MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................. 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA FORTUNER.............. 6

1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Fortuner.................................................. 6

1.2. Đặc tính kỹ thuật của xe Toyota Fortuner............................................ 9

1.3. Đặc tính các cụm hệ thống chính của xe Toyota Fortuner...................... 10

1.3.1. Động cơ......................................................................................... 10

1.3.2. Hệ thống truyền lực........................................................................ 11

1.3.3. Hệ thống điều khiển....................................................................... 11

1.3.4. Hệ thống vận hành......................................................................... 12

1.3.5. Hệ thống điện................................................................................ 13

1.3.6. Thiết bị phụ................................................................................... 13                                                               

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU PHẦN VẬN HÀNH XE TOYOTA FORTUNER..........4

2.1. Hệ thống treo........................................................................................ 14

2.1.1. Giới thiệu chung hệ thống treo...................................................... 14

2.1.2. Phân loại hệ thống treo.................................................................. 16

2.2. Công dụng, yêu cầu hệ thống treo........................................................ 17

2.3. Phân tích kết cấu hệ thống treo xe TOYOTA FORTUNER................. 18

2.4.1. Hệ thống treo trước...................................................................... 19

2.4. 2. Hệ thốngtreo sau.......................................................................... 20

2.4. Đặc điểm kết cấu một số chi tiết thuộc hệ thống treo xe TOYOTA FORTUNER 21

2.4.1. Giảm chấn...................................................................................... 21

2.4.2. Lò xo............................................................................................. 23

2.4.3. Vấu cao su..................................................................................... 24

2.5. Cụm bánh xe........................................................................................ 25

2.5.1. Công dụng..................................................................................... 25

2.5.2. Cấu tạo cụm bánh xe...................................................................... 26

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM PHẦN VẬN HÀNH XE TOYOTA FOTUNER...................29

3.1. Mục đích và nội dung tính toán kiểm nghiệm....................................... 29

3.1.1. Mục đích........................................................................................ 29

3.1.2. Nội dung........................................................................................ 29

3.2. Các thông số kỹ thuật và tính toán kiểm nghiệm................................... 29

3.2.1. Các thông số ban đầu..................................................................... 29

3.2.2. Xác định hệ số phân phối khối lượng phần treo............................. 30

3.2.3. Xác định độ cứng của treo.............................................................. 31

3.2.4. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe............................................. 31

3.2.5. Xác định hành trình động của bánh xe........................................... 31

3.2.6. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện bảo đảm khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất......... 31

3.2.7. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện không xảy ra va đập giữa phần treo trước và phần không treo trước khi phanh cấp tôc.............................. 32

3.2.8. Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo............ 32

3.3. Xây dựng đường đặc tính tần số dao động.......................................... 32

3.4. Kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn...................................................... 35

3.4.1.  Các kích thước và thông số cho trước của giảm chấn..................... 36

CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU SỰ SUY GIẢM TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG VẬN HÀNH XE TOYOTA FORTUNER.............................................................................................................39

4.1. Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến sự suy giảm tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành. 39

4.1.1. Nguyên nhân gây ra sự suy giảm tình trạng kỹ thuật 39

4.1.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới sự suy giảm tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành     41

4.2. Sự suy giảm tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành và biện pháp ngăn cản, khắc phục   45

4.2.1. Bánh xe và lốp xe.......................................................................... 45

4.2.2. Hệ thống treo trước........................................................................ 48

4.2.3. Hệ thống treo sau........................................................................... 52

4.3. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống vận hành................................... 53

4.3.1. Bánh xe và lốp xe............................................................................ 53

4.3.1.1. Tiêu chuẩn bảo dưỡng............................................................... 53

4.3.1.2. Quy trình bảo dưỡng. 54

4.3.2. Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống treo xe Toyota Fortuner..................... 55

4.3.2.1. Mục đích bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống treo. 55

4.3.2.2. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống treo ......................................... 56

