Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2,5 tấn

Đồ án tốt nghiệp
Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai trò hết
sức quan trọng. Nhu cầu về xe tải nhẹ, xe tải nặng trong nước ngày một cao, chính
vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp tư nhân, liên doanh, Tuy nhiên trước
thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nước ngoài cùng với đó là
thuế nhập khẩu, Đã làm cho giá xe tăng cao, gây khó khăn cho người tiêu dùng.
Một yêu cầu đặt ra là phải tăng được tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô, nhằm giảm
được giá thành của một chiếc xe bán ra và thúc đẩy được các ngành công nghiệp
chế tạo máy trong nước.
Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo nên độ
êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải mái dễ
chịu. Đối với đồ án tốt nghiệp được giao: “ thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2,5
tấn ” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nước, Em đã chọn
phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời được những tiêu chí ấy. Với
sự hướng đẫn chỉ bảo của thầy Nguyễn Tiến Dũng, Em đã hoàn thành được đồ án
tốt nghiệp.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Lê Huy Trường
1
Đồ án tốt nghiệp
Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo
1.1. Lịch sử hình thành:
Xã hội loài người khi bắt đầu xuất hiện những phương tiện vận tải đầu tiên đã quan
tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những phương tiện giao
thông là xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe với khung xe. Việc di chuyển
chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho người ngồi trên xe. Về sau con
người tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt được các chấn động trên xe. Và khi khoa học
phát triển đã tìm được nguyên tắc dập tắt các dao động qua đó hình thành nên các
hệ thống treo của các xe như hiện nay
1.2.Nhiệm vụ của hệ thống treo

- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô
- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh
- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi
điều kiện chuyển động
1.3.Yêu cầu của hệ thống treo
- Đảm bảo tần số dao động riêng thích hợp cho phần được treo
- Đảm bảo tính êm dịu
- Có độ dập tắt dao động hợp lý
- Đảm bảo vỏ ôtô không bị nghiêng khi quay vòng hoặc khi phanh
- Đảm bảo chiều rộng cơ sở và các góc đặt của trụ đứng bánh xe dẫn hướng không
thay đổi
2
Đồ án tốt nghiệp
- Đảm bảo sự tương thích giữa động lực học bánh xe dẫn hướng và động học của
dẫn động lái
1.4.Phân loại
Hệ thống treo là tập hợp các cơ cấu dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ với các cầu
hay hệ thống chuyển động (bánh xe) ô tô.
Hệ thống treo bao gồm ba bộ phận sau:
- Bộ phận đàn hồi: là bộ phận làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền tải trọng thẳng
đứng, giảm va đập và tải trọng tác dung lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, để
đảm bảo chuyển động được êm dịu.
- Bộ phận hướng: nó làm nhiệm vụ tiếp nhận và truyền các lực dọc, ngang, các mô
men phản lực, mô men phanh, tải trọng tác dung thẳng đứng, xác định động học
bánh xe và khung, vỏ.
- Bộ phận giảm chấn: Nó dễ dập tắt một cách hợp lí dao động những bộ phận được
treo và không được treo, biến cơ năng thành nhiệt năng toả ra môi trường.
1.4.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng:
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 thành hai loại:

+ Hệ thống treo độc
+ Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo được đặc trưng bởi dầm cầu liền và dịch
chuyển của các bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẩn nhau.Hệ thống treo phụ thuộc
có nhiều kiểu khác nhau :
3
Đồ án tốt nghiệp
- Kiểu đòn kéo có dầm xoắn
Kiểu này được sử dụng chủ yếu cho hệ thống treo sau của các xe có động cơ đặt
phía trước và dẫn động bánh trước. Kết cấu của nó bao gồm một đòn treo và một
thanh ổn định được hàn với dầm chịu xoắn.
Nhờ có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ nên có thể giảm được khối lượng không được
treo, tăng tính êm dịu cho xe. Ngoài ra nó còn cho phép tăng khoảng không gian
của khoang hành lý. Khi có hiện tượng xoay đứng do chạy vào đường vòng hoặc
trên đường mấp mô, thanh ổn định sẽ bị xoắn cùng với dầm cầu, nhờ thế hiện
tượng xoay đứng được giảm xuống, giúp xe chạy ổn định hơn
- Kiểu nhíp song song
Với loại này, hai bó nhíp được đỡ hoặc treo dầm cầu tạo dao động cho xe khi đi
vào đường gồ ghề. Đồng thời ở loại này có kết cấu thêm bộ giảm chấn nhằm nhanh
chống dập tắt dao động do nhíp gây nên. ưu điểm của loại này là có thể tạo ra
khoảng sáng gầm xe rất cao, nâng cao được tính cơ động của động cơ, đồng thời
4
Đồ án tốt nghiệp
cũng có cấu tạo đơn giản, độ cứng vững cao. Hệ thống treo này thường được dùng
cho các loại xe tải hoặc dùng để treo cầu sau trên một số xe du lịch
Ở hệ thống treo loại này, khối lượng không được treo phụ thuộc vào khối lượng các
lá nhíp. Tuỳ theo cách bố trí các lá nhíp, mà ta có các kết cấu khác nhau
- Kiểu bốn thanh liên kết
5
Đồ án tốt nghiệp

