đồ án kỹ thuật điện điện tử Quy trình gia công piston phần tử đàn hồi

Lời nói đầu
Hiện nay nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ về tất cả các lĩnh
vực nh công nghiệp, thương mại, du lịch, xây dựng, dịch vụ…Vỡ vậy nghành
công nghiệp ụtụ được phát triển trên một quy mô rộng lớn. ễtụ đúng một vai
trò rất quan trọng trong giao thông vận tải, nó thay thế cho rất nhiều các
phương tiện chuyên chở khác, nâng cao được hiệu quả công việc và tính kinh
tế.
Từ những yêu cầu đó mà ụtụ không ngừng được cải tiến hoàn thiện
hơn, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về phương tiện chuyên chở còng nh nhu
cầu giao thông đi lại của con người. Ngoài yêu cầu về các hệ thống nh hệ
thống phanh, hệ thống lái, kết cấu khung vỏ…cần thiết kế đảm bảo tối ưu thì
một hệ thống rất quan trọng không thể thiếu được trờn ụtụ đó là hệ thống treo
của xe.
Để nâng cao tính tiện nghi, tạo an toàn, đảm bảo độ êm dịu cho ụtụ
trong quá trình chuyển động trên nhiều địa hình thì hệ thống treo lắp trờn ụtụ
cần phải thiết kế tính toán và cải tiến sao cho tối ưu về các mặt như: tần số
dao động phù hợp với con người, độ vững chắc, cân bằng của xe, tính năng
vượt địa hình, độ tin cậy, độ bền lâu, điều khiển lái dễ dàng, tận dụng được tối
đa tốc độ chuyển động.
Hiện nay ở nước ta còn sử dụng nhiều loại xe cò, do vậy các hệ thống
trên xe không được thiết kế một cách tối ưu hoặc do hạn chế về nhiều mặt.
Qua tìm hiểu, nghiên cứu xe UAZ đang sử dụng tại nước ta em thấy đây là
loại xe việt dã, chạy trên mọi địa hình phức tạp. Nhưng hệ thống treo lắp trên
xe lại là hệ thống treo phụ thuộc nờn nú khụng đảm bảo về độ êm dịu, sự cân
bằng xe không tốt khi đi trên đường xấu. Do vậy nhằm để cải thiện độ êm dịu,
sự cân bằng của xe, giảm thiểu ảnh hưởng động học của đường không bằng
1
phẳng, để đạt được tốc độ tối đa có thể trờn cỏc đường xấu thì vấn đề đặt ra là
trên cơ sở xe UAZ đang được sử dụng ta cải tiến hệ thống treo để đạt được
mục đích này.
Do vậy đồ án tốt nghiệp về thiết kế cải tiến hệ thống treo trờn ụtụ UAZ-

469B gồm các phần:
 Kiểm nghiệm lại hệ thống treo đang sử dụng trên xe.
 Tính toán thiết kế cải tiến hệ thống treo.
 Các bản vẽ.
 Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết cụ thể.
Tuy vậy trong quá trình thiết kế tính toán, do hạn chế về kiến thức nên
em còn một số thiếu sót không thể tránh khỏi. Vì vậy em kính mong các thầy
chỉ bảo thêm để em có thể mở rộng và hoàn thiện thêm kiến thức của mình.
Em chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Lưu Văn Tuấn cựng cỏc
thầy giáo trong bộ môn đó cú những chỉ bảo, hướng dẫn tận tình và đã tạo
điều kiện cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