4.3.2.3. Quy trình bảo dưỡng kĩ thuật................................................... 56

4.3.2.4. Thông số chẩn đoán hệ thống treo........................................... 62

4.3.2.5. Quy trình tháo lắp hệ thống treo trước. 64

4.3.2.6. Quy trình tháo lắp hệ thống treo sau. 68

KẾT LUẬN..................................................................................................... 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 72

LỜI NÓI ĐẦU

   Một quốc gia muốn phát triển trước tiên phải có mạng lưới giao thông phát triển để có thể đáp ứng được nhu cầu lưu thông, chuyên chở người, hàng hóa và một số yêu cầu khác. Ô tô có một vai trò hết sức quan trọng trong mạng lưới giao thông, nó chiếm tỷ lệ lớn trong việc chuyên chở người và hàng hóa.

   Nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các ngành công nghiệp nặng luôn từng bước phát triển. Trong đó, ngành công nghiệp ô tô luôn được chú trọng và trở thành một mũi nhọn của nền kinh tế và tỷ lệ nội địa hóa cũng ngày càng cao. Nó được cho thấy bởi sự xuất hiện nhiều hãng ô tô nổi tiếng được lắp ráp tại Việt Nam như TOYOTA, HONDA, FORD, HUYNDAI...

   Tuy nhiên cùng với sự tăng trưởng phát triển ấy thì tình trạng tại nạn giao thông do phương tiện này gây ra cũng tăng lên gây nhiều thiệt hại về người và tài sản. Nguyên nhân ngoài sự chủ quan của con người, điều kiện đường sá, thời tiết thì còn do các lỗi kỹ thuật, hư hỏng bất ngờ của phương tiện khi đang lưu thông trên đường. Những lỗi kỹ thuật, hư hỏng này đều có thể kịp thời phát hiện và khắc phục nếu phương tiện được bảo dưỡng sửa chữa theo đúng định kỳ và đúng quy định.

   Trong quá trình học tập chuyên ngành ô tô tại trường Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự em đã được các thầy trang bị cho những kiến thức cơ bản về chuyên môn. Để tổng kết đánh giá quá trình học tập và rèn luyện em đã được khoa Động lực giao cho đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành xe trên ô tô Toyota Fortuner”.

   Nội dung thuyết minh đồ án gồm các phần sau:

1. Lời nói đầu

2. Chương 1: Giới thiệu chung.

3. Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống vận hành.

4. Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm.

5. Chương 4: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành trong sử dụng.

6. Kết luận

   Được sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn: TS………….. và các thầy trong Bộ môn Ô tô, em đã hoàn thành nội dung đồ án tốt nghiệp của mình. Xong do trình độ chuyên môn của em còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong các thầy và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện tốt hơn nữa.

    Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, ngày…tháng…năm 201…

Sinh viên thực hiện

……………

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Fortuner.

  Chiếc Fortuner đầu tiên được Toyota sản xuất vào năm 2005 với 4 phiên bản gồm 2 bản động cơ xăng, 2 động cơ dầu diesel. Cùng với đó là hộp số sàn 5 cấp và hộp số tự động 4 cấp, 5 cấp. Fortuner được Toyota phát triển dựa trên hệ thống khung gầm của xe Toyota Hilux. Do đó, dòng xe này chú trọng đến 2 yếu tố chính là gầm cao và động cơ mạnh mẽ. Ban đầu, chiếc SUV này chỉ được “thử nghiệm” ở vài quốc gia như Thái Lan, Indonesia và tất nhiên là ở quê hương của nó – Nhật Bản. Sau đó, dòng xe gầm cao này được giới thiệu và phát triển ở nhiều quốc gia khác và mở rộng phạm vi ra trên toàn thế giới.

Năm 2015, Toyota lại 1 lần nữa nâng cấp Fortuner khi lần đầu thử nghiệm đèn chiếu xa, chiếu gần và đèn chạy ban ngày LED. Cùng với đó là sự thay đổi thiết kế theo phong cách Keen Look.

