Tthiết kế mô hình hệ thống treo bán chủ động (Có bản vẽ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC

Link cad: />
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Việt Hùng…………………………………………………
Lớp: Ơ tơ A……………………………..Khóa: 52…………………………...
Ngành: Cơ khí ơ tơ…........................................................................................
1. Đề tài thiết kế:
Kiểm nghiệm và xây dựng bệ thử 1/4 hệ thống treo trước Mc.Pherson trên xe
du lịch.
2. Các số liệu ban đầu:
Xe du lịch 4 chỗ ngồi..
3. Nội dung các phần thiết kế và tính toán:
- Đặc điểm hệ thống treo MC.Pherson.
- Kiểm nghiệm hệ thống treo trước Mc.Pherson trên xe du lịch.
- Xây dựng bệ thử hệ thống treo 1/4 ô tô.
- Thiết kế mạch đo gia tốc của khối lượng được treo và không được treo.
- Một số kết quả đạt được và nhận xét.
4. Các bản vẽ và đồ thị:
- Bản vẽ kết cấu hệ thống treo trước Mc.Pherson xe du lịch 4 chỗ

1A0.

- Bản vẽ kết cấu giảm chấn

1A0.

- Bản vẽ 6 chi tiết điển hình

1A0.

- Bản vẽ động học hệ thống treo Mc.Pherson

1A0.

- Bản vẽ kết cấu bệ thử

1A0.

- Bản vẽ sơ đồ mạch đo gia tốc

1A0.
Cán bộ hướng dẫn
Phạm Hữu Nam

6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

1


7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Ngày …… tháng ….. năm 2012

Chủ nhiệm bộ mơn

Cán bộ hướng dẫn thiết kế

(Kí và ghi rõ họ tên)

(Kí và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ mơn.
Ngày ….. tháng ….. năm 2012
(Kí và ghi rõ họ tên)

2


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................- 5 CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON TRÊN XE DU
LỊCH..................................................................................................................... - 7 1. Nhiệm vụ của hệ thống treo:..........................................................................- 7 2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động:...........................................................................- 7 2.1. Cấu tạo hệ thống treo Mc.Pherson:.........................................................- 7 2.2. Động học hệ thống treo Mc.Pherson:......................................................- 8 3. Các bộ phận chính hệ thống treo Mc.Pherson:..............................................- 9 3.1. Giảm chấn hệ thống treo Mc.Pherson:....................................................- 9 3.2 Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo Mc.Pherson:......................................- 10 3.3 Bộ phận đàn hồi:.....................................................................................- 11 CHƯƠNG II.......................................................................................................- 12 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TRƯỚC MC.PHERSON. .- 12 1. Đặc điểm hệ thống treo trước:.....................................................................- 12 2. Bố trí và kết cấu hệ thống treo trước của xe:...............................................- 12 3. Các thông số kết cấu của hệ thống treo trước:.............................................- 13 4. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo Mc.Pherson:.....................................- 15 4.1 Kiểm tra sơ đồ động học:.......................................................................- 15 4.2 Các chế độ tải trọng:...............................................................................- 21 4.2.1 TH chỉ chịu tải trọng động (có lực Z, khơng có lực X, Y) ……….- 21 4.2.2 TH chỉ chịu lực phanh cực đại (có lực X,Z, khơng có lực Y) …….- 22 4.2.3 TH chỉ chịu lực bên cực đại (chỉ có lực Y, Z, khơng có lực X).......- 25 4.3 Kiểm tra bền các cụm chi tiết:................................................................- 26 4.3.1 Kiểm bền đòn ngang:......................................................................- 26 -

