LỜI NÓI ĐẦU
Công cuộc đổi mới đất nước của nhân dân ta đã thu được thành tựu to lớn có ý nghĩa quan trọng, những tiền đề cho công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã được hoàn thành về cơ bản, nước ta chuyển sang thời kỳ mới, thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Để có được những tiền đề trên ngành công nghệ chế tạo nước ta trong những năm gần đây đã có những tiến bộ nhanh chóng, trong đó không thể không nói đến sự tiến của nền công nghiệp ô tô. Chỉ trong khoảng 10 năm trở lại đây tại Việt Nam đã xuất hiện ngày càng nhiều các loại xe lắp ráp trong nước và nhập từ nước ngoài, với kiểu dáng thẩm mỹ, tiện nghi , tốc độ cao, độ an toàn lớn, hiệu quả về kinh tế. Đặc biệt các loại xe này có tỷ lệ nội hóa ngày càng cao.
Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo xe, hệ thống treo của xe đang dần dần được cải tiến và hoàn thiện trên cơ sở hệ thống treo của các xe đã sản xuất từ trước, để thoả mãn yêu cầu ngày càng cao trong chuyển động của xe .Tuy nhiên ở nước ta vẫn còn sử dụng nhiều loại xe do Liên Xô (trước đây) và một số nước XHCN sản xuất. Trong đó hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp được sử dụng phổ biến trên các loai xe tải từ hạng nhẹ đến hạng nặng.
Việc tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp nhằm mục đích kiểm tra khả năng làm việc của hệ thống có đáp ứng được các yêu cầu về đảm bảo tính êm dịu, sự an toàn và ổn định chuyển động của xe với điều kiện địa hình, khí hậu và đường giao thông tại nước ta.Trên cơ sớ đó đưa ra những giải pháp, hướng phát triển, hoàn thiện hệ thống cho phù hợp.
Đối với mỗi sinh viên ngành xe thì đồ án “Kết cấu tính toán ô tô” có ý nghĩa rất quan trọng trong bước đầu làm quen với tính toán cho một hệ thống cụ thể trên xe. Để làm tốt đồ án này đòi hỏi phải nắm chắc kiến thức về lý thuyết ô tô cũng như cấu tạo ôtô đã được học trong các học kỳ trước.
Nhiệm vụ đồ án của tôi được giao là “Kiểm nghiệm hệ thống treo xe tải Maz 500”. Nội dung của đồ án được trình bày trong bản thuyết minh này gồm các phần:
- Chương I : Giới thiệu chung về xe Maz 500
- Chương II : Phân tích kết cấu hệ thống treo xe tải Maz 500
- Chương III: Kiểm nghiệm hệ thống treo xe Maz 500.
Qua quá trình làm đồ án do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi những sai sót mong được nhiều sự đóng góp nhiệt tình của các thầy giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn: …………… và các thầy giáo trong bộ môn xe quân sự cùng các bạn trong lớp đã giúp tôi trong quá trình thực hiện.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
….,ngày…tháng…năm 20…
Học viên thực hiện
……..…………
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE MAZ 500
Maz 500 là loại xe tải hạng trung được sản xuất tại nhà máy ôtô của Liên Bang Nga trước đây và xuất xưởng năm 1965- 1970. Xe Maz500 ở Việt Nam chủ yếu do Nga viện trợ giúp đỡ nước ta trong và sau những năm kháng chiến chống Mỹ. Xe có hình dạng như hình 1 và 2 dưới đây.
2. Một số thông số cơ bản của hệ thống treo.
Xe Maz500 sử dụng hệ thống treo phụ thuộc cho cả hai cầu với các thông số cơ bản như bảng.
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO
Nội dung trình bày trong chương này gồm có :
- Công dụng của hệ thống treo
- Cấu tạo, nguyên lý làm việc và phân tích ưu nhược điểm cụm của hệ thống treo
I. Công dụng hệ thống treo xe tải Maz500
Hệ thống treo là tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe để đảm bảo được 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. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mô men tác động giữa bánh xe và khung xe .
Hệ thống treo xe Maz 500 gồm các phần tử với các chức năng như sau:
- Nhíp : Giữ vai trò là phần tử đàn hồi đồng thời là phần tử hướng
+ Phần tử 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.
+ Phần tử 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.
- Gảm chấn : 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.