Xe Toyota Fortuner mới đều được trang bị động cơ xăng 2TR-FE, 2.7 lit,        4 xy lanh thẳng hàng, 16 van, trục cam kép, VVT-i cùng hộp số 4 cấp tự động và nay nâng cấp lên hộp số tự động 5 cấp đảm bảo tính năng vận hành êm ái và dễ dàng và tiết kiệm nhiên liệu cũng là yếu tố hàng đầu luôn được quan tâm chú ý. Hệ thống van phối khí thông minh VVT-i là một tiến bộ bậc nhất trong việc tiết kiệm nhiên liệu và khả năng nhanh chóng đạt tốc độ cao và an toàn ngay khi xuất phát…. 

1.2. Đặc tính kỹ thuật của xe Toyota Fortuner.

Đặc tính kỹ thuật của xe Toyota Fortuner được thể hiện như bảng 1.1.

1.3. Đặc tính các cụm hệ thống chính của xe Toyota Fortuner.

1.3.1. Động cơ.

- Động cơ xe Toyota Fortuner là loại động cơ xăng 4 kì được bố trí đằng trước và đặt ngang xe. Nó là loại động cơ DOHC, 16 van, bao gồm 4 xilanh bố trí thẳng hàng có thứ tự làm việc là 1-3-4-2 với dung tích công tác theo nhà sản xuất là 2694cc. Công suất lớn nhất của động cơ là 118 kw ứng với số vòng quay của trục khuỷu là 5200 v/ph. Mô men xoắn lớn nhất của động cơ là 241 Nm ứng với số vòng quay là 3800 v/ph. Xe được trang bị hệ thống phân phối khí thông minh VVT-i để điều khiển thời gian đóng-mở xu páp nạp tương ứng với tình trạng hoạt động của động cơ phù hợp với các điều kiện vận hành.

1.3.2. Hệ thống truyền lực.

Hệ thống truyền lực của xe bao gồm: Ly hợp, hộp số, truyền lực chính và vi sai, các đăng.

- Ly hợp: Là biến mô thủy lực có chức năng để truyền mô men từ động cơ đến hộp số. Cấu tạo gồm có: Bánh bơm, cánh tua bin, cánh dẫn hướng và vỏ biến mô.

- Hộp số: Hộp số tự động 4 cấp dẫn động 4 bánh cho phép tăng giảm số linh hoạt và êm ái đồng thời giúp người lái chủ động trong việc sử dụng phanh bằng động cơ.

1.3.3 Hệ thống điều khiển.

a. Hệ thống lái

Hệ thống lái xe Toyota Fortuner bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lực lái.

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.

- Dẫn động lái gồm có: Vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.

b. Hệ thống phanh

- Hệ thống phanh xe Toyota Fortuner bao gồm hệ thống phanh chân và phanh dừng (phanh tay).

- Hệ thống phanh chân có dẫn dộng phanh thuỷ lực trợ lực chân không hai dòng chéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước, cơ cấu phanh guốc ở cầu sau. Bộ trợ lực phanh và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối.

1.3.4. Hệ thống vận hành.

- Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau.

- Treo trước là hệ thống treo độc lập tay đòn kép, lò xo cuộn có kết cấu đơn giản, trọng lượng nhẹ, giúp lái xe ổn định rất tốt nhờ sự chống nhảy dạng hình học. Còn đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn hướng mà điểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng. 

1.3.5. Hệ thống điện.

- Điện áp mạng

- Máy phát: 12V- 65A

- Ắc quy(MF): 12V- 35(Ah)

- Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: Đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp...

Chương 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG VẬN HÀNH

2.1. Hệ thống treo.

 2.1.1. Giới thiệu chung về 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. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).