3


4.3.2 Kiểm nghiệm độ võng tĩnh, độ võng động và đặc tính đàn hồi:......- 32 4.3.3 Kiểm tra bền lò xo:..........................................................................- 33 4.3.4 Kiểm bền Rô tuyn:..........................................................................- 35 4.3.5 Kiểm bền giảm chấn:......................................................................- 37 4.3.5.1 Hệ số cản giảm chấn, hệ số tắt chấn:........................................- 37 4.3.5.2 Kích thước cơ bản của giảm chấn:............................................- 39 4.3.5.3 Kiểm bền thanh đẩy giảm chấn:...............................................- 41 4.3.6 Thanh ổn định:................................................................................- 42 CHƯƠNG III: XÂY DỰNG BỆ THỬ................................................................- 44 1. Mục đích và yêu cầu kiểm nghiệm trên băng thử:.......................................- 44 2. Sơ đồ, nguyên lý hoạt động trên băng thử:..................................................- 45 2.1 Các bộ phận bệ thử.................................................................................- 46 2.2 Nguyên lý làm việc của bệ thử:..............................................................- 46 3. Thiết kế mạch đo:........................................................................................- 47 3.1 Mục đích:...............................................................................................- 47 3.2 Sơ đồ khối nguyên lý làm việc mạch đo:................................................- 48 Chương IV: TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH SỚ LIỆU..............- 55 1.Mục đích thí nghiệm:....................................................................................- 55 2. Các chế độ thí nghiệm:................................................................................- 55 3. Tiến hành thí nghiệm:..................................................................................- 55 4. Kết quả thí nghiệm:.....................................................................................- 56 KẾT LUẬN........................................................................................................- 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................- 61 PHỤ LỤC...........................................................................................................- 62 A. Tổng quan về vi điều khiển AVR:...............................................................- 62 B. Phần lập trình cho Vi Điều Khiển sử dụng chương trình AVR Studio:........- 67 -

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo Mc.Pherson................................................- 6 Hình 1.2a: Chuyển vị hệ thống treo khi bánh xe dịch chuyển z.............................- 7 Hình 1.2b: Chuyển vị hệ thống treo khi thùng xe nghiêng....................................- 7 Hình 1.3a: Giảm chấn lắp trực tiếp........................................................................- 8 Hình 1.3b: Giảm chấn lắp gián tiếp........................................................................- 8 Hình 1.4a: Kết cấu đòn ngang................................................................................- 9 Hình 1.4b: Kết cấu Rơ tuyn....................................................................................- 9 Hình 1.4c: Khớp trụ................................................................................................- 9 Hình 2.1: Sơ đồ chung hệ thống treo....................................................................- 11 Hình 2.2: Họa đồ động học hệ thống treo............................................................- 15 Hình 2.3: Họa đồ kiểm tra động học hệ thống treo..............................................- 17 Hình 2.4: Sự chuyển vị của bánh xe.....................................................................- 17 Hình 2.5: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu tải trọng............................................- 18 Hình 2.6: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu lực phanh cực đại.............................- 20 Hình 2.7: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu lực bên cực đại.................................- 22 Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên đòn ngang khi chịu tải trọng............................- 23 Hình 2.9: Sơ đồ lực tác dụng lên đòn ngang khi chịu lực kéo, phanh cực đại....- 25 Hình 2.10: Sơ đồ chịu lực đòn ngang khi chịu lực bên cực đại...........................- 27 Hình 2.11: Kích thước lò xo................................................................................- 29 Hình 2.12: Rơ tuyn hệ thống................................................................................- 35 Hình 2.13: Đồ thị đặc tính của giảm chấn………………………………………- 39 Hình 2.14: Kích thước của giảm chấn..................................................................- 40 Hình 2.15: Thanh ởn định.....................................................................................- 43 Hình 3.1a: Kết cấu băng thử.................................................................................- 46 Hình 3.1b: Kết cấu bẳng thử thực tế.....................................................................- 46 Hình 3.2: Khối cảm biến......................................................................................- 49 Hình 3.3: Sơ đồ khối cảm biến............................................................................- 50 Hình 3.4: Cấu tạo và nguyên lý làm việc ..........................................................- 50 -

5


Hình 3.5: Khối vi xử lý trung tâm sử dụng VĐK Atmega 16.............................- 51 Hình 3.6: Bộ hiển thị Led 7 thanh........................................................................- 52 Hình 3.7: Nguyên lý hoạt động của Led 7 thanh Anot chung..............................- 53 Hình 3.8: Khối nguồn cấp cho VĐK Atmega 16.................................................- 53 Hình 3.9: Khối nguồn cấp cho cảm biến MMA7260Q........................................- 53 Hình 3.10: Sơ đồ mạch giao tiếp với máy tính....................................................- 54 Hình 4.1: Mạch đo gia tốc…………………………………………...….....……- 55 Hình 4.2a: Vị trí gắn cảm biến của khối lương được treo………………...…….- 56 Hình 4.2b: Vị trí gắn cảm biến của khối lượng khơng được treo.........................- 56 Hình 4.3: Hình Bệ thử với tải trọng 156kg...........................................................- 56 Hình 4.4: Đồ thị ứng với tải trọng 120kg.............................................................- 58 Hình 4.5: Đồ thị ứng với tải trọng 150kg.............................................................- 59-

