Thiết kế hệ thống treo cho xe du lịch 5 chỗ

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................................. 4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ................................................................................................. 5
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo.....................................................................5
1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo......................................................................6
1.3. Các thông số tương đương và mô phỏng hoạt động...............................................9
1.4. Phân loại hệ thống treo...........................................................................................10
1.4.1. Hệ thống treo phụ thuộc.................................................................................10
1.4.2. Hệ thống treo độc lập.....................................................................................13
1.4.2.1. Dạng treo 2 đòn ngang............................................................................14
1.4.2.2. Dạng treo Mc.Pherson............................................................................15
1.4.2.3. Hệ treo đòn dọc.......................................................................................15
1.4.2.4. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.................................................16
1.4.2.5. Hệ treo đòn chéo.....................................................................................18
1.5. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo(HTT)...............................................19
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC.................21
2.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thông treo...................................................21
2.1.1. Các thông số ban đầu.....................................................................................21
2.1.2. Xác định các thông số cơ bản của HTT..........................................................21
2.2. Động học hệ treo mc.pherson.................................................................................25
2.2.1. Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị).............25
2.2.2. Đồ thị động học để kiểm tra động học hệ treo................................................30
2.2.3. Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson..............................................31
3.2.4. Đồ thị động học hệ treo Mc.Pherson..............................................................32
2.3. Động lực học hệ treo Mc.Pherson...........................................................................33
2.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán.........................................................................33


2.3.2. Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi......................................34
2.3.3. Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng........36

2.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính:...................................................................41
2.4.1. Đòn ngang chữ A:..........................................................................................41
2.4.2. Tính bền rôtuyn:.............................................................................................46
2.5. Tính toán lò xo.........................................................................................................48
2.5.1. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo......................................................................48
2.5.2. Trình tự thiết kế lò xo.....................................................................................49
2.5.3. Kết luận..........................................................................................................52
2.6. Tính thanh ổn định..................................................................................................52
2.7. Tính toán giảm chấn................................................................................................57
2.7.1. Chọn giảm chấn.............................................................................................57
2.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn..........................................................................60
2.7.3.Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn............................................................66
CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RÔTUYN..................... 69
3.1. Phân tích chi tiết gia công.......................................................................................69
3.1.1. Kết cấu rôtuyn................................................................................................69
3.1.2. Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của rôtuyn.........................69
3.1.3. Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu...................................................69
3.1.4. Chọn phôi.......................................................................................................70
3.2. Lập sơ đồ nguyên công............................................................................................70
3.2.1. Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm và tiện đứt phôi........................70
3.2.2. Nguyên công 2: Khoan lỗ tâm, tiện mặt đầu mặt còn lại, tiện thô φ16 .........71
3.2.3. Nguyên công 3: Tiện các bề mặt�14,21, tiện côn và tiện ren M16...............72
3.2.4. Nguyên công 4: Tiện cầu R15........................................................................73
3.2.5. Nguyên công 5: Khoan lỗ ∅ 4.......................................................................74
3.2.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện...........................................................................74
3.2.7. Nguyên công 7: Mài.......................................................................................75


3.2.8. Nguyên công 8: Kiểm tra...............................................................................76
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN.......................................................................... 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 78