II. Cấu tạo, nguyên lý làm việc và phân tích ưu nhược điểm
2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
Treo trước có cấu tạo và bố trí các phần tử như trên hình 3
Hình 3. Hệ thống treo trước xe Maz500
1 dầm cầu trước,2. giảm chấn.3,4,6. bu lông chữ U.;5. tấm đệm; 10.ụ nhíp; 11. lá nhíp; 12,22 miếng đệm ; 14,21. vấu cao su hạn chế hành trình ; 15. giá bắt giảm chấn trên khung xe;
Treo sau có cấu tạo và bố trí các phần tử như trên hình 4
Hình 4. hệ thống treo sau xe Maz500
1.Ụnhíp chính; 2. Chốt nhíp; 3 . Ụ nhíp phụ;4, 5. Nhíp chính và nhíp phụ; 6. Bu lông quang nhíp;. Bạc tỳ đai nhíp và bu lông; 7. Đệm tỳ bắt nhíp; 9. Đệm; 11. ống bạc chốt nhíp.
2.1.1. Giảm chấn
a. Cấu tạo
Hình 5. 1 - Tai giảm chấn; 2 - Nắp có ren; 3, 4 - Gioăng làm kín; 5 - Van lá; 6 - Lỗ tiết lưu van nén; 7 - Van lá; 8 - Lò xo van trả mạnh; 9 - Van lá; 10 - Van nén mạnh; 11 - Lò xo van nén mạnh; 12 - êcu điều chỉnh; 13 - Lỗ tiết lưu khi trả; 14 - Pittông giảm chấn; 15 - Lỗ tiết lưu khi trả; 16 - Phớt làm kín; 17 - ống xi lanh ngoài; 18 - ống xi lanh trong; 19 - Cần pittông; 20 - Bạc dẫn hướng; 21 - Phớt làm kín; 22 - Lò xo; 23 - Nắp chặn; 24 - Phớt làm kín.
Cấu tạo chung của giảm chấn ống thuỷ lực hai ống xi lanh, tác dụng hai chiều và chỉ dẫn các chi tiết được mô tả trên hình 5.a.
Ống xi lanh trong với khoang làm việc chính có bố trí một pittông 14 nối liền với cần pittông giảm chấn 19. Trên pittông 14 có hai dãy lỗ tiết lưu ứng với các hành trình nén và trả. Trong đó dãy lỗ ngoài 6 là các lỗ tiết lưu hành trình nén; còn dãy lỗ trong 15 là các lỗ tiết lưu hành trình trả. Các dãy lỗ này đều có nắp van lá có tác dụng như van một chiều. ở pittông giảm chấn còn bố trí lò xo van trả mạnh. Giữa khoang làm việc của xi lanh trong với khoang chứa của xi lanh ngoài cũng có bố trí một đế ngăn. ở đế ngăn cũng có bố trí một dãy lỗ tiết lưu và một van nén mạnh. Cần 19 mang pittông giảm chấn 14 được cố định với tai trên của giảm chấn. Còn lại ống xi lanh trong, ngoài cùng với đế ngăn cách được nối cố định với tai dưới của giảm chấn. Do tai trên và tai dưới được nối với phần được treo và không được treo nên khi hệ thống treo làm việc khoảng cách giữa hai tai giảm chấn sẽ thay đổi. Có nghĩa là có sự chuyển động tương đối giữa pittông với xi lanh trong của giảm chấn.
b. Nguyên lý làm việc
Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của giảm chấn thủy lực ô tô dựa trên nguyên tắc: khi có sự dịch chuyển tương đối giữa bánh xe và thân xe thì dầu trong giảm chấn sẽ bị dồn ép từ khoang này qua khoang khác của giảm chấn qua các lỗ tiết lưu, do đó tạo nên sức cản lớn. Sức cản này sẽ dập tắt các dao động và năng lượng dao động được biến thành nhiệt năng làm nóng dầu và nhệt được toả ra ngoài môi trường.
a. Hành trình nén (hình 5.b)
* Nén nhẹ:
Hành trình nén nhẹ tương ứng với khi pittông giảm chấn đi xuống. Khi pittông giảm chấn đi xuống, áp suất dầu trong khoang làm việc phía dưới pittông sẽ tăng còn áp suất dầu trong khoang phía trên pittông sẽ giảm. Do đó dầu sẽ lưu thông từ khoang dưới lên khoang trên qua dãy lỗ tiết lưu 6. Khi này nắp van lá 5 kênh lên để dầu đi qua. Khi pittông đi xuống, cần pittông chiếm chỗ một phần thể tích của khoang bên dưới nên lượng dầu ở khoang bên dưới nếu chỉ lưu thông lên khoang trên sẽ bị thừa ra một lượng (bằng thể tích cần pittông đi xuống). Do vậy một phần dầu sẽ đi qua lỗ tiết lưu trong van nén mạnh để đi sang khoang chứa nằm giữa ống xi lanh trong và ống xi lanh ngoài.
