Đồ án thiết kế hệ thống treo xe HINO 6,5 tấn (Link Cad: http://bit.ly/doanxehino)

Đồ án tốt nghiệp
Mục Lục
Kết luận.106 3
Lời nói đầu 4
chơng 1 5
Tổng quan hệ thống treo 5
1.1. Lịch sử hình thành: 5
1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo: 5
1.2.1. Công dụng: 5
1.2.2. Phân loại: 6
Chơng 2 9
Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống treo
9
2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo: 9
2.1.1. Các phơng án bố trí: 9
2.1.2. Phân tích u, nhợc điểm chung của các phơng án bố trí: 9
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi: 10
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn: 12
2.4. Các thông số cơ bản: 13
Chơng 3 14
tính toán hệ thống treo trớc 14
3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp 14
3.1.1. Xác định tần số dao động 14
3.1.2. Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp 15
15
3.1.3.Tính độ cứng thực tế của nhíp 22
22
3.1.4. Tính bền các nhíp: 24
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
1
Đồ án tốt nghiệp

3.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp 31
3.2.Tính toán giảm chấn 31
3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg 32
3.2.2. Tính toán hệ số cản của giảm chấn 33
3.2.3. Xác định kích thớc các van 34
34
3.2.3.3 Kiểm tra điều kiện bền 43
3.2.4. Xác định kích thớc một số chi tiết khác của giảm chấn 45
Chơng 4 49
tính toán hệ thống treo sau 49
4.1.Xác định tải trọng tác dụng lên nhíp chính và nhíp phụ 50
4.2.Tính toán nhíp chính 51
4.3.Tính toán nhíp phụ 63
Chơng 5 71
Tính toán dao động Cầu trớc 71
- Chuyển vị thẳng đứng của khối lợng không đợc treo
75
* Thiết lập hệ phơng trình vi phân mô tả dao động 75
Chơng 6 81
thiết kế quy trình công nghệ gia công một 81
chi tiết cơ bản 81
6.1. Mục đích, yêu cầu của piston 81
6.2. Vật liệu làm piston 81
6.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston 82
6.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 82
6.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston 83
6.5.1. Xác định đờng lối công nghệ 83
6.5.2. Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 83
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
2

Đồ án tốt nghiệp
6.6. Xác định lợng d và chế độ cắt cho các nguyên công: 84
6.6.1. Nguyên công 1. 84
6.6.2. Nguyên công 2. 88
6.6.3. Nguyên công3. 93
6.6.4. Nguyên công 4. 96
Khoan doa các lỗ trả mạnh 1 và lỗ nén nhẹ 3,1 96
6.6.5. Nguyên công 5. 101
6.6.6. Nguyên công 6. Kiểm tra 105
Kết
luận .106
Tàiliệu tham khảo .
. .107
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
3
Đồ án tốt nghiệp
Lời nói đầu
Ngành giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân, là nhu cầu cấp thiết cho sự phát triển. So với các phơng tiện vận tải khác
thì ôtô có những u điểm nh tính năng cơ động cao, giá thành vận chuyển phù
hợp. Do đó, vận tải bằng ôtô chiếm 80% tỷ trọng của ngành vận tải.
Khi ôtô chuyển động trên đờng không bằng phẳng thờng chịu những tải
trọng dao động do mặt đờng mấp mô sinh ra. Những dao động này ảnh hởng
xấu tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và nhất là ảnh hởng tới hành khách. Khi con
ngời phải chịu đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh mệt
mỏi. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hởng của dao động ôtô tới cơ thể con ngời
đều đi tới kết luận là nếu con ngời phải chịu đựng lâu trong môi trờng dao
động của ôtô sẽ mắc chứng bệnh thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu chuyển
động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe. Tính êm dịu chuyển động
phụ thuộc vào kết cấu của xe mà trớc hết là hệ thống treo. Đối với các xe tải