- Bộ phận dẫn hướng: dùng để truyền các lực ngang lực dọc và momen từ mặt đường lên khung xe. Động học của bộ phận dẫn 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. 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 ổn định: dùng để giảm nghiêng ngang và dao động góc ngang của khung vỏ xe. Bộ phận ổn định của hệ thống treo thường là thanh ổn định. Nó là chi tiết có mặt ở hầu hết các hệ treo của xe con. Khi xe chuyển động trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm hoặc độ nghiêng của thùng xe, phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi, dẫn tới tăng độ nghiêng thùng xe và làm xấu khả năng truyền lực dọc, lực ngang của bánh xe với mặt đường. 

2.1.2. Phân loại hệ thống treo.

1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng gồm có:

- 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 (kết hợp dầm cầu liền), cho nên khi một bánh xe dịch chuyển (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thì bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển.

Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các các xe có tốc độ chuyển động không cao lắm.

3. Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động

- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực: giảm chấn dạng đòn và giảm chấn dạng ống.

- Dập tắt dao động nhờ các ma sát cơ học trong phần tử đàn hồi và phần tử hướng.

2.2. Công dụng, yêu cầu hệ thống treo.

Khái niệm hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết của xe là mối liên kết đàn hồi nó 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 thực hiện chuyển động êm dịu hạn chế tới mức có thể chấp nhận dược những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc)

- Truyền lực và momen 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 phản bên), momen phanh.

2.3. Phân tích kết cấu hệ thống treo xe Toyota Fortuner.

   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. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mô men tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).

Hệ thống treo xe Toyota Fortuner  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 bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng.

- Bộ phận hướng là đòn treo dưới có tiết diện hình chữ I: Dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên khung xe (vỏ xe). Động học của bộ phận 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 ôtô.

2.3.1. Hệ thống treo trước.

Hệ thống treo trước dạng độc lập tay đòn kép có cấu tạo như sau: Một đòn ngang phía trên và một đòn ngang phía dưới. Mỗi một đòn ngang không phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo dạng hình thang. Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận dẫn hướng. Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô. Đầu còn lại được liên kết với đòn ngang đứng bởi các khớp cầu. Bánh xe được cố định với đòn đứng. 

2.3.2. Hệ thống treo sau.

Hệ thống treo sau đỡ trọng lượng của thùng xe và hấp thụ rung động  va đập từ  mặt đường, nhờ vậy tránh truyền trực tiếp đến thùng xe và bảo vệ hữu hiệu thùng xe, hành khách và hàng hóa. Giàn treo cũng ngăn cản những rung động không đều của bánh xe để bảo đảm giàn treo sau vận hành ổn định.

Hệ thống treo loại này chủ yếu sử dụng ở các cầu sau chủ động của ô tô con. So với hệ thống treo loại nhíp thì lò xo có trọng lượng nhỏ hơn,tuổi thọ cao. Do có thể sử dụng lò xo có độ cứng nhỏ hơn nhíp nên tính êm dịu chuyển động tốt hơn, xong nó phải có thêm bộ phận dẫn hướng.

2.4. Đặc điểm kết cấu một số chi tiết thuộc hệ thống treo xe Toyota Fortuner.

2.4.1. 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. 

Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của nó là buồng II chứa khí nén có P = 2,5.10⁶ N/mm², đây là sự khác nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ.

2.4.2. 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.

Lò xo được sử dụng trên xe Toyota Fortuner là loại lò xo trụ có chiều dài không tải là 372mm. Đây là loại lò xo được dùng phổ biến trên các xe sử dụng hệ thống treo độc lập.

2.4.3. Vấu cao su.

Để làm tăng khả năng hấp thụ lực từ mặt đường lên xe, các chi tiết vấu cao su được sử dụng nhiều trên hệ thống treo của xe Toyota Fortuner. 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.

2.5. Cụm bánh xe.

2.5.1. Công dụng.

Cụm bánh xe là một cụm quan trọng trên ô tô, nó đảm nhận các chức năng chính sau:

+ Thực hiện việc truyền và tiếp nhận các lực, momen giữa cầu xe, thân xe và mặt đường.

+ Tạo chuyển động tịnh tiến cho xe từ chuyển động quay của động cơ và hệ thống truyền lực.

