Thiết kế hệ thống treo xe toyota innova 2016

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

1

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Trong bối cảnh của đất nước ta đang trên con đường Công nghi ệp hóa- Hi ện
đại hóa, từng bước phát triển và hội nhập với các nước phát tri ển trên th ế gi ới.
Trong xu thế của thời đại khoa học kỹ thuật của thế gi ới ngày càng phát tri ển cao,
để hòa chung với sự phát tri ển đó, đất nước ta đã có nh ững ch ủ tr ương phát tri ển
một số ngành mũi nhọn, trong đó có ngành Cơ khí.
Trường ĐH Công nghệ GTVT là một trong những trường đại học trực thuộc
bộ GTVT có đào tạo các ngành như Cơ Khí, Công Trình, Kinh Tế,… v ới ch ất l ương
đầu vào và đầu ra tốt dưới sự giảng dạy và hướng dẫn của đội ngũ cán bộ giáo viên
có trình độ và tay nghề cao, tận tâm với nghề.
Hiện tại là một sinh viên đang theo học ngành Kỹ Thu ật Ô Tô trong tr ường,
em có được thực hiện đồ án tốt nghiệp “Thiết kế hệ th ống treo trên xe Innova
2016”. Trên ô tô hệ thống treo có vai trò hết sức quan tr ọng, nó quy ết đ ịnh đ ến ổn
định chuyển động của xe khi di chuy ển trên đường. Tuy nhiên vì đ ịa hình c ủa Vi ệt
Nam rất phức tạp, đường đồi núi nhiều mấp mô ảnh hưởng lớn đến kết cấu, các
bộ phận máy móc,và tâm lý của lái xe và độ êm khi di chuy ển nên vi ệc thi ết k ế h ệ
thống treo của ôtô là một biện pháp tối ưu hoá cả v ề kỹ thu ật l ẫn tính kinh tế và
nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống của con người.

Đề tài này được thiết kế và hoàn thành tại trường Đại Học Công Ngh ệ Giao
Thông Vận Tải với sự giúp đỡ của các thầy cô b ộ môn Khoa C ơ khí đ ặc bi ệt là th ầy
giáo hướng dẫn Nguyễn Văn Hiệp.
Trong quá trình làm đồ án chắc sẽ không tránh kh ỏi các thi ếu sót, vì v ậy r ất
mong có được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện
Hoàng Văn Tố

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

2

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO.
1.1. KHÁI QUÁT VỀ LỊCH SỬ HÌNH THÀNH.
Xã hội loài người khi bắt đầu xuất hi ện những phương ti ện v ận tải đ ầu tiên đã
quan tâm dến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xu ất hi ện nh ững ph ương
tiện giao thông là xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe v ới khung xe. Vi ệc di
chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không ti ện cho người ng ồi trên xe. V ề
sau con người tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt được các chấn động trên xe. Và khi
khoa học phát triển đã tìm được nguyên tắc dập tắt các dao đ ộng qua đó hình
thành nên các hệ thống treo của các xe như hiện nay.
1.2. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU.
1.2.1. Công dụng.

- Hệ thống treo là hệ thống nối đàn hồi giữa bánh xe và khung xe, xe t ạo đi ều ki ện
cho các bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn ch ế dịch chuy ển theo
các phương khác.
- Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả năng bám của
bánh xe với nền đường, nâng cao độ êm dịu.
- Đỡ thân xe lên trên cầu xe, cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo ph ương
thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe, hạn chế những chuyển động không muốn
khác của bánh xe.
- Bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt các dao động,
rung động, va đập với mặt đường truyền lên.
- Đảm nhận khả năng truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe.
- Công dụng của hệ thống treo được thể hiện qua các phần tử của hệ th ống treo:
+ Phần tử đàn hồi:
- Có nhiệm vụ đưa vùng tần số dao động của xe phù hợp với vùng tần s ố thích h ợp
với người sử dụng.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

3

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Nối mềm giữa các bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh
xe lên

khung xe trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu khi chuy ển động.
- Có đường đặc tính phù hợp với các chế độ hoạt động của xe.
+ Phần tử dẫn hướng :

- Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung, vỏ xe.
- Tiếp nhận và truyền lực, mô men giữa bánh xe với khung vỏ xe.
+Phần tử giảm chấn:
- Dập tắt dao động phát sinh trong quá trình xe chuy ển động từ mặt đường lên
khung xe trong các địa hình khác nhau một cách nhanh chóng.
- Đảm bảo dao động của phần không treo nhỏ nhất, sự tiếp xúc của bánh xe trên
nền đường, nâng cao khả năng bám đường và an toàn trong chuy ển động.
+ Phần tử ổn định ngang: Với chức năng là phần tử đàn hồi phụ làm tăng khả năng
chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng ngang.
+Các phần tử phụ khác: Vấu cao su, thanh chịu lực phụ,…có tác dụng tăng cứng,
hạn chế hành trình và chịu thêm tải trọng.
1.2.2. Phân loại.
Việc phân loại hệ thống treo dựa trên các căn cứ sau :
-

Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra :
+ Loại bằng kim loại (gồm nhíp lá, lò xo, thanh xoắn)
+ Loại khí nén (loại bọc bằng cao su – sợi, màng, loại ống)
+ Loại thủy lực (loại ống)
+ Loại cao su

-

Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng :
+ Loại phụ thuộc với cầu liền

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

4

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+ Loại độc lập ( một đòn, hai đòn)
-

-

Theo phương pháp dập tắt dao động chia ra :
+ Loại giảm chấn thủy lực (loại tác dụng một chiều, loại tác dụng hai chi ều)
+ Loại ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn hướng)
Theo phương pháp điều khiển có thể chia ra :
+ Hệ thống treo bị động (không được điều khiển)
+ Hệ thống treo chủ động (có điều khiển)

1.2.3. Yêu cầu.
-Đảm bảo nối mềm phù hợp với tính êm dịu chuy ển động yêu cầu (tức là h ệ
thống có tần số dao động riêng nằm trong giới hạn 60÷120 lần/phút).
- Giảm tối thiểu va chạm cứng, hạn chế xung lực tác dụng từ bánh xe lên khung.
- Đảm bảo hệ số bám trng bình của bánh xe với nền đường.
- Dập tắt nhanh dao động của thân xe khi đi trên đường.
- Trọng lượng phần không treo phải nhỏ.
- Hạn chế đến mức lớn nhất các chuyển động theo phương không mong mu ốn,
nhất là ở các bánh xe dẫn hướng, nhằm đảm bảo tính điều khiển của xe.
- Nghiêng ngang thùng xe nhỏ: ô tô con 6 0 ÷ 80, ô tô khách 60 ÷ 120 , ô tô tải 60 ÷
120.
- Tại các vị trí liên kết của khung vỏ không gây nên tải tr ọng l ớn, đ ảm b ảo tu ổi
thọ của các liên kết.
- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thu ật c ủa

xe như chạy được trên nhiều địa hình.
- Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn chế.
- Quan hệ động học của bánh xe phải phù hợp, thỏa mãn mục đích chính c ủa h ệ
thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không được phá hỏng các
quan hệ động lực học và động học chuyển động của bánh xe.
- Có độ bền cao, độ tin cậy lớn trong điều kiện sử dụng phù hợp v ới tính năng kỹ
thuật, không gặp hỏng hóc bất thường.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

5

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.3. MỘT SỐ HỆ THỐNG TREO THƯỜNG GẶP
1.3.1. Nguyên lý làm việc chung của hệ thống treo thường gặp.
a, Hệ thống treo phụ thuộc.

Hình 1.1. Hệ thống treo phụ thuộc.

1

Bộ phận đàn hồi.

2

Bộ phận giảm chấn

3

Dầm cầu

4

Bánh xe

Khi ô tô chạy trên đường không bằng phẳng làm khung xe dao động theo phương
thẳng đứng (nhờ bộ phận dẫn hướng của xe). Nhờ có bộ phận đàn hồi (nhíp lá), bộ phận
giảm chấn (giảm xóc) được bắt với khung xe nên khi khung xe dao động sẽ có sự chuyển
hóa năng lượng từ cơ năng sang nhiệt năng, vì vậy mà dao động được tắt dần.
- Bộ phận đàn hồi (nhíp lá): do các lá nhíp được ép sát vào nhau nhờ gông nên khi nhíp

dao động sẽ sinh ra ma sát giữa các lá nhíp, làm xe vừa chuyển động êm dị vừa dập tắt
-

được sao động từ từ.
Bộ phận giảm chấn (giảm xóc): là bộ phận hấp thụ năng lượng cơ học giữa bánh xe và
thân xe. Ngày nay thường sử dụng các loại giảm chấn thủy lực có tác dụng hai chiều trả
và nén. ở hành trình nén của giảm chấn(bánh xe dịch chuyển đến gần khung xe) giảm
chấn giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung. Ở hành trình trả (bánh xe
dịch chuyển ra xa khung) giảm chấn giảm bớt xung lực va đập của bánh xe trên nền
đường, tạo điều kiện đặt êm bánh xe trên nền đường và giảm bớt phản lực truyền ngược
lại từ mặt đường tác dụng vào thân xe.
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

6

SVTH: Hoàng Văn Tố

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

Thanh ổn định: Khi xe chuyển động, lực li tâm hoặc độ nghiêng của khung xe làm phản
lực thẳng đứng của hai bánh xe lên cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe và
làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của bánh xe lên mặt đường. thanh ổn định sẽ

-

san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh xe giúp xe chuyển động ổn định hơn.
Ngoài ra, xe còn có bộ phận đòn truyền lực có tác dụng truyền một số phần tải trọng của
khung xe xuống cầu.
b, Hệ thống treo độc lập.