mong muốn ngày càng chở nặng hơn nhằm hạ giá thành vận chuyển. Việc
đảm bảo các yêu cầu về độ bền, kết cấu đơn giản, giá thành thấp cho hệ thống
treo trên xe tải là rất quan trọng.
Từ đó em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe tải Hino 7 tấn.
Trong quá trình làm đồ án đợc sự tận tình giúp đỡ của thầy giáo hớng dẫn
Võ Văn Hờng và các thầy khác trong bộ môn ôtô nhng do trình độ còn hạn
chế, kinh nghiệm thiết kế cha có nên đồ án của em còn có khiếm khuyết. Em
mong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt hơn trong
tơng lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên: Nguyễn Văn Chính
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
4
Đồ án tốt nghiệp
chơng 1
Tổng quan hệ thống treo
1.1. Lịch sử hình thành:
Xã hội loài ngời khi bắt đầu xuất hiện những phơng tiện vận tải đầu tiên
đã quan tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những ph-
ơng tiện giao thông là xe kéo, ban đầu ngời ta nối cứng bánh xe với khung xe.
Việc di chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho ngời ngồi
trên xe. Về sau con ngời tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt đợc các chấn động
trên xe. Và khi khoa học phát triển đã tìm đợc nguyên tắc dập tắt các dao động
qua đó hình thành nên các hệ thống treo của các xe nh hiện nay.
1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo:
1.2.1. Công dụng:
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác
dụng làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe.
Trong trờng hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ
với bánh thông qua dầm cầu, (hoặc vỏ cầu). Để đơn giản chúng ta coi hệ thống

treo nối đàn hồi với khung vỏ với bánh xe.
Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng
của hệ thống treo.
Để đảm bảo công dụng nh đã nêu ở trên hệ thống treo thờng có 3 bộ
phận chủ yếu:
- Bộ phận hớng.
- Bộ phận đàn hồi.
- Bộ phận giảm chấn.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
5
Đồ án tốt nghiệp
Bộ phận đàn hồi: nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng
đứng tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngợc lại. Bộ phận đàn hồi có
cấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng kim
loại (nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trờng hợp hệ
thống treo bằng khí hoặc thuỷ khí).
Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động
bằng cách biến năng lợng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài. Việc
biến năng lợng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ô
tô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn đ-
ợc pittông giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lu.
Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lu và giữa các lớp chất lỏng với
nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài.
Bộ phận hớng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo
cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hớng còn làm
nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
1.2.2. Phân loại:
Hệ thống treo ôtô thờng đợc phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn
hồi, bộ phận dẫn hớng và theo phơng pháp dập tắt dao động.
1.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hớng:

- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên
phải đợc liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên khi
một bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thì
bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là
cấu tạo đơn giản. rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các
xe có tốc độ chuyển động không cao lắm. Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có
phần tử đàn hồi là nhíp thì nó làm đợc cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
6
Đồ án tốt nghiệp
- Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thông qua cao
với 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh
xe ở hai cầu liền nhau.
- 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 ngời 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 hớng phức tạp, giá thành đắt.

a) Treo phụ thuộc b) Treo độc lập
1.Thùng xe 2. Bộ phận đàn hồi 3. Bộ phận giảm chấn 4. Dầm cầu
5. Các đòn liên kết của hệ treo
Sơ đồ hệ thống treo.
1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi:
-Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
7

Đồ án tốt nghiệp
-Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa
là cao su kết hợp sợi vải bọc làm cốt; dạng màng phân chia và dạng liên hợp.
- Phần tử đàn hồi là thủy khí có loại kháng áp và không kháng áp.
- Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở
chế độ xoắn.
1.2.2.3. Phân loại hệ thống treo theo phơng pháp dập tắt dao động:
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng
đòn và dạng ống.
- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong
phần tử hớng.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
8
Đồ án tốt nghiệp
Chơng 2
Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống treo
2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo:
2.1.1. Các phơng án bố trí:
PHƯƠNG áN IV: hệ thống treo phụ thuộc
dùng phần tử đàn hồi khí nén
PHƯƠNG áN iii: hệ thống treo
phụ thuộc dùng lo xo
PHƯƠNG áN ii: hệ thống treo phụ
thuộc dùng nhíp phụ
PHƯƠNG áN i: hệ thống treo
phụ thuộc dùng nhíp lá
2.1.2. Phân tích u, nhợc điểm chung của các phơng án bố trí:
2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc:
Khi bánh xe dịch chuyển theo phơng thẳng đứng, khoảng cách hai bánh
xe (đợc nối cứng) không thay đổi. Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với tr-

