thiết kế hệ thống treo xe tải

Lời nói đầu
Khi ôtô ngày càng hoàn thiện, khi xã hội ngày càng phát triển về mặt văn
hoá, kinh tế và xã hội thì các tiêu chí đánh giá ảnh hởng của dao động cũng
cần đợc xem xét một cách nghiêm túc. Đối với xe tải, ngoài yêu cầu về độ êm
dịu, ngày nay ngời ta buộc phải chú ý đến các tiêu chí khác nh: an toàn hàng
hoá, ảnh hởng của tải trọng động đến đờng (áp lực đờng), và cuối cùng là mức
độ giảm tải trọng và do vậy làm giảm khả năng truyền lực khi tăng tốc và khi
phanh.Trong vận tải ôtô máy kéo, ngời lái là ngời quyết định chủ yếu cho an
toàn chuyển động và mọi chỉ tiêu Ôtô máy kéo dùng trong kinh tế kỹ thuật
khác. Nếu dao động của xe mà nằm ngoài phạm vi dao động cho phép
(80ữ120 lần/phút) thì sẽ làm tăng lỗi điều khiển của ngời lái, gây ra hàng loạt
những nguy hiểm đến tính mạng của con ngời và hàng hoá.
Khi ôtô chạy trên đờng không bằng phẳng thờng phát sinh dao động.
Những dao động này thờng ảnh hởng xấu tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và đặc
biệt ảnh hởng ngời lái và hành khách ngồi trên xe. Ngời ta cũng tổng kết
rằng, những ôtô chạy trên đờng xấu, ghồ ghề so với ôtô chạy trên đờng tốt,
bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 40ữ50%, quãng đờng chạy giữa hai
chu kỳ đại tu giảm từ 35ữ40%, năng suất vận chuyển giảm từ 35ữ40%.
Điều đặc biệt nguy hiểm của dao động là nếu con ngời chịu lâu trong tình
trạng xe bị rung, xóc nhiều sẽ gây mệt mỏi. Một số nghiên cứu gần đây về dao
động và ảnh hởng của nó tới sức khoẻ con ngời đều đi tới kết luận: Nếu con
ngời bị ảnh hởng một cách thờng xuyên của dao động thì sẽ mắc phải bệnh
thần kinh và não.
ở những nớc phát triển, dao động của ôtô đợc quan tâm đặc biệt. Dao động
của xe đợc nghiên cứu đa về mức tối u làm giảm đến mức thấp nhất những tác
hại của nó đến con ngời đồng thời làm tăng tuổi thọ của xe cũng nh các bộ
phận đợc treo.
ở nớc ta hiện nay, công nghệ sản xuất xe hơi cũng không ngừng đợc cải
tiến với sự trợ giúp về khoa học kỹ thuật của các nớc tiên tiến. Ngành xản suất
xe hơi đã từng bớc trở thành mũi nhọn của nền kinh tế, đa đất nớc ngày càng
vững bớc đi lên Chủ Nghĩa Xã Hội. Tuy nhiên nền kinh tế Việt Nam vẫn còn

yếu so với các nớc trên khu vực và trên thế giới. Trong ngành giao thông vận
tải vẫn còn cho phép lu hành những xe kém về chất lợng cũng nh không còn
đảm bảo về độ bền. Khả năng làm việc của xe và đặc biệt là dao động của
những xe này quá lớn nằm ngoài phạm vi cho phép có thể ảnh hởng lớn đến
sức khoẻ con ngời. Vì vậy vấn đề dặt ra là làm sao cải tiến đợc những xe này.
Mục tiêu của ngành Công nghiệp ôtô nớc ta trong những năm tới là nội địa
từng phần và tiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ôtô. Không chỉ dừng lại ở đó,
chúng ta đã bắt đầu quan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an toàn
chuyển động hay nói cách khác là tính năng động lực học ôtô, từ đó có
những cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng của nớc ta. Để hoàn thành đợc
mục tiêu này, chúng ta phải thiết kế các cụm, các chi tiết sao cho phù hợp với
điều kiện sử dụng mặt khác còn phải đảm bảo tính công nghệ tại Việt Nam.
Trớc những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ôtô
chúng em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo xe ti

