Thiết kế treo xe tải có tải trọng 3.5 tấn

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ..............................................1
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, điều kiện làm việc......................................1
1.1.1. Nhiệm vụ.................................................................................................1
1.1.2. Phân loại..................................................................................................1
1.1.3. Yêu cầu....................................................................................................2
1.1.4. Điều kiện làm việc....................................................................................2
1.2. Chọn phương án hệ thống treo....................................................................3
1.2.1. Hệ thống treo phụ thuộc...........................................................................3
1.2.2. Hệ thống treo độc lập...............................................................................6
1.3. Kết luận.......................................................................................................12
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG
TREO..................................................................................................................... 13
2.1. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu.................................................13
2.2. Xác định lực tác dụng lên nhíp..................................................................13
2.2.1. Khi xe đầy tải.........................................................................................13
2.2.2. Khi xe khơng tải.....................................................................................13
2.3.Thiết kế nhíp trước......................................................................................14
2.3.1. cứng của hệ thống treo C......................................................................14
2.3.2. Chọn sơ bộ kích thước nhíp...................................................................14
2.3.3. Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp.........16
2.3.4. Tính bền nhíp và các chi tiết liên quan...................................................18
2.3.5. Tính bền tai nhíp....................................................................................21
2.3.6. Tính kiểm tra chốt nhíp..........................................................................22
2.4.Thiết kế nhíp sau và nhíp sau phụ..............................................................22
2.4.1. Nhíp sau chính.......................................................................................23
2.4.2. Nhíp sau phụ..........................................................................................24
2.4.3. Tính độ võng tĩnh của nhíp chính và nhíp phụ.......................................26
2.4.5. Tính bền nhíp chính và nhíp phụ............................................................29
2.4.6. Tính bền tai nhíp....................................................................................35

2.4.7. Tính kiểm tra chốt nhíp..........................................................................36
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIẢM CHẤN..............................................................37
3.1. Thiết kế giảm chấn trước...........................................................................37
3.1.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn KG....................................................37
3.1.2. Xác định các kích thước của giảm chấn.................................................39
3.2. Thiết kế giảm chấn sau...............................................................................45
3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn KG....................................................45
3.2.2. Xác định các kích thước của giảm chấn.................................................47
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THÁO LẮP, SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG.............54
4.1. Các chú ý.....................................................................................................54
4.2. Sửa chữa ống giảm chấn ............................................................................54
4.2.1. Kiểm tra.................................................................................................54
4.2.2. Tháo.......................................................................................................55
4.2.3. Lắp.........................................................................................................56
4.3. Sửa chữa nhíp..............................................................................................56
4.3.1. Kiểm Tra................................................................................................56
4.3.2. Tháo.......................................................................................................57
4.3.3. Lắp.........................................................................................................58
4.4. Sửa chữa tấm kẹp nhíp và cao su lót trục tấm kẹp ..................................60
4.4.1. Tháo ......................................................................................................60
4.4.2. Lắp.........................................................................................................60
KẾT LUẬN............................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................64


LỜI NĨI ĐẦU
Khi ơtơ ngày càng hồn thiện, đất nước ngày càng phát triển về mặt văn hoá,
kinh tế và xã hội thì các tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của dao động cũng cần được

xem xét một cách nghiêm túc. Đối với xe tải, ngoài yêu cầu về độ êm dịu, ngày nay
người ta buộc phải chú ý đến các tiêu chí khác như: an tồn hàng hố, ảnh hưởng
của tải trọng động đến đường (áp lực đường), và mức độ giảm tải trọng, do vậy làm
giảm khả năng truyền lực khi tăng tốc và khi phanh.Trong vận tải ôtô máy kéo,
người lái là người quyết định chủ yếu cho an toàn chuyển động. Nếu hệ thống treo
của xe có dao động nằm ngồi phạm vi cho phép (80120 lần/phút) thì sẽ làm tăng
lỗi điều khiển của người lái, gây ra những nguy hiểm đến tính mạng của con người
và hàng hố.
Khi ơtơ chạy trên đường thường phát sinh ra các lực và mômen tác động lên hệ
thống treo chúng tạo ra những dao động. Các dao động này thường ảnh hưởng xấu
tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và đặc biệt ảnh hưởng người lái và hành khách ngồi
trên xe. Người ta cũng tổng kết rằng, những ôtô chạy trên đường xấu, ghồ ghề so
với ôtô chạy trên đường tốt, bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 4050%, quãng
đường chạy giữa hai chu kỳ đại tu giảm từ 3540%, năng suất vận chuyển giảm từ
3540%.
Điều đặc biệt nguy hiểm là nếu con người chịu lâu trong tình trạng xe bị rung,
xóc nhiều sẽ gây mệt mỏi. Một số nghiên cứu gần đây về dao động và ảnh h ưởng
của nó tới sức khoẻ con người đều đi tới kết luận: Nếu con ngời bị ảnh hưởng một
cách thường xuyên của dao động thì sẽ mắc phải bệnh thần kinh và não.
Ở những nước phát triển, hệ thống treo của ôtô được quan tâm đặc biệt. Chúng
được nghiên cứu đến mức tối ưu làm giảm đến mức thấp nhất những tác hại của nó
đến con người đồng thời làm tăng tuổi thọ của xe cũng như các bộ phận được treo.
Ở nước ta hiện nay, công nghệ sản xuất xe hơi cũng không ngừng được cải tiến
với sự trợ giúp về khoa học kỹ thuật của các nước tiên tiến. Ngành xản suất ôtô đã
từng bước trở thành mũi nhọn của nền kinh tế, đưa đất nước ngày càng vững bước
đi lên Chủ Nghĩa Xã Hội. Tuy nhiên nền kinh tế Việt Nam vẫn còn yếu so với các nước trên khu vực và trên thế giới. Trong ngành giao thơng vận tải vẫn cịn cho phép


