ĐỀ TÀI THIẾT KẾ " THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE TẢI "

Chia sẻ: Nguyenthanhluan Luan | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

457
lượt xem 181
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong đời sống kinh tế xã hội hiện nay, nhu cầu về chuyên chở hàng hoá và hành khách là rất lớn. Có rất nhiều phương tiện giao thông cùng tham gia giải quyết vấn đề này, một trong những phương tiện không thể thiếu được đó là ôtô. ở Việt Nam những năm gần đây số lượng ôtô lưu thông càng lớn, chủng loại càng phong phú và đa dạng : xe tải, xe khách, xe con ... Trên ôtô, hệ thống treo có vai trò hết sức quan trọng, nó quyết định đến ổn định chuyển động của bánh...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI THIẾT KẾ " THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE TẢI "

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE TẢI Giáo viên hướng dẫn : Ths Đồng Minh Tuấn Họ tên sinh viên : Nguyễn Thành Luân Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 1
Mục lục Trang 03 Mục lục 04 Lời nói đầu Chương 1. Tổng quan về hệ thống treo 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân lo ại.................................................. 05 1.1.1 Nhiệm vụ...................................................................... 05 1.1.2. Yêu cầu........................................................................ 05 1.1.3 Phân loại hệ thống treo.................................................. 06 1.2. Kết cấu các chi tiết................................................................ 07 1.2.1. Nhíp lá.............................................................................. 07 1.2.2. Bộ giảm chấn................................................................ 08 1.2.3 Lò xo xoắn ốc............................................................... 13 Chương 2. Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe tải 15 A. Lựa chọ n phương án thiết k ế 2.1 Các thông số cho trước............................................................. 15 2.2 Chọ n phương án thiết kế.......................................................... 15 2.2.1 Chọn lo ại hệ thố ng treo................................................... 15 2.2.2 Chọn bộ p hận đàn hồ .................................................... 15 2.2.3 Chọn bộ p hận giảm chấn............................................... 15 B. Tính toán thiết kế hệ thống treo. 2.1 Tính toán sơ đồ treo.................................................................. 16 2.1.1 Xác đ ịnh hệ số p hân bố khối lượ ng phần treo................ 16 2.1.2 Xác định độ cứng của hệ thống treo................................... 17 2.1.3. Xác đ ịnh hành trình tĩnh của bánh xe............................... 18 2.1.4 Xác định hành trình độ ng của bánh xe............................... 18 2 .1.5 Kiểm tra lại hành trình độ ng của bánh xe theo đ iều kiện đảm b ảo 18 kho ảng sáng gầm xe là nhỏ nhất........................................... 2.1.6 Xác định hệ số dập tắt dao độ ng của khố i lượng phần treo 18 2.2. Tính toán dao động củ a oto...................................................... 19 2.2.1. Xác đ ịnh tân số d ao động và hệ số dập tắt ............. 20 2.2.2 Tính tai nhíp................................................................... 27 2.3. Tính toán thiết kế các bộ p hận của hệ thố ng treo.......................... 23 2.3.1. Xác đ ịnh các kích thước cơ b ản của bộ p hận nhíp........ 2 2.3.2 Tính tai nhíp................................................................... 27 35 Kết luậ n 36 Tài liệu tham khảo Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 2