Hình 1.2. Hệ thống treo độc lập
1

Bộ phận đàn hồi

2

Bộ phận giảm chấn

3

Các thanh đòn ngang

4

Bánh xe

Toàn bộ hệ thống treo trước đặt trên giá treo nhằm tạo thuận lợi cho việc lắp ráp.
Các đòn đòn ngang nối với giá treo nhờ các khớp trụ đặt nghiêng vào trong xe. Trong lò
xo trụ có ụ cao su hạn chế hành trình. Giảm chấn đặt tại đòn ngang trên nhằm giảm tải
cho đòn ngang dưới. Thanh ổn định đặt ở trước cầu xe và nối với hệ thống treo bằng đòn
thẳng đứng qua các đệm cao su. Kết cấu này làm giảm ma sát taị đầu thanh ổn định mà
vẫn cho phép đầu ngoài của thanh ổn định di chuyển tự do.
Khi xe chuyển động, do mặt đường không bằng phẳng làm cho khung xe dao động theo
phương thẳng đứng. Nhờ có giảm chấn (giảm xóc) và bộ phận đàn hồi (lò xo) dao động
sẽ nhanh chóng được dập tắt nhờ sự chuyển hóa năng lượng từ cơ năng thành nhiệt năng.
-

Thanh ổn định: Khi xe chuyển động, lực li tâm hoặc độ nghiêng của khung xe làm phản
lực thẳng đứng của hai bánh xe lên cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe và

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

7

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của bánh xe lên mặt đường. thanh ổn định sẽ
san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh xe giúp xe chuyển động ổn định hơn.
c, Dạng treo hai đòn ngang.
Cấu tạo của hệ treo hai đòn ngang bao gồm một đòn ngang trên, một đòn ngang
dưới. Mỗi đòn không phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo hình tam giác hoặc hình

thang. Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận hướng.

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống treo hai đòn ngang
1

Bánh xe

2

Giảm chấn

3

Lò xo

4

Đòn trên

5

Đòn dưới

6

Đòn đứng

Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu ngoài được liên
kết bằng khớp cầu với đòn đứng. Đòn đứng được nối cứng với trục của bánh xe. Bộ phận
đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới. Giảm chấn cũng đặt giữa

khung với đòn trên hoặc đòn dưới. Hai bên bánh xe đều dùng hệ thống treo này và được
đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe.
d, Hệ thống treo Macpherson.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

8

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.4. Hệ thống treo Macpherson

1

Giảm chấn đồng thời là trụ đứng

2 Đòn ngang dưới

4

Lò xo

5

3

Bánh xe

Trục giảm chấn

Hệ thống treo Macperson là hệ thống treo với nhiều ưu điểm, cải tiến, bằng việc
giảm số điểm gắn với khung xe từ 4 điểm xuống còn 2 điểm, với ống nhún là phần dẫn
hướng của hệ thống chỉ còn một thanh đòn ngang dưới gắn với trục bánh xe. Vì vậy mà
giá thành rẻ, khoang động cơ của loại xe dẫn động cầu trước được giảm nhẹ, giải phóng
không gian động cơ.
Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh đòn thay bằng lò xo cùng ống nhún gắn với khung xe qua
đệm cao su. Thay cho ống ngang, người ta quay lại sử dụng thanh đòn hình tam giác có
hai điểm tỳ, lò xo được đặt lệch đi so với ống nhún và nghiêng vào phía trong, còn những
cao su giảm chấn ở khớp tiếp xúc khung được giữ nguyên. Những thay đổi này làm thay
đổi đáng kể ma sát và độ mài mòn trong ống.

Hình 1.5. Mối quan hệ động học của hệ thống treo Macpherson.
e, Hệ thống treo sử dụng bộ phận đàn hồi là thanh xoắn.
-

Giống với lò xo xoắn, loại này cũng chỉ có chức năng làm đàn hồi khi có lực từ mặt
đường tác dụng thẳng đứng lên bánh xe làm cho thanh bị xoắn, còn lại các chức năng
khác sẽ được thực hiện do các bộ phận khác của hệ thống treo.
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

9

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

Thanh xoắn được chế tạo từ thanh thép dài, có tiết diện tròn, đàn hồi theo chiều xoắn vặn,

-

được thay thế cho lò xo xoắn trong hệ thống treo.
Thanh xoắn có hai đầu, nếu đầu này gắn cứng trên khung xe thì đầu còn lại sẽ được gắn
vào cánh tay đòn (có thể là đòn trên hay đòn dưới) của hệ thống treo độc lập loại hai đòn.

