Đề tài "Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở Hyundai AEROSPACE"

ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................1
LỜI NĨI ĐẦU................................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI…………...……………………..4
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống treo trên ô tô.............................4
1.2. Công dụng của hệ thống treo...........................................................5
1.3. Phân loại hệ thống treo.....................................................................6
1.4. Cấu tạo các phần tử của hệ thống treo............................................8
1.5. Giới thiệu ô tô và các thống số kỹ thuật........................................12
1.6. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài....................................................14
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HT TREO .......15
2.1. Một số hệ thống treo thường dùng trên ô tô.................................15
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo.................................19
2.3. Lựa chọn giảm chấn cho hệ thống treo.........................................21
CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HTT TRƯỚC.........................24
3.1. Hệ thống treo khí nén.....................................................................24
3.2. Tính tốn thiết kế phần tử đàn hồi................................................34
3.3. Tính tốn thiết kế giảm chấn.........................................................36
3.4. Tính toán thiết kế bộ phận dẫn hướng..........................................43
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ TÍNH TỐN THANH ỔN ĐỊNH NGANG. 50
4.1. Cơng dụng thanh ổn định ngang...................................................50
4.2. Một số u cầu khi tính tốn thiết kế............................................50
4.3. Cơ sở thiết kế tính tốn thanh ổn định ngang..............................50
4.4. Tính tốn thiết kế thanh ổn định ngang cho HTT trước.............53
CHƯƠNG V: HỆ THỐNG CUNG CẤP VÀ TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH
CHIỀU CAO CHO HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN.................................58
5.1. Những yêu cầu của hệ thống treo cơ cấu điều khiển khí nén......58
5.2. Các trạng thái tải trọng đặt lên hệ treo khí nén...........................58
5.3. Hệ thống cung cấp khí nén trên xe Hyundai Aero Space Ld......60

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

1

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

5.4. Hệ thống đàn hồi khí nén điều khiển điện từ...............................61
KẾT LUẬN...................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................68

LỜI NĨI ĐẦU

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

2

SV: Hồng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân địi hỏi cần
chun chở khối lượng lớn hàng hóa và hành khách. Tính cơ động cao, tính
việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô
trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chun chở hàng hóa và
hành khách.
Ơtơ và mặt đường là hai đối tượng có quan hệ mật thiết với nhau. Nằm

giữa mối quan hệ tương tác này là hệ thống treo. Khi ôtô là đối tượng quan
sát, mặt đường là tác nhân thì hệ thống treo có tác dụng giảm va đập lên thân
xe từ kích thích từ mấp mô biên dạng mặt đường, nâng cao độ êm dịu của ôtô,
độ bám mặt đường của bánh xe, độ an tồn chuyển động của ơtơ. Khi đường
là đối tượng quan sát, mấp mơ mặt đường kích thích ơtơ dao động gây ra tải
trọng động tác động lại xuống mặt đường.
Việt Nam là một nước đang phát triển, đang trong thời kỳ cơng nghiệp
hố, hiện đại hố đất nước nên việc xây dựng các khu công nghiệp, các nhà
máy và các cơng trình xây dựng... diễn ra khắp nơi và hầu hết các nguyên vật
liệu, hàng hóa phục vụ cho sự phát triển đó đều được vận chuyển trên các xe
tải là chủ yếu. Nước ta với địa hình trải dài từ Bắc vào Nam cơ sở hạ tầng,
mạng lưới giao thơng đường bộ cịn nhiều yếu kém, đường xá với biên độ
mấp mơ bề mặt lớn do đó ảnh hưởng lớn đến kết cấu. Vì vậy việc thiết kế hệ
thống treo trên xe ôtô là một công việc hết sức cần thiết hiện nay.
Sau một thời gian làm đồ án tốt nghiệp, với cố gắng của bản thân và sự
hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo–Th.s: Nguyễn Hùng Mạnh, cũng như sự
giúp đỡ của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này. Trong quá trình làm đồ án,
do trình độ và kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót. Em rất
mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn.
SV: Hoàng Mạnh Hà

