MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................... 1

Chương 1. Tổng quan về hệ thống treo và động học hệ thống treo.. 3

1.1. Giới thiệu chung về hệ thống treo............................................... 3

1.1.1. Công dụng.......................................................................... 3

1.1.2. Phân loại hệ thống treo....................................................... 3

1.1.3. Yêu cầu.............................................................................. 4

1.1.4. Cấu tạo chung.................................................................... 4

1.2. Động học hệ thống treo.............................................................. 5

1.2.1. Khái niệm động học hệ thống treo..................................... 5

1.2.2. Khái niệm và cách xác định tâm quay tức thời và tâm  nghiêng ngang....................................... 6

1.3. Động học hệ thống treo dạng Mc.Pherson.................................. 7

1.3.1. Đặc điểm............................................................................. 7

1.3.2. Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson ................. 8

1.3.3. Xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng ngang............. 9

1.4. Tổng quan về phần tử hướng................................................... 10

1.4.1. Khái quát về phần tử hướng............................................. 10

1.4.2. Cấu tạo của phần tử dẫn hướng........................................ 16

Chương 2. Đặc điểm kết cấu hệ thống treo xe Matiz ....................... 20

2.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống treo xe Matiz ................................. 20

2.2. Hệ thống treo trước xe Matiz (kiểu Mc.Pherson)...................... 21

2.3. Hệ thống treo sau xe Matiz...................................................... 23

2.4. Đặc điểm kết cấu một số chi tiết thuộc hệ thống treo xe Matiz......................... 25

Chương 3. Xây dựng mô hình khảo sát động học hệ thống treo trước xe Matiz.................... 31

3.1. Giới thiệu chung về phần mềm ADAMS ................................. 31

3.2. Trình tự xây dựng mô hình khảo sát động học trong ADAMS ................................. 33

3.2.1. Xây dựng mô hình............................................................ 34

3.2.2. Xây dựng các Motions...................................................... 36

3.2.3. Sumulation và Solution trong phần mềm ADAMS.......... 37

3.3. Xây dựng mô hình khảo sát động học hệ thống treo trong phần mềm ADAMS .................................................... 38

3.3.1. Lựa chọn các đối tượng khảo sát...................................... 38

3.3.2. Xây dựng mô hình khảo sát động học treo trước xe Matiz..................................................................... 39

3.4. Khảo sát động học hệ thống treo trước ............................... 44

3.4.1. Lựa chọn các Motion để khảo sát động học...................... 44

3.4.2. Kết quả khảo sát............................................................... 44

KẾT LUẬN........................................................................................ 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO  ............................................................... 60

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong xã hội hiện nay, ôtô là một trong những phương tiện quan trọng để vận chuyển hành khách và hàng hoá. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, đảm bảo tốc độ, sự an toàn cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao.

   Khi ô tô ngày cành hoàn thiện thì tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của các kết cấu ngày càng được quan tâm đúng mức. Nghiên cứu để hoàn thiện các kết cấu của ô tô nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động, an toàn chuyển động và thân thiện với môi trường là một nhu cầu cấp thiết. Trong đó đánh giá đúng về chất lượng động học hệ thống treo là một vấn đề quan trọng, nhất là với điều kiện đường xá ở Việt Nam. Hệ thống treo là một trong các hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo nên độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải mái dễ chịu.

   Ở Việt Nam hiện nay đã có rất nhiều hãng và chủng loại ôtô. Matiz là loại ôtô du lịch 4 chỗ, được tập đoàn Daewoo Hàn Quốc sản xuất nhằm đánh vào thị trường xe hạng trung bình và rất thành công ở Việt Nam. Xe Matiz có các kích thước cơ sở như chiều dài cơ sở, chiều rộng cơ sở đều thấp tạo cho xe có tính cơ động cao rất phù hợp với điều kiện đường xá nhỏ hẹp ở Việt Nam do vậy xe có thể đi vào những con đường nhỏ, ngõ nghách của nội thị và ven đô mà nhiều loại ôtô khác không thể đi vào được.

   Xuất phát từ những phân tích trên và được sự phân công của Bộ môn Ô tô, với sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn đồ án, tôi chọn đề tài “Khảo sát động học hệ thống treo xe Matiz” làm nội dung đồ án tôt nghiệp của mình.

   Nội dung chính của đồ án bao gồm:

- Tổng quan về hệ thống treo và động học hệ thống treo.

- Đặc điểm kết cấu hệ thống treo xe Matiz

- Xây dựng mô hình khảo sát động học hệ thống treo trước xe Matiz

   Với sự hướng dẫn của thầy:…………… cùng các thầy giáo của bộ môn Ôtô, Khoa Động Lực tôi đã thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng không khỏi có những chỗ còn thiếu sót, tôi rất mong được sự đóng góp chỉ bảo của thầy hướng dẫn cũng như các thầy trong bộ môn để đồ án tốt nghiệp này hoàn thiện hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                         ….ngày…..tháng…năm 20….

                                      Sinh viên thực hiện

                                     …………………

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO VÀ ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG TREO

1.1  Giới thiệu chung về hệ thống treo

1.1.1.  Công dụng  

-    Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe.  Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây:

-    Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc).

-    Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực) lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ) lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên ).

1.1.2.   Phân loại hệ thống treo

Hệ thống treo có thể được phân loại như sau:

·        Hệ thống treo phụ thuộc: Các bánh xe được đặt trên 1 dầm cầu cứng, khi bánh xe bên này dao động sẽ gây nên một chuyển vị nào đó ở bánh bên kia.  Bộ phận đàn hồi của hệ treo này thường là nhíp lá hoặc lò xo xoắn.

·        Hệ thống treo độc lập: Các bánh xe đặt trên 1 dầm cầu rời dao động độc lập với nhau.  Dựa theo đặc tính động học và đặc điểm kết cấu người ta còn phân ra các loại sau:

-         Dạng treo 2 đòn ngang

-         Dạng treo Mc. Pherson

-         Dạng treo kiểu đòn dọc

-         Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh liên kết

          -    Dạng treo đòn chéo

1.1.3.  Yêu cầu.

     Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực.  Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây:

     -Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay chạy trên các loại đường khác nhau).

     -Có tần số dao động riêng thích hợp với từng loại ôtô để đảm bảo độ êm dịu cần thiết.

     -Có độ võng động đủ để không sinh ra va đập lên các ụ đỡ.

     -Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động giữa vỏ xe và cầu xe.

     -Khi quay vòng hoặc khi phanh thì vỏ ôtô không bị nghiêng quá giới hạn cho phép.

     Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe.

1.1.4.  Cấu tạo chung.

Mặc dù có nhiều chi tiết, nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành ba bộ phận chính sau:

-Bộ phận hướng: Dùng để xác định động học và tính chất dịch chuyển tương đối của các bánh xe với khung hay vỏ ôtô.  Bộ phận hướng dùng để truyền các lực dọc, lực ngang cũng như các mômen từ bánh xe lên khung hay vỏ ôtô.

-Bộ phận đàn hồi: Dùng để truyền các lực thẳng đứng và giảm tải trọng động khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng nhằm đảm bảo độ êm dịu cần thiết.

-Bộ phận giảm chấn: Cùng với ma sát ở hệ thống treo sinh ra lực cản để dập tắt dao động của ôtô

1.2      Động học hệ thống treo.

1.2.1    Khái niệm động học hệ thống treo.

Động học hệ thống treo nghiên cứu mối quan hệ động học giữa bánh xe với khung xe khi bánh xe thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng

Các thông số chính được xem xét trong động học hệ thống treo là: sự dịch chuyển (chuyển vị ) của bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng.  Các dịch chuyển này ảnh hưởng đáng kể đến khả năng truyền các lực (ba chiều) và các mômen (theo ba trục) khi bánh xe ở các vị trí khác nhau.

Nếu bánh xe dịch chuyển tương đối đối với khung xe (chuyển vị z) (hình 1.1) hoặc thân xe nghiêng đi một góc γ, dịch bên vết bánh xe Δy, góc tự điều khiển bánh xe β, và thay đổi tâm quay tức thời bánh xe.  Các mối quan hệ này gọi là quan hệ động học của hệ thống treo.

Hình 1.1. Quan hệ chuyển vị của hệ treo hai đòn ngang.

a. Bánh xe dịch chuyển z                  b. Khi thùng xe nghiêng ψ

Các kết cấu hiện nay rất đa dạng về kích thước, hình dáng và vị trí bố trí các đòn treo, bởi vậy quan hệ động học của chúng rất khác nhau .

Sự dịch bên Δy của bánh xe gây nên mòi mòn lốp và làm giảm khả năng truyền lực bên của bánh xe. Mặt khác sự thay đổi vết lốp liên quan đến khả năng ổn định của xe, do vậy giá trị lêch bên Δy đã khống chế sao cho nhỏ nhất.

1.2.2    Khái niệm và cách xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng ngang.

Tâm quay tức thời của bánh xe là một khái niệm trừu tượng, được dùng trong khi xem xét động học của hệ treo. Người ta sử dụng khái niệm này nhằm xác định khả năng chuyển vị của bánh xe trong không gian.

Trên hình 1.2 trình bày phương pháp xác định tâm quay tức thời của và tâm nghiêng tức thời của cầu xe đối với  hệ treo độc lập có phần tử hướng loại hai đòn treo ngang xe. Nếu kéo dài đường tâm đòn trên và đòn dưới (nối khớp trong và ngoài) chúng gặp nhau tại P.  P được gọi là tâm quay tức thời của bánh xe.  Điểm K là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường, khả năng chuyển dịch tiếp theo của K sẽ theo các mũi tên. Vì hệ treo cho hai bên là đối xứng vì vậy chỗ cắt nhau của mặt phẳng dọc đối xứng của xe với đường PK sẽ là tâm nghiêng tức thời của xe S. Khi vị trí của bánh xe thay đổi so với thân xe P và S sẽ thay đổi. Giá trị thay đổi của nó không lớn so với kích thước của xe. Bởi vậy người ta có thể đánh giá chất lượng động học hệ thống treo.

Hình 1.2. Xác định tâm quay tức thời của bánh xe P và tâm nghiêng cầu xe S

Phương pháp xác định tâm nghiêng quay trên mặt phẳng dọc xe chỉ ra trên hình 1.3. Qua khớp cầu trên và dưới (phía ngoài đòn ngang) kẻ hai đường song song với đường tâm của khớp trụ trong, chúng cắt nhau tại O₁. O₁ là tâm quay của bánh xe trên mặt phẳng dọc. Khả năng dịch chuyển tiếp theo của bánh xe theo hướng chỉ mũi tên. Khi các khớp phụ phía trong (điểm liên kết với thân xe) được bố trí song song thì tâm O₁ nằm xa vô cùng, sự dịch chuyển của bánh xe chỉ xảy ra theo phương thăng đứng.

Hình 1.3. Phương pháp xác định tâm quay bánh xe trên mặt phẳng dọc xe O1

1.3      Động học hệ thống treo độc lập dạng treo Mc. Pherson

1.3.1.        Đặc điểm.

   Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang.  

Coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0.  Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý.  

Sơ đồ  cấu tạo của hệ treo (Hình 1.4) bao gồm: một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B.  đầu còn lại được bắt vào khung xe.  Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn.  Lò xo có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm  chấn và trục giảm chấn.

Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc. Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm  nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu.

Hình 1.4. Sơ đồ cấu tạo hệ treo McPherson

1- Giảm chấn  đồng thời là trụ đứng;  2-  Đòn ngang dưới;  3-  Bánh xe; 4-  Lò xo;  5-  Trục giảm chấn; P: tâm quay bánh xe;  S: tâm quay tức thời theo mp  ngang của thùng xe.

  Nhưng nhược điểm  chủ yếu của hệ treo Mc. Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm  chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần phải cú độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm  chấn phải có những thay đổi cần thiết.

1.3.2.        Mối quan hệ động học của hệ treo Mc. Pherson

Mối quan hệ giữa các chuyển vị được xem xét như ở hệ treo hai đòn ngang. Khi bánh xe dịch chuyển theo phương Z, sẽ gây nên sự thay đổi góc nghiêng bánh xe γ dịch chuyển bên Δy,góc điều khiển β.

Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng. Chúng phải đảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh.

Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang, độ chụm trước của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe, đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng.  Các quan hệ giữa các thông số đú phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động học của hệ treo.

Trong tính toán xác định độ dài đòn ngang dưới để sao cho khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng thì độ sai lệch khoảng cách bánh xe (DB) và độ sai lệch góc nghiêng (Dd) của trụ xoay đứng thay đổi trong ghới hạn cho phép.

1.3.3.        Xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng ngang.

Việc xác định tâm quay tức thời của bánh xe và tâm nghiêng của cầu xe trên mặt phẳng ngang chỉ ra trên hình 1.4. Nếu kéo dài đường trục của đòn ngang dưới và kẻ đường vuông góc với đường tâm trụ đứng giả tưởng (nối hai tâm khớp trên và dưới của đòn đứng),chúng sẽ gặp nhau tại P (tâm quay tức thời trong mặt phẳng ngang). Nối PK cắt mặt phẳng đối xứng tại S (tâm nghiêng cầu xe trên mặt phẳng ngang). Tâm nghiêng cầu xe trên mặt phẳng dọc xác định trên hình 1.5

Hình 1.5. Xác định tâm nghiêng dọc của hệ treo McPherson O1

Đối với cầu dẫn hướng, khớp B là khớp cầu nối,khớp A có góc lắc nhỏ nên thường là khớp cao su dày. Do vỏ giảm chấn và trục phải xoay tương đối khi quay vòng,nên lò xo có thể đặt một đầu trên một ổ bi tựa,hoặc đầu trục giảm chấn có một ổ bi tựa để giảm ma sát khi xoay.

Đối với cầu không dẫn hướng ,khớp B ở dạng trụ,còn khớp A chỉ có ổ tựa cao su dày.

1.4       Tổng quan về phần tử hướng.

1.4.1.      Khái quát về phần tử hướng

Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đường lên khung xe. Phần tử hướng quyết định đến động học hệ thống treo. Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô.  Để đảm bảo chức năng, nhiệm vụ này, phần tử hướng cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động.  Điều này có nghĩa là khi bánh xe chuyển động thẳng đứng, các góc đặt bánh xe, các chiều rộng, chiều dài cơ sở phải giữ nguyên.  Dịch chuyển bánh xe theo chiều ngang (thay đổi chiều rộng cơ sở) sẽ làm lốp mòn nhanh và tăng sức cản chuyển động của ô tô trên nền đất mềm.  Dịch chuyển bánh xe theo chiều dọc tuy có giá trị thứ yếu nhưng gây nên sự thay đổi động học của chuyển động lái.  Thay đổi góc doãng của bánh xe dẫn hướng là điều nên tránh, vì nó kèm theo hiện tượng mô men hiệu ứng con quay, làm cho bánh xe lắc xung quanh trục đứng.  Khi bánh xe lăn với góc nghiêng lớn, sẽ làm lốp mòn, sinh ra phản lực ngang lớn làm xe khó bám đường.

- Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêngvì khi thay đổi làm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi.  Khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thay đổi góc), làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô không bám đúng đường.

- Đảm bảo truyền lực ngang, lực dọc, mô men từ bánh xe lên khung xe mà không gây biến dạng rõ rệt, không làm dịch chuyển các chi tiết của bánh xe.

- Giữ được đúng động học của dẫn động lái, nghĩa là sự dịch chuyển thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc vào nhau.

- Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé.  Phần tử  dẫn hướng có ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi tuỳ theo phần tử dẫn hướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé, phần tử dẫn hướng còn ảnh hưởng đến vị trí tâm của độ nghiêng bên.

- Phần tử dẫn hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tô được thuận tiện.  

- Kết cấu phần tử dẫn hướng phải đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảo dưỡng.

- Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo.

- Hệ thống treo cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng,ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ. Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo làm tốt chức năng này. Với mỗi hệ treo,bộ phận dẫn hướng có chức năng khác nhau.

Nó có thể có những chi tiết khác nhau tuỳ thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn.  Nó gắn liền với các dạng hệ thống treo.

Trong hệ thống treo phụ thuộc hoặc độc lập phần tử hướng có thể là: nhíp,đòn treo,thanh giằng. . .

a.     Hệ thống treo phụ thuộc với bộ phận dẫn hướng là thanh giằng: 2 thanh (hình 1.6a) hoặc 4 thanh (hình 1.6b)

Đối với kết cấu phần tử hướng dạng hai thanh là hai đòn treo dọc cùng với thanh giằng ngang.  Nó có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các mômen từ bánh xe qua dầm cầu, qua các phần tử của bộ phận hướng lên khung ôtô.

Hình 1.6. Treo phụ thuộc

Đối với kết cấu ở hình 1.6b là loại sử dụng bốn thanh giằng dọc và một thanh giằng ngang làm các phần tử của bộ phận dẫn hướng.  Các thanh giằng này đều có một đầu bắt với cầu xe bằng các khớp bản lề có cao su và một đầu còn lại bắt với khung cũng bằng các khớp bản lề có cao su.

Ngoài các thanh giằng của bộ phận hướng nói trên còn bố trí thanh ổn định với mục đích giảm sự biến dạng chênh lệch lớn giữa các phần tử đàn hồi hai bên bánh xe bảo đảm ổn định cho thân ôtô.

b.     Hệ thống treo độc lập với bộ phận dẫn hướng là các thanh đòn: đòn dọc (hình 1.7) đòn ngang (hình 1.8) đòn chéo (hình 1.14).

Hệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫn hướng giữa bánh xe (hoặc cầu xe) với khung ôtô bằng các đòn dọc.  Các đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe.  Số lượng đòn dọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.6) hoặc hệ thống treo độc lập (hình 1.7).

Nếu đòn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu kéo hoặc nén thì trong bộ phận hướng phải có thêm một đòn ngang (hình1.7).

Trên hình 1.7 là sơ đồ và cấu tạo của hệ thống treo độc lập phần tử đàn hồi là lò xo với đòn treo dọc.  Loại này chỉ bố trí hai đòn treo dọc phía dưới.  Để các đòn treo có thể chịu được các lực dọc, lực ngang và mômen thì các đòn treo này phải có cấu tạo sao cho độ cứng vững lớn.  Thường thì đòn treo loại này có kết cấu dạng hộp với tiết diện tương đối lớn.  Một đầu đòn treo được cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ôtô.  Khớp bản lề có chiều dài tương đối lớn nhằm mục đích để các đòn dọc có thể chịu được lực ngang hoặc mômen theo các hướng khác nhau.  

Vì lò xo có dạng hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bên trong lò xo để bố trí giảm chấn.  Do những đặc điểm cấu tạo trên nên hệ thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ.

Hình 1.7

1 - khung ôtô; 2 - phần tử đàn hồi lò xo; 3 - giảm chấn ống thuỷ lực; 4 - bánh xe; 5 - đòn treo dọc; 6 - khớp bản lề.

Hệ thống treo với hai đòn ngang có cấu tạo như sau:

- Một đòn phía trên và một đòn phía dưới (hình 1.13a).  Mỗi một đòn không phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo dạng khung hình tam giác hoặc hình thang.  Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận hướng.  Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ôtô.  Đầu còn lại được liên kết với đòn đứng bởi các khớp cầu.  Bánh xe được cố định với đòn đứng.  Nếu là bánh xe dẫn hướng thì bánh xe cùng đòn đứng có thể quay quanh một trụ để quay bánh xe khi ôtô quay vòng.

Nếu chiều dài của đòn ngang trên và đòn ngang dưới bằng nhau thì hai đòn ngang như hai cạnh của một hình bình hành.  Do đó khi bánh xe dao động lên xuống thì bánh xe còn bị trượt ngang do khoảng cách giữa hai bánh xe thay đổi (hình 1.13a), điều này sẽ làm lốp bánh xe chóng mòn.  Vì vậy để khắc phục nhược điểm này thì người ta thường bố trí đòn ngang trên có kích thước ngắn hơn đòn ngang dưới và khi đó hai đòn ngang như hai cạnh của một hình thang vuông (hình 1.13b).  Nhờ bố trí như vậy nên khi bánh xe dao động lên xuống thì khoảng cách giữa hai bánh xe thay đổi không dáng kể, hạn chế mài mòn lốp bánh xe.

Hình 1.8. Treo độc lập

Cấu tạo cụ thể của hệ thống treo hai đòn ngang được mô tả trên hình 1.13c

Đòn treo trên có dạng hình tam giác hai đầu phía trong được liên kết bản lề hoặc cầu với khung hoặc dầm ôtô.  Đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn xoay đứng trên đó lắp bánh dẫn hướng.  Đòn dưới dạng thanh đơn có một đầu liên kết bản lề hoặc khớp cầu với khung hoặc dầm ôtô, đầu còn lại liên kết với trụ xoay đứng.  Để tăng cường khả năng truyền lực dọc, lực ngang và mômen trong bộ phận hướng còn bố trí thêm thanh giằng.