lưu hành những xe kém về chất lượng cũng như khơng cịn đảm bảo về độ bền. Khả
năng làm việc của xe và đặc biệt là hệ thống treo của những xe này có dao động

q lớn nằm ngồi phạm vi cho phép có thể ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người.
Vì vậy vấn đề dặt ra là làm sao thiết kế được những xe này đạt tiêu chuẩn cho phép.
Mục tiêu của ngành Công nghiệp ôtô nước ta trong những năm tới là nội địa
từng phần và tiến tới nội địa tồn phần sản phẩm ơtơ. Khơng chỉ dừng lại ở đó,
chúng ta đã bắt đầu quan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an tồn chuyển
động...hay nói cách khác là tính năng động lực học ơtơ, từ đó có những cải tiến hợp
lý với điều kiện sử dụng của nước ta. Để hoàn thành được mục tiêu này, chúng ta
phải thiết kế các cụm, các chi tiết sao cho phù hợp với điều kiện sử dụng mặt khác
cịn phải đảm bảo tính cơng nghệ tại Việt Nam.
Trước những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ôtô em
được giao nhiệm vụ: “Thiết kế hệ thống treo xe tải có trọng lượng 3,5 tấn” .
Với sự giúp đỡ tận tình của PGS.TS. Lưu Văn Tuấn, em đã hồn thành xong đồ
án của mình, nhưng do năng lực bản thân còn hạn chế và kinh nghiệm thiết kế cịn
chưa có nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các Thầy thơng cảm và
đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
Đặng Đình Binh


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG I: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, điều kiện làm việc
1.1.1 Nhiệm vụ
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu. Nhiệm vụ chủ
yếu của hệ thống treo là giúp ôtô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường
khơng bằng phẳng.Ngồi ra hệ thống treo cịn dùng để truyền các lực và mômen từ

bánh xe lên khung hoặc vỏ xe, đảm bảo đúng động học bánh xe.
Để đảm bảo chức năng đó hệ thống treo thờng có 3 bộ phận chủ yếu:
+ Bộ phận đàn hồi.
+ Bộ phận dẫn hướng.
+ Bộphận 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 đần hồi có cấu tạo chủ yếu
là một chi tiết (hoặc 1 cụm chi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lị xo, thanh xoắn)
hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo bằng khí hoặc thủy khí ).
Bộ phận dẫn hướng : Có tác dụng đảm bảo đúng động học bánh xe , tức là
đảm cho xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, bộ phận hướng còn làm
nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
Bộphận giảm chấn : Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách
biến năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra ngoài. Việc biến năng lượng dao
động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ôtô là giảm chấn thủy lực, khi xe
dao động, chất lỏng trong giảm chấn được giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và
giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn tỏa ra
ngồi.
1.1.2 Phân loại
Có nhiều cách phân loại hệ thống treo tùy theo tiêu chí mà mỗi người đưa ra để
phân loại.
- Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng :
+ Hệ thống treo phụ thuộc .
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