2
Phần 1
Giới thiệu chung về hệ thống treo
Sự phát triển của hệ thống treo.
Ngày nay trên thế giới các nhà nghiên cứu và thiết kế đã đi xa trong
việc phát triển hệ thống treo. Dựa trờn sự kết hợp giữa khoa học chuyên
ngành cơ bản với sự ứng dụng các thành tựu về khoa học nh điện tử, tin học
và kỹ thuật điều khiển. Chính nhờ việc áp dụng các thành tựu khoa học kỹ
thuật này vào thực tế mà hệ thống treo ngày nay càng hoàn thiện hơn về tính
năng, kích thước còng nh phạm vi hoạt động của nó.
Hệ thống treo với cơ cấu chấp hành là thuỷ lực và khí nén kết hợp với
cơ cấu điều khiển là các mạng điện tử đú chớnh là xu hướng phát triển của hệ
thống treo trong tương lai. Nó hoạt động dựa trờn nguyên lý: Dựng cỏc cảm
biến để thu nhận thông tin, các thông số cần thiết trong quá trình vận hành xe.
Các thông số đó có thể là tải trọng của xe, gia tốc giao động thẳng đứng, góc
đặt bánh xe, độ cao sàn xe… Sau đó các thông tin này được mó hoỏ và được
đưa vào mạch điều khiển để tự động điều khiển các cơ cấu chấp hành. Nh vậy
ta có một hệ thống treo có thể tự động điều chỉnh được đường đặc tính của nó

phù hợp với các điều kiện chuyển động. Đõy chớnh là ưu điểm nổi bật mà các
hệ thống treo cổ điển trước đây không có được.
Tuy nhiên với tình hình kinh tế nước ta hiện nay còn chưa thực sự phát
triển mạnh, cơ sở vật chất kỹ thuật và các nghành kinh tế đang trong thời kỳ
phát triển thì một hướng đi mang tính thực tế đó là việc tận dụng một số loại
ụtụ cũ còn sử dụng được, trên cơ sở đó cải thiện hay thiết kế cải tiến một số
3
hệ thống trên xe đó kộm chất lượng hay đặc tính không còn phù hợp với yêu
cầu hiện nay để đưa vào sử dông.
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống treo:
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ụtụ với bánh xe, có tác
dụng làm êm dịu quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe
(bánh xe dao động trong mặt phẳng thẳng đứng) và truyền lực giữa khung vỏ
với bánh xe.
Ta biết rằng xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu
vào chất lượng hệ thống treo. Khi xe chuyển động trên đường không bằng
phẳng sẽ phát sinh dao động do đường không bằng phẳng gây ra. Những dao
động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe, làm hư háng hàng hoá nếu có
trên xe và ảnh hưởng lớn tới hành khách trên xe. Theo số liệu thống kê cho
thấy khi mét xe ụtụ chạy trên đường xấu, gồ ghề mà so sánh với một ụtụ cùng
loại chạy trên đường tốt thì vận tốc trung bình của xe chạy trên đường xấu sẽ
giảm đi 4050%, quãng đường chạy giữa hai kì đại tu giảm đi 3540%, suất
tiêu hao nhiên liệu tăng lên 3040%, do đó năng xuất vận chuyển giảm đi
3540% và giá thành vận chuyển tăng lên khoảng 5060%. Còn đối với con
người nếu phải chịu đựng lâu trong tình trạng bị rung xóc nhiều sẽ gây ra mệt
mỏi, khó chịu và gây ra các phản ứng khác.
Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ụtụ tới cơ thể con
người đều đi đến kết luận: Nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi
trường dao động thì sẽ bị mắc các chứng bệnh thần kinh và nóo. Chớnh vì vậy
mà độ êm dịu của xe là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính

tiện nghi của ụtụ. Tớnh ờm dịu của ụtụ phụ thuộc vào kết cấu của ụtụ và trước
hết là phụ thuộc vào hệ thống treo, chất lượng mặt đường và sau đó là đến kỹ
thuật của người lái. Nếu xét đến phạm vi khả năng chế tạo ụtụ thỡ hệ thống
treo mang tính chất quyết định đến tính êm dịu chuyển động của ụtụ.
4
1.2 Các phần tử của hệ thống treo:
Ta đã biết hệ thống treo cú cỏc cụng dụng nh trình bày ở trên. Để đảm
bảo các công dụng đú thỡ thông thường hệ thống treo bao gồm 3 bộ phận
chính:
+ Bé phận hướng.
+ Bé phận đàn hồi.
+ Bé phận giảm chấn.
1.2.1 Bé phận hướng:
Bộ phận hướng có tác dụng bảo đảm động học bánh xe tức đảm bảo cho
bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng. Bộ phận hướng còn làm
nhiệm vụ truyền lực dọc, ngang và mụmen giữa khung vỏ và bánh xe.
1.2.2 Bé phận đàn hồi:
Bé phận đàn hồi là bộ phận nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe và tiếp
nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ xuống bánh xe và ngược lại. Bộ
phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết đàn hồi bằng kim loại (nhớp,
lũxo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo khí
hoặc treo thuỷ khí).
Phần tử đàn hồi bằng kim loại gồm các loại nh nhớp, lũxo và thanh
xoắn. Ưu điểm của loại này là kết cấu đơn giản, chắc chắn, giá thành rẻ do chi
phí chế tạo còng nh bảo dưỡng thấp. Tuy nhiên nú cú một số nhược điểm nh
tuổi thọ thấp, ma sát lớn, đường đặc tính làm việc là tuyến tính bậc nhất.
Phần tử đàn hồi loại khí gồm một số loại nh: phần tử loại khí bọc bằng
cao su, sợi, loại bọc bằng màng và loại bọc bằng ống. Ưu điểm của loại này là
5
có thể thay đổi được độ cứng của hệ thống treo tuỳ theo tải trọng (bằng cách

