Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 4 tấn (Link file CAD ở trang cuối)

§å ¸n tèt nghiƯp

LỜI NĨI ĐẦU
Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ơtơ ngày càng đóng một vai trò
hết sức quan trọng. Nhu cầu về xe du lịch, xe tư nhân trong nước ngày một
cao, chính vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp tư nhân, liên doanh,
… Tuy nhiên trước thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ
nước ngoài cùng với đó là thuế nhập khẩu, … Đã làm cho giá xe tăng cao, gây
khó khăn cho người tiêu dùng. Một yêu cầu đặt ra là phải tăng được tỷ lệ nội
địa hóa trong ngành ơtơ, nhằm giảm được giá thành của một chiếc xe bán ra
và thúc đẩy được các ngành công nghiệp chế tạo máy trong nước.
Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo nên
độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải
mái dễ chịu. Đối với đồ án tốt nghiệp được giao: “ Thiết kế hệ thống treo
cho xe tải 4 tấn ” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nước,
Em đã chọn phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời được những
tiêu chí ấy. Với sự hướng đẫn chỉ bảo của thầy Trần Thanh Tùng, Em đã
hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này. Tuy nhiên do năng lực bản thân và kinh
nghiệm thực tế không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót.
Vì vậy Em rất mong sự thơng cảm, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các
bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Ngô Văn Thiện

Ngô Văn Thiện

1


§å ¸n tèt nghiƯp

Lời nói đầu

1

Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

4

1.1. Lịch sử hình thành

4

1.2. Cơng dụng, u cầu và phân loại hệ thống treo

4

1.2.1. Công dụng

4

1.2.2. Yêu cầu

5

1.2.3. Phân loại

5

1.3. Một số loại hệ thống treo thường gặp

7

1.3.1. Hệ thống treo phụ thuộc

10

1.3.2. Hệ thống treo độc lập

10

Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

18

Thơng số cơ bản của xe tham khảo

18

2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo

18

2.1.1.Hệ thống treo phụ thuộc nhíp lá

19

2.1.2.Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là lị xo trụ

20

2.1.3.Hệ thống treo loại khí

20

2.2. Kết luận phương án thiết kế

21

2.3.Thiết kế kỹ thuật hệ thống treo

22

2.3.1.Thiết kế nhíp

22

2.3.2.Thiết kế giảm chấn

25

Chương 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC

30

3.1.Lựa chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

30

3.2.Xác định lực tác dụng lên nhíp

30

3.3.Thiết kế nhíp

31

3.3.1.Các thơng số cơ bản

31

3.3.2.Chọn sơ bộ kích thước nhíp

32

3.3.3.Tính độ cứng độ,võng tĩnh và kiểm tra tần số giao động của nhíp 34
3.3.4. Tính bền nhíp và các chi tiết liên quan
3.4. Thiết kế giảm chấn

Ngô Văn Thiện

36
41

2


§å ¸n tèt nghiƯp

3.4.1.Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg

41
3.4.2.Xác định các kích thước của giảm chấn

43

3.4.2a Xác định đường kính, hành trình pistol
43
3.4.2b.Xác định kích thước các lỗ van giảm chấn

45

Chương 4: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU
4.1.Tính tốn thiết kế nhíp sau

51

4.1.1.Nhíp sau chính

51

4.1.2.Nhíp sau phụ

53

4.1.3.Tính độ võng tính của nhíp chính và nhíp phụ

55

4.1.4.Tính bền nhíp chính và nhíp phụ

58

4.1.5.Tính bền tai nhíp

63

4.1.6.Tính kiểm tra chốt nhíp

64

4.2.Tính tốn thiết kế giảm chấn

65

4.2.1.Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg

65

4.4.2.Xác định các kích thước của giảm chấn

68

4.4.2a.Xác định đường kính,hành trình piston

68

4.4.2b.Xác định kích thước các lỗ van giảm chấn

69

Chương 5: KIỂM TRA CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC
PHỤC
5.1. Các hư hỏng thường gặp

75

5.1.1. Bộ phận đàn hồi

75

5.1.2. Bộ phận giảm chấn

76

5.2. Kiểm tra điều chỉnh hệ thống treo

77

Kết luận
78

Ngô Văn Thiện

3


§å ¸n tèt nghiƯp

Tài liệu tham khảo

Ngơ Văn Thiện

80

4


§å ¸n tèt nghiƯp

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1. Lịch sử hình thành:
Xã hội lồi người khi bắt đầu xuất hiện những phương tiện vận tải đầu tiên đã
quan tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những phương tiện
giao thông là xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe với khung xe. Việc di
chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho người ngồi trên xe. Về
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 động qua đó hình thành
nên các hệ thống treo của các xe như hiện nay.