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

3

SV: Hoàng Mạnh Hà

ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ơ TƠ
Khi ơtơ chuyển động trên đường không bằng phẳng, xe thường chịu tải
trọng dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra. Những dao động này ảnh
hưỏng xấu tới tuổi thọ của xe và đặc biệt là gây cảm giác khó chịu đối với
người ngồi trong xe. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng dao động đối với
con người đều đi tới kết luận là con người phải chịu đựng lâu trong môi
trường dao động của ôtô sẽ mắc bệnh về thần kinh và não. Vì vậy tính êm dịu
trong chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe. Tính năng
này phụ thuộc vào khá nhiều yếu tố trong đó hệ thống treo đóng vai trị quyết
định. Hệ thống treo của xe ôtô ngày nay sử dụng 2 kiểu chính: hệ thống treo
phụ thuộc và hệ thống treo độc lập. Hai hệ thống treo này tuy khác nhau về
cấu tạo nhưng cùng mục đích chính đều là giảm rung xóc khi xe vận hành trên
đường khơng bằng phẳng, tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương
thẳng đứng, tránh dao động lắc ngang hay lắc dọc đồng thời đảm bảo truyền
lực và mômen ổn định. Với hệ thống giẩm chấn quá mềm hệ thống treo sẽ tạo
ra nhiều rung động đàn hồi khi làm việc. Ngược lại với hệ thống treo quá
cứng sẽ làm cho xe bị xóc mạnh. Sự dung hồ hai đặc điểm trên là ý tưởng để
các nhà nghiên cứu đưa ra hệ thống treo khí nén.
Hệ thống treo sử dụng nhíp lá, lị xo xoắn…ra đời rất sớm nhưng chưa
thể đáp ứng đòi hỏi cao về độ êm dịu của xe, hệ thống treo khí nén cũng
khơng khơng phải là phát minh mới, nó xuất hiện cùng với hệ thống treo
Mc.Pherson. Hệ thống treo khí nén sử dụng các gối cao su chứa khí nén thay
vì dùng lị xo xoắn, nhíp lá hay thanh xoắn. Nhưng ở thời kỳ này, ngành công
nghiệp vật liệu chưa đáp ứng được độ bền cũng như yêu cầu kỹ thuật cho các
chi tiết hệ thống treo nên vẫn phải dùng lị xo xoắn, nhíp lá, thanh xoắn làm
cơ cấu giảm chấn.
Ngày nay, các nhà thiết kế ôtô đã ứng dụng thành tựu mới của công nghệ
vật liệu, kỹ thuật cơ-điện tử cho ra đời hệ thống treo có tính năng kỹ thuật tiên

tiến, đó là hệ thống treo khí nén-điện tử đang được sử dụng trên các dịng xe
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

4

SV: Hồng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

con cao cấp như BMW, Lexus…và các xe chở khách như Huyndai Aero
Space. Với hệ thống treo này người lái có thể lựa chọn, điều chỉnh độ đàn hồi
cho phù hợp với chế độ vận hành của xe trên đường thông qua việc chọn chế
độ tuỳ thuộc vào tải trọng của xe.
1.2 CÔNG DỤNG CỦA HỆ THỐNG TREO
Hệ thống treo trên ơtơ có cơng dụng đỡ thân xe lên trên cầu xe, cho phép
các bánh chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe
hoặc vỏ xe, hạn chế những chuyển động khơng muốn có khác của bánh xe.
Các bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt các
dao động, rung động và va đập do mặt đường truyền lên.
Đảm bảo khả năng truyền lực và mômen giữa bánh xe với khung vỏ xe.
Công dụng của hệ thống treo được cụ thể qua các phần tử của hệ thống.
*.Phần tử đàn hồi:
Nhiệm vụ của phần tử đàn hồi là đưa tần số dao động của xe phù hợp với
vùng tần số người sử dụng. Ngoài ra, phần tử đàn hồi cịn có nhiệm vụ nối
mềm bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên
khung xe trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động.
Phần tử đàn hồi có đường đặc tính đàn hồi phù hợp với các chế độ làm
việc của xe.
*. Phần tử dẫn hướng:

Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung,
vỏ xe. Bên cạnh đó phần tử dẫn hướng tiếp nhận và truyền lực, mômen giữa
bánh xe với khung, vỏ xe.
*. Phần tử giảm chấn:
Nhiệm vụ của phần tử giảm chấn để dập tắt dao động phát sinh trong quá
trình xe chuyển động từ mặt đường lên khung xe trong các địa hình khác nhau
một cách nhanh chóng. Ngồi ra, đảm bảo dao động của phần tử không treo
nhỏ nhất, sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao khả năng bám
đường và an toàn trong chuyển động.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

5

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

*. Phần tử ổn định ngang:
Phần tử ổn định ngang có chức năng như một phần tử đàn hồi phụ làm
tăng khả năng chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng
ngang.
*. Các phần tử như: vấu cao su, thanh chịu lực phụ…có tác dụng hạn chế
hành trình, tăng cứng và chịu thêm tải trọng.
1.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TREO
Do cách bố trí các bộ phận nên hệ thống treo được phân theo hai nhóm
chính đó là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống treo

a. Hệ thống treo phụ thuộc;
b. Hệ thống treo độc lập;
1- Thùng xe.
4- Dầm cầu.
2- Bộ phận đàn hồi.
5- Các đòn liên kết.
3 - Bộ phận giảm chấn.

