Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE UAZ - 3303

1.1. Giới thiệu xe UAZ-3303

Xe UAZ-3303 là loại xe vận tải loại nhỏ 2 cầu chủ động với công thức bánh xe 4 x 4. Là loại xe có tính năng việt dã cao, được sử dụng trong quân đội cũng như trong các ngành kinh tế quốc dân khác. Được chuyên dùng để chở hàng hoá và chở người, phù hợp với mọi loại đường, mọi địa hình.

1.2 Bảng thông số kỹ thuật xe UAZ-3303.

 Thông số kỹ thuật xe UAZ-3303 thể hiện như bảng 1.1.

Chương 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO XE UAZ-3303

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

2.1.1 Công dụng hệ thống treo:

Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn và giảm  các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng. 

2.1.2 Phân loại hệ thống treo:

a. Theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng: Có các loại như sau:

- Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cầu cứng.

- Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải không có liên kết cứng.

b.Theo cấu tạo của phần tử  đàn hồi: Có các loại như sau:

- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn.

- Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi là khí nén có bình chứa là cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hơp.

2.1.3. Yêu cầu hệ thống treo:

- Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo được các tần số dao động riêng của vỏ xe và độ võng động phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển động của ôtô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép. ở giới hạn này không có sự va đập lên bộ phận hạn chế.

- Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng.

2.2 Phân tích kết cấu hệ thống treo xe UAZ-3303:

Hệ thống treo xe UAZ-3303 là loại hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi nhíp lá, dập tắt dao động nhờ giảm chấn ống thuỷ lực. Cụ thể như sau:

2.2.1. Bộ phận dẫn hướng:

a. Công dụng

Bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo có mục đích: Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với mặt tựa và vỏ xe, đồng thời góp phần vào việc truyền lực và mô men giữa bánh xe và vỏ.

b. Phân loại

Khi bánh xe chuyển động trên mặt đường có thể phân ra các phản lực chính sau: Lực thẳng đứng Z, lực dọc X, lực ngang Y. Các mô men do các lực X, Y, Z gây nên: M_x, M_z, M_y có thể có các giá trị khác nhau giữa các bánh xe.

Lực dọc X, lực ngang Y và các mô men M_x, M_z truyền qua bộ phận dẫn hướngcủa hệ thống treo.

Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng ta chia ra loại hệ thống treo độc lập và loại hệ thống treo phụ thuộc.

Trong hệ thống treo phụ thuộc hai bánh xe trái và phải được nối với nhau bằng một dầm cứng nên khi dịch một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh kia cũng dịch chuyển. Hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe dẫn hướng.

Ở tải trọng nhỏ thì nhíp chính làm việc, khi tải trọng tăng cho đến khi hai đầu của nhíp phụ tỳ vào các vấu trên khung xe thì nhíp phụ bắt đầu làm việc cùng với nhíp chính. Do đó độ cứng của nhíp được tăng lên.

Trong hệ thống treo độc lập, 2 bánh xe trái và phải không có quan hệ trực tiếp với nhau. Vì vậy khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang, bánh xe kia vẫn đứng nguyên. Do đó động học của bánh xe dẫn hướng giữ đúng hơn. Nhưng không phải ở tất cả các loại hệ thống treo độc lập động lực học của bánh xe dẫn hướng đều đúng. hệ thống treo độc lập thường sử dụng ở xe có kết cấu cầu rời. Ưu điểm là bảo đảm được độ êm dịu cao cho xe, nhưng kết cấu phức tạp, giá thành đắt nên chỉ sử dụng ở cầu trước ôtô con.

c. Yêu cầu

- Giữ nguyên động học của các bánh xe khi ôtô chuyển động. Nghĩa là khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng: Các góc đặt bánh xe, các chiều rộng, chiều dài cơ sở phải giữ nguyên.

- Đối với bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng g vì thay đổi g là làm trụ đứng nghiêng về phía sau nên độ ổn định của ôtô sẽ kém đi. Khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm A-B (thay đổi góc nghiêng d). Góc d thay đổi sẽ làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của ôtô làm cho ôtô không bám đúng đường.

- Bộ phận dẫn hướng có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng.

- Trọng lượng bộ phận dẫn hướng  và đặc biệt là phần không được treo phải bé. 

d. Kết cấu bộ dẫn hướng xe UAZ- 3303.

Trên xe UAZ- 3303 sử dụng hệ thống treo phụ thuộc ở cả hai cầu, hai nhíp có dạng nửa êlíp. Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ phụ thuộc vào thông số của nhíp, nghĩa là nhíp không phải chỉ là bộ phận đàn hồi mà còn là một thành phần của bộ phận dẫn hướng. Tổng số khớp cả nhíp là sáu khớp ( mỗi một nhíp có ba khớp). Lực dọc X và mô men phản lực Mtrong hệ thống treo loại nhíp có thể truyền lên khung qua nhíp hoặc truyền qua các đòn hay ống các đăng (đối với bánh xe chủ động).

