ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÍNH TOÁN Ô TÔ HỆ THỐNG TREO

Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

MỤC LỤC
MỤC LỤC.......................................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO.........................................................................3
1.1. CÔNG DỤNG – PHÂN LOẠI – YÊU CẦU........................................................................3
1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHUNG CỦA HỆ THỐNG TREO..........................................4
1.3. HỆ THỐNG TREO MAC PERSON ...................................................................................6
1.4. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TREO XE CON............................................8
1.5 KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG TREO..................................................10
Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE ƠTƠ DU LICH 5 CHỖ....16
2.1. TÍNH TỐN SƠ ĐỒ TREO...............................................................................................17
2.2. TÍNH TỐN DAO ĐỘNG CỦA ƠTƠ..............................................................................21
2.3. TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG TREO...............................26

LỜI NÓI ĐẦU
SVTH: PHAM NGỌC LINH

1


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
Trong ®êi sèng kinh tế xà hội hiện nay, nhu cầu về chuyên chở
hàng hoá và hành khách là rất lớn. Có rất nhiều phơng tiện giao thông
cùng tham gia giải quyết vấn đề này, một trong những phơng tiện
không thể thiếu đợc đó là ô tô. ở Việt Nam những năm gần đây số lợng ôtô lu thông càng lớn, chủng loại càng phong phú và đa dạng : xe
tải, xe khách, xe con. Chính vì vậy mà đòi hỏi chúng ta - những kĩ
s ôtô trong tơng lai phải nhanh chóng nắm bắt đợc những công nghệ
về sản xuất ôtô để từ đó cải tiến chất lợng của từng bộ phận của xe,
nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngời, và tiến tới nội
địa hoá và đẩy mạnh nền công nghiệp ôtô của đất nớc cũng nh giải

quyết vấn đề việc làm cho ngời lao động.
Trên ôtô, hệ thèng treo cã vai trß hÕt søc quan träng, nã quyết
định đến ổn định chuyển động của bánh xe trên đờng. Đối với xe
con thì vấn đề này càng quan trọng hơn, vì xe con chạy ở vận tốc
cao hơn nên đòi hỏi về ổn định chuyển động cao và đặc biệt là
đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngời đó là sự tiện nghi và
thoải mái khi vận hành xe. Đề tài thiết kế mà em đợc giao lµ: “ ThiÕt
kÕ hƯ thèng treo cho xe Du lich 5 ch . Trên cơ sở phân tích những u
nhợc điểm của từng loại hệ treo và yêu cầu bố trí cụ thể trên xe ,ta sẽ
tính toán thiết kế hệ treo trớc là hệ thống treo phụ thuộc.Yêu cầu của
hệ treo đặt ra là phải xác định đợc tất cả kích thớc của hệ thống
treo, vị trí đặt các khâu khớp và các đòn sao cho đảm bảo về mặt
động lực học và bố trí cụ thể trên xe đợc thuận tiện nhất cũng nh đạt
đợc độ êm dịu khi chuyển động là tốt nhất.Trong quá trình làm đồ
án mặc dù đà cố gắng hết sức nhng do trình độ và thời gian có hạn
nên không thể tránh khỏi đợc những sai sót em rất mong sự đóng góp
ý kiến của thầy cô bạn bè để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn.
Trong quá trình làm em rất cám ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy Chu
Vn Hunh đà giúp đỡ em rất nhiều.
Em xin chân thành
cảm ơn!
H Ni, Tháng
11 năm 2016.

SVTH: PHAM NGC LINH

2


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

Sinh
Viªn thùc hiƯn.

Phạm Ngọc Linh

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO

1.1. CÔNG DỤNG – PHÂN LOẠI – U CẦU
1.1.1. C«ng dơng.
+HƯ thèng treo là hệ thống nối đàn hồi giữa bánh xe và khung
xe,tạo điều kiện cho các bánh xe dịch chuyển theo phơng thẳng
đứng và hạn chế dịch chuyển theo các phơng khác.
+ Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả
năng bám của bánh xe với nền đờng, nâng cao độ êm dịu.
1.1.2.Phân loại.
- Theo kÕt cÊu hÖ thèng treo ngêi ta chia ra : Hệ thống treo độc
lập và hệ thống treo phụ thuộc .
+ Hệ thống treo độc lập dầm cầu đợc chế tạo rời và giữa chúng
liên hệ với nhau bằng khớp nối , loại này đợc dùng trên một số xe du lịch.
+ Hệ thống treo phụ thuộc dầm cầu là một thanh liền đợc dùng phổ
biến trên các xe vận tải và chở hành khách.
- Phân loại theo đặc tính nối mềm:Bằng phần tử đàn hồi kim
loại, bằng khí nén, bằng thủy lực, liên hợp cơ-thuỷ khí.
1.1.3.Yêu cầu.