thay đổi áp suất khí trong phần tử đàn hồi), giảm được độ cứng của hệ thống
treo làm tăng độ êm dịu chuyển động của ụtụ, cú đường đặc tính là phi tuyến.
Phần tử đàn hồi thuỷ khí, đây là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thuỷ
lực và cơ cấu chấp hành là phần tử thuỷ khí.
Nhược điểm chung của 2 loại phần tử đàn hồi loại khí và loại thuỷ khí là
việc chế tạo các chi tiết còng nh lắp ráp cần yêu cầu chính xác cao, phức tạp
do đó chi phí chế tạo còng nh giá thành là rất cao.
Phần tử đàn hồi bằng cao su: gồm có các loại cao su chịu nén và loại cao
su chịu xoắn. Ưu điểm của loại này có độ bền cao, không cần bôi trơn bảo
dưỡng. Cao su có thể thu năng lượng trên một đơn vị thể tích cao gấp 210
lần thép, trọng lượng của cao su bé và có đường đặc tính phi tuyến. Nhược
điểm của loại này là xuất hiện biến dạng dư dưới tác dụng của tải trọng kéo
dài và nhất là tải trọng thay đổi, thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay
đổi mà đặc biệt độ cứng của cao su tăng lên khi nhiệt độ hạ xuống thấp, cần
thiết phải đặt bộ phận dẫn hướng và giảm chấn.
1.2.3 Bé phận giảm chấn:
Bộ phận giảm chấn có tác dụng dập tắt nhanh các dao động bằng cách
biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra bên ngoài. Về mặt tác dụng
có thể có nhiều loại giảm chấn, có loại tác dụng một chiều, có loại giảm chấn
tác dụng hai chiều. Loại giảm chấn tác dụng hai chiều có thể có loại tác dụng
hai chiều đối xứng hoặc loại tác dụng hai chiều không đối xứng. Về kết cấu
trờn ụtụ thường sử dụng loại giảm chấn ống hay loại giảm chấn đòn.
Giảm chấn cùng phối hợp làm việc với bộ phận đàn hồi khi làm việc tạo
lên độ êm dịu cho ụtụ khi chuyển động. Ví dụ khi bánh xe đi qua một mô đất
cao sẽ tạo lên một chấn động từ mặt đường qua bánh xe và hệ thống treo tác
6
dụng lên thân xe. Giai đoạn đầu bánh xe đi gần vào khung xe, năng lượng của
chấn động một phần được tiêu tán qua giảm chấn, một phần được bộ phận đàn
hồi tiếp nhận và tích luỹ dưới dạng thế năng của chi tiết đàn hồi (lũxo), chỉ có
một phần được truyền lên xe. Giai đoạn “nộn” này lực cản của giảm chấn nhỏ

để giảm một phần năng lượng truyền qua giảm chấn lên khung xe. Giai đoạn
tiếp theo là giai đoạn năng lượng được tích luỹ dưới dạng thế năng của bộ
phận đàn hồi được giải phóng - Bánh xe đi ra xa khung xe. Năng lượng được
giải phóng này chủ yếu được hấp thụ và tiêu tán thông qua giảm chấn, đối với
giảm chấn đây là hành trình “trả” và lực cản trả lớn hơn lực cản nén rất nhiều.
Đây là loại giảm chấn hai chiều không đối xứng.

