Đồ án kết cấu ô tô

1
MỞ ĐẦU
Trong vài năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam có những bước phát triển
vượt bậc, đời sống người dân được nâng cao, cùng với việc chính phủ đang đầu
tư rất nhiều vào quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải, đã khiến ô
tô trở thành phương tiện đi lại tiện nghi và phổ biến, được nhiều người quan tâm.
Không như các nước phát triển, với Việt Nam thì ôtô vẫn là chủ đề mới mẻ, đặc
biệt là những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên xe. Vì thế việc nghiên cứu về ô
tô là rất cần thiết, nó là cơ sở để các nhà nhập khẩu cũng như các nhà sản xuất
trong nước kiểm tra chất lượng xe khi nhập cũng như sau khi xe xuất xưởng,
đồng thời trang bị kiến thức cho những người dân mua và sử dụng xe có hiệu
quả kinh tế cao.
Khi xe chuyển động trên đường, có rất nhiều yếu tố tác động như: tải trọng,
vận tốc chuyển động, lực cản không khí, điều kiện mặt đường… những yếu tố
này luôn thay đổi và gây ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình chuyển động của xe.
Chúng làm quá trình chuyển động của xe mất ổn định, gây mệt mỏi cho người sử
dụng, làm giảm tuổi thọ của xe… và đặc biệt là gây mất an toàn tính mạng cho
người ngồi trên xe.
Với yêu cầu ngày càng cao của công nghệ vận tải về kỹ thuật cũng như về
tính thẩm mỹ thì tính tiện nghi của ô tô ngày càng phải hoàn thiện hơn, đặc biệt
là tính êm dịu chuyển động của xe để tạo cho con người cảm giác thoải mái khi
ngồi trên xe, các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã và đang không ngừng nâng
cao chất lượng sản phẩm của mình về kiểu dáng, độ bền, và đặc biệt sự tiện nghi,
thân thiện mang lại sự thoải mái, an toàn cho người sử dụng. Và một trong
những nghiên cứu nhằm đáp ứng những yêu cầu trên đó là nghiên cứu về hệ
thống treo.
2
Với các lý do trên đây mà em chọn đề tài về hệ thống treo vì em thấy đề tài
này phù hợp với chuyên nghành em học trong trường, nghành công nghệ ôtô.
Nội dung đồ án gồm 2 chương:
Chương I: Tổng quan hệ thống treo

Chương II: Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục.
Do thời gian làm đồ án có hạn cũng với kiên thức còn hạn chế, trong đồ án
không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy: Phạm Minh Hiếu, và các thấy trong tổ môn
công nghệ đã giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian làm đồ án này.
Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2010
Sinh viên
Đoàn Văn Nghiệp
3
Chương I:
TỔNG QUAN
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ
I- CÔNG DỤNG
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi giữa khung hoặc vỏ xe với các cầu,
các bánh xe của ôtô và thực hiện các chức năng sau:
+ Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung
động, các dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng
phẳng, để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định.
+ Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo, và lực
phanh sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mô men
phản lực tới gầm và thân xe.
+ Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh
hưởng của mặt đường không bằng phẳng.
Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ chịu những
dao động do mặt đường mấp nô sinh ra. Những dao động này ảnh hưởng xấu
tới tuổi thọ của xe, hàng hóa và đặc biệt là ảnh hưởng tới hành khách. Theo số
liệu thống kê cho thấy, khi ôtô chạy trên đường gồ ghề, so với ôtô cùng loại
chạy trên đường tốt bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 40 – 50%, quãng
đường chay giữa hai chu kỳ đại tu giảm 35 – 40%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng

50 – 70%, do vậy năng suất vận chuyển giảm 30 – 40%, giá thành vận chuyển
tăng 50 – 70%. Ngoài ra, nếu con người phải chịu đựng lâu trong tình trạng xe
chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh ra mêt mỏi. Các kết quả nghiên cứu về ảnh
hưởng của dao động ôtô tới cơ thể người đều đi tới kết luận là con người nếu
phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ôtô sẽ mắc phải những bệnh
về thần kinh và não. Vì vậy, tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ
tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng xe.
4
Tính êm dịu của ôtô phụ thuộc vào kết cấu của xe và trước hết là hệ
thống treo, phụ thuộc vào đặc điểm và cường độ kích thích, và sau đó là phụ
thuộc vào trình độ của lái xe. Lực kích thích gây dao động có thể do sự không
cân bằng của liên hợp máy hoặc do độ nhấp nhô của mặt đường không bằng
phẳng. Nếu chỉ xét trong phạm vi khả năng chế tạo ôtô thì hệ thống treo mang
tính chất quyết định đến độ êm dịu chuyển động của ôtô.
II- PHÂN LOẠI
- Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi:
+ Bằng kim loại (nhíp lá, lò xo, thanh xoắn).
+ Loại khí
+ Loại thủy lực
+ Loại cao su
- Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng:
+ Hệ thống treo phụ thuộc
+ Hệ thống treo độc lập
- Theo phương pháp dập tắt dao động:
+ Loại giảm chấn thủy lực (loại tác dụng 1 chiều, 2 chiều)
+ Loại ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn
hướng).
- Theo phương pháp điều khiển:
+ Hệ thống treo bị động( không được điều khiển),
+ Hệ thống treo chủ động.

1) Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi.
a) Phần tử đàn hồi kim loại
* Nhíp
Nhíp được làm từ các lá thép cong, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự
từ ngắn tới dài, cụm lá này được kẹp chặt lại với nhau ở giữa bằng bu lông định
tâm hay đinh tán. Để giữ các lá nhíp không bị trượt ra khỏi vị trí người ta dung
kẹp ở một vài điểm để kẹp chúng lại với nhau. Cả hai đầu lá dài nhất được uốn
cong tạo thành mắt nhíp, được sử dụng để gắn nhíp vào khung.
Nhìn chung nhíp dài hơn thì mềm hơn. Nhíp nhiều lá hơn thì chịu
tải lớn hơn, song nhíp sẽ cứng hơn và tíh êm dịu chuyển động sẽ kém hơn. Tuy
vậy, nhíp vẫn được dùng phổ biến nhất vì nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ
5
cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ giảm chấn, tức là làm toàn bộ nhiệm
vụ của hệ thống treo.
Hình 1- Nhíp
- Ưu điểm của nhíp : Kết cấu đơn giản, chắc chắn và giá thành thấp.
Do bản than nhíp đã đủ độ cứng vững để giữ cầu xe ở vị trí chính
xác, nên không cần sử dụng các thanh nối. Mặt khác, chế tạo và sửa
chữa nhíp cũng đơn giản.
- Nhược điểm của nhíp: Trọng lượng lớn, tuổi thọ thấp và có đường
đặc tính tuyến tính. Ngoài ra, việc bố trí nhíp ở bánh trước khó vì muốn đảm bảo
độ võng tĩnh và độ võng động lớn thì phải làm nhíp dài mà càng dài thì càng khó
bố trí. Do nội ma sát nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt đường. Vì
vậy, nhíp thường được sử dụng cho những xe thương mại lớn, tải nặng và cần độ
bền cao.
6
*Lò xo trụ: Lò xo được làm từ dây thép lò xo đặc biệt, được quấn
thành ống. Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do lò xo bị nén. Lúc này
năng lượng ngoại lực được dự trữ, và va đập được giảm bớt.
Hình 2- Lò xo trụ

Lò xo trụ được sử dụng chủ yếu trong ôtô du lịch làm bộ phận đàn hồi.
Lò xo trụ có thể có tiết diện tròn hay vuông.
- Ưu điểm của lò xo trụ: Nếu cùng một độ cứng và độ bền thì lò xo
trụ có trọng lượng nhỏ hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma
sát như nhíp. Đồng thời không phải bảo dưỡng chăm sóc như đối với nhíp.
- Nhược điểm của lò xo: nó chỉ làm được nhiệm vụ đà hồi, còn các
nhiệm vụ khác như giảm chấn dẫn hướng phải có các phần tử khác đảm nhận. Vì
vậy, nếu kể chung cả hai phần tử sau thì hệ thống treo lò xo trụ có kết cấu phức
tạp hơn so với hệ thống treo loại nhíp
*Thanh xoắn
7
Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của
nó để cản lại sự xoắn. Một đầu thanh xoắn được bắt chặt vào khung hay một dầm
nào đó củ than xe, đầu kia được gắn vào một kết cấu chịu tải xoắn. Thanh xoắn
cũng được dùng làm thanh ổn định.
Hình 3- Thanh xoắn
- Ưu điểm của thanh xoắn: Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn
vị khối lượng lớn hơn so với các phần tử đàn hồi khác, nên hệ thống treo có thể
nhẹ hơn. Ngoài ra, cách bố trí hệ thống treo đơn giản.
- Nhược điểm: không có năng kiểm soát được dao động, vì vậy cần
phải dùng giảm chấn kèm với nó.
b) Phần tử đàn hồi phi kim loại
*Phần tử đàn hồi loại khí
Phần tử đàn hồi loại khí có tác dụng nhiều trong các ôtô có khối lượng
phần đượ treo lớn và thay đồi nhiều.
Có thể thay đổi độ cứng của hệ thống treo( bằng cách thay đổi áp suất
bên trong phần tử đàn hồi) để cho ứng với tải trọng tĩnh khác nhau thì độ võng
tĩnh và tần số dao động riêng không đổi.
Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm độ êm dịu chuyển động tốt
hơn, một là giảm biên độ dịch chuyển của buồn lái trong vùng tần số thấp, hai là