1


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Hệ thống treo độc lập.
- Theo bộ phận đàn hồi :
+ Loại bằng kim loại: loại lá nhíp, loại lị xo xoắn, loại thanh xoắn
+ Loại khí .
+ Loại thủy lực.
+ Loại thủy khí kết hợp.
1.1.3 Yêu cầu
- Độ võng tĩnh f t (sinh ra dưới tác dụng của tảu trọng tĩnh) phải nằm trong giới
hạn đủ đảm bảo tần số dao động thích hợp cần thiết.
- Độ võng động f d (sinh ra khi ô tô chuyển động) phải đủ đảm bảo vận tốc
chuyển động của ô tô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép, ở giới hạn này
khơng có sự va đập lên bộ phận hạn chế.
- Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn hướng
dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là chiều rộng cơ sở và các góc đặt
trụ đứng của bánh xe dẫn hướng khơng đổi).
- Có hệ số cản thích hợp để dập tắt nhanh dao động của vỏ và bánh xe.
- Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của bánh xe với động học của dẫn động
lái, dẫn động phanh.
- Giảm tải trọng động khi ô tô qua đường gồ ghề.
- Phải đảm bảo an toàn, dễ sửa chữa, thay thế và giá thành hợp lý. Ngồi ra có thể
chế tạo được với trình độ cơng nghệ sản xuất trong nước.
1.1.4 Điều kiện làm việc
- Làm việc trong điều kiện luôn chịu tải trọng tác dụng từ khối lượng được treo
lên hệ thống.
- Chịu tác dụng của các phản lực từ mặt đường tác dụng ngược lên.
- Các bộ phận trong hệ thống làm việc trong điều kiện bị biến dạng, va đập và
dịch chuyển tương đối.

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

2


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

1.2 Chọn phương án thiết kế hệ thống treo
Hiện nay trên ôtô sử dụng hệ thống treo với nhiều dạng khác nhau. Có kết cấu
thay đổi tùy theo từng xe cụ thể, tùy theo nhà sản xuất. Nhưng nhìn chung chúng
đều nằm ở hai dạng là : Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
1.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc.
 Nguyên lý hoạt động.

+ Hai bánh xe trái và phải được nối nhau bằng một dầm cứng nên khi dịch
chuyển một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh xe cịn lại cũng dịch chuyển.
Do đó hệ thống treo phụ thuộc khơng thể đảm bảo đúng hồn tồn động học của
bánh xe dẫn hướng.
+ Hệ thống treo phụ thuộc thường được sử dụng trong hệ thống treo cầu sau
của ôtô du lịch và ở tất cả các cầu của ôtô tải, ôtô khách loại lớn.
 Ưu điểm
+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cố định do vậy khơng xảy ra
mịn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập.
+ Khi ơtơ quay vịng chỉ có thùng xe nghiêng cịn cầu xe vẫn thăng bằng, do đó
lốp ít mòn.
+ Khi chịu lực bên (lực ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe liên kết
cứng, vì vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
+ Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ

dẫn hướng.
+ Số khớp quay ít và không cần phải bôi trơn khớp quay.
+ Dễ chế tạo, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ.
 Nhược điểm

+ Khi nâng một bên bánh xe lên, vết bánh xe sẽ thay đổi, phát sinh lực ngang
làm tính chất bám đường của ôtô kém đi và ôtô dễ bị trượt ngang.
+ Hệ thống treo ở các bánh xe, nhất là các bánh xe chủ động có trọng lượng
phần khơng được treo lớn.

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

3


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Sự nối cứng bánh xe hai bên nhờ dầm liền làm phát sinh những dao động
nguy hiểm ở bánh xe trong giới hạn vận tốc chuyển động.
+ Nếu hệ thống treo phụ thuộc đặt ở bánh xe dẫn hướng, độ nghiêng của hai
bánh xe sẽ thay đổi khi một bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, làm phát sinh mômen
do hiệu ứng con quay, ảnh hưởng đến các dịch chuyển góc của các cầu và các bánh
xe dẫn hướng quanh trục quay.
+ Khó bố trí các cụm của ơtơ nếu đặt hệ thống treo phụ thuộc ở đằng trước.
 Một số hệ thống treo phụ thuộc đang dùng phổ biến cho ôtô :

+ Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là nhíp lá.
+ Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo trụ.

1.2.1.1 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá
 Ưu điểm

+ Nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm
vụ giảm chấn nghĩa là thực hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo.
Do đó kết cấu hệ thống treo sẽ đơn giản.
+ Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực kéo
hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên khung.
+ Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.
+ Ngồi ra nhíp cũng có khả năng truyền các mơmen từ bánh xe lên khung xe.
Đó là mơmen kéo hoặc mơmen phanh.
 Nhược điểm
+ Trọng lượng nhíp nặng hơn tất cả các bộ phận đàn hồi khác, nhíp kể cả giảm
chấn chiếm từ 5,5%-8% trọng lượng bản thân ôtô.
+ Thời hạn phục vụ ngắn do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức
tạp, do lực động và lặp lại nhiều lần .
+ Đường đặc tính đàn hồi địi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tế độ
cứng của bản thân nhíp lại là hằng số.