2.5.2. Cấu tạo bánh xe.

Bánh xe gồm có: lốp, vành, săm (hoặc không săm), lớp lót vành, van khí, moay ơ, đĩa bánh xe (phần nối vành với moay ơ).

Chương 3

 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG VẬN HÀNH XE TOYOTA FORTUNER

3.1. Mục đích và nội dung tính toán kiểm nghiệm.

3.1.1. Mục đích.

Đối với sinh viên ngành cơ khí ôtô hiện nay việc tính toán kiểm nghiệm về phần vận hành ngày càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Bên cạnh đó cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực tiễn, hiện tại, chẳng hạn như là: Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể. 

3.1.2. Nội dung.

Do đồ án em đang thực hiện là: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành xe trên ô tô Toyota Fortuner” nên trong phạm vi đồ án em xin chỉ tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo trước của xe Toyota Fortuner gồm :

- Phần tử đàn hồi.

- Phần tử giảm chấn.

3.2. Các thông số kỹ thuật và tính toán kiểm nghiệm.

3.2.1. Các thông số ban đầu.

Các thông số ban đầu được thể hiện như bảng 3.1.

3.2.2. Xác định hệ số phân phối khối lượng phần treo.

M- Khối lượng phần treo ô tô, M = 2018 [kg]

a, b- Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trước, cầu sau;  Ta có: a=1,43 [m], b=1,32 [m]

J_y- Mômen quán tính khối lượng của phần treo đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần treo.

Ta có công thức tính: J_y =A.M.L²

Khối lượng phần treo phân bố lên cầu trước và cầu sau tính như sau:

M₁ = 968,64 [kg]

M₂= 1049,36 [kg]

3.2.5. Xác định hành trình động của bánh xe.                    

f_đ = f_t.(1¸1,5)               (theo [3])

Chọn f_đ = f_đ1 = f_đ2 = 1,2.f_t = 0,093 [m] = 93 [mm].

c_min = 220 – 93 = 127 [mm] = 0,127 [m]

Thỏa mãn điều kiện khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.

3.2.7. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện không xảy ra va đập giữ phần treo trước và phần không treo trước khi phanh cấp tốc.

f_đ1 = 93 > 28,36   => Thỏa mãn điều kiện

3.2.8. Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo.

Ta có:

+ h₀: hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo [rad/s].

+ y: hệ số cản tương đối. y = 0,2 -0,3 (theo [3]),  Chọn y = 0,25.

+ w: tần số dao động riêng của khối lượng phần treo [rad/s].

Thay số ta được : h­₀ = 0,25.12,25 = 3,06 [rad/s]  

3.3. Xây dựng đường đặc tính tần số dao động.

Để xây dựng các đặc tính tần số biên độ của các lượng ra, ta dùng toán tử Laplace, đưa các ẩn của hệ phương trình vi phân về dạng hàm ảnh và biến đổi tiếp để đưa hệ phương trình vi phân về dạng hệ phương trình đại số có các ẩn là hàm truyền, sau đó giải hệ phương trình đại số để tìm các hàm truyền Laplace. Hàm truyền tần số nhận được bằng cách thay p trong hàm truyền Laplace bằng j.w - với w là tần số kích thích. Sau khi đã có các hàm truyền tần số, ta xây dựng các đặc tính tần số biên độ.

Nếu đặt các hệ số như sau:      

a₁₁= (p² + n_z.p + w_z²);

a₁₂ = - (h_z1 + g_z1­²) ;

a₂₁ = (p² + n_x.p + w_x²) ;

a₂₂= – (h_z2.p + g_z2² ).a₂;

Như đã nói ở trên ta chọn kích động động học có dạng hàm điều hòa: q = q₀.sin(wt);                      

Sau khi giải ra các hàm truyền chuyển dịch, ta có thể tìm các hàm truyền vận tốc, gia tốc hoặc các hàm truyền của lực động tác dụng xuống nền đường,…

