Thiết kế hệ thống treo xe tải 7 tấn (Link CAD: https://bit.ly/39YB9dG)

Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Lời nói đầu........................................................................................................4
Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO.................................................5
1.1. Lịch sử hình thành......................................................................................................................5
1.2. Cơng dụng và phân loại hệ thống treo......................................................................................5
1.2.1. Công dụng............................................................................................................................5
1.2.2. Phân loại...............................................................................................................................6
1.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng.........................................6
1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi........................................7
1.2.2.3. Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động...................................8

Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG TREO..................................................................................................8
2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo..........................................................................8
2.1.1. Các phương án bố trí..........................................................................................................8
2.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí..............................................8
2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc..................................................................................8
2.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc.............................................................................9
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi............................................................................9
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn....................................................................................11
2.4. Các thơng số cơ bản.................................................................................................................12

Chương III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC................................13
3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp.......................................................................................................13
3.1.1. Xác định tần số dao động..................................................................................................13
3.1.2. Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp..................................................................14
3.1.3. Tính độ cứng của nhíp.......................................................................................................19

3.1.4. Tính bền các nhíp...............................................................................................................21
3.1.5. Tính bền tai nhíp................................................................................................................25
3.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp.....................................................................................................26
3.2.Tính tốn giảm chấn..................................................................................................................27
3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg................................................................................27
3.2.1.1. Hệ số cản của hệ thống treo:.....................................................................................28
3.2.1.2. Tính tốn hệ số cản của giảm chấn............................................................................28
3.2.2. Xác định kích thước các van..............................................................................................30
3.2.2.1. Xác định kích thước van trả........................................................................................31

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

1


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

3.2.2.2. Xác định kích thước van nén......................................................................................34
3.2.3 Kiểm tra điều kiện bền........................................................................................................37
3.2.3.1. Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn.............................................................37
3.2.3.2. Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:..................................................38
3.2.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn.................................................38
3.2.4.1. Lò xo............................................................................................................................38

Chương IV: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO SAU......................................43

4.1. Tính tốn nhíp..........................................................................................................................43
4.1.1. Tính tốn và chọn thơng số chính.....................................................................................43
4.1.2. Tính tốn nhíp chính..........................................................................................................44
4.1.2.1. Chọn sơ bộ các thơng số cơ bản................................................................................44
4.1.2.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp:.................................................................................48
4.1.2.3. Kiểm tra bền các lá nhíp.............................................................................................50
4.1.2.4. Tính bền tai nhíp.........................................................................................................54
4.1.2.5. Tính kiểm tra chốt nhíp..............................................................................................55
4.1.3. Tính tốn nhíp phụ............................................................................................................56
4.1.3.1. Chọn thơng các số chính:...........................................................................................56
4.1.3.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp :.................................................................................59
4.1.3.3. Kiểm tra bền các lá nhíp.............................................................................................60
4.2.Tính tốn giảm chấn cầu sau....................................................................................................63
4.2.1. Tính tốn hệ số cản của giảm chấn...................................................................................63
4.2.2. Xác định kích thước các van..............................................................................................66
4.2.2.1. Xác định kích thước van trả........................................................................................67
4.2.2.2. Xác định kích thước van nén......................................................................................70
4.2.3. Kiểm tra điều kiện bền......................................................................................................73
4.2.3.1. Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn:............................................................73
4.2.3.2. Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:..................................................74
4.2.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn.................................................74
4.2.4.1. Lò xo............................................................................................................................74
5.1. Hư hỏng thường gặp................................................................................................................79
5.1.1. Bộ phận đàn hồi.................................................................................................................79
5.1.2. Bộ phận giảm chấn............................................................................................................80
5.2. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo.........................................................................................81

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

2


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Kết luận...........................................................................................................82
Tài liệu tham khảo...........................................................................................83

