đồ án Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Lời nói đầu
Trong quá trình phát triển không ngừng của xã hội ở tất cả các lĩnh vực nh kinh
tế, xã hội, văn hoá, du lịch đặc biệt từ khi Việt Nam ra nhận tổ chức thơng mại
quốc tế WTO, thì nhu cầu về vận tải bằng ôtô ngày càng lớn. Hiện nay, trên thế
giới ngành công nghiệp ôtô đang phát triển với tốc độ rất nhanh chóng, nó chiếm
tỉ trọng rất lớn trong ngành công nghiệp các nớc, phát triển về số lợng, chất lợng,
chủng loại Trong khi đó, ngành công nghiệp ôtô của chúng ta vẫn còn nhiều
hạn chế, tỉ lệ nội địa hoá cha cao, số lợng các chi tiết do chính Việt Nam chế tạo
ra trong ôtô cha nhiều. Cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội, đòi hỏi ngành
công nghiệp ôtô của chúng ta cần có những định hớng, những chiến lợc đúng đắn
để thu hẹp khoảng cách chênh lệch của ngành công nghiệp ôtô của nớc ta với các
nớc phát triển khác nh Mỹ, Nhật, Đức, Anh, Pháp, Hàn Quốc, Trung Quốc đó
là những nớc có nền công nghiệp ôtô phát triển nhất thế giới.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho phép con ngời có thể ngày càng tối u
hoá các hệ thống, kết cấu, và trên thực tế các kết cấu của các loại xe nh xe tải, xe
con, xe bus đang dần đi đến sự hoàn thiện, nâng cao đợc các tính năng về an
toàn, tiện lợi, thân thiện với môi trờng, tiết kiệm nhiên liệu, giảm giá thành.
Ngoài các chỉ tiêu trên, phải kể đến chỉ tiêu về độ êm dụi và năng cao đợc chất l-
ợng chuyển động của xe. Một trong những hệ thống ảnh hởng lớn đến chất lợng
chuyển động của xe và độ êm dụi của xe đó là hệ thống treo.
Với mục đích tìm hiểu kết cấu và thiết kế hệ thống treo, em đã đợc nhận đề tài
Thiết kế hệ thống treo xe tải 6 tấn cho đề tài tốt nghiệp của mình.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã gặp nhiều khó khăn nhng nhờ
có sự giúp đỡ và hớng dẫn tận tình của PSG. TS Lu Văn Tuấn cùng các thầy cô
khác trong bộ môn Ôtô và xe chuyên dùng trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội, em đã
hoàn thành đợc những nhiệm vụ của mình đợc giao trong đồ án tốt nghiệp. Qua
đây, cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô trong bộ môn Ôtô và xe
chuyên dùng trờng ĐH Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là PSG. TS Lu Văn Tuấn
đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Nhng do thời gian, trình độ
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48

1
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
còn hạn chế, kinh nghiệm thiết kế cha có nên đồ án của em không tránh khỏi
những khiếm khuyết.
Em rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để
đồ án tốt nghiệp em có thể hoàn thành tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy và toàn thể các bạn!
Hà Nội, ngày 26 tháng 5 năm 2008
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lê Duy
Chơng I: tổng quan chung về hệ thống treo
I. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống treo
1. Công dụng của hệ thống treo:
Trên ôtô, hệ thống treo và cụm bánh xe đợc gọi là phần chuyển động của ôtô.
Chức năng cơ bản của phần chuyển động là tạo điều kiện thực hiện chuyển động
bánh xe của ôtô, đảm bảo các bánh xe lăn và thân xe chuyển động tịnh tiến,
thực hiện nhiệm vụ vận tải của ôtô. Chuyển động của bánh xe đòi hỏi các tác
động tơng hỗ giữa các bánh xe và thân xe phải có khả năng truyền lực và mômem
theo quan hệ nhất định. Trong chức năng của phần chuyển động nếu bị mật một
phần hay thay đổi khả năng truyền lực và moomen có thể làm hỏng chức năng
của phần chuyển động.
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
2
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Sự chuyển động của ôtô trên đờng phụ thuộc nhiều vào khả năng lăn êm của
bánh xe trên nền đờng và hạn chế tối đa các rung động truyền từ bánh xe lên thân
xe. Do vậy, giữa bánh xe và khung vỏ cần có sự liên kết mềm (đàn hồi). Khái
niệm về hệ thống treo ở đây là hệ thống liên kết giữa bánh xe với khung xe
hoặc vỏ xe.
Hệ thống treo là tập hợp tất cả các chi tiết tạo nên liên kết đàn hồi giữa bánh
xe và thân vỏ hay khung xe nhằm thoả mãn chức năng chính sau đây:

+ Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện 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 thể chấp nhận đợc những chuyển động không muốn có khác của bánh xe
nh lắc ngang, lắc dọc.
+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản
lực từ mặt đờng), lực dọc (lực kéo, lực đẩy, hoặc lực kéo hoặc lực kéo với khung
xe), lực bên (lực ly tâm, lực gió bên, phản lực bên ), mômem chủ động, mômen
phanh.
2. Yêu cầu của hệ thống treo
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm
nhng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này đợc thể hiện ở các yêu
cầu chính sau đây:
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của
xe (xe chạy trên đờng tốt hay xe chạy trên các loại đờng khác nhau, đảm bảo tính
êm dụi, tiện nghi của con ngời).
+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định mà không phá hỏng
các liên kết đàn hồi của bánh xe với thân xe, đảm bảo khả năng lăn êm của bánh
xe trên đờng với thời gian tối đa.
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
3
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ
thống treo là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng không phá hỏng các quan hệ
động học và động lực học của chuyển động bánh xe.
+ Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.
+ Có độ bền cao, giá thành thấp và mức độ phức tạp kết cấu không lớn.
+ Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp h hỏng bất thờng.
Đối với xe con và xe minibus chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau:
+ Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
+ Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt.

+ Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô
tô điều khiển nhẹ nhàng.
3. Phân loại hệ thống treo
Ngày nay trên ôtô, sử dụng 2 nhóm hệ thống treo lớn đó là: hệ thống treo phụ
thuộc và hệ thống treo độc lập.
1
3
2
4
3
2
4
5
1
a) b)
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
4
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Hình 1 - Sơ đồ hệ thống treo.
a) Hệ thống treo phụ thuộc; b) Hệ thống 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.
ở hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.a) các bánh xe đặt lên trên dầm cầu liền, bộ
phận đàn hồi và giảm chấn đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền. Qua cấu tạo có thể
thấy: bánh xe liên kết với thân xe thông qua dầm cầu liền và hệ thống treo nên sự
dịch chuyển của một bên bánh xe theo phơng thẳng đứng so với khung xe hay vỏ,
sẽ gây nên chuyển vị nào đó cho bánh xe bên kia, chúng ta có khái niệm chúng
phụ thuộc vào nhau.
Trên hệ thống treo độc lập (hình 1.b), từng bánh xe gắn độc với thân xe thông
qua các đòn, bộ phận giảm chấn và đàn hồi. Các bánh xe độc lập dịch chuyển

tơng đối với khung vỏ.
Nh vậy, khái niệm độc lập, phụ thuộc đợc hình thành trên cơ sở liên kết bánh
xe và thân xe. Dựa vào tính chất động học của kết cấu, các hệ thống treo còn chia
nhỏ ra nhiều dạng khác nhau.
Hệ thống treo còn phân loại theo:
- Kết cấu của bộ phận đàn hồi nh: treo nhíp lá, các dạng lò xo xoắn, thanh xoắn,
baallon khí nén, treo thuỷ khí
- Kết cấu của giảm chấn: giảm chấn ống, đòn, giảm chấn có áp suất bằng áp suất
khí quyển, giảm chấn có áp suất trong cao
Các hệ thống treo có thể phân theo sự thay đổi đặc tính làm việc:
- Hệ thống treo không có điều chỉnh.
- Hệ thống treo tự động điều chỉnh (bán tích cực, tích cực).
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
5
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
II. Các bộ phận chính của hệ thống treo .
1. Bộ phận đàn hồi:
Bộ phận đàn hồi là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm đảm bảo
giữ êm dụi cho thùng xe khi xe đi trên các loại địa hình có mấp mô. Bộ phận
đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhng nó cho phép bánh xe có thể dịch
chuyển theo phơng thẳng đứng.
Bộ phận đàn hồi có thể là loại nhíp lá, lò xo, thanh xoắn, buồng khí nén, buồng
thuỷ lực Đặc trng của bộ phận đàn hồi đó là độ cứng C, đợc xác định từ các
thông số đo đợc của bộ phận đàn hồi là:
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
Hệ THốNG TREO XE TảI Và XE BUS
Phụ thuộc
Độc lập
Đơn Cân bằng
Nhíp lá Lò xo xoắn Ballon khí

Đòn dọc Đòn dọc Đòn dọc
6
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
- Khoảng biến dạng hay chuyển vị của bộ phận đàn hồi
- Lực tác động lớn nhất của bộ phận đàn hồi
Độ cứng liên quan chặt chẽ đến tần số dao động riêng (thông số có tính quyết
định đến độ êm dụi của xe). Muốn có tần số dao động phù hợp với sức khoẻ con
ngời và an toàn của hàng hoá cần có độ cứng của hệ thống biến đổi theo tải trọng
tác dụng của xe. Khi xe chạy ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải,
độ cứng cần lớn. Do vậy, có thể có thêm các bộ phận đàn hồi phụ nh: nhíp phụ,
vấu tỳ bằng cao su biến dạng Đặc biệt, bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi tự
động độ cứng theo tải trọng kết hợp với bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm của
xe
So với trớc đây, độ cứng của bộ phận đàn hồi đợc làm mềm hơn hoặc có khả
năng thay đổi độ cứng trong giới hạn rộng, tạo điều kiện cho bánh xe lăn êm
trên nền đờng.
2. Bộ phận giảm chấn:
Bộ phận giảm chấn là bộ phận hấp thụ năng lợng dao động cơ học giữa bánh
xe và thân xe. Nếu bộ phận đàn hồi có ảnh hởng lớn tới tần số dao động thì bộ
phận giảm chấn có ảnh hởng tới biên độ dao động.
Trên xe ôtô giảm chấn đợc sử dụng với các mục đích sau:
+ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đờng
không bằng phẳng nhằm bảo vệ đợc bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho
ngời sử dụng.
+ Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự
tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng.
+ Nâng cao các tính chất chuyển động của xe nh khả năng tăng tốc, khả năng an
toàn khi chuyển động.
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
7

