Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ô tô điện cỡ nhỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
PHÚC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: HOÀNG HỮU LONG

Lớp: 106091 Khoá học: 2009 - 2013

Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ôtô

Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ơtơ

Tên đề tài:

“Tính tốn thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô điện cỡ nhỏ”

Nội dung:

1. Số liệu và tài liệu tham khảo.

Xe điện cỡ nhỏ với các thông số cơ bản:

- Số chỗ ngồi: 04

- Khối lượng không tải: m01=100 kg, m02=180 kg

- Khối lượng toàn tải: m1=180 kg, m2=400kg

- Chiều dài cơ sở: 1800 mm

- Chiều rộng cơ sở: 1200 mm

3. Phần thuyết minh

- Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo

- Chương 2: Tính tốn thiêt kế hệ thống treo xe ôtô điện cỡ nhỏ

- Chương 3: Tính kiểm nghiệm bền một số chi tiết của hệ thống treo

- Kết luận và khuyến nghị.

3. Phần thực hành

Ngày giao đề tài: ....... tháng ...... năm .........
Ngày hoàn thành: ...... tháng ...... năm .........

Giáo viên HD: Đỗ Văn Cường

PHĨ BỢ MÔN Hưng Yên, ngày .....tháng.....năm ..........
TRƯỞNG KHOA
PHỤ TRÁCH BỘ MÔN
ThS. Nguyễn Mạnh Cường

1

TS. Đào Chí Cường

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
...............................................................................................................................................................

……………………………………………………………………………….....

…………………………………………………………………………………………………………………………………….....................
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
..............................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................
................................................................................................................................................................

3

LỜI NĨI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo kỹ sư ngành Động lực hay bất cứ ngành học
nào trong trường kỹ thuật thì mơn học Đồ án Tốt nghiệp là môn học quan
trọng nhất của một khóa học mà tất cả các sinh viên đều phải hoàn thành
trước khi ra trường.

Trong q trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào tính
tốn thiết kế một bộ phận, một hệ thống là rất quan trọng. Phần nào nó củng
cố thêm kiến thức đã học ở trường, thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản
và một phần là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế tính tốn sao cho hợp lý,
cũng có nghĩa là sinh viên được làm quen với công việc của một cán bộ kỹ
thuật.

Khi mà vấn đề về năng lượng và môi trường đang hết sức nóng, thì vấn đề
nghiên cứu và tìm hướng giải quyết là điều cấp bách. Ơ tơ kết hợp hai nguồn
động lực hay cịn gọi là ơ tơ Hybrid là loại ơ tơ có nhiều ưu điểm và nó đang
góp phần quan trọng trong việc giải quyết vấn đề này. Nằm trong tiến trình đó
với tư cách là một sinh viên ngành Động lực em cũng cố gắng tìm hiểu và
nghiên cứu để góp phần giải quyết vấn đề này trong khuôn khổ đề tài thiết kế
hệ thống treo cho ôtô điện cỡ nhỏ. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống
được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ơtơ nói
chung và hệ thống treo của ơtơ nói riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về
chuyên môn.

Nội dung chuyên đề được chia làm 3 chương sau:

- Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo.
- Chương 2: Tính tốn thiêt kế hệ thống treo xe ôtô điện cỡ nhỏ.
- Chương 3: Tính kiểm nghiệm bền một số chi tiết của hệ thống treo.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: Đỗ Văn Cường đã chỉ bảo
tận tình và các thầy giáo bộ mơn, đã hết sức tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em
hồn thành tốt nội dung đề tài đồ án của mình.

4

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1. Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu.

1.1 Tính cấp thiết của đề tài.
Ngày nay, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách

và hàng hoá đối với các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành phương tiện
giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển.

Để đảm bảo cho xe khi chuyển động trên đường có độ êm dịu cần thiết, tránh những
va đập giữa khung vỏ với các cầu hay hệ thống chuyển động trên đường tốt cũng
như trên đường xấu. Khi quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe khơng bị
nghiêng, ngữa hay chúc đầu. Xe chuyển động phải có tính ổn định và điều khiển
cao. Mà hệ thống treo đảm nhận những yêu cầu đó, điều đó địi hỏi hệ thống treo
của xe phải được tính tốn và chế tạo chính xác.