SVTH: PHAM NGC LINH

3

ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ
+ Đảm bảo nối mềm phù hợp với tính êm dịu chuyển động yêu cầu
tức là hệ thống có tần số dao động riêng nằm trong giới hạn (60 ữ 120)
lần/phút.
+ Giảm tối thiểu va đập cứng, hạn chế xung lực tác dụng từ bánh xe
lên khung.
+ Đảm bảo hệ số bám trung bình của các bánh xe với nền đờng.
+ Dập tắt nhanh dao động của thân xe khi đi trên đờng.
+ Trọng lợng phần không treo phải nhỏ.
+ Hạn chế đến mức nhiều nhất các chuyển động theo phơng
không mong muốn, nhất là ở các bánh xe dẫn hớng, nhằm đảm bảo
tính điều khiển của ôtô.
+ Nghiêng ngang thùng xe nhỏ: ôtô con:6 ữ 8; ôtô khách 6 ữ 12; ôtô
tải 6 ữ 12
+ Tại các vị trí liên kết với khung vỏ không gây nên tải trọng lớn
đảm bảo tuổi thọ của các liên kết.
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng
kĩ thuật của xe nh chạy đợc trên nhiều địa hình khác nhau.
+ Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian
hạn chế.
+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp thỏa mÃn mục đích
chính của hệ thống treo là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng
không phá hỏng các quan hệ động lực học và động học của chuyển
động bánh xe
+ Có độ bền cao, độ tin cậy lớn trong điều kiện sử dụng phù hợp với
tính năng kỹ thuật , không gặp h hỏng bất thêng.

1.2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CHUNG CỦA HỆ THỐNG TREO
1.2.1. Nguyên lí làm việc của hệ thống treo phụ thuộc.
Khi ô tô chạy trên đờng do mặt đờng không bằng phẳng làm

cho khung xe dao động theo phơng thẳng đứng (nhờ bộ phận dẫn hớng của xe). Bộ phận đàn hồi (nhíp lá), bộ phận giảm chấn (giảm xóc)
đợc bắt với khung xe nên khi khung xe dao động làm cho hai bộ phận
này dao động theo.Khi đó sẽ có sự chuyển hóa năng lợng từ cơ năng
sang nhiệt năng vì vậy dao động sẽ tắt dần.
SVTH: PHAM NGC LINH

4


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
- Bé phËn đàn hồi (nhíp lá) do các lá nhíp đợc ép sát vào nhau
nhờ gông nên khi nhíp dao động sẽ sinh ra ma sát giữa các lá
nhíp.Làm cho xe vừa chuyển động êm dịu và đao động cũng đợc
rập tắt tõ tõ .
- Bé phËn gi¶m chÊn (gi¶m xãc) : Là bộ phận hấp thụ năng lợng
cơ học giữa bánh xe và thân xe. Ngày nay thờng sử dung loại giảm
chấn thủy lực có tác dụng hai chiều trả và nèn.ở hành trình nén của
giảm chấn (bánh xe dịch chuyển đến gần khung xe) giảm chấn giảm
bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung.ở hành trình trả
(banh xe dịch chuyển ra xa khung) giảm chấn giảm bớt xung lực va
đập của bánh xe trên nền đờng , tạo điều kiện đặt êm bánh xe
trên nền đờng và giảm bớt phản lực truyền ngợc từ mặt đờng tác
dụng vào thân xe.
- Thanh ổn định :Khi xe chuyển động trên nền đờng không
bằng phẳng hoặc quay vòng, dời tác dụng của lực li tâm hoặc độ
nhiêng của khung xe , phản lực thẳng đứng của hai bánh xe trên một
cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe
và làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của banh xe với mặt đờng.Nhờ thanh ổn định sẽ san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh
xe giúp cho xe chuyển động ổn định hơn.
Ngoài ra xe còn có bộ phận đòn truyền lực có tác dụng truyền

một phần tải trọng của khung xe xuồng cầu.
1.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống treo độc lập.
Toàn bộ hệ thống treo trớc đặt trên giá treo nhằm tạo thuận lợi
cho việc lắp ráp .Các đòn ngang nối với giá treo nhờ các khớp trụ đặt
nghiêng vào trong xe Trong lò xo trụ có ụ cao su hạn chế hành
trình.Giảm chấn đạt tại đòn ngang trên nhắm giảm tải cho đòn
ngang dới .Thanh ổn định đặt ở trớc cầu xe và nối với hệ của hệ treo
bằng đòn thẳng đứng qua các đệm cao su.Kết cấu này làm giảm
ma sát tại đầu thanh ổn định mà vẫn cho phép đầu ngoài của
thanh ổn định di chuyển tự do .
Khi xe chuyển động. Do mặt đờng không bằng phẳng làm cho
khung xe dao động theo phơng thẳnh đứng .Nhờ có giảm chÊn
SVTH: PHAM NGỌC LINH