Hình 1.6. Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn.
-

Khi hoạt động, tay đòn dưới được nối với thanh xoắn sẽ xoay quanh bản lề lên xuống làm
xoắn vặn và đàn hồi. Sự tác động đàn hồi của thanh xoắn giống như lò xoa xoắn và nhíp
lá.
f, Hệ thống treo từ trường MagneRide.
Hệ thống treo cho phép thay đổi được độ cứng giảm chấn theo điều kiện làm việc,
còn được gọi là “hệ thống treo bán chủ động “ được lắp trên một số dòng xe như: Chevy
Corvette, Cadillac ATS, Ferrari 458 italia,..
Hệ thống treo bán chủ động làm việc dựa trên nguyên lý điện từ, theo đó trong dầu thủy
lực của giảm chấn có sử dụng một số hạt kim loại nhỏ (20-40% hạt kim loại điện từ) .
Trong quá trình làm việc, từ trường do hệ thống kiểm soát gây ra sẽ tác động lên các hạt
kim loại này làm thay đổi độ nhớt của dầu thủy lực, do đó độ cứng của giảm chấn sẽ
được thay đổi để phù hợp với điều kiện vận hành của xe.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

10

SVTH: Hoàng Văn Tố

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7. Hệ thống treo từ trường.
Một số ứng dụng của hệ thống này là hệ thống tăng-giảm áp suất thủy lực bên trong giảm
chấn của Mercedes được biết đến với tên gọi: “Hệ thống kiểm soát thân xe chủ động”. Hệ
thống này làm việc dựa trên bộ điều khiển cùng 5 cảm biến được bố trí để phát hiện
những chuyển động của thân xe (theo phương dọc, ngang, thẳng đứng).
Dựa vào dữ liệu của các cảm biến, bộ điều khiển sẽ thực hiện tăng hoặc giảm độ cứng
của giảm chấn theo từng điều kiện cụ thể. Ngoài 5 cảm biến chính, thì công nghệ “Active
Body Control” còn có thêm một số cảm biến được đặt bên trong giảm chấn để đo vị trí và
áp suất thủy lực.
Để điều chỉnh áp suất, hệ thống sử dụng một bơm thủy lực có áp suất cao để thực hiện
thay đổi áp suất bên trong giảm chấn trong vòng 10 giây, nhờ vậy sẽ tăng phạm vi điều
chỉnh độ cứng của giảm chấn theo điều kiện của mặt đường.
Đặc biệt nhất trong phạm trù công nghệ này là loại chất lỏng từ trường do McPherson
phát minh mang tên Magneto Fluid Automatic hay còn biết tới với tên gọi: “chất lỏng
MR” (MR Fluid).
Loại chất lỏng từ trường này được sử dụng bên trong các hệ thống giảm chấn điện tử
thông minh thay đổi theo thời điểm, được kích hoạt nhờ tín hiệu cảm biến truyền từ ECU

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

11

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đến các nam châm điện trường đặt bên trong ống giảm chấn, có tác dụng kích thích các
hạt điện từ, khiến chất lỏng MR có thể đặc lại hay loãng ra, tứ đó điều tiết sự lưu thông,
điều khiển sự cứng mềm của giảm chấn để phù hợp với điều kiện đường xá.
Công nghệ này không chỉ giúp tăng tuổi thọ hệ thống giảm chấn, tiết kiệm nhiên liệu mà
còn giúp người lái có được cảm giác thoải mái nhất trên đường.

Hình 1.8 . Ứng dụng hệ thống treo từ trường MagneRide.
Dự vào các cảm biến truyền tín hiệu đến ECU, ECY sẽ quyết định cấp điện đến các nam
châm điện đặt bên trong giảm chấn để kích thích các hạt điện từ. Khi không có tác động
từ trường, các hạt điện từ hoạt động tự do cho lưu thông dầu tốt hơn (mềm hơn). Khi có
tác động từ trường từ hệ thống điều khiển, các hạt kim loại sẽ xếp thẳng hàng khiến lưu
thông khó hơn, từ đó khiến giảm chấn trở nên cứng hơn.
Ngoài ra hệ thống lò xo thông minh tự động điều chỉnh số vòng để tạo ra độ cứng phù
hợp nhất cho giảm chấn cũng là 1 trong những công nghệ mới mà rất nhiều hãng xe đang
lưu tâm.
Hiện tại hệ thống MagneRide đã được ứng dụng hầu hết trên các dòng xe hạng sang cũng
như xe đua chuyên nghiệp trên thế giới, trong tương lai công nghệ tiềm năng này sẽ dần
tiến gần hơn tới các dòng xe phổ thông và sẽ được tiêu chuẩn hóa làm mức đánh giá
chung cho công nghệ sản xuất xe hơi toàn cầu.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

12

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Các bộ phận chính của hệ thống treo.
Bộ phận đàn hồi: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung xe, nhằm biến đổi tần số

•

-

dao động cho phù hợp với cơ thể con người. Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên
xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng.
Các loại bộ phận đàn hồi thường gặp trên xe con:
-

Nhíp lá.

-

Thanh xoắn.

-

Lò xo trụ.

-

Khí nén.

-

Lò xo côn hoặc lò xo xếp.

-

Thủy lực.

Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mền mại” hơn để bánh xe lăn êm hơn
trên mặt đường. Bộ phận đàn hồi còn có khả năng tự thay đổi độ cứng theo tải trọng xe
kết hợp với các bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm xe
- Bộ phận dẫn hướng: Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so

với khung vỏ, bán xe phải đảm bảo khả năng truyền lựcđầy đủ. Bộ phận dẫn hướng
phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu
tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi khi thay đổi vị trí theo phương
thẳng đứng được gọi là quan hệ động học. Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được goị là
quan hệ động lực học của hệ treo. Trong mối quan hệ động học các thông số chính được
xem xét là: sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị
trí bánh xe thay đổi theo phuoeng thẳng đứng. Mối quan hệ động lực học được biểu thị
-

qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau.
Bộ phận giảm chấn: Đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa bánh xe và
thân xe. Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động. Trên các xe hiện đại chỉ
dùng loại giảm chấn ống thủy lực có tác dụng hai chiều trả và nén. Trong hành trình trả
(bánh xe đi xa khung vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ

-

bánh xe lên khung.
Thanh ổn định: Trên xe con thanh ổn định hầu như đều có. Thanh ổn định có tác dụng khi
xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên
cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U. Các

-

đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ đỡ cao su.
Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình: trên xe con các vấu cao su thường được
đặt kết hợp trong vỏ của giám chấn. vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình làm
việc của bánh xe.
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

13

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe: hệ thống treo đảm nhận mối liên
kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh
hoặc xác định góc bố trí bánh xe. Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có
cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau.
1.3.2

Kết cấu các chi tiết trong hệ thống treo.

a, Lò xo.

Hình 1.9. Kết cấu chung của lò xo.
- Các lò xo được làm bằng thép đặc biệt. Khi đặt tải trọng lên một xò xo, toàn bộ thanh
thép bị xoắn khi lò xo co lại. Nhờ vậy năng lượng của ngoại lực được tích lại và chấn
động được giảm bớt.
- Đặc tính:
+ Tỷ lệ hấp thụ năng lượng tính cho một đơn vị khối lượng cao hơn so với loại lò xo lá

(nhíp).
+ Có thể chế tạo các lò xo mềm.
+ Vì không có ma sát giữa các lá như ở nhíp nên cungc không có khả năng khống chế
dao động, vì vậy phải sử dụng thêm bộ phận giảm chấn.
+ Vì không chịu được lực theo phương ngang nên cần phải có các cơ cấu liên kết để đỡ
trục bánh xe (đòn treo, thanh giằng ngang,…)
•

Ưu nhược điểm một số loại lò xo thường gặp trên xe du lịch.

+ Loại lò xo xoắn ốc.
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

14

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
* Ưu điểm:
-

Có khối lượng nhỏ.
Lắp ráp đơn giản.
Chiếm ít không gian xe.

* Nhược điểm:
-

Không có khả năng dẫn hướng.

KHông có khả năng dập tắt dao động.

Hình 1.10. Một số dạng lò xo đặc biệt.
+ Lò xo trụ:
* Ưu điểm:
-

Dùng ở xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm vụ là bộ phận đàn
hồi. Lò xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện vuông hoặc tròn.
Nếu cùng độ và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi
thọ cao hơn nhíp.
Khi làm việc, ở giữa các vòng lò xo không có ma sát như nhíp.
Kết cấu gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn.

* Nhược điểm:
-

Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hướng và giảm chấn do các
bộ phận khác đảm nhiệm nên hệ thống treo với lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn
vì phải làm thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền
lực đẩy.

b, Bộ giảm chấn.
Khi xe bị xóc do đường gồ gề, các lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thụ các chấn động
đó. Tuy nhiên, vì lò xo có đặc tính tiếp tục dao động và phải sau một thời gian dài thì dao
động này mới tắt nên xe chạy không êm. Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thụ giao
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

15

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
động này. Bộ giảm chấn không những cải thiện đồ chạy êm của xe mà còn giúp cho lốp
xe bám đường tốt hơn và điều khiển xe ổn định hơn.

Hình 1.11. Bộ giảm chấn trên xe.
Các bộ giảm chấn kiểu ống lồng được sử dụng một loại dầu đặc biệt làm môi chất làm
việc, được gọi là dầu giảm chấn. Trong kiểu giảm chấn này, lực làm tắt dao động là sức
cản thủy lực phát sinh do dầu bị piston ép chảy qua một lỗ nhỏ. Nếu lực giảm chấn càng
lớn thì dao động của thân xe càng được dập tắt nhanh, nhưng chấn động do hiệu ứng gây
ra lại lớn hơn. Lực giảm chấn còn thay đổi theo tốc độ piston.
Có 2 kiểu bộ phận giảm chấn khác nhau, tùy theo tính chất thay đổi của lực giảm chấn:
-

Kiểu lực giảm chấn tỷ lệ thuận với tốc độ piston.
Kiểu có hai mức lực giảm chấn, tùy theo tốc độ piston.
Kiểu lực giảm chấn thay đổi theo phương thức chạy của xe.