1.3.1 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC
Dầm cầu liên kết cứng với hai bánh xe ở hai bên. Ở cầu chủ động, dầm
cầu chủ động liên kết hai bánh xe. Ở cầu dẫn hướng, dầm cầu liền bằng thép
định hình liên kết hai bánh xe.
- Ưu điểm:

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

6

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

+ Vết bánh xe cố định nên giảm độ mòn ngang của lốp.
+ Khả năng chịu lực bên tốt do hai bánh xe được liên kết với nhau nên giảm
sự trượt bên.
+ Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ lắp, dễ sửa chữa.
- Nhược điểm:
+ Khối lượng không treo lớn nên tăng tải trọng động, va đập, giảm độ êm dịu
và sự bám của bánh xe.

+ Chiều cao trọng tâm lớn do đảm bảo khoảng cách làm việc của cầu xe. Do
vậy ảnh hưởng đến tính ổn định và chiếm khơng gian lớn.
+ Nối cứng bánh xe dễ gây nên chuyển vị phụ.
1.3.2 HỆ THỐNG TREO ĐỘC LẬP
Hai bánh xe hai bên chuyển động độc lập với nhau. Sự dịch chuyển của
bánh xe này không ảnh hưởng đến bánh xe khác.
- Ưu điểm:
+ Đảm bảo động học được đúng và chính xác hơn, tuỳ theo kết cấu mà giảm
được độ trượt ngang, độ mài mịn của lốp.
+ Có khơng gian bố trí các bộ phận khác: hạ thấp trọng tâm, tăng độ ổn định
khi chuyển động.
+ Khối lượng phần không được treo nhỏ nên giảm sự va đập và phát sinh tải
trọng động.
- Nhược điểm:
+ Kết cấu phức tạp: Khó khăn cho cơng tác bảo dưỡng sửa chữa.
1.4 CẤU TẠO CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG TREO
1.4.1 BỘ PHẬN ĐÀN HỒI.
a) Bộ phận đàn hồi kim loại.
*. Nhíp lá:

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

7

SV: Hồng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

Hình 1.1 Cấu tạo nhíp lá

Nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên các loại xe tải có trọng tải từ nhỏ đến
lớn, xe bus, đồn xe, xe chun dùng…vì nhíp có kết cấu đơn giản dễ chế tạo.
Nhíp vừa là bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ
giảm chấn. Tuy nhiên, nó ít được sử dụng trên xe con.
Đặc điểm của phần tử đàn hồi nhíp lá:
+ Trên xe con bố trí hệ thống treo sử dụng phần tử đàn hồi là nhíp lá
thường có ít lá, độ cứng nhỏ. Trên xe tải và các loại xe khác, các lá nhíp được
lắp ghép thành bộ, có bộ phận kẹp ngang để tránh khả năng xô ngang khi nhíp
làm việc. Bộ nhíp được bắt chặt với dầm cầu thơng qua bulơng quang nhíp,
liên kết với khung thơng qua tai nhíp và quang treo (để các lá nhíp biến dạng
tự do).
+ Do ma sát trong quá trình làm việc, các lá nhíp cọ sát lên nhau, để
giảm mài mịn và tải trọng va đập thường được bổ sung mỡ chì giữa các bề
mặt tiếp xúc của các lá nhíp (triệt tiêu khả năng giảm chấn của lá nhíp – vai
trị phụ).
+ Đường đặc tính đàn hồi của nhíp lá được coi là tuyến tính, tức là độ
cứng của nó không thay đổi khi tăng tải trọng. Đây là điều không mong muốn
đối với các chế độ hoạt động của xe. Khi tăng tải trọng, cần thiết phải tăng độ
cứng của nhíp.
Nhíp lá được chế tạo từ thép hợp kim cán nóng: thép silic 55C2,
60C2A…
*. Lị xo:
Phần tử đàn hồi lị xo được bố trí trên xe có tải trọng trung bình như xe
con, xe tải nhỏ. Đặc điểm của lị xo:

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

8

SV: Hồng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

+ Lị xo chế tạo từ thép đàn hồi có tiết diện trịn hoặc vng. Hình dáng
bao ngồi có nhiều loại khác nhau nhằm cải thiện đặc tính đàn hồi của lị xo.
+ Đặc tính đàn hồi của phần tử đàn hồi lị xo có dạng tuyến tính nên
khơng có khả năng thay đổi nhiều độ cứng của hệ thống treo.
+ Phần tử đàn hồi lị xo thường được bố trí trên hệ thống treo độc lập,
một số ít bố trí trên cầu sau phụ thuộc.
+ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, tạo không gian rộng để bố trí các phần tử
khác của hệ thống treo hoặc hệ thống lái, có tuổi thọ cao hơn do khơng có ma
sát khi làm việc, khơng phải chăm sóc bảo dưỡng.
+ Nhược điểm: Khơng có khả năng dẫn hướng và giảm chấn. Do vậy bố
trí phức tạp hơn so với loại dùng nhíp lá, đó là phải có bộ phận dẫn hướng
riêng biệt.