5


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
(gi¶m xãc ) và bộ phận đàn hồi (lò xo) dao dộng sẽ nhanh chóng đợc
rập tắt nhờ có sự chuyển hóa năng lợng từ cơ năng thành nhiệt năng .
Thanh ổn định :Khi xe chuyển động trên nền đờng không
bằng phẳng hoặc quay vòng, dời tác dụng của lực li tâm hoặc độ
nhiêng của khung xe , phản lực thẳng đứng của hai bánh xe trên một
cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe
và làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của banh xe với mặt đờng.Nhờ thanh ổn định sẽ san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh
xe giúp cho xe chuyển động ổn định hơn.

1.3. H THNG TREO MAC PERSON .
* Đặc điểm của hƯ treo Mac Person.
HƯ thèng treo Mac person lµ mét loại hệ thống treo với nhiều u

điểm, bằng việc cải tiến nhợc điểm lắp ráp của hệ thống treo cũ khi
giảm số điểm gắn với khung xe từ 4 điểm ( 2 thanh đòn hình tam
giác nằm song song với nhau, liên kết qua thanh nối) xuống còn 2
điểm với ống nhún là phần dẫn hớng của hệ thống chỉ còn một thanh
đòn ngang dới gắn với trục bánh xe, nó tạo ra sự đơn giản hóa của hệ
thống treo đó là: Chỉ có thanh đỡ dới, trụ chống mâm bánh, giảm
chấn, lò xo....,vì vậy giá thành sản xuất rẻ, khoang động cơ của loại
xe dẫn động cầu trớc đợc giảm nhẹ và giải phóng không gian động
cơ.

SVTH: PHAM NGC LINH

6


ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ

Hình 1. Sơ ®å hÖ thèng treo Mac person
HÖ thèng treo Mac person phát triển mạnh khi kết cấu khung xe
liên khối ngày càng đợc sử dụng rộng hơn.Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh
đòn thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với khung xe qua ®Ưm cao
su. Thay cho thanh èng ngang, ngời ta quay lại sử dụng thanh đòn
hình tam giác có hai điểm tỳ, lò xo đợc đặt lệch đi so với ống nhún
và nghiêng vào phía trong, còn những cao su giảm chấn ở khớp tiếp
xúc khung đợc giữ nguyên.Những thay đổi này làm thay đổi đáng
kể ma sát và độ mài mòn trong ống.
Ngày nay hệ thống treo Mac person không chỉ đợc sử dụng ở phía trớc
mà còn sử dụng treo độc lập, đa liên kết ở phía sau với nhiều thanh
liên kết điểm khác biệt là bánh sau không dẫn động nên góc đặt
ống nhún thẳng đứng chứ không chụm nh giảm xóc trớc và thanh

chống ngang đợc gia cố chịu lực.
*Mối quan hệ động học cđa hƯ treo Mc.Pherson:
Trong hƯ thèng treo nãi chung, vµ hệ treo của cầu dẫn hớng nói
riêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng.Chúng
phải đảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây
lực cản lớn cũng nh làm mòn lốp quá nhanh.
Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo
phơng thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc
nghiêng ngang, độ chum trớc của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết
bánh xe, đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và
nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hớng. Các quan hệ giữa các thông số
đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phơng thẳng đứng
đó là mối quan hệ động học của hệ treo.
Trên hình vẽ biểu diễn mối quan hƯ ®éng häc cđa hƯ treo
Mc.Pherson:

SVTH: PHAM NGỌC LINH

7


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

H×nh2 : Mèi quan hƯ ®éng häc cđa hƯ treo Mc.Pherson
a. Sù thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hớng
b. Sự thay đổi góc nghiêng dọc của trụ, xoay dÉn híng
c. Sù thay ®ỉi ®é chơm tríc cđa b¸nh xe

1.4. CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TREO XE CON
HƯ thèng treo xe con gåm c¸c bé phËn chính sau đây :

+ Bộ phận đàn hồi : là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và
khung xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con
ngời (60-80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe
nhng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phơng thẳng
đứng.
Trên xe con bộ phận đàn hồi thờng gặp là loại :
- Nhíp lá
- Lò xo trụ
- Lò xo côn hoặc lò xo xÕp
- Thanh xo¾n
- KhÝ nÐn
- Thủ lùc
HiƯn nay bé phận đàn hồi đợc làm có xu hớng mềm mại hơn nhằm
tạo điều kiện cho bánh xe lăn êm hơn trên mặt đờng.
Hiện nay ngời ta dùng các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi độ
cứng trong một giới hạn rộng. Khi xe chạy ít tải, độ cứng cÇn thiÕt cã
SVTH: PHAM NGỌC LINH

8


ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ
giá trị nhỏ, khi tăng tải thì độ cứng cần phải có giá trị lớn. Chính vì
vậy mà cần phải có thêm các bộ phận đàn hồi phụ nh : Nhíp phụ,vấu
tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ phận đàn hồi có khả
năng thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với các bộ phận
thay đổi chiỊu cao träng t©m cđa xe.