1.3 Yêu cầu thiết kế hệ thống treo.
Căn cứ vào các đặc điểm về hệ thống treo nh đã trình bày ở trên, do đó
người ta đưa ra các yêu cầu cụ thể của hệ thống treo nh sau:
+ Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo độ êm dịu theo yêu cầu, có nghĩa là
thoả món cỏc chỉ tiêu:
Đối với xe chở khách
- Tần số dao động f = 11,5 lần/s.
hoặc tần số dao động riêng n = 6090 lần/phỳt.
hoặc tần số dao động góc  = (11,5).2 rad/s.
- Đảm bảo gia tốc dao động trong giới hạn cho phép.
- Đảm bảo vận tốc dao động trong giới hạn cho phép.
+ Đảm bảo động học của bánh xe.
+ Truyền lực giữa khung vỏ và bánh xe.

1.4 Giới thiệu hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe UAZ-469B.
7
Để cấu thành một hệ thống treo hoàn chỉnh cần phải có đầy đủ các phần
nói trên với chức năng cụ thể của từng phần tử. Vì vậy xuất phát từ các phần
đó ta có thể có rất nhiều loại hệ thống treo khác nhau để lắp trên xe.
Nhưng trong thực tế đối với xe UAZ là loại xe chạy trên mọi địa hình,
có tính năng cơ động cao, yêu cầu về độ êm dịu không cao, về mặt chế tạo và
giá thành phải dẻ. Do vậy hệ thống treo xe UAZ thường được chế tạo là hệ
thống treo phụ thuộc.

Ta có kết cấu của hệ thống treo lắp trên xe UAZ-469B nh sau:
Kết cấu hệ thống treo trước bên trái
Kết cấu hệ thống treo sau bên phải
Hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe UAZ là những bộ lá nhíp dạng bỏn
elớp. Tính chất dịch chuyển của cầu xe đối với vỏ phụ thuộc vào thông số của
nhíp. Nghĩa là nhíp không chỉ là bộ phận đàn hồi mà nú cũn đảm nhận nhiệm
vụ của bộ phận dẫn hướng và một phần nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn.
8
a
a
c
c
Kiểu hệ thống treo này được sử dụng rộng rãi bởi ưu điểm của nó là kết cấu
đơn giản, giá thành rẻ, dễ chế tạo.
Phần 2
CáC THÔNG Số CƠ BảN
Thông sè Giá trị Đơn vị
9
1
2
3
4
5
6
7
Khối lượng bản thân
Phân lên cầu trước
Phân lên cầu sau
Khối lượng toàn bé
Phân lên cầu trước

Phân lên cầu sau
Trọng tải
Khối lượng cầu trước
Khối lượng cầu sau
Khối lượng bánh xe có lắp lốp
Kích thước toàn bé
Dài
Rộng
Cao
1540
850
690
2290
960
1330
750
120
100
38
4025
1805
2015
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kG
kg

kg
kg
mm
mm
mm
Các thông số hình học của nhíp trước
k l
k
(cm) b
k
(cm) h
k
(cm) Vật liệu
10
1
2
3
4
5
6
7
50
42
34
26
19
12
6
5.5
5.5

5.5
5.5
5.5
5.5
5,5
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0,6
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
+ l
k
: Chiều dài cỏnh nhớp không kể quang nhíp.
+ b
k
: Chiều rộng nhíp.
+ h
k
: Chiều rộng nhíp .
Bảng thông số hình học của nhíp sau
11

k l
k
(cm) b
k
(cm) h
k
(cm) Vật liệu
1
2
3
4
5
6
7
8
55
49
42
34
26
19
12
6
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5
5.5