Đối với xe Hybrid chủ yếu chuyên chở hang khách . Với địa hình Việt Nam
khơng cho phép xe chuyển động trên một loại đường nên ngồi việc tính tốn chế
tạo chính xác cần phải đảm bảo độ bền lớn có thể sử dụng trên mọi địa hình . Do
vậy phải chọn hệ thống treo phù hợp.

Chất lượng của hệ thống treo còn phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng

sửa chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết
cấu và nguyên lý làm việc của các bộ phận của hệ thống treo.Vì vậy viêc tính tốn
thiết kế hệ thống treo mang ý nghĩa quan trọng không thể thiếu.

Với mục đích đó, em chọn đề tài " Tính tốn thiết kế hệ thống treo cho xe
ơtơ điện cỡ nhỏ ". Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tính tốn thiết kế hệ
thống treo, kiểm nghiệm hệ thống treo trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi .

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian ngắn, thiếu kinh
nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện
hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, các
thầy giáo bộ môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hồn thành tốt nội dung đề tài
của mình.

1.2 Ý nghĩa của đề tài.

- Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị
cho sinh viên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc. Đề tài

5

nghiên cứu về “Tính tốn thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô điện cỡ nhỏ”giúp cho
chúng em hiểu rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này.

- Nội dung và kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho học sinh,
sinh viên các khoá.

- Kết quả đạt được sẽ làm cơ sở để phát triển đề tài ở mức cao hơn.

2. Mục tiêu của đề tài.
- Tính tốn thiết kế hệ thống treo cho xe điện cỡ nhỏ loại 4 chỗ ngồi

- Kiểm nghiệm bền một số chi tiết trong hệ thống treo trên xe điện cỡ nhỏ .

3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu.

3.1. Đối tượng nghiên cứu.
Hệ thống treo trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi .

3.2. Khách thể nghiên cứu.
Hệ thống treo trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi .

4. Nhiệm vụ của nghiên cứu.
- Tính tốn thiết kế hệ thống treo cho xe ô tô điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi .

- Kiểm bền một số chi tiết trong hệ thống treo .

- Tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước để hoàn thiện thành đề tài của mình.

5. Phương pháp nghiên cứu.

5.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.
- Quan sát, tìm hiểu các thơng số kết cấu (thơng số bên ngồi ), tính năng kỹ

thuật

- Đề suất cải tiến hệ thống treo .

5.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp được thực hiện khi chúng ta đã thu thập một số lượng tài liệu
tham khảo cũng như những đề tài có liên quan và được thực hiện trước đó.

* Mục đích : Nghiên cứu, tham khảo, tìm hiểu các thông tin khoa học trên cơ
sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu, sách báo đã có sẵn bằng tư duy logic để rút ra
kết luận cần thiết.

* Tài liệu nghiên cứu:

6

- Tài liệu thứ cấp : Là tài liệu có nguồn gốc từ tài liệu sơ cấp đã được phân
tích, thảo luận và diễn giải như : Sách giáo khoa, báo chí và các giáo trình … Các
tài liệu này đã được giải thích và phân tích dựa trên thực tiễn và lý thuyết một cách
chính xác.

* Các bước thực hiện:
- Bước 1: Thu thập tìm hiểu các tài liệu viết về hệ thống treo trên ô tô.
- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic, chặt chẽ
theo từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất
nhất định.
- Bước 3: Tính tốn thiết kế hệ thống treo trên xe điện dựa trên các thông số
ban đầu của đề tài,kiểm bền đảm bảo hệ thống làm việc an toàn .

7

Phần II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO Ô TÔ

1.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống treo

1.1.1. Công dụng

Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các
cầu hay hệ thống chuyển động.

Hệ thống treo nói chung gồm ba bộ phận chính : Bộ phận đàn hồi, bộ phận
hướng, và bộ phận giảm chấn. Mỗi bộ phận đảm nhận nhiệm vụ và chức năng riêng
biệt.