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

4


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1. Hệ thống treo loại nhíp lá ở cầu khơng chủ động.

1.2.1.2 Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là lị xo trụ.
Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là lị xo trụ có thể được bố trí ở cầu
bị động hoặc ở cầu chủ động.

Hình 2. Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ.
a) ở cầu trước.

b) ở cầu sau.

 Ưu điểm
+ Nếu có cùng độ cứng và độ bền thì lị xo trụ có trọng lượng nhẹ hơn nhíp.

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

5


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Lò xo trụ có tuổi thọ lớn hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lị xo khơng có
ma sát như giữa các lá nhíp, khơng phải bảo dưỡng và chăm sóc như chăm sóc nhíp.
 Nhược điểm
+ Lị xo trụ chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn phải
do các bộ phận khác đảm nhiệm, do đó kết cấu phức tạp.
1.2.2 Hệ thống treo độc lập.
 Nguyên lý hoạt động.
Hệ thống treo độc lập khi hai bánh xe trái và phải khơng có quan hệ trực tiếp với

nhau. Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng nằm ngang, bánh xe kia không
chịu ảnh hưởng đó.
Hệ thống treo độc lập thường được sử dụng ở cầu trước ơtơ du lịch, hiện nay có
một số loại ô tô sử dụng hệ thống treo độc lập cho tất cả các cầu.
 Ưu điểm
+ Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng
nguyên, do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữ đúng.
+ khả năng quay vòng của xe tốt hơn, vì khi quay vịng đảm bảo được vận tốc
quay của hai bánh xe trái và phải không bị ràng buộc nhiều như ở hệ thống treo phụ
thuộc.
+ Khối lượng không được treo của hệ thống nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ
thuộc. Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độ êm dịu của ôtô.
+ Đảm bảo khi dịch chuyển, các bánh xe khơng làm thay đổi các góc đặt bánh xe
và chiều rộng cơ sở, do đó làm triệt tiêu hoàn toàn sự lắc của bánh xe đối với trụ
đứng, dẫn đến không phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi các bánh xe dịch
chuyển thẳng đứng.
 Nhược điểm.
+ Kết cấu phức tạp gồm nhiều chi tiết.
+ Trong q trình chuyển động, vết bánh xe khơng cố định do vậy xảy ra tình
trạng mịn lốp nhanh.

Đặng Đình Binh ô tô-k55

6


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe khơng liên kết
cứng, vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe.
 Một số hệ thống treo độc lập dùng cho ơtơ
+ Hệ treo địn dọc.
+ Hệ treo trên 2 đòn ngang.
+ Hệ treo Macpherson.
+ Hệ treo đòn chéo.
+ Hệ treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn.

1.2.2.1 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lị xo, địn treo dọc.

Hình 3. Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi là lò xo với đòn treo dọc.
1- Khung xe; 2- Phần tử đàn hồi lò xo; 3- Giảm chấn ống thuỷ lực; 4- Bánh xe; 5Đòn treo dọc; 6- Khớp bản lề.
 Ưu điểm
+ Dễ dàng tháo lắp tòan bộ cầu xe, kết cấu đơn giản.
+ Có trọng lượng phần khơng được treo bé và chiều rộng cơ sở không thay đổi.
+ Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay, đồng thời không
cần dùng đến thanh ổn định (dùng địn liên kết có độ cứng nhỏ).

Đặng Đình Binh ô tô-k55

7


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Không có momen hiệu ứng con quay ở bánh xe dẫn hướng, khơng gây nên sự
thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, động học dẫn động lái đúng.

 Nhược điểm
+ Đòi hỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay
trục cầu xe khi đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa.

1.2.2.2 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang.
Sơ đồ của hệ thống treo độc lập hai địn ngang có chiều dài bằng nhau gọi là hệ
thống treo có cơ cấu hướng hình bình hành.
Sơ đồ của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài khơng bằng nhau gọi
là hệ thống treo có cơ cấu hướng hình thang.

Hình 4. a) Hệ thống treo độc lập hai địn ngang hình bình hành.
b) Hệ thống treo độc lập hai địn ngang hình thang.
 Ưu điểm:

+ Khắc phục được sự phát sinh moment hiệu ứng con quay.
+ Triệt tiêu được sự rung của bánh xe đối với trục đứng.
+ Khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh xe.
+ Trọng tâm xe thấp, độ nghiêng thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ.
+ Góc lệch và chuyển vị nhỏ nên có khả năng ổn định khi chuyển động ở tốc độ
cao.