2.2.2. Bộ phận đàn hồi

a. Công dụng và phân loại

Dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập đột ngột từ mặt đường truyền lên, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động. Bộ phận đàn hồi có thể chia làm hai loại sau:

Phần tử đàn hồi là kim loại thường là nhíp (hệ thống treo phụ thuộc, độc lập) lò xo xoắn ốc và thanh xoắn (hệ thống treo độc lập).

b. Đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo

Nhờ đặc tính đàn hồi ta đánh giá được cơ cấu đàn hồi của hệ thống treo. Đường đặc tính đàn hồi biểu thị quan hệ giữa lực Z thẳng đứng tác dụng lên bánh xe và độ biến dạng của hệ thống treo f đo ngay trên trục bánh xe.Có hai loại đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo: đường thẳng 1 ứng với hệ thống treo có độ cứng không đổi, còn đường cong 2 ứng với hệ thống treo có độ cứng thay đổi.

Hoành độ AB là độ võng tĩnh f của hệ thống treo có độ cứng thay đổi (đường cong 2) và hoành độ OD là độ võng tĩnh của hệ thống treo có độ cứng không đổi( đường thẳng 1). Tần số dao động riêng ở các biên độ bé được xác định bằng độ võng hiệu dụng ( hay độ võng tĩnh) ứng với tải trọng tĩnh Z= G. Tuy cùng một độ võng tổng quát OC, nhưng hệ thống treo có độ cứng thay đổi có độ võng hiệu dụng AB lớn hơn độ võng hiệu dụng của hệ thống treo có độ võng tĩnh không đổi (đoạn OB).

Như vậy có thể xác định độ võng tĩnh theo tần số dao động riêng n của hệ thống treo. Độ võng tĩnh f về giá trị khác với độ võng động dưới f_t. Nói chung f_tt không nên ít hơn150¸300m ( ứng với n=60¸85 lần/ph) đối với ôtô con, đối ôtô tải f không nên bé hơn 60¸120mm ứng với tần số dao động riêng n=80 - 100 lần/ph.

Độ võng động f của hệ thống treo (gồm cả độ biến dạng của các vú cao su) phụ thuộc vào đường đặc tính hệ thống treo và độ võng tĩnh f

Ví dụ:

Xe ôtô du lịch: f_d=(0,5¸0,6) f

Xe ôtô buýt: f_d=(0,7¸0,8) f

Xe tải: f_d=1,0f

c. Kết cấu phần tử đàn hồi  xe UAZ-3303.

Phần tử đàn hồi trên xe UAZ-3303 là nhíp. Nhíp hiện nay được dùng phổ biến nhất vì nhíp vừa là bộ phận đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ giảm chấn, nghĩa là thực hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo.

Thời gian làm việc ngắn: Do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do lực động lặp lại nhiều lần. Độ bền mỏi của nhíp thấp hơn của thanh xoắn đến 4 lần. Đường tốt: Tuổi thọ của nhíp 100000 - 150000 Km đường chạy, đường xấu có thể giảm 10 - 50 lần. Lá nhíp chính làm việc nặng nhất. 

+ Giảm ứng suất trong nhíp:

Đưa thêm các phần tử đàn hồi phụ (cao su…), làm tăng sức cản của các giảm chấn, thay đổi tiết diện ngang của lá nhíp để làm phân bố lại các ứng suất pháp tuyến trong lá nhíp. ở lá nhíp chịu tải cần các lớp mặt trên chịu kéo các lớp mặt dưới chịu nén.  

Trên xe UAZ-3303  các lá nhíp có độ đàn hồi cao xếp chồng lên nhau, các lá nhíp phía dưới có kích thước nhỏ hơn các lá nhíp phía trên, tiết diện nhíp có dạng hình thang đáy lớn phía trên, đáy nhỏ phía dưới. Hình dạng tiết diện đó làm cho độ bền của nhíp tăng 26% trong khi  giảm trọng lượng 13% so với dạng chữ nhật. 

Phần giữa các lá nhíp (đã được ghép lại với nhau)  được bắt chặt với dầm cầu bằng hai bu lông chữ U và thông qua đệm trên 2, đệm dưới 12 (trong bản vẽ kết cấu).

Đầu các lá nhíp thứ nhất và lá  nhíp  thứ  hai bị uốn cong sau đó tán chặt với các đệm trên  và đệm dưới, đặt trong gối cao su trên và gối cao su dưới của gối trước rồi được cố định trong các gối đỡ nhờ nắp 6, nắp 16 và các bulông. ở gối trước người ta đặt thêm đệm tựa cao su phụ 17 dùng để truyền lực đẩy từ cầu xe lên khung xe và không cho phép các lá nhíp dịch chuyển. ở gối sau thì không bố trí gối tựa cao su phụ mà để cho nhíp được tự do dịch chuyển khi xe dao động.