LỜI NÓI ĐẦU
Khi ôtô chạy trên đường không bằng phẳng sẽ phát sinh dao động. Những dao động
này thường ảnh hưởng xấu tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và đặc biệt ảnh hưởng người lái
và hành khách ngồi trên xe.
Ở những nước phát triển, dao động của ôtô được quan tâm đặc biệt. Dao động của xe
được nghiên cứu đưa về mức tối ưu làm giảm đến mức thấp nhất những tác hại của nó
đến con người đồng thời làm tăng tuổi thọ của xe cũng như các bộ phận được treo.
Ở nước ta, mục tiêu của ngành Công nghiệp ôtô trong những năm tới là nội địa từng phần
và tiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ôtô. Không chỉ dừng lại ở đó, chúng ta đã bắt đầu
quan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an toàn chuyển động...hay nói cách khác là
tính năng động lực học ôtô, từ đó có những cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng của
nước ta. Để hoàn thành được mục tiêu này, chúng ta phải thiết kế các cụm, các chi tiết
sao cho phù hợp với điều kiện sử dụng mặt khác còn phải đảm bảo tính công nghệ tại
Việt Nam.
Trước những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ôtô em được
giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe du lịch 5 chỗ.
Với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Vũ Thế Truyền nhưng do năng lực bản
thân còn hạn chế và kinh nghiệm thiết kế còn chưa có nên đồ án không tránh khỏi những
thiếu sót. Chúng em mong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt
hơn trong tương lai.

4


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO VÀ LỰA
CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo

a. Công dụng:
Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe
hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây:
Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng
đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có
thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc
ngang, lắc dọc)
Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực)
lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ) lực bên (lực li tâm,
lực gió bên, phản lực bên ).
b. Yêu cầu
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng
cũng phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau
đây :
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe
(xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau).
+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.
+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống
treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học
và động lực học của chuyển động bánh xe.
+ Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.
+ Có độ bền cao
+ Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường.
 Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau :
- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt
- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô
điều khiển nhẹ nhàng.
5

1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo
a.Bộ phận đàn hồi:
+ Chức năng: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số
dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/ph). 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 bộ phận đàn hồi thường được sử dụng:

Hình 1.1. Bộ phận đàn hồi
1. Bộ phận đàn hồi nhíp lá 2. Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 3.Bộ phận đàn hồi thanh
xoắn.
 Nhíp
Nhíp được làm từ các lá thép mỏng, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước
chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính. Hai đầu của nhíp chính được uốn lại
thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe. Giữa bộ nhíp có các lỗ dùng để bắt bulông
siết các lá nhíp lại với nhau. Quang nhíp dùng để giữ cho các lá nhíp không bị sô lệch về
hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo chiều dọc. Khi dịch
chuyển tương đối theo chiều dọc, giữa các lá nhíp có lực ma sát, lực ma sát này dùng để
dập tắt dao động theo phương thẳng đứng của ôtô. Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ
chịu kéo, còn mặt dưới sẽ chịu nén.
 Lò xo
Lò xo chỉ có chức năng là một cơ cấu đàn hồi khi bộ phận chịu lực theo phương
thẳng đứng. Còn các chức năng khác của hệ thống treo sẽ do bộ phận khác đảm nhiêm.

6


Lò xo chủ yếu được sử dụng trong hệ thống treo độc lập, nó có thể đặt ở đòn trên hay đòn
dưới của bộ phận dẫn hướng.

 Thanh xoắn
Thanh xoắn giống như lò xo xoắn loại này cũng chỉ có chức năng đàn hồi khi chịu
lực tác dụng theo phương thẳng đứng còn lại chức năng khác do bộ phận khác của hệ
thống treo đảm nhận.

Hình1.2. Thanh xoắn

Thanh xoắn được chế tạo từ thanh thép dài, có tiết diện tròn, đàn hồi theo chiều
xoắn vặn. Một đầu của thanh xoắn được gắn cứng vào khung xe, đầu còn lại gắn vào một
tay đòn
Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn nhằm tạo điều
kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đường.
b. Bộ phận dẫn hướng:
Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ,
bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy 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 thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi
là quan hệ động học.
Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi 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
phương thẳng đứng (z).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.
c. Bộ phận giảm chấn:
7


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 thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén. Trong hành trình trả (bánh xe đi

xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên
khung.
Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với mục đích sau:
- Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường
không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử
dụng .
- Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm
làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.
-Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả năng an
toàn khi chuyển động.
d. Thanh ổn định:

Hình 1.3 Thanh ổn định
Trên xe con thanh ổn định hầu như đều có. Trong trường hợp xe chạy trên nền
đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng
đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm
giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường. Thanh ổn định có tác
dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt 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.
8


e. 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 giảm chấn. Vấu
cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm
việc của bánh xe.
f. 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. Các thông số tương đương và mô phỏng hoạt động
a. Các thông số tương đương:
- Phần được treo: Là bộ phận chủ yếu của ôtô bao gồm: khung, thùng, hệ thống
động cơ và các chi tiết bộ phận khác gắn trên thùng xe hoặc khung xe. Toàn bộ khối
lượng của các bộ phận này được đỡ trên hệ thống treo.
- Phần không được treo gồm có: Cầu , dầm cầu, hệ thống chuyển động (cụm bánh
xe ), cơ cấu dẫn động lái. Các bộ phận này đặt dưới hệ thống treo.
- Có một số chi tiết và bộ phận vừa được lắp lên phần được treo vừa được lắp lên
phần không được treo như: nhíp, lò xo, giảm chấn, trục cardan. Do đó một phần khối
lượng của chúng được xem như thuộc phần được treo và nửa kia thuộc phần không được
treo.
b. Mô phỏng hoạt động:

a. Khi cầu sau của ôtô được nâng lên.
b. khi cầu trước của ôtô được nâng lên.
Hình 1.4. Dao động của ôtô
+ M - Khối lượng phần được treo.
+ Kt , Ks - Hệ số độ cứng của bộ phận đàn hồi phía trước và sau.
9


+ Ct , Cs - Hệ số độ cứng của bộ phận giảm chấn phía trước và phía sau.
+ mt , ms - khối lượng của những phần không được treo.

c

d

c. Trạng thái cân bằng.

d. Trạng thái nghiêng ngang.

Hình 1.5. Mô hình khi ô tô dao động ngang.
1.4. Phân loại hệ thống treo
Hiện nay ở trên xe ôtô hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính:

1- Hệ thống treo phụ thuộc

2- Hệ thống treo độc lập

Hình 1.6. Hệ thống treo
1.4.1. Hệ thống treo phụ thuộc
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng.
Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định
hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần
của hệ thống truyền lực.

10


Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn ốc, bộ
phận dập tắt dao động là giảm chấn.

Hình 1.7.Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp.
Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì nhíp đóng vai trò là bộ phận dẫn hướng, có thể
dùng thêm giảm chấn hoặc không.
2

1

3

5

6

Hình 1.8. Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc
1.Dầm cầu 2.Lò xo xoắn ốc 3. Giảm chấn 4.Đòn dọc dưới
5.Đòn dọc trên 6. Thanh giằng Panhada
Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một
hoặc hai đòn dọc trên. Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với khớp
trụ (hình 1.8). Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầu
người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”, một đầu nối với cầu còn đầu kia nối với
thùng xe.

2

Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên
cầu.Giảm chấn thường được đặt trong lòng lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian.
*Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu nhược điểm:
Nhược điểm:

3

4

11

- Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu
chủ động. Khi xe chạy trên đường6 không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên
và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động. Mặt
khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với
đường.
- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay
đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn

Hình 1.9. Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất.
-Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển vị
phụ khi xe chuyển động.
Ưu điểm:
-Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra hiện
tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.
-Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng). 2 bánh xe liên kết cứng
bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
-Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa.
-Giá thành thấp
*Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc:
Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát triển của kỹ thuật thì tốc độ của ô tô
ngày càng được nâng cao. Khi tốc độ ô tô ngày càng cao thì yêu cầu về kỹ thuật của ô tô
ngày càng khắt khe : trọng tâm của ô tô cần phải được hạ thấp. Vấn đề ổn định lái phải
tốt, trọng lượng phần không được treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động. Vì lí do
như vậy mà hệ thống treo phụ thuộc không được sử dụng trên xe có vận tốc cao, có chăng
12


chỉ được sử dụng ở những xe có tốc độ trung bình trở xuống và những xe có tính năng
việt dã cao.
1.4.2. Hệ thống treo độc lập

 Đặc điểm :
- Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết với nhau
bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống. Trong hệ
thống treo độc lập hai bánh xe tráI và phảI không quan hệ trực tiếp với nhau vì vậy khi
chúng ta dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe còn lại vẫn giữ
nguyên. Do đó động lực học của bánh xe dẫn hướng sẽ giữ đúng hơn hệ then treo phụ
thuộc.