Lời nói đầu Trong đời sống kinh tế xã hộ i hiện nay, nhu cầu về chuyên chở hàng hoá và hành khách là rất lớn. Có rất nhiều phương tiện giao thông cùng tham gia giải quyết vấn đ ề này, mộ t trong nhữ ng phương tiện không thể thiếu được đó là ôtô. ở Việt Nam nhữ ng năm gần đây số lượng ôtô lưu thông càng lớn, chủ ng lo ại càng phong phú và đa d ạng : xe tải, xe khách, xe con ... Trên ôtô, hệ thố ng treo có vai trò hết sức quan trọ ng, nó quyết định đ ến ổn định chuyển đ ộng của bánh xe trên đường. Đối với xe tải thì vấn đ ề này cũng rất quan trọng, vì trong quá trình vận chuyển xe tải thường phải chuyên trở vật liệu với tải trọ ng lớn đ ồng thời xe tải cũng có kết cấu cồ ng kềnh vì thế việc giúp cho xe chạ y ổ n đ ịnh, ít bị d ao động là hết sức cần thiết. Đề tài thiết kế mà em được giao là: “ Thiết kế hệ thố ng treo cho xe tải ”. Đây là một đề tài rất thiết thực cho ngành công nghệ ô tô hiện nay, vì lượ ng xe tải trong hệ thố ng giao thông Việt Nam ngày càng phong phú và đ a dạng với nhữ ng kết cấu và chủng lo ại phức tạp. Trên cơ sở phân tích nhữ ng ưu nhược đ iểm của từng loại hệ thố ng treo và yêu cầu bố trí cụ thể trên xe em chọ n thiết kế hệ thống treo phụ thuộc. Vì đây là hệ thống treo có nhiều ưu đ iểm và đ ược sử dụ ng nhiều trên các dòng xe tải hiện nay. Tuy nhiên, trong quá trình làm đ ồ án mặc dù đ ã cố gắng hết sức nhưng do trình đ ộ và thời gian có hạn nên khô ng thể tránh khỏi được những sai sót em rất mong đ ươc sự đ óng góp ý kiến củ a thầy cô, b ạn bè để đồ án củ a em đ ược hoàn thiện hơn. Đặc biệt, trong quá trình thực hiện đồ án em rất cám ơn sự chỉ bảo tận tình củ a thầ y giáo Th.s Đồng Minh Tuấ n đ ã giúp đỡ em rất nhiều để em có thể hoàn thành đồ án được giao. Em xin trân thành cảm ơn! Hưng Yên, Tháng 02 năm 2012. Sinh Viên thực hiện: Nguyễn Thành Luân Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 3
Chương I: Tổng quan về hệ thống treo 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Nhiệm vụ Hệ thố ng treo ở đây được hiểu là hệ thố ng liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mố i liên kết treo của xe là mố i liên kết đàn hồi. Nó có các chức năng sau đ ây: + Tạo đ iều kiện cho bánh thực hiện chu yển động tương đ ối theo phương thẳng đ ứng đ ối với khung xe ho ặc vỏ xe theo yêu cầu dao độ ng êm d ịu, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển đ ộng không muố n có khác củ a bánh xe như lắc ngang lắc dọ c... + Truyền lực, mô men giữa bánh xe và khung xe: bao gồ m lực thẳng đứng ( tải trọ ng, phản lực), lực dọc ( lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy ho ặc lực kéo với khung, vỏ ) lực bên ( lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên...) mô men chủ độ ng và mô men phanh. 