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

8


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Khối lượng của phần không treo nhỏ đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động trên
đường gồ ghề.
 Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian lớn trên xe.
+ Do sự thay đổi  B tương đối lớn nên lốp nhanh mòn.
+ Độ ổn định ngang của bánh xe kém.
+ Động học của bánh xe phụ thuộc vào độ dài của đòn dưới.
+ Chiều rộng cơ sở cũng như độ nghiêng bên thay đổi.

1.2.2.3 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lị xo loại Macpherson.

Hình 5. Hệ thống treo kiểu Macpherson
 Ưu điểm
+ Có khả năng điều chỉnh chiều cao thân xe khi xe chạy ở tốc độ cao
+ Tăng độ ổn định của phần thân vỏ xe nhờ bố trí thêm một thanh ổn định
 Nhược điểm
+ Kết cấu phức tạp, khó bảo dưỡng
+ Giá thành cao

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

9


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

1.2.2.4 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, địn chéo.

Hình 6. Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo
 Ưu điểm
+ Tăng độ cứng vững nên tăng khả năng chịu lực ngang
+ Giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe (độ chụm, vết bánh xe và góc
nghiêng ngang của trụ đứng) xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng.
+ Kết cấu đơn giản và chiếm ít khơng gian.
 Nhược điểm
+ Giá thành cao.

1.2.2.5 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn.

Hình 7. Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn
 Ưu điểm.

+ Kết cấu, kích thước và trọng lượng của phần tử đàn hồi nhỏ.
+ Khơng gian chiếm chỗ ít, bố trí thuận tiện.
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

10


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

+ Đảm bảo tính chịu lực cao cho xe trong mọi điều kiện .
 Nhược điểm.

+ Giá thành cao.

1.2.2.6 Hệ thống treo loại thăng bằng.
Được sử dụng cho các loại ôtô ba cầu (có cầu thứ hai và thứ ba gần nhau), ôtô
bốn cầu và nhiều rơmooc.
 Ưu điểm.

+ Đảm bảo tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xe ở các cầu như nhau, cũng như
là các bánh xe bên trái và các bánh xe bên phải.

Hình 8. Hệ thống treo thăng bằng

1.2.2.7 Hệ thống treo loại khí .
Phần tử đàn hồi khí được sử dụng nhiều trong các ơtơ có trọng lượng phần được
treo lớn và thay đổi nhiều
 Ưu điểm.

+ Phần tử đàn hồi có thể tự thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi
áp suất bên trong phần tử đàn hồi.
+ Giảm được độ cứng của hệ thống treo làm tăng độ êm dịu.
+ Đẩy được sự cộng hưởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm được gia tốc
thẳng đứng của buồng lái, giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe.
+ Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cả
hành trình nén và hành trình trả. Do đó khối lượng phần được treo và khơng được

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

11

Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

treo dù bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối thì độ êm dịu của hệ thống vẫn
lớn.
+ Khơng có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng phần tử đàn hồi bé, giảm
được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái.
+ Có thể thay đổi được ví trí của vỏ xe với mặt đường tức là thay đổi được chiều
cao chất tải.
 Nhược điểm
+ Phải bố trí thêm hệ thống cung cấp khí như bình chứa, máy nén.
+ Hệ thống treo khí u cầu phải sử dụng thêm phần điều chỉnh hệ thống treo
(điều chỉnh vị trí của thùng xe và điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo).
+ Kết cấu phức tạp.

1.3 Kết luận
Sau khi tìm hiểu và phân tích một số dạng hệ thống treo đang sử dụng thực tế, kết
hợp với thực tế các xe tải hiện đang sử dụng trên thị trường, tình hình sản xuất của
các cơng ty ôtô trong nước, ta chọn hệ thống treo cho cầu trước và cầu sau cho xe
thiết kế là hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp.
Hệ thống treo này có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, sửa chữa và thay thế nên giá
thành rất cạnh tranh. Kết cấu của hệ thống đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được tính
êm dịu của ơtơ khi làm việc.
Do một số tính chất mà chỉ có nhíp mới có được (vừa là bộ phận đàn hồi, vừa là
bộ hướng và có thể tham gia giảm chấn). Mặc dù nhíp vẫn cịn một số hạn chế
nhưng vẫn có thể khắc phục được tương đối tốt một số điểm còn chưa hoàn thiện.
Hệ thống treo cầu sau xe tải dùng hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá (đây vừa
là bộ phận đàn hồi vừa là bộ phận hướng), bộ phận giảm chấn dùng loại thủy lực,
loại tác động 2 chiều.

