Thiết kế hệ thống treo xe tải 6,5 tấn (Link Cad ở trang cuối)

Đồ án tốt nghiệp
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..................................................................................................9
2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo..........................................................................9
2.1.1. Các phương án bố trí..........................................................................................................9
2.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí..............................................9
2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc..................................................................................9
2.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc..........................................................................10
2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi..........................................................................10
2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn....................................................................................12
2.4. Các thông số cơ bản.................................................................................................................13

Chương III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC................................14
3.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp.......................................................................................................14
3.1.1. Xác định tần số dao động..................................................................................................14
3.1.2. Tính tốn và chọn thơng số chính của lá nhíp..................................................................15
3.1.3. Tính độ cứng của nhíp.......................................................................................................20
3.1.4. Tính bền các nhíp...............................................................................................................22
3.1.5. Tính bền tai nhíp................................................................................................................26
3.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp.....................................................................................................27
3.2.Tính tốn giảm chấn..................................................................................................................29

3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg................................................................................29
3.2.1.1. Hệ số cản của hệ thống treo:.....................................................................................29
3.2.1.2. Tính tốn hệ số cản của giảm chấn............................................................................30
3.2.2. Xác định kích thước các van..............................................................................................32
3.2.2.1. Xác định kích thước van trả........................................................................................34

1


Đồ án tốt nghiệp
3.2.2.2. Xác định kích thước van nén......................................................................................38
3.2.3 Kiểm tra điều kiện bền........................................................................................................40
3.2.3.1. Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn.............................................................40
3.2.3.2. Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:..................................................41
3.2.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn.................................................42
3.2.4.1. Lị xo............................................................................................................................42

Chương IV: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO SAU......................................47
4.1. Tính tốn nhíp..........................................................................................................................47
4.1.1. Tính tốn và chọn thơng số chính.....................................................................................47
4.1.2. Tính tốn nhíp chính..........................................................................................................48
4.1.2.1. Chọn sơ bộ các thơng số cơ bản................................................................................48
4.1.2.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp:.................................................................................51
4.1.2.3. Kiểm tra bền các lá nhíp.............................................................................................54
4.1.2.4. Tính bền tai nhíp.........................................................................................................58
4.1.2.5. Tính kiểm tra chốt nhíp..............................................................................................59
4.1.3. Tính tốn nhíp phụ............................................................................................................61
4.1.3.1. Chọn thơng các số chính:...........................................................................................61
4.1.3.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp :.................................................................................63
4.1.3.3. Kiểm tra bền các lá nhíp.............................................................................................64

4.2.Tính tốn giảm chấn cầu sau....................................................................................................68
4.2.1. Tính tốn hệ số cản của giảm chấn...................................................................................68
4.2.2. Xác định kích thước các van..............................................................................................71
4.2.2.1. Xác định kích thước van trả........................................................................................74
4.2.2.2. Xác định kích thước van nén......................................................................................77
4.2.3. Kiểm tra điều kiện bền......................................................................................................80
4.2.3.1. Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn:............................................................80
4.2.3.2. Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:..................................................81
4.2.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn.................................................81
4.2.4.1. Lò xo............................................................................................................................81
5.1. Mục đích, yêu cầu của piston..................................................................................................86
5.2. Vật liệu làm piston...................................................................................................................86
5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston......................................................................86
5.4. Phân tích tính cơng nghệ trong kết cấu của chi tiết................................................................87
5.5. Quy trình cơng nghệ khi gia cơng piston.................................................................................87

2


Đồ án tốt nghiệp
5.5.1. Xác định đường lối công nghệ...........................................................................................87
5.5.2. Tính tốn và lập quy trình cơng nghệ gia cơng chi tiết.....................................................87
5.6. Xác định lượng dư và chế độ cắt cho các nguyên công..........................................................88
5.6.1. Nguyên công 1...................................................................................................................88
5.6.2. Nguyên công 2...................................................................................................................91
5.6.3. Nguyên công3....................................................................................................................95
5.6.4. Nguyên công 4...................................................................................................................97
5.6.5. Nguyên công 5.................................................................................................................101
5.6.6. Nguyên công 6. Kiểm tra.................................................................................................104

.......................................................................................................................104
Chương VI: CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC
PHỤC............................................................................................................105
6.1. Hư hỏng thường gặp..............................................................................................................105
6.1.1. Bộ phận đàn hồi...............................................................................................................105
6.1.2. Bộ phận giảm chấn..........................................................................................................106
6.2. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo.......................................................................................107

Kết luận.........................................................................................................108
Tài liệu tham khảo.........................................................................................109

3


Đồ án tốt nghiệp

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 nông 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 q 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 thơng đường bộ đang dần hồn thiện
địi hỏi sự luân 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, ô 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 6,5 tấn.
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của
giáo viên hướng dẫn Nguyễn Tiến Dũng và các thầy cô khác trong bộ mơn
trong bộ mơn 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!

4


Đồ án tốt nghiệp

Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1. Lịch sử hình thành
Sự phát triển của xã hội lồi 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 ơ tơ được phat 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, ô 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 q 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.
- 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
5


Đồ án tốt nghiệp
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 còn làm
nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô 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 không 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.
Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thông 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.
6


Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh
xe bên trái khơng 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.
7


Đồ án tốt nghiệp
Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở
chế độ xoắn.
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 đòn
và dạng ống.

Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong
phần tử hướng.

8


Đồ án tốt nghiệp

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 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.
9


Đồ án tốt nghiệp
2.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc
Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối
lượng 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 địn
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 đần 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.
• 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 luôn nhiệm vụ của
bộ phận hướng. Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn
10


Đồ án tốt nghiệp
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, không thích hợp với những xe
có tải trọng thường xun 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 (lò 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 lị 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.
Lựa chọn: Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội
địa hóa ngành ơtơ ngày càng được chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho người thiết
11

Đồ án tốt nghiệp
kế trước hết phải nhắm vào mục tiêu này. Một vấn đề khơng 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 khơng 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 không 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). Cịn đối với giảm chấn 2 chiều, do
cấu tạo của pittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng

12


Đồ án tốt nghiệp
van một chiều) với kích thước lỗ khác nhau. 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

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

lên cầu sau

Trọng lượng bản thân

67750N

phân ra cầu trước

14400N

phân ra cầu sau

15000N

13


Đồ án tốt nghiệp

Chương III: TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Trên các ơtơ 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 tốn 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)
14

Đồ án tốt nghiệp
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 không đủ cứng
vững.
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
15


Đồ án tốt nghiệp
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.

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 không bé hơn 5 o. 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:
16


Đồ án tốt nghiệp
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)
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 quá 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)
17


Đồ án tốt nghiệp
Nếu chiều rộng của lá nhíp quá nhỏ thì nhíp sẽ khơng đủ bền, cịn nếu
chiều rộng của lá nhíp q lớn thì khi thân ơtơ 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 mômen 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 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 6 lá: h=10(mm); b=80(cm)
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)
18


Đồ án tốt nghiệp
Biết l1 = l 2 = 65 cm.
Do l 1 =l 2 nên ta tính từ l 2 .
Ta có hệ phương trình:


j2 l 2
0,5 (3
j1 l3


j3 l3
0,5 (3
j2 l 4


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


− 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 :

19


Đồ án tốt nghiệp
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

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

145
0

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

20

Đồ án tốt nghiệp
Lt
l'

l

Z
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 =

mbhk3
Ta có bảng giá trị sau: (mm)
12

Yk − Yk +1

k

lk

ak+1

b

hk

Jk

Ik

Yk
x(E-6)

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

21

x(E-6)

a k3+1 (Yk − Yk +1 )


Đồ án tốt nghiệp
8

115

650

80

10

6666.667
12

∑a

k =1

3
k +1

56386.67

17.735

17.735

(Yk − Yk +1 )

4870.389
6208.12

Vậy ta có độ cứng của nhíp là:
C=

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
Xn

ln

Hình 3.4. Sơ đồ tính bền nhíp

22


Đồ án tốt nghiệp
Ta coi 2 lá nhíp 1 và 2 là một lá như phần tính tốn trước.
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 đơi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương
trình với n-1 ẩn là các giá trị X 2 ,…X n .
Hệ phương trình đó như sau :
 A2 Z + B2 X 2 + C2 X 3 = 0

A X + B X + C X = 0
 3 2
3 3
3 4

..........................

 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
12

rộng lá 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
1
2
3
4
5
6
7
8

lk
(mm)
650
550
480
410
340
270
195
115

Jk
(mm4)
9720
6666.667
6666.667
6666.667
6666.667
6666.667
6666.667
6666.667

Ak
0.873
1.219
1.256
1.309
23
1.389
1.577
2.043

Bk
-1.686
-2
-2
-2
-2
-2
-2

Ck
0.81
0.783
0.746
0.696
0.594
0.419
--

Xk
(N)
8687.5
8748.232
8712.814
8750.473
8657.65
8776.153
8747.35
8937.51


Đồ án tốt nghiệp
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:
Wuk =

bhk2
6

Wu1 =

mbhk2 2.80.9 2
=
= 2160mm 3
6
6

Mô men chống uốn tại tiết diện tính tốn:

Đối với 2 lá nhíp cái:

Đối với các lá nhíp cịn lại
Wu1 =

bhk2 80.10 2
=
= 1333.33mm 3
6
6

Ta có bảng giá trị:
k
1
2
3
4
5

l
650
550
480
410
340

b
h
80 2x9
80 10

80 10
80 10
80 10

X
8687.5
8748.232
8712.814
8750.473
8657.65

MA
868750
612376.2
609897
612533.1
606035.5

24

MB
835347.3
629377
594456.6
644093.1
574039.6

Wk
2160
1333.3

1333.3
1333.3
1333.3

ϬA
402.2
459.28
457.42
459.4
454.53

ϬB
386.73
472.03
445.84
483.07
430.53


Đồ án tốt nghiệp
6
7
8

270
195
115

80
80

80

10
10
10

8776.153
8747.35
8937.51

658211.5
699788

663828.1
677919.6
1027814

1333.3
1333.3
1333.3

493.66
524.84

497.87
508.44
770.86

Với lá nhíp thứ 9 có δC > [ 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
=
= 1920(mm 3 )
6
6
M
1027814
⇒ δc = c =
= 535,32( N / mm 2 )
Wu
1920

Wu 1 =

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.

25