1.1.2. Yêu cầu Sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải "mềm", nhưng cũng phải đủ khả năng truyền lực. Quan hệ này thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây: + Hệ thố ng treo phải phù hợp với đ iều kiện sử dụng theo tính năng kĩ thu ật củ a xe có thể chạ y trên mọi địa hình khác nhau. + Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian hạn chế. + Quan hệ đ ộng học củ a bánh xe phải hợp lí, tho ả mãn mục đích là mềm theo phương thẳng đ ứng như ng không phá hỏng quan hệ đ ộng lực họ c và độ ng họ c củ a chuyển đ ộng bánh xe. + Không gây nên tải trọng lớn tại mối liên kết với khung hoặc vỏ . + Có độ b ền cao + Có độ tin cậy lớ n, trong đ iều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kĩ thu ật, không gặp hư hỏ ng b ất thường. Riêng đố i với xe con còn phải được chú ý thêm các yêu cầu: + Giá thành thấp và mức độ phức tạp củ a kết cấu không quá lớn. + Có khả năng chống rung và chống ồ n truyền từ bánh xe lên thùng vỏ tố t. + Đảm bảo tính đ iều khiển và ổ n định chuyển đ ộng củ a xe ở tốc độ cao. 1.1.3 Phân loại hệ thống treo Ngày nay trên ô tô sử dụ ng hai nhóm lớn là :hệ thống treo phụ thuộ c và hệ thống treo độ c lập. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 4
a) b) Hình 1 : Sơ đồ tổng thể hệ thống treo a . Hệ thố ng treo phụ thuộ c b. Hệ thống treo độ c lập 1.Thùng xe- 2 . Bộ phận đàn hồi 3. Bộ phận giảm chấn 4. Dầm cầu 5. Các đòn liên kết của hệ treo - Hệ thố ng treo phụ thuộ c : Là hệ thống treo mà các bánh xe đ ặp trên d ầm liền, bộ p hận giảm trấn và đ àn hồi đ ặt giữ a thùng xe và dầm cầu liền. Qua cấu tạo củ a hệ thố ng treo phụ thuộc, sự dịch chuyển củ a một bên bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây chuyển vị nào đó củ a bánh xe kia, chúng ta có ý nghĩa chúng "phụ thuộc" lẫn nhau. - Hệ thố ng treo độ c lập : là hệ thống treo mà các bánh xe gắn "độ c lập" với khung vỏ thông qua đòn, bộ p hận giảm chấn đ àn hồi. Các bánh xe "độ c lập" d ịch chuyển tương đố i với khung vỏ. Trong thực tế chuyển đ ộng của xe , đ iều này chỉ đ úng khi chúng ta coi thùng xe ho ặc vỏ xe đứng yên. Ngoài ra người ta còn phân chia hệ thống treo theo nhiều cách khác như: + Dựa và tính chất độ ng học, hệ thố ng treo độc lập còn đ ược chia ra các loại: Treo trên hai đòn ngang, treo trên một đòn ngang và giảm chấn, treo đòn dọ c, treo đòn chéo. + Hệ thống treo còn được phân lo ại theo kết cấu củ a bộ phận đ àn hồi như: Treo nhíp lá, treo lò xo, treo thanh xoắn, treo khí nén treo thu ỷ khí. + Phân lo ại theo kết cấu giảm chấn: Giảm chấn ố ng, giảm chấn đòn, giảm chấn có áp suất trong bằng áp su ất khi quyển, giảm chấn có áp su ất trong cao. 1.2. Kết cấu các chi tiết Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 5
1.2.1. Nhíp lá Hình 2 : Kết cấu nhíp lá. a. Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. - Chịu đ ược tải trọng lớn. - Sửa chữa và b ảo d ưỡng dễ d àng. - Đóng vai trò cả giảm xóc và giảm chấn. b. Nhược điểm: - Dập tắt dao động không đ ược nhanh và êm d ịu. - Chiếm diện tích không gian lớn, do đó khoảng không gian phải lớn làm tăng chiều cao củ a xe d ẫn đ ến tính ổn định không cao. 1.2.2. Bộ g iảm chấn  Giảm chấn đ ược sử dụng trên xe với mụ c đích - Giảm chấn dập tắt các va đập truyền lên khung khi xe bắt đ ầu lăn trên đ ường không b ằng phẳng, nhờ vậ y mà b ảo vệ đ ược bộ phận đ àn hồi tăng tính tiện nghi cho sử dụng. - Đảm bảo giao độ ng của phần được treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao tính chất chuyển đ ộng củ a xe như khả năng tăng tố c, khả năng an toàn chuyển động. - Bản chất của quá trình giảm chấn là quá trình tiêu hao cơ năng ( biến cơ năng thành nhiệt năng). Thực ra quá trình này sả y ra vớ i cả ma sát của nhíp lá, khớp trượt, khớp quay củ a các ổ kim loại, ổ cao su. Song quá trình dao động cơ học của xe đòi hỏ i phải tiêu hao cơ năng nhanh và khố ng chế được quá trình vật lí đ ó, cho nên giảm chấn đ ặt trên các bánh xe thực hiện chứ c năng này chủ yếu. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 6