6


LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong thời kỳ hội nhập kinh tế quốc tế. Nền kinh tế không
ngừng phát triển mạnh mẽ. Kèm theo sự phát triển về kinh tế là nhu cầu về đời sống
nói chung, phương tiện đi lại, vận chuyển nói riêng cũng thay đởi khơng ngừng.
Để đáp ứng nhu cầu của con người, trong ngành công nghiệp ơ tơ cần có
những bước đột phá mạnh mẽ trong việc phát triển những loại xe vừa tiện nghi vửa
giảm tối đa tiêu hao nhiên liệu cũng nhằm đảm bảo được an toàn cho con người
cũng như xe, chống ô nhiễm môi trường. Để thực hiện điều này, hiện nay ngành
công nghiệp ô tô rất chú trọng đến việc xây dựng các hệ thống điều khiển chủ động
hoặc bán chủ động ở các cụm các hệ thống trên xe ô tô với đặc điểm là có thể tự
động hoặc do con người tác động vào làm thay đổi các đặc tính làm việc làm cho hệ
thống làm việc tốt và hiệu quả hơn.
Ở nước ta trong những năm gần đây ngành công nghiệp ô tô bắt đầu chú
trọng phát triển theo xu hướng này. Và một trong những hệ thống được chú ý nhất
là hệ thống treo, vì hệ thống treo là hệ thống làm nhiệm vụ dập tắt dao động đảm
bảo sức khỏe cho con người cũng như các hệ thống khác trên xe. Để đánh giá một
hệ thống treo làm việc hiệu quả hay không chúng ta cần có hệ thống đo lường một
số thơng số như tần số dao động, gia tốc, chuyển vị phần khối lượng được treo cũng
như phần khối lượng không được treo trên xe ô tô. Qua những thông số này mà
người ta có thể chế tạo, điều chỉnh sao cho có được đặc tính tốt nhất cho từng xe với
từng loại đường cụ thể khác nhau. Qua đó đảm bảo sức khỏe người trên xe.
Với sự quan tâm của nhà trường cũng như viện cơ khí động lực cùng các

thầy cơ giáo trong khoa và thầy giáo hướng dẫn. Với đề tài: “Kiểm nghiệm và xây
dựng bệ thử dao động 1/4 hệ thống treo Mc.Pherson trên xe du lịch”. Nhằm
xây dựng hệ thống đo xác định chất lượng của hệ thống treo đang sử dụng, qua đó
có thể phát triển nên ứng dụng vào hệ thống treo chủ động hoặc hệ thống treo bán
chủ động để điều chỉnh các thông số của hệ thống treo làm sao có một hệ thống treo
tốt đảm bảo an toàn và chất lượng phù hợp với điều kiện trong nước.

7


Trong quá trình làm đồ án này. Qua quá trình cố gắng tìm hiểu của bản thân
với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hữu Nam và
sự giúp đỡ của các thầy trong khoa em đã hồn thành nhiệm vụ được giao. Tuy
nhiên do trình độ còn hạn chế, thời gian tìm hiểu có hạn nên trong đồ án của em còn
rất nhiều điều bấ cập. Em mong sự chỉ bảo đóng góp của các thầy cơ giúp cho đồ án
của em thêm hồn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và đóng góp của các thầy!

8


CHƯƠNG I: ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG TREO TRƯỚC MC.PHERSON
TRÊN XE DU LỊCH
1. Nhiệm vụ của hệ thống treo:
Hệ thống treo có nhiệm vụ là nối đàn hồi khung vỏ ơ tô với hệ thống chuyển
động nhằm giảm va đập truyền từ mặt đường lên khung vỏ, tạo độ êm dịu chuyển
động.
Truyền lực từ bánh xe lên khung xe và ngược lại, để xe có thể chuyển động,
đồng thời đảm bảo sự chuyển dịch hợp lý vị trí của bánh xe so với thùng xe.
2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động:

2.1. Cấu tạo hệ thống treo Mc.Pherson:

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo Mc.Pherson
1- Giảm chấn đồng thời là trụ đứng. 2- Đòn ngang dưới.
3- Bánh xe. 4- Lò xo. 5- Trục giảm chấn.
P- Tâm quay bánh xe; S- Tâm nghiêng cầu xe.
Cấu tạo hệ thống treo Mc. Pherson bao gồm có: một đòn ngang dưới, giảm
chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu gối lên khớp cầu B, một đầu bắt với
khung xe (thường là tai xe). Bánh xe nối cứng với vỏ giảm chấn, lò xo có thể đặt
lồng(như hình vẽ) giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn.