Hình 1.2: Các dạng lị xo xoắn thông dụng

*.Thanh xoắn:
Thang xoắn là một thanh thép đàn hồi có đặc tính đàn hồi xoắn tuyến
tính theo góc xoắn. Đặc điểm của phần tử đàn hồi thanh xoắn:
+ Phần tử đàn hồi thanh xoắn thường bố trí trên cầu trước độc lập của
các loại xe con, xe du lịch. Thanh xoắn một đầu liên kết với đòn ngang cả bộ
phận dẫn hướng, một đầu liên kết với khung xe. Tại vị trí liên kết với khung
xe có cơ cấu điều chỉnh cho phép thay đổi chiều cao các đòn dẫn hướng của
hệ thống treo.
+ Kết cấu đơn giản, khơng phải chăm sóc bảo dưỡng và có độ bền cao.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

9

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

b) Bộ phận đàn hồi bằng cao su.
Cao su có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến nên có khả năng thay đổi độ
cứng tuỳ theo tải trọng. Trong hệ thống treo phần tử đàn hồi cao su thường
được sử dụng tại các vị trí liên kết, hạn chế hành trình nhằm làm giảm tải
trọng động khi hệ thống treo làm việc.
Ưu điểm:

+ Có độ bền cao, không phải bảo dưỡng sửa chữa.
+ Khả năng hấp thụ năng lượng tốt.
+ Trọng lượng nhỏ và đặc tính đàn hồi phi tuyến.

Nhược điểm: + Tính đàn hồi phụ thuộc vào nhiệt độ.
+ Sự biến dạng dư lớn.
c) Bộ phận đàn hồi khí nén.
Do có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến nên được sử dụng trên xe có
chất lượng cao như: xe con, xe buýt chất lượng cao, xe có trọng tải lớn.
Đặc điểm:
+ Buồng đàn hồi có khả năng chịu tải trọng thẳng đứng, khơng có khả
năng truyền lực dọc, lực bên do đó cần phải có bộ phận dẫn hướng riêng biệt
là các địn dọc, địn ngang.
+ Bộ phận đàn hồi khí nén thường bố trí trên hệ thống treo phụ thuộc ở

xe tải, xe bus, một số trên hệ thống treo độc lập đối với xe con. Số lượng
buồng khí trên mỗi hệ thống treo phụ thuộc vào tải trọng của xe. Hệ thống
treo khí nén được cung cấp khí nén bởi hệ thống tự động cung cấp khi nén,
thường chung với hệ thống phanh. Cảm biến tại mỗi vị trí cầu xe cho phép
nhận tín hiệu thay đổi chiều cao của thân xe, thơng qua bộ điều khiển và chấp
hành duy trì chiều cao buồng khí cho phù hợp.
+ Ưu điểm:

- Có khả năng tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo.
- Khơng có ma sát giữa các phần tử đàn hồi.
- Trọng lượng nhỏ.

+ Nhược điểm: - Khơng có khả năng dẫn hướng.
- Hệ thống điều khiển phức tạp.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

10

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

1.4.2 BỘ PHẬN DẪN HƯỚNG
Bộ phận dẫn hướng có nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang và mômen
từ bánh xe lên thân và khung xe. Tuỳ thuộc vào dạng hệ thống treo độc lập
hay phụ thuộc mà bộ phận dẫn hướng có thể là nhíp, lị xo hay thanh xoắn.
Quan hệ bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng gọi
là quan hệ động học. Khả năng truyền lực tại mỗi vị trí gọi là quan hệ động

lực học của hệ thống treo.
1.4.3 BỘ PHẬN GIẢM CHẤN
1. Khoang vỏ trong;
5.Cần piston;
2. Phớt làm kín;
6.Piston;
3. Bạc dẫn hướng;
7.Van cố định;
4. Vỏ chắn bụi;
8.Vỏ ngồi
Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo giảm chấn thuỷ lực
2 lớp vỏ

Trên hệ thống treo, bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ:
- Giảm và dập tắt các dao động truyền từ bánh xe lên khung xe khi
chuyển động qua đoạn đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ bộ phận đàn
hồi và bộ phận dẫn hướng, tạo cảm giác thoải mái cho người ngồi trên xe.
- Đảm bảo dao động của phần tử không được treo là nhỏ nhất. Sự tiếp
xúc giữa bánh xe và mặt đường luôn được đảm bảo.
- Nâng cao khả năng chuyển động của xe như khả năng tăng tốc, khả
năng an toàn khi chuyển động.
GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