+ Bé phËn dÉn híng :

Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó
so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ.
Bộ phận dẫn hớng phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống
treo thì bộ phận dẫn hớng có cấu tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe
với khung xe khi thay đổi vị trí theo phơng thẳng đứng đợc gọi là
quan hệ động học. Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí đợc gọi là quan
hệ động lực học của hệ treo. Trong mối quan hệ động học các thông
số chính đợc xem xét là : sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh
xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phơng
thẳng đứng (z).Mối quan hệ động lực học đợc biểu thị qua khả
năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau.
+ Bộ phận giảm chấn : Đây là bộ phận hấp thụ năng lợng dao
động cơ học giữa bánh xe và thân xe. Bộ phận giảm chấn có ảnh hởng tới biên độ dao động. Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn
ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén. Trong hành trình trả
(bánh xe đi xa khung và vá) gi¶m chÊn cã nhiƯm vơ gi¶m bít xung lùc
va đập truyền từ bánh xe lên khung.
+ Thanh ổn định : Trên xe con thanh ổn định hầu nh đều
có. Trong trờng hợp xe chạy trên nền đờng không bằng phẳng hoặc
quay vòng, dới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2
bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và
làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đờng.
Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực
thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu
tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng
chữ U. Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ
đỡ cao su.
+ Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình : Trên xe
con các vấu cao su thờng đợc đặt kết hợp trong vá cđa gi¶m chÊn.

SVTH: PHAM NGỌC LINH

9


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
VÊu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm
hạn chế hành trình làm việc của bánh xe.
+ Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh
xe :
Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do
vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác
định góc bố trí bánh xe. Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe
lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau.

1.5 KT CU CC CHI TIT TRONG H THNG TREO.
1.5.1. Lò xo.
- Các lò xo đợc làm bằng thép lò xo đặc biệt.Khi đặt tải trọng
lên một lò xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại.Nhờ vậy năng
lợng của ngoại lực đợc tích lại, và chấn động đợc giảm bớt.
- Đặc tính của lò xo.
+ Tỷ lệ hấp thu năng lợng tính cho một đơn vị khối lợng cao
hơn so với loại lò xo lá(nhíp).

hình3 :Kết cấu chung lò xo

SVTH: PHAM NGỌC LINH

10

Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
+ Cã thĨ chế tạo các lò xo mềm.
+ Vì không có ma sát giữa các lá nh ở nhíp nên cũng không có
khả năng tự khống chế dao động, vì vậy phải sử dụng thêm bộ phận
giảm chấn
+ Vì không chịu đợc lực theo phơng ngang nên cần phải có các
cơ cấu liên kết để đỡ trục bánh xe (đòn treo,thanh giằng ngang…)
- Lß xo phi tun tÝnh.
+ NÕu lß xo trơ đợc làm từ một thanh thép có đờng kính đồng
đều thì toàn bộ lò xo sẽ co lại đồng đều, tỷ lệ với tải trọng.Nghĩa
là,nếu sử dụng lò xo mềm thì nó không chịu đợc tải trọng nặng, còn
nếu sử dụng lò xo cứng thì xe chạy không êm với tải trọng nhỏ. Tuy
nhiên, nếu sử dụng một thanh thép có đờng kính thay đổi thì hai
đầu của lò xo sẽ có độ cứng thấp hơn phần giữa.Nhờ thế, khi có tải
trọng nhỏ thì hai đầu lò xo sẽ co lại và hấp thu chuyển động.Mặt
khác, phần giữa của lò xo lại đủ độ cứng để chịu đợc tải trọng
nặng.
+ Các lò xo có bớc không đều, lò xo hình nón cũng có tác
dụng nh vậy.
* Ưu nhợc điểm của một số loại lò xo thờng dùng trên xe ôtô du
lịch
+ Lò xo xoắn ốc
* Ưu điểm :
- Có khối lợng nhỏ
- Lắp ráp đơn giản.
- Chiếm ít không gian của xe.
- Không chịu ảnh hởng do ma sát nên không phải chăm sóc.
* Nhợc điểm :
- Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hớng
- t có khả năng dập tắt dao động