1.2. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống treo:
1.2.1. Công dụng:
Liên kết mềm giữa bánh xe và thân xe , làm giảm tải trọng động thẳng đứng
tác dụng lên thân xe và đảm bảo bánh xe lăn êm trên nền đường.
Truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại, đồng thời đảm bảo sự chuyển
dịch hợp lý vị trí của bánh xe so với thùng xe.
Dập tắt nhanh các dao động của mặt đường tác dụng lên thanh xe.
Để đảm bảo công dụng như đã nêu ở trên hệ thống treo thường có 3 bộ phận
chủ yếu:

- Bộ phận hướng.
- Bộ phận đàn hồi.
- Bộ phận giảm chấn.
 Bộ phận đàn hồi: nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng đứng
tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngược lại. Bộ phận đàn hồi có cấu tạo
chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm chi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lị
xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo bằng khí
hoặc thuỷ khí).

Ngơ Văn Thiện

5


§å ¸n tèt nghiƯp

 Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng
cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài. Việc biến năng
lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ô tô là giảm
chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được pittông giảm
chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lưu. Ma sát giữa chất
lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt
nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngồi.
 Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo cho
bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm
vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe.

1.2.2. Yêu cầu
Yêu cầu của hệ thống treo được thiết kế cần phải đảm bảo:
- Độ võng tĩnh ft ( độ võng sinh ra do tác dụng của tải trọng tĩnh) phải nằm

trong giới hạn đủ đảm bảo được các tần số dao động riêng của vỏ xe và độ võng
động fđ ( độ võng sinh ra khi ôtô chuyển động) phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển
động của ôtô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép. Ở giới hạn này khơng có
sự đập lên bộ phận hạn chế.
- Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn
hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng nghĩa là khoảng cách hai vết bánh
trước và các góc đặt trụ đứng và bánh dẫn hướng không thay đổi.
- Dập tắt nhanh các dao động của khung vỏ và các bánh xe.
- Giảm tải trọng động khi ôtô đi qua đường gồ ghề.

1.2.3. Phân loại:
Hệ thống treo ôtô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn
hồi, cấu tạo của bộ phận dẫn hướng.

1.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng:
- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe của cùng một cầu
được bắt trên một dầm cầu cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên khi một bánh xe
chuyển vị so với thùng xe , bánh xe bên kia sẽ chuyển vị phụ thuộc .

Ngô Văn Thiện

6


§å ¸n tèt nghiƯp

- Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thơng qua cao với 3
hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ở hai cầu
liền nhau.
- Hệ thống treo độc lập: là HTT có chuyển vị của các bánh xe trên cùng một

cầu là độc lập với thùng xe (khi một bánh xe chuyển vị thì khơng xảy ra chuyển vị
liên kết cảu bánh xe cịn lại ). HTT độc lập có thể phân ra : hai đòn ngang , một đòn
ngang , đòn dọc , đòn chéo.

a) Treo phụ thuộc
1.Thùng xe

b) Treo độc lập

2. Bộ phận đàn hồi 3. Bộ phận giảm chấn 4. Dầm cầu
5. Các đòn liên kết của hệ treo
Sơ đồ hệ thống treo.

1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi:
Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lị xo, thanh xoắn.

a)

a.nhíp lá

c)

b)

b,lị xo xoắn

c,thanh xoắn

Các dạng phần tử đàn hồi bằng kim loại

Ngô Văn Thiện

7


§å ¸n tèt nghiƯp

Phần tử đàn hồi bằng phi kim loại :cao su, loại khí nén
Phần tử đàn hồi dạng liên hợp : khí nén – thủy lực , thủy lực khí nén

1.3. Một số loại hệ thống treo
1.3.1. Hệ thống treo phụ thuộc
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 cịn lại cũng dịch chuyển.
Do đó hệ thống treo phụ thuộc khơng thể đảm bảo đúng hồn tồn 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 otơ tải, ơtơ khách loại lớn.
Ưu điểm
+ Trong q trình chuyển động, vết bánh xe được cố định do vậy khơng xảy ra
mịn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập
+ Khi ơtơ quay vịng chỉ có thùng xe nghiêng cịn cầu xe vẫn thăng bằng, do đó
lốp ít mòn.
+ Khi chịu lực bên (lực ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe liên kết
cứng, vì vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
+ Kết cấu đơn giản,rẻ tiền, nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ
dẫn hướng.
+ Số khớp quay ít và khơng càn phải bôi trơn khớp quay.
+ Dễ chế tạo, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ.

Nhược điểm
+ Khi nâng một bên bánh xe lên, vết bánh xe sẽ thay đổi, phát sinh lực ngang
làm tính chất bám đường của otô kém đi và ôtô dễ bị trượt ngang
+ Hệ thống treo ở các bánh xe, nhất là các bánh xe chủ động có trọng lượng
phần khơng được treo lớn.
+ Sự nối cứng bánh xe hai bên nhờ dầm liền làm phát sinh những dao động
nguy hiểm ở bánh xe trong giới hạn vận tốc chuyển động.