- Giảm chán dùng cho xe có nhiều lo ại, đ ến nay chỉ sản xuất giảm chấn ống thủ y lực có tác dụ ng hai chiều ( nén và giãn).  Bộ giảm chấn đ ược phân loại như sau: - Phân loại theo vận hành: Kiểu tác dụng đ ơn, kiểu đ a tác dụng. - Phân loại theo cấu tạo: Kiểu ống đ ơn, kiểu ố ng kép. - Phân loại theo môi chất làm việc: Kiểu thủ y lực, kiểu nạp khí. - Giảm chấn ố ng có mộ t lớp vỏ và giảm chấn ố ng có hai lớp vỏ. Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử d ụng là giảm chấn ố ng thu ỷ lực có tác dụ ng hai chiều ở cấu trúc hai lớp . A. Giả m chấn hai lớp vỏ Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đ ây là một loại giảm chấn quen thu ộc và đ ược dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến nay. Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác d ụng hai chiều . 1- Vỏ ngoài. 2- Van cố đ ịnh; 3- Piston; 4- Khoang vỏ trong; 5- Đũa đẩy; 6- Vỏ chắn bụ i; 7- Ph ớt làm kín; 8- Bạ c dẫn hướng Hình 3: Giảm chấ n vỏ hai lớp *) Cấu tạo giảm chấn vỏ hai lớp Trong giảm chấn , piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thành buồ ng A và B . ở đuôi củ a xy lanh thu ỷ lực có một cụm van bù.Bao ngoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài , không gian giữa hai lớp vỏ là buồ ng bù thể tích chất lỏ ng và liên hệ với B qua các cụm van mộ t chiều (III,IV). Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 7
Buồng C được gọ i là buồ ng bù chất lỏ ng, trong C chỉ điền đầy mộ t nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp su ất khí quyển . *) Nguyên lý làm việc: ở hành trình nén (bánh xe tiến lại gần khung xe), lúc đó ta có thể tích buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏ ng qua van (I) và (IV) đ i lên khoang A và sang khoang C ép không khí ở b uồng bù lại . Vỏ ngoài củ a giảm chấn có tác dụng chứa dầu và thoát nhiệt ra môi trường không khí xung quanh. Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụ i , phớt chắn d ầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc. ở hành trình trả (bánh xe đi xa khung xe). Thể tích buồng B tăng do đó áp su ất giảm , chất lỏng qua van (II,III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B. Trong quá trình làm việc của giảm chấn đ ể tránh bó cứng bao giờ cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên . Cấu trúc của nó tu ỳ thu ộc vào kết cấu cụ thể. Van trả , van nén củ a hai cụm van nằm ở p iston và xylanh trong cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ , hoặc các lỗ van riêng biệt đ ể tạo nên lực cản giảm chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ , trả mạnh , trả nhẹ. Khi chất lỏ ng chả y qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (1) và truyền vào không khí đ ể cân b ằng năng lượng. Ưu điểm: - Giảm chấn hai lớp có độ b ền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ. Nhược điểm: Khi làm việc ở tần số cao có thể xả y ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng đ ể giảm hiệu qu ả củ a giảm chấn. Sự khác nhau giữa các giảm chấn hiện nay là ở các kết cấu van trả van nén, cụm bao kín và đường kính, hành trình làm việc. Việc b ố trí trên xe cho phép nghiêng tối đ a là 450 so với phương thẳng đ ứng. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 8