+ Bộ phận đàn hồi : Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng
giảm va đập và tải trọng tác động lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo
độ êm dịu cần thiết cho ôtô khi chuyển động.

+ Bộ phận dẫn hướng : Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, lực
ngang cũng như các mômen phản lực, mômen phanh tác dung lên xe. Động học của bộ
phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung và vỏ.

+ Bộ phận giảm chấn : Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo
lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng
thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh.

Ngồi ba bộ phận chính trên trong hệ thống treo của các ơtơ du lịch cịn có
thêm bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang. Bộ phận này có tác dung làm giảm
độ nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe.

1.1.2. Yêu cầu

Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau :

Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tỉnh ft, và hành
trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và
không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng
phẳng với tốc độ cho phép, khi xe quay vịng tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe khơng
bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu.

Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo cho xe chuyển
động ổn định và có tính điều khiển cao cụ thể là :

8

Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục quay đứng của bánh xe
dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể.

Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh
gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ
quay của nó.

Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động
hiệu quả và êm dịu.

Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là phần không được treo.
Kết cấu đơn giản để bố trí, làm việc bền vững tin cậy.
1.1.3. Phân loại
Hiện nay có nhiều loại hệ thống treo khác nhau. Nếu phân loại theo sơ đồ bộ
phận dẫn hướng thì hệ thống treo được chia ra hai loại: hệ thống treo độc lập và hệ
thống treo phụ thuộc.
1.1.3.1. Hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo được đặc trưng cho dầm cầu cắt

(không liền) cho phép các bánh xe dịch chuyển độc lập
- Ưu điểm :
+ Nó cho phép tăng độ võng tỉnh, độ võng động, do đó tăng độ êm dịu
chuyển động của xe .
+ Nó cho phép giảm dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con
quay.
+ Tăng khả năng bám đường, cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển.
-Nhược điểm : Có kết cấu phức tạp, đắt tiền đặc biệt với cầu chủ động.

9

Hình 1-1: Cơ cấu treo độc lập loại hai đòn.
1- Lò xo; 2- Tay đòn dưới; 3-Bản lề; 4- Trục; 5- Giảm xóc;
6- Cân bằng ngang; 7,9- Đệm cao su; 8- Trụ của bộ cân bằng;

10- Ngõng quay; 11- Trục của cơ cấu treo phía trước.
1.1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc

Là hệ thống đặc trưng dùng với dầm cầu liền. Bởi vậy, dịch chuyển của các
bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẫn nhau. Việc truyền lực và mô men từ bánh xe lên
khung có thể thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ các thanh
địn.

- Ưu điểm :
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ trong khi đảm bảo hầu hết các yêu cầu của

hệ thống treo khi tốc độ không lớn.
-Nhược điểm :

10

+ khi tốc độ lớn khơng đảm bảo tính ổn định và điều khiển so với hệ thống treo độc
lập.

Hình 1-2: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá.
1- Nhíp lá; 2- Vịng kẹp; 3- Chốt nhíp; 4- Quang treo; 5- Giá đỡ;
6- Giảm chấn; 7- Ụ tỳ; 8- Khung xe; 9- Quang nhíp; 10- Dầm cầu.

Ngồi ra hệ thống treo cịn phân loại theo phần tử đàn hồi và theo phương
pháp dập tắt dao động.

Theo loại phần tử đàn hồi, chia ra:
+Loại kim loại, gồm: nhíp lá, lò xo xoắn, thanh xoắn
+Loại cao su: chịu nén hoặc chịu xoắn
+Loại khí nén và thuỷ khí
Theo phương pháp dập tắt dao động:
+Loại giảm chấn thuỷ lực: Tác dung một chiều và hai chiều
+Loại giảm chấn bằng ma sát cơ: Ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ
phận dẫn hướng.
1.1.3.3. Hệ thống treo khí nén
Hệ thống treo khí nén, thuỷ lực – khí nén được sử dụng như một khả năng
hồn thiện kết cấu ôtô. Tuy vậy với các loại ôtô khác nhau: ôtô con, ôtô tải, ôtô buýt
cũng được ứng dụng với những mức độ khác nhau. Phổ biến nhất trong các kết cấu

11

là áp dụng cho ôtô buýt tiên tiến. Với hệ thống treo này cho phép giữ chiều cao thân
xe ổn định so với mặt đường với các chế độ tải trọng khác nhau.