11

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

Trên ôtô hiện nay người ta sử dụng giảm chấn thuỷ lực có tác dụng 2
chiều ở cấu trúc 2 lớp.
Để dập tắt dao động khi xe đang chuyển động, giẩm chấn sẽ biến đổi cơ
năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và van tiết lưu.
1.5 GIỚI THIỆU Ô TÔ VÀ CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT
1.5.1 TÍNH NĂNG CỦA XE KHÁCH HYUNDAI AERO SPACE
Ngày nay xe khách dùng để vận chuyển hành khách được sử dụng rất
nhiều. Với nhu cầu di chuyển ngày càng lớn, xe khách ngày càng được phát
triển mạnh. Các xe có số lượng chỗ người nhiều, được trang bị đầy đủ tiện
nghi dùng vận chuyển hành khách ngày càng được sử dụng nhiều. Bên cạnh
đó ơ tơ khách loại này cũng giải quyết vấn đề ùn tắc giao thơng. Xe khách này
có khả năng chở gấp 1,5 lần so với xe khách thông thường.
Huyndai Aero Space là một trong những xe khách được sử dụng nhiều
để vận chuyển hành khách, đặc biệt là vận chuyển trên các tuyến đường dài
như Hà Nội – Hải Phòng, Hà Nội – Quảng Ninh, Hà Nội – Thành Phố Hồ Chí
Minh…
1.5.2 CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE HYUNDAI AERO SPACE

Thơng số xe

Đơn vị

Chiều dài tổng
Chiều rộng tổng
Chiều cao tổng
Khoang
Dài
Rộng
Hành
Cao

khách
Trước

mm
mm
mm
mm
mm
mm

11540
2490
3285
10620
2340
1995

mm

2014

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

12

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

Vệt bánh Sau
xe
Tự trọng
Trọng lượng toàn bộ
Khoảng cách giữa các trục
Vmax
Khả năng leo dốc
Bán kính quay vịng min
Động cơ
Cơng suất động cơ
Mơmen xoắn
Dung tích động cơ
Số chỗ (cả người lái)
Trước
Sau
Cỡ lốp

mm

1816

Kg
Kg
mm
km/h
tgθ
m

10775
13765

6050
116.2
0,252
9,9
D6AV
ps /rpm
235/2200
kgm/rpm 78/1400
cc
11149
45+1
45+1
10,00×20-14PR
10,00×20-14PR

1.6 MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1.6.1 MỤC TIÊU
Thiết kế hệ thống treo cho xe khách trên cơ sở xe khách Huyndai Aero
Sapce LD với nhiệm vụ riêng là thiết kế hệ thống treo trước.
1.6.2 NHIỆM VỤ
Trên cơ sở tài liệu tham khảo và xe thực tế nhằm tìm hiểu khái quát về
hệ thống treo. Qua đó lựa chọn phương án thiết kế phù hợp và phân tích, tính
tốn điều kiện làm việc, tính ứng dụng của phương án thiết kế, nhằm củng cố
kiến thức đã học.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

13

SV: Hoàng Mạnh Hà

ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

14

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

CHƯƠNG II
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
2.1 MỘT SỐ HỆ THỐNG TREO THƯỜNG DÙNG TRÊN Ơ TƠ
KHÁCH
Trên các loại ơ tơ khách hiện nay thường được bố trí hệ thống treo phụ
thuộc với dầm cầu liền. Đề tài lựa chọn sơ đồ hệ thống treo là hệ thống treo
phụ thuộc. Hệ thống treo phụ thuộc có thể ứng dụng ở các dạng sau:
2.1.1 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC SỬ DỤNG NHÍP LÁ
Nhíp lá được xếp thành bộ (10) được kẹp chặt (11) chống xơ ngang nhíp.
Trong q trình làm việc, bộ nhíp biến dạng, bánh xe dịch chuyển lên phía
trên bị hạn chế bởi ụ cao su (3). Ụ cao su (5) có tác dụng tăng cứng bởi nó có
khả năng thay đổi chiều dài làm việc của bộ nhíp khi bộ nhíp biến dạng chạm
vào ụ (5). Bộ nhíp, hai đầu liên kết với khung qua tai (1) và (6) có kết cấu đặc
biệt dạng miếng vát (7) nhíp lá nhíp tì và trượt theo bán kính cong của miếng
vát, do vậy nó có khả năng thay đổi chiều dài làm việc của lá nhíp tức là thay
đổi độ cứng của hệ thống treo. Bộ nhíp được cố định với dầm cầu (8) thơng
qua quang nhíp (9). Giảm chấn (4) liên kết một đầu với khung xe, một đầu với

tai giảm chấn đặt trên dầm cầu.
- Ưu điểm: kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa. Nhíp được dùng
phổ biến nhất vì nhíp vừa là bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và một phần
làm nhiệm vụ giảm chấn.
- Nhược điểm: trọng lượng lớn, độ bền thấp.
- Phạm vi sử dụng: Dùng trên xe tải, xe khách, xe bus và treo sau xe du
lịch.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