9


2.2. Động học hệ thống treo Mc.Pherson:
Quan hệ động học hệ thống treo Mc.Pherson được mơ tả trên hình 1.2 a, b.
Đối với một bánh xe khi dao động theo phương thẳng đứng, thường kèm theo sự
thay đởi:
- Góc nghiêng ngang γ và có thể ảnh hưởng tới khả năng lăn phẳng của bánh
xe, và ảnh hưởng trực tiếp tới sự tiếp nhận lực thẳng đứng và lực bên.
- Độ chụm β (góc điều khiển) ảnh hưởng tới sự quay bánh xe dẫn hướng khi
quay vòng.
- Khoảng cách giữa hai vết bánh xe ΔB ảnh hưởng tới sự tiếp nhận lực bên
ổn định lật ngang và sự mòn bánh xe.
- Góc nghiêng ngang trụ đứng Δδ.

Hình 1.2a Chuyển vị hệ thống

Hình 1.2b Chuyển vị hệ thống treo khi

treo khi bánh xe dịch chuyển z

thùng xe nghiêng Ψ

Các chuyển vị này là không mong muốn, trong các kết cấu hiện nay, các giá
trị chuyển vị trên thay đởi nhỏ và ít ảnh hưởng tới tính chất chuyển động của tồn
xe. Trong thiết kế thông qua việc lựa chọn chiều dài và bố trí kết cấu các đòn ngang,
có thể giảm nhỏ các chuyển vị không mong muốn kể trên.

10


3. Các bộ phận chính hệ thống treo Mc.Pherson:
3.1. Giảm chấn hệ thống treo Mc.Pherson:
Có tác dụng dập tắt các dao động tương đối giữa khung vỏ và bánh xe sinh ra
trong quá trình chuyển động bằng cách chuyển năng lượng dao động (cơ năng)
thành dạng nhiệt năng (ma sát) và tỏa ra mơi trường khơng khí.
Trên hệ thống treo Mc.Pherson trụ dẫn hướng đồng thời là giảm chấn:

Hình 1.3a Giảm chấn lắp trực tiếp
Hình 1.3b Giảm chấn lắp gián tiếp
Trên hệ thống treo Mc.Pherson có hai kiểu lắp giảm chấn là: lắp trực tiếp và
lắp gián tiếp như hình vẽ 1.3a, b. Với kiểu lắp trực tiếp thì vỏ giảm chấn được hàn
cứng với giá của bánh xe, ngoài ra còn hàn với giá đỡ lò xo, giá bắt đòn quay ngang
của hệ thống lái. Như vậy toàn bộ lực tác dụng truyền qua thân giảm chấn, khi giảm
chấn có sự cố cần thay thế phải phá bỏ mối hàn, tuy nhiên lượng chi tiết giảm đi
nhiều. Để khắc phục nhược điểm phá bỏ mối hàn, trên một số giảm chấn, người ta
chỉ hàn vào đi của nó một giá bắt với giá của bánh xe, trên giá có các lỗ bu lông
đặt cách xa nhau khoảng 100 mm và gờ định vị để tăng độ cứng vững cho hệ thống.
Do tuổi thọ giảm chấn ngắn hơn cụm trục bánh xe nên hiện nay thường dùng

kiểu lắp gián tiếp. Cụm giá bánh xe được hàn với ống đựng giảm chấn. Ớng này
được gia cơng các tai và giá đỡ khác. Giảm chấn được đặt trong ống.