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

12


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ CỦA
HỆ THỐNG TREO
2.1. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu
- Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã
đề ra. Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số dao
động, gia tốc dao động, vận tốc dao động...
- Trong đồ án tốt nghiệp, ta chỉ lựa chọn theo một chỉ tiêu, đó là chỉ tiêu tần số
dao động.
-Tuy nhiên khi tính tốn hệ thống treo ô tô người ta thường dùng thông số:
Số lần dao động trong 1 phút n: n = 90  120 lần/phút.
- Chọn sơ bộ: n = 100 lần/ phút.
2.2. Xác định lực tác dụng lên nhíp
- Khối lượng không được treo cầu trước :

M ott  2mnh  2mbx  mc  2.25  2.35  80  200  kg  .
- Khối lượng không được treo cầu sau:

M ott  2mnhc  2mnhp  2mbx  mc  2.25  2.50  30.4  150  340  kg  .
2.2.1. Khi xe đầy tải
- Trọng lượng của xe lúc đầy tải là :69700 (N) ; phân lên cầu :20900/48800;

- Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo :
+ Cầu trước : M 1 = 2090-200 =1890 (kg).
+ Cầu sau : M 2 = 4880-340=4540 (kg).
- Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu sau là:
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

13


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

Z t1 =

M 1 .10 1890.10
=
= 9450
2
2

Z t2 =

4540.10
M 2 .10
=
= 22700 (N).
2
2

(N).

2.2.2. Khi xe không tải
- Trọng lượng bản thân : 34700 N, phân lên cầu : 17350/17350;
- Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo :
+) Cầu trước : M ' 1 = 1735-200=1535 (kg).
+) Cầu sau : M ' 2 = 1735-340=1395 (kg).
- Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu sau là:
Z ' t1 =

M '1 .10 1535.10
=
= 7675
2
2

Z ' t2 =

1395.10
M ' 2 .10
=
= 6975 (N).
2
2

(N).

2.3. Thiết kế nhíp trước
2.3.1. Độ cứng của hệ thống treo C
- Tần số dao động góc và độ cứng của hệ thống treo quan hệ với nhau theo công

thức (3.1):
 
C M  n 
 30 

2

( 2. 1)

Trong đó:
C - Độ cứng của hệ thống treo (N/m).
M- Khối lượng được treo (kg) : M = 1890/2 = 945 (kg).
n - Tần số dao động. n = 100 (lần/phút).
2

�
�
 C = 945 � 100 �= 103631 (N/m).
�30
�

- Theo công thức độ vừng tĩnh được tính như sau :
2

2

�300 �
f t =  300  = � �= 9 (cm) = 0,09 (m).
�100 �
 n 

Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

14


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

2.3.2. Chọn sơ bộ kích thước nhíp.
- Nhíp là một loại lị xo gồm nhiều lá thép mỏng (lá nhíp) ghép lại với nhau.
Kích thước hình học của các nhíp sẽ là :
. Chiều dài các lá L1, L2, Lk..., Ln
. Tiết diện lá nhíp ; b x hk
. n- số lá nhíp.
. b- chiều rộng lá nhíp.
. hk- chiều dày lá nhíp thứ k.
- Chiều dài tồn bộ nhíp Lt có thể chọn sơ bộ như sau:
Đối với xe tải:
- Nhíp trước : L t = (0,26  0,35)L; (L là chiều dài cơ sở của xe).
 L t =(0,26  0,35).4300 = 1118  1505 (mm).

Chọn L t = 1450 (mm).
Kích thước quang nhíp chính lq  90  mm  .
- ½ lá nhíp tính từ quang nhíp là l1  l2 

Lt  90
 680  mm  .
2

- Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta
có bộ thơng số sau:
. Số lá nhíp n = 11.
. Chiều rộng b =70 (mm).
. Chiều dày h1 = h 2 = 8 (mm); h 3 =h 4 =….h 11 =8,5 (mm).
. Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa mãn:
6<

b 70
= =8,7 <10.
hk
8

. Chiều dài lk được

l3

tính theo hệ phương trình

l2

l1

sau :

a3

A2 + B2 + C2 = 0
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

ln

a2

15

ln-1

an+1


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

A3+ B3 + C3 = 0
A4 + B4 + C4 = 0
A5+ B5+ C5 = 0
A6+ B6+ C6 = 0
A7 + B7 + C7 = 0
A8 + B8 + C8 = 0
A9+ B9 + C9 = 0
A 10 + B 10

=0

Trong đó:
Ak 


J k  3lk  1 
J 

 1 ; Bk  1  k  ;
2 J k  1  lk

 Jk 1 

1l 
Ck   k 1 
2  lk 

3

 3lk


 1 ;
 lk 1 

Với : l 1 = l 2 = 680 (mm) ;
Jk=

bh 3 k
;J 3 =J 4 =J 5 =J 6 =J 7 =J 8 =J 9 =J 10 =J 11
12

- Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi
hai lá gộp lại thành một lá với:

J1 

2bh 3
12

(Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3,...)