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

3


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Lời nói đầu
Ơ tơ là phương tiện quan trọng trong mạng lưới giao thông của các quốc gia,
đặc biệt trong các quốc gia phát triển. Vận tải bằng ô tô chiểm khoảng 80% tỉ trọng
của ngành vận tải, nhu cầu vận tải lại không ngừng gia tăng cùng khả năng vận
chuyển hàng hóa, con người một cách linh hoạt đa dạng, kể cả ở thành phố và nơng
thơn . Điều đó chứng tỏ sự cấp thiết của phương tiện này, đòi hỏi sự quan tâm mạnh

mẽ của mọi quốc gia.
Việt Nam đang trong quá trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và đã
vươn lên trở thành quốc gia có thu nhập trung bình. Với việc mở cửa kêu gọi đầu tư,
các khu công nghiệp, chế xuất ngày càng nhiều và mở rộng khắp cả nước cùng với
hệ thống giao thông đường bộ đang dần hồn thiện địi hỏi sự ln chuyển vận tải
hàng hóa phải nhanh chóng, kịp thời, giá thành rẻ. Chính vì vậy, em nhận thấy dịng
xe tải có tải trọng trung bình là phù hợp với bối cảnh nước ta hiện nay.
Mặc khác, ơ tơ cũng địi hỏi sự an tồn, bền bỉ và tính tiện nghi ngày càng
cao, vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong những nhỉ tiêu quan trọng của xe.
Với những kiến thức được học trong nhà trường, cùng với sự tìm hiểu thực tiễn
cùng chủ trương nội địa hóa, em đã chọn đề tài: Thiết kế hệ thống treo xe tải 7
tấn.
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên
hướng dẫn Nguyễn Trọng Hoan và các thầy cô khác trong bộ môn trong bộ môn
nhưng do trình độ của em cịn có hạn, lại thiếu kinh nghiệm nên đồ án chắc chắn
cịn nhiều thiếu sót. Em mong các thầy thơng cảm và đóng góp thêm để em có thể
làm tốt hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên
Trần Việt Thắng
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

4


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7

tấn

Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1. Lịch sử hình thành
Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với sự phát triển của các loại
phương tiện giao thông vận tải. Con người đã sử dụng sức kéo của động vật trong
các loại xe kéo, và đến khi ô tô được phát minh ra thì bánh xe cũng chỉ được liên
kết cứng với thân xe và bánh xe không thể đàn hồi được. Điều này đã gây khó khăn
lớn cho phương tiện khi hoạt động, đó là sự hạn chế về tốc độ di chuyển; cũng như
gây nguy hiểm do xuất hiện dao động mạnh của hàng hóa và người trên xe. Do đó
vấn đề dao động rất được quan tâm và là vấn đề quan trọng trên các phương tiện
vận tải nói chung và đặc biệt trên ô tô.
Năm 1888, J.B Dunlop phát minh ra lốp cao su có chứa khí nén bên trong
giúp tốc độ ô tô vượt qua 40 km/h. Hơn thế, ơ tơ cịn được bố trí hệ thống liên kết
giữa bánh xe và thân xe, hệ thống này được gọi là hệ thống treo. Trong hệ thống
treo bánh xe được liên kết mềm với thân xe và lốp cao su có chứa khí nén, giúp cho
thân xe khơng bị va đập mạnh bởi các mấp mô của mặt đường, đảm bảo thân xe
chuyển động êm dịu bảo vệ tốt hàng hóa và người, hạn chế tải trọng phá hỏng nền.

1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo
1.2.1. Công dụng
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác dụng
làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe.
Xe chuyển động có êm dịu hay khơng phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của
hệ thống treo.
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.
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

5


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

- 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 nhi 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).
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 cịn làm nhiệm vụ
truyền lực dọc, lực ngang, mơ men giữa khung vỏ và bánh xe.

1.2.2. Phân loại
Hệ thống treo ôtô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn
hồi, bộ phận dẫn hướng và theo phương pháp dập tắt dao động.

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 bên trái và bên phải
được liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên khi một
bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thì bánh xe bên
kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản.
rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các xe có tốc độ chuyển
động khơng cao lắm. Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì
nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng.

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

6


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

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 hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh xe bên
trái không có liên kết cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên
sự dịch chuyển của bánh xe kia. Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe mà
người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng
ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.Hệ

thống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấu rời, có độ êm dịu của cả xe
cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt.

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
Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa là
cao su kết hợp sợi vải bọc làm cốt; dạng màng phân chia và dạng liên hợp.
Phần tử đàn hồi là thủy khí có loại kháng áp và không kháng áp.
Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế
độ xoắn.
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

7


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

1.2.2.3. Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động
Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng địn và
dạng ống.