Hệ thống treo có hai kiểu lực giảm chấn đầu được sử dụng trong hầu hết các kiểu xe. Hệ
thống treo kiểu 3 được sử dụng trong xe có ESM (HTT điều khiển điện tử)
Các kiểu bộ giảm chấn:
Phân lọa theo vận hành:
+ Kiểu tác dụng đơn.
+ Kiểu đa tác dụng.
- Phân loại theo cấu tạo:
+ Kiểu ống đơn.
+ Kiểu ống kép.
- Phân loại theo môi trường làm việc:

+ Kiểu thủy lực.
+ Kiểu nạp khí.

•
-

Các bộ giảm chấn sử dụng trong các kiểu xe hiện nay có cấu tạo ống kép, là kiểu đa tác
dụng.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

16

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• Giảm chấn 1 lớp vỏ.
1 Van trả (van một chiều)
2 Đũa đẩy
3 Cụm làm kín
4 Xy lanh
5 Buồng chứa dầu
6 Piston
7 Van nén (van một chiều)
8 Khoang chứa

Hình 1.12. Giảm chấn 1 lớp vỏ.
- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.
+ Dễ thoát nhiệt ra môi trường xung quanh.
- Nhược điểm:
+ Giá thành cao.
+ Hay bị sỏi bọt không khí trong dầu.
• Giảm chấn 2 lớp vỏ.
1 Bạc dẫn hướng trục
1 Lỗ dầu bôi trơn trục
2 Phớt che lực và làm kín
3 Vỏ che ngoài
4 Trục giảm chấn
5 Piston của cụm van
6 Vỏ trong
7 Vỏ ngoài
8 Cụm van bù
A Buồng trên B. Buồng dưới
B Buồng bù

I, IV. Van nén
Hình 1.13. Giảm chấn 2 lớp vỏ.
- Ưu điểm:

+ Làm việc êm dịu, nhanh chóng dập tắt dao động.
+ Thích hợp với nhiều loại xe.
+ Kết cấu gọn nhẹ.
- Nhược điểm:
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

17

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
+ Đối với lọa xe có tải trọng lớn yêu cầu trục giảm chấn có đường kính lớn, vì vậy
cần có buồng bù lớn, sự thay đổi áp suất làm việc của giám chấn ở khoảng rộng. Do
vậy trong quá trình làm việc thường gặp phải hiện tượng sủi boitj không khí trong
dầu làm giảm hiệu quả dập tắt dao động. mặt khác khả năng thoát nhiệt ra môi
trường từ vỏ trong qua chất lỏng tới vỏ ngoài chậm.
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian thành buồng A và
B, ở đuôi xy lanh có một cụm van bù, bao quanh vỏ trong là một lớp vỏ ngoài, không
gian giữa hai lớp là buồng bù thể tích chất lỏng và liên kết với B qua các cụm van một
chiều (III, IV). Buồng C là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, không gian
còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển.

1.4

GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA INNOVA 2016.

1.4.1. Giới thiệu xe.

Hình 1.14. Hình ảnh thực xe Innova 2016
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

18

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Innova 2016 hoàn toàn mới mang trên mình phong cách thi ết k ế s ắc s ảo, hi ện đ ại
giúp nâng tầm mẫu xe này lên một vị trí cao hơn trong cu ộc đua chi ếm th ị ph ần v ới
các đối thủ cùng phân khúc. Toyota Innova 2016 dài hơn phiên bản ti ền nhi ệm 150
mm, rộng hơn 70 mm và cao hơn 35 mm tạo sự bề thế cũng như cải thi ện không
gian nội thất bên trong.
Ngoại thất sang trọng, vững chãi đó chính là hai từ để miêu tả ngoại thất xe Innova
mới. Sự thay đổi rõ rệt nhất về phần ngoại thất của xe Toyota Innova 2016 đó là
ngôn ngữ thiết kế mềm mại với nhiều những đường bo tròn chứ không còn góc
cạnh như phiên bản cũ. Phần đầu xe nổi bật với lưới tản nhiệt lớn hình lục giác
trông khá giống với xe Toyota Highlander mới ra mắt cách đây không lâu. Trên ph ần
lưới tản nhiệt có 2 thanh ngang mạ Crom sáng bóng nối liền với cụm đèn hai bên
tạo nên sự liền mạch đó chính là điểm nhấn đầu tiên khi nhìn chi ếc xe Toyota
Innova 2016.
Cụm đèn trước của chiếc xe Toyota Innova 2016 sắc sảo với nẹp Crom đi kèm v ới
bóng đèn LED dạng thấu kính của đèn chiếu gần và 4 bóng LED của đèn ban ngày đi
kèm hệ thống chiếu sáng tự động và điều chỉnh góc chiếu tự động(bản 2.0V)
Đèn sương mù đi kèm với đèn Xi nhan của xe Toyota Innova 2016 d ạng hình thang
thon gọn cân xứng với thiết kế cản trước, viền chụp đèn mạ Crom tạo nên dáng v ẻ
sang trọng.
Gương chiếu hậu cỡ lớn dễ quan sát tích hợp xi nhan đảm bảo an toàn khi lưu
thông. Gương được mạ Crom sang trọng với bản 2.0V, còn trên bản 2.0G và 2.0E
được sơn cùng màu thân xe tích hợp chức năng chỉnh điện, gập điện.
Trên xe Toyota Innova 2016 tay nắm cửa được thiết kế mới dạng cỡ lớn chắc chắn,
thao tác mở của dễ dàng hơn. Trên bảnInnova 2.0V tay nắm cửa được tích h ợp ch ức
năng đóng mở cửa bằng nút bấm thuận tiện mạ, Crom sang tr ọng và s ơn cùng màu
thân xe trên bản 2.0G và 2.0E.
Phần đuôi xe nổi bật với cánh hướng gió sau cỡ lớn, bên cạnh đó là ăng ten d ạng
vây cá trông rất thể thao. Cửa sau của xe được thi ết kế rất ch ắc ch ắn giúp thao tác
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

19

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
đóng cửa dễ dàng, bên cạnh đó có thêm chức năng tự động hít(trong tr ường h ợp
chưa đóng hết của). Ngoài ra trên phiên bản Innova 2.0V cánh cửa sau cũng tích
hợp nút đóng/mở cửa toàn bộ xe giúp thao tác tr ở nên dễ dàng trong những tr ường
hợp bốc dỡ hàng hóa từ khoang hành lý.
Cụm đèn hậu của Innova mới cũng được thiết kế mới hoàn toàn với tạo hình ch ữ L
và cụm đèn xi nhan đặt tách rời với đèn phanh và đèn báo lùi t ạo nên v ẻ sang tr ọng
và chắc chắn.
Nội thất của xe Toyota Innova 2016 Nội thất xe Toyota Innova 2016 với tông màu
nâu chủ đạo, đi kèm một số chi tiết ốp gỗ và mạ Crom tinh tế, tạo nên không gian
sang trọng và đẳng cấp cho chủ nhân của chiếc xe.
Không gian nội thất trong xe Innova mới thiết kế tập trung vào người lái, nổi bật
với những đường vuốt ngang mạ Crom. Ngay khí bước vào trong xe, chi tiết được
hướng tới đầu tiên là vô lăng. Vô lăng thi ết kế trẻ trung, hi ện đ ại đ ược b ọc da, m ạ
Crom và ốp gỗ

sang trọng, tích hợp trên đó là những nút điều chỉnh âm thanh, điện tho ại rảnh tay,
điều chỉnh màn hình hiển thị đa thông tin.
Hệ thống điều hòa trên xe Innova mới là điều hòa tự động với 2 giàn l ạnh hoạt
động riêng biệt(2.0G, 2.0V). Giàn trên riêng cho người lái và hành khách phía tr ước
và giàn sau cho hành khách hàng ghế thứ 2 và thứ 3. Trên b ản Innova 2.0E v ẫn là
điều hòa cơ hoạt động chung.
Xe Innova 2016 phiên bản mới được nâng cấp trang bị động cơ 2.0 lít, Dual VVT-i,
tỷ số nén tăng lên giúp công suất xe được nâng cao, ti ết ki ệm nhiên li ệu và gi ảm
tiếng ồn động cơ. Động cơ xe Toyota Innova 2016 đạt công suất 102 KW(138 ng ựa)

tại vòng tua 5600 vòng/phút, đạt momen xoắn 183Nm tại vòng tua 4000
vòng/phút.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

20

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống treo của xe Innova mới được cải ti ến với h ệ th ống treo tr ước là treo đ ộc
lập tay đòn kép và hệ thống treo phụ thuộc liên kết bốn đi ểm ở phía sau nh ằm
giảm tối đa rung lắc, cho cảm giác êm ái, thoải mái trên mọi cung đường.
Hệ thống khung gầm được thiết kế mới cứng cáp hơn với khả năng ch ịu lực tốt
hơn, giúp tăng độ cứng vững của xe trên những cung đường gập ghềnh. Hộp s ố của
xe là điểm thay đổi rất tích cực, hộp số tự động 6 cấp thay cho h ộp s ố tự đ ộng 4
cấp giúp việc tăng tốc trở lên êm ái và mượt hơn, cảm giác về độ trễ khi tăng t ốc
đột ngột là không còn. Ngoài ra còn tiết kiệm nhiên liệu hơn.
Hệ thống túi khí của chiếc xe Toyota Innova 2016 được nâng cấp lên 7 túi khí trong
phiên bản 2.0V bao gồm túi 2 túi khí người lái và hành khách phía tr ước, 1 túi khí
đầu gối người lái, 2 túi khí bên hông phía trước và 2 túi khí rèm. Còn trên b ản 2.0G
và 2.0E được trang bị tiêu chuẩn 3 túi khí là 2 túi khí phía tr ước và túi khí đ ầu g ối
người lái. Hệ thống túi khí mới đảm bảo an toàn không chỉ cho người lái mà cả toàn
bộ hành khách trên xe.
Xe Toyota Innova 2016 được trag bị tiêu chuẩn hệ th ống phân ph ối l ực phanh đi ện
tử EBD, hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp
BA cho cả 3 phiên bản. Những trang bị trên đảm bảo an toàn cho khi l ưu thông xe
trong mọi trường hợp.
1.4.2. Thông số cơ bản của xe.

Kích thước tổng thể (L0xB0xH0) (mm)

4735x1830x1795

Chiều dài cơ sở L (mm)

2750

Khoảng sáng gầm xe (mm)

176

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)

1540/1540

Bán kính vòng quay tối thiểu (m)

5.4

Góc thoát trước sau (độ)

21/25

Khối lượng không tải G0 (kg)

1725

Động cơ

Động cơ xăng, VVT-i kép, 16 van DOHC

Kiểu động cơ

4 xy lanh thẳng hàng

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

21

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nhiên liệu

Xăng

Công suất động cơ tối đa (kw/v/p)

102/5600

Momen xoắn lớn nhất (N.m/v/p)

183/4000

Hộp số

Tự động 6 cấp

Dung tích bình nhiên liệu

55

Phanh trước / sau

Đĩa thông gió/Tang trống

Hệ thống treo trước

Tay đòn kép, lò xo cuộn và thanh cân
bằng

Hệ thống treo sau

Liên kết 4 điểm, lò xo cuộn và tay đòn
bên

Thông số lốp

205/65R16

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

22

SVTH: Hoàng Văn Tố

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2:

PHÂN

TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo:
2.1.1. Các phương án bố trí:

Hình 2.1. Một số phương 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)
2.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án bố trí:
2.1.2.1. Ưu điểm của hệ treo phụ thuộc:
Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe (được
nối cứng) không thay đổi. Điều này làm cho mòn lốp giảm đối với trường hợp treo độc
lập. Do hai bánh xe được 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 trượt
bên. Hệ treo phụ thuộc được 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 dưỡng.

GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

23

SVTH: Hoàng Văn Tố

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc:
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối lượng không
được treo rất lớn. Trên cầu bị động khối lượng này bao gồm khối lượng rầm thép, khối
lượng 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 lượng đoạn
các đăng nối với cầu. Trong truờng hợp là cầu dẫn hướng thì khối lượng của nó còn thêm
phần các đòn kéo ngang, đòn kéo dọc của hệ thống lái. Khối lượng không được treo lớn
sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động không được cao và khi di chuyển trên các đoạn đường
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 dưới gầm xe. Co
hai bánh xe được lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầm cầu cũng dao
động theo cho nên dưới 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 ngược lại. Điều đó gây mất ổn định khi xe quay vòng.
2.1.2.3. Nguyên lý hoạt động
• Hai bánh xe trái và phải được nối nhau bằng một dầm cứng nên khi dịch chuyển
một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh xe còn lại cũng dịch chuyển. Do đó
hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe
•

dẫn hướng.
Hệ thống treo phụ thuộc thường được sử dụng trong hệ thống treo cầu sau của ôtô

du lịch và ở tất cả các cầu của otô tải, ôtô khách loại lớn.

a. Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá
- Ưu điểm
+ Nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm
vụ giảm chấn nghĩa là thự hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo.
Do đó kết cấu hệ thống treo sẽ đơn giản.
+ Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực
kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên khung.
+ Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.
+ Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền các mômen từ bánh xe lên khung.Đó là
mômen kéo hoặc mômen phanh.
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

24

SVTH: Hoàng Văn Tố


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
-

Nhược điểm
+ Trọng lượng nhíp nặng hơn tất cả các bộ phận đàn hồi khác, nhíp kể cả giảm
chấn chiếm từ 5,5%-8% trọng lượng bản thân ôtô.
+ Thời hạn phục vụ ngắn do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức
tạp, do lực động và lặp lại nhiều lần .
+ Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tế độ cứng
của bản thân nhíp lại là hằng số.

Hình 2.2. Hệ thống treo loại nhíp lá ở cầu không chủ động.
b. Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là lò xo trụ

Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là lò xo trụ có thể được bố trí ở cầu bị
động hoặc ở cầu chủ động.

Hình 2.3. Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ.
a) ở cầu trước. B) ở cầu sau.
-

Ưu điểm

+ Nếu có cùng độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhẹ hơn nhíp.
+ Lò xo trụ có tuổi thọ lớn hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sát
như giữa các lá nhíp, không phải bảo dưỡng và chăm sóc như chăm sóc nhíp.
GVHD: Nguyễn Văn Hiệp

25

SVTH: Hoàng Văn Tố