Đồ án thiết kế hệ thống treo xe tải 5 tấn (Link CAD: http://bit.ly/treoxetai5tan)

Đồ án tốt nghiệp
Mục lục
Trang
Lời nói đầu 2
Chơng 1: Tổng quan hệ thống treo 3
1.1. Lịch sử hình thành 3
1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo 3
Chơng 2: Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thốngtreo 7
2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo 7
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 9
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 13
2.4. Các thông số cơ bản 14
Chơng 3: Tính toán hệ thống treo trớc 15
3.1.Tính toán nhíp 15
3.2.Tính toán giảm chấn 29
Chơng 4: Tính toán hệ thống treo sau 41
4.1.Tính toán nhíp 41
4.2.Tính toán giảm chấn 62
Chơng 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết cơ bản 82
5.1. Mục đích, yêu cầu của piston 82
5.2. Vật liệu làm piston 83
5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston
83
5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 83
5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston 84
5.6. Xác định chế độ cắt cho các nguyên công 85
Kết luận 104
Tài liệu tham khảo 105
Lời nói đầu
Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai trò
hết sức quan trọng. Nhu cầu về xe du lịch, xe t nhân trong nớc ngày một cao,

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
1
Đồ án tốt nghiệp
chính vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp t nhân, liên doanh, Tuy
nhiên trớc thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nớc ngoài
cùng với đó là thuế nhập khẩu, Đã làm cho giá xe tăng cao, gây khó khăn
cho ngời tiêu dùng. Một yêu cầu đặt ra là phải tăng đợc tỷ lệ nội địa hóa trong
ngành ôtô, nhằm giảm đợc giá thành của một chiếc xe bán ra và thúc đẩy đợc
các ngành công nghiệp chế tạo máy trong nớc.
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 ngời ngồi có cảm giác thoải
mái dễ chịu. Đối với đồ án tốt nghiệp đợc giao: Thiết kế hệ thống treo cho
xe tải 5 tấn và trớc những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nớc, Em đã
chọn phơng pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời đợc những tiêu chí
ấy. Với sự hớng đẫn chỉ bảo của thầy Lu Văn Tuấn, Em đã hoàn thành đợc đồ
án tốt nghiệp này. Tuy nhiên do năng lực bản thân và kinh nghiệm thực tế
không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy Em rất
mong sự thông cảm, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Đức
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:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
2
Đồ án tốt nghiệp
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.
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
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
3
Đồ án tốt nghiệp
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.
- 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 Đức ôtô A - K50
4
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.
Chơng 2
Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế
hệ thốngtreo
2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo:
2.1.1. Các phơng án bố trí:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
5
Đồ án tốt nghiệp
b)
c)
d)
a)

Hình 2.2. Một số phơng án lựa chọn
a) Hệ thống treo phụ thuộc (nhíp)
b) Hệ thống treo độc lập đặt nghiêng
c)Hệ thông treo độc lập thanh xoắn lọai 2 đòn
d) Hệ thống treo McPheson (Treo kiểu nến)
2.1.2. Phân tích u, nhợc điểm 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.
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:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
6
Đồ án tốt nghiệp
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.
2.1.2.3. 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 đợc liên kết bởi các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không đ-
ợc treo nhỏ, ôtô chuyển động đạt đợc độ êm dịu cao. Hệ treo không cần sử
dụng dầm ngang , khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bên
sờn xe, cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao đợc tốc độ của xe.
2.1.2.4. Nhợc điểm của hệ thống treo độc lập:
ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hớng 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 thờng là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các đoạn
đờng 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.
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
7
Đồ án tốt nghiệp
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.
a) b) c)

Hình 2.2. Các dạng phần tử đàn hồi kim loại
a) Nhíp; b) Lò xo trụ; c) 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
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
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
8
Đồ án tốt nghiệp
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
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 5 tấn dựa trên xe cơ sở là xe
thaco - foton 5 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 đ-
ợc 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. Xe thaco - foton hiện tại
đang đựơc TRUONGHAIOTO lắp ráp và bán ra, việc chọn thiết kế bộ phận
đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnh tranh.
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.
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
9
Đồ án tốt nghiệp