SVTH: PHAM NGC LINH

11


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

H×nh 4. Mét số dạng lò so đặc biệt

+ Lò xo trụ :
* Ưu điểm :
- Dùng ở xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm
vụ là bộ phận đàn hồi. Lò xo trụ đợc chế tạo từ thép có tiết diện
vuông hoặc tròn.
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lợng
nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp.
- Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có ma sát nh nhíp.
- Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi đợc bố trí lồng vào giảm chấn.
* Nhợc điểm :
- Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hớng và
giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên hệ thống treo với lò xo
trụ có kết cấu phức tạp hơn vì còn phải làm thêm hệ thống đòn dẫn
hớng để dẫn hớng cho bánh xe và truyền lực đẩy.
1.5.2. Bộ giảm chấn.
- Khi xe bị xóc do mặt đờng gồ ghề các lò xo của hệ thống treo
sẽ hấp thụ các chấn động đó.Tuy nhiên, vì lò xo có đặc tính tiếp tục
dao động, và vì phải sau một thời gian dài thì dao động này mới tắt
nên xe chạy không êm.Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thu dao
động này.Bộ giảm chấn không những cải thiện độ chạy ªm cđa xe mµ

SVTH: PHAM NGỌC LINH

12


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
cßn gióp cho lốp xe bám đờng tốt hơn và điều khiển xe ổn định
hơn.
Hình 5: Giảm chấn trên ôtô.

1.Khái quát chung.
Trong các xe ôtô , các bộ giảm chấn kiểu ống lồng đợc sử dụng
một loại dầu đặc biệt làm môi chất làm việc, đợc gọi là dầu giảm
chấn.Trong kiểu giảm chấn này, lực làm tắt dao động là sức cản thuỷ
lực phát sinh do dầu bị piston ép chảy qua một lỗ nhỏ.Nếu lực giảm
chấn càng lớn thì dao động của than xe càng đợc dập tắt nhanh, nhng chấn động do hiệu ứng làm tắt gây ra lại lớn hơn.Lực giảm chấn
còn thay đổi theo tốc độ của piston. Có hiều kiểu bộ giảm chấn khác
nhau, tuỳ theo tính chất thay đổi của lực giảm chấn:
+ Kiểu lực giảm chấn tû lƯ thn víi tèc ®é piston.
+ KiĨu cã hai mức lực giảm chấn, tuỳ theo tốc độ của piston
+ Kiểu lực giảm chấn thay đổi theo phơng thức chạy xe.
Hệ thống treo có hai kiểu lực giảm chấn đầu đợc sử dụng trong hầu
hết các kiểu xe.Hệ thống treo kiểu 3 đợc sử dụng trong xe có ESM(Hệ
thống treo điều biến điện tử).
2.Các kiểu bộ giảm chấn.
Bộ giảm chấn đợc phân loại nh sau:
- Phân loại theo vận hành:
+ Kiểu tác dụng đơn
+ Kiểu đa tác dụng.

- Phân loại theo cấu tạo:
+ Kiểu ống đơn
+ Kiểu ống kép.
SVTH: PHAM NGỌC LINH

13


ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ
-Phân loại theo môi chất làm việc:
+ Kiểu thuỷ lực.
+ Kiểu nạp khí
Các bộ giảm chấn sử dụng trong các kiểu xe hiện nay có cấu tạo ống
đơn và ống kép, và là kiểu đa tác
dụng.Gần đây nhất, các bộ giảm chấn nạp
thuộc các kiểu nói trên đà đợc đa vào sử

khí
dụng.

8

2

5

1

6
7

a.Cấu tạo, u nhợc điểm của giảm chấn
lớp vỏ.

3

một

2

+ Cấu tạo.
1.

Van một chiều (Van trả)

2.

Đũa đẩy

3.

Cụm làm kín

4.

Xy lanh

5.

Buồng chứa dầu

6.

Piston

7.

Van một chiều (Van nén)

8.

Khoang chứa khí

+ Ưu nhợc điểm của giảm chấn một lớp vỏ
*. Ưu điểm:
- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ.
- Dễ thoát nhiệt ra môi trờng xung
quanh.

Hình 6 : Giảm chấn một lớp

vỏ
*. Nhợc điểm:
- Giá thành cao.
SVTH: PHAM NGỌC LINH

14


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

- Hay bÞ sủi bọt không khí trong dầu.
b.Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của giảm chấn hai lớp vỏ.
+ Cấu tạo.
1- Bạc dẫn hớng trục
2- Lỗ dầu bôi trơn trục
3- Phớt che lực và làm kín
4- Vỏ che ngoài
5- Trục giảm chấn.
6- Piston cđa cơm van.
7- Vá trong.
8- Vá ngoµi.
9- Cơm van bù.
A- Buồng trên.