Hình 1.10. Hệ thống treo độc lập của ôtô hoạt động trên đường không bằng
phẳng.
Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:
+ Khối lượng phần không được treo nhỏ, đặc tính bám đường của bánh xe tốt vì vậy
sẽ em dịu khi chuyển độngvà có tính ổn định tốt.
+ Các lò xo chỉ làm nhiệm vụ đỡ thân ôtô mà không phảI làm nhiệm vụ dẫn hướng
nên có thể làm lò xo mềm hơn nghĩa là tính êm dịu tốt hơn.
+ Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên tráI và bên phảI nên có thể hạ thấp
sàn ôtô và vị trí lắp động cơ. Do đó mà có thể hạ thấp trọng tâm ôtô.
Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp.
+ Khoảng cách bánh xe và các vị trí đặt bánh xe thay đổi cùng với sự dịch chuyển lên
xuống của các bánh xe.
13


- Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau :
+ Dạng treo 2 đòn ngang
+ Dạng treo M.Pherson
+ Dạng treo kiểu đòn dọc
+Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết.
+ Dạng treo đòn chéo

Đặc điểm kết cấu của các dạng treo :
1.4.2.1. Dạng treo 2 đòn ngang

1

2
3
4
5

Hình 1.11. Hệ thống treo hai đòn ngang.
1- Bánh xe. 2- Đòn trên. 3 -Giảm chấn. 4- Lò xo 5-Đòn dưới.
*Đặc điểm :
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới.
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 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 đếu dùng hệ treo này và được đặt đối xứng qua
mặt phẳng dọc giữa xe.
Hệ treo trên 2 đòn ngang (hình 1.11) được sử dụng nhiều trong các giai đoạn trước
đây nhưng hiện nay hệ treo này đang có xu hướng ít dần do kết cấu phức tạp, chiếm
khoảng không gian quá lớn.

14


1.4.2.2. Dạng treo Mc.Pherson

Hình 1.12. Hệ thống treo Mc.pherson.
1- Đòn ngang chữ A. 2- Giảm chấn.3- Lò xo. 4- Bánh xe

*Đặc điểm:
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang.Coi đòn ngang trên có chiều
dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0.Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có
được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý.
Sơ đồ cấu tạo của hệ treo bao gồm : một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương
thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B. đầu còn lại được bắt vào khung xe. Bánh xe
được nối cứng với vỏ giảm chấn. Lò xo có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục
giảm trấn.
Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết
hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu.
Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức
năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn
nên giảm trấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn
phải có những thay đổi cần thiết.
1.4.2.3. Hệ treo đòn dọc
*Đặc điểm:
Hệ treo hai đòn dọc ( Hình 1.13) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc. Mỗi
đầu của đòn dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏ
bởi khớp trụ. Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung. Đòn dọc vừa là nơi tiếp
15


nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận hướng dẫn. Do phải chịu tải trọng lớn nên nó
thường được làm có độ cứng vững tốt.

1

2

6

3
4

5

Hình 1.13. Hệ treo hai đòn dọc
1. Khung vỏ 2. Lò xo 3. Giảm chấn 4. Bánh xe5. Đòn dọc 6. Khớp quay
Khớp quay của đòn dọc thường là khớp trụ, với hai ổ trượt đặt xa nhau để có khả
năng chịu lực theo các phương cho hệ treo. Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ
cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn.
Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu,
giá thành hạ. Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía
trước, cầu trước là cầu chủ động.
Hệ treo đòn dọc chiếm các khoảng không gian hai bên sườn xe nên có thẻ tạo điều
kiện cho việc hạ thấp trọng tâm xe và có thể nâng cao tốc độ, dành một phần không gian
lớn cho khoang hành lý.
1.4.2.4. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu
cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động.