Phần 1: Tính toán thiết kế hệ thống treo
Chơng 1. yêu cầu nhiệm vụ hệ thống treo xe ba cầu
1.1. Đặc điểm và yêu cầu của những xe có tính năng cơ động
2
Xe có 3 cầu là loại xe có tính năng cơ động và tính năng việt dã cao, có
thể di chuyển trong những địa hình phức tạp. Xe có cầu trớc sử dụng hệ treo
phụ thuộc, cầu 2 và cầu 3 sử dụng hệ treo cân bằng. Khi một hoặc vài bánh xe
bị mất khả năng bám (sa lầy, xuống hố ) thì xe vẫn có thể chuyển động.
Xe đợc dùng nhiều trong quân đội để chở bộ binh, khí tài. Ngoài ra xe còn
đợc dùng để vận chuyển hàng hoá, bu kiện và dùng trong khai thác lâm
nghiệp. Xe có thể kéo theo moóc hoặc sơmi rơmoóc.
Để thực hiện đợc điều này, xe phải có những yêu cầu cơ bản sau:
Công suất của xe phải lớn để có thể sinh ra mômen quay lớn tại bánh
xe.
Hệ thống treo có độ bền cao, độ tin cậy và khả năng làm việc lâu dài.

Có kích thớc và kết cấu hợp lý đảm bảo tính an toàn khi chuyển động.
Hệ thống lái thay đổi theo xu hớng làm nhẹ lực đặt lên vành lái, sử
dụng thuận lợi dễ dàng mà vẫn đảm bảo khả năng điều khiển xe chính xác
nhanh chóng
Kết cấu của xe (khoảng sáng gầm xe, kích thớc cơ sở, ) phải đảm bảo
để xe có thể di chuyển trong những địa hình phức tạp.
Lốp phải có kết cấu đặc biệt để tăng khả năng bám của xe.
Hệ thống truyền lực của xe phải có độ cứng vững và độ bền cao đảm
bảo xe có thể làm việc liên tục trong điều kiện khắc nghiệt.
1.2. Yêu cầu thiết kế
Nhiệm vụ của hệ thống treo:
Nối mềm giữa phần đợc treo và phần không đợc treo.
3
Tạo điều kiện cho bánh xe chuyển động tơng đối theo phơng thẳng đứng
đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức
có trể chấp nhận đợc những chuyển động không mong muốn có khác của bánh
xe (Lắc ngang, lắc dọc).
Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe : bao gồm lực thẳng
đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo, lực phanh, lực đẩy), lực bên (lực
ly tâm, lực gió), mômen chủ động, mômen phanh.
Để thực hiện đợc điều này hệ thống treo đợc thiết kế cần phải đảm bảo:
Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ
thuật của xe đó là xe có thể chạy trên địa hình phức tạp.
Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn
chế.
Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý, thoả mãn mục đích chinhs
của hệ thống treo là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng không phá hỏng
các quan hệ động lực học và động học bánh xe.
Không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ xe.
Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo các tần số dao động

riêng của vỏ xe và độ võng động phải đảm bảo vận tốc của xe khi chuyển
động trên đờng xấu phải nằm trong giới hạn cho phép, ở giới hạn này không
có sự va đập lên các bộ phận hạn chế.
Độ võng của bánh xe dẫn hớng vẫn gữ đúng khi bánh xe dẫn hớng dịch
chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là khoảng cách giữa hai bánh xe
trớc và các góc đặt trụ đứng và bánh dẫn hớng không bị thay đổi.
Dập tắt nhanh các dao động khi ôtô đi qua đờng ghồ ghề.
4
Hệ thống treo còn phải đủ cứng vững và độ bền để làm việc an toàn
1.3. Phơng án thiết kế treo xe
Để đảm bảo hệ treo đủ cứng vững với tải trọng của xe lớn thì hệ thống treo
trên xe phải đợc sử dụng hệ thống treo phụ thuộc. Hệ treo này có u điểm là
các bánh xe đợc nối với nhau bằng một dầm cầu cứng nên trong quá trình
chuyển động vết bánh xe đợc cố định do vậy không xảy ra mòn lốp nhanh, do
trợt ngang nh ở các hệ treo khác. Khi chịu lực bên (gió, lực ly tâm, đờng
nghiêng) hai bên bánh xe đợc liên kết cứng, bởi vậy hạn chế đợc hiện tợng trợt
bên bánh xe.
Nhng nhợc điểm của hệ thống treo này là khối lợng phần liên kết bánh xe
rất lớn, đặc biệt nh trên cầu chủ động. Khi xe đi trên đờng không bằng phẳng,
tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh giữa phần không treo và phần
đợc treo làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe.Mặt khác bánh xe va đập
mạnh trên nền đờng làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đờng.
Khoảng không gian phía dới gầm xe phải lớn, đủ đảm bảo cho dầm cầu
thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm xe khá lớn, làm giảm thể tích
khoang chứa hàng của xe, khi xe vào cua không ổn định.
Tuy có những nhợc điểm trên nhng hệ treo phụ thuộc lại có những u điểm
rất lớn về tính tải trọng, độ cứng vững cao, có khả năng chịu đợc tải trọng của
xe đợc thiết kế.
1.3.1.Hệ thống treo trớc
Hệ thống treo có ba phần tử: Phần tử dẫn hớng, phần tử đàn hồi, phần tử

giảm chấn.
5
Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là tiếp nhận và truyền lực thẳng đứng
từ đờng lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu cho ôtô khi
chuyển động trên những loại đờng khác nhau.
Bộ phận đàn hồi của xe tải thờng sử dụng các loại sau:
+ Loại lò xo trụ
+ Loại khí
+ Loại nhíp.
Nhíp: Nhíp là bộ phận đàn hồi đợc sử dụng rất nhiều trong ôtô. Chức năng
chính của nhíp:
+ Chức năng đàn hồi theo phơng thẳng đứng.
+ Chức năng dẫn hớng: 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 chúng 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 hớng. Bộ phận
dẫn hớng của hệ thống treo có mục đích xác định động học và tính chất dịch
chuyển của các bánh xe tơng đối với khung hay vỏ ôtô và dùng để truyền lực
dọc (lực kéo tiếp tuyến hoặc lực phanh) lực ngang cũng nh các mômen phản
lực và mômem phanh. Bộ phận dẫn hớng phải đảm bảo giữ đợc động học của
bánh xe khi chuyển động, giữ đợc ổn định các góc đặt của bánh xe dẫn hớng.
Khi bánh xe dao động không làm ảnh hởng đến động lực học quay vòng của
bánh xe. Truyền đợc lực dọc, lực ngang và giữ đợc góc nghiêng của thùng xe
trong một giới hạn nhất định. Đảm bảo cho việc bố trí hệ thống truyền lực đợc
6
dễ dàng, khi hệ thống treo làm việc không làm ảnh hởng đến hệ thống truyền
lực.