B.Giảm chấ n một lớp vỏ: 1. Đũa đẩ y 2. Cụm làm kín 3. Van một chiều 4. Piston 8 5. Buồng chứa dầu 6. Khoang chứa khí 7. Vỏ ngoài 8. Van một chiều Hình 4 : Sơ đồ cấu tạo của giả m chấn ố ng thuỷ lực một lớp vỏ có tác dụng hai chiều. Nguyên lý làm việc : Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế chức năng củ a nó là buồng II chứa khí nén có P = 2,5.10 6 N/mm2 đ ây là sự khác nhau giữa giảm chấn mộ t lớp vỏ và hai lớp vỏ Khi piston d ịch chuyển xuố ng d ưới tạo nên sự chênh áp dẫn đến mở van (8) chất lỏ ng chả y nên phía trên của piston. Khi piston đ i lên làm mở van (3) chất lỏ ng chảy xuố ng dưới piston. áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổ i không lớ n và dao độ ng xung quanh vị trí cân b ằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậ y mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, một trạng thái không an toàn cho sự làm việc củ a giảm chấn. Trong quá trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp su ất không b ị hạ xu ống dưới giá trị nguy hiểm. Giảm chấn có độ nhạ y cao kể cả piston d ịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng bức chả y d ầu khi nhiệt độ thay đ ổi sẽ làm cho áp su ất thay đ ổi. C.So sánh giữa hai loại giảm chấn : So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ , giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau : Khi có cùng đường kính ngoài, đ ường kính củ a cần piston có thể làm lớn hơn mà - sự biến độ ng tương đối củ a áp su ất chất lỏ ng sẽ nhỏ hơn. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 9
Điều kiện toả nhiệt tốt hơn. - ở nhiệt độ thấp ( Vùng b ăng giá ) giảm chấn không bị bó kẹt ở nhữ ng hành trình - đ ầu tiên. Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng b ố trí nào. - Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ đ ược sử dụ ng rộ ng rãi trên hệ treo Mc.pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết. Nhược điểm củ a loại giảm chấn một lớp vỏ là vấn đề công nghệ và bao kín ( tu ổi - thọ củ a phớt và độ mòn của piston với ống d ẫn hướng ). ở lo ại hai lớp vỏ : ống dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín. - ở loại giảm chấn một lớp vỏ : p hớt bao kín hỏng trước ống d ẫn hướng của cần - p iston. 1.2.3 Lò xo xoắn ố c Hình 5. Các dạ ng lò xo xoắ n ố c thông dụng. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 10
Hình 6. Các dạ ng lò xo xoắn ốc đặc biệt a. Ưu điểm: Khố i lượng nhỏ , không phải chăm sóc, lắp đặt đơn giản, không b ị hư hỏng do ma sát. b. Nhược điểm: Không có khả năng dẫn hướng, ít có khả năng dập tắt dao độ ng. Chương II tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe tải A. Lựa chọ n phương án thiết kế 2.1 Các thông số cho trước Trọng lượng ô tô không tải G0 = 35500 (N) Trọng tải ô tô G= 25500 (N) Trọng lượng phần treo ô tô đầy tải: GT = 61000 (N) Trọng lượng phần treo khi không tải trên cầu trước M1 = 12200 (N) Trọng lượng phân bố cầu sau M2 = 13300 (N) Trọng lượng không treo cầu trước m1 = 6400 (N) Trọng lượng không treo cầu sau m2 = 10500 (N) Chiều dài cơ sở L= 4250 (mm) 2.2 Chọ n phương án thiết k ế 2.2.1 Chọ n loại hệ thố ng treo Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 11