11


Khi sử dụng giảm chấn hai lớp vỏ đối với hệ thống treo Mc.Pherson yêu cầu
trục giảm chấn có đường kính lớn, vì vậy cần có buồng bù lớn, đồng thời sự thay
đổi áp suất làm việc của giảm chấn ở khoảng rộng. Do vậy trong quá trình làm việc
thường xảy ra hiện tượng sùi bọt khơng khí trong dầu làm giảm hiệu quả dập tắt dao
động của giảm chấn. Mặt khác khả năng thốt nhiệt ra mơi trường từ vỏ trong qua
chất lỏng (hoặc khơng khí) tới lớp vỏ ngoài chậm. Ở vùng lạnh loại giảm chấn này
gặp hiện tượng bị bó cứng khi để xe đứng yên qua đêm lạnh, các van tiết lưu bị bó
kẹt. Để khắc phục các hiện tượng xấu đó trên xe con lắp loại giảm chấn một lớp vỏ
có áp suất nạp cao.
3.2 Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo Mc.Pherson:
Xác định quan hệ dịch chuyển tương đối của bánh xe so với thùng xe, cho
phép dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn chế các chuyển dịch khác không
mong muốn của bánh xe.
Bộ phận dẫn hướng bao gồm:
- Thanh đòn liên kết.
- Các khớp trụ, khớp cầu.
* Đòn ngang: đòn ngang quyết định độ cứn giữa hai bên liên kết, bởi vậy các tiết
diện cần hợp lý.

Hình 1.4a: Kết cấu đòn ngang

Hình 1.4b: Kết cấu Rơ tuyn

Hình 1.4c: Khớp trụ

* Khớp cầu: là cụm hay hư hỏng của hệ thống treo vì vậy thường chế tạo rời.
Các phần chính bao gồm: quả cầu, bạc nhựa, vỏ và thân. Ngày nay các khớp cầu

12


được chế tạo liền khối, sau khi bị mòn phải thay thế. Trên vỏ của khớp cầu có các lỗ
để bắt với đòn.
Các khớp cầu được chế tạo không phải bôi trơn thường xuyên nhưng lại cần
thiết tránh bụi và nước, vì vậy các miếng cao su che bụi là rất quan trọng. Khi khớp
cầu bị mòn có thể phát hiện qua tiếng ồn, đặc biệt khi đi trên đường xấu hiện tượng
mòn lốp tăng lên rõ rệt.
* Khớp trụ: khớp trụ có hai dạng là khớp trụ cao su và khớp trụ bi nhưng
thường gặp hơn cả là khớp trụ cao su, trong quá trình truyền lực khớp trụ cao su có
nhược điểm là truyền tải kèm theo sự biến dạng. Nhưng do khả năng giảm va đập,
chống ồn nên được dùng khá phổ biến. Các khớp trụ cao su thường được dùng trên
hình 1.4c.
3.3 Bộ phận đàn hồi:
Chức năng: có tác dụng làm êm dịu chuyển động của thân xe khi đi trên
đường bằng cách biến đổi tần số dao động giữa hai phần của hệ thống treo thành tần
số dao động thích hợp, phù hợp với trạng thái sinh lý của con người.
Bộ phận đàn hồi trên hệ thống treo Mc.Pherson sử dụng lò xo trụ, cao su.
Ưu điểm là lò xo xoắn bố trí trong khơng gian hẹp, khi bị nén lò xo có thể
xếp chồng phẳng, có nội lực ma sát nhỏ nên ít phải chăm sóc và bảo dưỡng trong
q trình sử dụng.

13

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
MC.PHERSON
1. Đặc điểm hệ thống treo trước:
- Với đặc điểm khoang người lái thuộc khối lượng được treo ở hệ thống treo
trước nên đòi hỏi độ êm dịu cao, tần số dao động phải nằm trong giới hạn cho phép.
- Thông thường hiện nay trên các ô tô du lịch thường bố trí động cơ đặt
trước, cầu trước chủ động nên kết cấu cầu trước rất phức tạp và không gian chật
hẹp. Vì vậy đòi hỏi hệ thống treo trước cũng phải nhỏ gọn, giải phóng được khơng
gian dành cho hệ thống truyền lực, hệ thống lái...
2. Bố trí và kết cấu hệ thống treo trước của xe:

8
7
6
5

1

4
3
2

Hình 2.1: Sơ đồ chung hệ thống treo
1- Bánh xe; 2- Đòn ngang dưới; 3- Thanh cân bằng; 4- Trục láp;
5- Giảm chấn; 6- Ụ hạn chế; 7- Lò xo; 8- Khung xe.
Hệ thống là một bộ phận nối phần được treo và phần không được treo một
cách đàn hồi và cùng với lốp làm giảm những chấn động gây nên do sự mấp mô của
mặt đường khi xe chạy.