Chương II: 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

2.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí
2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc
Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe
(được nối cứng) không thay đổi. Điều nàylàm 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
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ô tô và xe chuyên dụng K57

8


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

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.

Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo dưỡng.

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
khơng được treo rất lớn. Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khối lượng rầm
thép, khối lượng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lị xo và giảm chấn. Nếu là cầu
chủ động thì nó gồm vỏ cầu và tồn 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 cịn 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 khơng gian đủ lớn. Do đó
thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên, điều này khơng 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
vịng.

2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi kim loại: Bộ phận đần hồi kim loại thường có 3 dạng
chính để lựa chọn: nhíp lá, lị xo xoắn và thanh xoắn.

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

9


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

• Nhíp lá thường được dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo thăng
bằng. Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp lý thì
bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm ln nhiệm vụ của bộ phận hướng. Điều
này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ dàng. Vì
thế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch. Nhíp lá
ngồi nhược điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại cịn có nhược điểm là
khối lượng lớn.
• Lị xo xoắn thường được sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập. Lò xo
xoắn chỉ chịu được lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là
lị xo xoắn phải có bộ phận hướng riêng biệt. So với nhíp lá, lị xo xoắn có
trọng lượng nhỏ hơn.
• Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng được sủ dụng trên một số hệ thống treo
độc lập của ôtô. So với nhíp lá, lị xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn, trọng
lượng nhỏ và lắp đặt dễ dàng.
Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ.
Nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const). Độ êm dịu của xe chỉ
được đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, khơng thích hợp với những xe có tải
trọng thường xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại được sử dụng
phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay.
Bộ phận đàn hồi bằng khí: Loại này có ưu điểm là độ cứng của phần tử đàn
hồi (lị xo khí) khơng phải là hằng số do vậy có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến rất
thích hợp khi sủ dụng trên ôtô. Mặt khác tuy theo tải trọng có thể điều chỉnh độ

cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xo khí) cho phù hợp. Vì
thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên bộ phận đần hồi này có kết
cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn (vì có thêm nguồn cung cấp khí, các
van và phải có bộ phận hướng riêng). Trên xe du lịch thường chỉ trang bị cho các
dòng xe đắt tiền, sang trọng. Còn đối với xe tải, cũng được sử dụng đối với các xe
có tải trọng lớn. Các loại xe đua bộ phận đàn hồi dạng này được sử dụng nhiều dưới
dạng hệ thống treo thủy khí điều khiển được.

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

10


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Lựa chọn: Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội địa
hóa ngành ơtơ ngày càng được chú trọng. u cầu đặt ra cho người thiết kế trước
hết phải nhắm vào mục tiêu này. Một vấn đề không kém phần quan trọng đó là giá
thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhưng phải đảm bảo tối ưu các
yêu cầu kỹ thuật. Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệ
thống treo cho xe ôtô.
Qua những phân tich ưu nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào
đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải 6,5 tấn dựa trên xe cơ sở là xe hino 6,5
tấn. Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế
bộ phận đàn hồi là nhíp. Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo

trong nước có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp. Nhíp được sản xuất không cần
những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng
nội địa hóa ngành ơtơ. Nhíp cịn có thêm ưu điểm là trong q trình vận hành xe ít
bị hư hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ơtơ trên
địa hình giao thơng phức tạp của nước ta hiện nay.
Các bộ nhíp trước được lắp với khung xe qua các giá đỡ và được nối với dầm
cầu qua các quang treo nhíp. Bộ nhíp trước gồm có hai lá nhíp chính dài bằng nhau
mục đích để cường hóa .Để tăng tuổi thọ của nhíp và các lá nhíp chính khơng bị
xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su. Và ta chọn phương án thiết kế (I) và
phương án thiết kế (II) cho cầu trước và cầu sau.

2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn
Giảm chấn sử dụng trên ôtô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sức cản
nhớt và sức cản qn tính của chất lỏng cơng tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ để hấp
thụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra. Về mặt tác dụng có thể có loại
giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứng
hoặc khơng đối xứng. Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩa trong 2 hành
trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có tác dụng (thường là ở hành
trình trả). Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo của pittông giảm chấn loại này
bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van một chiều) với kích thước lỗ khác nhau.
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

11


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7

tấn

Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả cịn lỗ lớn có tác dụng ở hành trình nén. Như
vậy lực cản của giảm chấn ở hành trình trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với
yêu cầu làm việc của hệ thống treo. Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại
thủy lực 2 chiều.