Hàm truyền từ mặt đường đối với lực động tác dụng xuống nền đường:     

Để nhận được các hàm truyền tần số (hay còn gọi là hàm truyền Fourier) ta thay p = j.w trong các hàm truyền Laplace đã tìm được ở trên. Các hàm truyền Fourier có dạng phức như sau:

W_z = C₁+j.D₁;

W_x = C₂+j.D₂ ;

3.4. Kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn.

Để xây dựng đường đặc tính của giảm chấn ta lần lượt tính toán xác định các giá trị P_gn , P_{gn max ,}  P_gt , P_{gt max ,} K_gn , K_gn^' _, K_gt , K_gt^' với:

+ P_gn , P_gt  - lực cản của giảm chấn ở hành trình nén và trả [N]    

+ P_{gn max} , P_{gt max} - lực cản lớn nhất của giảm chấn hành trình nén và trả [N]

+ K_gn , K_gt  - hệ số cản của giảm chấn khi van giảm tải đóng ở hành trình nén và trả [Ns/m]     

+ K_gn^' , K_gt^'  - hệ số cản của giảm chấn khi van giảm tải mở ở hành trình nén và trả [Ns/m] 

Để tính toán các giá trị P_gn , P_{gn max ,}  P_gt , P_{gt max ,} K_gn , K_gn^' _, K_gt , K_gt^'  trước hết ta cần tiến hành xác định các thông số và kích thước cơ bản của giảm chấn.

3.4.1. Các kích thước và thông số cho trước của giảm chấn.

- Đường kính piston giảm chấn d_p = 30 [mm]                          

- Đường kính cần piston giảm chấn d_c = 12 [mm]

- Chiều dài kết cấu giảm chấn l_k: chiều dài kết cấu của giảm chấn là tổng chiều dài các bộ phận cấu thành nó, bao gồm:

+ A: Chiều dài một nửa tai và chiều dày đáy giảm chấn đường kính tai: D_t = 39 [mm]

+ B = 15 [mm]: Chiều dài cụm van nén ở dưới đáy giảm chấn;

+ C = 30 [mm]: Chiều dài piston giảm chấn và các van bố trí trên nó;

+ E = 30 [mm]: Chiều dài bộ phận dẫn hướng cần, các chi tiết làm kín và các chi tiết khác ở đầu trên của giảm chấn;

+ P_{gt max}  - lực cản lớn nhất của giảm chấn khi van giảm tải mở ở hành trình trả

+ P_gnmax - lực cản lớn nhất của giảm chấn khi van giảm tải mở ở hành trình nén

P_{gt max} = 292 [kG] = 2864,5 [N] và P_{gn max} = 80 [kG] = 784,8 [N]                

+ V_gmax - vận tốc dịch chuyển lớn nhất của piston giảm chấn

Chương 4

NGHIÊN CỨU SỰ SUY GIẢM TÌNH TRẠNG KỸ THUẬT VÀ HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG VẬN HÀNH XE TOYOTA FORTUNER

4.1. Nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến sự suy giảm tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành.

Trong quá trình khai thác xe, tình trạng kỹ thuật của xe nói chung và của hệ thống vận hành nói riêng bị thay đổi theo chiều hướng xấu đi. Vì vậy, cần tìm hiểu các nguyên nhân và yếu tố ảnh hưởng đến quá trình suy giảm tình trạng kỹ thuật, giảm độ tin cậy của chúng.

4.1.1. Nguyên nhân gây ra sự suy giảm tình trạng kỹ thuật

a. Ma sát và mài mòn

- Ma sát là quá trình chống lại sự di chuyển tương đối giữa hai vật thể ở vùng của các mặt trượt kèm theo sự tiêu hao năng lượng do chuyển biến thành nhiệt. Ma sát có tác dụng xấu và tốt. Nhờ có ma sát con người hoàn toàn có thể tự do đi lại mà không sợ ngã, các vật không trượt  khỏi tay khi cầm, cái đinh được giữ lại khi đóng vào tường, tàu hỏa có thể chuyển động trên đường ray v.v... 