Hệ thống treo khí nén dùng trên ơtơ được hình thành trên cơ sở khả năng điều

chỉnh độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe. Sơ
đồ nguyên lý kết cấu của một hệ thống đơn giản được trình bày trên hình 2-3.

Sự hình thành bộ tự động điều chỉnh áp suất theo nguyên lý van trượt cơ khí.
Các ballon khí nén 2 được bố trí nằm giữa thân xe 3 và bánh xe 1 thông qua giá đỡ
bánh xe 4. Trên thân xe bố trí bộ van trượt cơ khí 5. Van trượt gắn liền với bộ chia
khí nén (block). Khí nén được cung cấp từ hệ thống cung cấp khí nén tới block và
cấp khí nén vào các ballon.

Khi tải trọng tăng lên, các ballon khí nén bị ép lại, dẫn tới thay đổi khoảng
cách giữa thân xe và bánh xe. Van trượt cơ khí thơng qua địn nối dịch chuyển vị trí
các con trượt chia khí trong block. Khí nén từ hệ thống cung cấp đi tới các ballon và
cấp thêm khí nén. Hiện tượng cấp thêm khí nén kéo dài cho tới khi chiều cao thân
xe với bánh xe trở về vị trí ban đầu.Khi giảm tải trọng hiện tượng này xảy ra tương
tự, và quá trình van trượt tạo nên sự thốt bớt khí nén ra khỏi ballon.

Bộ tự động điều chỉnh áp suất nhờ hệ thống điện tử (hình 2-3b) bao gồm: cảm
biến xác định vị trí thân xe và bánh xe 6, bộ vi xử lý 7, block khí nén 8. Nguyên lý
hoạt động cũng gần giống với bộ điều chỉnh bằng van trượt cơ khí. Cảm biến điện
tử 6 đóng vai trị xác định vị trí của thân xe và bánh xe (hay giá đỡ bánh xe) bằng
tín hiệu điện (thơng số đầu vào). Tín hiệu được chuyển về bộ vi xử lý 7. Các
chương trình trong bộ vi xử lý làm việc và thiết lập yêu cầu điều chỉnh bằng tín hiệu
điện (thơng số đầu ra). Các tín hiệu đầu ra được chuyển tới các van điện từ trong
block chia khí nén, tiến hành điều chỉnh lượng cấp khí nén cho tới lúc hệ thống trở
lại vị trí ban đầu.

12

Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén.

1- Bánh xe; 2- Ballon khí; 3- Thân xe; 4- Giá đỡ; 5- Van trượt cơ khí; 6- Cảm biến
vị trí; 7- Bộ vi xử lý; 8- Bộ chia khí nén; 9- Bình chứa khí nén.

1.1.3.4. Hệ thống treo tích cực

Các bộ phận đàn hồi truyền thống: nhíp lá, lị xo xoắn ốc, thanh xoắn, giảm
chấn thuỷ lực có đặc tính tuyến tính và được coi là hệ thống đàn hồi “thụ động”.
Xuất phát từ các yêu cầu hoàn thiện hệ thống treo ngày nay đã và đang hình thành
các loại hệ thống treo có chất lượng cao hơn.

a. Hệ thống treo bán tích cực:

Hệ thống treo bán tích cực là hệ thống có khả năng dập tắt nhanh dao động
thẳng đứng trong khoảng làm việc rộng, được tạo nên bởi sự điều khiển thông qua
núm chọn hay nhờ điều khiển điện tử.