Hình 7: Giảm chấn

hai lớp vỏ
B- Buồng dới.
C- Buång bï.
I, IV- Van nÐn.
II, III- Van tr¶.
Trong gi¶m chÊn , piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian
trong thành buồng A và B . ở đuôi của xy lanh thủ lùc cã mét cơm
van bï.Bao ngoµi vá trong lµ một lớp vỏ ngoài , không 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 đợc gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một
nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển.
+. Ưu nhợc điểm của giảm chấn hai lớp vỏ.
* Ưu điểm:

- Làm việc êm dịu, nhanh chóng dập tắt dao động.
- Thích hợp với nhiều loại xe.
- Kết cấu gọn nhẹ
* Nhợc điểm:

SVTH: PHAM NGC LINH

15


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
- §èi víi loại xe có tải trọng lớn yêu cầu trục giảm chấn có đờng kính
lớn, vì vậy cần có buồng bù lớn, vì vậy sự thay đổi áp suất làm việc
của giảm chấn ở khoảng rộng. Do vậy trong quá trình làm việc thờng
gặp phải hiện tợng sủi bọt không khí trong dầu làm giảm hiệu quả
rập tắt dao động của giảm chấn. Mặt khác khả năng thoát nhiệt ra
môi trờng từ vỏ trong qua chất lỏng ( hoặc không khí ) tới lớp vỏ ngoài
chậm. ở vùng lạnh (Bắc Âu ) loại giảm trấn này còn gặp hiện tợng bị
bó cứng khi để xe đứng yên qua đêm lạnh, các van tiết lu bị bó kẹt
( ở các chuyển dịch đầu của các bánh xe ).

Chng 2: TNH TON THIT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE ƠTƠ DU
LICH 5 CHỖ
C¸c thông số đầu vào:
Thông số chính
Trọng lợng ôtô không tải
Trọng tải ôtô
Trọng lợng phần treo ôtô đầy tải
SVTH: PHAM NGC LINH

Số liệu
10330
14300
24630

Đơn vị
N
N
N
16


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
Träng lỵng
Träng lỵng
Träng lợng
Trọng lợng
Chiều dài

phần treo phân bố cầu trớc
phần treo phân bố cầu sau
không treo phân bố cầu trớc
không treo phân bố cầu sau
cơ sở của ôtô

6600
7700
1300
2500
2430

N
N
N
N
mm

Sơ đồ tính toán.

Pj

L
G

a

G
hg

Pp
Z1

b

a

b

Z2

Hình 8: Sơ đồ tính toán
Xác định khoảng cách a; b.
+ Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trớc:
a = L. 0, 45 = 2430 . 0,5 = 1094 (mm).
+ Kho¶ng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau.
b = L. 0.55 = 2430 . 0,5 = 1337 (mm).

2.1. TÍNH TỐN S TREO
Tính toán sơ đồ treo nhằm xác định các thông số cơ bản của hệ
thống treo nh: Tần số dao động riêng của thân xe, hệ số dập tắt dao
động của thân xe và hành trình tĩnh, hành trình động của bánh
xe.
1. Xác định hệ số phân bố khối lợng phần treo.
SVTH: PHAM NGC LINH

17


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

εY =

JY
M .a.b

Trong đó:

Y : Hệ số phân bố khối lợng phần treo của ôtô

-

- M: Khối lợng phần treo của ôtô.
M =

G 24630
=
= 2513,3 (Kg)
g
9,8

- a, b : Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe
cầu trớc và tâm bánh xe cầu sau. (m).
- JY: Mô men quán tính khối lợng của phần treo đối với trục đi qua
trọng tâm phần treo và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc
xe.
Mô men quán tính khối lợng của phần treo có thể xác định gần đúng
theo công thức sau.
JY=A.M.L2

(N.m.s2)

Trong đó:
+ A: Hệ số kinh nghiệm. Đối với hầu hết các ôtô lấy A= 0,130,22.Chọn A= 0,15
+ M: Khối lợng phần treo của ôtô.
+ L: chiều dài cơ sở của «t«.(m)
→ Jy = 0,15.2513,3.2,432 = 2226,1 (N.m.s2)
→ εY =

2226,1
JY

=
= 0,61
M .a.b 2513,3.1,094.1,337

2. Xác định khối lợng phần treo phân bố lên các cầu.
M1 = M .

b
1,337
= 2513,3
=1382,8
L
2,43

M2 = M .

a
1,094
= 2513,3.
=1131,5
L
2,43

Trong đó:
M1,M2 :Khối lợng phần treo phân bố lên cầu trớc và cầu sau. (Kg )
3. Xác định độ cứng cña treo.
SVTH: PHAM NGỌC LINH

18

Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
Ct =

M 2
.ω
2

Trong đó:
+ Ct : Độ cứng của treo
+ M: Khối lợng phần treo của ôtô.
+ : Tần số dao động riêng của khối lợng phần treo. Thông thờng:
= 10ữ15 rad/s. Chọn = 10 (rad/s)
Độ cứng của treo trớc là:
Chọn tần số dao động riêng của khối lợng treo trớc 1= 11.
C t1 =