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Bản chất của quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao động năng
(biến động năng thành nhiệt năng). Thực ra, quá trình này xảy ra ngay cả với ma
sát của nhíp lá, khớp trợt, khớp quay của các ổ kim loại, ổ cao su Song quá
trình dao động cơ học đòi hỏi phải tiêu hao nhiên liệu động năng nhanh và có thể
không chế đợc quá trình vật lý đó, cho nên giảm chấn đặt trên các bánh xe thực
hiện chủ yếu chức năng này. Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động
giảm chấn sẽ biến đổi cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các
van tiết lu.
Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai
chiều (trả và nén). ở hành trình nén (bánh xe tiến lại gần khung xe), năng lợng
của chấn động, một phần đợc tiêu tán qua giảm chấn, một phần đợc bộ phận đàn
hồi tiếp nhận và tích luỹ dới dạng thế năng của chi tiết đàn hồi (lò xo), chỉ có một
phần đợc truyền lên khung xe. Giai đoạn nén này lực cản của giảm chấn nhỏ để
giảm phần năng lợng chấn động truyền qua giảm chấn lên khung xe. Giai đoạn
tiếp theo là giai đoạn năng lợng chấn tích luỹ dới dạng thế năng của bộ phận đàn
hồi giải phóng Bánh xe đi xa khung xe. Năng lợng đợc giải phóng này chủ
yếu sẽ đợc hấp thụ và tiêu tán qua giảm chấn. Để giảm chấn hấp thụ và tiêu tán
đợc phần năng lợng chấn động này ngời ta thiết kế để lực cản trả lớn. Giảm chấn
có lực cản trả lớn hơn lực cản nén là loại giảm chấn 2 chiều không đối xứng.
3. Bộ phận hớng:
Bộ phận hớng có tác dụng đảm bảo quan hệ động học bánh xe tức là đảm bảo
cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng và làm nhiệm vụ truyền
lực dọc, ngang và mômen giữa khung vỏ và bánh xe.
Để xe chuyển động ổn định, an toàn, khi dao động bánh xe phải đảm bảo dao
động trong mặt phẳng thẳng đứng, trục bánh xe phải song song với mặt đờng và
vị trí bánh xe không đợc dịch chuyển theo phơng ngang. Bộ phận đàn hồi và bộ
phận giảm chấn không thực hiện đợc chức năng này. Mặt khác, bộ phận đàn hồi
và bộ phận giảm chấn chỉ thực hiện đợc việc truyền lực theo phơng thẳng đứng
trong khi đó quan hệ giữa bánh xe và khung vỏ còn có các lực dọc (lực kéo, lực

Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
8
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
phanh ); lực ngang (khi quay vòng hay đi trên đờng ngang ) và mômen. Do
vậy, bộ phận đảm nhận truyền lực dọc, ngang và mômen giữa khung vỏ và bánh
xe và đảm bảo cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng.
Quan hệ giữa bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phơng thẳng đứng
gọi là quan hệ động học. Trong mối quan hệ động học, các thông số chính đợc
xét đến là: sự chuyển dịch (chuyển vị) của bánh xe trong không gian 3 chiều khi
vị trí bánh xe thay đổi theo phơng thẳng đứng.
Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí của bánh xe với khung xe đợc gọi là quan hệ
động lực học của hệ thống treo. Mối quan hệ động lực học đợc biểu thị qua khả
năng truyền các lực ba chiều và các mômen (theo 3 trục) khi bánh xe ở các vị trí
khác nhau.
Quan hệ động học và động lực học đợc xem xét tuỳ theo kết cấu cụ thể của hệ
thống treo.
Trong trờng hợp bộ phận đàn hồi là nhíp thì do kết cấu bắt nhíp vào khung xe
nên nhíp có thể đảm nhận đợc chức năng của bộ phận hớng.
4. Thanh ổn định:
Trên các loại xe con ngày nay thanh ổn định hầu nh đều có. Trong trờng hợp xe
chạy trên nền đờng không bằng phẳng hoặc quay vòng, dới tác dụng của lực ly
tâm hoặc độ nghiêng của thùng xe, phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một
cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền
lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đờng. Thanh ổn định có tác dụng khi xuất
hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ
bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng
chữ U, một đầu chữ U đợc nối với phần không đợc treo, còn đâu kia đợc nối với
thân (vỏ) xe, các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su.
5. Các bộ phận khác
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48