          Hệ thống treo đòn chéo:cấu tạo và bố trí chung của hệ thống treo đòn chéo được mô tả trên hình 1.14

Hình 1.9. Treo độc lập đòn chéo

c.      Trong hệ thống treo bộ phận dẫn hướng cũng có thể là bộ phận đàn hồi

     Hệ thống treo phụ thuộc, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là bộ phận dẫn hướng.

         Hệ thống treo phụ thuộc phần từ đàn hồi là nhíp có thể được bố trí ở cầu bị động (cầu dẫn hướng) như trên hình 1.15a hoặc bố trí ở cầu chủ động như trên hình 1.15b.

Trong cả hai trường hợp trên nhíp vừa là phần tử đàn hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng.  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.  Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền các mômen từ bánh xe lên khung đó là mômen kéo hoặc mômen phanh.  Vì nhíp làm luôn bộ phận hướng nên ở các sơ đồ này chúng ta không thấy các đòn treo và thanh giằng.

Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tai nhíp bắt lên khung hoặc dầm có một đầu cố định còn một đầu di động.  Đối với nhíp sau thường đầu cố định ở phía trước còn đầu di động ở phía sau để phù hợp với khả năng chịu lực đẩy (lực kéo tiếp tuyến) và lực kéo (lực phanh) tác dụng từ bánh xe qua cầu xe lên nửa nhíp phía trước có đầu cố định.  Đối với nhíp trước đầu cố định ở phía trước hay phía sau còn phụ thuộc vào vị trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúng động học giữa hệ thống treo và hệ thống lái.

Hình 1.10. Treo phụ thuộc

Hệ thống treo độc lập với giảm chấn cũng là bộ phận dẫn hướng (treo Mc. Pherson).

Giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết.

1.4.2.      Cấu tạo của bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng của hệ treo rất đa dạng, nó bao gồm:

- Thanh đòn liên kết.

- Các khớp trụ,khớp cầu.

a. Thanh đòn liên kết.

Hình dạng của các thanh đòn liên kết tùy thuộc vào việc truyền lực và không gian bố trí, ở các hệ treo khác nhau hình dạng của thanh đòn tùy thuộc kết cấu cụ thể.

Các thanh, đòn có tiết diện đặc trưng chế tạo từ thép (C45V;34Cr4V;41Cr4V) có chất lượng cao, hoặc từ hợp kim nhôm (AlZn MgCu1; 5F50; AlMgF44) được đúc trong điều kiện công nghệ đúc hoàn thiện. Để tạo nên các dạng thanh kết cấu các thanh đòn loại này có thể ghép các chi thiết bằng mối ghép bu lông.

Ngày nay các thanh liên kết còn được chế tạo phổ biến bằng phương pháp dập,hàn,có thiết diện hợp. Phương pháp này rẻ tiền,trọng lượng kết cấu nhỏ. Một vài dạng thanh có hình dạng tiết diện phức tạp

Đối với hệ treo có đòn liên kết, đòn ngang quyết định độ cứng liên kết giữa hai bên. Bởi vậy các tiết diện cần hợp lí,vị trí bố trí đòn ngang liên kết được xem xét trên cơ sở đảm bảo liên kết “mềm” giữa hai bên bánh xe theo cá quan hệ động học tối ưu.

Hình 1.11. Các chi tiết chế tạo từ phương pháp đúc

Hình 1.12. Các chi tiết chế tạo bằng phương pháp đúc,hàn

Hình 1.13. Các chi tiết chế tạo từ phương pháp đúc

Hình 1.14. Các dạng tiết diện và bố trí đòn ngang trong hệ treo có đòn liên kết

Với các kết cấu này, việc gia công,chế tạo có ý nghĩa quan trọng, quyết định độ bền và khả năng làm việc của đòn.

b. Các khớp trụ và khớp cầu:

Khớp cầu bao gồm:quả cầu, bạc nhựa, vỏ và thân. Ngày nay các khớp cầu thường được chết tạo liền khối. Trên vỏ của khớp cầu có các lỗ để bắt với các đòn.

Hình 1.15. Các dạng khớp cao su

CHƯƠNG 2

ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO XE MATIZ

2.1.   Đặc điểm kết cấu hệ thống hệ thống treo xe Matiz.

Hệ thống treo xe Matiz  bao gồm hệ treo trước và treo sau. Hệ thống treo trước xe Matiz là hệ thống treo độc lập kiểu Mc Pherson và treo sau là hệ thống treo phụ thuộc kiểu đòn treo với các phần tử đàn hồi là nhíp với dầm xoắn.

Các hệ thống treo trên xe Matiz  gồm 3 bộ phận chính:

          - Phần tử đàn hồi là lò xo:  Có chức năng biến dao động tần số cao thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.

          - Phần tử giảm chấn là loại thủy lực 1 lớp (loại ống đơn): Dùng để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách biến năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng.

          - Phần tử hướng là các đòn treo dưới có tiết diện hình chữ I đặt ngang (treo trước) và dọc xe (treo sau), giảm chấn ở treo trước cũng có chức năng dẫn hướng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên vỏ xe.  Động học của bộ phận hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung vỏ xe và ảnh hưởng tới tính ổn định ngang, dọc và tính quay vòng của ôtô.

Ngoài ra trong hệ thống treo trên xe Matiz còn có các phần tử phụ như thanh giằng ngang, ụ cao su, thanh ổn định, các kết cấu liên kết của các phần tử với khung vỏ xe vv…

2.2.   Hệ thống treo trước xe Matiz (kiểu Mc Pherson).

Treo trước của xe Matiz là hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi là lò xo kiểu “nến”  

Hình 2.1. Hệ thống treo trước xe Matiz

1-Thanh chống; 2-Tổng lắp giảm chấn; 3-Giá đỡ giảm xóc; 4-Đệm đỡ;  5-Đệm đỡ ; 6-Bạc đỡ;  7-Bạc ; 8 -Giá chặn lò xo ;  9-Giá chặn lò xo dưới; 10-Hãm giảm chấn;   11-Lò xo; 12- Ống giảm chấn; 13- Bạc kín dầu trong; 14-Ổ bi trong; 15-Trục khớp nối dẫn hướng; 16-Bu lông siết đòn treo ; 17-Chốt hãm ; 18-Đai ốc hoa ; 19-Vòng đệm  ; 20-Ống lót thanh ổn định ; 21-Chặn bụi đòn treo ; 22-Vòng siết  ; 23-Bạc lót đòn treo ; 24-Đòn treo ; 25-Thanh ổn định ; 26-Đế thanh ổn định; 27-Thanh đỡ dọc

Đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với khung xe, đầu ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thuỷ lực.  Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên  vỏ ôtô.  Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một dầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ôtô.  Trục bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng (vỏ giảm chấn).