15

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

Hình 2.1 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá
1- Tai nhíp
6- Tai nhíp
2- Khung xe
7- Miếng vát
3- Ụ cao su hạn chế hành trình
8- Dầm cầu
4- Giảm chấn
9- Bu lơng quang nhíp
5- Ụ cao su tăng độ cứng cho nhíp
10- Bộ nhíp
11- Kẹp nhíp chống xơ ngang

2.1.2 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC SỬ DỤNG LỊ XO
Bộ phận đàn hồi lị xo (1) được đặt trên dầm cầu phụ thuộc (7) và phía
trên được bắt với khung hoặc thân xe qua mặt bích. Bộ phận đàn hồi lị xo
khơng có khả năng dẫn hướng, để đảm nhận khả năng dẫn hướng và truyền
lực, mômen đầy đủ, trên xe bố trí địn liên kết riêng biệt là các đòn dọc trên
(3), dọc dưới (5), đòn chịu lực ngang Panhada (2). Giảm chấn hai lớp vỏ đặt ở
phía sau, một đầu liên kết với dầm cầu, đầu kia liên kết với khung, có nhiệm
vụ dập tắt dao động phát sinh khi xe chuyển động. Kết cấu hệ thống treo trên
hình cịn có thanh ổn định ngang (6) là bộ phận đàn hồi phụ có tác dụng
chống lật ngang cho xe khi có sự thay đổi tải trọng thẳng đứng tác dụng các
bánh xe trên cùng một cầu.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

16

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

- Ưu điểm: So với hệ thống treo loại nhíp thì lị xo có tuổi thọ cao hơn,
trọng lượng nhỏ hơn. Do lò xo có độ cứng nhỏ hơn nhíp nên tính êm dịu
chuyển động tốt hơn.
- Nhược điểm: Hệ thống treo loại lò xo phải có thêm bộ phận dẫn
hướng.
- Phạm vi sử dụng: Loại này được sử dụng chủ yếu ở cầu sau xe con.

Hình 2.2 Hệ thống treo phụ thuộc loại lị xo
a) Kết cấu b,c: Sơ đồ bố trí các thanh dẫn hướng trên, dưới và đòn ngang

1- Bộ phận đàn hồi lò xo trụ
5- Đòn dẫn hướng dưới
2- Thanh truyền lực bên
6- Thanh ổn định ngang
3- Đòn dẫn hướng trên
7- Dầm cầu
4- Giảm chấn

2.1.3 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC SỬ DỤNG BUỒNG ĐÀN HỒI KHÍ
NÉN
Hệ thống treo dạng bày có bộ phận đàn hồi là các buồng khí nén ở dạng
tiêu chuẩn. Số lượng buồng khí phụ thuộc vào tải trọng của xe. Bộ phận đàn
hồi cho phép chịu tải trọng thẳng đứng nhưng khơng có khả năng truyền lực
dọc hay lực bên do vậy phải có bộ dẫn hướng riêng biệt là các địn dọc, địn
ngang hoặc nhíp.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

17

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

Hình 2.3 Hệ thống treo trước phụ thuộc sử dụng Balon khí nén
1- Giảm chấn
5- Địn dẫn hướng dưới
2- Buồng khí nén
6- Địn dẫn hướng trên

3- Dầm cầu
7- Đòn truyền lực bên
4- Thanh ổn định ngang
8- Địn dẫn động lái

Trên hình 2.3 là hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi là
buồng khí nén (2). Buồng khí nén khơng có khả năng dẫn hướng nên hệ thống
treo cần có phần tử dẫn hướng riêng biệt. Bộ phận dân hướng bao gồm các
đòn dọc dưới (5), dọc trên (6), đòn ngang (7) và thanh ổn định ngang (4).
Ưu điểm:

+ Có khả năng tự thay đổi độ cứng của hệ thống treo.
+ Không có ma sát giữa các phần tử đàn hồi.
+ Trọng lượng của phần tử đàn hồi nhỏ.

