Đồ Án: Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn (Link CAD: https://bit.ly/treo2tan5)

Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

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 tải nhẹ, xe tải nặng trong nớc ngày một
cao, 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 2,5 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.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện

Ngô Văn Đoan

1


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

chơng 1

phân tích hệ thống treo và chọn phơng án thiết kế
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 phơng tiện giao thông là xe kéo, ban đầu ngời ta nối cứng bánh xe với
khung xe. Việc di chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho
ngời ngồi trên xe. Về sau con ngời tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt đợc các
chấn động trên xe. Và khi khoa học phát triển đã tìm đợc nguyên tắc dập tắt
các dao động qua đó hình thành nên các hệ thống treo của các xe nh hiện
nay.
1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo:
1.2.1. Công dụng:
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác
dụng làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh
xe.
Trong trờng hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ
với bánh thông qua dầm cầu, (hoặc vỏ cầu). Để đơn giản chúng ta coi hệ
thống treo nối đàn hồi với khung vỏ với bánh xe.
Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng của hệ thống treo.
Để đảm bảo công dụng nh đã nêu ở trên hệ thống treo thờng có 3 bộ
phận chủ yếu:
- Bộ phận đàn hồi.
- Bộ phận giảm chấn.

2


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

Bộ phận đàn hồi: nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực
thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngợc lại. Bộ phận đàn
hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi
bằng kim loại (nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trờng hợp hệ thống treo bằng khí hoặc thuỷ khí).
Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động
bằng cách biến năng lợng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài.
Việc biến năng lợng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm
chấn trên ô tô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong
giảm chấn đợc pittông giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua
các lỗ tiết lu. Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lu và giữa các lớp
chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra
ngoài.
Bộ phận hớng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo
cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hớng còn
làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và
bánh xe.
1.2.2. Phân loại:
Hệ thống treo ôtô thờng đợc phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận
đàn hồi, bộ phận dẫn hớng và theo phơng pháp dập tắt dao động.
1.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hớng:
- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên
phải đợc liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên
khi một bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng)
thì bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo phụ
thuộc là cấu tạo đơn giản. rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần
thiết cho các xe có tốc độ chuyển động không cao lắm. Nếu ở hệ thống treo

3


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó làm đợc cả nhiệm vụ của bộ phận
dẫn hớng.
- 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.
- 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.

a)

b)

Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống treo
a) Hệ thống treo phụ thuộc
b) Hệ thống treo độc lập
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.

-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.

4


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

- 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.
1.3.Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống treo
1.3.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo:
1.3.1.1. Các phơng án bố trí:

a)

b)

c)

d)

Hình 1.2. 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)

5


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

1.3.1.2. Phân tích u, nhợc điểm của các phơng án bố trí:
1.3.1.2.1. 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 trờng 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 so
với hệ treo độc lập.
Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo dỡng.
1.3.1.2.2. Nhợc điểm của hệ treo phụ thuộc:
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối lợng 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
6


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

của bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngợc lại. Điều đó gây mất ổn
định khi xe quay vòng.
1.3.1.2.3. 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 đợc 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. Đặc điểm này cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao
đợc tốc độ của xe.
1.3.1.2.4. 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.
1.3.2.phơng án thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn.
1.3.2.1.Hệ thống treo trớc
Hệ thống treo có ba phần tử: Phần tử dẫn hớng, phần tử đàn hồi, phần tử
giảm chấn.
Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là tiếp nhận và truyền lực thẳng
đứng từ đờng lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu cho
ôtô khi chuyển động trên những loại đờng khác nhau.
Bộ phận đàn hồi của xe tải thờng sử dụng các loại sau:
7


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
+

Loại lò xo trụ

+

Loại khí

+

Loại nhíp.

Đồ án tốt nghiệp

Nhíp: Nhíp là bộ phận đàn hồi đợc sử dụng rất nhiều trong ôtô. Chức

năng chính của nhíp:
+

Chức năng đàn hồi theo phơng thẳng đứng.