9
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Ngoài các bộ phận kể trên, hệ thống treo trên ôtô còn có các bộ phận khác
trình bày dới đây:
5.1 Các vấu cao su tăng cứng và vấu cao su hạn chế hành trình:
Các vấu cao su có thể chia làm 2 loại:
- Vấu cao su tăng cứng thờng đợc đặt trên nhíp lá và tỳ vào phần biến dạng của
nhíp lá khi tăng tải.
- Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình làm việc của bánh xe là loại
lắp ở đầu và cuối hành trình làm việc của bánh xe (thờng đợc gọi là vấu hạn chế
hành trình).
5.2 Các gối đỡ cao su
Các gối đỡ cao su làm chức năng liên kết mềm. Nó có mặt ở hầu nh các mối
ghép với khung vỏ. Ngoài chức năng liên kết, nó còn có tác dụng chống rung.
Chơng II: Lựa chọn phơng án thiết kế
I. Lựa Chọn hệ thống treo
1. Lựa chọn hệ thống treo phụ thuộc hay hệ thống treo độc lập
1.1 Hệ thống treo phụ thuộc
Đặc trng cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc là dầm cầu liên kết cứng giữa hai
bánh xe. Trên cầu bị động dầm cầu cứng thờng làm bằng thép định hình liên kết
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
10
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
dịch chuyển của hai bánh xe. Trên dầm cầu chủ động, dầm cầu vừa liên kết giữa
hai bánh xe vừa chứa bên trong toàn bộ cụm hệ thống truyền lực cầu xe. Sự liên
kết giữa cầu xe với thân xe thông qua dầm cầu và hệ thống treo.
Trong quá trình chuyển động, nếu một bánh xe dịch chuyển theo phơng thẳng
đứng sẽ xẩy ra các chuyển vị phụ theo các trục toạ độ ảnh hởng đến các chuyển
vị của bánh xe bên kia và dẫn tới giảm khả năng lăn phẳng của bánh xe.
ảnh hởng của các lực và mômen sẽ có thể gây nên các chuyển vị theo các ph-

ơng tơng. Sự liên kết cứng của dầm cầu trong hệ thống treo này xảy ra kể cả khi
lực và mômen tác động vào các bánh xe khác nhau (điều này luôn xảy ra trong
thực tế).
Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là:
- Với quan niệm: khi tổng ngoại lực theo phơng ngang tác dụng lên ôtô lớn hơn
khả năng bám bên của hai bánh xe, sẽ xảy ra hiện tợng trợt ngang. Nếu dầm liền,
khi chịu lực bên (ly tâm, đờng nghiêng, gió bên) hai bánh xe đợc liên kết cứng,
hạn chế hiện tợng trợt bên bánh xe.
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành thấp.
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe đợc cố định do vậy không xảy ra hiện
tợng mòn lốp nhanh nh hệ thống treo độc lập.
Nhợc điểm của hệ thống treo phụ thuộc là:
- Khối lợng phần không đợc treo lớn, đặc biệt là 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 đợc treo và phần đợc treo, làm giảm độ êm dụi chuyển động của ôtô.
Mặt khác, bánh xe va đập mạnh trên nền đờng làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe
với đờng.
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
11
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
- Khoảng không gian phía dới gầm xe phải lớn, đủ đảm bảo cho dầm xe thay đổi
vị trí, do vậy: hoặc chiều cao trọng tâm sẽ lớn, hoặc phải giảm bớt thể tích của
khoang chứa hàng của xe.
1.2 Hệ thống treo độc lập
Trên hệ thống treo độc lập các bánh xe đợc liên kết với thân xe thông qua khâu
đòn (khớp cầu, khớp trụ), do vậy chuyển vị của các bánh xe gần nh không ảnh h-
ởng lẫn nhau.
Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
- Có trọng lợng phần không đợc treo rất nhỏ, kể cả trên cầu chủ động (cụm cầu
xe: truyền lực chính, vi sai vỏ cầu đặt lên thân xe)