Trong hệ thống treo trước đòn treo dưới chỉ có một thanh nên được bố trí thêm một thanh giằng.  Ngoài ra cầu trước là cầu chủ động đồng thời bánh xe là dẫn hướng nên trụ xoay đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi bánh xe quay vòng.  Để tăng tính ổn định của phần thân vỏ của xe trong hệ thống này được bố trí thêm thanh ổn định.

   Thanh ổn định: Khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm hoặc độ nghiêng thùng xe,phản lực thẳng đứng của hai bánh xe lên một cầu thay đổi, dẫn tới tăng độ nghiêng thùng xe gây lật và xấu khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường. Mômen chống lật tăng lên đảm bảo thùng xe nghiêng nhỏ hơn và san đều tải trọng thẳng đứng ở bánh xe. Thanh ổn định đảm nhận chức năng này, nó làm việc chỉ khi nào có sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe. Trên xe Matiz thanh ổn định có dạng hình chữ U. Các đàu của chữ U nối với đòn treo dưới (càng I) còn thân nối với vỏ bằng ổ đỡ bằng cao su.  

Đặc điểm :

·        Do hệ thống treo ít chi tiết nên khối lượng không được treo nhỏ, và đặc tính bám đường của bánh xe tốt.  Vì vậy độ êm dịu chuyển và tính ổn định tốt

·        Trong hệ thống treo của xe Matiz các lò xo chỉ đỡ thân xe, nó không có tác dụng định vị các bánh xe (đó là chức năng của các thanh liên kết) nên có thể dùng lò xo mềm hơn

·        Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nên giúp hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ.  Điều này giúp hạ thấp trọng tâm xe, làm tăng tính ổn định của xe

·        Thanh ổn định trong hệ thống treo trước để giảm sự lắc ngang khi xe quay vòng và cải thiện tính ổn định cà các tính năng khác.

·        Hệ thống tương đối nhỏ gọn nên chiếm ít không gian, nên giúp tăng không gian sử dụng của khoang động cơ.

·        Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thống treo là lớn, nên có sự thay đổi nhỏ của góc đặt bánh trước do lỗi lắp hay do lỗi chế tạo chi tiết.  Vì vậy, trừ độ chụm, bình thường không cần điều chỉnh các góc đặt bánh xe.

2.3.   Hệ thống treo sau của xe Matiz

Treo sau của xe Matiz là kiểu treo phụ thuộc lò xo trụ, với các đòn treo dọc xe.  Kiểu này được sử dụng chủ yếu ở hệ thống treo sau của xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động, và được dùng chủ yếu trên các xe du lịch nhỏ.  Để tăng tính ổn định trong hệ thống treo sau, tránh lắc ngang hệ thống được tranh bị thêm tay đòn ngang.

Đặc điểm của hệ thống treo sau kiểu đòn kéo với dầm xoắn trên xe Matiz :

·        Vì sự định vị của cầu xe được thực hiện nhờ các thanh liên kết nên hệ thống sử dụng lò xo mềm điều này giúp tăng độ êm dịu chuyển động cho xe.

·        Do bố trí hình học của các thanh nối, nên ngăn được chúi mũi xe khi phanh và xệ phần sau khi xe tăng tốc.  

Hình 2.2. Hệ thống treo sau xe Matiz

1-Bộ giảm chấn; 2-Hãm giảm chấn; 3-Giá đỡ lò xo trên; 4-lò xo;  5-Vòng đệm; 6-Ống lót;  7-Tay đòn ngang ; 8 -Dầm cầu sau ;  9-Vòng bít dầui; 10-Ổ bi trong;   11-vòng đo tốc độ của ABS; 12-Ổ bi ngoài; 13- Chốt hãm; 14-Đai ốc hoa; 15-Nắp chặn; 16-Đòn treo dọc

·        Có cấu tạo đơn giản và kích thước tương đối nhỏ gọn, khối lượng không được treo nhỏ nên tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn.  Mặt khác nó cũng cho phép tạo ra không gian bên trong xe rộng hơn.

- Việc sử dụng lò xo làm giảm đến mức tối thiểu ma sát trong hệ thống treo, những va đập nhỏ từ mặt đường có thể được hấp thụ, giúp cải thiện độ êm dịu chuyển động của xe

2.4.   Đặc điểm kết cấu của một số chi tiết thuộc hệ thống treo của xe  Matiz

a)    Giảm chấn

-  Khi xe chịu va đập từ mặt đường, các lò xo bị nén và giãn để hấp thụ những va đập đó.  Tuy nhiên vì lò xo có đặc điểm dao động liên tục, và vì dao động của nó chỉ tắt hẳn sau 1 thời gian dài, điều này là không mong muốn vì nó làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe.  Muốn xe chuyển động êm dịu thì dao động của xe cần được nhanh chóng dập tắt.  Giảm chấn trên xe có chức năng dập tắt nhanh chóng dao động của xe đồng thời còn giúp các lốp xe bám đường tốt hơn và cải thiện tính ổn định lái.

-  Phần tử giảm chấn dùng để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách biến năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng.

-  Trên cả hai hệ thống treo trước và treo sau của xe Matiz đều dùng là loại giảm chấn thủy lực kiểu ống một lớp vỏ, tác dụng hai chiều.

Nguyên lý làm việc :

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý làm việc của giảm chấn trên xe Matiz

·        Khi nén : Trong kỳ nén, cần pittông đi xuống, làm áp suất dầu trong buồng cao hơn buồng trên.  Vì vậy dầu trong buồng dưới bị đẩy lên buồng trên qua van piston.  Lúc này lực cản được sinh ra bởi sự cản dòng chảy của van.  Khí áp suất cao cũng gây ra áp suất cao trong dầu ở buồng dưới, đẩy nó lên buồng trên một cách nhanh chóng và êm dịu trong kỳ nén.  Điều này đảm bảo lực cản ổn định

·        Khi trả : Trong quá trình trả cần piston di chuyển lên trên, làm cho áp suất dầu ở trên cao hơn buồng dưới.  Vì vậy dầu ở buồng trên bị đẩy xuống buồng dưới qua van piston và sự cản sinh ra bởi van đóng vai trò như một lực cản.  Do cần chuyển động lên phía trên một phần cần đi ra khỏi xi lanh nên thể tích dầu bị nó chiếm chỗ giảm xuống.  Để bù lại piston tự do được đẩy lên phía trên (bởi khí cao áp bên dưới nó) một đoạn tương đương với thể tích bị thiếu hụt này.

So với loại giảm chấn 2 lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau:

- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.

- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn.

- Ở nhiệt độ thấp (Vùng băng giá) giảm chấn không bị bó kẹt ở những hành trình đầu tiên.

- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào.  Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc. pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.  

Nhược điểm:

            - Loại giảm chấn 1 lớp vỏ: Đó là vấn đề về công nghệ và bao  kín (tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng).  Phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng của cần piston.