5.5
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
55C2
Phần 3
LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NHÍP
3.1 Phương pháp tính toán ứng suất trong cỏc lỏ nhớp.
12
Phương pháp tính toán cỏc lỏ nhớp thông thường đó là tính theo ứng suất
trong cỏc lỏ nhớp theo phương pháp tải trọng tập trung, phương pháp này
được xây dựng trên giả thiết: Phương pháp tính toán các lá nhíp thông
thường đó là tính theo ứng suất trong các lá nhíp theo phương pháp tải trọng
tập trung, phương pháp này được xây dựng trên giả thiết:
- Chỉ khảo sát nửa nhíp (1/4 elớp), một đầu ngàm, một đầu chịu lực.
- Cỏc lỏ nhớp khi làm việc chỉ tiếp xúc với nhau tại các đầu mót.
- Độ biến dạng của 2 lỏ nhớp kề nhau tại các vị trí tiếp xúc là nh
nhau.

l
1
l
2
l
3
P
a
2
a
3
l
n
l
n-1

a
n+1
Sơ đồ lực
l
1
13
B P

X
2
X X
3
l
2

l l
k
X
k
S
X
k+1
X
n

l
n
Ứng suất trong cỏc lỏ nhớp có thể xác định được khi ta xác định trị số
của các phản lực đặt tại các đầu mót X
1
, X
2
,… X
n-1
, X
n
trong hệ siêu tĩnh.
Để xây dựng được hệ phương trình siêu tĩnh ta sử dụng công thức tính
độ võng của cỏc lỏ nhớp theo hai trường hợp sau:
Trường hợp 1
Khi lỏ nhớp một đầu bị ngàm còn đầu kia chịu lực tác dụng.
Ta có sơ đồ tính toán:
l
P

f
x
f
a
x

Độ võng tĩnh tại đầu A:
14
JE
lP
f
A
3
.
3
=
Độ võng tĩnh tại tiết diện x-x:
JE
xxP
JE
xP
f
x
2
)1.(.
3
.
23
−
+=

Trong đó
E: mụđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp E= 2,0.10
5
MN/m.
J : mụmen quán tính của nhíp.
P: lực tác dụng lên một đầu nhíp.
l : chiều dài của nửa nhíp.
Trường hợp 2
Khi lực tác dụng đặt cách ngàm một đoạn là x.
Ta có sơ đồ tính toán nh hình vẽ:
l
P P
f
x
f
a
x
Độ võng tĩnh tại đầu A:
JE
xlxP
JE
xP
f
A
2
).(.
3
.
23
−

+=
Từ 1, 2 ta có thể xác định được độ võng tại tiết diện x-x của lỏ nhớp
thứ nhất dưới tác dụng của các lực P= X
1
và X
2
là:
1
3
22
1
21
2
2
1
3
2
3
.
2
).(.
3
.
JE
lX
JE
lllP
JE
lP
f

X
−
−
+=
15
Độ võng tại đầu của lỏ nhớp thứ 2 dưới tác dụng của các lực X
2
, X
3
là:
2
3
33
2
32
2
32
2
3
22
3
.
2
).(.
3
.
JE
lX
JE
lllX

JE
lX
f
A
−
−
+=
Theo giả thiết thì biến dạng tại tiết diện x-x của lỏ nhớp thứ nhất bằng
độ biến dạng của lỏ nhớp thứ 2 từ đó ta có f
x
=f
A
.
Qua một số phép biến đổi toán học ta có dạng tổng quát:

++−−
−
−
−
kk
k
k
k
k
X
J
J
X
l
l

J
J
).1().1.3.(.5.0
1
2
1
1
1
0).1.3.().(5.0
1
1
3
1
=−
+
+
+
k
k
k
k
k
X
l
l
l
l

++−−
2

1
2
2
1
1
2
).1().1.3.(.5.0 X
J
J
P
l
l
J
J
0).1.3.().(5.0
3
3
2
3
2
3
=− X
l
l
l
l

0).1().1.3.(.5.0
1
1

1
1
=+−−
−
−
−
−
n
n
n
n
n
n
n
n
X
J
J
X
l
l
J
J
Ta có tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai là nh nhau,
tương 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-1) phương trình với (n-1) Èn là các giá trị
X
2
…. X

n
.
Hệ phương trình đó có dạng như sau:
A
2
.Z + B
2
.X
2
+ C
2
.X
3
= 0
A
2
.X
2
+ B
3
.X
3
+ C
3
.X
4
= 0
…………………………
A
n

