ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1...............................................................................................................4
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO...........................................................................4
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại...........................................................................4
1.1.1. Công dụng.......................................................................................................4
1.1.2. Yêu cầu............................................................................................................4
1.1.3. Phân loại..........................................................................................................5
1.1.3.1. Hệ thống treo độc lập...................................................................................5
1.1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc.............................................................................10
1.1.3.3. Hệ thống treo khí nén.................................................................................12
1.1.3.4. Hệ thống treo tích cực................................................................................13
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo......................................................................17
1.2.1. Bộ phận đàn hồi.............................................................................................17
1.2.1.1. Nhíp lá........................................................................................................17
1.2.1.2. Lị xo trụ.....................................................................................................19
1.2.1.3. Thanh xoắn.................................................................................................21
1.2.1.4. Phần tử đàn hồi loại khí nén.......................................................................21
1.2.1.5. Phần tử đàn hồi thuỷ khí.............................................................................23
1.2.2. Bộ phận hướng..............................................................................................23
1.2.2.1. Bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc..............................................23
1.2.2.2. Bộ phận hướng của hệ thống treo độc lập..................................................23
1.2.3. Bộ phận giảm chấn........................................................................................24
1.2.4. Thanh ổn định ngang.....................................................................................25
1.2.5. Các bộ phận khác...........................................................................................26
CHƯƠNG 2.............................................................................................................27
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO DỰA TRÊN XE............................27
KIA SORENTO.......................................................................................................27
2.1. Bộ phận đàn hồi................................................................................................28

2.1.1. Đặc tính đàn hồi yêu cầu...............................................................................28
2.1.2. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước.....................................................30
2.2. Kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn sau...............................................................34
2.2.1. Các kích thước và thơng số cho trước của giảm chấn...................................36
2.2.2. Xác định tiết diện lưu thông qua các van giảm tải........................................38
2.2.3. Tính tốn nhiệt...............................................................................................39
2.3.Tính tốn thiết kế giảm chấn trước....................................................................40
2.3.1.Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn............................................................47
CHƯƠNG 3……………………………………………….……………………...50
BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO TREN XE KIA SORENTO ....50
3.1 Những vấn đề trong quá trình bảo dưỡng định kỳ.............................................50
3.1.1Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo trước........................................................50
3.1.2 Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo sau..........................................................57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………….…..………69

SVTH: Đặng Thế Hoàng 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………..….…71

SVTH: Đặng Thế Hoàng 2

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

LỜI NÓI ĐẦU

Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực khơng ngừng phát triển và đạt
được nhiều thành tựu to lớn.

Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô

đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống treo có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảo
vấn đề an tồn và tính cơ động của ơtơ.

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài ”Tính tốn thiết kế hệ thống
treo dựa trên xe KIA SORENTO”. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được
những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ơtơ nói chung và hệ thống
treo của ơtơ KIA SORENTO nói riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.

Trong quá trình làm việc của hệ thống treo khơng thể tránh khỏi những hư hỏng,
hao mịn các chi tiết. Vì vậy đề tài này cịn đề cập đến vấn đề chẩn đoán hư hỏng, sửa
chữa.

Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Trần Ngọc Vũ cùng các thầy giáo
trong khoa, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời gian và kiến thức có hạn
nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em mong
các thầy, cơ trong bộ mơn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Vĩnh Yên, ngày tháng năm .
Sinh viên thực hiện.

Đặng Thế Hoàng

SVTH: Đặng Thế Hoàng 3

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Công dụng

Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với
các cầu hay hệ thống chuyển động.

Hệ thống treo nói chung gồm ba bộ phận chính : Bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng,
và bộ phận giảm chấn. Mỗi bộ phận đảm nhận nhiệm vụ và chức năng riêng biệt.

+ Bộ phận đàn hồi : Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng giảm va
đập và tải trọng tác động lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần
thiết cho ôtô khi chuyển động.