* Nén mạnh:
Khi vận tốc tương đối của pittông ở hành trình nén tăng đến một giá trị giới hạn, thì áp suất ở khoang dưới pittông cũng tăng đến giá trị giới hạn. Điều này không có lợi cho giảm chấn nói riêng và đặc tính của hệ thống treo nói chung. Vì vậy khi đạt giá trị áp suất tới hạn van giảm tải khi nén sẽ ép lò xo van để mở rộng cửa lưu thông của dầu từ khoang làm việc phía dưới pittông sang khoang chứa. Kết quả làm giảm tốc độ gia tăng của áp suất dầu có nghĩa là làm giảm tốc độ gia tăng lực cản nén khi nén mạnh.
b. Hành trình trả (hình 5.c)
* Trả nhẹ:
Hành trình trả nhẹ tương ứng với khi pittông giảm chấn đi lên. Khi pittông giảm chấn đi lên, áp suất dầu trong khoang làm việc phía trên pittông sẽ tăng còn áp suất dầu trong khoang phía dưới pittông sẽ giảm. Do đó dầu sẽ lưu thông từ khoang trên xuống khoang dưới qua dãy lỗ tiết lưu 15. Khi này nắp van lá của van giảm tải khi trả kênh lên để dầu đi qua. Khi pittông đi lên, cần pittông chiếm chỗ sẽ đi ra khỏi khoang phía dưới pittông, nên phải có lượng dầu bù vào thể tích này. Điều đó được thực hiện bằng một phần dầu từ khoang chứa đi qua dãy lỗ tiết lưu ở đế ngăn cách để bù vào khoang phía dưới pittông.
* Trả mạnh:
Khi vận tốc tương đối của pittông ở hành trình trả tăng đến một giá trị giới hạn, thì áp suất ở khoang trên pittông cũng tăng đến giá trị giới hạn. Điều này không có lợi cho giảm chấn nói riêng và đặc tính của hệ thống treo nói chung. Vì vậy khi đạt giá trị áp suất tới hạn van giảm tải khi trả sẽ ép lò xo van để mở rộng cửa lưu thông của dầu từ khoang làm việc phía trên pittông sang khoang phía dưới pittông. Kết quả làm giảm tốc độ gia tăng của áp suất dầu có nghĩa là làm giảm tốc độ gia tăng lực cản trả khi trả mạnh.
2.1.2. Nhíp
a. Cấu tạo.
Nhíp của xe gồm các lá nhíp xếp chồng lên nhau , được liên kết với nhau bằng các quang nhíp được cố định trên dầm cầu nhờ các bulông quang nhíp như trong hình 3,4.
Các lá nhíp được chế tạo theo các biên dạng cong khác nhau, chiều dài khác nhau tạo ra khả năng chịu uốn và biến dạng dàn hồi tốt hơn .
Giữa các lá nhíp được phủ lớp mỡ chì để giảm ma sát.
b. Nguyên lý làm việc .
Khi chuyển động trên đường do tác động của các mấp mô mặt đường truyền đến nhíp dưới dạng các xung va đập ,dưới tác dụng của tải trọng phần treo có phương thẳng đứng tại hai gối nhíp làm nhíp bị biến dạng đàn hồi . Khi tải lớn hoặc có xung va đập mạnh nhờ có các đệm hạn chế hành trình mà độ cứng của nhíp tăng lên đảm bảo chuyển động êm dịu tránh được va đập cứng của phần treo và không treo .
2.2. Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống treo xe Maz500
a. Ưu điểm :
- Hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp có cấu tạo đơn giản ,giá thành hạ vì các lá nhíp vừa làm nhiệm vụ của phần tử đàn hồi vừa làm nhiệm vụ của phần tử hướng.
- Đơn giản trong bảo dưỡng kỹ thuật, lốp xe sẽ ít bị mòn khi quay vòng vì chỉ có khung xe nghiêng còn cầu xe không bị nghiêng.