Mô hình hệ thống treo phụ thuộc :
* Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp .
1 Tai nhíp , 2 Khung xe , 3 ụ cao su hạn chế hnh trình , 4 Giảm chấn ,
5 ụ cao su tăng độ
cứng cho nhíp , 6 Tai nhíp , 7 Miếng vát , 8 Dầm cầu , 9 Bulông quang nhíp , 10 Bộ nhíp.
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
10
Đồ án tốt nghiệp
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
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
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
11
Đồ án tốt nghiệp
treo. Do đó ta chọn loại thủy lực 2 chiều không đối xứng.
2.4. Các thông số cơ bản:
Các thông số kỹ thuật của xe THACO - FOTON
Chiều dài cơ sở 4300mm
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
12
Đồ án tốt nghiệp

Chiều dài tổng thể 4025mm
Chiều cao tổng thể 2280mm
Chiều rộng tổng thể 2500mm
Trọng lợng đầy tải 100250N
Trọng lợng xe 50250N
Phân bố trọng lợng xe toàn phần (đủ tải)
lên cầu trớc
lên cầu sau
32500N
67750N
Trọng lợng bản thân
phân ra cầu trớc
phân ra cầu sau
25250N
25000N
Vệt bánh xe 1800mm
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 toán nhíp
3.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp:

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
13
Đồ án tốt nghiệp
O
Z'
A

B
X'
Z
1
X''
Z
2
Z''
Z

Hình 3.1. Sơ đồ để tính nhíp
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.
Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra. Hiện 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 xin 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 tải: n=90ữ120(lần/phút). Cơ sở của việc lựa chọn
này là số bớc của ngời đi bộ .Với số lần nh vậy thì con ngời có thể chịu đợc
đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
14
Đồ án tốt nghiệp
Ta có:
30
t
n
f
=
f
t
: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trớc: n
tr
= 100 (lần/phút).
Vậy độ võng tĩnh:
2
2
30 30
0,09( ) 9( )
100
t
tr
f m cm
n

= = = =
ữ
ữ


Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo:
( / )
tt
t
t
G
C N cm
f
=
Với
tt
G
là tải trọng tác dụng lên bộ nhíp.
1
2 2
ct
tt bx
G
G
G G=
1
G
: trọng lợng tác dụng lên cầu trớc khi đầy tải.
1

G
=32500 (N)
ct
G
:trọng lợng cầu trớc.
bx
G
:trọng lợng bánh xe.
Bỏ qua trọng lợng cầu trớc và trọng lợng bánh xe ta tính đợc
t
C
:

1
32500
1805,6( / )
2 2.9
tt
t
t t
G
G
C N cm
f f
= = = =

Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với xe tải: Chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính đợc chọn:
L=(0,26ữ0,35)L
x

Lx: chiều dài của xe : 4300(mm).
Lấy L = 0,33
X
L
= 0,33.4300 =1419 (mm).
Chọn L=1450 (mm).Chn chiều rộng quang nhíp a = 150 (mm).
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
15
Đồ án tốt nghiệp
1
1
1450 150
650( )
2 2
L a
l mm

= = =
Sau khi xác định chiều dài lá nhíp ta cần xác định số lợng và chiều dày lá
nhíp theo điều kiện sau:
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 2 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.
Chọn số lá nhíp : với xe tải (6 -14) lá. Chọn số lá nhíp 11 lá.
Với 2 lá nhíp chính chọn chiều dày h
c
= 0,9 (cm).
Với các lá nhíp còn lại chọn chiều dày h = 1 (cm).
Chọn chiều rộng tất cả các lá là b = 7 (cm).
Nh vậy chiều rộng b và chiều dày h thỏa mãn điều kiện 6 <
b
h
< 10.
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.
Xác định chiều dài các lá nhíp:
Hệ phơng trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
16
Đồ án tốt nghiệp
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 = 2.7.0,9
3
/12 = 0,85 (cm
4
)
j = bh
3
/12 = 7.1,0
3
/12 = 0,583 (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 Đức ôtô A - K50
17
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 9
3
8 8 8 10 9
7 9 7 9 10
3
9 9 9 10

11
8 10 8 10 11
10 10
9 11
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 l 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
j l
0,5 (3
j l
+ + =
+ + =
+ + =
+ + =

10
9
j
1) (1 ) 0
j

+ =

Đồ án tốt nghiệp
Hệ phơng trình có đợc khi ta cho phản lực ở các đầu mút lá nhíp bằng nhau.
Giải hệ phơng trình:
Ta dùng phơng pháp thế để giải hệ trên.
Cụ thể từ phơng trình cuối ta có
10
11 10
11
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 :

10 9
0,725l l=
Thế lần lợt từ dới lên trên ta đợc :

9 8
8 7
7 6
6 5
5 4
4 3
3 2
0,790
0,829
0,855

0,874
0,889
0,9
0,873
l l
l l
l l
l l
l l
l l
l l
=
=
=
=
=
=
=
Mà
2
l
= 65 (cm)

l
3
=56,5 ; l
4
=51 ; l
5
=45,5 ; l

6
=40 ; l
7
=34 ; l
8
=28 ; l
9
=22;
L
10
=16 ; l
11
=9,5 (cm)
Từ phơng trình
2
k k
L l a= +
ta có bảng sau :
Nhíp số 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
l
k
(cm)
65 65 56,5 51 45,5 40 34 28 22 16 9,5
L
k
(cm)
145 145 128 117 106 95 83 71 59 47 34
3.1.2.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.

Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
18
Đồ án tốt nghiệp
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:
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
=
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
19
Đồ án tốt nghiệp
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 =
.
Ta lập bảng :
k
l
k
a
1k +
h
k
j
k
I
k
Y
k
Y
k
-Y
1k +
a
3
1k +
( Y
k
-Y
1k +
)
1 65 8,5 0,9 0,85 0,85 1,177 0,479 294

2 56,5 14 1 0,583 1,433 0,698 0,202 554
3 51 19,5 1 0,583 2,016 0,496 0,111 823
4 45,5 25 1 0,583 2,599 0,385 0,071 1109
5 40 31 1 0,583 3,182 0,314 0,048 1430
6 34 37 1 0,583 3,765 0,266 0,036 1824
7 28 43 1 0,583 4,348 0,230 0,030 2385
8 22 49 1 0,583 4,931 0,200 0,019 2236
9 16 55,5 1 0,583 5,514 0,181 0,017 2906
10 9,5 65 1 0,583 6,097 0,164 0,164 45038

Kết quả là: C
n
=
7
6.2,1.10 .0,85
1827
58600
=
(N/cm)
Trọng lợng đợc treo(G
dt
):

32500 2500
15000( )
2
dt
G N

= =

Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
20
Đồ án tốt nghiệp
t
t
n
G
15000
f 8, 2(cm)
C 1827
= = =
Số lần dao động trong một phút:
t
30 30
n 105
f 0,082
= = =
(lần/phút)
Nh vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.
3.1.3. 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.
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
=
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
21
Đồ án tốt nghiệp

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 ph-
ơng 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

Nh trên ta có j
1
=0,85 (cm
4
) ; j
k
= 0,583 (cm
4

)

Ta có bảng :
k 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A
k
0,841 1,162 1,181 1,206 1,265 1,321 1,409 1,563 2
B
k
-1,686 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2
C
k
0,846 0,838 0,820 0,794 0,736 0,680 0,591 0,438
Thay các giá trị vào hệ phơng trình trên ta đợc :
2 3
2 3 4
3 4 5
4 5 6
5 6 7
6 7 8
7 8 9
8 9 10
9 10
0,841.7500 1,686 0,846 0
1,162 2 0,838 0
1,181 2 0,820 0
1,206 2 0,794 0
1,265 2 0,736 0
1,321 2 0,680 0
1,409 2 0,591 0

1,563 2 0,438 0
2 2 0
X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X
+ =


+ =


+ =

+ =


+ =


+ =


+ =

+ =

=


Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
22
Đồ án tốt nghiệp
Giải hệ phơng trình trên bằng phơng pháp thế lần lợt từ dới lên trên ta đ-
ợc kết quả :
k 2 3 4 5 6 7 8 9 10
X
k
(N)
7500 7500 7500 7500 7500 7500 7500 7500 7500
Điều này là hoàn toàn phù hợp vì nh trên tính chiều dài các lá nhíp dựa
trên cơ sở giả thiết rằng các phản lực tại các đầu mút các lá nhíp bằng nhau.
Tính ứng suất nhíp trớc :
lk
lk+1
Xk+1
Xk
Xk (lk-lk+1)
Xk.lk-Xk+1.lk+1
Hình 3.5. Sơ đồ tính ứng xuất lá nhíp.
Mômen tại điểm A: M
A
= X
k
(l

k
- l
k+1
) ; Mômen tại điểm B: M
B
= X
k
l
k
-X
k+1
l
k+1
W
u:
môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán
W
u1
=
2
2
6
bh
=
2
2.7.0,9
6
= 1,89 (cm
3
) ; W

u
=
6
.
2
hb
=
2
7.1
6
= 1,17 (cm
3
)
Bảng ứng suất sinh ra trong các lá nhíp
l
k
W
u
(cm
3
) X
k
(N) M
B
(N.cm)

B
(N/cm
2
)

M
A
(N.cm)

A
(N/cm
2
)
65 1,89 7500 63750 33730 63750 33730
56,5 1,17 7500 41250 35256 41250 35256
51 1,17 7500 41250 35256 41250 35256
45,5 1,17 7500 41250 35256 41250 35256
40 1,17 7500 45000 38462 45000 38462
34 1,17 7500 45000 38462 45000 38462
28 1,17 7500 45000 38462 45000 38462
22 1,17 7500 45000 38462 45000 38462
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
23
Đồ án tốt nghiệp
16 1,17 7500 48750 41667 48750 41667
9,5 1,17 7500 71250 60000 0 0
Với vật liệu nhíp là 65

ứng suất cho phép
[ ]
2
60000( / )N cm

=
nhíp đủ bền.

3.1.5. Tính bền tai nhíp:
D
ho
Pk
Trong đó:
D: đờng kính trong của tai nhíp
h
0
: chiều dầy lá nhíp chính (h
0
=0,9 cm)
b: chiều rộng lá nhíp (b=7cm)
Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo P
k
hay lực phanh P
p
. Trị số của lực
này đợc xác định theo công thức sau:
P
kmax
=P
pmax
= Z
bx
Trong đó:
: hệ số bám của bánh xe với đất. Lấy = 0,7
Z
bx
: phản lực của đất lên bánh xe.
Theo phần trên ta có Z

bx
= 15000(N)
P
kmax
=0,7. 15000=10500(N)
Tai nhíp làm việc theo uốn, nén (hoặc kéo).
ứng suất uốn ở tai nhíp là:
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
24
Đồ án tốt nghiệp

uốn
0
max
2
0
3
u
k
u
M D h
P
W bh
+
= =
ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:

nén

max

0
k
P
bh
=
ứng suất tổng hợp ở tai nhíp đợc tính theo công thức:

th
0
max
2
0 0
1
(3 )
k
D h
P
bh bh
+
= +
ứng suất tổng hợp cho phép [
th
]=350 MN/m
2
= 35000N/cm
2
Nh vậy đờng kính trong lớn nhất của tai nhíp đợc xác định theo công
thức:
2
0

max 0
max 0
[ ]
1
( )
3
th
k
bh
D h
P bh

=
Thay số ta có:
2
max
35000 1 7.0,9
0,9 5,1
10500 7.0,9 3
D

= =
ữ

(cm)
Chọn đờng kính trong tai nhíp: D=3 (cm)=30 (mm)
ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra là:

thmax
= 10500(3.

2
3 0,9
7.0,9
+
+
1
7.0,9
) =23333 (N/cm
2
)
Vậy tai nhíp đủ bền.
3.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp
Đờng kính chốt nhíp đợc chọn D
chốt
=2 (cm)=20 (mm).
Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim có thành phần các bon thấp
(20X) thấm các bon trớc khi tôi thì ứng suất chèn dập cho phép [
chèn dập
]=
750ữ900(N/cm
2
).
Nguyễn Văn Đức ôtô A - K50
25