Ngô Văn Thiện

8


§å ¸n tèt nghiƯp

+ Nếu hệ thống treo phụ thuộc đặt ở bánh xe dẫn hướng, độ nghiêng của hai
bánh xe sẽ thay đổi khi một bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, làm phát sinh mômen
do hiệu ứng con quay, ảnh hưởng đến các dịch chuyển góc của các cầu và các bánh
xe dẫn hướng quanh trục quay.
+ Khó bố trí các cụm của ơtơ nếu đặt hệ thống treo phụ thuộc ở đằng trước.
Một số hệ thống treo phụ thuộc đang dùng phổ biến cho ôtô :
+ Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là nhíp lá.
+ Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lị xo trụ.

a,hệ thống treo phụ thuộc nhíp lá
Thân xe (4)

δ

1

3

1

2

3
a)

z
∆y

b)

Hình 1.3: Các chuyển vị , lực, mômen tác dụng lên hệ thống treo phụ thuộc
Xe chuyển 1.bánh
động qua
gờ cầu
cao 3.nhíp
(z), b) Lực
và mômen
tác dụng ở bánh xe
xe một
2.dầm
lá 4.thân
xe
1. Bánh xe, 2. Dầm cầu, 3. Nhíp lá, 4. Thân xe

Trên hình 1.3 là sơ đồ mô tả chuyển vị của HTT phụ thuộc nhíp lá sử dụng với

kết cấu cầu đơn. HTT bố trí đối xứng qua mặt phẳng dọc của ô tô. Với đặc điểm nối
Bánh xe, 2. Dầm cầu, 3. Nhíp lá, 4. Thân xe
cứng hai bánh xe bằng dầm1.cầu
liền, khi bánh xe chuyển động qua một gờ cao z, bộ

phận đàn hồi biến dạng, bánh xe bên phải nhấc cao và thực hiện chuyển vị: góc
xoay δ, vết ∆y, .... Bánh xe bên trái thực hiện chuyển vị phụ thuộc qua góc xoay δ so
với thân xe. Sự tác động “phụ thuộc” như vậy, ảnh hưởng tới khả năng tiếp nhận các
lực, mô men truyền giữa bánh xe và thân xe. Vị trí bánh xe được quyết định bởi
chiều dài của bộ nhíp và điểm quay cố định trên thân xe.

Ngô Văn Thiện

9


§å ¸n tèt nghiƯp

Lực thẳng đứng thực hiện truyền qua bộ nhíp và gây biến dạng bộ phận đàn hồi.
Lực dọc, lực ngang và mô men quay truyền qua bộ nhíp, dầm cầu tới thân xe. Như
vậy bộ nhíp và các khớp liên kết quyết định khả năng truyền lực và mơ men.
Trong trường hợp nhíp lá khơng đủ cứng, khả năng truyền lực bị hạn chế, HTT
được bố trí thêm các đòn, với vai trò là bộ phận dẫn hướng.
Với sự phân tích như vậy, khi ơ tơ chuyển động trên đường, bánh xe dịch
chuyển theo phương thẳng đứng, HTT phụ thuộc nhíp lá có các đặc trưng sau:
- Nhíp lá đóng vai trị vừa là bộ phận đàn hồi vừa là bộ phận dẫn hướng,
- Khoảng cách giữa hai vết bánh xe ít thay đổi,
- Khả năng truyền lực bên thông qua dầm cầu, hạn chế xảy ra trượt ngang cầu
xe,
- Khối lượng của phần không được treo lớn, dễ dàng gây ra lực va đập và có thể

ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động,
- Kết cấu có dầm cầu cứng bố trí dưới sàn xe, chiếm không gian lớn, trọng tâm
thân xe cao.

b, hệ thống treo phụ thuộc lị xo xoắn

Hình 1.4:
Hệ thống treo phụ thuộc lò
xo xoắn
1. Giảm chấn
2. Lò xo trụ
3. Cơ cấu Watta
4. Dầm cầu
5. Đòn dọc trên
6. Cơ cấu phanh
7. Thanh ổn định
8. Đòn dọc dưới
9. Cầu xe

HTT phụ thuộc, sử dụng bộ phận đàn hồi lị xo xoắn khơng có khả năng truyền
lực qua bộ phận đàn hồi, do vậy cần bố trí các kết cấu đảm nhận chức năng của bộ

Ngô Văn Thiện

10


§å ¸n tèt nghiƯp

phận dẫn hướng. Kết cấu của HTT phụ thuộc sử dụng lị xo xoắn được mơ tả trên

hình 1.4
Chuyển vị của bánh xe (hay cầu xe) so với thân xe được quyết định bởi cấu trúc
liên kết các đòn giằng. Lực ngang, dọc thực hiện truyền qua bộ phận dẫn hướng. Số
lượng địn có thể là đối xứng (2 trên, 2 dưới) hay không đối xứng (1 trên, 2 dưới).
Cấu trúc liên kết 4 khâu như vậy cũng đa dạng (hình bình hành, hình thang), tuy
nhiên quan trọng là: khi bánh xe chuyển dịch theo phương đứng, chuyển vị khác
xảy ra nhỏ nhất.