.X
n-1
+ B
n
.X
n
= 0
Trong đó
A
k
=
)1.3(.5.0
1
1
−
−
− k
k
k
k
l
l
J
J
B
k
= -
)1(
1−
+

k
k
J
J
16
C
k
=
)1.3.().(5.0
1
3
1
−
+
+
k
k
k
k
l
l
l
l
l
k
: chiều dài tính toán: từ quang nhíp đến đầu mút lỏ nhớp (hình vẽ).
J
k
: mụmen quán tính của lỏ nhớp thứ k.
J

k
=
3

12
1
k
hb
b: chiều rộng lỏ nhớp.
h
k
: chiều dầy của lỏ nhớp thứ k.
Thông thường 1 bộ nhớp cú m lỏ nhớp cỏi cú chiều dài và chiều dầy
giống nhau thường m=13, khi đó để tránh nhầm lẫn ta coi m lá đó là lá thứ
nhất với J
1
được xác định:
3
1

12
hb
m
J =
(khi đó k = 2 ứng với lá thứ m+1, k = 3 ứng với lá m+2 …).
Giải hệ phương trình trên ta được các giá trị X
2
…. X
n
.

Khi đó cú cỏc giá trị X
2
…. X
n
ta vẽ được biểu đồ mụmen nh sau:
l
k
X
k
l
k+1
X
k+1
X
k
.l
k
- X
k+1
.l
k+1
X
k
.(l
k
- l
k+1
)
BA A
Ứng suất của nhíp được xác định theo công thức:


u
=
u
u
W
M
17
Trong đó
W
u
: là mụmen chống uốn của nhíp tại tiết diện tính toán. Mụmen chống
uốn này phụ thuộc vào tiết diện của nhíp.
Thông thường tiết diện của nhíp hình chữ nhật nờn nú được xác định
theo công thức:

6
.
2
hb
W
u
=
Sau khi lắp ghép trong cỏc lỏ nhớp sẽ xuất hiện ứng suất sơ bộ được
gọi là ứng suất siết. Nó được xác định theo công thức:
)
11
.(
2
.

)
11
.(.
0
0
k
k
u
k
k
s
s
s
RR
hE
W
RR
EJ
W
M
−=
−
==
σ
Trong đó
E : mụdun đàn hồi của vật liệu làm nhíp .
h
k
: chiều dầy của lỏ nhớp thứ k.
R

0
: Bán kính cong của lỏ nhớp sau khi đã lắp ghép.
R
k
: Bán kính cong của lỏ nhớp thứ k ở trạng thái tự do.
Thông thường thì ứng suất siết trong cỏc lỏ nhớp là rất nhỏ so với ứng
suất uốn cho nên ta có thể bỏ qua việc tính toán ứng suất siết trong cỏc lỏ
nhớp.

3.2 Cơ sở tính toán dao động của hệ thống treo.
Theo lý thuyết ụtụ thỡ tần số dao động của hệ thống treo được tính theo
công thức:
t
f
n
300
=
Trong đó
n : là tần số dao động của ụtụ đơn vị là. lần /phót.
18
f
t
: là độ võng tĩnh của nhíp. cm.
Vấn đề đặt ra ở đây là xác định độ võng tĩnh f
t
của nhíp. Để đơn giản ta
áp dụng tính toán cho n lỏ nhớp, cỏc lỏ cú tiết diện hình chữ nhật và có tính
chống uốn đều.
Độ võng của nhíp tại đầu nhíp dưới tác dụng của tải trọng P chính bằng
năng lượng sinh ra trong khi nhíp bị uốn.

Xột mét thanh nh hình vẽ, nó chịu lực tác dụng P và biến dạng một
đoạn là f
t
, do đó ta có thế năng.
Biến dạng đàn hồi U:
U = P.f
t
f
t
=
P
U
Nếu thanh có tiết diện thay đổi thì công thức tính f được xác định theo vi phân
f
t
=
dP
dU
Xét một nhớp cú cấu tạo nh hình vẽ, nhớp cú n lá
Với l
1
, l
2
, … l
n
: chiều dài của lỏ nhớp
J
1
, J
2