Kiểu này thường được sử dụng cho hệ thống treo phía sau. Kiểu treo này giúp cho
xe chạy êm nhất trong các kiểu hệ thống treo phụ thuộc
- Kiểu đòn dẫn, đòn kéo có thanh gioằng ngang
Kiểu này thường được sử dụng cho hệ thống treo trước và treo sau của các xe bán
tải, xe tải nhẹ, Với đặc tính: xe chạy êm,độ cứng vững cao
+ Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định, do vậy độ mòn lốp xe ít.
- Khi chịu lực bên ( Ly tâm, đường ngang, gió bên ) hai bánh xe liên kết cứng làm
hạn chế hiện tượng trượt bên của bánh xe.
- Công nghệ chế tạo đơn giản; Số lượng các chi tiết ít; Dễ tháo lắp, sửa chữa và bảo
dưỡng; Giá thành thấp.
6
Đồ án tốt nghiệp
Với những ưu điểm trên, hệ thống treo phụ thuộc thường được dùng chủ yếu ở ôtô
tải, Buýt, dùng cho cầu sau của ôtô con. Đối với những ôtô có tính việt dã cao, với
tốc độ không lớn lắm thường dùng hệ thống treo phụ thuộc cho cả hai cầu trước và
cầu sau.
+ Nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc
- Khối lượng phần không được treo ( phần liên kết bánh xe) là rất lớn, đặc biệt ở
trên cầu chủ động. Khi ôtô di chuyển trên những con đường không bằng phẳng, tải
trọng sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh giữa phần không được treo với phần được
treo, sẽ làm giảm độ êm dịu trong khi chuyển động. Mặt khác bánh xe va đập mạnh
trên nền đường làm xấu đi sự tiếp xúc các bánh xe với mặt đường.
- Khoảng không gian phía dưới sàn ôtô phải lớn, để đủ bảo đảm cho dầm cầu thay
đổi vị trí, cho nên chiều cao trọng tâm của ôtô sẽ lớn và sẽ làm giảm đi thể tích
chứa hàng hóa sau ôtô.
- Sự nối cứng giữa hai bánh xe nhờ vào dầm cầu liền gây nên các trạng thái điển
hình về động học, nếu bố trí hệ thống treo này cho cầu trước dẫn hướng, sẽ làm xấu
đi tính ổn định trong khi chuyển động trên đường không bằng phẳng
Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh xe bên trái

không có liên kết cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự
dịch chuyển của bánh xe kia. Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe mà
người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng
ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.Hệ
thống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấu rời, có độ êm dịu của cả xe
cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt.
7
Đồ án tốt nghiệp
Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có đặc điểm là hai bánh xe
hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn định chuyển động cao. Hai bánh xe
được liên kết bởi các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không được treo nhỏ, ôtô
chuyển động đạt được độ êm dịu cao. Hệ treo không cần sử dụng dầm ngang ,
khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bên sườn xe. Đặc điểm này
cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao được tốc độ của xe.
Nhược điểm của hệ thống treo độc lập:
Ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng là riêng biệt nên
không tránh khỏi sự phức tạp về mặt kết cấu. Sự phức tạp trong kết cấu cũng gây
khó khăn cho việc bố trí các hệ thống khác trên ôtô. Hệ thống treo độc lập dầm cầu
thường là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các đoạn đường gồ ghề rất dễ
làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫm đến sự mất ổn định của xe.
Giá thành của một hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với hệ
thống treo phụ thuộc.
8
Đồ án tốt nghiệp
Chương 2.Phương án thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn
2.1.Hệ thống treo trước
Hệ thống treo có ba phần tử: Phần tử dẫn hướng, phần tử đàn hồi, phần tử giảm
chấn.
Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là tiếp nhận và truyền lực thẳng đứng từ