-Giải hệ phương trình trên ta được :
l 1 = 680 ; l 2 = 680 ; l 3 = 583 ; l 4 = 525 ; l 5 = 466 ; l 6 = 407; l 7 =348;
l 8 = 288; l 9 = 227 ; l 10 =165 ; l 11 = 99 (mm).
Vậy : L 1 = 1450; L 2 = 1450; L 3 = 1256 ; L 4 = 1140; L 5 = 1022; L 6 = 904 ;
L 7 = 786; L 8 = 666; L 9 = 544 ;L 10 = 420; L 11 = 288 ; (mm).
2.3.3. Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp.
- Độ cứng của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng:
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

16


Đại học Bách khoa Hà Nội

C

Đồ án tốt nghiệp

6 E
n

 a Y
3

k 1

k

 Yk 1 

k 1

(2.2)
- Trong đó:

- Hằng số thực nghiệm,  = 0,85.
E- Môđun đàn hồi của vật liệu khi uốn, E= 2.105 (MN/m2)
ak = l1 – lk (k = 2n).
lk – Chiều dài nửa lá nhíp thứ k.
Yk 

1
; Yn 1 0
Ik

I1 = J1, I2 = J1+ J2 , …

3

a k 1 (Y k l
k

A k 1

(mm) (mm)

b

hk

Jk

lk

Yk

Y k -Y k 1

Y k 1 )

(mm)

(mm)

(mm 4 )

(mm 4 )

(mm  4 )

(mm  4 )

(mm  1 )

1

680

96

70

8

5973.33

5973.33

0.000167 0.000063

55.53

2

584

155

70

8.5

3582.40

9555.73

0.000105 0.000029

106.26

3

525

214

70

8.5

3582.40

13138.13 0.000076 0.000016

159.82

4

466

273

70

8.5

3582.40

16720.52 0.000060 0.000011

214.71

5

407

332

70

8.5

3582.40

20302.92 0.000049 0.000007

270.33

6

348

392

70

8.5

3582.40

23885.31 0.000042 0.000005

328.91

7

288

453

70

8.5

3582.40

27467.71 0.000036 0.000004

390.47

8

227

515

70

8.5

3582.40

31050.10 0.000032 0.000003

455.04

9

165

581

70

8.5

3582.40

34632.50 0.000029 0.000003

530.87

Đặng Đình Binh ô tô-k55

17


Đại học Bách khoa Hà Nội
10

99

680

Đồ án tốt nghiệp

70

8.5

3582.40

38214.90 0.000026 0.000026

8228.00

Ik = J1 + J2+...+Jk, ...
bh 3 k
J2,...,Jk,....,Jn: mô men qn tính của tiết diện lá nhíp, Jk=
12

- Ta có bảng tính tốn sau:

+ Độ cứng của nhíp là:

C

6 E
n

 a Y
3
k 1

k

=

 Yk 1 

k 1

6.2.10 5.10 6.0,85.10  3
=97294 (N/m)
10740

+ Tần số dao động thực tế:
n=

30 C
30 94972
=
= 96 ( lần/phút) – thoả mãn yêu cầu.
 M


945

- Như vậy các thơng số kích thước của nhíp khá phù hợp về mặt độ cứng

hay tần

số dao động cho phép.
+ Độ võng tĩnh của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng:
ft =

Zt
6 E

n

�a  Y
k 1

3

k 1

k

 Yk 1  =

9450
= 0,0995 (m) .
94972

2.3.4. Tính bền nhíp và các chi tiết liên quan.
- Đối với nhíp 1/2 elip, với lý luận như trên ta coi rằng nhíp bị ngàm chặt ở giữa.
Như vậy khi tính tốn ta chỉ tính cho một nửa lá nhíp với các giả thiết sau:
- Coi nhíp là loại 1/4 elip, một đầu được ngàm chặt, một đầu chịu lực.
- Bán kính cong của các lá nhíp bằng

l1

P

nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau
l2

ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua
đầu mút.