ờng hợp treo độc lập. Do hai bánh xe đợc nối cứng nên khi có lực bên tác dụng
thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bên
của xe, nâng cao khả năng chống trợt bên.
Hệ treo phụ thuộc đợc dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
9
Đồ án tốt nghiệp
Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo d-
ỡng.
2.1.2.2. Nhợc điểm của hệ treo phụ thuộc:
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối l-
ợng không đợc treo rất lớn. Trên cầu bị động khối lợngnày bao gồm khối lợng
rầm thép, khối lợng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và giảm chấn.
Nếu là cầu chủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bên trong
cầu cộng với một nửa khối lợng đoạn các đăng nối với cầu. Trong truờng hợp
là cầu dẫn hớng thì khối lợng của nó còn thêm phần các đòn kéo ngang, đòn
kéo dọc của hệ thống lái. Khối lợng không đợc treo lớn sẽ làm cho độ êm dịu
chuyển động không đợc cao và khi di chuyển trên các đoạn đờng gồ ghề sẽ
sinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xe kém đi.
Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dới gầm
xe. Co hai bánh xe đợc lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầm
cầu cũng dao động theo cho nên dới gầm xe phải có khoảng không gian đủ
lớn. Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên,
điều này không có lợi cho sự ổn định chuyển động của ôtô.
Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn gây ra một bất lợi khác là khi
một bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch
của bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngợc lại. Điều đó gây mất ổn
định khi xe quay vòng.
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi:
- Bộ phận đần hồi kim loại: Bộ phận đần hồi kim loại thờng có 3 dạng

chính để lựa chọn: nhíp lá, lò xo xoắn và thanh xoắn.
- Nhíp lá thờng đợc dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo
thăng bằng. Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
10
Đồ án tốt nghiệp
lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận hớng.
Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ
dàng. Vì thế nhíp lá đợc sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch.
Nhíp lá ngoài nhợc điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại còn có nhợc
điểm là khối lợng lớn.
Lò xo xoắn thờng đợc sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập. Lò xo
xoắn chỉ chịu đợc lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò
xo xoắn phải có bộ phận hớng riêng biệt. So với nhíp lá, lò xo xoắn có trọng l-
ợng nhỏ hơn.
Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng đợc sủ dụng trên một số hệ thống
treo độc lập của ôtô. So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn,
trọng lợng nhỏ và lắp đặt dễ dàng.
Bộ phận đàn hồi kim loại có u điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ.
Nhợc điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const). Độ êm dịu của xe chỉ
đợc đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có
tải trọng thờng xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại đợc sử
dụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay.
- Bộ phận đàn hồi bằng khí: Loại này có u điểm là độ cứng của phần tử
đàn hồi (lò xo khí) không phải là hằng số do vậy có đờng đặc tính đàn hồi phi
tuyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô. Mặt khác tuy theo tải trọng có thể
điều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xo
khí) cho phù hợp. Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên
bộ phận đần hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lợng lớn (vì có
thêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hớng riêng). Trên xe du

lịch thờng chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng. Còn đối với xe tải,
cũng đợc sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn. Các loại xe đua bộ phận đàn
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
11
Đồ án tốt nghiệp
hồi dạng này đợc sử dụng nhiều dới dạng hệ thống treo thủy khí điều khiển đ-
ợc.
- Lựa chọn: Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội
địa hóa ngành ôtô ngày càng đợc chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho ngời thiết kế
trớc hết phải nhắm vào mục tiêu này. Một vấn đề không kém phần quan trọng
đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhng phải đảm
bảo tối u các yêu cầu kỹ thuật. Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính
chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô.
Qua những phân tich u nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm
vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải 7 tấn dựa trên xe cơ sở là xe
hino 7 tấn. Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp, do đó
chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp. Trớc hết với tình hình kinh tế hiện nay,
các ngành chế tạo trong nớc có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp. Nhíp đợc
sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo đợc
tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ôtô. Nhíp còn có thêm u điểm là
trong quá trình vận hành xe ít bị h hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó
rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địa hình giao thông phức tạp của nớc ta hiện
nay.
Các bộ nhíp trớc đợc lắp với khung xe qua các giá đỡ và đợc nối với
dầm cầu qua các quang treo nhíp. Bộ nhíp trớc gồm có hai lá nhíp chính dài
bằng nhau mục đích để cờng hóa .Để tăng tuổi thọ của nhíp và các lá nhíp
chính không bị xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su. Và ta chọn phơng
án thiết kế (I) và phơng án thiết kế (II) cho cầu trớc và cầu sau.
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn:
Giảm chấn sử dụng trên ôtô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sức