- Khi các lực và momen ở hai bánh xe khác nhau các chuyển vị của hai bên ít ảnh
hởng, do vậy đảm bảo khả năng ổn định chuyển động ở tốc độ cao.
- Không gian gầm xe ít bị chiếm chỗ do vậy khả năng giảm chiều cao trọng tâm
ôtô, điều này rất cần thiết đối với các loại ôtô con.
Nhợc điểm chính là:
- Hạn chế khả năng truyền lực giữa hai bánh xe.
- Kết cấu phức tạp, giá thành cao, đặt biệt ở trên ôtô có tải trọng lớn.
Với các u nhợc điểm trên của các loại hệ thống treo, hệ thống treo phụ thuộc đợc
dùng nhiều cho ô tô tải hoặc ôtô bus vì xe tải và xe bus có đặc điểm (so với xe
con) là:
- Tải trọng lớn hơn, khoảng chênh lệch giữa 2 điều kiện tải trọng (không tải và
đầy tải) rộng hơn.
- Vận tốc sử dụng trung bình thấp
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
12
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
- Ôtô tải nhỏ có khả năng việt dã cao cùng với hệ thống treo này cho cầu trớc và
cầu sau.
Còn trên các loại ôtô con có tốc độ lớn, đòi hỏi tiện nghi cao thờng sử dụng hệ
thống treo độc lập. Do vậy, để phù hợp loại xe tải có tải trọng 6 tấn, em sử
dụng hệ thống treo phụ thuộc cho loại loại xe đợc giao thiết kế.
2. Lựa chọn bộ phận đàn hồi
2. 1. Bộ phận đàn hồi kim loại:
Bộ phận đàn hồi bằng 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 phụ thuộc
cân bằng, Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, thì nhíp lá sẽ đảm nhận các chức
năng sau:
- Chức năng đàn hồi theo phơng thẳng đứng
- Chức năng dẫn hớng: truyền lực dọc, ngang và có thể có cả lực bên

- Chức năng giảm chấn đảm nhiệm nhờ giảm chấn, ma sát giữa các lá nhíp
Điều này cho phép hệ thống treo có kết cấu đơn giản, lắp ghép, chế tạo dễ dàng.
Vì vậy, hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá đợc sử dụng rộng rãi trên các loại
xe kể cả xe du lịch. Ngoài ra, nhợc điểm của nhíp lá đó là khối lợng lớn.
* Còn đối với bộ phận đàn hồi bằng lò xo xoắn và thanh xoắn thì đợc sử dụng
trên hệ thống treo độc lập.
Bộ phận đàn hồi bằng 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 dụi của xe chỉ
đợc đảm bảo trong một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những loại
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
13
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
xe có tải trọng thờng xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi bằng kim loại
đợc sử dụng hầu hết trên các loại xe.
2.2 Bộ phận đàn hồi bằng khí:
Loại này có u điểm là độ cứng của phần tử đàn hồi không phải là hằng số, do
vậy, có đờng đặc tính phi tuyến rất thích hợp khi sử dụng trên ôtô. Mặt khác, tùy
theo tải trọng có thể điều chỉnh độ cao của phần tử đàn hồi cho phù hợp. Vì thế,
xe lắp hệ thống treo loại này có độ êm dụi cao. Tuy nhiên, giá thành cao, kết cấu
phức tạp, trọng lợng lớn.
Với những phân tích nh trên, em sử dụng hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp
lá là bộ phận đàn hồi cho loại xe tải 6 tấn.
3. Lựa chọn giảm chấn
Trên ôtô nên chọn loại giảm chấn tác dụng 2 chiều không đối xứng. Về mặt kết
cấu có thể chọn loại giảm chấn ống hoặc giảm chấn đòn.
Giảm chấn ống có áp suất chất lỏng trong giảm chấn nhỏ (2,5 ữ 5 MN/m
2
),
thoát nhiệt tốt. Những xe có đủ không gian bố trí để lắp giảm chấn ồng thì nên
lắp loại này.

Giảm chấn đòn có kích thớc gọn hơn và do đó, có áp suất trong giảm chấn lớn
(10 ữ 20 MN/m
2
), thoát nhiệt kém. Giảm chấn đòn nên lắp trên xe nhỏ và những
xe mà việc bố trí giảm chấn ống gặp nhiều khó khăn.
Với những loại giảm chấn nh vậy, em sử dụng loại giảm chấn ống có tác dụng
2 chiều không đối xứng làm giảm chấn lắp trên xe em đợc giao thiết kế hệ
thống treo.
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
14
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
II. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dụi
1. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dụi:
Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dụi theo các chỉ tiêu
đã đề ra. Hiện nay, có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dụi 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 chọn chỉ tiêu tần số dao động
là chỉ tiêu đánh giá độ êm dụi chuyển động.
Chỉ tiêu này đợc lựa chọn nh sau:
Xe tải: Tần số dao động: f = 1,5 ữ 2 (Hz) hoặc tần số dao động góc = (1,5 ữ
2)2 (rad/s).
Tơng ứng với tần số dao động f (hoặc tần số dao động góc ) còn có thông số:
số lần dao động trong 1 phút n: Xe tải: n = 90 ữ 120 (lần/phút)
Cơ sở của việc lựa chọn này là số bớc của ngời đi bộ trong 1 phút. Nếu ngời đi
chậm thì là 60 bớc/phút; đi nhanh khoảng 90 ữ 100 bớc/phút.
2. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo
Có 2 thông số cơ bản của hệ thống treo khi thiết kế hệ thống treo. Đó là:
- Độ cứng của hệ thống treo (do bộ phận đàn hồi sinh ra)
- Hệ số cản của hệ thống treo (do giảm chấn sinh ra)
Hai thông số này quyết định độ êm dụi của chuyển động, chúng đợc xác định

trong phần tính toán hệ thống treo dới đây.
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
15
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Chơng iii: tính toán hệ thống treo trớc
I. Bộ phận đàn hồi
1. Xác định thông số cơ bản của nhíp
Thông số cơ bản của nhíp là: Độ võng tĩnh (f
t
) và độ cứng (C)
Trong quá trình thiết kế, ngời ta sử dụng tần số dao động để làm cơ sở lựa chọn
các thông số khác của bộ phận đàn hồi. Theo lý thuyết ôtô ta có:
n =
t
f
g