16


3
4
5

1
2

6

Hình 1.14. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.
1.Bánh xe 2. Đòn dọc 3. Khung vỏ 4. Lò xo5.Giảm chấn 6. Đòn ngang liên kết
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết ( Hình 1.14) có đặc điểm là hai đòn dọc
được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một
thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác. Thanh ngang liên kết có độ cứng
chống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực
ngang tốt. Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nó
cần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có độ dài vừa đủ để
tăng khả năng ổn địnhgang của hệ treo.
Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ
thuộc.Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết
mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập.ở đây hệ treo được phân loại là treo độc lập
tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc.
Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một số ôtô
có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:
-Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt và khả
năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đối
với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn.
-Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên
kết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên
khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn.
-Không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết của bánh xe.

17


-Tuỳ theo vị trí đặt đòn ngang mà người ta có thể không cần dùng đến thanh ổn định

của hệ treo độc lập ( đòn ngang đảm nhận chức năng của thanh ổn định).
Bên cạnh những ưu điểm đó hệ treo này còn tồn tại một số nhược điểm như là đòi
hỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay trục cầu xe
khi xe đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa.
1.4.2.5. Hệ treo đòn chéo
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang
và hệ treo đòn dọc.Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ
treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng. Đặc điểm của hệ treo này là
đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe

Hình 1.15. Sơ đồ hệ treo đòn chéo
1.Dầm cầu 2. Đòn chéo 3. Các đăng
Trong hệ treo đòn chéo (hình 1.15) chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc.Các
loại lò xo này có thể là dạng trụ hoặc dạng xếp. Loại lò xo xếp có ưu điểm là gọn, hành
trình làm việc lớn. Loại lò xo hình trụ thường được lồng vào giảm chấn như đối với hệ
treo đòn dọc để chúng chiếm ít không gian. Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn
hay dùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động.
So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo có đặc điểm ở chỗ : khi bánh xe
dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cách giữa hai vết
bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơncác loại đã xét ở trên. Riêng
độ chạm trước cửa bánhxe thì thay đổi không đáng kể.
18


1.5. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo(HTT)
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại HTT rất đa
dạng và phong phú , với đủ kiểu mẫu và chủng loại .Nhưng đối với ôtô con hiện đại ngày
nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập như:
-

HTT hai đòn ngang

-

HTT Mc.Pherson

-

HTT đòn dọc

-

HTT đòn dọc có thanh liên kết

Kết hợp với việc sử dụng HTT độc lập là sử dụng loại lốp có bề rộng lớn và có áp
suất thấp . Điều này có lợi cho việc biến dạng lốp , và làm tăng độ êm dịu chuyển động
của ôtô. Tăng khả năng bám đường của lốp và do đó nâng cao được tốc độ chuyển động
của ôtô, tăng khả năng ổn định khi quay vòng .Các HTT của ôtô con hiện nay thường
dùng loại có cấu tạo đơn giản , giảm số chi tiết , giảm trọng lượng HTT , giá thành hạ , dễ
tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng
Ở đồ án này với một khoảng thời gian ngắn và trình độ hạn chế em chỉ đi sâu vào
nghiên cứu và thiết kế HTT cho xe du lịch 5 chỗ với hệ thống treo trước là hệ thống
Mc.Pherson.