1382,8 2
.11 = 83659,4 (N/m)
2

§é cøng cđa treo sau là:
Chọn tần số dao động riêng của khối lợng treo sau ٕω2= 11,5
Ct 2 =

1131,5
.11,5 2 = 74820,4 (N/m)
2

4. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe.

ft =

g
2

+ ft: Hành trình tĩnh của bánh xe. (m)
+ g: Gia tốc träng trêng. (m/s2). g = 9,8 (m/s2)
+ ω: TÇn sè dao động riêng của khối lợng phần treo (rad/s)
Hành trình tĩnh của bánh xe trớc
f t1 =

g

1

2

=

9,8
= 0,08
(m)
11 2

Hành trình ®éng cđa b¸nh xe tríc
f d 1 = 1,2 f t1 = 1,2.0,08 = 0,096 (m)

Hành trình tĩnh của bánh xe sau
ft2 =

g
9,8
=
= 0,074 (m)
2
2 11,5 2

Hành trình động cđa b¸nh xe sau
f d 2 = 1,2 f t 2 =1,2.0,074 = 0,089 (m)

SVTH: PHAM NGỌC LINH

19


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ
5. KiĨm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện đảm
bảo khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.
f d min

: Khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tÜnh cđa «t«. (m). Chän χ = 200

(mm)
χ min : Khoảng sáng gầm xe sau khi bánh xe dịch chuyển hết hành

trình động. (m) (Chính là khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất lúc đầy tải).
min 0,10ữ0,15 (m)

+ Kiểm tra cho b¸nh tríc.
f d 1 ≤ χ − χ min ⇒ χ min ≥ χ − f d 1 = 0,2 − 0,096 = 0,104 > 0,1 ÷ 0,15 (thoả mÃn)

+ Kiểm tra cho bánh sau.
f d 2 χ − χ min ⇒ χ min ≥ χ − f d 2 = 0,2 − 0,096 = 0,104 > 0,1 ữ 0,15 (thoả mÃn)

6.Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lợng phần treo.
h0 = .

Trong ®ã:
+ h0 : HƯ sè dËp t¾t dao ®éng cđa khối lợng phần treo (rad/s).
+ : Tần số dao động riêng của khối lợng phần treo (rad/s).
+ : Hệ số cản tơng đối . Chọn = 0,2-0,3 chọn = 0,3
* §èi víi treo tríc.
h01 = ψ .ω1 =0,3.11=3,3

* §èi víi treo sau.
h02 = ψ .ω2 =0,3.11,5=3,45

SVTH: PHAM NGỌC LINH

20


Đồ án Tính Tốn Thiết Kế Ơ Tơ

2.2. TÍNH TỐN DAO NG CA ễTễ
1. Xác định tần số dao động riêng và hệ số dập tắt dao động
của hệ.
Tần số dao động riêng ; k và hệ số dập tắt dao động h ; hk của hệ
đợc xác định theo các công thức gần đúng sau đây:
* Đối với cầu trớc

Tần số dao động thấp tần 1 của hệ đợc xác định bằng công thức
gần đúng:

1 =

2C t1 .C l
2.83659,4.100.
=
= 0,37
M 1 ( C t1 + C l )
1382,8(83659,8 + 100)

Với C l = 100( N / mm ) lµ độ cứng

của phần không treo.
m1: Khối lợng phần không treo phân bố lên cầu trớc:
m1 =

Gkt1 1300
=
= 132,65( Kg )
g
9,8

Cl 

Hệ số dập tắt dao động thấp tần h1 = h01.
 Cl + Ct 1 
2

2


Ct21
m 
.1 −
. 1 
 Cl .( Ct1 + Cl ) M 1 

2

 Cl 
100


 = 3,3.
h1 ≈ h01 .
 = 0,978
 100 + 83,6594 
 C l + C t1 

TÇn sè dao động cao tần k của hệ đợc xác định bằng công thức
gần đúng:
k 1 = k2 − hk2 ≈

2C t1 + C l
≈
m1

2.83,6594 + 100

= 1,4
132,65

HÖ số dập tắt dao động cao tần
Ct 1
M
hk1 h01 . 1 +
 m1 C t1 + C l


83,6594 
 1382,8
 ≈ 3,3.
+
 = 36
 132,65 83,6594 + 100 


* §èi víi cÇu sau
Ω2 =

2.C t 2 .C l
2.74,8204.100
=
= 0,27
M 2 ( Ct 2 + Cl )
1131,5(74,8204 + 100)

SVTH: PHAM NGỌC LINH

21


ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ
m2:Khối lợng phần không treo phân bố lên cầu sau.
m2 =

Gkt 2 2500
=
= 255( Kg )
g
9,8

Hệ số dập tắt dao động thấp tần.
2


C t22
m
.1 −
. 2
 C l .( C t 2 + C l ) M 2





 Cl
h2 = h02 .
 Cl + Ct 2





 Cl
h2 ≈ h02 .
 Cl + Ct 2


100


 = 3,45.
 = 1,13 .
 100 + 74,8204 


2

2

TÇn số dao động cao tần k của hệ đợc xác định bằng công thức
gần đúng:
k 2 = k2 − hk2 ≈

2.C t 2 + C l
m2

≈

2.74,8204 + 100
=1
255

Hệ số dập tắt dao động cao tần
hk 2

.