2.4. Các thông số cơ bản
Các thông số kỹ thuật của xe Hino seri 500 FC
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 thân

4350mm
7490mm
2175mm
2470mm
104000 N
29400N
36000N
68000N

phân ra cầu trước

14400N

phân ra cầu sau

15000N

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

12


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Chương III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Trên các ôtô hiện đại thường sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng của bộ
phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng. Ngồi ra nhíp bán elíp cịn thực hiện một chức
năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lên khung xe.

3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp
3.1.1. Xác định tần số dao động
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính tốn hệ thống treo ta chỉ cần
tính toán cho một bên. Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo trước:
Trọng lượng không được treo (Got):
Got =

250.10 2500
=
= 1250( N ).
2
2

Trọng lượng được treo (Gdt):
Gdt =

3600.10 − 1250
= 17375( N )
2

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã
đề ra. Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số dao
động, gia tốc dao động, vận tốc dao động......
Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu, đó là
chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu này được lựa chọn như sau:
Tần số dao động của xe: n=60÷ 120(lần/phút). Với số lần như vậy thì người khoẻ
mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Ta có: n =

30
ft

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
Nếu n<60 (lần/phút) thì càng tốt đối với sức khoẻ con người nhưng độ võng
tĩnh của hệ thống treo rất lớn nên khi kiểm nghiệm thì lại khơng đủ cứng vững.
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

13


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Nếu n>120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con người dẫn đến
mệt mỏi, ảnh hưởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe.
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước: ntr=80 (lần/phút).
2

2

 30   30 
Vậy độ võng tĩnh (ft) : ft =  ÷ =  ÷ = 0,14(m) = 14(cm)
 ntr   80 
G

17375

dt
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: Ct = f = 14 = 1241( N / cm)
t

⇒Ct = 1241( N / cm)

Độ võng động fđ của hệ thống treo phụ thuộc vào đường đặc tính của hệ
thống treo và độ võng tĩnh ft.
Giá trị độ võng động fđ chính xác bằng bao nhiêu hiện nay chưa định được
nhưng khi thiết kế thường lấy:
fđ = (0,6 ÷ 1,0)ft=(0,6 ÷ 1,0).12= 7,2 ÷ 12 (cm)
Chọn fđ=8 (cm)

3.1.2. Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp

Hình 2.3
Ta chọn nhíp là loại nửa elip đối xứng, khi đó cầu ơtơ được gắn ở phần giữa
cịn các đầu nhíp được nối với khung.
Khi đó sơ đồ tính tốn nhíp được thể hiện trên hình 2.4.
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

14


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

O

A
X'
Z1

Z'
Z

B X''
α
Z''
Z2

Hình 2.4
Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp
xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α, vì vậy trên
nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực X góc α phải làm càng nhỏ nếu có
thể. Nhưng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhíp
khơng vượt q trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ơtơ chuyển động khơng
tải thì góc α thường chọn khơng bé hơn 5o. Khi tải trọng đầy góc ỏ có thể đạt trị số
40÷ 50o. Để đơn giản tính tốn chúng ta sẽ khơng tính đến ảnh hưởng của lực X.
Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:
Z bx=Gđt+Got=17375+1250=18625(N)
Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trước của xe tải:
L=(0,22÷ 0,35)Lx
Lx: chiều dài cơ sở của xe: 435 (cm).
L=(0,22÷ 0,35).435=95,7÷ 162(cm)
Chọn chiều dài lá nhíp chính L = 145 (cm)
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tô và xe chuyên dụng K57