+ Bộ phận dẫn hướng : Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, lực ngang
cũng như các mômen phản lực, mômen phanh tác dung lên xe. Động học của bộ phận dẫn
hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung và vỏ.

+ Bộ phận giảm chấn : Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực
cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng thành
nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh.

Ngoài ba bộ phận chính trên trong hệ thống treo của các ơtơ du lịch cịn có thêm
bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang. Bộ phận này có tác dung làm giảm độ
nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe.

1.1.2. Yêu cầu
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 :

SVTH: Đặng Thế Hoàng 4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
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
Hiện nay có nhiều loại hệ thống treo khác nhau. Nếu phân loại theo sơ đồ bộ phận

dẫn hướng thì hệ thống treo được chia ra hai loại: hệ thống treo độc lập và hệ thống treo
phụ thuộc.

1.1.3.1. Hệ thống treo độc lập
Đặc điểm của hệ thống treo này là:
- 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 như vậy sẽ làm cho khối lượng phần
không được treo nhỏ như vậy mô men quán 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.
- Ưu điểm :
+ Nó cho phép tăng độ võng tỉnh, độ võng động, do đó tăng độ êm dịu chuyển
động của xe .
+ Nó cho phép giảm dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay.
+ Tăng khả năng bám đường, cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển.
-Nhược điểm : Có kết cấu phức tạp, đắt tiền đặc biệt với cầu chủ động.
Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau :
a. Dạng treo 2 địn ngang:

SVTH: Đặng Thế Hồng 5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một địn ngang dưới. Mỗi

địn khơng phải chỉ là 1 thanh mà thường có cấu tạo hình tam giác hoặc hình thang. Cấu

tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận hướng.

1- Bánh xe;

2- Giảm chấn; 2
3- Lò so; 1 3
4
4- Đòn trên;

5

5- Đòn dưới;

6- Đòn đứng.

6

Hình 1.1 - Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang.
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.
b. Dạng treo Mc.Pherson
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu coi đòn 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 xe để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang
hành lý. Sơ đồ cấu tạo của hệ treo trên hình 1.2 bao gồm: đòn ngang dưới, giảm chấn đặt
theo phương thẳng đứng làm nhiệm vụ của trụ xoay đứng có một đầu được bắt khớp cầu
với đầu ngồi của địn ngang tại B, đầu còn lại được bắt vào khung xe. Bánh xe được nối
cứng với vỏ giảm chấn. Lò xo được đặt lồng vào giữa vỏ giảm chấn và trục giảm trấn.
1- Giảm chấn đồng thời A
là trụ đứng;
2- Đòn ngang dưới;
3- Bánh xe;
4- Lò xo;
5- Trục giảm trấn.

Hình 1.2 - Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 6

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
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 chấn 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.

Hình 1.3 - 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
nhành, chính xác, khơng gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh.
Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng
đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe, trụ xoay dẫn
hướng và khoảng cách giữa hai vết bánh xe (hình 1.3-a), độ chụm trước của bánh xe
(hình 1.3-c) và góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng (hình 1.3-b). Các quan hệ giữa các
thơng 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.
c. Hệ treo 2 đòn dọc
Hệ treo hai địn dọc (hình vẽ 1.4) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một địn dọc.
Các địn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe. Một đầu của đòn dọc
được gắn cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lề với khung hoặc dầm ơtơ.
Lị xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung. Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang,

SVTH: Đặng Thế Hoàng 7

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
lực dọc, và là bộ phận dẫn hướng. Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có
độ cứng vững tốt.

1- Khung vỏ;
2- Lò xo;
3- Giảm chấn;
4- Bánh xe;
5- Đòn dọc;
6- Khớp quay.

Hình 1.4 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc.
Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu
được các lực dọc, lực bên và chịu mômen 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.
d. Hệ treo địn dọc có thanh ngang liên kết
Hệ treo địn dọc có thanh liên kết xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng
với sự hoàn 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 địn 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.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 8

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

1- Bánh xe;

2- Khớp quay trụ; 4

5

3- Đòn dọc; 6 1
4- Thùng xe; 2 3
5- Lò xo;

6- Giản chấn.