đường lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu cho ôtô khi chuyển
động trên những loại đường khác nhau.
Bộ phận đàn hồi của xe tải thường sử dụng các loại sau:
Loại lò xo trụ
Loại khí
Loại nhíp.
Nhíp: Nhíp là bộ phận đàn hồi được sử dụng rất nhiều trong ôtô. Chức năng chính
của nhíp:
Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.
Chức năng dẫn hướng: truyền lực dọc, ngang, có thể có cả lực bên.
Chức năng giảm chấn đảm nhiệm nhờ giảm chấn, ma sát giữa các lá nhíp, ma sát
trong các lớp cao su.
Mặt khác nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn, rẻ tiền, việc chế tạo, sửa chữa, thay
thế cũng rất đơn giản.Với những đặc điểm trên em chọn bộ phận đàn hồi của hệ
thống treo là hệ nhíp.
Hệ nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng. Bộ phận dẫn
hướng của hệ thống treo có mục đích xác định động học và tính chất dịch chuyển
9
Đồ án tốt nghiệp
của các bánh xe tương đối với khung hay vỏ ôtô và dùng để truyền lực dọc (lực kéo
tiếp tuyến hoặc lực phanh) lực ngang cũng như các mômen phản lực và mômem
phanh. Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo giữ được động học của bánh xe khi
chuyển động, giữ được ổn định các góc đặt của bánh xe dẫn hướng. Khi bánh xe
dao động không làm ảnh hưởng đến động lực học quay vòng của bánh xe. Truyền
được lực dọc, lực ngang và giữ được góc nghiêng của thùng xe trong một giới hạn
nhất định. Đảm bảo cho việc bố trí hệ thống truyền lực được dễ dàng, khi hệ thống
treo làm việc không làm ảnh hưởng đến hệ thống truyền lực.
Bộ phận giảm chấn làm việc dựa trên nguyên lý biến năng lượng của dao động
thành nhiệt năng bằng cách chuyển chất lỏng từ buồng chứa này đến buồng chứa
khác qua những van tiết lưu rất bé. Khi chất lỏng qua van tiết lưu sẽ sinh sức cản

lớn cho sự chuyển động của chất lỏng tạo ra ma sát giữa chất lỏng và các lỗ van,
chất lỏng và chất lỏng, chất lỏng và vỏ sinh ra nhiệt năng làm nóng giảm chấn, do
đó dập tắt được dao động. Như vậy ta chọn phương án: Hệ treo phụ thuộc có phần
tử dẫn hướng và đàn hồi là nhíp nửa elip đặt dọc và giảm chấn loại ống.
2.2.Hệ thống treo sau
Đối với hệ thống treo sau được gắn với thùng xe chủ yếu dùng để chở hàng hoá,nên
cầu sau không cần đảm bảo độ êm dịu như cầu trước.khối lượng thay đổi lớn nên ta
cần có thêm nhíp phụ.
Số liệu ban đầu
10
Đồ án tốt nghiệp
STT Thông số Giá trị Đơn vị
1
Kích thước toàn bộ m
Dài 5 ,715 m
Rộng 2,28 m
Cao 2.13 m
2 Chiều dài cơ sở 3,3 m
3 Vết bánh trước/sau 1,585/1,65 m
4
Trọng lượng xe không tải 28100 N
Phân bố lên phần trước 13500 N
Phân bố lên phần sau 14600 N
5
Trọng lượng toàn bộ 54600 N
Phân bố lên phần trước 16600 N
Phân bố lên phần sau 38000 N
6
Trọng lượng không được
treo phần trước

1500 N
Trọng lượng không được
treo phần sau
2500 N
Chương 3:Tính toán hệ thống treo trước
3.1.Xây dựng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo
Đặc tính đàn hồi là đường biểu diễn quan hệ giữa phản lực pháp tuyến Z tác dụng
lên bánh xe với biến dạng hệ thống treo đo ngay tại trục bánh xe. Nhờ đặc tính đàn
hồi mà ta đánh giá được cơ cấu đàn hồi của hệ thống treo.
11
Đồ án tốt nghiệp
Khi xây dựng đặc tính đàn hồi, giả thiết bỏ qua ma sát và khối lượng phần không
được treo (nếu có thì trừ đi), coi đặc tính là tuyến tính.
Đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo phải đi qua hai điểm: A(f
t
, Z
t
), B(f
đ
,
Z
đ
), trong đó:
Z
t
: tải trọng tĩnh tác dụng tại bánh xe gây ra biến dạng f
t
.
f
t