- Loại 2 lớp vỏ: Ống dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín.

b)     Lò xo

-  Lò xo là phần tử đàn hồi có chức năng biến dao động tần số cao thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.

- Khi bánh xe đi qua mấp mô, lò xo của hệ thống treo bị nén lại rất nhanh.  Do lò xo có xu hướng ngay lập tức trở về chiều dài có tải ban đầu của nó nên nó sẽ giãn ra, nâng thân ôtô lên phía trên.  Tuy nhiên, do lò xo tích luỹ năng lượng trong quá trình nén nên nó phải giãn ra vượt quá chiều dài bình thường của nó để giải phóng năng lượng.  Chuyển động lên phía trên của thân ôtô cũng giúp lò xo vượt quá chiều dài ban đầu của nó.  Khi thân ôtô dịch chuyển xuống nó ấn lò xo nén lại quá chiều cao chịu tải bình thuờng, vì vậy lò xo tác dụng trở lại bằng cách đẩy thân ôtô lên phía trên.  Quá trình này lặp đi lặp lại và được gọi là sự dao động của lò xo.  Biên độ của mỗi lần dao động đều nhỏ hơn lần trước, cuối cùng dập tắt hẳn dao động lên xuống của ôtô (hình 2.5)

-  Lò xo được sử dụng trên xe Matiz là loại lò trụ có chiều dài không tải là 374mm, và có bước xoắn là 50mm,đường kính dây 10mm. Lò xo sau có chiều dàu tự do 291m, bước xoắn 25mm,có đường dây 10mm.  Đây là loại lò xo được dùng phổ biến trên các xe sử dụng hệ thống treo độc lập.  

Hình 2.4. Lò xo sử dụng trên xe Matiz

Nếu đem so sánh lò xo với nhíp thì lò xo có các ưu và nhược điểm sau:

·        Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng là lớn nếu so sánh với nhíp

·        Do không có nội ma sát như nhíp nên lò xo không thể tự kiểm soát sự dao động của bản thân, nên cần phải sử dụng giảm chấn cùng lò xo.

·        Do không có lực cản ngang nên cần các thanh liên kết để đỡ cầu xe (đòn treo, thanh ngang. . . )

c)     Tay đòn ngang treo sau (thanh Panhada)

-                     Để năng cao khả năng truyền lực bên có thể khắc phục bằng đòn Panhada nhưng lại gây nên dịch chuyển bên bánh xe (trượt ngang) khi đi trên đường gồ ghề.

Hình 2.5. Thanh đòn ngang (thanh Panhada)

d)     Vấu cao su

                   Hình 2.6. Một số vị trí đặt vấu cao su trên xe

Để làm tăng khả năng hấp thu lực từ mặt đường lên xe, các chi tiết vấu cao su được sử dụng nhiều trên hệ thống treo của xe Matiz.  Vấu cao su hấp thụ năng lượng dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.

Các vấu cao su xuất hiện nhiều tại các vị trí như là đầu trên của giảm chấn, trên các vị trí liên kết giữa thanh giằng ổn định và đòn treo dưới, khớp bản lề đầu trong của đòn treo dưới với khung xe. . .

CHƯƠNG 3

XÂY DỰNG MÔ HÌNH KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG TREO TRƯỚC XE MATIZ

3.1      Giới thiệu chung về phần mềm ADAMS

ADAMS là một công cụ mô phỏng chuyển động dùng để phân tích quá trình chuyển động của một cụm lắp ghép cơ khí.  ADAMS cho phép chúng ta tạo ra hệ thống ảo và điều chỉnh nó sao cho thiết kế hoàn thiện, tiện nghi, an toàn mà không cần phải chế tạo và kiểm tra qua nhiều mô hình thử thực tế.

ADAMS là một phần mềm mô phỏng chuyển động thân thiện về tính tương tác với các chương trình khác, với 1 bộ chương trình(ADAMS/View,

ADAMS/ Solver, ADAMS/Post Processor, ADAMS/Car. . . ) cho phép chúng ta nhập mô hình từ phần lớn các phần mềm đồ hoạ, hoặc  xây dựng mô hình trực tiếp trong ADAMS bằng các hình vẽ phác và một thư viện lớn các khâu, khớp cho phép tạo các khớp nối giữa các cơ cấu với nhau.  Với một hệ thống ảo, ADAMS cho phép kiểm tra mô hình và chạy đồng thời các phương trình mô phỏng về động học, động lực học, hệ ổn định, quá trình thuận nghịch được gán vào mô hình.

Kết  quả  của ADAMS được xem dưới dạng bảng dữ liệu, dữ liệu, bảng in, bảng báo cáo hoặc hoạt cảnh màu giúp chúng ta dễ dàng xem xét kết quả và chia sẻ dữ liệu.  Đồng thời chúng ta cũng có thể sử dụng kết quả (tải trọng được tạo ra từ chuyển động) của ADAMS để đặt lên nhiều chương trình khác FEA (phần tử hữu hạn) bao gồm cả phần mềm NASTRAN, ANSYS để điều chỉnh cấu trúc của sản phẩm thiết kế.

Các máy tính với hệ thống điều hành Windows XP thông dụng như hiện nay sử dụng cài đặt phần mềm ADAMS phải có bộ nhớ tối thiểu 2GB, RAM 128MB.  Khi cài đặt phần mềm trên hệ điều hành này cần cài đặt Services với license cho phần mềm hoạt động trên hệ điều hành đó.  Quá trình cài đặt được tiến hành qua 3 bước cơ bản là:

    + Cài đặt MSC.  Licensing

    + Cài đặt MSC.  ADAMS

    + Kích hoạt FLEXlm Configuration hoạt động trong hệ điều hành của máy tính.

Sau khi cài đặt xong, khởi động chương trình ADAMS/VIEW hoạt động thì giao diện làm việc của phần mềm như hình 1.22

Hình 3.1. Giao diện làm việc của phần mềm ADAMS.

3.2            . Trình tự xây dựng mô hình khảo sát động học trong ADAMS

Để tiến hành xây dựng được mô hình khảo sát động học của cơ hệ trong ADAMS thì người sử dụng phải tiến hành khởi động chương trình làm việc sau đó thiết lập các môi trường làm việc ban đầu và tiến hành chọn các hình thức thiết lập mô hình ADAMS.

Thiết lập môi trường làm việc, người sử dụng phần mềm thiết lập:

+ Tên mô hình ADAMS của đối tượng khảo sát (Model name).

+ Thiết lập lực trọng trường tác dụng lên mô hình (Gravity).

+ Thiết lập hệ đơn vị để tiến hành khảo sát trong môi trường làm việc (Units).

Hình 3.2.  Hộp thoại sau khi khởi động phần mềm

Các hình thức thiết lập mô hình ADAMS bao gồm:

+ Tạo một mô hình mới và xây dựng mô hình (Create a new model).

+ Mở một mô hình đang xây dựng và tiếp tục xây dựng (Open an existing database).

+ Chuyển một mô hình hình học đã được từ các công cụ CAD khác vào phần mềm và tiếp tục xây dựng mô hình (Import a file).