Hình 1.5 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo địn dọc có thanh ngang liên kết.
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết (hình vẽ 1.5) có đặc điểm là hai đòn dọc
được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một
thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác. 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.
Lò xo được đặt giữa khung và đòn dọc. Để tiết kiệm khơng gian, lị xo thường được lồng
vào giảm chấn.
e. Hệ treo đòn chéo
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn
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 địn chéo trên bánh xe.

SVTH: Đặng Thế Hồng 9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

1-Dầm cầu;
2- Đòn chéo;

3- Các đăng.

Hình 1.6 - Sơ đồ hệ treo đòn chéo.
Trong hệ treo đòn chéo (hình vẽ 1.6) chi tiết đàn hồi phần lớn là lị xo xoắn ốc.
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 có đặc điểm nổi bật 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 chụm trước cửa bánh xe thì thay đổi khơng đáng kể.

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 mẫu mã 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 cho hệ treo
trước như: hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo Mc.Pherson, hệ thống treo địn dọc,
địn chéo ... là những loại có cấu tạo đơn giản, ít số chi tiết, khối lượng phần không được
treo nhỏ, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng. Cịn treo sau thì đa số là dùng
hệ treo phụ thuộc nhưng cũng có khơng ít xe dùng hệ thống treo độc lập.

1.1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc
Là hệ thống đặc trưng dùng với dầm cầu liền. Bởi vậy, dịch chuyển của các bánh xe
trên một cầu phụ thuộc lẫn nhau. Việc truyền lực và mô men từ bánh xe lên khung có thể
thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ các thanh địn.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
- Ưu điểm :
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ trong khi đảm bảo hầu hết các yêu cầu của hệ

thống treo khi tốc độ không lớn.
-Nhược điểm :
+ khi tốc độ lớn không đảm bảo tính ổn định và điều khiển so với hệ thống

treo độc lập

Hình 1-7: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá.
1- Nhíp lá; 2- Vịng kẹp; 3- Chốt nhíp; 4- Quang treo; 5- Giá đỡ;
6- Giảm chấn; 7- Ụ tỳ; 8- Khung xe; 9- Quang nhíp; 10- Dầm cầu.

Ngồi ra hệ thống treo cịn phân loại theo phần tử đàn hồi và theo phương pháp
dập tắt dao động.

Theo loại phần tử đàn hồi, chia ra:
+Loại kim loại, gồm: nhíp lá, lò xo xoắn, thanh xoắn
+Loại cao su: chịu nén hoặc chịu xoắn
+Loại khí nén và thuỷ khí
Theo phương pháp dập tắt dao động:
+Loại giảm chấn thuỷ lực: Tác dung một chiều và hai chiều
+Loại giảm chấn bằng ma sát cơ: Ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ phận
dẫn hướng.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 11

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
1.1.3.3. Hệ thống treo khí nén

Hệ thống treo khí nén, thuỷ lực – khí nén được sử dụng như một khả năng
hồn thiện kết cấu ơtơ. Tuy vậy với các loại ôtô khác nhau: ôtô con, ôtô tải, ôtô buýt cũng

được ứng dụng với những mức độ khác nhau. Phổ biến nhất trong các kết cấu là áp dụng
cho ôtô buýt tiên tiến. Với hệ thống treo này cho phép giữ chiều cao thân xe ổn định so
với mặt đường với các chế độ tải trọng khác nhau
Hệ thống treo khí nén dùng trên ơtơ được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh độ
cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe. Sơ đồ nguyên lý
kết cấu của một hệ thống đơn giản được trình bày trên hình 2-3.

Sự hình thành bộ tự động điều chỉnh áp suất theo nguyên lý van trượt cơ khí. Các
ballon khí nén 2 được bố trí nằm giữa thân xe 3 và bánh xe 1 thông qua giá đỡ bánh xe 4.
Trên thân xe bố trí bộ van trượt cơ khí 5. Van trượt gắn liền với bộ chia khí nén (block).
Khí nén được cung cấp từ hệ thống cung cấp khí nén tới block và cấp khí nén vào các
ballon.

Khi tải trọng tăng lên, các ballon khí nén bị ép lại, dẫn tới thay đổi khoảng cách giữa
thân xe và bánh xe. Van trượt cơ khí thơng qua địn nối dịch chuyển vị trí các con trượt
chia khí trong block. Khí nén từ hệ thống cung cấp đi tới các ballon và cấp thêm khí nén.
Hiện tượng cấp thêm khí nén kéo dài cho tới khi chiều cao thân xe với bánh xe trở về vị
trí ban đầu.

Khi giảm tải trọng hiện tượng này xảy ra tương tự, và q trình van trượt tạo nên sự
thốt bớt khí nén ra khỏi ballon.

Bộ tự động điều chỉnh áp suất nhờ hệ thống điện tử (hình 2-3b) bao gồm: cảm biến
xác định vị trí thân xe và bánh xe 6, bộ vi xử lý 7, block khí nén 8. Nguyên lý hoạt động
cũng gần giống với bộ điều chỉnh bằng van trượt cơ khí. Cảm biến điện tử 6 đóng vai trị
xác định vị trí của thân xe và bánh xe (hay giá đỡ bánh xe) bằng tín hiệu điện (thơng số
đầu vào). Tín hiệu được chuyển về bộ vi xử lý 7. Các chương trình trong bộ vi xử lý làm
việc và thiết lập yêu cầu điều chỉnh bằng tín hiệu điện (thơng số đầu ra). Các tín hiệu đầu
ra được chuyển tới các van điện từ trong block chia khí nén, tiến hành điều chỉnh lượng
cấp khí nén cho tới lúc hệ thống trở lại vị trí ban đầu.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

Hình 1-8: Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén.
1- Bánh xe; 2- Ballon khí; 3- Thân xe; 4- Giá đỡ; 5- Van trượt cơ khí; 6- Cảm biến vị trí;

7- Bộ vi xử lý; 8- Bộ chia khí nén; 9- Bình chứa khí nén.
1.1.3.4. Hệ thống treo tích cực
Các bộ phận đàn hồi truyền thống: nhíp lá, lị xo xoắn ốc, thanh xoắn, giảm chấn
thuỷ lực có đặc tính tuyến tính và được coi là hệ thống đàn hồi “thụ động”. Xuất phát từ
các yêu cầu hoàn thiện hệ thống treo ngày nay đã và đang hình thành các loại hệ thống
treo có chất lượng cao hơn.
a. Hệ thống treo bán tích cực:
Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống có khả năng dập tắt nhanh dao động thẳng
đứng trong khoảng làm việc rộng, được tạo nên bởi sự điều khiển thông qua núm chọn
hay nhờ điều khiển điện tử.
Trên hình 1-9 là sơ đồ hệ thống treo có giảm chấn làm việc theo vị trí núm điều
khiển của ơtơ Porsche 959. Tính chất điều chỉnh của dao động khi xe hoạt động được
chọn theo các chế độ đường định trước theo ý đồ sử dụng của lái xe, có thể là: thành phố,
xa lộ, liên tỉnh; đường ngắn, đường trường, đường đua. Ba chương trình hoạt động được
thiết lập sẵn phụ thuộc vào trạng thái làm việc của giảm chấn thông qua núm chọn trên
bảng điều khiển của xe. Lực cản của giảm chấn có thể tăng hay giảm tuỳ thuộc vào sự

SVTH: Đặng Thế Hoàng 13

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
tăng hay giảm của tốc độ dịch chuyển piston giảm chấn thông qua việc thay đổi các lỗ
van tiết lưu để thay đổi dòng chảy chất lỏng bên trong.