: biến dạng tĩnh của hệ thống treo đo tại trục bánh xe,
Z
đ
: tải trọng động tác dụng lên bánh xe gây ra biến dạng f
đ
.
f
đ
: biến dạng thêm của hệ thống treo dưới tác dụng của tải trọng động.
Để xây dựng đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo, trước tiên ta xác định hai
điểm A(f
t
, Z
t
), B(f
đ
, Z
đ
).
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tính
toán cho 1 bên. Tải trọng tác dụng lên 1 bên của hệ thống treo trước:
Trọng lượng được treo:
16600 1500
7550( )
2
dt
G N
−
= =
Trọng lượng tác dụng lên hệ thống treo:

Zt = Gdt = 7550 (N)
Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề
ra. Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số dao
động, gia tốc dao động, vận tốc dao động
12
Đồ án tốt nghiệp
Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, chúng em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu, đó
là chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu này được lựa chọn như sau:
Tần số dao động của xe: n=60÷120(lần/phút). Với số lần như vậy thì người khoẻ
mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Ta có:
30
t
n
f
=
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước n
s
= 95 (lần/ phút).
Ta có:
30
t
n
f
=
. f
t
: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m).
Vậy độ võng tĩnh (f
t

):
2 2
30 30
0,10( ) 10( )
95
t
f m cm
n
   
= = = =
 ÷  ÷
   
Độ cứng sơ bộ của hệ
thống treo:
7550
755( / )
10
dt
t
G
C N cm
f
= = =
Trọng lượng lớn nhất tác dụng lên bánh xe:
Z
max
= K
đ
. Z
t

Để đảm bảo điều kiện tránh va đập giữa phần được treo và không được treo hệ số
động lực học được chọn trong giới hạn: K
đ
= 2 ÷ 3 . Xe thiết kế là xe tải .Nên
chọn: K
đ
= 2,5
Thay các số liệu K
đ
= 2,5 và Z
t
= 7550 [N] .Ta có: Z
max
= 2,5.7550 = 18875 [N]
- Xác định f
đt
:
13
f [mm]
Z t
f đ=100f t =100
0
Z max
7550
18875
Z [N]
L
l1
d
Z”

l2
Đồ án tốt nghiệp
Đối với xe tải :
f
đ
= 1,0.f
t
= 1,0.100= 100 (mm)
3.2.Tính toán thiết kế và chọn các thông số cơ bản của hệ thống treo
3.2.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp
- Tiết diện lá nhíp có nhiều dạng khác nhau. Nhưng ở đây ta chỉ chọn lá nhíp có tiết
diện hình chữ nhật, để tính toán đơn giản và thiết kế cũng đơn giản hơn. Vì nhíp
này có ưu điểm: đơn giản, bảo dưỡng sữa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.
14
'Z
Đồ án tốt nghiệp
L - Chiều dài toàn bộ của bộ nhíp.
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trước của xe tải:
L=(0,22÷0,35)L
x
Lx: chiều dài của xe(3300 mm).
L=(0,22÷0,35).3300=726
÷
1155(mm).
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L=1090(mm).
Chọn khoảng cách giữa hai quang nhíp :l
q
= 90(mm).
Ta có

1 2
lá nhíp tính từ quang nhíp: l
k
=(l- l
q
)
2
=500(mm).
Như vậy l
1
=500(mm).
Ta chọn số lá nhíp là 9 được chia làm 2 nhóm:
Nhóm 1:gồm 2 lá có L=1090(mm),chiều dày 6,5mm
Nhóm 2:gồm 7 lá,chiều dầy các lá là 7mm
Chiều rộng của các lá 70mm
Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp.
Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến tần số dao
động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sang xác định kích
thước chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhíp phụ
15
Đồ án tốt nghiệp
thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải
trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.
Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì vậy khi tăng
một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp. Điều này rất quan
trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mômen xoắn.
Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các
yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất. Nếu nhíp dài quá làm cho độ cứng của
nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ nhíp và khung
xe.