+

Chức năng dẫn hớng: truyền lực dọc, ngang, có thể có cả lực bên.

+

Chức năng giảm chấn đảm nhiệm nhờ giảm chấn, ma sát giữa các

lá nhíp, ma sát trong các lớp cao su.
Mặt khác nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn, rẻ tiền, việc chế tạo, sửa
chữa, thay thế cũng rất đơn giản.Với những đặc điểm trên chúng em chọn bộ
phận đàn hồi của hệ thống treo là hệ nhíp.
Hệ nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ dẫn hớng. Bộ
phận dẫn hớng của hệ thống treo có mục đích xác định động học và tính chất
dịch chuyển của các bánh xe tơng đối với khung hay vỏ ôtô và dùng để
truyền lực dọc (lực kéo tiếp tuyến hoặc lực phanh) lực ngang cũng nh các
mômen phản lực và mômem phanh. Bộ phận dẫn hớng phải đảm bảo giữ đợc
động học của bánh xe khi chuyển động, giữ đợc ổn định các góc đặt của
bánh xe dẫn hớng. Khi bánh xe dao động không làm ảnh hởng đến động lực
học quay vòng của bánh xe. Truyền đợc lực dọc, lực ngang và giữ đợc góc
nghiêng của thùng xe trong một giới hạn nhất định. Đảm bảo cho việc bố trí
hệ thống truyền lực đợc dễ dàng, khi hệ thống treo làm việc không làm ảnh
hởng đến hệ thống truyền lực.
Bộ phận giảm chấn làm việc dựa trên nguyên lý biến năng lợng của dao
động thành nhiệt năng bằng cách chuyển chất lỏng từ buồng chứa này đến

8


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

buồng chứa khác qua những van tiết lu rất bé. Khi chất lỏng qua van tiết lu
sẽ sinh sức cản lớn cho sự chuyển động của chất lỏng tạo ra ma sát giữa chất
lỏng và các lỗ van, chất lỏng và chất lỏng, chất lỏng và vỏ sinh ra nhiệt năng
làm nóng giảm chấn, do đó dập tắt đợc dao động. Nh vậy ta chọn phơng án:
Hệ treo phụ thuộc có phần tử dẫn hớng và đàn hồi là nhíp nửa elip đặt dọc và
giảm chấn loại ống.

1.3 Sơ đồ hệ thống treo
1.3.2.2.hệ thống treo sau.
Đối với hệ thống treo sauđợc gắn với thing xe chủ yếu dùng để chở hàng
hoá,nên cầu sau không cần đảm bảo độ êm dịu nh cầu trớc.khối lợng thay
đổi lớn nên ta cần có thêm nhíp phụ.

số liệu ban đầu
STT
1

Thông số
Kích thớc toàn bộ
Dài
Rộng

Giá trị

5 ,715
2,28
9

Đơn vị
m
m
m


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

2
3
4

5

6

Đồ án tốt nghiệp

Cao
Chiều dài cơ sở
Vết bánh trớc/sau
Trọng lợng xe không tải
Phân bố lên phần trớc
Phân bố lên phần sau
Trọng lợng toàn bộ
Phân bố lên phần trớc

Phân bố lên phần sau
Trọng lợng không đợc treo
phần trớc
Trọng lợng không đợc treo
phần sau

2.13
3,3
1,585/1,65
28100
13500
14600
54600
16600
38000

m
m
m
N
N
N
N
N
N

1500

N

2500

N

Chơng 2:tính toán hệ thống treo trớc
Trên các ôtô hiện đại thờng sử dụng loại nhíp bán elíp,thực hiện chức
năng của bộ phận đàn hồi và bộ phạn 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 hoặc thùng xe.
10