19


18
19
20

21
1

22

2

23

3

24

4

25

5

26
27

6

28
7

29
30
31

33

 55d6

 110H7

32

8

34

9
10
11
12
13
14
15
16
17

Hình 1.16. Hệ thống treo Macpherson
1.Lốp xe, 2. Tanh kim loại, 3. Vành lốp, 4.Đĩa phanh, 5.Bu lông tắc kê, 6.Moay-ơ,
7.Nắp chụp, 8.Đai ốc, 9.Long đen, 10.Then trục láp, 11.Vòng phớt, 12.Ổ bi, 13. Vỏ
moay-ơ, 14.Chốt chẻ, 15.Cao su chắn bụi, 16.Khớp cầu, 17.Vỏ rô tuyn, 18.Bu long,
19.Tai giảm chấn, 20.Đệm, 21,Đai ốc, 22.Ổ bi đỡ, 23.Chặn lò xo, 24.Lò xo, 25. Ụ
hạn chế, 26.Ty đẩy, 27.Chặn lò xo dưới, 28.Tấm đệm, 29.Bu lông, 30.Chụp chắn
bụi, 31.Khớp thanh ổn định, 32.Càng chữ A, 33.Khớp bản lề, 34.Bu lông.

20


CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
TRƯỚC MC.PHERSON
2.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thông treo
2.1.1. Các thông số ban đầu
Nhóm các thông số tải trọng:
-

Tải trọng toàn xe khi không tải

G0 = 12800 N.

-

Tải trọng toàn xe khi đầy tải

GT = 17300 N.

-

Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G10 = 7000 N.

-

Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải

-

Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G20 = 5800 N.

-

Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải

-

Chiều dài cơ sở : L = 2630 (mm).

-

Chiều rộng cơ sở : B = 1480 (mm).

-

DàiRộngCao : 449017101425.

-

Kích thước bánh xe : Kí hiệu lốp 185/65 R14 H.

-

Khoảng sáng gầm xe khi đầy tải : Hmin = 100 (mm).

-

Khối lượng phần không treo :

-

Khối lượng phần bánh xe : mbx = 16 Kg.

-

Vết bánh xe: Trước =1300(mm); Sau = 1310(mm).

Ne max = 110 (ml) / 6000 (v/ph).

G1T = 8500 N.

G2T = 8800 N.

mkt = 11.2 = 22 Kg .

vmax = 195 (km/h).

Me max = 145 (N.m) / 4800 (v/ph).
2.1.2. Xác định các thông số cơ bản của HTT
Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần số
dao động , gia tốc dao động và vận tốc dao động .
Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động của HTT.
Đối với ôtô con tần số dao động n = 60  90 lần/ph để đảm bảo phù hợp với dao
động của con người .

21

a. Xác định độ cứng của lò xo
Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp
với tần số dao động trong khoảng n = 60  90 lần/ph .
Độ cứng của hệ thống treo được tính toán theo công thức :
Mt
Ct = 2 .2

2πn
60

với  = (

)2

Ta tính theo công thức sau:

=

g
ft

=

10
0,18 = 7,45 (rad/s).

-

Khối lượng phần không treo: mkt = 22 kg .

-

Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0 = m10 - mkt - mbx
 MT0= 700 -22 – 16.2 = 646 Kg.

m10: tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 700 Kg.
Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1 = m1T - mkt - mbx
 MT1= 850 - 22 – 16.2 = 796 Kg.
m1T: tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 850 Kg.
Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái không tải :
M T0
C= 2 .2 = .7,452= 17927 N/m = 17,927 (N/mm).

- Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái đầy tải :
M T1
C= 2 .2 = .7,452= 22090 N/m = 22,09 (N/mm).

- Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình :
C1t C0t
+
C = 2 2 = .(17927 + 22090) = 20008.5 N/m = 20,008 (N/mm).

b. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo)
- Độ võng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) :

22


M T1
796.9,81

ft = 2 . = 2.20008 = 195 (mm).

- Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh vói C = 20008 N/m.
M.g
Từ công thức : f = 2.CT
M T0 .g
646.9,81
2.C
T
ở chế độ không tải : f =
= 2.20008 = 158 (mm).
g
2
2
Mà : f = ωot  ω t0 = = 62,08 ωt0 =

Từ công thức

62, 08 = 7,88 (rad/s).

30.ω ot
30.7,88
π
: n= π =
= 75,2 (l/ph) .

M t1.
796.9,81
g
2.C

T
Ở chế độ đầy tải : f =
= 2.20008 = 195 (mm).
g
2
2
Mà : f = ω t1  ωt1 = =50,3 ωt1 =

Từ công thức

50,3 = 7,09 (rad/s).

30.ω1t
30.7,09
π
: n= π =
= 67,7 (l/ph) .

Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều
nằm trong khoảng 60 90 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra . Do đó với bộ phận đàn
hồi có độ cứng C = 20,008 (N/mm) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế .
 Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ võng tĩnh của hệ treo
9,81
g
2
2
ft= ω = 7, 45 = 0,18 (m).

c. Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo )
Ta có:

fđ = (0,71,0) ft

Chọn:

fđ = 0,8 ft = 0,8 . 180 = 144 (mm).

Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm
vào vấu tỳ hạn chế):
fTổng = fđ + ft =144 + 180 = 324 (mm).

23


Sử dụng kết quả này để đặt ụ cao su hạn chế hành trình trên và dưới của bánh xe.
Với ụ hạn chế bằng cao su lấy đoạn biến dạng bằng 0,1 0,2 của toàn bộ chiều dài ụ.

d. Kiểm tra hành trình động của bánh xe
Theo điều kiện : fđ H0 - Hmin
Trong đó :
- H0 : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh
- Hmin : khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 100 mm
 H0 fđ + Hmin = 144 + 100 = 244 mm. H0 244 mm.
 Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không xẩy ra va đập cứng vào
ụ tì trước khi phanh :
Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính , trọng tâm của xe sẽ dịch chuyển và đầu
xe sẽ bị dìm xuống , lúc này fđ sẽ thay đổi .
hg

Từ công thức :

fđ ft . max. b

Trong đó :
- Hệ số bám .max = 0,75
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b =L.55 =2630.55 =1,446m
- Chiều dài cơ sở xe L = 2630 mm.
- Chiều cao cơ sở xe hg = 500 mm.

Pj

L
G

a

G
hg

Pp
Z1

b

a

Hình 2.1. Sơ đồ phân bố lực thân xe
24

b

Z2


=>fđ180 . 0,7.= 46,68 mm=>Thỏa mãn.
* Xác định độ võng tĩnh của hệ treo ở trạng thái không tải tĩnh :
M T0. .f T
f0T = M T1 = .180 =146(mm).

e. Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn : KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo :
D = 2 . . (rad/s).
Trong đó :
 : Hệ số cản tương đối  = 0,2. ( = 0.15 ÷0.3)
 = 7,45 (rad/s).
D = 2 .0.2 .7,45 = 2,98 (rad/s).
Hệ số cản trung bình của giảm chấn quy dẫn về bánh xe :
1
M T1
= 2 .D . = . 2,98 . 9,81 = 120,9 (Ns/m).

KTB
Số liệu cơ sở để tính toán

- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT= 1480 mm.
- Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp 185/65 R14 H. Rbx=298 mm.
- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin): 0= 10o.
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng  = 2o.
- Góc nghiêng ngang bánh xe(góc Camber): o=0o.
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng ro = -15 mm.

- Khoảng sáng gầm xe: Hmin =110 mm.
- Độ võng tĩnh
- Độ võng động

fT = 180 mm.
fđ = 144 mm.

- Độ võng của hệ treo ở trạng thái không tải f0T = 146 mm .
- Chiều dài trụ đứng
- Chiều cao tai xe lớn nhất

Kr = 150 mm.
Ht max = 800 mm.

- Tâm quay tức thời của thùng xe nằm dưới mặt đường
25

hs = 50 mm.