ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG TREO TRƯỚC CHO XE CHỈ HUY UAZ 31512 + bản vẽ, lập TRÌNH

Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Chơng 1
Phân tích đặc điểm kết cấu
1.1. Công dụng, phân loại:
Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe
(cầu xe) với khung xe (vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu và an toàn chuyển động
trên cơ sở tạo ra các dao động của thân xe và bánh xe theo ý muốn, giảm các
tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng.
Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mô men tác động giữa
bánh xe và khung xe (vỏ xe).
Hệ thống treo bao gồm 4 phần tử chính sau:
- Phần tử đàn hồi:
- Phần tử giảm chấn:
- Phần tử hớng:

-Phần tử ổn định
Hệ thống treo ô tô thờng đợc phân loại dựa vào cấu tạo của phần tử
đàn hồi, phần tử hớng và theo phơng pháp dập tắt dao động.
a) Theo cấu tạo của phần tử hớng.
- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên
phải của một cầu đợc liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu
cứng. Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc mặt
phẳng thẳng đứng) của bánh xe bên này làm ảnh hởng, tác động đến bánh xe
bên kia và ngợc lại.
- Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh
xe bên phải không có liên kết cứng với nhau, chúng chỉ đợc nối gián tiếp với
nhau thông qua khung xe hoặc vỏ xe. Chính vì vậy mà dao động hay chuyển
dịch của các bánh xe là độc lập nhau.
- Hệ thống treo cân bằng: hai bánh xe cùng một phía của hai cầu xe
liền nhau có chung phần tử đàn hồi đợc bố trí xung quanh trục cân bằng.

b) Theo cấu tạo của phần tử đàn hồi:
Hoàng Huy Toàn

3


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Có các loại nh sau:
- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn. Đây là
loại phổ biến nhất ở các ô tô quân sự và xe bọc thép bánh hơi.
- 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 cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên
hợp.
- Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp.
- Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở
chế độ xoắn.
c) Theo phơng pháp dập tắt dao động:
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thuỷ lực, gồm giảm chấn dạng
đòn và dạng ống.
- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học giữa các chi tiết của phần tử đàn
hồi và trong phần tử hớng.
1.2.Yêu cầu đối với hệ thống treo:
- Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo đợc các tần số dao
động riêng của vỏ xe và độ võng động phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển
động của ôtô trên đờng xấu nằm trong giới hạn cho phép, ở giới hạn này
không có sự va đập lên bộ phận hạn chế.
- Đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chuyển động.
Độ êm dịu chuyển động của ô tô quân sự đợc đánh giá qua giá trị cho
phép của các thông số nh tần số dao động riêng, biên độ dao động lớn nhất,
gia tốc dao động lớn nhất

- Động học của các bánh xe dẫn hớng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn
hớng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng.
- Dập tắt nhanh các dao động của vỏ và các bánh xe.

- Giảm tải trọng động khi ôtô qua những đờng gồ ghề.
- Trọng lợng phần không treo phải nhỏ.
Trọng lợng phần không treo bao gồm trọng lợng bánh xe, các chi tiết
của bộ phận dẫn hớng, cầu xe và một phần trọng lợng của bộ phận đàn hồi và
giảm chấn. Giảm trọng lợng phần không treo sẽ làm giảm rất nhiều tải trọng

Hoàng Huy Toàn

4


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
động tác dụng lên bộ phận đàn hồi và thân xe. Yêu cầu này đợc thực hiện rất
tốt đối với hệ thống treo độc lập.
- Hệ thống treo phải đảm bảo có sức sống cao, độ tin cậy lớn trong sử
dụng. Sức sống của hệ thống treo của ôtô chủ yếu phụ thuộc vào loại sơ dồ treo.
- Đảm bảo đơn giản, thuận tiện trong quá trình bảo dỡng, sửa chữa. Yêu
cầu này chủ yếu phụ thuộc vào số lợng các điểm phải bảo dỡng và vị trí các
điểm đó trên xe.
1.3. Phân tích kết cấu một số hệ thống treo:
a) Hệ thống treo phụ thuộc:
- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên
phải của một cầu đợc liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu
cứng. Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc mặt
phẳng thẳng đứng) của bánh xe bên này làm ảnh hởng, tác động đến bánh xe
bên kia và ngợc lại.

Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc.
(1-Thân xe; 2-Giảm chấn; 3-Dầm cầu; 4-Nhíp)

- Phần lớn ô tô sử dụng trong quân đội ta loại 1 cầu và 2 cầu chủ động
đều có hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp lá (UAZ-469, UAZ
31512; GAZ-66; ZIL-131; URAL-375; KRAZ-255; BRDM-2;). Trên hình
(1.2) thể hiện cấu tạo của hệ thống treo trớc xe UAZ 31512:

Hoàng Huy Toàn

5


§å ¸n m«n häc KCTT « t« qu©n sù

H×nh 1.2: HÖ thèng treo tríc « t« UAZ- 31512.
1-Gi¸ ®ì tríc;2- Khung xe; 3- Tang ®Öm; 4- §Öm; 5- Gi¸ treo gi¶m chÊn; 6Gi¶m chÊn ; 7- Gi¸ sau; 8- B¹c cao su l¾p gi¶m chÊn gi¸; 9- §Öm tríc ;
10- §Öm sau ; 11- Quang nhÝp; 12- §Öm quang nhÝp; 13- NhÝp;14- §Öm;
15-Trôc ®ì.

H×nh 1.4: HÖ thèng treo sau xe UAZ-31512
1-Trôc gi¸ ®ì nhÝp; 2- Khung xe; 3- Gi¸ gi¶m chÊn; 4- Gi¶m chÊn;5- Tang
®Öm; 6- Trôc ®ì gi¶m chÊn; 7- Quang nhÝp; 8- VÊu h¹n chÕ;
9- §Öm ; 10- NhÝp ; 11- Gi¸ ®ì sau.

Hoµng Huy Toµn

6

Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
+ Hệ thống treo xe UAZ-31512 là loại hệ thống treo phụ thuộc, phần tử
đàn hồi nhíp lá, dập tắt dao động nhờ giảm chấn ống thuỷ lực.
- Hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp lá có cấu tạo đơn
giản, rẻ tiền vì các lá nhíp vừa làm nhiệm vụ của phần tử đàn hồi vừa làm
nhiệm vụ của phần tử hớng, đơn giản trong bảo dỡng kỹ thuật, lốp xe sẽ ít bị
mòn khi quay vòng vì chỉ có khung xe nghiêng còn cầu xe không bị nghiêng.
Nhợc điểm của hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp là: có khối lợng phần
không treo lớn, do vậy giảm độ êm dịu chuyển động; khó có đợc hệ treo
mềm vì để có hệ treo mềm cần phải nâng cao khung (vỏ) so với cầu xe; xác
suất xuất hiện dao động của bánh xe dẫn hớng lớn, do vậy ảnh hởng xấu tới
ổn định chuyển động thẳng; tuổi thọ của các lá nhíp nhỏ. Để tăng tuổi thọ lá
nhíp ngời ta áp dụng phơng pháp gia công phun hạt vào mặt trên các lá nhíp,
sử dụng nhíp có tiết diện ngang hợp lý, cố định các đầu nhíp bằng các phần
tử cao su, bôi mỡ chì giữa các lá nhíp hoặc các tấm đệm giữa các lá nhíp
(đệm bằng chất dẻo, bằng đồng hoặc hợp kim chống mòn), đánh bóng bề
mặt các lá nhíp.
b) Hệ thống treo độc lập:
- Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe
bên phải không có liên kết cứng với nhau, chúng chỉ đợc nối gián tiếp với
nhau thông qua khung xe hoặc vỏ xe. Chính vì vậy mà dao động hay chuyển
dịch của các bánh xe là độc lập nhau.

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống treo độc lập.
ở hệ thống treo độc lập thờng sử dụng lò xo trụ hoặc thanh xoắn là phần
tử đàn hồi. Trong quá trình sử dụng không cần phải bôi trơn, không bị bụi
bẩn và có độ bền cao, có khối lợng phần không treo nhỏ, bảo đảm hành trình
làm việc của xe lớn do vậy bảo đảm tạo ra đợc treo mềm hơn. Nhợc điểm
Hoàng Huy Toàn

7


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
chính của hệ thống treo độc lập là kết cấu dẫn động đến các bánh xe phức
tạp, tăng số lợng khớp nối đồng thời tăng khối lợng công việc chăm sóc bảo
dỡng kỹ thuật, trọng tâm xe thay đổi khi thân xe dao động.
c) Hệ thống treo cân bằng:
Hai bánh xe cùng một phía của hai cầu xe liền nhau có chung phần tử
đàn hồi đợc bố trí xung quanh trục cân bằng.
Hệ thống treo cân bằng thờng gặp ở những xe nhiều cầu có tính năng
thông qua cao. Những xe đó có ba hoặc bốn cầu trong đó bố trí hai cầu liền
nhau. Hệ thống treo của những cầu này thờng là hệ thống treo cân bằng phụ
thuộc. Ví dụ nh cầu giữa và cầu sau của ô tô ZIL-131; URAL-4320;
KRAZ-255B;...

Hình 1.4: Hệ thống treo cân bằng với phần tử hớng
là các thanh giằng cầu.

Hoàng Huy Toàn

8


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự

Hình 1.5: Hệ thống treo cân bằng sử dụng nhíp để truyền các lực dọc.
Khi sử dụng hệ thống treo cân bằng, trong trờng hợp ô tô chuyển động
trên địa hình gồ ghề, các bánh xe có thể bảo đảm luôn tiếp xúc với bề mặt đờng, do vậy mà nâng cao tính năng thông qua cho ô tô. Ngoài ra, hệ thống

treo cân bằng có u điểm là cho phép trục của cầu giữa và cầu sau lệch một
góc khá lớn (khoảng 240) để bảo đảm khả năng bám của các bánh xe với bề
mặt đờng. Hệ thống treo của cầu sau và cầu giữa của các ô tô ZIL-131, URAL375 và KRAZ-255B là hệ thống treo cân bằng trên hai bộ nhíp dọc nửa êlíp. Hệ
treo này bảo đảm sự bằng nhau của các tải trọng thẳng đứng trên cầu giữa và
cầu sau.
1.4. Chọn phơng án thiết kế.
Qua phân tích kết cấu của các hệ thống treo ở trên, từ nhiệm vụ đề tài đợc giao là:Thiết kế hệ thống treo trớc cho xe chỉ huy UAZ 31512 và tham
khảo tài liệu xe UAZ 31512. Tôi chọn chọn phơng án thiết kế nh sau:
+ Hệ thống treo của xe thiết kế là loại hệ thống treo phụ thuộc.
+ Phần tử đàn hồi là nhíp lá, và đóng vai trò của phần tử hớng.
+ Giảm chấn là giảm chấn ống thủy lực tác dụng 2 chiều và có van
giảm áp lắp trên cả cầu trớc và cầu sau.

Hoàng Huy Toàn

9


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự

Chơng 2
tính toán thiết kế hệ thống treo trớc
Bảng thông số đầu vào đối với bài toán thiết kế HTT của UAZ-31512:
STT
1
2
3
4

5

6

7

Thông số
Công thức bánh xe
Khối lợng xe không tải
Trọng tải
Khối lợng toàn phần khi đủ tải

kg
kg
kg

Trị số
4x4
1680
800
2480

- Phân ra cầu trớc

kg

1130

- Phân ra cầu sau
Khối lợng phần treo

kg
kg

1350
2070

- Phân ra cầu trớc

kg

922

kg
kg

1148
410

- Phân ra cầu trớc

kg

210

- Phân ra cầu sau
Chiều dài toàn bộ

kg
mm

200
4025

mm

1785

mm
mm
mm

1990
220
215-380

N/mm

460

N/mm

510

- Phân ra cầu sau
Khối lợng phần không treo

- Chiều rộng
8
9
10

- Chiều cao
Khoảng sáng gầm xe
Kích thớc lốp
Độ cứng hớng kính của lốp:
- Lốp trớc

11
12

- Lốp sau
Hệ thống treo
Độ cứng của nhíp

Phụ thuộc

- Nhíp trớc

Hoàng Huy Toàn

Đơn vị

N/mm

10

50


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự

- Nhíp sau
13
Hệ số cản giảm chấn khi nén
14
Hệ số cản giảm chấn khi trả
Ghi chú:

N/mm
N.S/mm
N.S/mm

38
2,4
7,8

2.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo.
1. Xác định hệ số phân bố khối lợng phần treo:
y =

Jy

(2.1)

M .a.b

Trong đó:
M: Khối lợng phần treo của ôtô.
M = 2070 kg ( Theo taì liệu [I] )
a,b: Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trớc, cầu sau.
a = 1,32 m

b = 1,06 m

( tính theo khối lợng treo phân bố lên 2 cầu )

Jy: Mô men quán tính khối lợng của phần đợc treo đối với trục đi qua trọng
tâm phần treo và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe, có thể xác
định theo công thức sau:
J y = A.M.L 2 (Nms-1)

(2.2)

Trong đó:
A: Hệ số kinh nghiệm, lấy A = 0,21.
M: Khối lợng phần treo của ôtô NS2/m.
L: Chiều dài cơ sở của ôtô m.
L = 2,38 m( đo trên thực tế )
Do đó ta có :

Jy = 0,21.2070.2,38 2

Hoàng Huy Toàn

11


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
y =

0,21.2,382
1,32.1,06

= 0,85

Do 0,8 < y< 1,2 nên có thể coi phần trớc và phần sau xe dao động
độc lập với nhau.
2. Khối lợng phần treo phân bố lên cầu:
- Khối lợng phần treo phân bố lên cầu trớc: M 1 =922 kg.
- Khối lợng phần treo phân bố lên cầu sau: M 2 = 1148 kg.
3. Xác định xác định độ cứng của treo :
Ct =

M 2
.
2

Trong đó:
- M: khối lợng phần treo của ô tô (N.s2/m).
- : tần số dao động riêng của khối lợng phần treo (rad/s).
Để đảm bảo độ êm dịu của ô tô quân sự, khi tính toán độ cứng của phần
treo, tần số dao động riêng của khối lợng phần treo thờng chọn trong khoảng:
=10 ữ15(rad / s ) . Ta chọn: = 10,41(rad/s), suy ra :
Ct =

M 2 922
. =
.10, 412 = 49957, 69( N / m) 50000( N / m)
2
2

4. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe:

ft =

g
2

(2.3).

Trong đó:
-ft : Hành trình tĩnh của bánh xe.
-g: Gia tốc trọng trờng, lấy g = 9,81 m/s 2 .
- : Tần số góc dao động riêng của khối lợng phần treo (đã chọn ở
trên). = 10,41(rad/s) ;
Thay các giá trị vào công thức (2.3) ta đợc:
Hoàng Huy Toàn

12


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
ft1 =

9,81
= 0,09 m.
10, 412

5. Xác định hành trình động của bánh xe:
fđ = ft (1,0- 1,5). Ta có:
Ta chọn: fđ1 = fđ2 = fđ = 1.03x0,09 = 0,0932 m
6. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện đảm bảo khoảng
sáng gầm xe nhỏ nhất:

fđ -min

(2.4)

Trong đó :
- - khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh của ô tô(m), = 0.22 m
-min- Khoảng sáng gầm xe sau khi bánh xe dịch chuyển hết hành
trình động(m), min 0,1 ữ 0,15(m).
- fđ đã tính ở trên, fđ = 93 (mm).
min = 220 93 = 127(mm) = 0,127(m)

Thỏa mãn điều kiện khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.
7. Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lợng phần treo :
h0 = .
Trong đó :
+ ho hệ số dập tắt dao động của khối lợng phần treo (rad/s)
+ tần số dao động riêng của khối lợng phần treo
+ hệ số cản tơng đối ( = 0,2 ).
Ta có : h0 = . 1= 0,2. 10,41 = 2,08 (rad/s).
2.2. Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống treo:
1. Tính toán thiết kế nhíp:( không thiết kế)
2.Tính toán thiết kế giảm chấn:
Bộ phận giảm chấn của hệ thống treo ôtô thờng là các giảm chấn thuỷ
lực (có thể là giảm chấn ống hoăc giảm chấn đòn ).
Tính toán thiết kế giảm chấn là xác định các kích thớc cơ bản của giảm
chấn ,xác định các tiết diện của lỗ tiết lu dầu và xác định các thông số của
van thông và van giảm tải .
Sau khi đã xác định đợc các thông số của giảm chấn tiến hành xây dng
đờng đặc tính của giảm chấn và kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế
độ nhiệt .

Hoàng Huy Toàn

13


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Thông số ban đầu để thiết kế giảm chấn là hệ số dập tắt dao động h 0 của
khối lợng phần treo.
a) Xác định các kích thớc cơ bản của giảm chấn
Thiết kế giảm chấn đợc bắt đầu t việc chọn các kích thớc cơ bản của
nó .Kích thứơc cơ bản của giảm chấn là đờng kính xi lanh công tác dx và
hành trình dịch chuyển của pit tông Hp .hành trình dịch chuyển của pít tông
thờng đợc xác định theo điều kiện bố trí chung khi thiết kế hệ thống treo
,thông thờng hành trình dịch chuyển của pít tông nhỏ hơn (7 ữ 8)d x
Trong hệ thống treo phụ thuộc việc chọn H p phụ thuộc chủ yếu vào tổng
biến dạng của bộ phận đàn hồi .Giảm chấn trong hệ thống treo này thờng đợc
bố trí nghiêng một góc so với đờng thẳng còn hành trình pít tông của nó thờng xấp xỉ gấp hai lần hành trình pít tông của giảm chấn trong hệ thống treo
độc lập.
-Đờng kính xi lanh công tác dx=34(mm)
-Hành trình dịch chuyển của pít tông Hp=200(mm)
Theo sơ đồ chiều dài của giảm chấn trong hành trình nén là :
Ln=Lk+Hp
Trong đó: Lk- Chiều dài kết cấu của giảm chấn và Lk= Li
LI- Chiều dài cụm i của giảm chấn
Chiều dài các cụm giảm chấn có thể chọn nh sau:
Ly=(0,75ữ1,50)dx
Chọn Ly=1,1dx=1,1.34=37,4(mm)
Lc=(0,4ữ0,9)dx
Chọn Lc=0,7dx=0,7.34=23,8(mm)
Lo=(0,75ữ1,10)dx

Chọn Lo=0,9dx=0,9.34=30,6(mm)
Lm=(1,1ữ1,5)dx
Chọn Lm=1,3dx=1,3.34=44,2(mm)
Vậy Lk=Ly+Lc+Lo+Lm=37,4+23,8+30,6+44,2=136(mm)
Ta có Ln=Lk+Hp=136+200=336(mm)
Đờng kính đòn bẩy pít tông và đờng kính các xi lanh có thể chọn nh
sau:
Hoàng Huy Toàn

14


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
-dd=(0,4ữ0,6)dx
Chọn dd=0,4dx=0,4.34=13,6(mm)
-d1=1,1dx=1,1.34=37,4(mm)
-D1=(1,25ữ1,50)dx
Chọn D1=1,41dx=1,4.34 =47,6(mm)
-D=1,1D1=1,1.47,6=52,36(mm)
b) Xác định lỗ tiết lu dầu.
Để tính đợc lỗ tiết lu dầu cần phải xác định hệ số cản của giảm chấn
trong hành trình nén và hành trình trả.
Hệ số cản của giảm chấn quy dẫn về bánh xe xác định theo công thức
sau:
K=h0.M
Trong đó :
K-Hệ số cản quy dẫn của một giảm chấn
h0-Hệ số dập tắt dao động của khối lợng phần treo
M-Khối lợng phần treo phân bố lên một cầu
K=5100(N/m)

Hệ số cản của một giảm chấn đợc xác định
2
Ka=K. i 2

cos

(=300)

Trong đó :
Ka-Hệ số cản quy dẫn của một giảm chấn
i-Tỉ số truyền bố trí giảm chấn
-Góc nghiêng của giảm chấn xo vói đờng thẳng đứng
Chọn tỷ số giữa các hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả và
hành trình nén
K at 7 ,8
=
= 3 ,25
K an 2 ,4

Vận tốc tính toán của giảm chấn Vp=(0,2ữ0,3) m/s
Chọn Vp=0,25(m/s)
Xác định tiết diện lỗ tiết lu dầu của giảm chấn
S=

Q

.
ào 2.10 3 .q.g

Hoàng Huy Toàn

15


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Trong đó:

S-Tiết diện lỗ tiết lu dầu của giảm chần
à0-Hệ số lu lợng à0=0,60ữ0,75

Chọn à0=0,65
-Trọng lợng riêng của dầu G/cm3
q-áp suất dầu KG/cm2
g-Gia tốc trọng trờng g=980cm/s2
Q-lu lợng dầu qua các lỗ tiết lu của giảm chấn cm3/s
-Trong hành trình nén
+Q=Qn=Fd.Vp
Qn-Lu lợng dầu ở hành trình nén
Fd-Diện tích đòn bẩy pít tông
Fd=.

dd2
13 ,6 2
= 3 ,14.
= 145 mm 2 = 1,45 cm2
4
4

Q=1,45.25=36,2 cm3/s
+q=qn=

pan K an .V p 2, 4.25
=
=
= 16,5 (KG/cm2)
Fd
Fd
36, 2

qn-áp suất dầu ở khoanh trên hoặc khoang dới pitatông giảm chấn
trong hành trình nén
Kan-Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén
Vậy S=

36 ,2
0 ,87
.
= 0 ,0091cm 2
3
0 ,65 2.10 .16 ,5.980

-Trong hành trình trả
+Q=Qt=(Fp-Fd).Vp
Trong đó :
Qt-Lu lợng dầu ở hành trình trả
Fp-Diện tích pít tông Fp=

d x2
342
= 3 ,14.

= 9 ,07 cm 2
4
4

Q=(9,07-1,45).25=190,5(cm3/s)
+q=qt=

K .V
Pat
78.25
= at p =
= 213 ,54( KG / cm 2 )
(Fp Fd ) (Fp Fd ) 9,07 1,45

qt-áp suất dầu ở khoang trên pít tông giảm chấn trong hành trình trả.
Hoàng Huy Toàn

16


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Kat-Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả
Vậy S=

190 ,5
0 ,87
.
= 0 ,0133cm 2
3
0 ,65 2.10 .213 ,54.980

c) Tính toán kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế độ nhiệt.
Các số liệu ban đầu :
-Hệ số cản của giảm chấn K
+Hành trình nén Kn=2,4
+Hành trình trả Kt= 7,8
-Vận tốc dịch chuyển của pít tông giảm chấn Vp=250(mm)
-Đờng kính giảm chấn D=52(mm)
-Chiều dài khoang chứa dầu của giảm chấn L = 336(mm)
Để tính toán kiểm bền cho giảm chấn bao gồm :
-Xác định công suất khuếch tán của giảm chấn :
Nt =

Kt + Kn
2,4 + 7,8
.Vp =
.250 2 = 318750( Nmm / s)
2
2

Nt=318,75(Nm/s)
-Xác định nhiệt nung nóng thành giảm chấn (t) , công thức :
t=

Nt
+t
K t .F

Trong đó :
t0 : Nhiệt độ môi trờng ta lấy t0 = 400

Kt : Hệ số truyền nhiệt vào không khí của thành ống giảm chấn .
Đối với giảm chấn thành ống trụ , hệ số truyền nhiệt có thể xác định
theo công thức sau :
Kt =

4.Vb0,7
D 0,3

Trong đó :
Vb : Vận tốc của dòng không khí có thể lấy vận tốc của dòng
không khí bằng vận tốc ôtô.
D: Đờng kính ngoài của thành ống giảm chấn D = 52 mm.
Kt = 1,16.(50ữ70)w/m2 độ.
Chọn Kt = 1,16.70 w/m2 độ.
F: Diện tích làm mát của ống giảm chấn.
Hoàng Huy Toàn

17


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Công thức :
F = .D.L
Thay số ta có F = 3,14.52.336 = 54862 mm2 = 0,054862 m2 .
Vậy nhiệt độ thành ống giảm chấn là :
t=

318,75
+ 40 = 113 0 C
1,16.70.0,054862

Nằm trong khoảng [t] = 110 ữ 1200C vậy giảm chấn đảm bảo bền .
2.3. Tính toán dao động của ô tô
1. Các giả thiết và mô hình khảo sát:
ở trên, ta mới chỉ xác định tần số dao động riêng của phần treo, hệ số
dập tắt dao động của phần treo, hành trình tĩnh, hành trình động của bánh xe.
Những thông số trên cha đủ để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô
nói chung, đồng thời ở trên ta mới chỉ xét dao động của khối lợng phần treo
mà cha kể đến sự ảnh hởng của phần không treo đến dao động đó.
Để có thể đánh giá đầy đủ độ êm dịu chuyển động của ôtô, phải xét cả
một hệ dao động trong đó có cả khối lợng phần treo và phần không treo.
Khi tiến hành xét hệ dao động hai khối lợng cần xác định các thông số
của nó nh: Tần số dao động riêng cao tần và thấp tần, hệ số dập tắt dao động
ứng với tần số cao và tần số thấp. Từ những thông số nhân đợc, xây dựng đờng đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô. Qua đờng đặc tính này có thể
xác định đợc biên độ dao động của khối lợng phần treo, khối lợng phần
không treo, xác định đợc gia tốc dao động của khối lợng phần treo, đồng thời
qua đờng đặc tính cho phép đánh giá-ứng với vận tốc chuyển động nào của
ôtô trong vùng vận tốc sử dụng và ứng với sóng mặt đờng có chiều dài bớc
sóng là bao nhiêu sẽ xẩy ra hiện tợng cộng hởng . (Hệ số dập tắt dao động đã
phù hợp cha).
a) Các giả thiết:
Quá trình tính toán dao động của ôtô đợc tiến hành với các giả thiết sau:
-Dao động của ôtô chỉ xảy ra trong mặt phẳng dọc xe.
-Dao động của ôtô là dao động ổn định.
-Nguồn kích thích dao động là sang mặt đờng, có dạng nh sau;

Hoàng Huy Toàn

18

Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
q = q0sint

(2.5)

Trong đó;
q0 : Biên độ lớn nhất sóng mặt đờng.
: Tần số kích động sóng mặt đờng.
2.V

= 3,6.S .
t : Thời gian đi hết quãng đờng bằng bớc sóng.
V: Vận tốc chuyển động của ôtô.
S: Bớc sóng mặt đờng.
t=

S
. Thời gian này chính bằng chu kỳ T.
Va

b) Mô hình khảo sát:
Ta sử dụng các ký hiệu ở trên cùng với những ký hiệu sau đây trong suốt
quá trình tính toán:
z - chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm thân xe theo trục Z.
- chuyển dịch của khối lợng phần không treo.
q- kích thích động học lên bánh xe.

Hoàng Huy Toàn

19


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự

Hình 2.8: Sơ đồ khảo sát dao động của ôtô
2. Khảo sát dao động:
Trong mục này sẽ khảo sát dao động ô tô lần lợt theo trình tự sau:
- Thiết lập hệ phơng trình vi phân.
- Xây dựng đặc tính tần số biên độ.
Chỉ khảo sát đối với chế độ tải trọng là đầy tải, và chế độ chuyển
động nh sau:
- Coi xe chuyển động đều trên đờng với vận tốc V = 50 (km/h).
- Biên dạng đờng hình sin có biên độ q0=30 (mm).
- Bớc sóng mặt đờng là hằng số S = 4000 (mm).
a) Thiết lập hệ phơng trình vi phân.
ở mô hình này ta chọn phơng pháp lập hệ phơng trình vi phân bằng
phơng trình Lagrange loại II.
Phơng trình Lagrange loại II đợc mô tả nh sau:
E p
E
E
d E k
(
) k + n +
= Fi
dt q i
qi
qi
q i

(2.6)

i=1,2,...,n.
n- số toạ độ suy rộng (số bậc tự do của cơ hệ).
qi- toạ độ suy rộng thứ i.
Hoàng Huy Toàn

20


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
q i - đạo hàm của toạ độ suy rộng.

Ek- động năng của hệ.
En- thế năng của hệ.
Ep-năng lợng khuếch tán của hệ.
Fi- lực suy rộng tác dụng theo phơng của toạ độ qi.
Xuất phát từ phơng trình trên ta lần lợt tính các thành phần:
- Động năng của hệ:
1
E k = .( M .z 2 + m. 2 )
2

(2.7)

- Thế năng của hệ đợc xác định từ vị trí cân bằng tĩnh, bằng số gia thế
năng của tất cả các phần tử:
1
E n = .(C p1 .2p1 + C L1 .2L1 )

2

(2.8)

- Năng lợng khuếch tán của cơ hệ sẽ là:
1
E p = .( K1 . 2p1 + K L1 . 2L1 )
2

(2.9)

Trong đó:
Cp- hệ số cứng của treo trớc.
CL- hệ số cứng của lốp.
K, KL - hệ số cản giảm chấn của treo và của lốp ở cầu trớc quy về tâm
bánh xe:
2
K = cos 2 .K a

i

Trong đó
-Góc nghiêng của giảm chấn so với phơng thẳng đứng.
Ka =

2,4 + 7,8
Kn + Kt
=
= 5,1 (Ns/mm)
2

2

Ka = 5100 ( Ns/m )
i- Tỷ số truyền bố trí giảm chấn loại ống treo phụ thuộc i = 1
Vậy:
Với giảm chấn trớc

Hoàng Huy Toàn

21


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
K=

cos 2 30 0.5100
12

= 3825 (Ns/m).

p , p , L , L - biến dạng và vận tốc biến dạng của treo và của lốp xe t-

ơng ứng ở cầu trớc.
qi , q i - chiều cao mấp mô mặt đờng và đạo hàm của nó ở điểm tiếp

xúc với bánh xe cầu trớc.
Từ hình vẽ ta xác định đợc biến dạng và vận tốc biến dạng của các phần
tử. Chỉ số ký hiệu tơng ứng với ký hiệu trên hình vẽ.
p = z ;
p = z ;

(2.10)

L = q ;
L = q ;

Sau khi thay (2.10) vào (2.9) và (2.8), chúng ta nhận đợc:
1
1
E n = .C P .( z ) 2 + .C L .( q ) 2
2
2

(2.11)

1
1
E p = .K .( z ) 2 + .K L .( q ) 2
2
2

Lấy đạo hàm của các biểu thức (2.7), (2.11) theo toạ độ suy rộng, theo
vận tốc suy rộng và theo thời gian nh phơng trình (2.6) đã chỉ ra, ta đợc các
biểu thức nh sau:
d E k
(
) = M .z ;
dt z

d E k

(
) = M . ;
dt

E n
= C p .( z ) + Cl .( q ) ;


E p
z

E k E k
E n
=
= 0;
= C p .( z )
z

z


= K .( z ) ;

E p


.

= K .( z ) K l .( q )

Sau khi thay các giá trị nhận đợc ở trên vào phơng trình (2.6) ta đợc hệ
phơng trình vi phân sau:






(2.12)

M . z + K . z + C p .z K . C p . = 0








m. + ( K + K l ). + (C p + Cl ). K . z C p .z = K l . q + Cl .q

b) Xây dựng đặc tính tần số biên độ

Hoàng Huy Toàn

22


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
Để xây dựng các đặc tính tần số biên độ của các lợng ra, ta dùng toán tử

Laplace, đa các ẩn của hệ phơng trình vi phân về dạng hàm ảnh và biến đổi
tiếp để đa hệ phơng trình vi phân về dạng hệ phơng trình đại số có các ẩn là
hàm truyền, sau đó giải hệ phơng trình đại số để tìm các hàm truyền Laplace.
Hàm truyền tần số nhận đợc bằng cách thay p trong hàm truyền Laplace
bằng j. - với là tần số kích thích. Sau khi đã có các hàm truyền tần số, ta
xây dựng các đặc tính tần số biên độ.
áp dụng vào (2.12) tức là dùng biến đổi Laplace để đa hệ phơng trình vi
phân về dạng hệ phơng trình có ẩn là các hàm ảnh, ta đợc:

[ M . p + K . p + C ].Z ( p) [ K . p + C ]. ( p) = 0
[m. p + ( K + K ). p + (C + C )]. ( p) [ K . p + C ].Z ( p) = [ K . p + C ].q( p )
2

p

p

2

l

p

l

p

l

l

Chúng ta sử dụng các ký hiệu sau:
=

(K + Kl )
M
K
; nZ = ; n =
m
M
m

hz =

K
;
M

z2 =

CP
;
M

n01 =

; z2 =

Kl
;

m

Cp
M

; 2 =

012 =

Cl
m

(C p + Cl )
m

;

;

(p2 + nz.p + z2).Z(p)- (hz.p + z2).(p) = 0.

(2.13)

(p2 + n.p + 2).(p) - (hz.p + z2 ).. Z(p) = (n01.p+012).q(p).
Thông thờng thì lực cản của lốp (đợc thể hiện thông qua các hệ số n01)
có giá trị nhỏ nên có thể bỏ qua:
Nếu đặt các hệ số nh sau:
a11= (p2 + nz.p + z2);
a12 = - (hz1 + z12) ;
a21 = (p2 + n.p + 2) ;

a22= -(hz2.p + z22 ).2;
Thì hệ phơng trình (2.13) sẽ đợc viết lại:
a11.Z(p)+ a12.(p) = 0

(2.14)

a21.Z(p) + a22.(p) = 012. q(p)
Lấy 2 vế của các phơng trình của hệ (2.14) chia cho q(p), ta đợc hệ phơng trình có ẩn là các hàm truyền:

Hoàng Huy Toàn

23


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
a11.Wz(p)+a12.W(p)=0

(2.15)

a21.Wz(p) + a22.W(p) = 012
Viết dới dạng ma trận hệ phơng trình trên:
a11 a12

x Wz(p) = 0

W (p) 2
01
a21 a22

(2.16)

Nh đã nói ở trên ta chọn kích động động học có dạng hàm điều hòa:
q = q0.sin(t);
Sau khi giải ra các hàm truyền chuyển dịch, ta có thể tìm các hàm truyền
vận tốc, gia tốc hoặc các hàm truyền của lực động tác dụng xuống nền đờng,
Hàm truyền từ mặt đờng đối với gia tốc khối lợng treo:
WZ ( p) =

z( p ) p 2 .z ( p)
=
= p 2 .WZ ( p)
q( p)
q( p)

(2.17)

Hàm truyền từ mặt đờng đối với biến dạng nhíp:
WZtd ( p ) =

Z td ( p ) z ( p ) ( p )
=
= WZ ( p) W ( p )
q( p )
q( p)

(2.10)

Hàm truyền từ mặt đờng đối với lực động tác dụng xuống nền đờng:
( p)
WFd ( p ) = CL . 1

= CL . 1 W ( p )
q( p)

(2.18)

Để nhận đợc các hàm truyền tần số (hay còn gọi là hàm truyền Fourier)
ta thay p = j. trong các hàm truyền Laplace đã tìm đợc ở trên. Các hàm
truyền Fourier có dạng phức nh sau:
Wz = C1+j.D1;
W = C2+j.D2 ;
c) Các kết quả tính toán dao động:
Giải bài toán dao động bằng chơng trình Matlab ta thu đợc kết quả sau:

Hoàng Huy Toàn

24


§å ¸n m«n häc KCTT « t« qu©n sù

Hoµng Huy Toµn

25


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự

Dựa vào đờng đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô có thể đánh giá
đợc:
- ứng với vận tốc chuyển động nào của ôtô trong phạm vi vận tốc sử

dụng và ứng với sóng mặt đờng có chiều dài bớc sóng là bao nhiêu sẽ xảy ra
hiện tợng cộng hởng ở tần số thấp và tần số cao.
- Hệ số dập tắt dao động đã phù hợp cha.
Song sử dụng đờng đặc tính tần số biên độ dao động cha đủ điều kiện để
xác định các giá trị tuyệt đối của biên độ dao động khối lợng phần treo, khối
lợng phần không treo, gia tốc dao động của khối lợng phần treo. Bởi vì các
giá trị tuyệt đối này còn phụ thuộc vào chiều cao mấp mô của mặt đờng
(q0). Khi cho trớc chiều cao mấp mô của mặt đờng, sử dụng đờng đặc tính
tần số biên độ dao động có thể xác định đợc các giá trị tuyệt đối kể trên.
+ Chuyển dịch khối lợng phần không treo có hai giá trị lớn nhất : một là
ở vùng cộng hởng tần số thấp do ảnh hởng của dao động khối lợng treo lên
nó, hai là khi trùng tần số kích thích và tần số dao động riêng của khối lợng
không treo. Trong một số trờng hợp biên độ chuyển dịch của khối lợng
không treo tơng ứng với cộng hởng tần số thấp có thể vợt quá giá trị biên độ
tơng ứng với cộng hởng tần số cao.
+ Biên độ gia tốc của khối lợng phần không treo cũng có hai giá trị lớn
nhất ở vùng cộng hởng tần số cao giá trị của nó tăng lên là do ảnh hởng của
khối lợng treo. ảnh hởng của khối lợng không treo đến gia tốc của khối lHoàng Huy Toàn

26


Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự
ợng phần không treo lớn hơn so với ảnh hởng đến chuyển dịch. Điều này đợc
giải thích là trong biểu thức đó có 2 .

Kết Luận
Hệ thống treo là một bộ phận quan trọng của xe, chất lợng của hệ thống
ảnh hởng lớn đến chất lợng hoạt động của xe vì nó phải đảm bảo khả năng
êm dịu cho ngời và trang bị trên xe khi xe đi trên các loại đờng không bằng

phẳng.Nh vậy hệ thống treo ảnh hởng rất lớn đến chất lợng hoạt động của xe.
Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo xe, hệ thống treo của xe
đang dần dần hoàn thiện trên cơ sở hệ thống treo của các xe đã sản xuất từ trớc,để thoả mãn yêu cầu ngày càng cao trong chuyển động của xe về tốc độ,
độ tin cậy, tính êm dịu,....Tuy nhiên trên đất nớc ta còn sử dụng nhiều loại xe
của Liên Xô (trớc đây ) và một số nớc XHCN. Trong đó hệ thống treo phụ
thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp đợc sử dụng phổ biến.
Qua nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp,
chúng ta biết rằng mặc dù còn một số nhợc điểm nhng loại hệ thống treo này
cũng có nhiều u điểm nh: chế tạo đơn giản,giá thành rẻ, ít phải chăm sóc và
bảo dỡng làm việc tin cậy, chắc chắn...
Qua quá trình làm đồ án tốt nghiệp do trình độ bản thân còn nhiều hạn
chế, nên không tránh khỏi những sai sót .
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn giáo viên hớng dẫn-TS. Nguyễn
Văn Trà -Chủ nhiệm bộ môn xe ô tô quân sự và các thầy giáo trong bộ môn
cùng bạn bè trong lớp đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình tôi thực hiện
đồ án này.
Hoàng Huy Toàn

27