Xe thiết kế là xe tải, thường xuyên phải chịu tải trọ ng lớn và hoạt độ ng trên đ ịa hình phứ c tạp, đòi hỏ i tính việt dã cao nhưng độ êm d ịu của xe d ựa vào các thông số cho trước ta lựa chọn hệ thố ng treo phụ thuộc. Lo ại hệ thống treo này đ ộ êm d ịu củ a xe không cao nhưng kết cấu đơn giản, khoảng sáng gầm xe lớn thích hợp với di chuyển trên địa hình phức tạp. ta chọ n treo sau để tính toán thiết kế. 2.2.2 Chọ n bộ phận đàn hồi Đố i với hệ thống treo phụ thuộ c ta chọn bộ phận đàn hồi là nhíp đồng thời nó cũ ng là bộ phận hướng. Điều này làm cho hệ thố ng treo đơn giản và lắp ghép dễ d àng. 2.2.3 Chọ n bộ phận giảm chấn Ta chọ n loại giảm chấn hai chiều không đối xứ ng. Về mặt kết cấu ta chọn loại giảm chấn thu ỷ lực lo ại ống lồ ng. Giảm chấn ống lồng có áp su ất chất lỏng nhỏ 2,5  5 MN 2 , m thoát nhiệt tố t phù hợp với xe tải. B. Tính toán thiết k ế hệ thố ng treo. 2.1 Tính toán sơ đồ treo 2.1.1 Xá c định hệ số phân bố khố i lượng phần treo Từ công thức: JY Y  (2 -1) M ab Trong đ ó: M : Khố i lượng phần treo khi ô tô đ ầy tải . a : Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đ ến bánh xe cầu trước. b : Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đ ến bánh xe cầu sau. JY: Mô men quán tính của khố i lượng phần treo. Mặt khác mô men quán tính của khố i lượng phần treo đ ược xác định theo công thức sau: (Nm.s2) J Y  A  M  L2 Trong đ ó: A: Hệ số kinh nghiệm. Đố i với hầu hết các ô tô hệ số kinh nghiệm A từ 0,13 đến 0,22 ta chọ n A = 0,2 M: Khối lượ ng phần treo khi ô tô đ âỳ tải (N.s2/m) Ta có M được xác định theo công thức sau: GT M (2-2) g Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 12
Trong đó: GT: Trọng lượng phần treo ô tô đầy tải g : Gia tố c trọng trường. Như vậ y: GT 61000  6224.5  N  s 2 / m  M  g 9,8 L: Chiều dài cơ sở của ô tô. Vậy mô men quán tính: J Y  0, 2  6224.5  4, 2502  22486  N  m  s 2  Xác đ ịnh chiều dài a,b: Từ các công thức tính khố i lượng phần treo phân bố lên các cầu: M L b  b  T1 (2 -3) M M T1 L M Trong đ ó : MT1: Khối lượng phần treo phân bố lên cầu trước. Ta lại có: M 1 12200  1245  N  s 2 / m  MT1   g 9,8 Vậy: 1245.4, 250 b  0,85(m) 6224,5 Mặt khác ta lại có: a+b= L Suy ra: a = L - b = 4 ,250 – 0,85 = 3,4 (m) Thay các giá trị JY, a, b vào phương trình (1) ta có: 22486 Y   1, 25 6224, 5  3, 4  0,85 2.1.2 Xác định độ cứng của hệ thố ng treo Độ cứng củ a hệ thống treo được xác đ ịnh theo công thứ c sau: M  2 (2-4) Ct  2 Trong đó: Ct: Độ cứng củ a hệ thống treo N/m M: Khối lượ ng phần treo phân b ố lên cầu N.s2/m Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 13
 : Tần số d ao động riêng củ a khối lượ ng phần treo. Để đ ảm b ảo cho độ êm dịu của ô tô, khi tính toán đ ộ cứng của hệ thống treo `tần số dao độ ng riêng của khố i lượng phần treo thường đ ược chọ n   10  15rad / s Ta chọ n   12 rad / s . Vậy đ ộ cứng củ a hệ thống treo sau là: 6224,5 2 12  448164  N / m  Ct 1  2 2.1.3. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe Hành trình tĩnh củ a bánh xe đ ược xác định theo công thức sau: g ft  (2-5) 2 Trong đó: f t : Hành trình tĩnh của bánh xe (m). g : Gia tố c trọng trường m/s2  : Tần số d ao động riêng củ a khối lượ ng phần treo. Vậy: 9,8  0,068m   68mm  ft  12 2 2.1.4 Xác định hành trình động của bánh xe Ta có hành trình động của bánh xe. f d  1,0  1,5   f t (2 -6) Chọ n: f d  1,4  f t  1,4.68  95,2mm  Trong đ ó: f d : Hành trình độ ng cuả b ánh xe. 2.1.5 Kiểm tra lại hành trình động của bánh xe theo điều kiện đảm bảo khoảng sáng gầ m xe là nhỏ nhất Ta có: f d     min   min    f d Trong đó: Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 14
: Khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh (m)   min : Khoảng sáng gầm xe sau khi bánh xe dịch chuyển hết hành trình đ ộng m Kho ảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh   270mm  0,27 m Vậy:  min  270  95,2  174.8mm  0,175m Mà  min  0,1  0,15m vậy thoả mãn đ iều kiện 2.1.6 Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo h0     (2 -7) Trong đó:  : Hệ số cản tương đ ối khi tính toán có thể chọ n   0,2  0,3 chọ n   0,25 . h0 : Hệ số dập tắt dao động củ a khối lượng phần treo.  : Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo rad/s. Vậy: h0  12  0,25  3 2.2 Tính toán dao động của ô tô. Trong phần 2.1 ta mới chỉ xác định được hệ số tần số d ao động riêng củ a phần treo, hành trình tĩnh, hành trình độ ng của bánh xe, lự a chọn sơ đồ tính toán ... Thực chất nhữ ng thông số trên chưa đủ để đánh giá độ êm d ịu chuyển độ ng của ô tô nói riêng. Đồng thời mụ c đích củ a việc tính toán sơ đồ treo mới chỉ xét được phần khối lượng phần treo mà chưa kể đ ến ảnh hưởng của phần không treo đ ến dao độ ng đó. Để đánh giá đ ầy đ ủ độ êm d ịu chuyển độ ng của ô tô ta cần xét một hệ trong đ ó có cả dao độ ng của khố i lượng phần treo và không treo. Khi tiến hành xét hệ d ao động hai khối lượng cần xác đ ịnh các thông số sau: Tần số dao độ ng riêng cao tần  k của hệ. Hệ số d ập tắt dao động cao tần hk của hệ. Hệ số d ao động thấp tần 1 của hệ. Hệ số d ập tắt dao động thấp tần h1 của hệ. Trong phần trước ta đã coi phần trước và phần sau dao độ ng độ c lập với nhau quá trình tính toán được tiến hành như sau: + Dao độ ng của ô tô chỉ sả y ra trong mặt phẳng dọc xe. + Nguồ n kích thích dao độ ng là sóng mặt đ ường có phương trình như sau: Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 15
q  q0  1   cos t  + Dao độ ng của ô tô là ổn định. Tính toán các thông số dao độ ng của ô tô được thực hiện b ằng các công thức gần đúng sau. 2.2.1 Xác định tần số dao độ ng riêng và hệ số dập tắt dao động của hệ. Tần số dao độ ng thấp tần 1 củ a hệ đ ược xác định bằng công thức gần đ úng. 2  Ct1  C1 2  448,164  600 (2-8) 1    0, 64 M T 1   Ct1  C1  1245   448,164  600  Trong đó: C1: Độ cứng của phần không treo Với C1 = 600 N/mm Gọi m1 là khối lượng phần không treo phân bố lên cầu trước. Ta có: G 6400  653, 06  N  m1  kt1  g 9,8 Hệ số d ao động thấp tần được xác đ ịnh 2 Ct2  Cl   m1  1 h1  h0 . C C  .1   C .C  C  . M  (2 -9)   l t1   1 l t1 l 2 2  Cl  600   h1  h0 .    3.    0.98  Cl  C t 1   600  448, 64  Tần số dao độ ng cao tần  k của hệ treo trước. 2  Ct1  Cl 2  448,164  600  k  k2  hk2  (2 -10)   0.48 m1 6400 Hệ số d ao động cao tần. M Ct1   1245 448,164  hk  h0 . T 1  (2-11)   3.     1,87  m1 Ct1  Cl   6400 448,164  600  Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 16