- Có thể đảm bảo độ êm dịu chuyển động của xe trong các trường hợp chịu tải và va đập lớn cũng như sự thay đổi tải trong miền tải trọng lớn nhờ có nhíp phụ và các gối hạn chế hành trình làm cho độ cứng của hệ thống treo thay đổi được theo tải nên được áp dụng phổ biến trên các loại xe tải.
- Do sử dụng loại giảm chấn dạng ống - thuỷ lực tác động hai chiều có sức cản ở hành trình nén nhỏ hơn ở hành trình trả nên hạn chế tốt các va đập cứng truyền từ bánh xe lên khung xe. Hơn nữa giảm chấn dạng ống - thuỷ cấu tạo đơn giản, khối lượng nhẹ hơn hai lần so với giảm chấn đòn mà lại có tổi thọ cao .
b. Nhược đểm:
Tuy có nhiều ưu điểm song vẫn không tránh khỏi một số nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp là:
- Có khối lượng phần treo lớn, do vậy giảm độ êm dịu chuyển động; khó có được hệ treo mềm vì để có hệ treo mềm cần phải nâng cao khung (vỏ) so với cầu xe làm tăng độ cao trọng tâm xe và mất tính ổn định.
- Xác suất xuất hiện dao động của bánh xe dẫn hướng lớn, do vậy ảnh hưởng xấu tới ổn định chuyển động thẳng.
- Tuổi thọ của các lá nhíp nhỏ,khó bôi trơn. Để tăng tuổi thọ lá nhíp người ta áp dụng phương pháp gia công phun hạt vào mặt trên các lá nhíp, sử dụng nhíp có tiết diện ngang hợp lý, cố định các đầu nhíp bằng các phần tử cao su, bôi mỡ chì giữa các lá nhíp hoặc các tấm đệm giữa các lá nhíp (đệm bằng chất dẻo, bằng đồng hoặc hợp kim chống mòn), đánh bóng bề mặt các lá nhíp.
- Do nội ma sát trong nhíp lớn nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt đường.
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO
1. Các thông số ban đầu.
2. Xác định hệ số phân bố khối lượng phần treo.
- Jy: Mômen quán tính khối lượng của phần treo đối với trục đi qua trọng tâm phần treo và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe (N.m.s2).
- a, b: Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trước và tâm bánh xe cầu sau (m).
- ey: Hệ số phân bố khối lượng phần treo của ô tô.
- M: Khối lượng phần treo của ô tô (N.s2/m).
Mômen quán tính khối lượng phần treo có thể xác định gần đúng theo công thức:
Jy = A.M.L2 (N.m.s2). (theo [3]).
Trong đó :
- A: hệ số kinh nghiệm, A = 0,13 ¸ 0,22; Chọn
- M: khối lượng phần treo của ô tô (N.s2/m);
- L: chiều dài cơ sở của ô tô (m);
3. Tính toán dao động của ôtô.
+ h : hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số thấp .
+ hk : hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số cao .
Trong đó :
- Ct : Độ cứng của treo ôtô .
- Cl : Độ cứng của một lốp ôtô .
- M : khối lượng phần treo .
- m : khối lượng phần không treo .
y - hệ số cản tương đối .Khi tính toán chọn y = 0,2¸ 0,3
3.2. Xác định biên độ dao động của khối lượng phần treo và biên độ dao động của khối lượng phần không treo.
- Biên độ dao động của khối lượng phần treo và phần không treo khi xẩy ra hiện tượng cộng hưởng của tần số thấp được xác định theo công thức sau: (Trường hợp ớ=U)
4. Xây dựng đường đặc tính tần số. Biên độ dao động.
- Đặc tính tần số- Biên độ dao động của ô tô là các đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc dữa biên độ dao động của khối lượng phần treo (thân xe) của khối lượng phần không treo,gia tốc dao động của khối lượng phần treo, gia tốc dao động của khối lượng phần treo với tần số kích thích
5.1 .Tính toán kiểm nghiệm bền bộ nhíp.
Pmax : Tải trọng tĩnh lớn nhất tác dụng lên nhíp trước là
Z: Số lượng lá nhíp trong bộ
L: Chiều dài của nhíp (cm)
b: Chiều rộng của lá nhíp (cm)
h: Chiều dầy của lá nhíp (cm)
Số liệu đầu vào trong bảng sau:
Zt =11 . Zc =12 Zp = 6
lt = 142 cm ; lc = 152 cm ; lp = 110 cm
bt = bc = bp = 8,9 cm
d = 1,3 ; [s] = 9000 Kg/ cm2 ; E = 2.106 Kg/cm2
Kt = 1,16.(50¸70) (w/m2 độ) . Chọn Kt = 1,16 . 70 (w/m2 độ) .