30
(dao động/phút)
Trong đó: f
t
: độ võng tĩnh (m);
g: gia tốc trọng trờng; lấy g = 10 (m/s
2
)
n: tần số dao động. Đối với ôtô tải chọn n = (90 ữ 120) (lần/phút);
Chọn n = 90 (lần/phút)
Với sự lựa chọn nh vậy, ta có thể tính gần đúng độ võng tĩnh của phần tử đàn hồi
nh sau:
f

t
=








2
2
30
n
=
2
2
90
30
= 0,11 (m) = 11 (cm)
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
16
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Với độ võng tĩnh nh vậy, ta có thể xác định đợc độ cứng của phần tử đàn hồi:
C =
t
t
f
G
Trong đó: G

t
: là trọng lợng tĩnh tác dụng lên phần tử đàn hồi.
Hệ thống treo, em thiết kế là hệ thống treo đối xứng 2 bên. Vì vậy khi tính
toán, ta chỉ cần tính toán cho một bên. Nh vậy, trọng lợng tác dụng lên 1 bên của
hệ thống treo là:
G
t
=
2
kotdt
GG
=
2
350034500
= 15500(N)
G
dt
: Trọng lợng tác dụng lên cầu trớc khi đầy tải; G
dt
= 34500 (N)
G
kot
: Trọng lợng của phần không đợc treo cầu trớc (bao gồm trọng lợng cầu trớc
và trọng lợng 2 bánh xe); G
kot
= 3500 (N)
Thay các số liệu vào ta có:
C = 1,41.10
5
(N/m)

Trong quá trình dao động, độ võng tĩnh thay đổi nên ngời ta đa khái niệm độ
võng động:
f
đ
= f
t
f
'
d
Với f
'
d
: hành trình động của hệ thống treo; chọn f
'
d
= 11 (cm)
Do đó: f
đ
= 22 (cm)
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
17
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
2. Xác định sơ bộ các thông số kết cấu của nhíp
Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá nhíp mỏng (lá nhíp) ghép lại với nhau.
Các lá nhíp có bán kính cong và chiều dài nhất định. Để có trạng thái tự do, bán
kính cong và chiều dài các lá nhíp dới giảm dần. Khi ghép lại với nhau các lá sẽ
ôm khít vào nhau. Kích thớc hình học của các nhíp sẽ là:
- Chiều dài các lá: L
1
, L

2
L
k
L
n
.
- Tiết diện lá nhíp: b x h
k
Trong đó n: số lá nhíp, b: chiều rộng lá nhíp, h
k
: chiều dày lá nhíp thứ k. Trong
một nhíp, chiều dày các lá nhíp có thể bằng nhau ở tất cả các lá hoặc bằng nhau
theo từng nhóm (không quá 3 nhóm). Thờng là 1, 2 hoặc 3 lá nhíp trên cùng có
chiều dài và chiều dày bằng nhau (đợc gọi là các lá nhíp cái). Các lá còn lại tạo
thành 1 nhóm hoặc 2 nhóm lá có chiều dày các lá trong nhóm bằng nhau.
Ta chọn sơ bộ kích thớc các lá nhíp căn cứ vào loại xe, tải trọng xe, kết cấu
khung vỏ của xe tham khảo. Với loại xe tải 6 tấn, ta chọn sơ bộ kích thớc hình
học các lá nhíp nh sau:
- Loại nhíp đối xứng
- Số lá nhíp: n = 12 (lá)
- Số nhóm nhíp: 2 nhóm nhíp:
+ 2 lá nhíp cái chiều dày bằng nhau: h
1
= 0,85 (cm)
+ nhóm 2: gồm 10 lá nhíp còn lại với chiều dày h
2
= 0,95 (cm)
- Chiều rộng các lá nhíp đều bằng nhau: b = 7,5 (cm)
- Chiều dài toàn bộ L
t

đợc chọn nh sau: L
t
= (0,26 ữ 0,35) L
với L: chiều dài cơ sở của xe; L = 4,45 (m).
Nh vậy L
t
= (1,18 ữ 1,59) (m)
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
18
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Chọn L
t
= 1,5 (m) = 150 (cm)
- Chiều dài mỗi lá nhíp đợc xác định bằng hệ phơng trình sau đây:







=+
=++
=++
0

0
0
1111
333

222
BA
CBA
CBA
Trong đó: A
k
=











1
3
2
1
1 k
k
k
k
l
l
J
J

; B
k
= -








+
1
1
k
k
J
J
; C
k
=

+
+
1
3
2
1
1
3
1
k
k
k
k
l
l
l
l
với J
k
là mômen quán tính của tiết diện nhíp thứ k
J
k

=
12
3
k
bh
Do nhóm 1 gồm 2 lá nhíp J
1
=
12
85,0.5,7.2
3
= 0,768 (cm
4
)
Nhóm 2: J
2
= J
3
= = J
11
=
12
95,0.5,7
3
= 0,536 (cm
4
)
Chiều dài 2 lá nhíp đầu L
1
= L

2
= 150 (cm)
Chiều dài 1/2 nhíp tính từ quang nhíp: l
k
=
2
)(
qk
lL
trong đó: l
q
là khoảng cách giữa 2 bulông quang nhíp. Chọn l
q
= 15 (cm)
Nh vậy chiều dài 1/2 của hai lá nhíp cái tính từ quang nhíp là:
l
1
= l
2
= 67,5 (cm)
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
19
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Do 2 lá nhíp cái đầu là nh nhau nên ta coi 2 lá nhíp là 1 và có chiều dài là x
1
=
67,5 (cm)
Đặt x
i
= l

i+1
(i = 2 ữ 11);
Khi đó, hệ phơng trình trên sẽ trở thành:













=








+

=

















+

+









=

+








+









011
3
2

01
3
2
1
11
3
2

01
3
2
1
11
.3
.2
10
11
11
10
10
11
4
3
3
3
4
2
3
3
2
2
3
3
2
3
2
3
1

2
2
1
1
2
J
J
x
x
J
J
x
x
x
x
J
J
x
x
J
J
x
x
x
x
J
J
x
x
J

J
Giải hệ phơng trình trên bằng phơng pháp thế, giải từ phơng trình cuối thế dần
vào các phơng trình trên ta tìm đợc kết quả nh sau:
x
2
=
395,3
3
1
x
=
395,3
5,67.3
= 59,6 (cm); x
3
=
299,3
3
2
x
=
299,3
6,59.3
= 54,2 (cm);
x
4
=
334,3
3
3

x
=
334,3
2,54.3
= 48,8 (cm);
x
5
=
377,3
3
4
x
=
377,3
8,48.3
= 43,4(cm); x
6
=
434,3
3
5
x
=
434,3
4,43.3
= 38 (cm)
x
7
=
511,3

3
6
x
=
511,3
38.3
= 32,5(cm); x
8
=
624,3
3
7
x
=
624,3
5,32.3
= 26,9 (cm);
x
9
=
803,3
3
8
x
=
803,3
9,26.3
= 21,2(cm)
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
20

Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
x
10
=
136,4
3
9
x
=
136,4
2,21.3
= 15,4 (cm); x
11
=
5
3
10
x
=
5
4,15.3
=9,2 (cm)
Nh vậy, ta có chiều dài 1/2 lá nhíp tính từ quang nhíp nh sau:
l
1
= l
2
= 67,5 (cm); l
3
= 59,6(cm); l

4
= 54,2 (cm); l
5
= 48,8 (cm);
l
6
= 43,4 (cm);
l
7
= 38 (cm); l
8
= 32,5 (cm); l
9
= 26,9 (cm); l
10
= 21,2 (cm); l
11
= 15,4 (cm);
l
12
= 9,2 (cm).
Chiều dài các lá nhíp cụ thể nh sau:
L
1
= L
2
= 150 (cm); L
3
= 134,2 (cm); L
4

= 123,4 (cm); L
5
= 112,6 (cm);
L
6
= 102,2 (cm); L
7
= 91 (cm); L
8
= 80 (cm); L
9
= 68,8 (cm);
L
10
= 57,4 (cm); L
11
= 45,8 (cm); L
12
= 34,4 (cm)

3. Tính độ cứng của nhíp
Có nhiều phơng pháp tính độ
võng theo các thông số của các lá
nhíp. Các công thức dới đây đợc
xây dựng theo lý thuyết thế năng
biến dạng đàn hồi.
Với nhíp là đối xứng:
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
21
P

L
1
L
L
L
L
a
a
a
2
3
2
3
n+1
n-1
n
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
Độ võng tĩnh f
t
=

=
++

n
i
iii
t
YYa
E

Z
1
1
3
1
)(
6

Độ cứng C =

=
++

n
k
kkk
YYa
E
1
1
3
1
)(
6


Trong đó: Z
t
: trọng lợng tĩnh tác dụng lên nhíp (một bên);
Z

t
=
2
t
G
=
2
350034500
= 15500 (N/m)
E: môđun đàn hồi của vật liệu (E = 2.10
11
N/m
2
);
: hệ số điều chỉnh giữa lý thuyết và thực nghiệm
= (0,83 ữ 0,87). Chọn = 0,85.
Y
k
=
k
I
1
Y
n+1
= 0
I
k
= J
1
+ J