, … : Mụmen quỏnd tớnh theo trục X của tiết diện lỏ nhớp
Dưới tác dụng của lực P thế năng biến dạng của nhíp sẽ là :
∫
=
1
0
2
2
l
x
x
x
d
JE
M
U
Trong đó
E : Mụđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp.
J
x
: Mụmen quán tính của nhíp tại tiết diện x.
∫
==
1
0
.
.
l
x
x

x
x
P
u
t
d
JE
dP
dM
M
d
d
f
Mà ta có M
x
= P.( l
1
- x ). Nên f
t
được tính
19
∫
−
==
1
0
2
1
.
).(

l
x
xP
u
t
d
JE
xlP
d
d
f
Chia tích phân thành tổng các tích phân trên từng đoạn I, II, III .…ta được:
∫
+
−
==
1
0
2
1
.
).(
l
x
xP
u
t
d
JE
xlP

d
d
f

.
).(
2
1
2
1
+
−
∫
l
l
x
x
d
JE
xlP
.
)
11
.(
.3
).(
)
11
.(
.3

).(
32
3
31
21
3
21
+−
−
+−
−
=
IIE
llP
IIE
llP
f
t
Trong đó
I
1
= J
1
, I
2
= J
1
+ J
2
, ….

l
1
- l
2
= a
2
, l
1
- l
3
= a
3
….
Y
k
=
k
J
1
, Y
n+1
= 0
J
1
, J
2
…J
k
…J
n

: mụmen quán tính của tiết diện lỏ nhớp
Do đó ta xác định được f
t
∑
=
++
−=
n
k
kkkt
YYa
E
P
f
1
1
3
1
)(.
3
α
L
l’ l l
P
Z
Trường hợp nhíp không đối xứng:
∑
=
++
−

+
=
n
k
kkkt
YYa
ll
l
E
P
f
1
1
3
1
1
'
1
1
'
)(
3
2
α
∑
=
+
+
−
+

+
n
k
kk
k
YYa
ll
l
E
P
1
1
3
1
,
1
'
1
1
'
)(
3
2
α
20
)(.)(.
3
1
1
3

1
,
1
'
1
1
'
1
1
3
1
1
'
1
1
'
∑∑
=
+
+
=
++
−
+
+−
+
=
n
k
kk

k
n
k
kkk
YYa
ll
l
YYa
ll
l
E
C
α
Trường hợp nhíp đối xứng:
∑
=
++
−=
n
k
kkkt
YYa
E
P
f
1
1
3
1
)(.

3
α
∑
=
++
−
=
n
k
kkk
YYa
E
C
1
1
3
1
)(
6
α
Vậy khi đó cú cỏc số liệu của nhíp ta có thể tính được độ cứng C của nó.
3.3 Lùa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu.
Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra.
Hiện nay có nhiều loại 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 đồ án này ta chỉ lùa chọn một chỉ tiờu đánh giá độ êm
dịu đó là chỉ tiêu tần số giao động. Chỉ tiêu này được lùa chọn nh sau:
Xe chở khách
f = 1  1,5 lần/s (tức Hz).

hoặc n = 60  90 lần/phỳt.
hoặc  = (1  1,5).2 rad/s.
Trờn ụtụ người ta đưa ra khái niệm độ võng tĩnh f
t
. Độ võng tĩnh là
biến dạng của hệ thống treo khi chịu tải trọng tĩnh. Độ võng tĩnh được xác
định nh sau:
t
t
C
G
f =
21
Trong đó
G : là trọng lượng của phần được treo tác dụng lên hệ thống treo. kG.
C
t
: là độ cứng của hệ thống treo. N/cm.
Mặt khác ta có mối quan hệ giữa tần số giao động góc và độ cứng của
hệ thống treo theo công thức:
M
C
t
=
2
ω
 : tần số dao động góc.
M : khối lượng của phần được treo. kg.
Từ đó ta có :
C

t
= M.
2
Nếu ta chọn trước  thì độ cứng C
t
chỉ còn phụ thuộc vào khối lượng
phần được treo.
Kết hợp các công thức trên ta có :
2
.
ω
M
G
f
t
=

Mà M = G/g
g : gia tốc trọng trường. g = 10 m/s
2
.
Thay vào trên ta có

2
2
30
n
f
t
=

m.
Nếu tính f
t
theo cm thì ta có
f
t
=
2
2
300
n
cm.