15

Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Xác định số lá nhíp và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:
Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của
nhíp. Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến tần số
dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sang xác định
kích thước chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhíp
phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải
trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.
Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì vậy khi
tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp. Điều này rất
quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mơmen
xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta khơng thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả
mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất. Nếu nhíp dài quá làm cho độ
cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ nhíp
và khung xe.
Tóm lại, ta khơng thể lấy chiều dài nhíp q bé hoặc quá lớn mà còn kết hợp
cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình học của nhíp.
Chọn chiều dày các lá nhíp chính: h=10 mm.
Tỷ số giữa chiều rộng và chiều dày của là nhíp chọn trong giới hạn:
6<

b
< 10
h

Chọn tất cả các lá nhíp có bề rộng bằng nhau b=8(cm)
Nếu chiều rộng của lá nhíp q nhỏ thì nhíp sẽ khơng đủ bền, cịn nếu chiều
rộng của lá nhíp q lớn thì khi thân ôtô bị nghiêng ứng suất xoắn ở lá nhíp chính
và các lá tiếp theo sẽ tăng lên.
Khi nhíp làm việc các lá nhíp khơng chỉ chịu lực thẳng đứng mà cịn chịu lực
ngang và mơmen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp, chỉ có
một phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc. Do vậy để tăng độ bền của
lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp chính và chiều dài của
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

16


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

một số lá sát với lá nhíp chính. Để có thể nhận được độ võng tĩnh cực đại của nhíp
khi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải được kết cấu bởi các lá nhíp có chiều dày
giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.
Chọn số lá nhíp là 9, ta chia số nhíp làm 2 nhóm:
Nhóm một có 2 lá: h=9(mm); b=80(mm)
Nhóm hai có 7 lá: h=10(mm); b=80(mm)
Xác định chiều dài các lá nhíp:
Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:
l3 3 l 2

j2 l1
j2

0,5 j (3 l − 1) − (1 + j ) + 0,5( l ) (3 l − 1) = 0
1
2
1
2
3


j3 l2
j3
l 4 3 l3
0,5 (3 − 1) − (1 + ) + 0,5( ) (3 − 1) = 0
j2 l3
j2
l3
l4

.........................................................................

jn
ln −1
jn

0,5 j (3 l − 1) − (1 + j ) = 0

n −1
n

n −1

Trong đó:
li: chiều dài lá nhíp thứ i
ji: mơ men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i
j 1 = 2bh 3c /12 = 2.8.1 3 /12 = 1,33 (cm 4 )
j = bh3/12 = 8.0,93/12 = 0,49(cm4)
Biết l1 = l 2 = 65 cm.
Do l 1 =l 2 nên ta tính từ l 2 .
Ta có hệ phương trình:

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

17


Đồ án tốt nghiệp


j2 l2
0,5 (3
j1 l3


j3 l3
0,5 (3
j2 l4



j
l
0,5 4 (3 4
j3 l5


j5 l5
0,5 (3
j4 l6


j
l
0,5 6 (3 6
j5 l7


j
l
0,5 7 (3 7
j6 l8


j
l
0,5 8 (3 8
j7 l9


Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

− 1) − (1 +

l
j2
l
) + 0,5( 4 )3 (3 3 − 1) = 0
j1
l3
l4

− 1) − (1 +

j3
l
l
) + 0,5( 5 )3 (3 4 − 1) = 0
j2
l4
l5

− 1) − (1 +

l
l
j4
) + 0,5( 6 )3 (3 5 − 1) = 0
j3

l5
l6

− 1) − (1 +

j5
l
l
) + 0,5( 7 )3 (3 6 − 1) = 0
j4
l6
l7

− 1) − (1 +

j6
l
l
) + 0,5( 8 )3 (3 7 − 1) = 0
j5
l7
l8

− 1) − (1 +

j7
l
l
) + 0,5( 9 )3 (3 8 − 1) = 0
j6

l8
l7

− 1) − (1 +

j8
)=0
j7

Giải hệ phương trình:
Ta dùng phương pháp thế để giải hệ trên.
Cụ thể từ phương trình cuối ta có:
0,5.1(3

l8
− 1) − (1 + 1) = 0 ⇔ l9 = 0, 6l8 (1)
l9

Thế phương trình (1) vào phương trình thứ 8 ở hệ trên ta có :
l8 = 0, 725l7

Thế lần lượt từ dưới lên trên ta được :
l 7 = 0,789l 6
l 6 = 0,828l 5
l 5 = 0,854l 4
l 4 = 0,874l 3
l 3 = 0,845l 2

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ô tô và xe chuyên dụng K57

18


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Mà l2 = 650 mm ⇒ l3=550 ; l4=480 ; l5=410 ; l6=340 ; l7=270 ; l8=195; l9=115
Từ phương trình Lk = 2lk + a ta có bảng sau: (mm)
Nhíp số