Nếu như người thiết kế mô hình không xây dự mô hình thì có thể thoát khỏi chương trình (Exit).

Trên hình 3.2 là hộp thoại thiết lập môi trường làm việc và các hình thức thiết lập khi xây dựng mô hình trong ADAMS.

3.2.1     Xây dựng mô hình.

a.                 Xây dựng các Point, các Markers

Hình 3.3. Thanh công cụ Geometric Modeling.

Khi xây dựng các Markers, các Points trong môi trường ADAMS người thiết kế vào thanh thực đơn Build/Parts/Geometric Modeling khi đó được hộp thoại như hình 3.3.  Chọn công cụ Marker và Point trên thanh Construction để xây dựng các Markes, các Points.  Vị trí các Marker, các Points được xác định khi người thiết kế chọn điểm đặt vào môi trường làm việc và thay đổi khi người thiết kế chọn chúng và thực hiện Modify.  

b.          Xây dựng các Parts.

Các Parts có thể thiết lập trực tiếp trong mô trường làm việc của ADAMS hoặc thiết lập ở các công cụ CAD khác.  Khi thiết lập trong môi trường ADAMS người thiết kế vào thanh thực đơn Build/Parts/Geometry Modeling khi đó được hộp thoại như hình 3.3.  Hộp thoại bao gồm các thanh công cụ phục vụ cho việc xây dựng các Parts.

+ Các thanh Construction  sử dụng để tạo các điểm, đường…

+ Các thanh Solids dùng xây dựng các khối hình thông dụng, trình bày ở mục rõ hơn ở mục 3 phần Phụ lục.

+ Thanh Booleans dùng để thực hiện phép toán giữa các khối.

+ Thanh Featues cho người thiết kế thao tác chỉnh sửa các Parts.

Khi chọn các công cụ đều có các vùng đặc tính trạng thái của các công cụ thao tác để thiết kế Part ở cuối hộp thoại Geometry Modeling

Các Parts khi được xây dựng ở công cụ CAD khác đưa vào môi trường làm việc của phần mềm xem  ở mục 1 của phần Phụ lục

c.  Xây dựng các Joints (khớp nối).

Khi thiết kế xong các Parts người thiết kế cần tạo các Joints (ràng buộc) để liên kết các Parts thành một cơ hệ hoàn chỉnh.  Trên thanh đơn vào Build/Joints khi đó sẽ xuát hiện thanh công cụ như hình 3.4 người thiết kế sử dụng các công cụ trong đó để thực hiện các ràng buộc giữa các Parts.  Hộp thoại bao gồm các thanh công cụ sau:

+ Thanh Joints: Đây là các khớp đã được ADAMS tích hợp sẵn.  

+ Thanh Joint Primitives: Đây là các mối ghép cơ bản.

Khi chọn các công cụ thực hiện các ràng buộc ở vùng Construction của hộp thoại thể hiện cấu trúc của các mối liên kết.  

Sau khi liên kết xong các Parts người thiết kế mô hình cần phải đặt đặc tính vật liệu cho từng Parts.  Phần mềm ADAMS có thư viện các vật liệu hoặc có thể người thiết kế xây dựng đặc tính vật liệu cho từng Part.  

3.2.2    Xây dựng các Motions.  

Hình 3.4. Thanh cụng cụ thực hiện ràng buộc các Parts

Trên hộp thoại Joints hình 3.4 thanh công cụ Motion Generations giúp người thiết kế xây dựng mô hình các Motions.  Các Motion này đặt vào các khớp hoặc các Parts tạo chuyển động cho cơ hệ tạo ra các qui luật chuyển động các quy luật này do người thiết kế xây dụng thành hàm toán học trong phần mềm ADAMS.  Phần mềm ADAMS có thư viện các hàm toán học cơ bản, và người thiết kế cũng có thể xây dựng các hàm mới.  Tạo quy luật cho Motion xem ở mục 6 của phần Phụ lục.

Một Motion có thể miêu tả được là chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay hoặc chuyển động song phẳng trong một mặt làm việc nào đó.

3.2.3     Simulation và Solution trong phần mềm ADAMS

Khi đã xây dựng xong mô hình ADAMS người thiết kế tiến hành mô phỏng chuyển động của cơ hệ.  Trên thanh thực đơn người thiết kế thực hiện Simulate/Ineractive Control khi đó xuất hiện hộp thoại như hình 3.5.  Hộp thoại cho ta thời gian mô phỏng (End Time), các bước mô phỏng (Steps), Kiểu mô phỏng (Sim.  Type).

Hình 3.5. Hộp thoại Simulation Control.

Lấy kết quả của quá trình mô phỏng như sau:

Trên thanh thực đơn người thiết kế thực hiện Rewiew/Potsprocesing hoặc nhấn phím F8 ta có hộp thoại như hình 3.6.  Người thiết kế lấy các kết quả mô phỏng dạng đồ thị trên hộp thoại hoặc dạng dữ liệu.

Hình 3.6. Hộp thoại PotsProcessor

3.3        Xây dựng mô hình khảo sát động học hệ thống treo trong phần mềm ADAMS.

3.3.1    Lựa chọn đối tượng khảo sát động học.

Sơ đồ bố trí cụm treo trước trên xe MATIZ. 

Hình 3.7. Treo trước

1-Đai ốc:2-Đệm cao su;3-Ổ bi đỡ;4-Giá đỡ lò xo trên;5-Lò xo;6-Giá đỡ lò xo;7-Lốp xe;8-Vành lốp;9-Đĩa phanh;10-Moay ơ;11-Nắp chụp;12-Đai ốc trục bánh xe;13-Then lắp trục;14-Ổ bi;15-Vòng phớt;16-Vít bắt đĩa phanh;17-Chốt chẻ;18-Cao su chắn bụi;19-Vỏ Rôtuyn;20-Rô tuyn;21-Đệm cao su;22-Đòn treo dưới;23-Tai bắt đòn treo dưới;24-Bu lông bắt đòn treo dưới;25-Chụp chắn bụi;26-Bu lông bắt giảm chấn;27-Xy lanh giảm chấn;28-Ty đẩy;29-Chụp chắn bụi;30-Ụ hạn chế;31-Đệm lò xo;32-Giá đỡ giảm chấn;33-Khung,vỏ xe;34-Bu lông.

Cơ cấu dẫn hướng treo là đòn treo dưới (càng I), bảo đảm sự dịch chuyển của bánh xe trong mặt phẳng đứng.  Phần tử đàn hồi của treo bánh xe là lò xo.

3.3.2          Xây dựng mô hình khảo động học treo trước xe MATIZ.

a.     Xây dựng Marker.

Marker tuyệt đối của mô hình khảo sát được xác định trên hình 3.2.  Các Marker khác sau khi xây dựng xong mô hình sẽ được xác định.

Hình 3.8. Marker tuyệt đối của mô hình khảo sát

b.                 Xây dựng các Point cơ sở.

Các Points cơ sở để tiến hành xây dựng mô hình tại tâm các khớp nối giữa các thanh, các đòn, các cần.  