- Mòn: Là một quá trình thay đổi hình dáng, kích thước, khối lượng của bề mặt vật thể, làm mất mát hoặc thay đổi vị trí tương đối bề mặt do biến dạng, mất liên kết, bong tách, chảy dẻo, ion hóa tạo ra vùng vật liệu mới.

b. Biến dạng dư

Biến dạng là sự thay đổi hình dạng, kích thước của chi tiết. Đó là một thuộc tính quan trọng của vật liệu. Biến dạng được phân loại thành hai loại là biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi: Biến dạng đàn hồi là sự thay đổi hình dáng vật thể dưới tác dụng ngoại lực, khi bỏ lực tác dụng chi tiết sẽ khôi phục hình dáng ban đầu; Biến dạng dẻo là biến dạng còn dư lại sau khi bỏ ngoại lực tác dụng.

4.1.2. Những yếu tố ảnh hưởng tới sự suy giảm tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành

a. Yếu tố thiết kế, chế tạo

Yếu tố thiết kế chế tạo bao gồm đặc điểm kết cấu, chất lượng vật liệu

- Đặc điểm kết cấu

Tuổi thọ của hệ thống vận hành được kéo dài là do nguyên nhân kết cấu của hệ thống không ngừng được cải tiến và hoàn thiện. Kết cấu càng hoàn thiện không những hiệu quả di chuyển sẽ tốt lên, con người sử dụng sẽ thuận tiện điều khiển nhẹ nhàng hơn, khai thác hiệu quả hơn mà còn nâng cao tuổi thọ, độ an toàn cho hệ thống.

b. Điều kiện về môi trường

Các yếu tố cơ bản đặc trưng của khí hậu, môi trường ảnh hưởng đến tình trạng kỹ thuật của hệ thống trong quá trình khai thác là: độ ẩm, nhiệt độ, độ bụi của không khí, độ bức xạ nhiệt của mặt trời.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ

Nhiệt độ cao, thay đổi đột ngột, trị số nhiệt độ thay đổi lớn sẽ làm thay đổi tính chất cơ-lý-hóa của vật liệu, làm giảm chất lượng của trang bị kỹ thuật, cụ thể:

+ Làm giản nở vật liệu, gây biến dạng hình học, phồng rộp bề mặt, nhất là vật liệu hữu cơ, các màng sơn, các vật liệu gỗ, cao su…;

+ Làm mềm, chảy lỏng giảm độ nhớt, bị ô xy hóa nhanh đối với các loại dầu, mỡ bảo quản.

- Ảnh hưởng của độ ẩm

Tác động của độ ẩm được chia làm hai mức:

+ Hấp thụ trên bề mặt

Thường xuyên xảy ra trong môi trường ẩm, hơi nước bị hút vào sát nền và hấp thụ lên bề mặt vật liệu kim loại (kim loại, chất dẻo, polime…). Độ dày màng ẩm tỷ lệ với độ ẩm tương đối và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ. Bề mặt càng gồ ghề, lồi lõm càng có nhiều lỗ xốp (như lớp nhôm a nốt hóa. Sắt phốt phát hóa…) thì màng ẩm càng dày. Các bề mặt bám bụi, đất cát, tạp chất hóa học và cơ học đều tăng khả năng hấp thụ ẩm.

4.2. Sự suy giảm tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành và biện pháp ngăn cản, khắc phục.

4.2.1. Bánh xe và lốp xe.

Bánh xe là chi tiết duy nhất tiếp xúc với mặt đường, đỡ toàn bộ trọng lượng của xe, làm giảm các va đập tác dụng lên ô tô do mặt đường gồ ghề, biến chuyển động quay tròn thành chuyển động tịnh tiến của ô tô. Với những chức năng và yêu cầu như vậy lốp xe là bộ phận thường xuyên bị mòn trong quá trình sử dụng. Hơn nữa nhưng dấu hiệu hỏng hóc thường rất dễ nhận biết dựa trên hiện tượng mài mòn.