Bộ phận giảm chấn làm việc dựa trên nguyên lý biến năng lợng của dao
động thành nhiệt năng bằng cách chuyển chất lỏng từ buồng chứa này đến
buồng chứa khác qua những van tiết lu rất bé. Khi chất lỏng qua van tiết lu 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 đợc dao động. Nh vậy ta chọn phơng án:
Hệ treo phụ thuộc có phần tử dẫn hớng và đàn hồi là nhíp nửa elip đặt dọc và
giảm chấn loại ống.
Sơ đồ hệ thống treo trớc
1.3.2.Hệ thống treo sau
Do tải trọng ở cầu sau rất lớn và vì tính kinh tế cũng nh tính sẵn sàng trong
thay thế không cho phép ngời ta sử dụng những loại lốp đặc biệt cho phần sau
7
nên ngời ta đã dùng phơng án phân tải trọng phần sau ra hai cầu: Cầu trung
gian và cầu sau.
Hệ thống treo sau xe ba cầu thờng sử dụng một số phơng án sau:
phƯơng án 1
phƯơng án 2
phƯơng án 6
phƯơng án 4
phƯơng án 5
phƯơng án 3
Nh các phơng án trên đã thể hiện, đối với các cầu sau, ta có thể thiết kế
từng hệ thống treo cho từng cầu riêng biệt với phần tử đàn hồi là nhíp hay lò
xo trụ. Nh vậy việc thiết kế hệ thống treo cho từng cầu ở phần sau sẽ rất khó
khăn trong việc bố trí và làm cho hệ thống treo trở nên rất cồng kềnh, phức tạp
và không tiện lợi. Do đó cầu trung gian và cầu sau sẽ có chung một hệ thống
treo tức là phơng án treo cầu cân bằng. Hệ thống treo cầu cân bằng sử dụng 2
bộ nhíp nửa elíp đối xứng đặt dọc. Nửa trớc của nhíp tì lên cầu trung gian, nửa
sau tì lên cầu sau. Vị trí tơng đối giữa nhíp và các cầu đợc xác định bởi các

thanh giằng. Nhíp phải và trái đợc nối với nhau bằng trục cân bằng để tăng độ
cứng vững của hệ thống treo. Với phơng án này tải trọng phần sau sẽ đợc phân
8
đều ra hai cầu và sẽ giảm đợc một nửa ảnh hởng gây ra do kích động (chiều
cao mấp mô) của mặt đờng truyền lên khung xe.
Trong điều kiện hiện nay, khi ngời ta bắt đầu quan tâm đến tính an toàn
chuyển động (tức là độ bám đờng: phụ thuộc độ cứng nhíp, độ cứng lốp, hệ số
cản của giảm chấn) thì việc thiết kế giảm chấn cho cầu sau sẽ có ảnh hởng rất
lớn tới tính an toàn chuyển động của ôtô. Do đặc điểm phân bố tải trọng lên
phần sau xấp xỉ hai lần phần trớc, để giảm chi phí thiết kế và chế tạo, ở hệ
thống treo sau em sử dụng 4 giảm chấn cùng loại với hai giảm chấn ở hệ
thống treo trớc. Vì vậy ở hệ thống treo sau ta sẽ không tiến hành thiết kế lại
giảm chấn mà chỉ kiểm nghiệm giảm chấn.
Sơ đồ hệ thống treo sau
sơ đồ bố trí

9

3
6
°
7040
910
1250
2975
12503350
2480
3600
1161
sè liÖu ban ®Çu

10
STT
Thông số Giá trị Đơn vị
1
Kích thớc toàn bộ mm
Dài 6675 mm
Rộng 2580 mm
Cao 2350 mm
2
Chiều dài cơ sở 3800 mm
3
Vết bánh trớc 8000 mm
4
Trọng lợng xe không tải 43000 N
Phân bố lên phần trớc 21200 N
Phân bố lên phần sau 21800 N
5
Trọng lợng toàn bộ 95250 N
Phân bố lên phần trớc 25750 N
Phân bố lên phần sau 69500 N
6
Trọng lợng không đợc treo
phần trớc
N
Trọng lợng không đợc treo
phần sau
N
7
Mômen xoắn cực đại ở
vòng quay(1500ữ2000)

41 Kgm
Chơng 2. Tính toán hệ thống treo trớc
11
Trên các ôtô hiện đại thờng sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng
của bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hớng. Ngoài ra nhíp bán elíp còn thực
hiện một chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lên
khung xe hoặc thùng xe.
Trong thực tế, khi xe có tải hệ thống treo sẽ phải chịu những tác động lớn
hơn trờng hợp xe chạy không tải và thời gian xe chạy có tải (có ích) chiếm
phần lớn thời gian hoạt động của xe, vì vậy tất cả các tính toán thiết kế hệ
thống treo đều đợc thực hiện đối với trờng hợp xe chạy có tải. Sau đó ta tiến
hành kiểm nghiệm hệ thống treo khi không tải.
2.1.Tính toán nhíp
2.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