Toạ độ tuyệt đối của các Point trên bảng 3. 1a và 3. 1b

Bảng 3. 1a Toạ độ các Point của cụm treo trái cầu trước.

Bảng 3. 1b: Toạ độ các Point của cụm treo phải cầu trước

c.      Xây dựng các Parts.

Các Parts được xây dựng bằng cách nối các Points cơ sở hoặc lấy tâm là các Points cơ sở.  Sau đó sử dụng các thanh công cụ vẽ 3D trong ADAMS để thể hiện các Part trong mô hình không gian của hệ thống treo.  

Các Part sử dụng trong cụm treo bên trái và bên phải của cầu dẫn hướng được trình bày trong bảng  3. 2a và 3. 2b:

Bảng 3. 2a: Các part của cụm treo trái

Bảng 3. 2b: Các part của cụm treo phải

d.    Xây dựng các Joints.

Sau khi xây dựng xong các Parts ta xây dựng các Joint liên kết giữa các Part.

Bảng 3. 3a và 3. 3b thể hiện các Joint của cụm treo bên phải và trái của cầu dẫ hướng:

Bảng 3. 3a

Bảng 3. 4b

Hình 3.9. Mô hình khảo sát động học hệ thống treo xe Matiz dạng không gian trong phần mềm ADAMS.

Hình 3.10. Mô hình khảo sát động học hệ thống treo xe Matiz dạng phẳng trong phần mềm  ADAMS

3.4      Khảo sát động học hệ thống treo.

3.4.1    Lựa chọn Motion để khảo sát động học.

Giả sử xe chuyển động trên đường có biên dạng điều hoà và xe chuyển động đều trên đường, đồng thời coi lốp cứng hoàn toàn.  Vì vậy, dạng chuyển động của bánh xe cũng là biên dạng của đường.

          Coi biên dạng của đường ở vết lốp bên trái là:

60. 0 * sin(120*time)

80. 0 * sin(150*time)

Việc xác định biên độ lớn nhất của các hàm kích động từ mặt đường được xác định bởi các khoảng hành trình tĩnh và động của bánh xe khi xe chuyển động trên đường.  Thời gian tiến hành khảo sát là 10 giây, với bước chia là 100.

3.4.2    Kết quả khảo sát

Trên thực tế khi khảo sát động học của hệ thống treo độc lập khi hệ treo biến dạng (khoảng cách giữa bánh xe với mặt đường thay đổi) thì các góc nghiêng ngang trụ đứng (Dd) và sự thay đổi khoảng cách vết của từng bên lốp so với trục Ox (DB) sẽ thay đổi.  Những sự thay đổi này phải nằm trong những giới hạn cho phép.  Vì vậy ta cần xây dựng lại mối quan hệ giữa Dd, DB với sự dịch chuyển của bánh xe theo phương thẳng đứng (Dz).  Cụ thể là tìm mối quan hệ:   DB = f (Dz) , Dd = f (Dz)

Từ đó kiểm tra xem mối quan hệ này có phụ hợp với thực tế hay không, và dựa vào các tiêu chuẩn khác để đánh giá sự hoạt động của hệ thống về mặt động học ( như sự mòn lốp, sự ảnh hưởng tới động học của hệ thống lái. . . )

Với bánh xe bên trái của cầu dẫn hướng thứ 1 kết quả thu được là mối quan hệ DB = f (Dz); Dd = f (Dz) dưới dạng đồ thị như sau:

Hình 3.11. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của Dz theo thời gian của bánh xe bên trái

Hình 3.12. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của DB theo thời gian của bánh xe bên trái

Hình 3.13.  Đồ thị thể hiện sự thay đổi của DB theo thời gian của bánh xe bên trái

Hình 3.14. Đồ thị thể hiện mối quan hệ Dd= f (Dz);  DB = f (Dz) của bánh xe bên trái

Kết quả thu được dưới dạng bảng như sau:

Tương tự ta có kết quả thu được với cụm treo phải :

Hình 3.15. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của Dz theo thời gian của bánh xe bên phải

Hình 3.16. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của Dy theo thời gian của bánh xe bên phải

Hình 3.17. Đồ thị thể hiện sự thay đổi của Dd theo thời gian của bánh xe bên phải

Hình 3.18. Đồ thị thể hiện mối quan hệ Dd= f (Dz);  DB = f (Dz) của bánh xe bên phải

Kết quả thu được dưới dạng bảng số liệu:

Các đồ thị  hình 3.14  và 3.18 có qui luật phù hợp với các qui luật động học đã biết.

Về giá trị của ∆B theo đồ thị hình 3.18 có thể thấy khi bánh xe bị nâng lên một khoảng  2.5 mm thì ∆B tăng lên 5 mm, còn khi bánh xe hạ xuống 25 mm ∆B giảm 3mm. Khi bánh xe đạt độ cao lớn nhất 70 mm thì ∆B 20 mm. Độ trượt ngang lớn nhất tương ứng với toàn bộ hành trình động thực tế 120mm của bánh xe khoảng 20-25 mm. Đây là giá trị có thể chấp nhận được.

KẾT LUẬN

   Sau thời gian cố gắng nghiên cứu tìm hiểu với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo:…………. cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô tôi đã hoàn thành đúng thời hạn đồ án tốt nghiệp của mình. Với nhiệm vụ được giao trong đồ án tôi đã thực hiện được các công việc sau:

- Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật xe Matiz

- Tìm hiểu đặc điểm kết cấu hệ thống treo xe Matiz

- Khảo sát động học hệ thống treo xe Matiz

- Tìm hiểu phần mềm ADAMS.

   Mặc dù còn nhiều vấn đề chưa giải quyết được trong đồ án này do hạn chế về thời gian, nhưng đồ án này đã giúp tôi củng cố lại kiến thức chuyên nghành, giúp tôi tiếp cận và giải quyết nhiều vấn đề không những trong qúa trình làm đồ án mà cả trong cuộc sống. Đồ án không thể tránh được những chỗ còn thiếu sót, tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đồ án hoàn thiện hơn.

   Một lần nữa tôi xin cảm ơn thầy giáo:…………… cùng các thầy giáo trong Bộ môn Ôtô, khoa Động lực đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm đồ án này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Hướng dẫn đồ án môn học ô tô " Lý thuyết kết cấu và tính toán ô tô quân sự ’’. (Tập VI)

Trường Đại học kỹ thuật quân sự - 1977

[2]. Hướng dẫn sử dụng xe Matiz

Nhà máy VIDAMCO

[3]. Nguyễn Hữu Cẩn , Dư Quốc Thịnh

Thiết kế tính toán ôtô máy kéo

NXB  Khoa học và Kỹ thuật. - 2005

[4]. Nguyễn Phúc Hiểu, Võ Văn Hường.

Lý thuyết ôtô quân sự

Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1983

[6]. Phạm Đình Vi, Vũ Đức Lập.

Cấu tạo ôtô quân sự tập 1, 2

Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1995

 "TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"