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

Trong thực tế, khi xe có tải hệ thống treo sẽ phải chịu những tác động lớn
hơn trờng hợp xe chạy không tải và thời gian xe chạy có tải (có ích) chiếm
phần lớn thời gian hoạt động của xe, vì vậy tất cả các tính toán thiết kế hệ
thống treo đều đợc thực hiện đối với trờng hợp xe chạy có tải. Sau đó ta tiến
hành kiểm nghiệm hệ thống treo khi không tải.
2.1.Chọn đặc tính và tính các thông số của đặc tính.
2.1.1. Đặc tính đàn hồi.
Ta chọn đặc tính đàn hồi của hệ thống treo nh hinh vẽ:
F(N)
B

Fmax
A
Ft

O
f t=f dd

E

D
f dt

C f(cm)

Hình 2.1

Đờng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo đã chọn bao gồm hai yếu tố
đờng tuyến tính OA với độ cứng không đổi và đờng phi tuyến AB với độ
cứng thay đổi. Hoành độ OE là độ võng tĩnh ft của hệ thống ứng với tải
trọng tĩnh Ft . Điểm C là điểm tựa của bộ phận hạn chế trên nên EC là

11


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

giá trị độ võng động trên fdt, đoạn OE là dạng của phần tử đàn hồi có độ
cứng thay đổi, để có đờng đặc tính đàn hồi nh trên ta chọn phần tử đàn
hồi là nhíp và ụ hạn chế bằng cao su.
2.1.2. Xác định tần số dao động.
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ

cần tính toán cho 1 bên. Tải trọng tác dụng lên 1 bên của hệ thống treo sau:
Trọng lợng đợc treo:
Gdt =

16600 1500
= 7550( N )
2

Trọng lợng không đợc treo tại vị trí cầu trung gian (G0t2) và cầu sau ( G0t3):
Got =

1500
= 750( N ).
2

Phản lực từ mặt đờng tác dụng lên bánh xe:
Z bx = Gdt + Got = 7550 + 750 = 8300 (N)

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra. Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động
nh tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động......
Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, chúng em chỉ lựa chọn một
chỉ tiêu, đó là chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu này đợc lựa chọn nh sau:
Tần số dao động của xe: n=60ữ120(lần/phút). Với số lần nh vậy thì ngời
khoẻ mạnh có thể chịu đợc đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Ta có: n =

30
ft

12


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo sau ns= 95 (lần/ phút).
Ta có: n =

30
ft

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m).
2

2

30
30
Vậy độ võng tĩnh (ft): ft = ữ = ữ = 0,10(m) = 10(cm)
n 95
G

7550

dt
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: C = f = 10 = 755( N / cm)
t

Độ võng động (fđ): fđ = 3ữ6 (cm). Chọn fđ= 6 (cm)
2.2.Tính toán nhíp
2.2.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

O

X'

A

Z1

Z'
Z

B X''

Z''
Z2

Hình 2.3
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

13


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

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 5o. Khi
tải trọng đầy góc có thể đạt trị số 40ữ50o. Để đơn giản tính toán chúng ta
sẽ không tính đến ảnh hởng của lực X.
Phản lực từ mặt đờng tác dụng lên một bánh xe phía trớc:
Z bx=Gđt+Got=7550+750=8300(N)
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trớc của xe tải:
L=(0,22ữ0,35)Lx
Lx: chiều dài của xe(3300 mm).
L=(0,22ữ0,35).3300=726 ữ 1155(mm).
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L=1100(mm).
Chọn khoảng cách giữa hai quang nhíp :l q =120(mm).
Ta có 1 2 lá nhíp tính từ quang nhíp: l k =(l- l q ) 2 =490(mm).
Nh vậy l 1 =490(mm).
Ta chọn số lá nhíp là 9 đợc chia làm 2 nhóm:
Nhóm 1:gồm 2 lá có L=1100(mm),chiều dày 6mm
Nhóm 2:gồm 7 lá,chiều dầy các lá là 6,4mm
Chiều rộng của các lá 55mm
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
14


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

đến tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, ngời ta
chuyển sang xác định kích thớc chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và
chu kỳ bảo dỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài
của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.
Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phơng chiều dài nhíp, vì vậy
khi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp.
Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng
ngang, dọc và mômen xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề
dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ
võng, ứng suất. Nếu nhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp
làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ nhíp và khung xe.
Tóm lại, ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà còn kết
hợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thớc hình học của
nhíp.
Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu lực
ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp,
chỉ có một phần lực đợc chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc. Do vậy để
tăng độ bền của lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp
chính và chiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính.
Việc xác định chiều dài các lá nhíp là một trong những điều kiện cơ bản
để đảm bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, điều này cần thiết để nâng cao tuổi
thọ của nhíp. Chiều dài các lá nhíp đợc xác định từ điều kiện sao cho dạng
của nhíp thực tế trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện
cân bằng phản lực trên đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngoài đợc xác định
bằng phơng pháp tải trọng tập trung. Hệ phơng trình dùng để xác định chiều
dài nhíp có dạng:
15

Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

l3 3 l 2
j2 l1
j2

0,5 j (3 l 1) (1 + j ) + 0,5( l ) .(3 l 1) = 0
1
2
1
2
3


j3 l2
j3
l 4 3 l3
0,5 (3 1) (1 + ) + 0,5( ) .(3 1) = 0
j2 l3
j2
l3
l4

.........................................................................

jn
ln 1
jn

0,5 j (3 l 1) (1 + j ) = 0

n 1
n
n 1

Trong đó:
li: chiều dài lá nhíp thứ i
ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i
theo [ 3] ta có
b.d 3
j=
trong đó b,d lần lợt là bề rộng và dầy của lá nhíp
12

j1 =

2.55.63
55.6, 43
= 1980( mm 4 ); j2 = ...... = j8 =
= 1201(mm 4 )
12
12

Với l 1 =490(mm) ta giải đợc:
l 1 =490(mm), l 2 =406(mm), l 3 =355(mm), l 4 =303(mm), l 5 =251(mm),
l 6 =198(mm), l 7 =143(mm), l 8 =86(mm).

2.2.2.Tính độ cứng thực tế của nhíp.

16


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

p

f

Hình 2.4
Sử dụng phơng pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
Xét một thanh nh hình 3.3, khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f.
Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh ta có:
U = P. f f =

U
P

Nếu thanh có tiết diện không đổi thì: f =

dU
dP

Sử dụng sơ đồ hình 2.4 để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau,
một đầu đợc ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P. Sử dụng công
f =

thức trên ta có:

Z
6.E.

n

a (Y
i =1

3
k +1

k

Yk +1 )

Vậy ta có độ cứng nhíp là:
Cn =

6.E.
n

a
k =1

3
k +1

(Yk Yk +1 )

Trong đó: E là môđun đàn hồi của vật liệu: E=2,1.107(N/cm2)
: hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải =0,85
ak=(l1-lk)/2 với li: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i

17


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
Yk =

Đồ án tốt nghiệp

1
jk

jk: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá
nhíp thứ k.
k

b

hk

Jk

Ik

Yk

mm

mm

mm

mm 4

mm 4

10 10 10 10

490

120

55

5,5.2

1980

1980

5051 1907

113

2

370

167

55

6,4

1201

3181

3143 862

214

3

323

214

55

6,4

1201

4383

2282 491

321

4

276

261

55

6,4

1201

5584

1791 317

434

5

229

310

55

6,4

1201

6786

1474 222

553

6

180

359

55

6,4

1201

79877 1252 163

681

7

131

412

55

6,4

1201

9189

829

8

78

490

55

6,4

1201

10390 962

lk

a

mm
1

k +1

Y k -Y k +1

1088 126
962

a 3 (Y k -Y k +1 )

11323
14469

Vậy độ cứng thực tế của nhíp là C n =73,3( N mm )
Độ võng thực tế của nhíp:
ft =

Gt 7550
=
= 103(mm) = 0,103(mm)
Cn 73,3

Số lần dao động trong một phút:
n=

30
30
=

= 94( l )
p
ft
0,103

18


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

Vậy hệ thống treo thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải
3.2.3.Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải
Trọng lợng đợc treo(Gdt):
Gdt =

( 13500 1500 )
2

= 6000( N )

Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
ft =

G dt 6000
=
= 82(mm) = 0, 082(m)
Cn
73,3

Số lần dao động trong một phút:
n=

30
30
=
= 105 (lần/phút)
ft
0, 082

Vậy hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu của xe trong tất cả thời gian hoạt
động của xe.
Việc tính toán tần số dao động của hệ thống treo sau khi xe chuyển động
không tải chỉ để xác định thông số của xe.
3.2.4. Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp
Tính theo phơng pháp tải trọng tập trung.
Giả thiết: Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc ở hai đầu lá nh vậy lực đợc truyền từ lá này sang lá kia chỉ qua hai điểm đầu mút của lá, phần còn lại
không tiếp xúc và nh vậy lá đợc biến dạng tự do. Với giả thiết tải trọng tập
trung, giữa các lá ở hai đầu đa vào các con lăn, phần giữa nhíp đợc kẹp cứng
bằng các quang nhíp, truyền lực giữa các lá chỉ nằm giữa hai đầu.
Nếu chỉ khảo sát 1/2 lá nhíp, ta có thể hình dung bộ nhíp đợc cấu tạo từ
một số dầm đợc ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác dụng của tải trọng
ngoài, ứng suất trong các lá có thể các định nếu biết các lực tác động lên mỗi
19


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

một lá nhíp. Nh vậy bài toán xác định ứng suất chuyển về bài toán xác định
các lực đặt lên các lá nhíp: X1, X2...Xn-1.
Sơ đồ tính nhíp

Hình 3.5
Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá
nhíp thứ hai bằng nhau, tơng tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của
lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các
điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phơng trình với n-1 ẩn là các giá trị X2,......Xn-1.
Ta có hệ phơng trình dùng để tính toán phản lực:
A 2 P + B2 X1 + C 2 X 2 = 0
A X + B X + C X = 0
3 1
3 2
3 3

.....................................

A n X n 2 + Bn X n 1 = 0
j

l

j

k
k 1
k
Trong đó: A k = 0,5 j (3 l 1) ; Bk = (1 + j )

k 1
k
k 1

C k = 0,5(

l k +1
l
G
7550
)(3 k 1) ; P= dt =
= 3775( N ) (N).
lk
lk +1
2
2

l k : 1 2 chiều dài hiệu dụng của lá nhíp thứ k.

20


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

P: phản lực tác dụng lên tai nhíp.
Xi: Phản lực tại các đầu mút.
Ta có bảng sau :
k

Ak

Bk

Ck

1980

0

0

0

406

1201

0,795

-1,607

0,182

3

355

1201

1,217

-2,000

0,783

4

303

1201

1,256

-2,000

7,744

5

251

1201

1,312

-2,000

0,688

6

198

1201

1,402

-2,000

0,598

7

143

1201

1,568

-2,000

0,432

8

86

1201

2,000

-2,000

lk

Jk

mm

mm 4

1

490

2

0, 795P 1, 607X 2 + 0,812X 3 = 0
1, 217X 2X + 0, 783X = 0
2
3
4

1, 256X 3 2X 4 + 0, 744 = 0

1,312X 4 2X 5 + 0, 688X 6 = 0
1, 014X 2X + 0,598X = 0
5

6
7

1,568X 6 2X 7 + 0, 432X 8 = 0

2X 7 2X 8 = 0

Giải hệ trên bằng phơng pháp thế với P=3775(N)ta đợc kết quả:
X 1 = X 2 = ..... = X 8 = 3775( N )

3.2.5. Xây dựng biểu đồ ứng suất.

21


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

Sơ đồ tính đợc thể hiện trên hình vẽ:

Công thức tính ứng suất:
C =

B =

M C X k 1.l k X k .l k +1
=
Wu
Wu

M B X k 1. ( l k l k +1 )
=
Wu
Wu

Trong đó Wu là mômen chống uốn: Wu =

(N/cm2)

(N/cm2)

b.h 2
.
12

Sử dụng các công thức trên thay số ta có kết quả sau:

ST

L(cm)

T

X(N

W u (cm 3

M c (Ncm

)

)

)

c ( N cm 2 )

M B (Ncm

B ( N cm2 )

)

1

49

3775 0,66

30200

45758

30200

45758

2

41

3775 0,3755

21650

57656

21650

57656

3

35

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

4

30

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

5

25

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

6

20

3775 0,3755

21650

57656

21650

57656

7

14

3775 0,3755

18875

50266

18875

50266

22


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

9

3775 0,3755

33975

90479

Ta thấy ứng suất sinh ra của mỗi nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép
của vật liệu. [ ] =60000(N/cm2) do đó các lá nhíp đủ bền.
2.2.6.tính toán một số chi tiết khác của nhíp.
2.2.6.1. Tính đờng kính tai nhíp

h0

Pk

D

8

Đồ án tốt nghiệp

Z

Trong đó : D là đờng kính trong của tai nhíp.
H0 là chiều dày của lá nhíp chính.
b là chiều rộng của lá nhíp.
Tai nhíp chịu tác động của lực kéo PK hay phanh PP. Trị số của lực này đợc
xác định theo công thức :
Pkmax=P Pmax=.Zbx
Trong đó: là hệ số bám của bánh xe với đất =0,7.
Zbx : Phản lực của đờng tác dụng lên bánh xe.

Zbx= 8300(N). => Ppmax=8300.0,7=5810(N).
Tai nhíp làm việc theo uốn nén hoặc kéo. Ưng suất uốn ở tai nhíp :

23


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50
uốn= PK max .

Đồ án tốt nghiệp

D + h0 6
D + h0
. 2 = 3PK max .
2
bho
b.h0 2

Ưng suất nén hoặc kéo ở tai nhíp :
PK max

nén= bh
0

Ưng suất tổng hợp ở tai nhíp đợc tính theo công thức:
D+h

1

0

th= PK max .(3 bh + bh )
0
0

Ưng suất tổng hợp cho phep : th=350(MN/m2)=35000(N/cm2)
Nh vậy đờng kính trong max của tai nhíp đợc xác định :
Dmax= (

[ th ]
PK max



1 bh0 2
).
h0
bh0 3

Thay số ta có :
Dmax= (

35000
1
5,5.0, 62

).
0, 6 = 3, 2(cm)
5810 5,5.0, 6
3

Chọn đờng kính tai nhíp : D=3(cm)=30(mm)
Ưng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra :
D+h

1

3 + 0, 6

1

2
0
th= PK max .(3 bh 2 + bh ) = 5810.(3 5.5.0, 62 + 0, 6.5,5 ) = 33452( N / cm )
0
0

2.2.6.2. Tính kiểm tra chôt nhíp
Đờng kính chốt nhíp đợc chọn bằng đờng kính danh nghĩa của tai nhíp :
Dchốt nhíp=3 (cm)=30(mm)
Chọn vật liệu chế tạo nhíp là thép hợp kim xemantic hóa loại 20X với ứng
suất chèn dập cho phép :

24


Ngô Văn Đoan Lớp Ôtô-K50

Đồ án tốt nghiệp

chendap = 900 ữ1000 (N/cm2)

Chốt nhíp đợc kiểm nghiệm theo ứng suất dập :
chendap =

PK max
Db

Trong đó : D : đờng kính chốt nhíp.
b : bề rộng của lá nhíp
Thay số ta có :
chendap =

5810
= 352 (N/cm2)
3.5,5

Nh vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép vật liệu.
Vậy chốt nhíp đủ bền.

3.3. Tính phần tử giảm chấn.

25