1.3.2.Hệ thống treo độc lập
HTT độc lập rất phức tạp, thông thường chúng được phân chia theo khái niệm
động học trên các mặt phẳng của xe với các dạng cơ bản sau:.
- HTT đòn ngang: hai địn ngang, một địn ngang (Mc.Pherson) bố trí trên các
cầu xe: trước và sau.
- HTT đòn dọc: đòn dọc khơng liên kết và địn dọc có thanh liên kết.
- HTT đòn chéo
Nguyên lý hoạt động
Hệ thống treo độc lập khi hai bánh xe trái và phải khơng có quan hệ trực tiếp với
nhau. Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng nằm ngang, bánh xe kia không
chịu ảnh hưởng đó.
Hệ thống treo độc lập thường được sử dụng ở cầu trước ơtơ du lịch, hiện nay có
một số loại ô tô sử dụng hệ thống treo độc lập cho tất cả các cầu.
Ưu điểm
+ Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng
nguyên, do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữ đúng.
+ khả năng quay vòng của xe tốt hơn, vì khi quay vịng đảm bảo được vận tốc
quay của hai bánh xe trái và phải không bị ràng buộc nhiều như ở hệ thống treo phụ
thuộc.

Ngô Văn Thiện

11


§å ¸n tèt nghiƯp

+ Khối lượng khơng được treo của hệ thống nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ
thuộc. Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độ êm dịu của ôtô.
+ Đảm bảo khi dịch chuyển, các bánh xe khơng làm thay đổi các góc đặt bánh xe
và chiều rộng cơ sở, do đó làm triệt tiêu hồn tồn sự lắc của bánh xe đối với trụ
đứng, dẫn đến không phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi các bánh xe dịch
chuyển thẳng đứng.
Nhược điểm
+ Kết cấu phức tạp gồm nhiều chi tiết.
+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe khơng cố định do vậy xảy ra tình trạng
mòn lốp nhanh.
+ Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe khơng liên kết
cứng, vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe.

a, hệ thống treo hai đòn ngang

a) Kết cấu HTT hai đòn ngang
1. Giảm chấn
2. Đòn ngang trên
3. Thanh ổn định
4. Giá đỡ hệ thống treo
5. Cơ cấu lái
6. Vấu hạn chế
7. Bánh xe
8. Đòn ngang dưới
9. Khớp trụ dưới

7

b) Sơ đồ bố trí các địn
1. Bánh xe
2. Địn trên
3. Khớp trụ trên
4. Khớp cầu trên 5. Khớp cầu dưới
6. Khớp trụ dưới
7. Giá đỡ bánh xe
Hình 1.5: Kết cấu và
8. Địn dưới

Ngô Văn Thiện

c) Chuyển vị
của HTT khi
bánh xe dịch
chuyển z

d) Chuyển vị
của HTT khi
thùng xe
nghiêng ψ

các chuyển vị ở HTT hai đòn ngang

12

§å ¸n tèt nghiƯp

Kết cấu của HTT hai địn ngang được trình bày trên hình 1.5a. HTT bố trí đối
xứng, mỗi bên bánh xe có 2 địn ngang, một địn phía trên 2 và một địn phía dưới 8.
Đầu trong của đòn liên kết với thân xe bằng khớp trụ, đầu ngồi được liên kết với
địn quay bởi khớp cầu. Bánh xe được nối cứng với đòn quay. Bộ phận đàn hồi và
giảm chấn được đặt giữa thân xe và đòn ngang dưới (hoặc đòn trên). Các đòn ngang
trên, dưới thường khơng song song và có chiều dài khác nhau. Để tiếp nhận tốt lực
dọc, lực ngang các đòn ngang có dạng hình chữ A.
Sơ đồ bố trí các địn được trình bày trên hình 1.5b. Trên cầu trước dẫn hướng
các đầu ngồi của địn ngang bố trí khớp cầu 5, cho phép bánh xe dẫn hướng quay
xung quanh các khớp cầu. Nối hai tâm khớp cầu thu được đường tâm của trụ đứng.
Khi quay vành lái bánh xe dẫn hướng quay quanh đường nối tâm, thực hiện quay
vịng ơ tơ.
Quan hệ động học của HTT hai địn ngang được mơ tả trên hình 1.5c,d. Đối với
một bánh xe khi dao động theo phương thẳng đứng, thường kèm theo sự thay đổi:
-góc nghiêng ngang δ và có thể ảnh hưởng tới khả năng lăn phẳng của bánh xe,
và ảnh hưởng tới sự tiếp nhận lực thẳng đứng và lực bên,
- độ chụm β ảnh hưởng tới sự quay của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng
- khoảng cách giữa hai vết của bánh xe ∆y ành hưởng tới sự tiếp nhận lực bên
ổn định lật ngang và sự mòn bánh xe.
- góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng.
Các chuyển vị này là không mong muốn, trong các kết cấu hiện nay, các giá trị
chuyển vị trên thay đổi nhỏ và ít ảnh hưởng tới tính chất chuyển động của tồn xe.
Trong thiết kế, thơng qua việc lựa chọn chiều dài và bố trí kết cấu các địn ngang
cho từng ơ tơ cụ thể, có thể giảm nhỏ các chuyển vị không mong muốn kể trên.
Để điều chỉnh góc nghiêng bánh xe và góc nghiêng dọc, nghiêng ngang của trụ
xoay dẫn hướng, thực hiện thông qua việc thay đổi chiều dài làm việc của các đòn
ngang bằng cách: thêm hoặc bớt các đệm vào chỗ bắt với khung xe, trục lệch tâm, ...