Nhược điểm: + Hệ thống điều khiển phức tạp.
+ Khó khăn cho cơng tác bảo dưỡng.
Phạm vi sử dụng: Hệ thống treo phụ thuộc loại khí nén thường dùng trên
các xe có tải trọng lớn, xe buýt chất lượng cao và một số loại xe con.
2.1.2 HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC SỬ DỤNG BUỒNG ĐÀN HỒI KHÍ
NÉN KẾT HỢP NHÍP LÁ
Để khắc phục những nhược điểm của hệ thống treo khí nén, người ta sử
dụng hệ thống treo phụ thuộc sử dụng cả balon khí nén và nhíp lá.
Ưu điểm: Dùng nhíp làm phần tử đàn hồi kết hợp bộ phận dẫn hướng
nên kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng, sửa chữa.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

18

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

Nhược điểm: Trọng lượng lớn, độ bền thấp.
Phạm vi sử dụng: Dùng nhiều trên xe tải, xe khách.

Hình 2.4: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng balon khí nén và nhíp lá

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
Qua phân tích các loại hệ thống treo phụ thuộc có thể bố trí trên xe khách
đồng thời tham khảo xe thực tế đề tài lựa chọn kết cấu hệ thống treo như sau:
- Hệ thống treo trước: Ta lựa chọn phương án thiết kế cho hệ thống treo
trước là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi khí nén. Kết cấu gồm có:
+ Bộ phận đàn hồi là các buồng khí nén dạng gấp. Độ đàn hồi, độ cao
tĩnh của hệ thống treo có thể điều chỉnh được do phần tử đàn hồi khí nén đảm
nhiệm.
+ Thanh ổn định ngang làm tăng khả năng chống lật của xe.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

19

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí hệ thống treo trước

1- Buồng khí nén
5- Thanh truyền lực bên
2- Đòn dẫn hướng trên
6- Thanh ổn định ngang
3- Cầu xe
7- Van điều khiển khí nén
4- Thành phần phụ

- Hệ thống treo sau: Vì tải trọng của xe lớn nên ta chọn phương án thiết
kế cho hệ thống treo sau sử dụng hệ thống treo phụ thuộc. Kết cấu gồm:
+ Phần tử đàn hồi là các buồng khí nén. Ta sử dụng 4 buồng khí tiêu
chuẩn bố trí cân bằng 2 bên.
+ Thanh ổn định ngang làm tăng khả năng chống lật của xe.
+ Cơ cấu dẫn hướng: 2 địn dưới dạng hình bình hành và địn trên là dạng
chữ V có khả năng truyền lực dọc và lực ngang.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

20

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống treo sau
1- Buồng khí nén
5-Địn dẫn hướng dưới
2-Giảm chấn
6- Cầu xe

3-Đòn dẫn hướng trên
7- Giá đỡ
4-Thanh ổn định ngang

2.3 LỰA CHỌN GIẢM CHẤN CHO HỆ THỐNG TREO
Chọn loại giảm chấn là loại thủy lực tác dụng hai chiều với kết cấu có
thể là loại một lớp vỏ hoặc hai lớp vỏ.
2.3.1 GIẢM CHẤN THỦY LỰC MỘT LỚP VỎ
Giảm chấn 1 lớp vỏ được thể hiện trên hình với các đặc điểm sau:
+ Vỏ giảm chấn tiếp xúc trực tiếp với khơng khí tạo điều kiện thốt nhiệt tốt.
+ Do buồng khí nén được ngăn cách bởi piston tự do, tránh được hiện tượng
xâm thực làm ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của giảm chấn.
+ Giảm được tiếng ồn.
Ưu điểm:
- Khi có cùng đường kính ngồi với giảm chấn hai lớp vỏ thì giảm chấn
một lớp vỏ có đường kính cần piston có thể làm lớn hơn mà sự biến động
tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.
- Điều kiện tỏa nhiệt tốt.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

21

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí
nào.

Nhược điểm:
- Làm việc kém tin cậy, có thể bị bó kẹt trong
các hành trình nén hoặc trả mạnh.
- Có tính cơng nghệ thấp, bao kín khơng tốt.
- Tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với
ống dẫn hướng cao.
Phạm vi sử dụng: giảm chấn một lớp vỏ
được sử dụng rộng rãi ở các hệ treo, đặc biệt là
hệ treo Mc.Pherson
Hình 2.7:Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn 1 lớp vỏ
1 – Van một chiều
5 – Buồng chứa dầu
2 – Cần piston
6 – Piston
3 – Cụm làm kín
7 – Van một chiều
4 – Xy lanh
8 – Khoang chứa dầu

2.3.2 GIẢM CHẤN HAI LỚP VỎ
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn
quen thuộc và được dùng phổ biến cho đến nay.
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian trong
thành hai buồng A và B. Ở đi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bao
ngồi vỏ trong là một lớp vỏ ngồi, khơng gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù
thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV).
Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa
bên trong là chất lỏng, khơng gian cịn lại chứa khơng khí có áp suất bằng áp
suất khí quyển.
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các

van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

22

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ô tô Hyundai AEROSPACE

Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:
Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo giảm chấn thuỷ lực 2 lớp
vỏ
1. Khoang vỏ trong
5.Cần piston
2. Phớt làm kín
6.Piston
3. Bạc dẫn hướng
7.Van cố định
4. Vỏ chắn bụi
8.Vỏ ngồi

+ Ngun lý làm việc:
Ở hành trình nén bánh xe tiến lại gần
khung xe, lúc đó ta có thể tích buồng B giảm
nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV)
đi lên khoang A và sang khoang C ép khơng
khí ở buồng bù lại. Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu và
các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc.