Trên xe UAZ-3303 bộ nhíp có kết cấu cụ thể như sau:

- Nhíp trước : Gồm 8 lá.

+ Chiều dài của lá nhíp gốc : 1100 mm

+ Chiều rộng của lá nhíp gốc : 55 mm

- Nhíp sau : Gồm 8 lá.   

+ Chiều dày: 8 mm

+ Chiều dài: 1250 mm

+ Chiều rộng: 55 mm

2.2.3. Bộ phận giảm chấn

a. Công dụng giảm chấn

Giảm chấn để dập tắt các dao động của thân xe và của lốp xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động. Trên các ôtô hiện nay giảm chấn chủ yếu là giảm chấn thuỷ lực nên ma sát giữa chất lỏng và các lỗ tiết lưu là ma sát chủ yếu để dập tắt chấn động.

b. Yêu cầu giảm chấn

- Dập tắt nhanh các dao động của thân xe có tần số và biên độ lớn.

- Dập tắt chậm các dao động của thân xe có tần số và biên độ nhỏ.

- Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn lên thân xe.

d. Đường đặc tính của giảm chấn thuỷ lực:

Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực cản của giảm chấn Z_gvới vận tốc tương đối Z_t của các dao động giữa khung và cầu xe.

Z_g=K.Z_t

Ở đây K là hệ số cản của giảm chấn.

Đường đặc tính là đường thẳng khi n=1, là đường cong lõm khi n>1 và là đường cong lồi khi n<1. Nó phụ thuộc vào kích thước lỗ tiết lưu, kết cấu các van và độ nhớt của chất lỏng.

Đường biểu diễn hoặc đường đi thẳng( nét đứt) với loại giảm chấn không có van giảm tải là đường gấp khúc (theo nét liền) với loại giảm chấn có van giảm tải.

 Điểm 1,2 khi đó là điểm mở van giảm tải.

e. Kết cấu giảm chấn thuỷ lực:

Theo kết cấu, giảm chấn thuỷ lực chia ra loại đòn và loại ống. Nguyên lý làm việc của tất cả các loại giảm chấn thuỷ lực là: Chất lỏng bị dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác qua các van tiết lưu rất bé, nên chất lỏng chịu lực cản chuyển động rất lớn. Sức cản làm dập tắt nhanh các chấn động và năng lượng của dao động được biến thành nhiệt năng đốt nóng dầu và toả ra ngoài.

So với giảm chấn loại đòn, giảm chấn loại ống có cấu tạo đơn giản, nhẹ và bền hơn, áp suất làm việc là 6 - 8 MN/m², nhỏ hơn nhiều so với loại đòn: 25 - 40 MN/m

Giảm chấn xe  UAZ-3303  là  loại giảm chấn  ống  thuỷ lực tác dụng hai chiều và có van giảm áp. Kết cấu của giảm chấn xe  UAZ-3303 thể hiện trên hình 2.10.

Gồm có xy lanh công tác (7) bắt với dầm cầu, pít tông (9) lắp với cần (11) rồi bắt với khung xe trên pít tông có vòng găng để bao kín. Van thông phía trên(10) và van thông qua phía dưới (5), van trả (8) van nén (ép) (4), ống dẫn hướng cần pít tông (13), vòng bít (15) vành khít dưới (14) và vành khít trên (16), vỏ chống bụi (12). Khoang (6) giới hạn bởi xy lanh ngoài và xy lanh công tác gọi là khoang bù.

Nguyên lý làm việc của giảm chấn (Hình 2.11):

Khi nén nhẹ (nghĩa là khi bánh xe và thân xe tiến lại gần nhau) ứng với pít tông đi xuống, xy lanh đi lên: Khoang dưới pít tông, dầu bị nén lại từ từ, van thông qua phía trên (10) sẽ mở để dầu khoang dưới pít tông sang khoang trên pít tông, nhưng tất cả dầu không thể chảy vào khoang trên vì còn có cần đẩy pít tông. Vì vây phần dầu bằng thể tích chiếm chỗ của cần đẩy pít tông sẽ chảy sang khoang bù qua lỗ tiết lưu ở van nén (4) làm tăng áp suất khí ở khoang bù nên một chút. Các lỗ tiết lưu tạo ra sức cản thuỷ lực tỷ lệ với bình phương vận tốc lưu thông của dầu.

Chương 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO

3.1 Tính toán sơ đồ treo

Tính toán sơ đồ treo bao gồm: Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo: Hệ số phân bố khối lượng phần treo, khối lượng phần treo phân bố lên cầu, độ cứng của treo, hành trình tĩnh của bánh xe... sau đó xây dựng đường đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô.