14


Các bộ phận của hệ thống treo bao gồm:
- Bộ phận đàn hồi: Lò xo 7 (hình 2.1 ) làm giảm nhẹ các tải trọng động tác
dụng từ bánh xe lên khung và đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi chuyển động.
- Bộ phận dẫn hướng: Giảm chấn 5 (hình 2.1) làm nhiệm vụ truyền lực dọc,
lực ngang và mô men từ đường lên các bánh xe.
- Bộ phận giảm chấn làm nhiệm vụ dập tắt các dao động của phần khối lượng
được treo và không được treo của ô tô.
3. Các thông số kết cấu của hệ thống treo trước:
Các thông số kỹ thuật của hệ thống treo:

Tên

Ký

Trọng lượng của tồn xe khi khơng tải
Trọng lượng của tồn xe khi đầy tải
Trọng lượng đặt lên cầu trước khi không tải
Trọng lượng đặt lên cầu sau khi không tải
Trọng lượng đặt lên cầu trước khi đầy tải
Trọng lượng đặt lên cầu sau khi đầy tải
Chiều dài cơ sở của xe
Kích thước Dài x Rộng x Cao
Kí hiệu lốp
Khoảng sáng gầm xe khi đầy tải
Khối lượng không được treo cầu trước
Khối lượng của một bánh xe
Bán kính bánh xe

Cơng thức bánh ô tô
Chiều rộng cơ sở cầu trước
Chiều cao trọng tâm xe khi xe đầy tải
Khoảng cách từ trọng tâm xe tới cầu sau

15

hiệu
G0
GT
G01
G02
GT1
GT2
L

Giá trị

Đơn

15200
19200
8500
6700
10000
9200
2630
3635x1475x1895

vị

N
N
N
N
N
N
mm
mm

185/65 R14 H.

Hmin
mkt1
mbx
rbx
B01
Hg
b

110
50
15
298
4x2
1480
600
1060

mm
kg

kg
mm
mm
mm
mm


4. Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo Mc.Pherson:
4.1 Kiểm tra sơ đồ động học:
Thơng số hình học:

Tên
Góc nghiêng ngang trụ đứng
Góc nghiêng ngang bánh trước
Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng
Độ võng tĩnh
Độ võng động
Độ võng tĩnh của hệ thống treo khi không

Ký hiệu
δ0
γ0
r0
ft
fđ
f0t

Giá trị
130
0

30
180
144
146

Đơn vị
Độ
Độ
mm
mm
mm
mm

tải
Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến đòn

kc

150

mm

dưới
Khoảng cách từ mặt đường tới tâm quay trụ

h02

900

mm

đứng
* Xây dựng họa đồ động học hệ thống treo Mc.Pherson:
- Kẻ đường nằm ngang dd để biểu diễn mặt phẳng đường.
- Vẽ đường trục đối xứng của xe A0m, A0m vng góc với dd tại A0.
- Trên A0m đặt các đoạn:
A0 A1  H min 110 mm
A1 A2  f d 144 mm
A2 A3  f t 180 mm
A4 A3  f ot 146 mm
Trong các đoạn trên thì chiều các đoạn lấy hướng lên trên, còn đoạn A 3A4
mang dấu âm nên hướng xuống dưới.
- Trên mặt phẳng đường A0d đặt: A0 B0 

B
 740 mm
2

Với B0 là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.
- Tại B0 dựng Boz vng góc với dd.
- Trên đường A0Bo lấy ra phía trong đoạn A0B0 một đoạn: B0C0  r0  30 mm
- Tại C0 dựng đường C0n tạo với phương thẳng đứng một góc: δ0= 130.

16


- Trên đường C0n tìm điểm O2 là điểm liên kết giảm chấn với tai xe, O2 cách
mặt đường một đoạn là 900 mm.
- Trên B0z đặt: B0 B  rbx  298 mm
- Tại B dựng đường vng góc với C0n, cắt C0n tại điểm C2.