Tóm lại, ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà còn kết hợp cả bề
dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình học của nhíp.
Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu lực
ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp,
chỉ có một phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc. Do vậy để
tăng độ bền của lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp
chính và chiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính.
Việc xác định chiều dài các lá nhíp là một trong những điều kiện cơ bản để đảm
bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, điều này cần thiết để nâng cao tuổi thọ của nhíp.
Chiều dài các lá nhíp được xác định từ điều kiện sao cho dạng của nhíp thực tế
trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện cân bằng phản lực trên
đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngoài được xác định bằng phương pháp tải trọng
tập trung. Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
16
Đồ án tốt nghiệp
3
32 1 2 2
1 2 1 2 3
3
3 3 3
2 4
2 3 2 3 4
n n 1 n
n 1 n n 1
l
j l j l
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) .(3 1) 0
j l j l l
j j l
l l

0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) .(3 1) 0
j l j l l

j l j
0,5 (3 1) (1 )
j l j
−
− −
− − + + − =
− − + + − =
− − + 0









=


Trong đó:
l
i
: chiều dài lá nhíp thứ i
j
i
: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i

theo
[ ]
3
ta có
j=
3
.
12
b h
trong đó b,d lần lượt là bề rộng và dầy của lá nhíp
→j
1
= (2.70.6,5
3
)/12 = 2746 (mm
4
) ; j
2
= ………j
8
= (70.7
3
)/12 = 1715 (mm
4
)
Với l
1
=500(mm) ta giải được:
l
1

=500(mm), l
2
=415(mm), l
3
=365(mm), l
4
=310(mm), l
5
=260(mm),
l
6
=200(mm), l
7
=140(mm), l
8
=90(mm).
17
Đồ án tốt nghiệp
3.2.2.Tính độ cứng thực tế của nhíp.
f
p
Sử dụng phương pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
Xét một thanh như hình 3.3, khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f. Gọi U là
thế năng biến dạng đàn hồi của thanh ta có:
.
U
U P f f
P
= → =
Nếu thanh có tiết diện không đổi thì:

dU
f
dP
=
Sử dụng sơ đồ hình trên để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu
được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P. Sử dụng công thức trên ta có:
( )
3
1 1
1
6. .
n
k k k
i
Z
f a Y Y
E
α
+ +
=
= −
∑
Vậy ta có độ cứng nhíp là:
18
Đồ án tốt nghiệp
n
n
3
k 1 k k 1
k 1

6.E.
C
a (Y Y )
+ +
=
α
=
−
∑
Trong đó: E là môđun đàn hồi của vật liệu: E=2,1.10
7
(N/cm
2
)
α: hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải α=0,85
a
k
=(l
k
-l
k+1
) với l
k
: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ k
Y
k
= 1/I
k
I
k

: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ
k.
k
l
k
mm
a
1k
+
mm
b
mm
h
k
mm
J
k
mm
4
I
k
mm
4
Y
k
10
-
5
Y
k

-Y
1k+
10
-5
a
k+1
3
(Y
k
-Y
1k+
)
1 500 85 70 13 2746 2746 36 14 86
2 415 135 70 7 1715 4461 22 6,2 153
3 365 190 70 7 1715 6176 16 3,5 241
4
310
240 70 7 1715 7891 13 2,3 313
5 260 300 70 7 1715 9606 10 1,6 426
6 200 360 70 7 1715 11321 8,8 1,2 542
7 140 410 70 7 1715 13036 7,7 0,9 615
8 90 500 70 7 1715 14751 6,8 6,8 8473
10819
19
Đồ án tốt nghiệp
Vậy độ cứng thực tế của nhíp là C
n
=98,71(
N mm
)

Độ võng thực tế của nhíp:
7550
76,5( ) 0,077( )
98,71
t
t
n
G
f mm m
C
= = = =
Số lần dao động trong một phút:
30 30
108( )
0,077
t
l
n
p
f
= = =
Vậy hệ thống treo thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải
3.2.3.Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải
Trọng lượng được treo(G
dt
):
( )
13500 1500
6000( )
2

dt
G N
−
= =
Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
dt
t
n
G
6000
f 61(mm) 0,061(m)
C 98,71
= = = =
Số lần dao động trong một phút:
t
30 30
n 120
f 0,061
= = =
(lần/phút)
Vậy hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu của xe trong tất cả thời gian hoạt động
của xe.
20
Đồ án tốt nghiệp
Việc tính toán tần số dao động của hệ thống treo sau khi xe chuyển động không tải
chỉ để xác định thông số của xe.
3.2.4. Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp
Tính theo phương pháp tải trọng tập trung.
Giả thiết: Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc ở hai đầu lá như vậy lực được
truyền từ lá này sang lá kia chỉ qua hai điểm đầu mút của lá, phần còn lại không