3.1.1 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo

a. Xác định hệ số phân bố khối lượng phần treo:

Ta có:

M: Khối lượng phần treo của ôtô. M = 2070 kg

a,b: Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trước, cầu sau. a = 1,25m

b = 1,13 m (tính theo khối lượng treo phân bố lên 2 cầu)

J_g: Mô men quán tính khối lượng của phần được treo đối với trục đi qua trọng tâm phần treo và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe, có thể xác định theo công thức sau:

A: Hệ số kinh nghiệm, lấy A = 0,21.

M: Khối lượng phần treo của ôtô.

L: Chiều dài cơ sở của ôtô. L = 2,3 m

Do đó ta có :

J_g= 0,21.2070.2,3²

e = 0,78

Do 0,75 < e< 1,2 nên có thể  coi phần trước và phần sau xe dao động độc lập với nhau.

b. Khối lượng phần treo phân bố lên cầu:

- Khối lượng phần treo phân bố lên cầu trước: M_t=920 kg.

- Khối lượng phần treo phân bố lên cầu sau: M_s= 1150 kg.

c. Độ cứng của treo:

- Đối với treo trước: C_t1 = 50000 N/m.

- Đối với treo sau: C_t2  = 38000 N/m. 

Thay các giá trị vào công thức (3.20) ta được:

f_t1  = 0,09 m.

f_t2 = 0,15 m

3.1.2 Xây dựng đường đặc tính tần số biên độ dao động:

Ở trên, ta mới chỉ xác định tần số  dao động riêng của phần treo, hệ số dập tắt dao động của phần treo, hành trình tĩnh, hành trình động của bánh xe.

Những thông số trên chưa đủ để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô nói chung, đồng thời ở trên ta mới chỉ xét dao động của khối lượng phần treo mà chưa kể đến sự ảnh hưởng của phần không treo đến dao động đó.

Để có thể đánh giá đầy đủ độ êm dịu chuyển động của ôtô, phải xét cả một hệ dao động trong đó có cả khối lượng phần treo và phần không treo.

Quá trình tính toán dao động của ôtô được tiến hành với các giả thiết sau:

- Dao động của ôtô chỉ xảy ra trong mặt phẳng dọc xe.

- Dao động của ôtô là dao động ổn định.

- Nguồn kích thích dao động là sang mặt đường, có dạng như sau;

q = q₀sinnt

Trong đó;

q₀ : Biên độ lớn nhất sóng mặt đường.

n : Tần số kích động sóng mặt đường.

t : Thời gian đi hết quãng đường bằng bước sóng.

V: Vận tốc chuyển động của ôtô.

S: Bước sóng mặt đường.

a. Xác định tần số dao động riêng và hệ số dập tắt dao động của hệ

Sơ đồ khảo sát được mô tả ở hình dưới :

Các ký hiệu sử dụng và số liệu cụ thể trong quá trình tính toán gồm :

C₁: Độ cứng của một treo

C_t1 = 50000(N/m): Độ cứng của treo trước

C_t2 = 38000(N/m): Độ cứng của treo sau

C_l: Độ cứng của một lốp

C_l1 = 350000(N/m): Độ cứng của lốp trước

C_l2 = 350000(N/m): Độ cứng của lốp sau

M-Khối lượng của phần treo

M₁ = 920  (kg): Khối lượng của treo trước

M₂ = 1150 (kg): Khối lượng của treo sau

m: Khối lượng phần không treo

m₁ = 210(kg): Khối lượng của phần không treo trước

m₂ = 200 (kg): Khối lượng của phần không treo sau

Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo khi cố định phần không treo.

w₁ = 10,42  (rad/s)

 w₂ = 8,12 (rad/s)

+ Tính cho treo trước:

Gần đúng lần thứ nhất: V = 3809,52

Cuối cùng ta được

W₁=9,51 ( Rad/s)

W₂= 56,56 ( Rad/s)

+ Tính cho treo sau:

Gần đúng lần thứ nhất: V₂= 3878,79

Cuối cùng ta được:

W = 7,58 ( Rad/s)

Wg = 60,62 ( Rad/s)

c. Xác định gia tốc dao động của khối lượng phần treo

Gia tốc dao động của khối lượng phần treo khi xẩy ra hiện tượng cộng hưởng ở tần số thấp được xác định theo công thức sau (Khi n = U )

Gia tốc dao động của khối lượng phần treo khi xẩy ra hiện tượng cộng hưởng ở tần số cao được xác định theo công thức sau (n=V)

Đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô cũng có thể được biểu thị dưới dạng: Z_v(S, V_a), x_v(S, V_a), (S, V_a)

Trong đó :

S- Bước sóng mặt đường

V_a- Vận tốc chuyển động của ôtô

Để thể hiện sự phụ thuộc giữa biên độ dao động của khối lượng phần treo, của khối lượng phần không treo, gia tốc dao động của khối lượng phần treo với bước sang mặt đường và vận tốc chuyển động của ôtô ứng với các giá trị khác nhau của tần số lực kích thích, ta phải xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa S, V_a và n

Việc tính toán dao động và xây dựng đường đặc tính tần số biên độ được thực hiện trên máy tính. Kết quả nhận được được thể hiện qua bảng số liệu dưới đây và đồ thị trên khổ giấy A₀.