Hình 1-9: Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực xe Porsche 959.
1- Đồng hồ tốc độ; 2- Núm chọn; 3- Bộ điều khiển điện tử;
4- Giảm chấn; 5- Block van điều khiển; 6- Cảm biến mặt đường;
Trên xe còn sử dụng ba chế độ điều chỉnh khoảng sáng gầm xe chọn sẵn bằng núm
chọn, bộ điều khiển điện tử 3 duy trì các khoảng làm việc trong vùng được thiết lập (hình
1-9b). Mục đích của hệ thống thiết lập và điều chỉnh chiều cao thân xe nhằm đảm bảo
khả năng hoạt động ở tốc độ cao, duy trì ổn định góc nghiêng ngang bánh xe, tối ưu hệ số
cản khơng khí, áp lực khơng khí tác dụng lên đầu xe.
Hệ thống là bán tích cực vì khơng thực hiện hồn thiện các chế độ tự động:
- Khơng có cảm biến xác định lực trong giảm chấn.
- Khơng có khả năng tự chuyển sang chế độ làm việc khác, khi tốc độ dịch
chuyển của các piston giảm chấn vượt quá giá trị cho phép.
- Không điều chỉnh chế độ làm việc theo các thông tin của trạng thái làm việc tức
thời.
b. Hệ thống treo tích cực:
Hệ thống treo tích cực là hệ thống treo có khả năng điều chỉnh theo từng
biến động của trạng thái nhấp nhô nền đường và trạng thái chiều cao thân xe bằng các
cảm biến và điều khiển nhạy bén các ảnh hưởng động xảy ra. Khi có các lực động sinh ra,
thơng qua các van điều chỉnh sẽ đáp ứng liên hệ nhanh (với nguồn năng lượng tương
thích), các mơđun đàn hồi tạo nên phản ứng đúng nhằm đảm bảo các chế độ độ nghiêng

SVTH: Đặng Thế Hoàng 14

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
thân xe theo yêu cầu. Các hệ thống treo tích cực cơ bản hiện đang sử dụng trên ơtơ được
trình bày trên hình 1-10.

Hệ thống đòi hỏi nhiều năng lượng nhất là kết cấu theo hệ thống Lotus (hình 1-5a).
Phần chính của thiết bị là bốn mơđun thuỷ lực, bình tích năng bổ trợ, các phần chính này

ln liên hệ với từng cảm biến tải trọng sinh ra giữa bánh xe và thân xe. Cảm biến tải
trọng cung cấp thông tin cho mạch điều khiển và đưa tải trọng đặt lên bánh xe về giá trị
tĩnh.

Nếu như một bánh xe vượt qua mô cao nằm trên mặt đường, tải trọng của bánh xe
tăng lên và bánh xe có xu bị hướng nâng cao lên gần thân xe. Trên hệ thống treo tích cực
khả năng tăng tải trọng cho bánh xe sẽ bị giảm bớt. Van tự động điều chỉnh trong môđun
sẽ tháo bớt chất lỏng ra khỏi xylanh nhờ đó bánh xe có khả năng đảm bảo ở giá trị tải
trọng tĩnh tức thời. Điều này có nghĩa là mơđun đàn hồi của bánh xe không tác động thêm
tải trọng do ảnh hưởng của sự không bằng phẳng của mặt đường. Như vậy có thể nói chỉ
có bánh xe bị nâng cao để vượt qua mấp mô mà thân xe không bị gây nên tác động xấu.
Để thân xe không bị dịch chuyển khi vượt qua chướng ngại tiếp theo cần thiết đưa thêm
một mạch điều khiển phụ thuộc vào chiều cao hành trình bánh xe để giữ cho thân xe ở vị
trí thiết kế. Việc này đề ra yêu cầu cho hệ thống treo tích cực phải có khả năng khắc phục
chiều cao mấp mô bất kỳ theo thiết kế, với thời gian vô cùng ngắn (vài miligiây). Thực
hiện được điều đó cần tiêu hao cơng suất chừng 10kW để nâng cao tính tiện nghi của ơtơ
con. Với ơtơ tải nhỏ và ôtô buýt năng lượng tiêu thụ cho tự động điều chỉnh còn cao hơn
rất nhiều.