22
Phần 4
Kiểm nghiệm hệ thống treo xe uaz-469B

4.1 Kiểm nghiệm hệ thống treo trước.
Tính độ cứng của nhíp trước.
∑
=
++
−
=
n
k
kkk
YYa
E
C

1
1
3
1
)(
6
α
Trong đó
Chọn  = 0,84. Hệ số điều chỉnh giữa lý thuyết và thực nghiệm.
E : mụđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp khi chịu uốn
Vật liệu nhíp là thộp nờnE = 2.10 E = 2.10
5
MN/m
2
= 2.10
7
N/cm
2
.
Y
k
=
k
J
1
, Y
n+1
= 0
I
1

= J
1
, I
2
= J
1
+ J
2
, ….
l
1
- l
2
= a
2
, l
1
- l
3
= a
3
….
J
1
, J
2
…J
k
…J
n

: mụmen quán tính của tiết diện lỏ nhớp
J J
k
: mụmen quán tính của lỏ nhớp thứ k.
J
k
=
3

12
k
hb
m
23
Nhớp cái m = 2 nên
J
1
=
3

12
2
c
hb
cỏc lỏ nhớp khỏc J
2
=J
3
=J
4

=J
5
=J
6
=J
7
=
3

12
1
hb
h
k
: chiều dầy cỏc lỏ nhớp h
k
= h
c
= h = 0,6 cm.
b : chiều rộng nhíp b = 5,5 cm.
Ta lập bảng quan hệ để tính độ cứng C
t
của nhíp.

TT
l
k
a
k+1
b

k
h
k
J
k
I
k
Y
k
Y
k
-Y
k+1
a
k+1
3
.
(Y
k
-Y
k+1
)
1 50 8 5,5 0,6 0,198 0,198 5,0505 1,6835 861,9520
2 42 16 5,5 0,6 0,099 0,297 3,367 0,8418 3448,013
3 34 24 5,5 0,6 0,099 0,396 2,5252 0,505 6981,120
4 26 31 5,5 0,6 0,099 0,495 2,0202 0,3367 10030,63
5 19 38 5,5 0,6 0,099 0,594 1,6835 0,2405 12182,05
6 12 44 5,5 0,6 0,099 0,693 1,443 0,1804 15367,19
7 6 50 5,5 0,6 0,099 0,792 1,2626 1,2626 157825,0
∑

++
−
7
1
1
3
1
).(
kkk
YYa
= 206695,956
Do vậy C C
t
=
478,493
956,206695
84,0.10.2.6
7
=
N/cm.
4.1.1 Kiểm tra độ êm dịu của hệ thống treo trước.
a. Khi không tải:
+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trước trong trường hợp không
tải.
2
.2
ctbx
kt
t
kt

t
GGG
Z
−−
=
24

327010.
2
12038.2850
=
−−
=
kt
t
Z
N.
+ Độ võng tĩnh trong trường hợp không tải. + Độ võng tĩnh trong
trường hợp không tải.
626,6
478,493
3270
===
t
kt
t
kt
t
C
Z

f
cm.
+ Tần số dao động riêng. + Tần số dao động riêng.
546,116
626,6
300300
===
kt
t
kt
t
f
n
lần/phỳt.
b. Khi đầy tải:
+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trước trong trường hợp đầy tải.
+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trước trong trường hợp đầy tải.
2
.2
ctbx
dt
t
dt
t
GGG
Z
−−
=

382010.

2
12038.2960
=
−−
=
dt
t
Z
N.
+ Độ võng tĩnh trong trường hợp đầy tải. + Độ võng tĩnh trong trường hợp
đầy tải.
741,7
478,493
3820
===
t
dt
t
dt
t
C
Z
f
cm.
+ Tần số dao động riêng. + Tần số dao động riêng.
826,107
741,7
300300
===
dt

t
dt
t
f
n
lần/phỳt.
Kết luận:
So sánh các giá trị về độ võng tĩnh cũng như các giá trị về tần số dao
động riêng này với các giá trị của độ võng tĩnh và tần số dao động riêng của
25