Vậy C2 là điểm nối cứng của trụ bánh xe với trụ xoay đứng.
- Trên C0n từ điểm C2 đặt phía dưới một đoạn: C2C1 

K r 150

 75 mm
2
2

C1C2 là khoảng cách từ tâm trục bánh xe tới khớp quay ngoài đòn ngang.
C1 là vị trí khớp quay ngồi của đòn ngang ở vị trí khơng tải.
Tại vị trí này tâm quay của đòn ngang phải cao hơn hoặc ngang bằng vị trí A4
trên đường A0m.
- Bằng cách tương tự ta sẽ đi tìm vị trí khớp trong của đòn ngang ở vị trí đầy
tải như sau: Khi hệ thống treo biến dạng lớn nhất, nếu coi thùng xe đứng yên thì
bánh xe sẽ dịch chuyển tịnh tiến đến điểm B1.
Nếu coi khoảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so
với trạng thái khi không tải.
Bo B1  f d  ft  f 0T 144  180  146  178mm
- Từ B1 kẻ đường B1q // dd.
- Trên B1q đặt B1Do: B1Do  B0C0  r0 15 mm .
- Nối D0 với O2 thì D0O2 là đường tâm quay trụ xoay đứng khi ở trạng thái
đầy tải(hệ thống treo biến dạng lớn nhất).
Trong quá trình bánh xe dịch chuyển khoảng cách C0C1 là không thay đởi. Do
đó trên đường D0O2 ta lấy đoạn: D0 D1  CoC1 .
D1 chính là vị trí khớp cầu ngồi của đòn ngang ở chế độ đầy tải.

17

Hình 2.2: Họa đồ động học hệ thống treo Mc.Pherson
Như vậy C1 và D1 sẽ cùng nằm có tâm là khớp trụ trong O1 của đòn ngang,
bán kính là chiều dài đòn ngang lđ (chưa biết).
Tâm khớp trụ trong O1 phải nằm trên đường trung trực của đoạn C1D1.
- Xác định tâm O1 bằng cách:
+ Kẻ đường kk là đường trung trực của đoạn C1D1.
+ Từ A4 kẻ đường thẳng tt // dd.
+tt cắt đường thẳng dd tại O1.
- Xác định tâm quay tức thời P của bánh xe:
+ Kéo dài C1O1.

18


+ Từ O2 kẻ đường vng góc với O2C0.
+ Hai đường thẳng trên cắt nhau tại đâu thì chính là tâm P.
- Xác định tâm quay tức thời S của cầu xe cũng như thùng xe trong mặt
phẳng ngang cầu xe.
+ Nối PB0.
+PBo giao với Aom tại S.
� Đo khoảng cách C1O2 rồi nhân tỷ lệ ra thì ta được độ dài càng chữ A:
lđ= 370 mm
* Xây dựng họa đồ kiểm tra động học hệ thống treo Mc.Pherson:
Khi đã xác định được độ dài đòn ngang Lđ ta đi xây dựng được họa đồ biểu
thị sự thay đởi góc nhiêng của giảm chấn và đòn ngang khi độ võng của thân xe
(hay độ đi lên của bánh xe) thay đổi:

19

Hình 2.3: Họa đồ kiểm tra động học hệ thống treo Mc.Pherson

20


Hình 2.4: Sự chuyển vị của bánh xe

21


4.2 Các chế độ tải trọng:
4.2.1 Trường hợp chỉ chịu tải trọng động (chỉ có lực Z, khơng có lực X và Y).
G
Z  Z tt kd  1T .2  10000( N )
2
Trong đó:
kđ: hệ số tải trọng động (kđ = 1,8-2,5)
Ztt: tải trọng thẳng đứng tính cho một bên bánh xe.
Z= 10000 (N)

Hình 2.5: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu tải trọng động
- Phản lực Z đặt tại bánh xe gây nên đối với trục đứng AB:
ur uuur uur
Z  Z AB  Z Y  M z ( yoz )
ZAB cân bằng với Zlx: Z lx  Z cos   10000.cos130  9848( N )
- Tại đầu A lực dọc theo phương giảm chấn tác dụng:
Z A  Z AB  Z lx  9848( N )
- Lực Z gây ra lực ngang ZY và MZ:
+ ZY  Z sin   10000.sin130
+ M z  Zro cos  10000.0,03.cos130  148( N .m)

Trong đó:
Z- Tải trọng động thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe.