tiếp xúc và như vậy lá được biến dạng tự do. Với giả thiết tải trọng tập trung, giữa
các lá ở hai đầu đưa vào các con lăn, phần giữa nhíp được kẹp cứng bằng các quang
nhíp, truyền lực giữa các lá chỉ nằm giữa hai đầu.
Nếu chỉ khảo sát 1/2 lá nhíp, ta có thể hình dung bộ nhíp được cấu tạo từ một số
dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác dụng của tải trọng ngoài, ứng
suất trong các lá có thể các định nếu biết các lực tác động lên mỗi một lá nhíp. Như
vậy bài toán xác định ứng suất chuyển về bài toán xác định các lực đặt lên các lá
nhíp: X
1
, X
2
X
n-1
.
Sơ đồ tính nhíp
21
Đồ án tốt nghiệp
l
1
l
2
l
3
l
4
l
k
l
k+1
l

n-1
l
n
X
2
X
2
X
3
X
3
X
k-1
X
4
X
k
X
k
X
k+1
X
k+1
X
n-1
X
k+2
X
n
X

n
Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá nhíp thứ
hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của lá thứ k-1 và lá
thứ k bằng nhau.Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng
bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 ẩn là các giá trị
X
2
, X
n-1
.
Ta có hệ phương trình dùng để tính toán phản lực:
2 2 1 2 2
3 1 3 2 3 3
n n 2 n n 1
A P B X C X 0
A X B X C X 0

A X B X 0
− −
+ + =


+ + =




+ =

Trong đó:

k k 1
k
k 1 k
j l
A 0,5 (3 1)
j l
−
−
= −
;
k
k
k 1
j
B (1 )
j
−
= − +
22
Đồ án tốt nghiệp
k 1 k
k
k k 1
l l
C 0,5( )(3 1)
l l
+
+
= −
; P=

7550
3775( )
2 2
dt
G
N= =
.
k
l
:
1 2
chiều dài hiệu dụng của lá nhíp thứ k.
P: phản lực tác dụng lên tai nhíp.
X
i
: Phản lực tại các đầu mút.
Ta có bảng sau :
k
l
k
mm
J
k
mm
4
A
k
B
k
C

k
1
500 2746
0 0 0
2
415 1715
0,82 -1,62 0,82
3
365 1715
1,2 -2 0,77
4
310
1715
1,26 -2 0,76
5
260 1715
1,29 -2 0,66
6
200 1715
1,45 -2 0,56
7
140 1715
1,64 -2 0,48
8
90 1715
1,83 -2
23
Đồ án tốt nghiệp
2 3
2 3 4

3 4
4 5 6
5 6 7
6 7 8
7 8
0,795 1,607 0,812 0
1,217 2 0,783 0
1,256 2 0,744 0
1,312 2 0,688 0
1,014 2 0,598 0
1,568 2 0,432 0
2 2 0
− + =


− + =


− + =

− + =


− + =


− + =

− =


P X X
X X X
X X
X X X
X X X
X X X
X X
Giải hệ trên bằng phương pháp thế với P=3775(N)ta được kết quả:
X2=X3=X4=……X8= 3775 (N)
3.2.5. Xây dựng biểu đồ ứng suất.
Sơ đồ tính được thể hiện trên hình vẽ:
Công thức tính ứng suất:
C
k 1 k k k 1
C
u u
M
X .l X .l
W W
− +
−
δ = =
(N/cm
2
)
( )
k 1 k k 1
B
B
u u

X . l l
M
W W
− +
−
δ = =
(N/cm
2
)
Trong đó W
u
là mômen chống uốn:
2
u
b.h
W
12
=
.
24
Đồ án tốt nghiệp
Sử dụng các công thức trên thay số ta có kết quả sau:
STT L(mm) X(N)
W
u
(mm
3
)
M
a

(Nmm)
( )
2
a
N mm
σ
M
B
(Nmm)
( )
2
B
N cm
σ
1 500 3775 986 320875 325 410197 416
2 415 3775 490 177988 363 123281 251
3 365 3775 490 204031 416 251352 512
4
310
3775 490 177850 362 146451 298
5 260 3775 490 220666 450 211971 432
6 200 3775 490 223275 455 251603 513
7 140 3775 490 175945 359 202337 412
8 90 3775 490 290309 592 290309 592
Ta thấy ứng suất sinh ra của mỗi nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu.
[ ]
σ
=60000(N/cm
2
) do đó các lá nhíp đủ bền.

25