Ngô Văn Thiện

13


§å ¸n tèt nghiƯp

Đối với cầu khơng dẫn hướng sự liên kết giữa các đòn với khung vỏ và trụ quay
bánh xe đều là khớp trụ.
HTT hai địn ngang có bộ phận dẫn hướng gồm các đòn ngang, trục quay bánh
xe, còn bộ phận đàn hồi rất đa dạng: lò xo xoắn, thanh xoắn, ballon khí nén hoặc
thuỷ khí kết hợp.
Ưu điểm
+ Khắc phục được sự phát sinh moment hiệu ứng con quay.
+ Triệt tiêu được sự rung của bánh xe đối với trục đứng.
+ Khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh xe.
+ Trọng tâm xe thấp, độ nghiêng thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ.
+ Góc lệch và chuyển vị nhỏ nên có khả năng ổn định khi chuyển động ở tốc độ
cao.
+ Khối lượng của phần không treo nhỏ đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động trên
đường gồ ghề.
Nhược điểm
+ Kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian lớn trên xe.
+ Do sự thay đổi B tương đối lớn nên lốp nhanh mòn.
+ Độ ổn định ngang của bánh xe kém.
+ Động học của bánh xe phụ thuộc vào độ dài của đòn dưới.
+ Chiều rộng cơ sở cũng như độ nghiêng bên thay đổi.

b.hệ thống treo một đòn ngang (Mac Pherson)
HTT Mc.Pherson là biến dạng của HTT hai đòn ngang với độ dài đòn ngang trên

bằng 0. Cấu tạo của HTT Mc Pherson trình bày trên hình 1.6, gồm: một địn ngang,
lị xo trụ, giảm chấn. Địn ngang có đầu trong liên kết với thân xe bởi khớp trụ, đầu
ngoài nối với đầu dưới của giảm chấn bởi khớp cầu. Địn ngang có dạng hình chữ A
để đảm bảo khả năng tiếp nhận lực ngang và dọc tác động lên HTT khi xe chuyển
động. Trục của bánh xe được nối cứng với vỏ của giảm chấn. Đầu trên của giảm
chấn liên kết với thân xe bằng khớp tự lựa, đầu dưới liên kết với địn ngang bằng

Ngơ Văn Thiện

14


§å ¸n tèt nghiƯp

khớp cầu, như vậy giảm chấn đóng vai trò vừa là trụ xoay của bánh xe (dẫn hướng)
và giảm chấn.

2

5

E

4

1
Trụ đứng
giả tưởng
EG

2
3

G

a) Sơ đồ cấu trúc HTT
1. Bánh xe
2. Giảm chấn
3. Đòn ngang dưới4. Lò xo
5.Thân xe
b) Cấu tạo của HTT
1. Ụ cao su
2. Đệm cao su
3.Ty đẩy
4.Cao su bảo vệ
5. Đĩa tỳ lò xo
6. Giảm chấn
7.Tai bắt thanh ổn định
8. thanh nối
9. Thanh ổn định
10. Giá đỡ trục bánh xe

Hình 1.6: Cấu tạo của HTT Mc. Pherson

Trên hình vẽ, trụ quay của bánh xe dẫn hướng là đường EG (là đường thẳng nối
điểm liên kết trên của giảm chấn E với thân xe, điểm G là tâm của khớp cầu dưới).
Lị xo có thể được lồng ra ngồi giảm chấn nhằm thu gọn kích thước cuả HTT. Phần
tử đàn hồi của HTT thường là lò xo xoắn. Khi bánh xe chuyển dịch theo phương
thẳng đứng, các góc kết cấu của trụ quay thay đổi. Chiều dài của địn ngang dưới và
các thơng số kết cấu của HTT được thiết kế hợp lý để hạn chế sự thay đổi này. Khi

bánh xe dao động, các chuyển vị HTT một đòn ngang này xảy ra tương t ự như trên
HTT hai địn ngang.
Ưu điểm
+ Có khả năng điều chỉnh chiều cao thân xe khi xe chạy ở tốc độ cao
+ Tăng độ ổn định của phần thân vỏ xe nhờ bố trí thêm một thanh ổn định
Khuyết điểm