Trên hình 2-4 là sơ đồ hệ thống treo có giảm chấn làm việc theo vị trí núm
điều khiển của ơtơ Porsche 959. Tính chất điều chỉnh của dao động khi xe hoạt động
được chọn theo các chế độ đường định trước theo ý đồ sử dụng của lái xe, có thể là:
thành phố, xa lộ, liên tỉnh; đường ngắn, đường trường, đường đua. Ba chương trình
hoạt động được thiết lập sẵn phụ thuộc vào trạng thái làm việc của giảm chấn thông
qua núm chọn trên bảng điều khiển của xe. Lực cản của giảm chấn có thể tăng hay
giảm tuỳ thuộc vào sự tăng hay giảm của tốc độ dịch chuyển piston giảm chấn

13

thông qua việc thay đổi các lỗ van tiết lưu để thay đổi dòng chảy chất lỏng bên
trong.

Hình 1-4: Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực xe Porsche 959.

1- Đồng hồ tốc độ; 2- Núm chọn; 3- Bộ điều khiển điện tử;

4- Giảm chấn; 5- Block van điều khiển; 6- Cảm biến mặt đường;
Trên xe còn sử dụng ba chế độ điều chỉnh khoảng sáng gầm xe chọn sẵn bằng núm
chọn, bộ điều khiển điện tử 3 duy trì các khoảng làm việc trong vùng được thiết lập
(hình 2-4b). Mục đích của hệ thống thiết lập và điều chỉnh chiều cao thân xe nhằm
đảm bảo khả năng hoạt động ở tốc độ cao, duy trì ổn định góc nghiêng ngang bánh
xe, tối ưu hệ số cản khơng khí, áp lực khơng khí tác dụng lên đầu xe.
Hệ thống là bán tích cực vì khơng thực hiện hồn thiện các chế độ tự động:
- Khơng có cảm biến xác định lực trong giảm chấn.
- Khơng có khả năng tự chuyển sang chế độ làm việc khác, khi tốc độ dịch chuyển
của các piston giảm chấn vượt quá giá trị cho phép.
- Không điều chỉnh chế độ làm việc theo các thông tin của trạng thái làm việc tức
thời.
b. Hệ thống treo tích cực:

Hệ thống treo tích cực là hệ thống treo có khả năng điều chỉnh theo từng biến
động của trạng thái nhấp nhô nền đường và trạng thái chiều cao thân xe bằng các
cảm biến và điều khiển nhạy bén các ảnh hưởng động xảy ra. Khi có các lực động
sinh ra, thông qua các van điều chỉnh sẽ đáp ứng liên hệ nhanh (với nguồn năng
lượng tương thích), các môđun đàn hồi tạo nên phản ứng đúng nhằm đảm bảo các
chế độ độ nghiêng thân xe theo yêu cầu. Các hệ thống treo tích cực cơ bản hiện
đang sử dụng trên ơtơ được trình bày trên hình 2-5.

14

Hệ thống đòi hỏi nhiều năng lượng nhất là kết cấu theo hệ thống Lotus (hình
2-5a). Phần chính của thiết bị là bốn mơđun thuỷ lực, bình tích năng bổ trợ, các
phần chính này luôn liên hệ với từng cảm biến tải trọng sinh ra giữa bánh xe và thân
xe. Cảm biến tải trọng cung cấp thông tin cho mạch điều khiển và đưa tải trọng đặt

lên bánh xe về giá trị tĩnh.

Nếu như một bánh xe vượt qua mô cao nằm trên mặt đường, tải trọng của
bánh xe tăng lên và bánh xe có xu bị hướng nâng cao lên gần thân xe. Trên hệ thống
treo tích cực khả năng tăng tải trọng cho bánh xe sẽ bị giảm bớt. Van tự động điều
chỉnh trong môđun sẽ tháo bớt chất lỏng ra khỏi xylanh nhờ đó bánh xe có khả năng
đảm bảo ở giá trị tải trọng tĩnh tức thời. Điều này có nghĩa là môđun đàn hồi của
bánh xe không tác động thêm tải trọng do ảnh hưởng của sự không bằng phẳng của
mặt đường. Như vậy có thể nói chỉ có bánh xe bị nâng cao để vượt qua mấp mô mà
thân xe không bị gây nên tác động xấu. Để thân xe không bị dịch chuyển khi vượt
qua chướng ngại tiếp theo cần thiết đưa thêm một mạch điều khiển phụ thuộc vào
chiều cao hành trình bánh xe để giữ cho thân xe ở vị trí thiết kế. Việc này đề ra u
cầu cho hệ thống treo tích cực phải có khả năng khắc phục chiều cao mấp mô bất kỳ
theo thiết kế, với thời gian vô cùng ngắn (vài miligiây). Thực hiện được điều đó cần
tiêu hao cơng suất chừng 10kW để nâng cao tính tiện nghi của ơtơ con. Với ôtô tải
nhỏ và ôtô buýt năng lượng tiêu thụ cho tự động điều chỉnh còn cao hơn rất nhiều.