1

2

3

4

5

6

7

8

9

lk

650

650

550

480

410

340

270

195

115

Lk

1450

1450

1250

1110

970

830

690

540

380

3.1.3. Tính độ cứng của nhíp
Khi lắp nhíp lên xe, người ta dùng các quang nhíp bắt chặt phần giữa nhíp
với dầm cầu. Với kết cấu này ta có thể coi như nhíp bị ngàm cứng ở giữa. Do vậy
khi tính tốn chỉ tính cho một nửa nhíp với giả thiết nửa nhíp bị ngàm chặt một đầu.
Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp được tính
theo cơng thức sau:
C=

6 Eα
n

∑a
k =1

3
k +1

(Yk − Yk +1 )

Trong đó:
E là mơ đun đàn hồi của vật liệu, E=2.105 N/mm2; Ik
α = 0,83; ak = lk – lk+1;
Yk = 1/Ik; Ik = J1 + J2 + J3 +… Jk ;
Jk =

bhk3
;
12

Lt
l'

l

Z

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

19


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn
l1

l2
l3

P

a3

a2

ln
ln - 1

an+1

Do trong bộ nhíp có 2 lá nhíp cái có chiều dài và chiều dày giống nhau nên ta coi 2
lá nhíp cái là lá thứ nhất với: J 1 =

k

lk

ak+1

b

mbhk3
Ta có bảng giá trị sau: (mm)
12

hk

Jk

Ik

Yk

Yk − Yk +1

x(E-6)

x(E-6)

a k3+1 (Yk − Yk +1 )

1

650

100

80

2x9

9720

9720

102.881

41.855

41.855

2

550

170

80

10

6666.667

16386.67

61.025

17.648

86.702

3

480

240

80

10

6666.667

23053.33

43.378

9.73

134.512

4

410

310

80

10

6666.667

29720

33.647

6.165

183.655

5

340

380

80

10

6666.667

36386.67

27.483

4.256

233.513

6

270

455

80

10

6666.667

43053.33

23.227

3.114

293.363

7

195

535

80

10

6666.667

49720

20.113

2.378

364.135

8

115

650

80

10

6666.667

56386.67

17.735

17.735

4870.389

12

∑a
k =1

3
k +1

(Yk − Yk +1 )

6208.12

Vậy ta có độ cứng của nhíp là:
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ô tô và xe chuyên dụng K57

20


Đồ án tốt nghiệp

C=

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

6 Eα
n

∑a
k =1

3
k +1

=

(Yk − Yk +1 )

6.2.105.0,85
= 172,516( N / mm)
6208,12

Độ võng tĩnh f:
ft =

Gt
17375
=
= 100,715(mm)
C 172,516

Nhận thấy các giá trị độ cứng C và độ võng tĩnh f thỏa mãn điều kiện đánh giá độ
êm dịu.

3.1.4. Tính bền các nhíp
Khi tính tốn chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết:
Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu được gắn chặt, một đầu chịu lực
-

Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với
nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút.

-

Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.
l1

P

X2

l2
Xk

lk

Xn-1

ln-1
ln

Xn

Hình 3.4. Sơ đồ tính bền nhíp

Ta coi 2 lá nhíp 1 và 2 là một lá như phần tính tốn trước.
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

21

Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau. Tương tự tại điểm S biến dạng
lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.
Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực như sau :
f =

Pl 3
3EJ

Sử dụng cơng thức trên để tính biểu thức biến dạng tại các điểm tiếp xúc giữa 2 lá
nhíp và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n1 ẩn là các giá trị X 2 ,…X n .
Hệ phương trình đó như sau :
 A2 Z + B2 X 2 + C2 X 3 = 0

 A3 X 2 + B3 X 3 + C3 X 4 = 0

..........................