Ngơ Văn Thiện

15


§å ¸n tèt nghiƯp

+ Kết cấu phức tạp, khó bảo dưỡng
+ Giá thành cao

c.hệ thống treo đòn dọc
HTT đòn dọc là HTT bố trí đối xứng qua trục dọc với mỗi bên có một địn 5 bố
trí dọc theo xe (hình 1.7). Một đầu địn dọc được gắn cứng với trục bánh xe 6, một
đầu được liên kết với khung vỏ bởi khớp trụ quay 3, 4. Quỹ đạo chuyển động của
tâm trục bánh xe BC là quỹ đạo tròn, tâm là khớp quay, bán kính bằng chiều dài địn
dọc. Khi xe quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm, tải trọng hai bên chênh lệch,
gây nên hiện tượng lệch cầu xe, ảnh hưởng xấu tới chất lượng quay vòng.
Đòn dọc là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc và quyết định chuyển vị của bánh
xe, đảm nhận chức năng của bộ phận dẫn hướng. Do chịu tải trọng lớn, địn dọc
thường có độ cứng vững cao, khớp quay thường là khớp trụ với ổ bi kim hay ổ cao
su. Để tăng khả năng chịu lực cho khớp quay, HTT sử dụng các ổ con lăn kim đặt
cách xa nhau. Phần lớn HTT địn dọc có bố trí thanh ổn định ngang giúp cho việc
san đều tải trọng thẳng đứng.

1
2
3

C

4
5
5

B

2
3
6

5
a) Cấu tạo HTT địn dọc
1. Giá treo phía sau
2. Giá đỡ của đòn dọc
3. Trục của ổ đỡ
Cao su đỡ
Hệ4.
địn dọc hiện
5.treo
Địn dọc

nay cũng dược dùng

cao vì nó có những ưu điểm sau:

6. Trục bánh xe7. Cơ cấu phanhHình 1.7:
8. Mâm phanh
9. Vấu hạn chế
10. Giảm chấn
11. Lò xo trụ

Ngơ Văn Thiện

b) Sơ đồ cấu tạo HTT địn dọc
1. Khung xe
3.Giảm chấn4. Bánh xe
rộng
rãidọctrên một số ơ tơ có
5. Đòn
6. Khớp quay

2. Lò xo

vận tốc

Cấu tạo và sơ đồ HTT đòn dọc

16


§å ¸n tèt nghiƯp

Ưu điểm
+ Dễ dàng tháo lắp tịan bộ cầu xe, kết cấu đơn giản.

+ Có trọng lượng phần không được treo bé và chiều rộng cơ sở không thay đổi.
+ Giảm nhẹ được lực tác dụng lên địn ngang và các khớp quay, đồng thời khơng
cần dùng đến thanh ổn định (dùng địn liên kết có độ cứng nhỏ).
+ Khơng có moment hiệu ứng con quay ở bánh xe dẫn hướng, khơng gây nên sự
thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, động học dẫn động lái đúng.
Nhược điểm
+ Địi hỏi cơng nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay
trục cầu xe khi đi trên đường vòng ở trạng thái quay vịng thừa.

d.hệ thống treo địn chéo
O
O

1

10

O
C

10

C

7

10

C

O

C

b) Sơ đồ

10

Hình 1.8: HHT đòn chéo của cầu chủ
động

a) Cấu tạo
10

Cấu tạo và sơ đồ HTT địn chéo được thể

1. Khớp ngồi
2. Giá treo
3. Khớp trong
4. Thanh ổn định
5. Cầu xe6. Ụ cao su
7. Cacđăng
8. Giảm chấn
9. Lị xo
Địnhình
chéo 1.8.
hiện10.trên

Địn chéo 10 được

bắt với thân xe bởi các khớp bản lề. Trục quay OC của đòn chéo 10 đặt trên giá treo
2 nhờ các khớp bản lề. Các khớp bản lề 1 và 3 đặt chéo trong không gian với các

Ngô Văn Thiện

17


§å ¸n tèt nghiƯp

góc nghiêng trong mặt phẳng ngang β, trong mặt phẳng đứng α. Khi bánh xe dịch
chuyển theo phương thẳng đứng, bánh xe quay xung quang trục OC.
Sự dịch chuyển của bánh xe phụ thuộc vào chiều nghiêng không gian của đường
trục OC. Các chuyển vị sinh ra được bố trí bù lại cho các chuyển vị khi bánh xe làm
việc ở các tải trọng khác nhau, nhằm tối ưu quan hệ động học và tính ổn định tồn
xe. Các góc nghiêng của trục OC rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu từng xe. Bởi
vậy, HTT này cho phép tận dụng được ưu điểm của hai HTT đòn ngang và đòn dọc
riêng biệt. Đối với cầu chủ động nhờ cấu trúc HTT đòn chéo, tạo được khoảng
khơng gian đủ rộng bố trí truyền lực tới bánh xe qua các đăng 7.
Ưu điểm
+ Tăng độ cứng vững nên tăng khả năng chịu lực ngang
+ Giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe (độ chụm, vết bánh xe và góc
nghiêng ngang của trụ đứng) xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng.
+ Kết cấu đơn giản và chiếm ít khơng gian.
Khuyết điểm
+ Giá thành cao.