Hệ thống treo như thế có yêu cầu rất cao về quan hệ động học của thân xe với
bánh xe so với hệ thống treo thụ động truyền thống. Thân xe cần phải được giữ ổn
định trong khoảng làm việc rộng của bánh xe và bánh xe cần phải lăn theo hình
dạng hình học của mặt đường. Bởi vậy hành trình dịch chuyển của bánh xe đòi hỏi
lớn hơn nhiều so với hệ thống treo thụ động. Việc này còn liên quan tới sự thay đổi
rất lớn của độ chụm bánh xe xuất hiện ở hành trình nén và trả, đặc biệt là khi
chuyển động thẳng.

15

Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý các loại hệ thống treo tích cực.

a- Hệ thống lutus; b- Hệ thống Wiliams; c- Hệ thống điều chỉnh với mơđun đàn hồi

thuỷ lực có điều chỉnh áp suất thuỷ lực bổ trợ và lò xo đàn hồi xoắn ốc; d- Hệ thống
Horvat; 1- Thân xe; 2- Cảm biến lực; 3- Cảm biến hành trình; 4- Bình tích năng; 5-
Bơm cấp; 6- Van điều khiển; 7- Xylanh dẫn hướng; 8- Cảm biến gia tốc; 9- Van tiết

lưu; 10- Van tỷ lệ; 11- Nguồn cấp khí; 12- Van phân phối khí; 13- Van điều hồ;
14- Bình chứa dầu; 15- Piston van giảm chấn; 16- Lò xo xoắn ốc; 17- Môđun đàn

hồi bổ sung.

Trên hình 2-5c là hệ thống tương tự hệ thống đàn hồi thuỷ khí nhưng chỉ điều
chỉnh chuyển dịch thân xe xuất hiện khi vượt mấp mô liên tục.

Hệ thống sử dụng ballon khí làm bộ phận đàn hồi, vì khơng địi hỏi nhiều
năng lượng, được thể hiện trên hình 2-5d. Trên hệ thống đàn hồi thuỷ khí cần phải
có bình tích năng phụ để chứa chất lỏng có áp suất dư thừa, đảm bảo sự chuyển dịch
theo yêu cầu của thân xe. Lượng dầu này cũng nhận được từ bình tích năng chính
với áp suất lớn nhất. Sự khác nhau về áp lực giữa hai bình được thực hiện nhờ van
tiết lưu.

Trên hệ thống đàn hồi bằng khí nén. Khí nén được cung cấp vào mơđun lấy từ
bình chứa trung tâm (đảm bảo cả về thể tích và áp suất). Trong ballon khí nén,
lượng khí tuy lớn nhưng áp suất thấp hơn bình chứa trung tâm, do vậy ở bình chứa

16

trung tâm cần thể tích nhỏ và áp suất cao hơn, để có khả năng cấp khí vào các
ballon tương ứng. So với loại sử dụng mơđun thuỷ - khí thì tổn thất năng lượng nhỏ
hơn nhiều. Ngồi ưu điểm tiêu thụ ít năng lượng, hệ thống này lại sử dụng hệ thống
treo Mc.Pherson và cịn có thể san đều tải trọng theo lực bên nếu bố trí hợp lý
ballon khí nén và giảm chấn (vị trí ballon khí nén có thể nằm chéo hay giảm chấn

nằm xiên đối xứng).

1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo

1.2.1. Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi nằm giữa thân xe và bánh xe (nằm giữa phần được treo và
không được treo). Với phương pháp bố trí như vậy, khi bánh xe chuyển động trên
đường mấp mô, hạn chế được các lực động lớn tác dụng lên thân xe, và giảm được
tải trọng động tác dụng từ thân xe xuống mặt đường.