F: Diện tích làm mát của ống giảm chấn.
Công thức :
F = p.D.L
Thay số ta có F = 3,14.77.230 = 55,61 mm2 = 0,5561 m2 .
Nằm trong khoảng [t] = 110 ¸ 1200C .Vậy giảm chấn đảm bảo bền .
KẾT LUẬN
Qua toàn bộ nội dung trình bày ở trên ta thấy xe Maz 500 sử dụng hệ thống treo phụ thuộc với nhíp , giảm chấn ống - thuỷ lực cho cầu trước và nhíp chính ,nhíp phụ cho cầu sau sâu là hoàn toàn phù hợp. Hệ thống treo làm việc ổn định, đảm bảo khả năng chuyển động êm dịu , an toàn cho xe. Cũng qua tính toán kiểm nghiệm ở trên cho thấy các phần tử của hệ thống đủ bền đáp ứng được khả năng làm việc với tải trọng lớn của xe .
Trong phần thuyết minh trên đã nêu khái quát chung vè xe Maz 500 với các thông số và tính năng kỹ thuật cơ bản . Nêu và phân tích cấu tạo, ưu ,nhược điểm của hệ thống treo mà xe sử dụng, tính toán các thông số dao động của hệ , xây dựng đường đặc tính tần số biên độ dao động từ đó thấy đươc ở dải tốc độ nào của xe dưới tác dụng của tần số lực kích thích tương ứng của mấp mô mặt đường thì gây cộng hưởng ở tần số cao và tần số thấp từ đó có thể giúp người lái điều chỉnh tốc độ, đảm bảo khả năng chuyển động êm dịu của xe cũng như sự an toàn khi chuyển động trên đường, nâng cao tuổi thọ của xe nói chung và của hệ thống treo nói riêng. Tính toán kiểm nghiệm bền cho nhíp và tính nhiệt cho giảm chấn thu được kết quả cho thấy các phần tử của hệ thống treo đảm bảo độ bền khi làm việc.
Tuy nhiên do thời gian ngắn và mức độ yêu cầu của đồ án môn học nên việc phân tích đánh giá ưu, nhược điểm còn sơ sài. Một số thông số của xe và hệ thống treo sử dụng để tính toán có độ chính xác chưa cao nên kết quả tính toán một số chỗ còn chưa thực sự thuyết phục.
Đố án có thể được sư dụng làm tài liệu tham khảo trong sủ dụng loại xe tải có hệ thống treo phụ thuộc nói chung và xe tải Maz 500 nói riêng. Trong thời gian sau này đồ án còn cần được hoàn thiện thêm.
Với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn, chỉ bảo rất nhiệt tình của thầy giáo hướng dẫn: ……………. đã giúp tôi hoàn thành đồ án đúng thời hạn và nhiệm vụ được giao . Mặc dù vậy bản đồ án này của tôi còn nhiều thiếu sót rất kính mong và cảm ơn sự tham gia góp ý kiến của các thầy giáo cùng các bạn để tôi có thể hoàn thiện thêm đồ án này.
Một lần nữa tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy hướng dẫn……..…cùng các bạn sinh viên lớp xe 4 đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình hoàn thành đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Phúc Hiểu (Bộ môn ô tô quân sự. Học viện kỹ thuật quân sự-1996)
Hướng dẫn thiết kế môn học. Kết cấu tính toán ô tô- Tính toán hệ thống treo.
2. Vũ Đức Lập - Phạm Đình Vy. (Học viện kỹ thuật quân sự -1995).
Cấu tạo ô tô quân sự (1,2).
3. Nguyễn Phúc Hiểu -Vũ Đức Lập (Nhà xuất bản QĐND-2002)
Lý thuyết ô tô quân sự
4. Nguyễn Hữu Cẩn -Phạm Đình Kiên. (Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp Hà nội-1995).
Thiết kế tính toán ô tô-Máy kéo tập (2,3).
5. Nguyễn Hữu Cần (NXB Khoa học và kỹ thuật - 1996)
Lý thuyết ôtô máy kéo
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"