O
Z'
A
B
X'
Z
1
X''
Z
2
Z''
Z

Sơ đồ để tính nhíp
12

Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp
xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thờng đợc đặt dới một góc , vì vậy
trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực X góc phải làm càng nhỏ
nếu có thể. Nhng góc phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho
quang nhíp không vợt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ôtô
chuyển động không tải thì góc thờng chọn không bé hơn 5
o
. Khi tải trọng
đầy góc có thể đạt trị số 40ữ50
o
. Để đơn giản tính toán chúng ta sẽ không
tính đến ảnh hởng của lực X.
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ
cần tính toán cho một bên. Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo
trớc:
Trọng lợng đợc treo (G
dt
):
G
dt
=
)(10115
2
552025750
N=

Trọng lợng không đợc treo (G
ot
):
G

dt
=
)(2760
2
5520
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
nh tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động
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 đợc lựa chọn nh sau:
Tần số dao động của xe: n=60ữ120(lần/phút). Với số lần nh vậy thì ngời
khoẻ mạnh có thể chịu đợc đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Ta có:
30
t
n
f
=
13
f
t
: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
120
60
6
25
f(cm)
n(lần/phút)
Nếu n<60 (lần/phút) thì càng tốt đối với sức khoẻ con ngời nhng độ võng

tĩnh của hệ thống treo rất lớn nên khi kiểm nghiệm thì lại không đủ cứng
vững.
Nếu n>120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con ngời dẫn
đến mệt mỏi, ảnh hởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe.
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trớc: n
tr
=100 (lần/phút).
Vậy độ võng tĩnh (f
t
) :
f
t
=
2
30






n
=






100

30
2
= 0,09(m) = 9(cm)
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo:
C
t
=
=
t
dt
f
G
=
9
10115
1123 (N/cm)
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trớc của xe tải:
L = (0,26 ữ 0,35)L
x

Dựa vào xe tham khảo ta chọn: L = 1500(mm),
14
n=11(lá) ,b = 80(mm), h = 9(mm)
s lá nhíp cái là 2: m = 2
Chọn số lá nhíp là 11, ta chia số nhíp làm hai nhóm:
- Nhóm một có 2 lá: h=0,9(cm);b=8(cm)
- Nhóm hai có 9 lá:h=0,9(cm);b=8(cm)
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 đợc 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. Để có thể nhận đợc độ
võng tĩnh cực đại của nhíp khi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải đợc kết cấu
bởi các lá nhíp có chiều dày giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.
Xác định chiều dài lá nhíp:
- Lập phơng trình:
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 đợc 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 đợc xác định bằng
phơng pháp tải trọng tập trung. Hệ phơng trình dùng để xác định chiều dài
nhíp có dạng:
15
3
3
2 1 2 2
1 2 1 2 3
3
3 3 32 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

Chọn lá nhíp thứ hai có chiều dài bằng lá nhíp chính và có tác dụng tăng
cờng (chịu lực ngang và mômen xoắn) cho lá nhíp chính: l
2
=l
1
=150(cm)
Vì đã biết l
1
,l
2
nên ta loại phơng trình thứ nhất khỏi hệ.
Đặt: x
1
=l
3
; x
2
=l
4
; x
3
=l
5
; x
4
=l
6
; x
5
=l

7
; x
6
=l
8
; x
7
=l
9
;
x
8
=l
10
; x
9
=l
11
;
Ta có hệ phơng trình:
3
3 3
2 1
2 1 2 1 2
3
i 2 i 1 i 2 i 1 i
i 1 i i 1 i i 1
15
12
14 1

j j
x x150
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) .(3 1) 0
j x j x x
j x j x x
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) .(3 1) 0
j x j x x