Bộ phận đàn hồi có thể là loại nhíp lá, lị xo, thanh xoắn, buồng khí nén,
buồng thuỷ lực....Đặc trưng cho bộ phận đàn hồi là độ cứng, độ cứng liên quan chặt
chẽ với tần số dao động riêng (một thơng số có tính quyết định đến độ êm dịu).
Muốn có tần số dao động riêng phù hợp với sức khỏe của con người và an tồn của
hàng hố cần có độ cứng của hệ thống treo biến đổi theo tải trọng. Khi xe chạy ít tải
độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, cịn khi tăng tải cần phải có độ cứng lớn. Do vậy có
thể có thêm các bộ phận đàn hồi phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ bằng cao su biến dạng,...

1.2.1.1. Nhíp lá

Trên ôtô tải, ôtô buýt, rơmooc và bán rơmooc phần tử đàn hồi nhíp lá
thường được sử dụng.

Nếu coi bộ nhíp như là một dầm đàn hồi chịu tải ở giữa và tựa lên hai đầu, khi
tác dụng tải trọng thẳng đứng lên bộ nhíp cả bộ nhíp sẽ biến dạng. Một số các lá nhíp
có xu hướng bị căng ra, một số lá nhíp khác có xu hướng bị ép lại. Nhờ sự biến dạng
của các lá nhíp cho phép các lá có thể trượt tương đối với nhau và tồn bộ nhíp biến
dạng đàn hồi.

Tháo rời bộ nhíp lá này, nhận thấy bán kính cong của chúng có quy luật phổ
biến: các lá dài có bán kính cong lớn hơn các lá ngắn. Khi liên kết chúng lại với
nhau bằng bulông xiết trung tâm, hay bó lại bằng quang nhíp một số lá nhíp bị ép lại
còn một số lá khác bị căng ra để tạo thành một bộ nhíp có bán kính cong gần đồng
nhất. Điều này thực chất là đã làm cho các lá nhíp chịu tải ban đầu (được gọi là tạo
ứng suất dư ban đầu cho các lá nhíp), cho phép giảm được ứng suất lớn nhất tác
dụng lên các lá nhíp riêng rẽ và thu nhỏ kích thước bộ nhíp trên ơtơ. Như vậy tính
chất chịu tải và độ bền của lá nhíp được tối ưu theo xu hướng chịu tải của ôtô.

1 2 3 4

17

Hình 1-6: Kết cấu bộ nhíp.
1- Vòng kẹp; 2- Bulơng trung tâm; 3- Lá nhíp; 4- Tai nhíp.
Một số bộ nhíp trên ơtơ tải nhỏ có một số lá phía dưới có bán kính cong lớn
hơn các lá trên. Kết cấu như vậy thực chất là tạo cho bộ nhíp hai phân khúc làm
việc. Khi chịu tải nhỏ chỉ có một số lá trên chịu tải (giống như bộ nhíp chính). Khi
bộ nhíp chính có bán kính cong bằng với các lá nhíp dưới thì tồn thể hai phần cùng
chịu tải và độ cứng tăng lên. Như thế có thể coi các lá nhíp phía dưới có bán kính
cong lớn hơn là bộ nhíp phụ cho các lá nhíp trên có bán kính cong nhỏ hơn.
Trên các xe có tải trọng tác dụng lên cầu thay đổi trong giới hạn lớn và đột
ngột, thì để cho xe chạy êm dịu khi khơng hay non tải và nhíp đủ cứng khi đầy tải,
người ta dùng nhíp kép gồm: một nhíp chính và một nhíp phụ. Khi xe khơng và non
tải chỉ có một mình nhíp chính làm việc. Khi tải tăng đến một giá trị quy định thì
nhíp phụ bắt đầu tham gia chịu tải cùng nhíp chính, làm tăng độ cứng của hệ thống
treo cho phù hợp với tải.
Nhíp phụ có thể đặt trên hay dưới nhíp chính, tuỳ theo vị trí giữa cầu và
khung cũng như kích thước và biến dạng yêu cầu của nhíp.
Khi nhíp phụ đặt dưới thì độ cứng của hệ thống treo thay đổi êm dịu hơn, vì

nhíp phụ tham gia từ từ vào q trình chịu tải, khơng đột ngột như khi đặt trên nhíp
chính.