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Ngơ Văn Thiện

18


§å ¸n tèt nghiƯp

HỆ THỐNG TREO
Các thơng số kỹ thuật của xe THACO - FOTON
Chiều dài cơ sở
Chiều dài tổng thể
Chiều cao tổng thể
Chiều rộng tổng thể
Trọng lượng đầy tải
Trọng lượng xe
Phân bố trọng lượng xe toàn phần (đủ tải)
lên cầu trước
lên cầu sau
Trọng lượng bản than
phân ra cầu trước
phân ra cầu sau
Vệt bánh xe

4300mm
6670mm
2280mm
2500mm
80250N
40250N

22500N
57750N
20250N
2000N
1800mm

2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo:
Hiện nay trên ơtơ sử dụng hệ thống treo với nhiều dạng khác nhau. Có kết cấu thay
đổi tùy theo từng xe cụ thể, tùy theo nhà sản xuất. Nhưng nhìn chung chúng đều
nằm ở hai dạng là : Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
Dựa vào phân tích ưu nhược điểm của hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ
thuộc ở Chương 1 cùng với tham khảo các loại xe tải trong thực tế em chọn thiết kế
hệ thống treo cho đề rài của mình là loại hệ thống treo phụ thuộc. Sau đây ta sẽ đi
phân tích ưu, nhược điểm của một số loại hệ thống treo phụ thuộc có thể áp dụng.
Từ đó sẽ lựa chọn ra phương án thiết kế tối ưu nhất .

2.1.1 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 tồn bộ chức năng của hệ thống treo.

Ngơ Văn Thiện

19


§å ¸n tèt nghiƯp

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.
+ Ngồi ra nhíp cũng có khả năng truyền các mơmen từ bánh xe lên khung.Đó là
mơmen kéo hoặc mơmen phanh.

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 tác động và lặp lại nhiều lần .
+ Đường đặc tính đàn hồi địi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tế độ
cứng của bản thân nhíp lại là hằng số

Hình 2.1.Hệ thống treo loại nhíp lá ở cầu khơng chủ động.

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

Ngô Văn Thiện

20


§å ¸n tèt nghiƯp

Hình 2.2. Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ.
a) ở cầu chủ động. b) ở cầu bị động

Uu điểm

+ Nếu có cùng độ cứng và độ bền thì lị xo trụ có trọng lượng nhẹ hơn nhíp.
+ Lị xo trụ có tuổi thọ lớn hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lị xo khơng có
ma sát như giữa các lá nhíp, khơng phải bảo dưỡng và chăm sóc như chăm sóc nhíp.

Khuyết điểm
+ Lị xo trụ chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn phải
do các bộ phận khác đảm nhiệm, do đó kết cấu phức tạp.

2.1.3 Hệ thống treo loại khí
Phần tử đàn hồi khí được sử dụng nhiều trong các ơtơ có trọng lượng phần được treo
lớn và thay đổi nhiều
Ưu điểm
+ Phần tử đàn hồi có thể tự thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi
áp suất bên trong phần tử đàn hồi.

Ngô Văn Thiện

21


§å ¸n tèt nghiƯp

+ Giảm được độ cứng của hệ thống treo làm tăng độ êm dịu.
+ Đẩy được sự cộng hưởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm được gia tốc
thẳng đứng của buồng lái, giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe.
+ Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cả hành
trình nén và hành trình trả. Do đó khối lượng phần được treo và khơng được treo dù
bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối thì độ êm dịu của hệ thống vẫn lớn.
+ Khơng có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng phần tử đàn hồi bé, giảm
được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái.

+ Có thể thay đổi được ví trí của vỏ xe với mặt đường tức là thay đổi được chiều
cao chất tải.
Nhược điểm
+ Phải bố trí thêm hệ thống cung cấp khí như bình chứa, máy nén.
+ Hệ thống treo khí yêu cầu phải sử dụng thêm phần điều chỉnh hệ thống treo
(điều chỉnh vị trí của thùng xe và điều chỉnh độ cứng củ
a hệ thống treo).
+ Kết cấu phức tạp.

2.2.Kết luận
Sau khi tìm hiểu và phân tích một số dạng hệ thống treo đang sử dụng thực tế, kết
hợp với thực tế các xe tải hiện đang sử dụng trên thị trường, tình hình sản xuất của
các cơng ty ôtô trong nước, ta chọn hệ thống treo cho cầu trước và cầu sau cho xe
thiết kế là hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp.
+ Hệ thống treo này có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, sửa chữa và thay thế nên giá
thành rất cạnh tranh. Kết cấu của hệ thống đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được tính
êm dịu của ơtơ khi làm việc.
Do một số tính chất mà chỉ có nhíp mới có được (vừa là bộ phận đàn hồi, vừa là bộ
hướng và có thể tham gia giảm chấn). Mặc dù nhíp vẫn cịn một số hạn chế nhưng
vẫn có thể khắc phục được tương đối tốt một số điểm còn chưa hoàn thiện.

2.3. Thiết kế kỹ thuật hệ thống treo
2.3.1. Thiết kế nhíp

Ngơ Văn Thiện

22


§å ¸n tèt nghiƯp

2.3.1a Kết cấu
Nhíp được làm từ các lá thép cong, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến
dài. Cụm nhíp được kẹp chặt lại với nhau ở vị trí giữa bằng một bulơng định tâm.
Hai đầu của lá nhíp dài nhất (lá nhíp chính) được uốn cong tạo thành tai nhíp, mắt
nhíp để gắn nhíp vào khung hay vào một dầm nào đó thơng qua mõ nhíp và chốt
nhíp.