2.2.2 Xác định biên độ dao động của khối lượng phần treo và khối lượng phần không treo. a. Xác định biên độ dao độ ng của khôí lượng phần treo. Ta có sơ đồ tính toán gần đúng biên độ dao độ ng của khối lượng phần treo. M q  q 0  1   cos t  Hình 2.1 : sơ đồ b iên độ dao động của khối lượng phầ n treo Theo sơ đồ b iên đ ộ dao độ ng củ a khối lượng phần treo đ ược xác đ ịnh theo công thức sau đây. U 4  4h. 2 Z (2-12)    U 2   2  4 h 2 . 2 qo Trong đ ó: q 0 : Biên đ ộ sóng mặt đường. Z : Biên độ dao độ ng của khối lượ ng phần treo. q0 U : Tần số d ao động. U 2  12  h12  0,3532  0,982  1, 085 (2-13) Khi sảy ra hiện tượng cộ ng hưởng tần số thấp (  U ) , biên đ ộ d ao độ ng của khối lượng phần treo có giá trị lớn nhất và b ằng: U 2  4 h12 1  h12  4h12 2 1.082  4  0,982 Zu     1,14 (2-14) 2  0,98 qo 2h1 2h1 b. Xác định biên độ dao động của khôí lượng phầ n không treo. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 17
Ta có sơ đồ sau: v, hk m q ủ q  ối ượ    Hình 2.2 : Biên độ dao độ ng c a 0kh1  lcosng tphầ n không treo Biên độ d ao động củ a khối lượng phần không treo được xác định theo công thức sau:  k2   qo (V 2   2 )  4.hk21. 2 (2-15) V 2   2  hk2  0, 482  1,87 2  3, 7 Với: k Biên độ dao độ ng phần không treo có giá tr ị lớn nhất khi sảy ra hiện tượng cộ ng hưởng ở tần số cao   V  khi đó ta có:  k2  k2    (2-16) qo 2  hk V 2  hk   2  hk2 k Với  k tần số dao động củ a khối lượng phần khô ng treo khi cố định phần treo. 2   Ct 1  Cl  2.(448136  600) k    9, 25 (2 -17) m2 10500 9, 252  Thay vào công thức trên ta có:   11,9   qo 2 1,87  3, 7 2.2.3 Xác định gia tố c dao độ ng của khố i lượng phần treo trước. ở vùng cộ ng hưởng tần số thấp gia tố c dao độ ng của khối lượng phần treo xác đ ịnh theo công thức gần đúng sau: Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 18
 U 4  4.h12 . 2 Z  2. (2-   U 2   2  4.h12 . 2 qo 18) Khi sả y ra hiện tượng cộng hưởng tần số thấp   U  của gia tốc dao độ ng củ a khối lượng phần treo sẽ bằng:   2  h12 Zu U 2 . U 2  4.h12  1 . 1  h12  4.h12 2  q o 2.h1 2.h1  Zu 1, 085 . 0,3532  5.0,982  1, 23  qo 2  0,98 ở vùng cộ ng hưởng tần số cao gia tốc dao độ ng của khố i lượng phần treo đ ược xác định theo công thức gần đ úng sau:  14  4.h12 2 Z   V . 2 .   2 qo U 2   2 4.h12 . 2 2.3. Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thố ng treo 2.3.1. Xác định các kích thước cơ bản của bộ phận nhíp a.Xác định chiều dài của bộ phậ n nhíp Ta có: l  0,3  0,35  L (2-19) Trong đ ó: l : Chiều dài củ a bộ phận nhíp. L: Chiều dài cơ sở của ô tô. Như vậ y: l  0,32  4, 250  1,36  m  Vậ y chiều dài là 1,36m, Số nhíp chính là 2 lá. Xác đ ịnh chiều dài quy chu ẩn l' 1 1,36 l'  l   0, 68m  68cm (2-20) 2 2 Xác đ ịnh chiều dày lá nhíp. Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 19
2      l '2 h  (2 -21) E  f 3 Trong đó: h: Chiều dày của lá nhíp.  : Hệ số biến d ạng nhíp ta chọn nhíp có gia cường nên  = 1,4.   :ứng suất uốn cho phép của bộ nhíp    8500  9000 KG cm 2 . E: Mô đun đàn hồ i E = 2.106 KG/cm2. f  : Độ võng toàn bộ của hệ thống treo. Như vậy đ ộ võng toàn bộ của hệ thố ng treo là: f   f d  f t  95,2  68  163,2mm  16,3cm Vậy chiều dày lá nhíp sẽ là: 2 1, 4  8900  682 h  1,18cm chon h = 1,2 cm 3  2.106 16,3 Xác định chiều rộng củ a lá nhíp Chiều rộng củ a lá nhíp đ ược xác định theo công thức sau: 6  Pmax  l '2 b (2 -22)   l  n  h 2 Trong đó: n: Số lượng lá nhíp trong bộ. Đối với ô tô vận tải n   7  16  lá ta chọn n = 7 lá nhíp. Pt: Tải trọng tĩnh tác dụ ng lên nhíp. 13300  10500 Pt  Gk   1214, 28( N ) Ta có: 2.9,8 Gk: Trọng lượng phần treo khi ô tô đầy tải. Mà ta lại có: f 16,3 Pmax  Pt   1214, 28   2910, 7 N  (2-23) ft 6,8 Vậy: Gi¸o Viªn Híng DÉn : Th.S §ång Minh TuÊn Sinh Viªn Thùc HiÖn : NguyÔn Thµnh Lu©n Trang 20