18

Hình 1-7: Các phương án bố trí nhíp phụ.
a- Phía trên nhíp chính; b- Phía dưới nhíp chính;
1,12- Giá treo; 2- Vịng kẹp; 3,11- Giá đỡ nhíp phụ; 4- Quang nhíp; 5, 8- Nhíp
chính; 6,9- Nhíp phụ; 10- Khung xe; 13- Tai nhíp.
Nhíp là loại phần tử đàn hồi được dùng phổ biến nhất, nó có các ưu - nhược
điểm:
- Kết cấu và chế tạo đơn giản.
- Sửa chữa bảo dưỡng dễ dàng.
- Có thể đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và một phần
nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn.
- Trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác, do
thế năng biến dạng đàn hồi riêng (của một đơn vị thể tích) nhỏ (nhỏ hơn của thanh
xoắn 4 lần khi có cùng một giá trị ứng suất: σ = τ). Theo). Theo thống kê, trọng lượng của
nhíp cộng giảm chấn thường chiếm từ (5,5 ÷ 8,0)% trọng lượng bản thân của ôtô.
- Thời hạn phục vụ ngắn: do ma sát giữa các lá nhíp lớn và trạng thái ứng
suất phức tạp (Nhíp vừa chịu các tải trọng thẳng đứng vừa chịu mômen cũng như
các lực dọc và ngang khác). Khi chạy trên đường tốt tuổi thọ của nhíp đạt khoảng
(10 ÷ 15) vạn Km. Trên đường xấu nhiều ổ gà, tuổi thọ của nhíp giảm từ (10 ÷ 50)
lần.

19

1.2.1.2. Lò xo trụ
Lò xo trụ là loại được dùng nhiều ở ô tô du lịch với cả hệ thống treo độc lập và phụ
thuộc. So với nhíp lá, phần tử đàn hồi dạng lị xo trụ có những ưu - nhược điểm

sau:

- Kết cấu và chế tạo đơn giản.
- Trọng lượng nhỏ.
- Kích thước gọn, nhất là khi bố trí giảm chấn và bộ phận hạn chế hành trình
ngay bên trong lị xo.
- Nhược điểm của phần tử đàn hồi loại lò xo là chỉ tiếp nhận được tải trọng
thẳng đứng mà không truyền được các lực dọc ngang và dẫn hướng bánh xe nên
phải đặt thêm bộ phận hướng riêng.
Phần tử đàn hồi lò xo chủ yếu là loại lò xo trụ làm việc chịu nén với đặc tính
tuyến tính. Có thể chế tạo lị xo với bước thay đổi, dạng cơn hay parabol để nhận được
đặc tính đàn hồi phi tuyến. Tuy vậy, do công nghệ chế tạo phức tạp, giá thành cao nên
ít dùng.
Có ba phương án lắp đặt lị xo lên ơ tơ là:
- Lắp không bản lề.
- Lắp bản lề một đầu.
- Lắp bản lề hai đầu.

Hình 1-8: Các sơ đồ lắp đặt lị xo trong hệ thống treo.
a- Không có bản lề; b- Bản lề một đầu; c- Bản lề hai đầu.

1 và 4- Thanh đòn; 2 và 5- Lò xo; 3 và 6- Bản lề.
Khi lắp khơng bản lề, lị xo sẽ bị cong khi biến dạng làm xuất hiện các lực
bên và mơ men uốn tác dụng lên lị xo, khi lắp bản lề một đầu thì mơ men uốn sẽ
triệt tiêu, khi lắp bản lề hai đầu thì cả mô men uốn và lực bên đều bằng không.
Vì thế trong hai trường hợp đầu, lò xo phải lắp đặt thế nào để ở trạng thái cân
bằng tĩnh mômen uốn và lực bên đều bằng khơng. Khi lị xo bị biến dạng max, lực

20