Ở hành trình trả bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng do đó áp
suất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, khơng khí ở buồng bù giãn ra, đẩy
chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B.
Trong q trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng
có các lỗ van lưu thơng thường xun. Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào kết cấu
cụ thể. Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm
van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên
lực cản giảm chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ.
Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát
làm cho nóng giảm chấn lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngồi (8) và truyền
vào khơng khí để cân bằng năng lượng.
+ Ưu điểm của giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc
tin cậy ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
+ Nhược điểm là khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng
khơng khí lẫn vào chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn.

CHƯƠNG III

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

23

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
3.1. HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN
Hệ thống treo khí nén thực chất là hệ thống treo cơ bản có phần tử đàn

hồi là các buồng khí nén. Mơi chất là khí nén. Hệ thống treo khí nén đảm bảo
mọi yêu cầu của một hệ thống treo bình thường, ngồi ra việc bố trí hệ thống
treo khí nén cịn có khả năng tăng tính tiện nghi, có thể thay đội độ êm dịu
của xe tùy thuộc vào tải trọng. Mặt khác, do đặc diểm của hệ thống treo khí
nén, buồng khí nén khơng đảm nhiệm thêm vai trị dẫn hướng như đối với hệ
thống treo cơ khí nên không thể truyền được lực ngang, lực dọc của xe. Do
vậy đối với hệ thống treo này phải có hệ thống các đòn dẫn hướng riêng biệt.
3.1.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA BỘ PHẬN ĐÀN HỒI:
Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo khí nén là các buồng khí có mơi chất
là khí nén, áp lực khí nén được tạo ra phụ thuộc vào tải trọng bên ngoài.
Với:
- Fp: Tải trọng đặt lên buồng đàn hồi.
- pa: Áp suất khí quyển.
- p: Áp suất khí nén trong buồng đàn hồi.
- S: Diện tích làm việc buồng đàn hồi.
Hình 3.1 Sơ đồ tính tốn

Fp = (p-pa).S [N]

(3.1)

Hay là: Fp = pz .S [N]
Trong đó:
- pz: Độ chênh lệch áp suất của buồng khí nén.
- S=

 2
.d w với dw là đường kính buồng khí nén. Khi d w thay đổi thì S thay
4

đổi nên ta có thể viết S=f(z)
Ở trạng thái tĩnh tải trọng đặt lên buồng đàn hồi là:
Fs=(ps-pa).S [N]

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

(3.2)

24

SV: Hoàng Mạnh Hà


ĐATN :Thiết kế HTT trước ô tô khách 46 chỗ trên cơ sở ơ tơ Hyundai AEROSPACE

Trong đó: ps là áp suất khí nén ở trạng thái tĩnh.
Mối quan hệ của Fp và z được thể hiện qua đồ thị sau:

a) Buồng xếp

b) Buồng gấp
Hình 3.2: Quan hệ của F và z

Với loại buồng gấp, trong khoảng làm việc nhất định, buồng đàn hồi khi
bị nén lại có thể làm giảm diện tích làm việc, do đó cần thiết phải tạo dáng
pittơng một cách thích hợp.
Trên đường đặc tính trên xác định tại z = 0, tương ứng với chiều cao tĩnh
của buồng đàn hồi, quan hệ của áp suất pz là không thay đổi. Trong thực tế các
đường cong này còn được xác định sao cho: áp suất p z được giữ không cho
thay đổi (khoảng 0,5 Mpa). Như vậy, quan hệ giữa F và z ở trạng thái tĩnh cho

với áp suất không đổi.
Sự biến đổi của S theo khoảng nhỏ dz gọi là hệ số biến đổi diện tích làm
việc:
U=

dS
dz

(3.3)

Khi z=0, áp suất khí nén khoảng 0,5 Mpa. Giá trị này của U như sau:
U>0 – diện tích làm việc tăng lên.
U=0 – diện tích làm việc khơng đổi.
U<0 – diện tích làm việc giảm đi.

GVHD: Th.S Nguyễn Hùng Mạnh

25

SV: Hoàng Mạnh Hà