Hệ thống treo như thế có yêu cầu rất cao về quan hệ động học của thân xe với bánh
xe so với hệ thống treo thụ động truyền thống. Thân xe cần phải được giữ ổn định trong
khoảng làm việc rộng của bánh xe và bánh xe cần phải lăn theo hình dạng hình học của
mặt đường. Bởi vậy hành trình dịch chuyển của bánh xe địi hỏi lớn hơn nhiều so với hệ
thống treo thụ động. Việc này còn liên quan tới sự thay đổi rất lớn của độ chụm bánh xe
xuất hiện ở hành trình nén và trả, đặc biệt là khi chuyển động thẳng.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

Hình 1-10: Sơ đồ nguyên lý các loại hệ thống treo tích cực.
a- Hệ thống lutus; b- Hệ thống Wiliams; c- Hệ thống điều chỉnh với môđun đàn hồi thuỷ
lực có điều chỉnh áp suất thuỷ lực bổ trợ và lò xo đàn hồi xoắn ốc; d- Hệ thống Horvat; 1-

Thân xe; 2- Cảm biến lực; 3- Cảm biến hành trình; 4- Bình tích năng; 5- Bơm cấp; 6-
Van điều khiển; 7- Xylanh dẫn hướng; 8- Cảm biến gia tốc; 9- Van tiết lưu; 10- Van tỷ
lệ; 11- Nguồn cấp khí; 12- Van phân phối khí; 13- Van điều hồ; 14- Bình chứa dầu; 15-

Piston van giảm chấn; 16- Lò xo xoắn ốc; 17- Môđun đàn hồi bổ sung.
Trên hình 1-10c là hệ thống tương tự hệ thống đàn hồi thuỷ khí nhưng chỉ điều
chỉnh chuyển dịch thân xe xuất hiện khi vượt mấp mô liên tục.
Hệ thống sử dụng ballon khí làm bộ phận đàn hồi, vì khơng địi hỏi nhiều năng
lượng, được thể hiện trên hình 1-10d. Trên hệ thống đàn hồi thuỷ khí cần phải có bình
tích năng phụ để chứa chất lỏng có áp suất dư thừa, đảm bảo sự chuyển dịch theo yêu cầu
của thân xe. Lượng dầu này cũng nhận được từ bình tích năng chính với áp suất lớn nhất.
Sự khác nhau về áp lực giữa hai bình được thực hiện nhờ van tiết lưu
Trên hệ thống đàn hồi bằng khí nén. Khí nén được cung cấp vào mơđun lấy từ bình chứa
trung tâm (đảm bảo cả về thể tích và áp suất). Trong ballon khí nén, lượng khí tuy lớn
nhưng áp suất thấp hơn bình chứa trung tâm, do vậy ở bình chứa trung tâm cần thể tích

SVTH: Đặng Thế Hồng 16

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
nhỏ và áp suất cao hơn, để có khả năng cấp khí vào các ballon tương ứng. So với loại sử
dụng mơđun thuỷ - khí thì tổn thất năng lượng nhỏ hơn nhiều. Ngồi ưu điểm tiêu thụ ít
năng lượng, hệ thống này lại sử dụng hệ thống treo Mc.Pherson và cịn có thể san đều tải
trọng theo lực bên nếu bố trí hợp lý ballon khí nén và giảm chấn (vị trí ballon khí nén có
thể nằm chéo hay giảm chấn nằm xiên đối xứng).

1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo

1.2.1. Bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi nằm giữa thân xe và bánh xe (nằm giữa phần được treo và không

được treo). Với phương pháp bố trí như vậy, khi bánh xe chuyển động trên đường mấp
mô, hạn chế được các lực động lớn tác dụng lên thân xe, và giảm được tải trọng động tác
dụng từ thân xe xuống mặt đường.