22


ro- Bán kính quay bánh xe quanh trụ đứng (ro=0,03 m).
ZAB- Lực dọc theo phương trụ đứng.
ZY- Lực ngang tác dụng lên bánh xe.
δ- Góc nghiêng ngang trụ đứng (δ= 13o)
- Mz tạo nên 2 phản lực ở A và B là: AMz và BMz
AMz  BMz 

Mz
148

 291( N )
m  n 0, 434  0,075

- ZY gây nên hai phản lực là AZY và BZY:
ZY (rbx  n) 1736(298  75)

 804( N )
mn
434  75
Z (r  m) 1736(298  434)
 Y bx

 2540( N )
mn

434  75

AZY 
BZY
Trong đó:

m= 343 mm; n= 75 mm; rbx= 298 mm
Tổng lực tác dụng lên đầu A và B là:
+ Đầu A: ZA= 9848 (N) ; AMz  AZY  291  804  1095( N )
+ Đầu B: BMz  BZY  291  2540  2831( N )
- Trên đòn ngang tại điểm C có lực liên kết: CY  BMz  BZY  2831( N )
- Các phản lực tại gối tựa D và E:
DY  CY

d2
170
 2831
 1719( N )
d1  d 2
110  170

EY  CY

d1
110
 2831
 1112( N )
d1  d 2
110  170

4.2.2 Trường hợp chỉ chịu lực phanh cực đại (chỉ có lực X và Z, khơng có lực
Y).
m pG1T 1, 2.10000

 6000( N )
- Z  Z tt 
2
2
Trong đó:
Ztt: tải trọng thẳng đứng tính cho một bên bánh xe.
mp: hệ số phân bố tải trọng khi phanh gấp.

23


G1T: trọng lượng tĩnh đặt lên cầu trước (khi đầy tải)
- X  X max  Z tt  6000.0,75  4500( N )
Trong đó:
Xmax: lực dọc lớn nhất tác dụng tại điểm tiếp xúc của bánh với mặt đường
φ: hệ số bám dọc (φ= 0,75)
Z= 6000 (N); X= 4500 (N)

Hình 2.6: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu lực phanh cực đại
- Phân tích tác dụng của lực Z và các phản lực tác dụng như phần trên.
- Phản lực X đặt tại bánh xe gây nên đối với trụ đứng AB như hình vẽ trên.
- Lực dọc X chuyển về tâm trục bánh xe được 2 thành phần Xo và Mx:
X 0  X  4500( N ); M x  Xrbx  4500.0, 298  1398( N .m)
+ Lực X0 gây nên các phản lực tại A và B là Ax và Bx:
Ax 

Xn
4500.75
Xm
4500.434

 663( N ); Bx 

 3837 ( N )
m  n 434  75
m  n 434  75

Do mô men Mx gây nên tại A và B
AMx  BMx 

Mx
1398

 2647 ( N )
m  n 0, 434  0,075

- Lực X gây nên đòn ngang lái đặt tại điểm S là SY và tạo nên các phản lực:
As và Bs

24


+ SY  X

ro
cos  4500.0,375.cos130  1661( N )

ls

Trong đó: ls là chiều dài đòn ngang lái.
Chọn: s= m; t= n; và tỷ số truyền

ro 30

 0,75
ls 40

+ As  SY

t
0,075
 1661
 245( N )
st
0, 434  0,075

+ Bs  SY

s
0, 434
 1661
 1416( N )
st
0,434  0,075

Trong đó: s,t: là kích thước để lắp đòn ngang.
Như vậy các lực tác dụng lên trụ đứng:

Ở đầu A:
Theo phương X: AMX  AX  2747  663  3410( N )
Theo phương AB: Z A  9848.0,6  5909( N )
Theo phương Y: AMZ  AZY  AS  (291  804)0,6  245  412( N )
Ở đầu B:
Theo phương X: BMX  BX  3837  2747  6574( N )
Theo phương Y: BMZ  BZY  BS  (291  2540)0,6  1416  3115( N )
Các lực liên kết:
C X  BMX  BX  6547 ( N ); CY  BMZ  BZY  BS  3115( N )
Trong đó:
CX gây nên các thành phần phản lực tại gối D và E.
C X 6574

 3287 ( N )
2
2
ld
370
 6547
 8687 ( N )
Phương Y: DCX  ECX  C X
d1  d 2
110  370
CY gây nên các phản lực tại gối D và E:
Phương X: DX  E X 

25