Trong quá trình xây dựng đường đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô tôi đã sử dụng phần mềm toán học Math cad Professional để giải.

Dựa vào đường đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô có thể đánh giá được:

- Ứng với vận tốc chuyển động nào của ôtô trong phạm vi vận tốc sử dụng và ứng với sóng mặt đường có chiều dài bước sóng là bao nhiêu sẽ xảy ra hiện tượng cộng hưởng ở tần số thấp và tần số cao.

- Hệ số dập tắt dao động đã phù hợp chưa.

Sử dụng đường đặc tính tần số biên độ dao động chưa đủ điều kiện để xác định các giá trị tuyệt đối của biên độ dao động khối lượng phần treo, khối lượng phần không treo, gia tốc dao động của khối lượng phần treo. Bởi vì các giá trị tuyệt đối này còn phụ thuộc vào chiều cao mấp mô của mặt đường (q0). Khi cho trước chiều cao mấp mô của mặt đường, sử dụng đường đặc tính tần số biên độ dao động có thể xác định được các giá trị tuyệt đối kể trên.

3.2 Khảo sát dao động  xe UAZ-3303

3.2.1 Mô hình dao động.

Xe UAZ-3303 là xe hai cầu nên mô hình hệ dao động tương đương khảo sát dao động ôtô hai cầu được đưa ra ở (Hình 3.7) trên cơ sở sử dụng các giả thiết sau đây:

- Mô hình động lực học biểu thị dao động liên kết ôtô hai cầu ở dạng mô hình phẳng.

- Khối lượng được treo được quy dẫn về trọng tâm phần treo biểu thị qua giá trị khối lượng M và mô men quán tính khối lượng phần treo đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần treo J_y

Ta có:

i=1,2,...,n.

n- số toạ độ suy rộng (số bậc tự do của cơ hệ).

q_i- toạ độ suy rộng thứ i.

E_k- Động năng của hệ.

E_n- Thế năng của hệ.

E_p-Năng lượng khuếch tán của hệ.

F_i- Lực suy rộng tác dụng theo hướng của toạ độ q_i.

Có thể mô tả chuyển động theo các toạ độ suy rộng. Các toạ độ này có liên hệ với các toạ độ Z, j  qua các biểu thức sau đây:

    Z₁=Z- a.j   ;   Z₂= Z+ b.j                        (3.9)

Để giải hệ phương trình, có nhiều phương pháp khác nhau như: Phương pháp Ơle, phương pháp Cantorovic, phương pháp Runge-Kutta.... Nhưng tôi chọn phương pháp Runge- Kutta.

- Cơ sở của phương pháp số giải hệ phương trình vi phân theo Runge-Kutta cấp 4.

- Chuyển hệ phương trình vi phân cấp hai về hệ phương trình vi phân cấp 1.

- Xác định hàm kích thích ôtô dao động.

- Xác định điều kiện ban đầu.

- Chọn chế độ tính toán.

- Gia công sử lý kết quả ra.

Trong quá trình giải hệ phương trình vi phân trên tôi đã dùng phần mềm Math cad Professional để giải.

Cơ sở lý ý thuyết cuả phần  mềm Math cad Professional được chỉ ra  như sau:

Không như những phầm mềm toán học khác, Math cad giải các bài toán tương tự như những gì chúng ta suy nghĩ và làm. Như cây bút và tập giấy, bất cứ ở vị trí nào trên màn hình, chúng ta có thể lập các số liệu, các biểu thức, các hàm số và các lời chú giảin như là một quá trình sử lý từ thông thường. Thay vì phải sử dụng ngôn ngữ lập trình, Math cad cho phép chúng ta sử dụng ngôn ngữ toán học thông thường.ý

Math cad cho chúng ta những khả năng cần thiết để có thể giải mọi bài toán của các vấn đề kỹ thuật khác nhau, từ đơn giản đến phức tạp, từ bắt đầu đến kết thúc gồm:

- Đặt vấn đề tính toán.

- Phân tích số liệu.

- Lập các biểu thức.

- Lựa chọn phương án tối ưu.

3.2.2 Xác  định hàm kích thích dao động:

Ta chọn:

Nguồn kích thích dao động là sang mặt đường, có dạng như sau;

q = q₀ sinnt

Trong đó;

q₀ : Biên độ lớn nhất sóng mặt đường.

n : Tần số kích động sóng mặt đường.

t : Thời gian đi hết quãng đường bằng bước sóng.