cản nhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lu nhỏ
để hấp thụ năng lợng dao động do phần tử đàn hồi gây ra. Về mặt tác dụng có
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
12
Đồ án tốt nghiệp
thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại tác
dụng đối xứng hoặc không đối xứng. Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có
nghĩa trong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có
tác dụng (thờng là ở hành trình trả). Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo
của pittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van một
chiều) với kích thớc lỗ khác nhau. Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả còn lỗ
lớn có tác dụng ở hành trình nén. Nh vậy lực cản của giảm chấn ở hành trình
trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống
treo. Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2 chiều.
2.4. Các thông số cơ bản:
Các thông số kỹ thuật của xe Hino seri 500 FC
Chiều dài cơ sở 4350mm
Chiều dài tổng thể 7490mm
Chiều cao tổng thể 2175mm
Chiều rộng tổng thể 2470mm
Trọng lợng đầy tải 104000 N
Trọng lợng xe 29400N
Phân bố trọng lợng xe toàn phần (đủ tải)
lên cầu trớc
lên cầu sau
36000N
68000N
Trọng lợng bản thân
phân ra cầu trớc
phân ra cầu sau

14400N
15000N
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
13
Đồ án tốt nghiệp
Chơng 3
tính toán hệ thống treo trớc
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.
3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp.
3.1.1. Xác định tần số dao động.
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 không đợc treo (G
ot
):
250.10 2500
1250( ).
2 2
ot
G N= = =
Trọng lợng đợc treo (G
dt
):
3600.10 1250
17375( )
2
dt

G 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, 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
=
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
14
Đồ án tốt nghiệp
f
t
: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
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
=80 (lần/phút).
Vậy độ võng tĩnh (f

t
) :
2
2
30 30
0,14( ) 14( )
80
t
tr
f m cm
n


= = = =
ữ
ữ


Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo:
17375
1241( / )
14
dt
t
t
G
C N cm
f
= = =

1241( / )
t
C N cm=
Độ võng động f
đ
của hệ thống treo phụ thuộc vào đờng đặc tính của hệ thống
treo và độ võng tĩnh f
t
.
Giá trị độ võng động f
đ
chính xác bằng bao nhiêu hiện nay cha định đợc nhng
khi thiết kế thờng lấy:
f
đ
= (0,6
ữ
1,0)f
t
=(0,6
ữ
1,0).12= 7,2
ữ
12 (cm)
Chọn f
đ
=8 (cm)
3.1.2. Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
15

Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.3
Ta chọn nhíp là loại nửa elip đối xứng, khi đó cầu ôtô đợc gắn ở phần giữa còn
các đầu nhíp đợc nối với khung.
Khi đó sơ đồ tính toán nhíp đợc thể hiện trên hình 2.4.
O
Z'
A
B
X'
Z
1
X''
Z
2
Z''
Z

Hình 2.4
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.
Phản lực từ mặt đờng tác dụng lên một bánh xe phía trớc:
Z
bx
=G
đt
+G
ot
=17375+1250=18625(N)
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
16
Đồ án tốt nghiệp
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trớc của xe tải:
L=(0,22ữ0,35)L
x
Lx: chiều dài cơ sở của xe:435 (cm).
L=(0,22ữ0,35).435=95,7ữ 162(cm)
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L = 145 (cm)
Mô men quán tính tổng cộng của nhíp :
Dựa trên công thức của sức bền vật liệu:
3
0
48
t
t
L G
f
EJ

=
Trong đó:
f
t
: độ võng tĩnh của hệ thống treo (f
t
=14 cm)
L: chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính (145 cm)
G
t
=17375(N)
: hệ số phụ thuộc vào kết cấu tai nhíp

=1,4
J
0
: mô men quán tính của tiết diện tại chỗ bắt nhíp với dầm cầu
E: mô đuyn đàn hồi trợt của vật liệu. E=2,1.10
7
(N/cm
2
)
Vậy:
3
3
4
0
7
1,4.145 .17375
5,2( )