Hình 2.3 - Kết cấu của nhíp
Lá nhíp chính làm việc căng thẳng nhất nên người ta chế tạo lá nhíp chính dày hơn
Độ cong của mỗi lá nhíp được gọi là độ võng. Do lá nhíp ngắn có độ võng lớn
hơn, nên độ cong của nó lớn hơn các lá nhíp dài. Khi bulơng định tâm được xiết

Ngô Văn Thiện

23


§å ¸n tèt nghiƯp

chặt các lá nhíp bị giảm độ võng một chút làm cho hai đầu lá phía dưới ép chặt vào
lá phía trên.
Sơ đồ đơn giản nhất của hệ thống treo phụ thuộc là hai nhíp có dạng nửa elip.
Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ phụ thuộc vào thơng số của nhíp.
Tổng số khớp cả nhíp là sáu khớp (mỗi một nhíp có ba khớp). Lực dọc X và
moment phản lực MY truyền lên khung qua nhíp.
Trong q trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tai nhíp bắt lên
khung hoặc dầm có một đầu cố định cịn một đầu di động.
Đối với nhíp sau đầu cố định ở phía trước đầu di động nằm ở phía sau, cách bố trí
các đầu cố địnhvà di động này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa hệ thống treo và các

hệ thống khác.
Các lá nhíp chịu tải thì thớ trên chịu kéo, thớ dưới chịu nén nên tiết diện các lá
nhíp có dạng như sau:

Hình 2.4 - Tiết diện của các lá nhíp

2.3.1b. Một số nhược điểm của nhíp
+ Trọng lượng lớn.
- Trọng lượng của nhíp nặmg hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác. Nhíp kể cả
giảm chấn chiếm từ (5.5 + 8)% trọng lượng bản thân ôtô.
- Do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do lực động và
lặp lại nhiều lần. Độ mỏi của nhíp thấp hơn độ mỏi của phần tử đàn hồi là thanh
xoắn. Để tăng tuổi thọ của nhíp người ta thực hiện các biện pháp sau:
- Giảm bớt lực tác động lên nhíp. Để nhíp đỡ bị xoắn đầu nhíp đặt vào trong
các gối cao su và đua thêm ụ đỡ phụ để giới hạn moment tác dụng lên nhíp khi
phanh.
+ Giảm ứng suất trong nhíp.

Ngơ Văn Thiện

24


§å ¸n tèt nghiƯp

- Bằng cách hạn chế biên độ trung bình của các dao động của bánh xe
với thùng xe. Ta đưa thêm vào các phần tử đàn hồi phụ (như cao su làm việc chịu
nén) và làm tăng sức cản của các giảm chấn.
- Có thể giảm ứng suất bằng cách thay đổi tiết diện ngang của lá nhíp
làm phân bố lạicác ứng suất pháp tuyến trong lá nhíp. Khi nhíp chịu tải các lớp mặt

trên của nhíp chịu kéo và các lớp mặt dưới chịu nén.
Vì giới hạn chịu mỏi của thép khi kéo kém hơn khi nén nên tiết diện ngang của lá
nhíp nên làm vát hai đầu. Làm như vậy đường trung hòa sẽ dịch chuyển lên trên (so
với kết cấu có tiết diện ngang là hình chữ nhật) làm cho ứng suất kéo giảm đi. Ngồi
ra nó cịn làm giảm ứng suất tập trung ở các góc tiết diện.
- Đầu lá nhíp làm theo hình trái xoan và mỏng hơn thân sẽ làm tăng độ đàn
hồi đầu lá nhíp. Đồng thời làm cho ứng suất trong nhíp phân bố đều hơn và ma sát
giữa các lá nhíp ít đi.
+ Tăng độ cứng bề mặt lá nhíp
- Lá nhíp bị mỏi do ứng suất kéo, thường có vết nứt ở các góc của tiết diện
hay trên mặt làm việc của các lá(do ma sát giữa các lá nhíp sinh ra ứng suất tiếp xúc
cao kết hợp với điều kiện dao động gây nên)
+ Đường đặc tính của nhíp là đường thẳng
Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng thực tế độ cứng của
nhíp lại là hằng số. Vì thế cần phải làm cho độ cứng của nhíp thay đổi theo tải trọng.
Có thể thay đổi độ cứng của nhíp một ít bằng cách đặt nghiêng móc treo nhíp
(khoảng 5O khi khơng tải).
+ Ma sát giữa các lá nhíp cần hạn chế bé hơn (5 + 8)%
- Có thể làm giảm ma sát bằng cách bơi trơn tốt các lá nhíp, giảm số lá nhíp.
- Đặt các tấm đệm giữa các lá nhíp khơng những làm giảm lực ma sát mà cịn
làm quy luật thay đổi lực ma sát tốt hơn.

2.3.2 Thiết kế giảm chấn
Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với nhiều mục đính cơ bản được tổng hợp lại
là các mục đích như sau:

Ngơ Văn Thiện

25