Bộ phận đàn hồi có thể là loại nhíp lá, lị xo, thanh xoắn, buồng khí nén, buồng
thuỷ lực....Đặc trưng cho bộ phận đàn hồi là độ cứng, độ cứng liên quan chặt chẽ với tần
số dao động riêng (một thơng số có tính quyết định đến độ êm dịu). Muốn có tần số dao
động riêng phù hợp với sức khỏe của con người và an tồn của hàng hố cần có độ cứng
của hệ thống treo biến đổi theo tải trọng. Khi xe chạy ít tải độ cứng cần thiết có giá trị
nhỏ, cịn khi tăng tải cần phải có độ cứng lớn. Do vậy có thể có thêm các bộ phận đàn hồi
phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ bằng cao su biến dạng,...

1.2.1.1. Nhíp lá thường
Trên ôtô tải, ôtô buýt, rơmooc và bán rơmooc phần tử đàn hồi nhíp lá

được sử dụng.

Nếu coi bộ nhíp như là một dầm đàn hồi chịu tải ở giữa và tựa lên hai đầu, khi tác
dụng tải trọng thẳng đứng lên bộ nhíp cả bộ nhíp sẽ biến dạng. Một số các lá nhíp có xu
hướng bị căng ra, một số lá nhíp khác có xu hướng bị ép lại. Nhờ sự biến dạng của các lá
nhíp cho phép các lá có thể trượt tương đối với nhau và tồn bộ nhíp biến dạng đàn hồi.

Tháo rời bộ nhíp lá này, nhận thấy bán kính cong của chúng có quy luật phổ biến: các lá
dài có bán kính cong lớn hơn các lá ngắn. Khi liên kết chúng lại với nhau bằng bulơng
xiết trung tâm, hay bó lại bằng quang nhíp một số lá nhíp bị ép lại cịn một số lá khác bị
căng ra để tạo thành một bộ nhíp có bán kính cong gần đồng nhất. Điều này thực chất là

đã làm cho các lá nhíp chịu tải ban đầu (được gọi là tạo ứng suất dư ban đầu cho các lá

SVTH: Đặng Thế Hoàng 17

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
nhíp), cho phép giảm được ứng suất lớn nhất tác dụng lên các lá nhíp riêng rẽ và thu nhỏ
kích thước bộ nhíp trên ơtơ. Như vậy tính chất chịu tải và độ bền của lá nhíp được tối ưu
theo xu hướng chịu tải của ôtô.

1 2 3 4

Hình 1-11: Kết cấu bộ nhíp.
1- Vòng kẹp; 2- Bulơng trung tâm; 3- Lá nhíp; 4- Tai nhíp.
Một số bộ nhíp trên ơtơ tải nhỏ có một số lá phía dưới có bán kính cong lớn hơn
các lá trên. Kết cấu như vậy thực chất là tạo cho bộ nhíp hai phân khúc làm việc. Khi
chịu tải nhỏ chỉ có một số lá trên chịu tải (giống như bộ nhíp chính). Khi bộ nhíp chính
có bán kính cong bằng với các lá nhíp dưới thì tồn thể hai phần cùng chịu tải và độ cứng
tăng lên. Như thế có thể coi các lá nhíp phía dưới có bán kính cong lớn hơn là bộ nhíp
phụ cho các lá nhíp trên có bán kính cong nhỏ hơn.

Trên các xe có tải trọng tác dụng lên cầu thay đổi trong giới hạn lớn và đột ngột,
thì để cho xe chạy êm dịu khi khơng hay non tải và nhíp đủ cứng khi đầy tải, người ta
dùng nhíp kép gồm: một nhíp chính và một nhíp phụ. Khi xe khơng và non tải chỉ có một
mình nhíp chính làm việc. Khi tải tăng đến một giá trị quy định thì nhíp phụ bắt đầu tham
gia chịu tải cùng nhíp chính, làm tăng độ cứng của hệ thống treo cho phù hợp với tải.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 18