j
x
0,5 (3
j x
+ + +
+ + +
+ + =
+ + =
15
3 14
j
1) (1 ) 0
j

+ =


Với i=2ữ9.
- Giải phơng trình:
*Viết đoạn chơng trình MATLAB giải hệ trên:
16
%Viết m.file mô tả hệ trên:
function y=cdn(x)
h=0.9*ones(1,11); b=8; j=b*h.^3/12;
y(1,1)=0.5*(j(3)/j(2))*(3*150/x(1)-1)-(1+j(3)/j(2))+
+0.5*(x(2)/x(1))^3*(3*x(1)/x(2)-1);
for i=2:9
y(1,i)=0.5*(j(i+2)/j(i+1))*(3*x(i-1)/x(i)-1)-(1+j(i+2)/j(i+1))+
+0.5*(x(i+1)/x(i))^3*(3*x(i+1)-1);
end
y(1,9)= 0.5*(j(11)/j(10))*(3*x(8)/x(9)-1)-(1+j(11)/j(10));
%Viết hàm gọi chơng trình con:
function c=f
xo=ones(1,9);%ớc lợng ban đầu
options=otimset(display,off);
fsolve(cdn,xo,options);
%gọi chơng trình con;
>>f
*Kết quả là:136 123 109 95 81 67 53 38 23
Vậy chiều dài của các lá nhíp là:
l1=150(cm);l2=150;l3=136;l4=123;l5=109;l6=95;l7=81;l8=67;
l9=53; l10=38;l11=23;
17
2.1.2.Tính độ cứng thực tế của nhíp

f
p
Hình1
Có nhiều phơng pháp tính độ cứng của nhíp. Ta sử dụng phơng pháp tính
độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
Xét một thanh nh hình 1. khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f. Gọi U
là thế năng biến dạng đàn hồi của thanhthì ta có:

.
U
U P f f
P
= =
Nếu thanh có tiết diện không đổi thì:
dU
f
dP
=
Sử dụng sơ đồ hình 2 để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một
đầu đợc 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

+ +
=
=

Vậy ta có độ cứng nhíp là:
n
n
k 1 k k 1
k 1
6.E.
C
a (Y Y )
+ +
=

=


18

l
1
l
2
l
k
l

n-1
l
n
P
X
2
X
k
X
n-1
X
n
Hình 2
Trong đó:
E=2,1.10
7
(N/cm
2
)
: hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải =0,85
a
k
=(l
1
-l
k
)/2
l
i
: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i

k
k
1
Y
j
=
j
k
: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá
nhíp thứ k
.
19
Bảng 1. Số liệu về nhíp
Dữ liệu đã biết
Chỉ số lá bề rộng b(cm) bề dày h(cm)
1
ữ
2 8 0,9
3
ữ
11 8 0,9
Chiều dài hiệu dụng các lá nhíp lần lợt là:
150 150 136 123 109 95 81 67 53 38 23
Các lệnh MATLAB dùng để tính độ cứng của nhíp:
%Viết hàm tính độ cứng nhíp:
function x=Docungnhip
anpha=0.86; E=2.1*10^7;
l=[150 150 136 123 109 95 81 67 53 38 23 0];
h=0.9*ones(1,11); b=8; jk=b*h.^3/12;
a=(l(1)-l(1,:))/2; a=a(1,2:end); jk=cumsum(jk);

yk=1./jk; yk=[yk(1,:) 0]; dyk=-diff(yk);
x=6*E*anpha/sum(a.^3.*dyk);
Gọi chơng trình con:
>>Docungnhip
Kết quả là:
C
n
=1090,7 (N/cm)
Nh vậy độ cứng thực tế của nhíp C
n
=1090,7(N/cm)
Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
20
f
t
=
7,1090
10115
=
n
t
C
G
= 9,2(cm)
Số lần dao động trong một phút:
n =
==
092,0
3030
t

f
99(lần/phút)
Nh vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.
2.1.3.Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải
Trọng lợng đợc treo(G
dt
):
G
dt
=
10115
2
552021200
=

(N)
Trọng lợng không đợc treo(G
ot
):
G
ot
=
)(2760
2
5520
N=
Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
f
t
=