48 48.2,1.10 .14
t
t
L G
J cm
Ef

= = =
Xác định số lá nhíp và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
17
Đồ án tốt nghiệp
Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của
nhíp. Khi xác định các đại lợng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến
tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, ngời ta chuyển
sang xác định kích thớc chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và chu kỳ
bảo dỡng của nhíp phụ 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 phơng 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 thớc hình học của nhíp.
Đối vứi nhíp nửa elíp đối xứng:
2
c max

o
0
2 (l 0,5d )
h
3Ef

=
Trong đó:
: hệ số dạng nhíp. =1,4
l: một phần hai chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính l=70,5(cm)
d
c
: khoảng cách giữa hai bulông bắt nhíp d
c
=15(cm)

max
=là ứng suất lớn nhất
max
=100000(N/cm
2
)
E=2,1.10
7
(N/cm
2
)
f
0
: độ võng tổng cộng. f

0
= f
đ
= 22(cm)
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
18
Đồ án tốt nghiệp
Suy ra:
2
o
7
2.1,4.(77,5 7) .100000
h 1,00(cm)
3.2,1.10 .22

= =
Mà 6h<b<10h
- Chọn tất cả các lá nhíp có bề rộng bằng nhau b=8(cm)
Nếu chiều rộng của lá nhíp quá nhỏ thì nhíp sẽ không đủ bền, còn nếu
chiều rộng của lá nhíp quá lớn thì khi thân ôtô bị nghiêng ứng suất xoắn ở lá
nhíp chính và các lá tiếp theo sẽ tăng lên.
- Số lá nhíp:
Từ công thức (9.8 trong [3]) ta có:
3
0
nbh
J
12
=

Số lá nhíp:
0
3 3
12J
12.5,2
n 9,14
bh 8.0,95
= = =
(lá)
Chọn số lá nhíp là 9, ta chia số nhíp làm 2 nhóm:
- Nhóm một có 2 lá: h=1(cm);b=8(cm)
- Nhóm hai có 7 lá:h=x(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.
Dựa trên công thức:
3
0
nbh
J
12
=


3 3
8

5,2 .(2.1 7.x )
12
= +
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
19
Đồ án tốt nghiệp
x=0,9(cm)
Vậy: Nhóm một có 2 lá: h=1(cm); b=8(cm)
Nhóm hai có 6 lá: h=0,9(cm); b=8(cm)
Xác định chiều dài các lá nhíp:
Hệ phơng trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
3
3
2 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 ) 0
j l j


+ + =
+ + =
+ =











Trong đó:
l
i
: chiều dài lá nhíp thứ i
j
i
: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i
j
1
= 2bh
3

c
/12 = 2.8.1
3
/12 = 1,33 (cm
4
)
j = bh
3
/12 = 8.0,9
3
/12 = 0,49(cm
4
)
Biết l
1
= l
2
= 65 cm.
Do l
1
=l
2
nên ta tính từ l
2
.
Ta có hệ phơng trình:
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
20
Đồ án tốt nghiệp
Giải hệ phơng trình:

Ta dùng phơng pháp thế để giải hệ trên.
Cụ thể từ phơng trình cuối ta có
8
9 8
9
0,5.1(3 1) (1 1) 0 0,6
l
l l
l
+ = =
(1)
Thế phơng trình (1) vào phơng trình thứ 8 ở hệ trên ta có :

8 7
0,725l l=
Thế lần lợt từ dới lên trên ta đợc :

7 6
6 5
5 4
4 3
3 2
0,790
0,829
0,855
0,874
0,889
l l
l l
l l

l l
l l
=
=
=
=
=
Mà
2
l
= 65 (cm)

l
3
=58 ; l
4
=51 ; l
5
=44 ; l
6
=37 ; l
7
=30 ; l
8
=22; l
9
=14
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
21
3

3
2 2 2 4
1 3 1 3 4
3
3 3 3 5
4
2 4 2 4 5
3
6 5
4 4 4
3 5 3 5 6
3
5 5 5 7 6
4 6 4 6 7
6 6
5
l
j l j l
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0
j l j l l
j l j l
l
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0
j l j l l
l l
j l j
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0
j l j l l
j l j l l
0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l
j l
0,5 (3
j l
+ + =
+ + =
+ + =
+ + =
3
6 8 7
7 5 7 8
3
7 7 7 9 8
6 8 6 8 7
8 8 8
7 9 7
j l l
1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0
j l l
j l j 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 ) 0
j l j

+ + =



+ + =




+ =


Đồ án tốt nghiệp
Từ phơng trình
2
k k
L l a= +
ta có bảng sau :
Nhíp số 1 2 3 4 5 6 7 8 9
l
k