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento

Hình 1-12: Các phương án bố trí nhíp phụ.
a- Phía trên nhíp chính; b- Phía dưới nhíp chính;
1,12- Giá treo; 2- Vịng kẹp; 3,11- Giá đỡ nhíp phụ; 4- Quang nhíp; 5, 8- Nhíp chính; 6,9-

Nhíp phụ; 10- Khung xe; 13- Tai nhíp.
Nhíp là loại phần tử đàn hồi được dùng phổ biến nhất, nó có các ưu - nhược điểm:
- Kết cấu và chế tạo đơn giản.
- Sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng.

- Có thể đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và một phần nhiệm vụ
của bộ phận giảm chấn.

- Trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác, do thế
năng biến dạng đàn hồi riêng (của một đơn vị thể tích) nhỏ (nhỏ hơn của thanh xoắn 4 lần
khi có cùng một giá trị ứng suất: σ = τ). Theo). Theo thống kê, trọng lượng của nhíp cộng giảm
chấn thường chiếm từ (5,5 ÷ 8,0)% trọng lượng bản thân của ơtơ.

- Thời hạn phục vụ ngắn: do ma sát giữa các lá nhíp lớn và trạng thái ứng suất
phức tạp (Nhíp vừa chịu các tải trọng thẳng đứng vừa chịu mômen cũng như các lực dọc
và ngang khác). Khi chạy trên đường tốt tuổi thọ của nhíp đạt khoảng (10 ÷ 15) vạn Km.
Trên đường xấu nhiều ổ gà, tuổi thọ của nhíp giảm từ (10 ÷ 50) lần.

1.2.1.2. Lị xo trụ
Lò xo trụ là loại được dùng nhiều ở ô tô du lịch với cả hệ thống treo độc lập và

phụ thuộc. So với nhíp lá, phần tử đàn hồi dạng lị xo trụ có những ưu - nhược điểm sau:

- Kết cấu và chế tạo đơn giản.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 19

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento
- Trọng lượng nhỏ.
- Kích thước gọn, nhất là khi bố trí giảm chấn và bộ phận hạn chế hành trình ngay

bên trong lị xo.
- Nhược điểm của phần tử đàn hồi loại lò xo là chỉ tiếp nhận được tải trọng thẳng

đứng mà không truyền được các lực dọc ngang và dẫn hướng bánh xe nên phải đặt thêm
bộ phận hướng riêng.

Phần tử đàn hồi lò xo chủ yếu là loại lò xo trụ làm việc chịu nén với đặc tính tuyến
tính. Có thể chế tạo lị xo với bước thay đổi, dạng cơn hay parabol để nhận được đặc tính đàn
hồi phi tuyến. Tuy vậy, do công nghệ chế tạo phức tạp, giá thành cao nên ít dùng.

Có ba phương án lắp đặt lị xo lên ơ tơ là:
- Lắp không bản lề.
- Lắp bản lề một đầu.
- Lắp bản lề hai đầu.

Hình 1-13: Các sơ đồ lắp đặt lò xo trong hệ thống treo.
a- Khơng có bản lề; b- Bản lề một đầu; c- Bản lề hai đầu.

1 và 4- Thanh đòn; 2 và 5- Lò xo; 3 và 6- Bản lề.

Vì thế trong hai trường hợp đầu, lò xo phải lắp đặt thế nào để ở trạng thái cân bằng
tĩnh mômen uốn và lực bên đều bằng khơng. Khi lị xo bị biến dạng max, lực bên và mô
men uốn sẽ làm tăng ứng suất lên khoảng 20% so với khi lò xo chỉ chịu lực nén max.

Để tránh tăng ma sát giữa các vòng lò xo và vành định tâm, chiều cao của nó cần

phải lấy bằng 1÷1,5 đường kính sợi dây lị xo và các vịng lị xo khơng được chạm nhau ở
tải trọng bất kỳ.

SVTH: Đặng Thế Hoàng 20