
a
k+1
(mm) J
k
(mm
4
) I
k
(mm
4
)
Y
k
(10
-6

/mm
4
)
Y
k
-Y
k+1
(10
-6
/mm
4
)
a
3
k+1
*( Y
k
-Y
k+1
)
(1/mm)
660 100 10822 10822 92.41 0.000 0.000
610 150 10822 21643 46.20 46.203 155.936
560 200 10822 32465 30.80 15.401 123.209
510 250 10822 43287 23.10 7.701 120.321
460 300 10822 54109 18.48 4.620 124.749
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
23
410 350 10822 64930 15.40 3.080 132.065

360 400 10822 75752 13.20 2.200 140.810
310 450 10822 86574 11.55 1.650 150.367
260 500 10822 97396 10.27 1.283 160.428
210 550 10822 108217 9.24 1.027 170.824
165 595 10822 119039 8.40 0.840 176.955
120 640 10822 129861 7.70 0.700 183.514
70 690 10822 140682 7.11 0.592 194.592
760 7.108 3120.332
4954.103
Ta có :
).(
1
13
1
3
1 ++


kkk
YYa
= 4954,103 (1/mm
4
)
Do vậy :
103,4954
84,0.10.2.6
5
=
t
C

= 203,46 (N/mm)
2. Kiểm tra độ êm dịu của hệ thống treo trớc.
Tải trọng tác dụng lên một bên hệ thống treo trớc .
2
t
t
N
P =
=>
2
41250
=
t
P
= 20625 (N).
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
24
độ võng tĩnh :
37.101
46,203
20625
===
t
t
t
C
P
f
(mm) = 10.137 (cm)

Tần số dao động:
2.94
137.10
300300
===
f
n
(lần/phút).
Ta có tần số dao động nằm trong pham vi cho phép của xe tải
n = 90 ữ 120(lần/phút).
Vậy hệ thống treo trớc đảm bảo tốt về độ êm dịu.
3. Tính độ bền các lá nhíp trớc :
Sơ đồ tính toán :
- số lá nhíp : 13 lá.
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46
P
X
2
X
3
X
5
X
12
X
13
l
1
l
2

L
11
L
12
L
13
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 8 tấn
25
- tải trọng P tác dụng lên cánh nhíp : P
t
= 20625 (N).
- mômen quán tính của lá nhíp:
các lá nhíp
108223.11.90
12
1
.
12
1

33
1321
===== hbJJJ

(mm
4
).
- Xác định các hệ số A
x
, B

x
, C
x
.

A
k
= 0,5.
).1.3.(
1
1


k
k
k
k
l
l
J
J
B
k
= - (1+
1k
k
J
J
)
C

k
= 0,5.(
k
k
l
l
1+
)
3
.(3.
1
1

+k
k
l
l
).
Ta lập bảng quan hệ các thông số J
k
, A
k
, B
k
, C
k
.
L
k
(mm) J

k
(mm
4
) A
k
B
k
C
k
660 10822
610 10822 1.123 -2.00 0.877
560 10822 1.134 -2.00 0.866
510 10822 1.147 -2.00 0.853
460 10822 1.163 -2.00 0.838
410 10822 1.183 -2.00 0.818
360 10822 1.208 -2.00 0.793
310 10822 1.242 -2.00 0.760
Sv Hoàng Thành Vinh lớp Ô TÔ K46