S: Chiều dài sóng mặt đường.

V: Vận tốc chuyển động của ôt

Trong trường hợp ôtô hai cầu với chiều dài cơ sở L ta có hàm kích thích ở các cầu là:

Toạ độ của bánh xe thứ nhất tại thời điểm t là:

qb1(t):=q(t) = 0,05sin(3.V.t/S)

Toạ độ của bánh xe thứ hai tại thời điểm t là:

qb2(t)= 0,05sin(t))

Vậy hàm kích thích ở cầu trước và cầu sau là:

q1(t)= qb1(t)= 0,0sin(3.V.t/S)

q2(t)= qb2(t) = 0,05sin(t))

3.2.3 Xác định điều kiện ban đầu:

Điều kiện ban đầu để giải mô hình toán học được xác định tương ứng với trạng thái tĩnh của ôtô và vị trí ban đầu của nó trên biên dạng đường:

+ Thời gian: t= 0 (s)

+ Quãng đường: x=0 (m)

Điều kiện ban đầu để giải hệ phương trình vi phân cấp 1 theo phương pháp Runge-Kutta được xác định như sau:

q1(t=0)=0

q2(t=0)= 0,05[1-cos]

y1(0) =  y2(0)=y4(0)=y5(0)=y6(0) = y8(0)= y9(0)=y10(0)=y11(0)=y12(0)=0

y3(0)=y7(0)= -0,05sin

3.3 Kiểm nghiệm bền cho các bộ phận  hệ thống treo

3.3.1 Tính toán kiểm nghiệm bền cho nhíp.

Ta đã biết các kích thước của nhíp : chiều dài, chiều rộng, chiều dày cũng như các thông số độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp.

Ta có:

l- Chiều dài lá nhíp

b- Chiều rộng lá nhíp

z- Số lượng lá nhíp trong bộ

h- Chiều dày lá nhíp

P_t- Tải trọng tĩnh tác dụng lên nhíp. Được xác định từ sơ đồ treo. Đối với xe UAZ-3303 thì P_t = G_k, G_k là trọng lượng phân bố lên bánh xe khi ôtô chất đầy tải.

P_t1 : Tải trọng tĩnh tác dụng lên nhíp trước: P_t1 = M₁/2

G₁ : Trọng lượng phần treo phân bố lên cầu trước G₁ =  760(Kg)

Do đó  ta có P_t1 = 380 (Kg)

Nên P_tmax = 380 (7,6+9,1)/7,6 = 835(KG)

Mặt khác:

l_t  = 110cm

b_t=  5,5 cm

z_t  =  8  

h_t  =  0,7 cm

Thay số vào ta được ứng suất của bộ nhíp trước: e_t =6390,3 KG/cm

b. Đối với nhíp sau

Ta có:

P_t2 : Tải trọng tĩnh tác dụng lên nhíp trước: P_t2 = M₂/2

G₂ : Trọng lượng phần treo phân bố lên cầu sau G₂ = 1152 (KG)

Do đó  ta có P_t2 = 576(KG)

Nên P_tmax = 576.(15+18)/15 = 1267,2 (KG)

Nhíp xe UAZ-3303 được làm từ thép 55C₂ có [d] = 9000 kG/cm

Như vậy do d_t<[d] và d_s >[d] nhưng không quá 5% nên thoả mãn đủ bền.

3.3.2 Tính toán kiểm nghiệm bền cho giảm chấn

a. Các số liệu ban đầu

- Hệ số cản của giảm chấn :

+ Hành trình nén : K_n= 2,4 (N.s/ mm)

+ Hành trình trả : K_t= 7,8 (N.s/ mm)

- Vận tốc dịch chuyển của pít tông giảm chấn: V= 200 mm/s

- Đường kính ống giảm chấn: D= 52 mm

- Chiều dài khoang chứa dầu của giảm chấn: L = 320 mm

b. Tính toán kiểm tra:

Ta tính sao cho thoả mãn: t⁰C  [t] = 110 - 120⁰C

Trong đó :

t: Nhiệt độ nung nóng của giảm chấn .

[t]: Nhiệt độ nung nóng cho phép .

F : Diện tích thành ống của giảm chấn (m²); F = 0,052(m²)

t: Nhiệt độ môi trường xung quanh t= 40⁰C

Thay vào công thức trên ta được : t = 96⁰C

Vậy thoả mãn điều kiện : t<  [t] = 110 - 120⁰C

Nghĩa là giảm chấn đủ bền để làm việc.