7,1090
10115
=
n
t
C
G
= 9,2(cm)
Số lần dao động trong một phút:
n =
==
092,0
3030
t
f
99(lần/phút)
Nh vậy hệ thống treo đảm bảo về độ êm dịu (cho ngời trong Cabin) trong
tất cả thời gian hoạt động của xe (cả khi xe chạy không tải và khi xe chạy có
tải).
21
2.1.4. Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp
Hiện nay ngời ta thờng sử dụng hai phơng pháp tính toán ứng suất của nhíp
dới tác dụng của tải trọng bên ngoài đó là phơng pháp đờng cong chung và ph-
ơng pháp tải trọng tập trung.
Trong đó phơng pháp tải trọng tập trung đợc đa vào sử dụng rộng rãi nhất,
khi tính toán bằng phơng pháp này ta giả htiết rằng các lá nhíp khi làm việc
chỉ tiếp xúc ở hai đầu lá và nh vậy lực đợc truyền từ lá này sang lá kia chỉ qua
hai điểm đầu mút của lá, các phần còn lại không tiếp xúc, nh vậy các lá nhíp
đợc biến dạng tự do.
Với giả thiết tải trọng tập trung, giữa các lá ở hai đầu đa vào các con lăn,

phần giữa nhíp đợc kẹp cứng bằng các quang nhíp, truyền lực giữa các lá chỉ
nằm giữa hai đầu.
Nếu chỉ khảo sát 1/2 lá nhíp (coi bu lông kẹp nhíp có vị trí ở giữa nhíp), ta
có thể hình dung bộ nhíp đợc cấu tạo từ một số dầm đợc 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. Nh vậy bài toán xác định
ứng suất chuyển về bài toán xác định các lực đặt lên các lá nhíp: X1, X2 Xn.
22
Sơ đồ tính nhíp:

l
1
l
2
l
k
l
n-1
l
n
P
X
2
X
k
X
n-1
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, tơng 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 phơng
trình với n-1 ẩn là các giá trị X
2
, X
n
.
Ta có hệ phơng trình dùng để tính toán phản lực:
2 2 1 2 2
3 1 3 2 3 3
n n 1 n n
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

= +
;
k 1 k
k
k k 1
l l
C 0,5( )(3 1)
l l
+
+
=
X
i
: là phản lực tại các đầu mút
23

Các lệnh MATLAB dùng để tính phản lực:
%Thông số ban đầu
function x=pl
l1=[150 150 136 127 109 95 81 67 53 38 23];
l=l1./2; Gt=10115; h=0.9*ones(1,11); b=8; j=b*h.^3/12;
lk=l(1,1:10);lk1=l(1,2:11);jk=j(1,1:10);jk1=j(1,2:11);
%Tính hệ số
A=0.5*jk1./jk.*(3*lk./lk1-ones(1,10));
C=0.5*(lk1./lk).^3.*(3*lk./lk1-ones(1,10));
p=zeros(10,1); p(1)=-A(1)*Gt/2;
Ak=A(1,2:end); Bk=-(ones(1,10+jk1./jk); Ck=C(1,2:end);
%Thiết lập ma trận hệ số:
M=diag(Ak,-1)+diag(Bk)+diag(Ck,1);
%Tính toán phản lực:
x=inv(M)*p
Gọi chơng trình:
>>pl
Kết quả là:
x
1
=4451,2(N);x
2
=4468,6(N);x
3
=4216,7(N);x
4
=4424(N);x
5
=4436,9(N);
x

6
=4448(N);x
7
=4451,4(N); x
8
=4428,5(N); x
9
=4502(N); x
10
=4453(N);
24
lk
lk+1
Xk+1
Xk
Xk (lk-lk+1)
Xk.lk-Xk+1.lk+1
S¬ ®å tÝnh øng xuÊt l¸ nhÝp.
M«men t¹i ®iÓm A: M
A
= X
k
(l
k
- l
k+1
)
M«men t¹i ®iÓm B: M
B
= X

k
l
k
-X
k+1
l
k+1
W
u
: m«®un chèng uèn t¹i ®iÓm tiÕt diÖn tÝnh to¸n
W
u
=
6
.
2
hb
=
6
9,0.8
2
= 1,08 (cm
3
)
25