đẩy được vùng cộng hưởng xuống vùng có tần số dao động thấp hơn, giảm được
gia tốc của buồng lái, và giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe.
8
Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột
trong cả hành trình nén và trả, nên cho dù khối lượng cả phần được treo và
không được treo có bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối đi nữa thì độ êm
dịu chuyển động vẫn lớn.
Không có ma sát trong phần tử đàn hồi, phần tử đàn hồi có trọng lượng
nhỏ và giảm được chấn động từ bánh xe lên buồng lái.
Ngoài ra, khi sử dụng hệ thống treo khí còn có thể thay đổi được vị trí
của cỏ xe đối với mặt đường.
*Phần tử đàn hồi loại thủy khí
Là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu chấp hành là
khí nén.
- Ưu điểm: tần số dao động riêng thấp gần trạng thái tĩnh, cho phép
có đường đặc tính đàn hồi như mong muốn.
Cả hai loại khí và thủy khí ngoài những ưu điểm nói trên còn có những
nhược điểm là phải có máy nén khí, bình chứa phụ, hệ thống van tự động điều
chỉnh áp suất, do đó hệ thống treo phức tạp, chế tạo yêu cầu chính xác cao, giá
thành đắt, dễ bị hư hỏng do ảnh hưởng của tời tiết. Ngoài ra, ở hệ thống treo thủy
khí loại ống còn có nhược điểm là khó làm kín và ma sát lớn.
*Phần tử đàn hồi cao su
Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến
dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
- Ưu điểm:
+ Có độ bền cao không cần bảo dưỡng, bôi trơn,
+ Cao su có thể thu năng lượng trên 1 đơn vị thể tích lớn hơn thép
5÷ 10 lần,
+ Trọng lượng bộ phận làm bằng cao su nhỏ và đường đặc tính của
cao su là phi tuyến nên dễ thích hợp với đường đặc tính mà t mong muốn.

- Nhược điểm:
+ Suất hiện biến dạng thừa dưới tác dụng của tải trọng kéo dài, nhất
là tải trọng thay đổi,
+ Thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi, đặc biệt là độ
cứng của cao su sẽ tăng lên khi làm việc ở nhiệt độ thấp,
+ Cần thiết phải đặt giảm chấn và bộ phận dẫn hướng.
9
Ưu nhược điểm của cao su phụ thuộc vào công nghệ chế tạo và chất
lượng cao su.
2) Theo sơ đồ dẫn hướng.
a) Loại phụ thuộc với cầu liền
Hình 4- Mô hình hệ thống treo phụ thuộc
*Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp:
Hình 5- Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp
1, 6- Tai nhíp, 2- Khung xe, 3- Ụ cao su hạn chế hành trình, 4- Giảm chấn
5- Ụ cao su tăng độ cứng cho nhíp, 7- Miếng vát, 8- Dầm cầu, 9- Bu lông
quang nhíp, 10- Nhíp.
10
Hệ thống treo hụ thuộc loại nhíp bao gồm các lá nhíp và các bộ phận dùng để bắt
chặt các phần tử đàn hồi dọc theo xe. Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp có 2 loại:
loại nửa elip và loại đảo lật.
*Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo:
a)
Hình 6- Hệ thống treo phụ thuộc lò xo trụ
a : Kết cấu, b,c: Sơ đồ bố trí.
1: Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 2: Thanh truyền lực bên, 3: Đòn dẫn hướng trên,
4: Giảm chấn, 5: Đòn dẫn hướng dưới, 6: Thanh ổn định ngang, 7: Dầm cầu.
11
Loại này chủ yếu sử dụng ở các cầu sau chủ động của ôtô con. So
với hệ thống treo loại nhíp thì lò xo có trọng lượng nhỏ hơn, tuổi thọ cao hơn.

Do có thể sử dụng lò xo có độ cứng nhỏ hơn nhíp nên tính êm dịu chuyển động
tốt hơn, song nó phải có them bộ phận dẫn hướng.
b) Loại hệ thống treo độc lập với cầu cắt
Hình 7- Mô hình hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập có đặc điểm sau:
+ Khối lượng không được treo nhỏ, đặc tính bám đường của xe tốt.
Vì vậy, êm dịu chuyển động và tính ổn định tốt.
+ Do không có sự nối cứng giữa bánh xe bên trái và bánh xe bên
phải nên có thể hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ. Có ngĩa là có thể hạ thấp
trọng tâm xe.
+ Cấu tạo phức tạp hơn,
+ Khoảng cách bánh xe và góc đặt bánh xe thay đổi cùng với sự
dịch chuyển lên xuống của các bánh xe,
+ Nhiều xe còn được trang bị thanh ổn định để giảm sự lắc ngang
khi quay vòng và cải thiện các đặc tính ổn định, cùng các đặc tính khác. Tùy theo
đặc tính dịch chuyển của bánh xe trong hệ thống treo độc lập có 2 loại sau: loại
bánh xe dịch chuyển trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc, trong hai mặt
phẳng…
III- CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN.