Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Mục lục
Trang
Lời

nói

đầu 3
Chơng 1: Tổng quan hệ thống treo...4
1.1. Lịch sử hình thành: ..4
1.2. Công dụng, yêu cầu, cấu tạo chung và phân loại:4
Chơng 2: Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống treo7
2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo: .............7
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi:...9
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn: .12
Chơng 3: Tính toán hệ thống treo trớc.14
3.1.Tính toán nhíp..............14
3.2.Tính toán giảm chấn.................................................................................25

Chơng 4: Tính toán hệ thống treo sau39
4.1.Tính toán nhíp..............39
4.2.Tính toán giảm chấn .59

Chơng 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết cơ bản..73
5.1. Mục đích, yêu cầu của piston.73
5.2. Vật liệu làm piston.73

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston..74
5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết74
5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston75
5.6. Xác định chế độ cắt cho các nguyên công.76
Kết luận84
Tài liệu tham khảo..85

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Lời nói đầu
Khi ôtô ngày càng hoàn thiện, khi xã hội ngày càng phát triển về mặt văn
hoá, kinh tế và xã hội thì các tiêu chí đánh giá ảnh hởng của dao động cũng cần
đợc xem xét một cách nghiêm túc. Đối với xe tải, ngoài yêu cầu về độ êm dịu,
ngày nay ngời ta buộc phải chú ý đến các tiêu chí khác nh: an toàn hàng hoá, ảnh
hởng của tải trọng động đến đờng (áp lực đờng), và cuối cùng là mức độ giảm tải

trọng và do vậy làm giảm khả năng truyền lực khi tăng tốc và khi phanh.Trong
vận tải ôtô, ngời lái là ngời quyết định chủ yếu cho an toàn chuyển động, nếu dao
động của xe mà nằm ngoài phạm vi dao động chịu đựng của ngời lái (60ữ120
lần/phút) thì sẽ làm tăng lỗi điều khiển của ngời lái, gây ra hàng loạt những nguy
hiểm đến tính mạng của con ngời và hàng hoá.
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 xe tải có tải
trọng 7.5 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 dẫn chỉ bảo của thầy Lu Văn Tuấn và sự giúp đỡ của các bạn lớp
Ôtô- K48 , em đã hoàn thành đợc đồ án tốt nghiệp này. Tuy nhiên do năng lực
bản thân và kinh nghiệm thực tế không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi
những thiếu sót. Vì vậy Em rất mong sự thông cảm, đóng góp ý kiến của các
thầy giáo và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện:
Vũ Minh Tuấn.

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

3


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

chơng 1

GIớI THIệU Về hệ thống treo
1.1. Lịch sử hình thành:
Xã hội loài ngời khi bắt đầu xuất hiện những phơng tiện vận tải đầu tiên đã
quan tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những 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, yêu cầu, cấu tạo chung và phân loại:
1.2.1. Công dụng:
Hệ thống treo của ôtô l hệ thống các cụm chi tiết liên liên kết giữa cầu xe
hoặc bánh xe với khung hoặc vỏ xe. Hệ thống treo có các công dụng sau:
- Tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phơng thẳng đứng đối với
khung hoặc vỏ xe một cách êm dịu.
- Đỡ trọng lợng của ôtô v truyền lực v mô men từ bánh xe lên khung
(vỏ) xe v ngợc lại.
- Giữ cho bánh xe có động học đúng v duy trì sự bám đờng của bánh
xe.
1.2.2. Yêu cầu cơ bản:
- Có độ cứng thích hợp để xe chuyển động đợc êm dịu đồng thời có khả
năng dập tắt nhanh các dao động thấp tần biên độ lớn.
- Quan hệ động học của bánh xe hợp lý để đảm bảo động học v động
lực học đúng của ôtô.

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

4

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

1.2.3. Cấu tạo chung của hệ thống treo:
- Bộ phận đn hồi: l bộ phận nối mềm giữa bánh xe v khung (vỏ) xe,
nhằm đảm bảo cho thân xe có thể dao động để giữ cho thân xe êm dịu khi đi trên
đờng
mấp mô.
- Bộ phận dẫn hớng: l bộ phận l bộ phận truyền các lực từ bánh xe lên
khung (vỏ) xe v ngợc lại, đảm bảo động học của bánh xe đúng theo yêu cầu.
- Bộ phận giảm chấn: l bộ phận hấp thụ năng lợng của dao động của bánh
xe so với thân xe nhằm dập tắt các dao động đó.
- Thanh cân bằng: trên một số ôtô có thanh cân bằng nhằm đảm bảo cho các
phản lực tác dụng lên hai bánh trên cùng một cầu không chênh lệch nhau nhiều.
Trên thực tế, một cụm chi tiết của hệ thống treo có thể đảm nhận nhiều chức
năng khác nhau của các bộ phận cơ bản của hệ thống
1.2.4. Phân loại:

(a)

(b)
Hình 1.1

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

5

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Có nhiều loại hệ thống treo khác nhau nhng thuộc về 2 loại cơ bản l hệ
thống treo phụ thuộc v hệ thống treo độc lập (tuy nhiên sự phân loại ny chỉ có
tính chất tơng đối).
Đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc l các bánh xe đợc bố trí
trên một dầm cấu liền, các bộ phận của hệ thống treo nối giữa khung (vỏ) xe v
dầm
cầu. Với đặc điểm cấu tạo đó, khi một bánh xe dao động thì nó có ảnh hởng
đến động học của bánh bên kia (hình 1.1.a).
Đặc điểm kết cấu của hệ thống treo độc lập l các bánh xe gắn với khung
(vỏ) nxe một cách độc lập với nhau thông qua các đòn. Với đặc điểm cấu tạo đó,
các bánh xe có thể dao động độc lập với nhau đối với thân ôtô (hình 1.1.b)
Theo đặc điểm kết cấu v tính chất động học hệ thống treo độc lập còn
đợc chia thnh: hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo một đòn ngang, hệ
thống treo đòn dọc, hệ thống treo đòn chéo...
Theo khả năng điều chỉnh đặc tính lm việc của hệ thống treo, có loại hệ
thống treo tự động điều chính v loại không thể điều chỉnh.
Hệ thống treo còn đợc phân loại theo đặc điểm kết cấu các bộ phận của nó
nh hệ thống treo nhíp lá, treo lò xo trụ, treo thanh xoắn đn hồi, treo khí nén,
treo thuỷ khí, treo dùng giảm chấn ống, treo dùng giảm chấn đòn,....

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Chơng 2

Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế
hệ thốngtreo
2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo:
2.1.1. Các phơng án bố trí:

(a)

(b)
Hình 2.1. Một số phơng án lựa chọn

a) Hệ thống treo phụ thuộc (nhíp)
b) Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang
2.1.2. Phân tích u, nhợc điểm của các phơng án bố trí:

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc:
Khi bánh xe dịch chuyển theo phơng thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe

(đợc nối cứng) không thay đổi. Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với 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.
2.1.2.2. 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 lợng này 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.
Có hai bánh xe đợc lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầm cầu
cũng dao động theo cho nên dới gầm xe phải có khoảng không gian đủ lớn. Do
đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên, điều này
không có lợi cho sự ổn định chuyển động của ôtô.
Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn gây ra một bất lợi khác là khi một
bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch của
bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngợc lại. Điều đó gây mất ổn định khi xe
quay vòng.

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

8

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

2.1.2.3. Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có đặc điểm là hai
bánh xe hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn định chuyển động cao.
Hai bánh xe đợc liên kết bởi các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không 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.
2.1.2.4. Nhợc điểm của hệ thống treo độc lập:
ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hớng là riêng biệt nên
không tránh khỏi sự phức tạp về mặt kết cấu. Sự phức tạp trong kết cấu cũng gây
khó khăn cho việc bố trí các hệ thống khác trên ôtô. Hệ thống treo độc lập dầm
cầu thờng là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các đoạn đờng gồ ghề rất
dễ làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫm đến sự mất ổn định của xe.
Giá thành của một hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với hệ
thống treo phụ thuộc.
2.1.2.5. Kết luận:
Qua những phân tích ở trên em quyết định chọn phơng án thiết kế là sử dụng
hệ thống treo phụ thuộc.

2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi:
Cấu tạo của bộ phận đn hồi rất đa dạng, chúng có thể bằng kim loại (nhíp,
lò xo xoắn ốc, thanh xoắn), bằng bằng cao su, bằng khí nén

2.2.1. Nhíp lá:

Nhíp lá đợc sử dụng chủ yếu trên hệ thống treo phụ thuộc của ôtô tải vừa
v
nhỏ v hệ thống treo cầu sau của một số ôtô con, hệ thống treo phụ thộc cân
bằng.
Nhíp lá thờng gồm nhiều lá nhíp hình nửa elíp có độ di v độ cong khác

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

nhau ghép thnh một bó theo thứ tự ngắn dần để nhíp có độ cứng chống uốn của
nhíp đều nhau. Các lá nhíp đợc kẹp lại với nhau bằng quang nhíp. Các lá nhíp
trên cùng đợc cuộn tròn hai đầu để bắt với thân ôtô.
Đặc điểm của nhíp lá l có đặc tính đn hồi tuyến tính, các bề mặt lá nhíp bị
mi mòn nhanh. Vì vậy ngời ta thờng bôi mỡ chì lên các bề mặt lá nhíp hoặc
đệm các tấm chất dẻo, ở đầu các lá nhíp ngời ta vát mỏng để áp suất phân bố
đều hơn để hạn chế mi mòn. Để có đặc tính phi tuyến, ngời ta thờng bồ trí
nhíp phụ hoặc các ụ cao su hạn chế biên độ dao động.

Hinh 2.2 Nhíp lá

2.2.2. Lò xo:
Đặc điểm của lò xo xoắn ốc l khối lợng nhỏ, độ cứng có thể nhỏ, lắp đặt
đơn giản, không bị mi mòn do ma sát nh nhíp lá, khả năng dập tắt dao động
nhỏ, không có khả năng dẫn hớng.

Các lò xo thông dụng có đặc tính đn hồi tuyến tính, các lò xo đặc biệt nh
lò xo có tiết diện dây lò xo thay đổi, lò xo côn có đặc tính phi tuyến.

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Hình 2.3 Lò xo
2.2.3. Thanh xoắn:
Thanh xoắn có thể dùng đơn chiếu hoặc dùng ghép các thanh lm một. Khi
chế tạo, thanh xoắn đã đợc tạo ứng suất d trớc nên nó chỉ thích hợp với một
chiều lm việc. Trên các thanh xoắn ở 2 đầu có đánh dấu để tránh nhầm lẫn khi
lắp ráp.

Hình 2.4 Thanh xoắn

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

2.2.4. Cao su:
Bộ phận đn hồi bằng cao su thờng chỉ l bộ phận đn hồi phụ, dùng để
tăng độ cứng của bộ phận đn hồi chính v hạn chế biên độ dao động của bánh
xe.
2.2.5. Khí nén:
Bộ phận đn hồi bằng khí nén hiện nay chỉ đợc dùng nhiều cho ôtô buýt,
chúng đợc chế tạo bằng cao su cú độ bền cao thnh các túi khí dạng buồng
xếp.
Sử dụng bộ phận đn hồi bằng khí nén sẽ thuận lợi trong việc điều chỉnh độ
cứng của hệ thống treo cho phù hợp với tải trọng của xe v điều chỉnh chiều cao
xe bằng cách điều chỉnh áp suất khí nén trong túi khí. Tuy nhiên hệ thống treo
ny phức tạp vì cần có máy nén khí v các van cung cấp khí nén cho các túi khí.
2.2.5. Kết luận:
Qua những phân tích trên em nhận they sử dụng bộ phận đàn hồi nhíp lá là
phù hợp nhất với việc thiết kế hệ thống treo cho xe tải.Vì vậy em sẽ sử dụng nhíp
lá làm bộ phận đàn hồi cho hệ thống treo mà em thiết kế.

2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn:
Công dụng của bộ giảm chấn l dập tắt nhanh các dao động của thân xe v
bánh xe, đảm bảo cho bánh xe bám đờng tốt hơn, tăng tính êm dịu chuyển động
v tính ổn định chuyển động v ổn định hớng chuyển động của xe.
Nguyên lý chung của giảm chấn l sử dụng ma sát để hấp thu năng lợng
dao động v chuyển thnh dạng năng lợng khác (nhiệt năng). Quá trình hấp
thụ năng lợng dao động ny luôn xẩy ra do có ma sát trong bản thân bộ phận
đn hồi (trong các lá nhíp, giữa các lá nhíp với nhau, trong l xo v thanh xoắn,

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

12

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

trong các khớp nối) nhng chúng ta cần dập tắt dao động nhanh v đảm bảo độ
"mềm" của hệ thống treo nên chúng ta phải bố trí bộ giảm chấn riêng thờng
bằng thuỷ lực - gọi l giảm chấn thuỷ lực hoặc thuỷ lực kết hợp khí nén.
Phân loại giảm chấn:
- Giảm chấn tác dụng một chiều, tác dụng hai chiều đối xứng, không đối
xứng.
- Giảm chấn không có van giảm tải, có van giảm tải.
- Giảm chấn ống, giảm chấn đòn.
- Giảm chấn một lớp vỏ, hai lớp vỏ.
Trên ôtô hiện nay chủ yếu ding loại giảm chấn ống tác dụng hai chiều không
đối xứng, có van giảm tải nên em quyết định chọn loại giảm chấn này để thiết kế
hệ thống treo.

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Chơng 3

tính toán hệ thống treo trớc

Trên các ôtô hiện đại thờng sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng của
bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hớng. Ngoài ra nhíp bán elíp còn thực hiện một
chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lên khung xe.

3.1.Bộ phận đàn hồi (nhíp):
3.1.1.Xác định thông số cơ bản của nhíp:
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ
cần tính toán cho một bên. Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo trớc:
Trọng lợng không đợc treo:
Chọn:

Trọng lợng bánh xe trớc: Gbx = 1500(N)
Trọng lợng cầu trớc: Gcầu = 2300(N)
Trọng lợng nhíp trớc: Gnhíp = 1200(N)

Vậy trọng lợng không đợc treo trớc là:
Gktt = Gbx+ Gcầu+ Gnhíp = 5000(N)
Trọng lợng treo trớc:
Gtt = Gt Gktt = 40950 - 5000 = 35950 (N)
Trọng lợng đợc treo phân bố lên một bên nhíp:

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Gtt = 35950/2 = 17975 (N)
Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu
đã đề ra. Hiện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động nh tần số
dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động......
Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, Em xin lựa chọn một chỉ tiêu, đó
là chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu này đợc lựa chọn nh sau:
Tần số dao động của xe tải: n = 90ữ120(lần/phút). Với số lần nh vậy thì ngời
khoẻ mạnh có thể chịu đợc đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
30

Ta có: n = f
t
ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trớc: ntr= 100 (lần/phút).
2

2
ổ
30 ử ổ
30 ử
ữ
ỗ
ữ
=
Vậy độ võng tĩnh: ft = ỗỗ ữ
ữ
ữ
ữ = 0, 09(m) = 9(cm)
ỗ100 ứ

ữ ỗ
ỗ
ố
ốn ứ
tr

Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo trớc:

Độ võng động (fđ): fđ

Ct =

Gtt 17975
=
= 1998( N / cm)
ft
9

F(N)
Fmax

Ta có: fđ=ft + fđ
Ta có fđ=(6ữ12) (cm)

Ft

Chon : fđ= 8 (cm)
Hệ số Kđ=1,7
fđ =

ft

f đt

f(cm)

Hình 3.1

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

15


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

3.1.2.Xác định sơ bộ thông số kết cấu của nhíp:
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với xe tải: Chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính đợc chọn:
Lt =(0,26ữ0,35)L
L: chiều dài cơ sở của xe (L = 4850 mm).
Lt =(1261ữ1697,5)
Chọn Lt=150 (cm)
Chọn số lá nhíp là 14, chiều rộng b = 7(cm); chia lm hai nhóm:
Nhóm một có 2 lá : b = 7(cm):h = 0,85(cm)
Nhóm hai có 12 lá : b = 7(cm):h = 0,95(cm)
Xác định chiều dài lá nhíp:
Hệ phơng trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
ùỡù A 2 + B2 + C2 = 0

ùù
ùớ A 3 + B3 + C3 = 0
ùù ...........................
ùù
ùùợ A n + Bn + C n = 0

Trong đó:
Ak =

jk ổ
3lk - 1
ỗ
ỗ
ỗ
2 jk - 1 ố lk

ử
ữ
1ữ
ữ
ữ
ứ

ổ jk ử
ữ
ữ
Bk = - ỗ
1+
ỗ
ữ

ỗ
ữ
ố jk - 1 ứ
3
ổ3l
lk + 1 ử
1ổ
ữỗ
k
ỗ
ữ
Ck = ỗ
ỗ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
2ỗ
l
l
ố k ứ ố k+1

ử
ữ
1ữ
ữ
ữ
ứ

lk: chiều dài lá nhíp thứ k

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

16


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

jk: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ k
j1 =

2bh3
12

jk = b.h3/12

Biết l1 = (Lt - lq)/2 = 67(cm)
lq:khoảng cách giữa hai bulông quang nhíp.Chon lq = 16(cm)
Giải hệ phơng trình ta có chiều dài hiệu dụng của các lá nhíp lần lợt là:
l1=67 (cm); l2=67(cm); l3=63(cm); l4=59 (cm); l5=55(cm) ; l6=50(cm); l7=45(cm);
l8=40(cm); l9=35(cm);

l10=30(cm);

l11=25(cm);

l12=19,5(cm);

l13=14(cm);

l14=8,5(cm).

3.1.2.Tính độ cứng (độ võng tĩnh) của nhíp (với các thông số kết cấu đã chọn
ở trên):
Có nhiều phơng pháp tính độ cứng của nhíp. Ta sử dụng phơng pháp tính độ
cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.

p

f

Hình 3.2
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 thì ta có:

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

17


Đồ án tốt nghiệp

U = P. f đ f =

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

U
P

Nếu thanh có tiết diện không đổi thì: f =

dU
dP

Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu đợc ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác
dụng của lực P.
Ta có:
f =

n
Z
ồ ak3+ 1 ( Yk - Yk + 1 )
6.E.a k =1

Vậy độ cứng nhíp là:
Cn =

6.E.a
n

ồ

a 3k + 1 (Yk - Yk + 1 )

k =1

Trong đó:
E=2.107(N/cm2)

: hệ số thực nghiệm.Đối với xe tải chọn: = 0,86
ak = li - lk
li: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
Yk =

1
; Yk + 1 = 0
Ik

Ik: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp
thứ k; Ik = j1 + j2 +.+ jk .
ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i
j = b.h3/12

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

18


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Lập bảng tính toán:
k
1
2
3
4
5

6
7
8
9
10
11
12
13

lk
67
63
59
55
50
45
40
35
30
25
19.5
14
8.5

ak+1
4
8
12
17
22

27
32
37
42
47.5
53
58.5
67

b
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7

hk
0.85
0.95
0.95
0.95
0.95

0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95
0.95

jk
0.72
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5

Ik
0.716
1.217
1.717
2.217
2.717

3.217
3.717
4.217
4.718
5.218
5.718
6.218
6.718

Yk
1.396
0.822
0.582
0.451
0.368
0.311
0.269
0.237
0.212
0.192
0.175
0.161
0.149

Yk-Yk+1
0.574
0.239
0.131
0.083
0.057

0.042
0.032
0.025
0.02
0.017
0.014
0.012
0.149

a3k+1(Yk-Yk+1)
36.721
122.602
227.081
407.942
609.243
823.152
1045.354
1273.291
1505.355
1796.627
2094.282
2396.955
44769.029

Kết quả là: Cn=1903(N/cm)
Nhận thấy : Cn ằ Ct = 1998( N / cm) nên độ cứng của nhíp đảm bảo tần số dao
động nằm trong phạm vi cho phép của xe khi đầy tải.
3.1.4. Tính bền nhíp:
Khi tính toán chỉ tính cho 1/2 lá nhíp ta có các giả thiết:
- Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu đợc gắn chặt, một đầu chịu lực.

- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với
nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút.
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.
l1

P

X2

l2
Xk

lk
Xn-1

ln-1
ln

Xn

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Hình 3.3. Sơ đồ tính bền nhíp

Tại điểm B biến dạng lá thứ nhất và lá thứ 2 bằng nhau. Tơng tự tại điểm S
biến dạng lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Ta có hệ phơng trình với n-1 ẩn là các
giá trị X2,. . . , Xn.
ùỡù A 2 P + B2 X 2 + C2 X 3 = 0
ùù
ù A 3 X 2 + B3 X 3 + C 3 X 4 = 0
ớ
ùù .. . . . . . . . .
ùù
= 0
ùùợ A n X n- 1 + Bn X n

Trong đó:
Ak =

Jk ổ
3l
ỗ
ỗ k- 1 ỗ
2 J k - 1 ố lk
ổ

Bk = - ỗỗỗ1 +
ố

1
Ck =
2

ử

ữ
1ữ
ữ
ữ
ứ

Jk ử
ữ
ữ
ữ
ữ
J k- 1 ứ

3
ổ3l
ổ
lk + 1 ử
k
ỗ
ữ
ỗ
ữ
ỗ
ỗ
ữ
ỗ
ỗ
ữỗ
ốlk + 1
ốl ứ

k

ử
ữ
1ữ
ữ
ữ
ứ

Xi: là phản lực tại các đầu mút.
P:lực tác dụng nên đầu mút của lá nhip cái; P =

Gtt 17975
=
= 8987,5 (N)
2
2

Thay vào ta có hệ phơng trình:

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

ỡù 0, 765.8987,5 + (- 1, 698). X 2 + 0,905. X 3 = 0

ùù
ùù 1,102. X 2 + (- 2) X 3 + 0,898. X 4 = 0
ùù
ùù 1,109. X 3 + (- 2) X 4 + 0,86. X 5 = 0
ùù
ùù 1,15. X 4 + (- 2) X 5 + 0,85. X 6 = 0
ùù 1,17. X + (- 2) X + 0,83. X = 0
5
6
7
ùù
ùù 1,19. X + (- 2) X + 0,81. X = 0
6
7
8
ùớ
ùù 1, 22. X 7 + (- 2) X 8 + 0, 79. X 9 = 0
ùù
ùù 1, 25. X 8 + (- 2) X 9 + 0, 75. X 10 = 0
ùù
ùù 1,3. X 9 + (- 2) X 10 + 0, 68. X 11 = 0
ùù 1, 42. X + (- 2) X + 0,59. X = 0
10
11
12
ùù
ùù 1, 6. X 11 + (- 2) X 12 + 0, 44. X 13 = 0
ùù
ùùợ 1,97. X 12 + (- 2) X 13 = 0

Giải hệ phơng trình trên ta có nghiệm:
X 1 = 8987.5( N ) ;); X 2 = X 3 = ..... = X 13 = 8670 (N)

Xk

lk
lk+1

Xk+1

Xk.lk-Xk+1.lk+1
Xk (lk-lk+1)

Hình 3.4. Sơ đồ tính ứng xuất lá nhíp.

Mômen tại điểm A: MA = Xk(lk - lk+1)
Mômen tại điểm B: MB = Xklk -Xk+1lk+1

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Wu: môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán
W1 =

2bh 2 2.7.0,852
=
= 1, 686 (cm3)
6
6

b.h 2
7.0,952
Wu =
=
=1,05(cm3)
6
6

Bảng ứng suất sinh ra trong các lá nhíp
k
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

lk
67
63
59
55
50
45
40
35
30
25
19.5
14
8.5

Wu (cm3)
1.686
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05
1.05

Xk (N)
8987.5
8670
8670
8670
8670
8670
8670
8670
8670
8670
8670
8670
8670

MA (N.cm) A(N/cm2)
35950
21323
34680
33029
34680
33029
43350
41286
43350
41286
43350
41286
43350
41286

43350
41286
43350
41286
47685
45414
47685
45414
47685
45414
73695
70186

MB (N.cm)
55953
34680
34680
43350
43350
43350
43350
43350
43350
47685
47685
47685
0

B(N/cm2)
33187

33029
33029
41286
41286
41286
41286
41286
41286
45414
45414
45414
0

Nhận thấy ứng suất sinh ra trong các lá nhíp đều thỏa mãn:
s Ê [ s ] = 6.109 ( N / cm)

Vậy các lá nhíp đủ bền.
3.1.5. Tính bền tai nhíp:

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

22


Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

D

Đồ án tốt nghiệp

ho

Pk

Hình 3.5.Sơ đồ tính tai nhíp.
Trong đó:
D: đờng kính trong của tai nhíp; Chon:D = 6(cm)
h0: chiều dầy lá nhíp chính (h0=0, 85cm)
b: chiều rộng lá nhíp (b=7cm)
Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp. Trị số của lực này đợc
xác định theo công thức sau:
Pkmax=Ppmax=. Zbx
Trong đó:
: hệ số bám của bánh xe với đất. Lấy = 0,7
Zbx: phản lực của đất lên bánh xe.
Theo phần trên ta có Zbx= 20475(N)
Pkmax=0,7. 20475=14332,5(N)
ứng suất uốn ở tai nhíp là:
su =

Mu
Wu

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

bh 2 7.0,852
Wu =
=
= 0,843(cm3 )
6
6

Trong đó :

Mu = P

D+ h
6 + 0,85
= 14332,5
= 490889( N .cm)
2
2

s u = 58231( N / cm2 )

Vậy :

ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
sk =

P 14332,5
=
= 2409( N / cm 2 )

bh
7.0,85

ứng suất tổng hợp ở tai nhíp đợc tính theo công thức:
s th = s u + s k = 58231 + 2409 = 60640 (N/cm2)
9
2
Nhận thấy: s th Ê [ s ] = 3,5.10 ( N / cm ) nên tai nhíp đủ bền.

3.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp:
Đờng kính chốt nhíp đợc chọn bằng đờng kính trong danh nghĩa của tai nhíp
:Dchốt=6(cm)
Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim có thành phần các bon thấp
(20X) thấm các bon trớc khi tôi thì ứng suất chèn dập cho phép:
[cd ] = 7,5.107(N/cm2).
Chốt nhíp đợc kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:
s cd =

Z 2 + P2
8987.52 + 14332,52
=
= 403( N / cm 2 )
Db
6.7

Nh vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu,
cd < [cd ]. Vậy chốt đảm bảo bền.
3.2.Tính toán giảm chấn
3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn :

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống treo xe tải có tải trọng 7,5 tấn.

Hệ số cản của hệ thống treo K góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của
xe. Tơng tự bộ phận đàn hồi, tùy thuộc cách lắp giảm chấn trên xe. Hệ số cản của
giảm chấn Kg có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo.
3.2.1.1. Hệ số cản của hệ thống treo:
Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động ngời ta sử dụng hệ số
dập tắt chấn động tơng đối nh sau:
y=

Kt
2 CM

Trong đó:
Kt :hệ số cản của hệ thống treo do giảm chấn gây nên.
C: độ cứng của hệ thống treo.
M: khối lợng đợc treo tính trên một bánh xe
: hệ số dập tắt chấn động.( = 0, 15 ữ 0, 25).Chọn : = 0, 2
Gt: trọng lợng đợc treo tính trên một bánh xe ở trạng thái tĩnh.
Gt=17975(N)
g: gia tốc trong trờng. g = 10(m/s2)
Hệ số cản của hệ thống treo đợc xác định bằng công thức:
K t = 2y . C.M = 2.0, 2 190300.

17975
= 7398( Ns / m)
10

Bố trí giảm chấn nghiêng một góc 250 để thoả mãn không gian bố trí trong
gầm xe.Ta có hệ số cản giảm chấn:
K=

Kt
7398
=
= 9007 (Ns/m)
2
cos a cos 2 (250 )

Sinh biên thực hiện: Vũ Minh Tuấn-ÔtôB-K48

25