2
+ + J
k
a
k+1
= l
1
l
k+1
k
l
k
cm
a
k+1
cm
b
cm
h
k
cm
J
k
cm
4
I
k
cm
4
Y

k
1/cm
4
Y
k
-Y
k+1
1/cm
4
a
3
k+1
(Y
k
-Y
k+1
)
1/cm
1 67,5 7,9 7,5 0,85 0,768 0,768 1,303 0,5356 264
2 59,6 13,3 7,5 0,95 0,536 1,304 0,767 0,234 526
3 54,2 18,7 7,5 0,95 0,536 1,839 0,544 0,122 802
4 48,8 24,1 7,5 0,95 0,536 2,375 0,421 0,077 1085
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
22
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
5 43,4 29,5 7,5 0,95 0,536 2,911 0,344 0,053 1371
6 38 35 7,5 0,95 0,536 3,447 0,29 0,039 1674
7 32,5 40,6 7,5 0,95 0,536 3,983 0,251 0,029 1993
8 26,9 46,3 7,5 0,95 0,536 4,519 0,221 0,023 2329
9 21,2 52,1 7,5 0,95 0,536 5,055 0,198 0,019 2682

10 15,4 58,3 7,5 0,95 0,536 5,59 0,179 0,016 3100
11 9,2 67,5 7,5 0,95 0,536 6,126 0,163 0,163 50201
66026
Nh vậy, với bảng số liệu trên ta tính đợc độ cứng thực tế của nhíp là
C =
2
11
10.66026
10.2.85,0.6
= 1,545.10
5
(N/m)
Với độ cứng nh vậy thì độ võng tĩnh thực tế sẽ là:
f
t
=
C
Z
t
=
5
10.545,1
15500
= 0,10(m) = 10 (cm)
tần số dao động thực tế sẽ là:
n =
t
f
g

30
=
1,0
10
14,3
30
= 95 (dao động/phút)
Kết luận: Với kích thớc hình học của các lá nhíp nh trên, ta có thể đáp ứng đợc
những yêu cầu của hệ thống treo đối với loại xe tải 6 tấn.
4. Tính bền các lá nhíp
Đối với các nhíp 1/2 elip, ta coi rằng nhíp bị ngàm chặt ở giữa. Nh vậy, khi
tính toán ta chỉ tính cho một nửa lá nhíp với các giả thiết sau:
+ Coi nhíp là loại 1/4 elip, một đầu đợc ngàm chặt, một đầu chụi lực
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
23
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
+ Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở
các đầu mút và lực truyền qua các đầu mút.
+ Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.
Với giả thiết trên thì sơ đồ tính bền nhíp nh sau:
Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ 2 là bằng nhau, tơng tự tại điểm S
biến dạng của lá thứ k -1 và lá thứ k bằng nhau.
Bằng cách lập các biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng
nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1phơng trình với n-1 ẩn là các giá trị
lực đặt lên các nhíp X
2
, ,X
n
.
Hệ phơng trình đó nh sau:

=+
=++
=++

0

0
0
1
433323
32222
nnnn
XBXA
XCXBXA
XCXBPA
Trong đó: Trọng lợng tác dụng lên một bên nhíp; P =
2
t
Z
=
)(7750
2
15500

N=
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
24
A
L
2
K
L
n
L
B
X
2
3
X
K+1
X
X
n
X
K
S
P
L
1
Đồ án tốt nghiệp: thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 6 tấn
A
k
=

1
3
2
1
1 k
k
k
k
l
l
J
J
; B
k
= -

+
1
1
k
k
J
J
; C
k
=

+
+
1
3
2
1
1
3
1
k
k
k
k
l
l
l
l
l
k
là chiều dài tính từ quang nhíp tới đầu mút lá nhíp (đã tính ở trên)
J
k
mômen quán tính của các tiết diện lá nhíp.
J
k
=
12
3
k
bh

Do nhóm 1 gồm 2 lá nhíp J
1
=
12
85,0.5,7.2
3
= 0,767 (cm
4
)
Nhóm 2: J
2
= J
3
= = J
11
=
12
95,0.5,7
3
= 0,536 (cm
4
)
Ta lại đặt x
i
= l
i+1
(với i = 2 ữ 11)
Khi đó hệ phơng trình trên trở thành:

=








+

=

















+








+

=

















+

+









011
3
2

01
3
2
1
11
3
2
01
3
2
1
11

3
.2
11
10
11
10
11
10
10
11
4
4
3
3
3
4
3
2
3
2
3
2
2
3
3
3
2
3
2
3

2
1
2
2
1
1
2
X
J
J
X
x
x
J
J
X
x
x
x
x
X
J
J
X
x
x
J
J
X
x

x
x
x
X
J
J
P
x
x
J
J
Thay số liệu vào hệ phơng trình ta đợc:
Nguyễn Lê Duy Ôtô K48
25