M2
Ct 2 
74,8204 
1131,5

 ≈ 3,45.
≈ h02 .
+
 255 + 74,8204 + 100  ≈ 17
 m2 Ct 2 + Cl





Trong đó:
+ :Tần số dao động thấp tần của hệ.

+ k : Tần số dao động cao tần của hệ.
+ h: Hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số thấp.
+ hk: Hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số cao.
+ Ct: §é cøng cđa treo «t«.
+ Cl: §é cøng cđa lèp ôtô.
+ M: Khối lợng phần treo.
+ m: Khối lợng phần kh«ng treo.

SVTH: PHAM NGỌC LINH

22


ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ

2. Xác định biên độ dao động của khối lợng phần treo và khối
lợng phần không treo.
a. Xác định biên độ dao động của khối lợng phần treo.
Sơ đồ tính toán gần đúng biên độ dao động của khối lợng phần treo
mô tả trên hình sau.

M

q0(1cosvt)
Hình 9: Sơ đồ dao động để xác định gần đúng biên độ dao động
của phần treo (thân xe)

SVTH: PHAM NGỌC LINH

23

ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ
Theo sơ đồ này biên độ dao động của khối lợng của khối lợng phần
treo đợc xác định theo công thức sau đây:
Zv
=
q0

2

U 4 + 4.h1 .V 2
2

(U 2 − V 2 ) 2 + 4.h1 .V 2

Khi xảy ra hiện tợng cộng hởng tần số thấp(V=U) biên độ dao động
của khối lợng phần treo sẽ có giá trị lớn nhất và bằng:
Zv
U 2 + 4h 2
=
q0
2h

Trong ®ã:
+ Zv: Gia tèc dao ®éng của khối lợng phần treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số cao
+ q0: Biên độ sóng mặt đờng.
+ h: Hệ số dập tắt dao động của hƯ øng víi tÇn sè thÊp.
Víi:
2

2

U = (Ω1 + h1 ) = 0,37 2 + 10,978 2 = 1,04
V = (Ω 2k1 + hk21 ) = 1,4 2 + 36 2 = 36,02
⇒

Zv
=
q0

1,04 4 + 4.0,978 2.36,02 2
= 0,054
(1,04 2 − 36,02 2 ) 2 + 4.(1,04) 2 .36,02 2

Vµ khi xảy ra hiện tợng cộng hởng tần số thấp(V=U) biên độ dao
động của khối lợng phần treo sẽ có giá trị lớn nhất và bằng:
2

U 2 + 4h1
Zv
1,042 + 4.0,9782
=
=
= 1,13
q0
2h1
2.0,978

b. Xác định biên độ dao động của khối lợng phần không treo.

vk, hk

m
SVTH: PHAM NGC LINH

24


ỏn Tớnh Toỏn Thit K ễ Tụ

Hình 10: Sơ đồ dao động để xác định gần đúng biên độ dao
động
của phần không treo (bánh xe)
Theo sơ đồ khảo sát mô tả trên hình vẽ ta có thể xác định đợc biên
độ dao động của khối lợng phần không treo theo c«ng thøc sau.
ρv
ϖ k21
=
q0
(U 2 − V 2 ) 2 + 4hk21 .V 2

Víi ϖ k =

2.( C t1 + C l )
=
m1

2.(83,6594 + 100)
= 1,66

132,65

ρv
1,66 2
=
= 0,0095
⇒
q0
(1,04 2 − 36,02 2 ) 2 + 4.36 2.36,02 2

Khi x¸c định biên độ dao động của khối lợng phần không treo theo
công thức gần đúng thì sai số không vợt quá 5% và V>0,5v
Khi xả ra hiện tợng cộng hởng tần số cao (V=v) biên độ dao động của
khối lợng phần không treo có giá trị lớn nhất và bằng:
v
k2
=
q 0 2hk1 .v

Trong đó:
+ v: Biên độ dao động của khối lợng phần không treo khi xảy ra hiện
tợng céng hëng ë tÇn sè cao.
+ ωk: TÇn sè dao động của khối lợng phần không treo khi cố định
phần treo
⇒

1,66 2
ρv
=
= 0,001

q 0 2.36.36,02

SVTH: PHAM NGỌC LINH

25