 An X n −1 + Bn X n = 0

Trong đó:


J  3l
J 
1l 

Ak = k  k −1 − 1 ; Bk = −1 + k  ; C k =  k +1 
2 J k −1  l k
2  lk 

 2 J k −1 

3

 3l k


− 1 ;
 l k +1


lk: chiều dài tính tốn;
Jk: mơ men qn tính của các tiết diện lá nhíp J k =

bhk3
với b là chiều rộng lá
12

nhíp, hk là chiều dày lá nhíp thứ k.
Giải phương trình trên bằng phương pháp thế lần lượt từ dưới lên trên ta có
bảng giá trị
k

lk

Jk

Ak

Bk

Xk

Ck

1

(mm)
650

(mm4)
9720

2

550

6666.667

0.873

-1.686

0.81

8748.232

3

480

6666.667

1.219

-2

0.783

8712.814

4

410

6666.667

1.256

-2

0.746

8750.473

(N)

8687.5

5
340
6666.667
1.309
-2
0.696
8657.65
Sinh6viên: Trần 270
Việt Thắng
Lớp:
Ơ
tơ
và
xe
chun
dụng
K57
6666.667
1.389
-2
0.594
8776.153
7

195

6666.667

1.577

-2

0.419

8747.35

8

115

6666.667

2.043

-2

--

8937.51

22


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

Tính ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm:

lk
X
l k+1
X k l k -X

k+1

X
l k+1

k

k+1

X k (l k -l k+1 )

Mô men tại điểm A:
MA = Xk(lk – lk+1)
Mô men tại điểm B:
MB = Xklk - Xk+1lk+1
Mô men chống uốn:
bhk2
Wuk =
6

Mô men chống uốn tại tiết diện tính tốn:

Đối với 2 lá nhíp cái:

Wu1 =

mbhk2 2.80.9 2
=
= 2160mm 3
6
6

Đối với các lá nhíp cịn lại
bhk2 80.10 2
Wu1 =
=
= 1333.33mm 3
6
6

Ta có bảng giá trị:
k
1

l
650

b
80

h
2x

X

8687.5

9
Sinh viên: Trần Việt Thắng

MA
868750

MB
835347.

Wk
2160

ϬA
402.2

ϬB
386.73

3
Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

23


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

2

550

80

10

8748.23

612376.2

629377

1333.3

459.28

472.03

3

480

80

10

2

8712.81

609897

594456.

1333.3

457.42

445.84

612533.1

6
644093.

1333.3

459.4

483.07

606035.5

1
574039.

1333.3

454.53

430.53

658211.5

6
663828.

1333.3

493.66

497.87

699788

1
677919.

1333.3

524.84

508.44

6
1027814

1333.3

4

410

80

10

4
8750.47

5

340

80

10

3
8657.65

6
7
8

270
195
115

80
80
80

10

8776.15

10

3
8747.35

10

8937.51

770.86

Với lá nhíp thứ 9 có δ C > [ σ] do đó để đảm bảo bền cho lá cuối cùng ta phải tăng
tiết diện của lá nhíp cuối cùng. Tăng bề dày của lá thứ 9: h =12 (mm).
Khi đó mơ men chống uốn của lá thứ 9 là:
bhk2 80.12 2
Wu 1 =
=
= 1920(mm 3 )
6
6
M

1027814
⇒ δc = c =
= 535,32( N / mm 2 )
Wu
1920

Khi đó, ứng suất sinh ra trong mỗi lá nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật
liệu [ σ ] = 600 (N/mm2), do đó các lá nhíp đủ bền.

Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chuyên dụng K57

24


Đồ án tốt nghiệp

Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 7
tấn

ho

Pk

D

3.1.5. Tính bền tai nhíp

Trong đó:

D: đường kính trong của tai nhíp
h0: chiều dầy lá nhíp chính (h0=0,9 cm)
b: chiều rộng lá nhíp (b=7cm)
Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo P k hay lực phanh Pp. Trị số của lực này được
xác định theo cơng thức sau:
Pkmax=Ppmax=ϕ Zbx
Trong đó:
ϕ: hệ số bám của bánh xe với đất. Lấy ϕ = 0,7
Zbx: phản lực của đất lên bánh xe.
Theo phần trên ta có Zbx= 18625(N)
⇒Pkmax=0,7. 18625=13037(N)
Tai nhíp làm việc theo uốn, nén (hoặc kéo).
ứng suất uốn ở tai nhíp là:
σuốn =

Mu
D + h0
= 3Pk max
Wu
bh02

ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
Sinh viên: Trần Việt Thắng

Lớp: Ơ tơ và xe chun dụng K57

25