Kết luận : Qua phần tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo ta thấy các thông số tính toán được đều phù hợp với các giá trị cho phép. Do đó cho ta thấy hệ thống treo làm việc ổn định. Trong quá trình tính toán tần số dao động riêng, biên độ dao động  lớn nhất, gia tốc dao động lớn nhất.. đều phù hợp với giá trị cho phép do đó đảm bảo độ êm dịu khi xe chuyển động.  

Chương 4

HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO XE UAZ-3303

4.1. Bảo dư­ỡng kỹ thuật hệ thống treo.

Định kỳ kiểm tra tình trạng nhíp, giảm chấn, kiểm tra xiết chặt và khắc phục những h­ư hỏng phát hiện đ­ược .

Đặc biệt chú ý kiểm tra xiết chặt của đai ốc bắt các chốt quả táo, đòn dọc và ngang. Mô men xiết đai ốc 5 (hình 4.1) đòn dọc và đai ốc đòn ngang là 140 - 160 N.m (14-16 kg.m). Xiết chặt đai ốc 10 bắt giá đòn ngang đến hết và lắp chốt chẻ.

Không cho phép có vết  nứt trên các lá nhíp. Các ốc trung tâm (rốn nhíp) nếu bị cắt sẽ gây nên xô lệch dọc trục của các lá, đồng thời làm giảm độ xiết chặt hoàn toàn.

Trong quá trình sử dụng không nên điều chỉnh giảm chấn, chỉ tiến hành tháo giảm chấn trong các tr­ường hợp:

- Xuất hiện sự chảy dầu không khắc phục được

- Mất lực ở hành trình nén và trả

- Cần thay dầu giảm chấn

Ngoài các tr­ờng hợp trên tháo giảm chấn là không cần thiết. Phải lau sạch bụi bẩn, rửa sạch, làm khô giảm chấn tr­ước khi tháo giảm chấn.

4.2. Những hư­ hỏng và biện pháp khắc phục.

Nguyên nhân hư­ hỏng và cách khắc phục thể hiện như bảng 4.1.

4.3. Sửa chữa hệ thống treo

4.3.1. Tháo, lắp hệ thống treo trước

4.3.1.1. Thay các lò xo 18  (hình 2.1), các đệm giảm chấn 1 và các gối chống đập 19.

1. Tháo tai d­ới của ống giảm chấn tr­ước 3 ra khỏi đòn lái  dọc 15, tháo đai ốc, lấy ốc ra.

2. Nâng và đặt phần trư­ớc của xe lên bệ kê

3. Tháo các lò xo 18 và các đệm giảm chấn 1

4. Tháo ốc bắt gối chống va đập 19

4.3.1.2. Thay các khớp cao su cốt sắt 4, các bạc tỳ 12 của đòn lái dọc 15 và bạc cao su 7,8 của đòn ổn định ngang 14.

1. Chèn lốp để tránh xe tự trôi

2. Tháo tai d­ới của giảm chấn khỏi đòn lái dọc, tháo đai ốc và rút ốc ra.

3. Tháo đai ốc 5, lấy ốc bắt đòn lái dọc ra

4. Tháo chốt chẻ và tháo đai ốc cố định đòn lái ngang 10

5. Tháo đai ốc 6 bắt đòn ổn định ngang.

12. Lắp đầu tr­ước của đòn vào giá 16, bắt ốc mới và đai ốc 15.

13. Tương tự lắp đòn thứ hai

14. Xiết đai ốc 5 với mô men xiết 14 - 16 KG.m. Xiết đai ốc 10, lắp chốt chẻ.

15. Bắt quay 6 của đòn ổn định ngang.

16. Bắt tai d­ưới của giảm chấn.

4.3.2. Tháo và lắp hệ thống treo sau

4.3.2.1. Trình tự tháo nhíp

1. Tháo đai ốc 11 của quang nhíp 6 (hình 2.2) rút quang nhíp ra cùng đệm 7 và đệm 5

2. Kích phần sau xe và đặt lên giá kê

3. Tháo ốc bắt của giá 8 và đai ốc trục 12 tai giảm chấn.

4. Tháo nhíp 2 và tháo khớp cao su di động cùng bạc 13. Kiểm tra và thay các chi tiết bị mòn

5. Tháo đệm 9

Lắp được  tiến hành theo thứ tự ngư­ợc lại

4.3.2.2. Trình tự tháo rời các lá nhíp

1. Kẹp nhíp lên ê tô ở vị trí có ốc trung tâm

2. Tháo các đai kẹp bó nhíp

3. Tháo đai ốc bắt ốc trung tâm và tháo các lá nhíp.

Sau khi tháo, làm sạch cẩn thận các lá nhíp, rửa bằng dầu hoả, thay các lá hỏng.