X2

lk

Xk

- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa
ln-1

2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng
nhau.
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

ln

Xn-1
Xn

18


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

- Với các giả thiết trên thì sơ đồ tính bền nhíp như sau:
- Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai bằng nhau, tương tự tại điểm
S biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Bằng

cách lập các biểu thức

biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ
n-1phương trình với n-1 ẩn là các giá trị X2,...Xn.
- Hệ phương trình đó như sau:
A2 P + B2 X2 + C3 X3 = 0
A3 X2 + B3 X3 + C3 X4 = 0

(* *)

. . . . . . . . . . . . .
An Xn-1 + Bn Xn

= 0

Trong đó:


J  3l
J 
1l 
Ak  k  k  1  1 ; Bk  1  k  ; Ck   k 1 
2 J k  1  lk
2  lk 

 Jk 1 

3

 3lk


 1
 lk 1 

lk- Chiều dài tính tốn từ quang nhíp đến đầu mút lá nhíp.

bhk3
Jk 
12

(2.3)

Jk- Mơmen qn tính của các tiết diện lá nhíp,

P- Phản lực tác dụng nên tai nhíp P 

Gdt 9450

 4725 (N)
2
2

-Lập bảng kết quả tính tốn ta có:

K

l(mm)

J k (mm 4 )

Ak

Bk

Ck

1

680

7676.56

0

0

0

2

548

3200.00

0.75

-1.6

0.85

3

494

3200.00

1.17

-2.00

0.83

4

438

3200.00

1.19

-2.00

0.81

5

382

3200.00

1.22

-2.00

0.78

Đặng Đình Binh ơ tô-k55

19


Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp

6

326

3200.00

1.26

-2.00

0.74

7

270

3200.00

1.31

-2.00

0.69

8

212

3200.00

1.40

-2.00

0.60

9

154

3200.00

1.57

-2.00

0.43

10

92

3200.00

2.00

-2.00

0.00

- Hệ phương trình trở thành :
� 0, 75.4725 – 1, 6. X 2  0,85. X 3   0         
�
1,17. X 2 – 2. X 3  0,83. X 4           0                               
�
�
1 ,19. X 3 – 2. X 4  0,81. X 5           0                                    
�
1 , 22. X 4  – 2. X 5  0, 78. X 6          0                                  
�
�
1 , 26. X 5 – 2. X 6   0, 74. X            0                                   (***)
�
�
1 ,31. X 6 – 2. X 7   0, 69. X             0                                  
�
�
1 , 40. X 7 – 2. X 8   0, 60. X             0                            
�
1 ,57. X 8 – 2. X 9   0, 43 X             0                               
�
�
�  2. X 9  2. X 10                                0                                

Giải hệ phương trình (***) trên ta được :
X2 = X3 =X4 =X5 = X6 = X7= X8 = X9= X 10 = 4725 (N)
- Mô men tại điểm A:

lk+1

- Mô men tại điểm B:
MB = Xklk- Xk+1lk+1

Xk

lk

MA = Xk(lk- lk+1).

Xk+1

Xk.lk-Xk+1.lk+1
Xk (lk-lk+1)

- Mô men chống uốn của từng lá
nhíp:
W u 2 =…= W u11 =

b.h 2 70.8,5 2
=
= 842,92 (mm 3 )
6
6

-Từ đó ta có bảng kết quả tính tốn:
Đặng Đình Binh ơ tơ-k55

20

Đại học Bách khoa Hà Nội

Đồ án tốt nghiệp
MA

A

MB

B

(N.mm)

(N/mm 2 )

(N.mm)

(N/mm 2 )

Xk
l(mm)

W u (mm 3 )

680

1493.33

4725

458325.0

307

458325.0

307

583

842.92

4725

274050.0

325

274050.0

325

525

842.92

4725

278775.0

331

278775.0

331

466

842.92

4725

278775.0

331

278775.0

331

407

842.92

4725

278775.0

331

278775.0

331

348

842.92

4725

283550.0

336

283550.0

336

288

842.92

4922.5

288255.0

342

388255.0

342

227

842.92

4922.5

292950.0

348

292950.0

348

165

842.92

4922.5

311850.0

370

311850.0

370

99

842.92

4922.5

0.0

0.0

467775.0

555

(N)

KL : Sau khi có các giá trị mơ men ta tính ra ứng suất và so sánh với ứng suất cho
phép.Với vật liệu lá nhíp là 60C2. Thì ứng suất cho phép thường có giá trị :
[]t = 600MN/m2 = 600 (N/mm 2 ). Ta thấy các lá nhíp đảm bảo đủ bền.
2.3.5. Tính bền tai nhíp
- Sơ đồ tính bền tai nhíp được biểu diễn
Pk

h0

+ D- đường kính trong của tai

D

trên hình bên. Trong đó:

nhíp, chọn D = 50 (mm).
+ h0- chiều dầy lá nhíp chính,

h0

= 8 (mm).
Z

+ b- chiều rộng lá nhíp,
b = 70 ( mm)

- Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo P k hay lực phanh Pp. Trị số của lực này được
xác định theo công thức sau:
Pkmax=Ppmax=. Zbx
Trong đó:

- Hệ số bám ,lấy  = 0,7.
Đặng Đình Binh ô tô-k55

21