(cm)
65 65 58 51 44 37 30 22 14
L
k
(cm)
145 145 131 117 103 89 75 59 43
3.1.3.Tính độ cứng thực tế của nhíp
Có nhiều phơng pháp tính độ cứng của nhíp. Ta sử dụng phơng pháp tính độ
cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
f
p
Xét một thanh nh hình trên khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là
f. Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh thì ta có:

U
U Pf 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.
Ta có:
( )
3
1 1
1

6
n
t k k k
k
Z
f a Y Y
E

+ +
=
=

Độ cứng nhíp là:
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
22
Đồ án tốt nghiệp
n
3
k 1 k k 1
k 1
6E
C
a (Y Y )
+ +
=

=


E=2,1.10

7
(N/cm
2
)
: hệ số thực nghiệm ,lấy trong khoảng 0, 83 ữ 0, 87 ( Chọn = 0, 85)
a
k
=l
1
-l
k
. l
i
: nửa chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
k
k
1
Y
I
=
j
k
: mô men quán tính mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k.
3
12
k
k
bh
j
=

Do trong bộ nhíp có 2 lá nhíp cái có chiều dài và chiều dày giống nhau nên ta
coi 2 lá nhíp cái là lá thứ nhất với
3
12
k
k
mbh
j =
.
Sử dụng MATLAB để giải:
h(1)=; h(2)=1; h(3)=0.9; h(4)=0.9;h(5)=0.9; h(6)=0.9;h(7)=0.9; h(8)=0.9;
h(9)=0.9;
b=8; a1=0.85; E=2100000;
l(1)=145; l(2)=145; l(3)=131; l(4)=117; l(5)=103; l(6)=89; l(7)=75;
l(8)=59; l(9)=43; l(10)=0;
%%Tính toán đặc tính của lá nhíp
Jk=b*h.^3/12;Jk=cumsum(Jk);
Yk=1./Jk;Yk(10)=0;DYk=-diff(Yk);
a=l(1)*ones(1,10)-1;a=a(2:10);
%%tinh do cung cua nhip
C=a1*6*E/sum(a.^3.*DYk)
Kết quả nhận đợc: C= 2391 (N/cm)
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
23
Đồ án tốt nghiệp
Trọng lợng đợc treo(G
dt
):

17375( )

dt
G N=
Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
t
t
n
G
17375
f 7,2(cm)
C 2391
= = =
Số lần dao động trong một phút:
t
30 30
n 97
f 0,072
= = =
(lần/phút)
Nh vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.
3.1.4. Tính bền các nhíp:
Khi tính toán chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết:
Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu đợc gắn chặt, một đầu chịu lực
- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với
nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút.
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.
l
1
l
2
l

k
l
n-1
l
n
P
X
2
X
k
X
n-1
X
n
Hình 3.4. Sơ đồ tính bền nhíp
Ta coi 2 lá nhíp 1 và 2 là một lá nh phần tính toán trớc.
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50
24
Đồ án tốt nghiệp
Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau. Tơng tự tại điểm S biến
dạng lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.
Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực nh sau :

3
3
Pl
f
EJ
=
Sử dụng công thức trên để tính biểu thức biến dạng tại các điểm tiếp xúc giữa

2 lá nhíp 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
.
Hệ phơng trình đó nh sau :

2 2 2 2 3
3 2 3 3 3 4
1
0
0

0
n n n n
A Z B X C X
A X B X C X
A X B X

+ + =


+ + =




+ =

Trong đó :
3
1 1
1 1 1
3 3
1
1 ; 1 ; 1
2 2
k k k k k
k k k
k k k k k
j l j l l
A B C
j l j l l
+
+

= = + =
ữ ữ ữ ữ

;Z=8687 (N)
Dùng MATLAB để giảI hệ phơng trình trên:
l=[65 58 51 44 37 30 22 14];
Gt=17375; h=0.9*ones(1,8); h(1)=1.3; b=8; j=b*h.^3/12;
lk=l(1,1:7); lk1=l(1,2:8); jk=j(1,1:7); jk1=j(1,2:8);
%Tính hệ số
A=0.5*jk1./jk.*(3*lk./lk1-ones(1,7));
C=0.5*(lk1./lk).^3.*(3*lk./lk1-ones(1,7));
Nguyễn Văn Chính ôtô A - K50

25