Lắp được tiến hành theo thứ tự ng­ược lại và chú ý:

1. Các đai kẹp được  tán vào lá nhíp, đầu các đinh tán không thừa ra khỏi mặt các lá nhíp.

2. Các đai kẹp sau lắp không được di chuyển tự do dọc theo bó nhíp khi làm việc.

4.3.3. Tháo lắp và sửa chữa giảm chấn

4.3.3.1. Trình tự tiến hành tháo giảm chấn

1. Kẹp giảm chấn lên ê tô ở vị trí tai d­ưới, kéo thanh đẩy piston lên trên. Sau đó tháo đai ốc bằng chìa vặn.

2. Xoay nhẹ nhàng đầu trên, tháo thanh đẩy piston ra khỏi xi lanh (chú ý không làm hỏng mặt làm việc của thanh đẩy piston).

3. Lấy xi lanh ra, xả hết dầu ra khỏi giảm chấn.

4. Kẹp nhíp lên ê tô ở vị trí tai trên, tháo đai ốc piston.Tháo quả nén cùng các van, đệm dẫn h­ướng.

Tất cả các chi tiết đ­ược rửa sạch bằng xăng hoặc dầu hoả, thổi khô và kiểm tra cẩn thận tình trạng kỹ thuật để sửa chữa và thay thế, khi kiểm tra các chi tiết của cụm van cần chú ý kiểm tra tình trạng các mép van.

Nếu có vết x­ước và vết mòn sâu thì phải khắc phục. Thay mới các chi tiết bị nứt, vỡ phải thay.

4.3.3.2. Lắp ráp giảm chấn

Lắp ráp giảm chấn đ­ược tiến hành theo thứ tự ng­ược lại, cần chú ý những điểm sau:

1. Các đệm mới trư­ớc khi lắp phải đ­ược bôi một lớp dầu giảm chấn .

2. Các đệm cao su của cần đẩy lắp sao cho chữ "HИЗ" (d­ưới) quay về phía piston. Trư­ớc khi lắp bôi lên đệm một lớp dầu giảm chấn .

3. Xi lanh công tác sau khi đã lắp cụm van nén đ­ược đặt vào bầu dầu, sau đó đổ dầu giảm chấn  (320 cm³ đối với giảm chấn 35mm, 345cm² cho giảm chấn 40mm, và 295m³ đối với giảm chấn tr­ước).

KẾT LUẬN

   Quá trình phân tích, tính toán khai thác hệ thống treo xe UAZ-3303 cho thấy hệ thống treo là một bộ phận hết sức quan trọng trong tính toán xe bởi vì chất lượng treo ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng hoạt động của xe. Hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu chuyển động của xe. Khi xe chuyển động trên các loại đường không bằng phẳng, động học của bánh xe, của hệ thống treo cho phép bánh xe chuyển động theo phương thẳng đứng với khung xe, hạn chế thấp nhất các chuyển động lắc dọc, lắc ngang, giữ ổn định của xe khi chuyển động thẳng cũng như khi quay vòng trên các loại địa hình.

   Nghiên cứu, hoàn thành đồ án tốt nghiệp “Khai thác hệ thống treo xe UAZ-3303” giúp tôi thấy được khả năng làm việc của hệ thống treo và làm rõ được các ưu, nhược điểm của nó. Qua kiểm nghiệm hệ thống treo xe UAZ-3303 cho thấy nó phù hợp với tính năng, công dụng của xe, đảm bảo cho xe hoạt động phát huy tác dụng, hiệu quả. Mặt khác các kiến thức của bản thân về kết cấu cũng như tính toán hệ thống treo nói riêng và cả xe nói chung, làm cơ sở nền tảng cho công tác sau này đạt kết quả tốt hơn.

   Mặc dù trong quá trình làm đồ án  đã cố gắng  song do bản thân còn nhiều hạn chế nên trong đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót,do vậy tôi rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài được hoàn chỉnh hơn.

   Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo: TS …………… giáo viên bộ môn Ô tô Quân sự, các thầy trong bộ môn Ô tô Quân sự, cùng toàn thể các đồng chí trong đơn vị đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm đồ án. 

   Tôi xin chân thành cảm ơn.

                               Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                               Học viên thực hiện

                                ………………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Hữu Cẩn; Phan Đình Kiên: Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo - NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp.  Hà Nội - 1971.

2. Nguyễn Phúc Hiểu; Vũ Đức Lập: Lý thuyết ô tô Quân sự - Học viện Kỹ thuật Quân sự - 2000

3. Nguyễn Phúc Hiểu: Hướng dẫn thiết kế môn học - Kết cấu và tính toán ôtô Quân sự. Tập 6 - Học viện Kỹ thuật Quân sự - 1986

4. Vũ Đức Lập: Ứng dụng máy tính trong tính toán Xe quân sự. Nhà xuất bản Quân đội nhân dân- 2001

5. Vũ Đức Lập: Dao động ôtô - Học viện Kỹ thuật Quân sự – 1994

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"