4.2.2. Hệ thống treo trước                                                              

Các hiện tượng hư hỏng và cách khắc phục hệ thống treo như bảng 4.2.

a. Hư hỏng bộ phận đàn hồi.

Bộ phận đàn hồi quyết định tần số dao động riêng của ô tô, do vậy khi hư hỏng sẽ ảnh hưởng nhiều tới các chỉ tiêu chất lượng đã kể trên.

Bộ phận đàn hồi là bộ phận dễ hư hỏng do điều kiện sử dụng như:

- Giảm độ cứng, hậu quả của nó là giảm chiều cao thân xe, tăng khả năng va đập cứng khi tăng tốc hay phanh, gây ồn, đồng thời dẫn tới tăng gia tốc dao động thân xe, làm xấu độ êm dịu khi xe đi trên nền đường xấu.

- Gãy bộ phận đàn hồi do quá tải khi làm việc, hay do mỏi của vật liệu. Để khắc phục phải thay mới các chi tiết bị gãy và kiểm tra lại các chi tiết khác có còn khả năng làm việc không.

b. Hư hỏng bộ phận giảm chấn.

Bộ phận giảm chấn cần thiết làm việc với lực cản hợp lý nhằm dập tắt nhanh chóng dao động thân xe. Hư hỏng giảm chấn dẫn tới thay đổi lực cản này, tức là giảm chấn mất khả năng dập tắt dao động của thân xe, đặc biệt gây nên giảm mạnh độ bám dính trên nền đường.

Các hư hỏng thường gặp là:

 - Mòn bộ đôi xylanh, piston. Piston và xylanh đóng vai trò dẫn hướng và cùng với vòng găng hay phớt làm nhiệm vụ bao kín các khoang dầu. Trong quá trình làm việc của giảm chấn piston và xylanh dịch chuyển tương đối, gây mòn nhiều trên piston, làm xấu khả năng dẫn hướng và bao kín. 

- Hở phớt bao kín và chảy dầu của giảm chấn. Hư hỏng này hay xảy ra đối với giảm chấn dạng ống, đặc biệt ở trên giảm chấn dạng ống một lớp vỏ. Do điều kiện bôi trơn của phớt bao kín và cần piston hạn chế, nên sự mòn là không thể tránh được sau thời gian dài sử dụng, dầu có thể chảy qua khe phớt làm mất dần tác dụng giảm chấn. 

4.2.3. Hệ thống treo sau                                                                 

a. Phần tử đàn hồi và phần tử giảm chấn

Giống như đối với giàn treo trước đã nêu ở trên.

b. Hư hỏng với thanh ổn định.

Hư hỏng của thanh ổn định chủ yếu là: Nát các gối tựa cao su, giảm độ cứng, hư hỏng các đòn liên kết. Hậu quả của các hư hỏng này cũng tương tự như của bộ phận đàn hồi, nhưng xảy ra khi ôtô bị nghiêng hay xe chạy trên đường có dạng “sóng ghềnh”. Để khắc phục phải thay mới các chi tiết khi xảy ra hư hỏng.

Các bộ phận kể trên của hệ thống treo có quan hệ chặt chẽ và biểu hiện giống nhau. Để có thể tách biệt các hư hỏng này cần thiết phải có kinh nghiệm hay sử dụng suy luận logic.

Trong các biểu hiện trên, biểu hiện có thể dùng làm thông số chẩn đoán hay dùng là:

- Tiếng ồn, gõ ở mọi tốc độ hay ở một vùng tốc độ nào đó.

- Rung động ở khu vực bánh xe hay trong thùng xe.

- Va đập cứng tăng nhiều khi đi qua “ổ gà” hay trên đường xấu.

- Chiều cao thân xe bị giảm, thân xe bị xệ, vênh.

4.3. Quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống vận hành.

Bảo dưỡng là hàng loạt các công việc nhất định, bắt buộc phải thực hiện với các loại xe sau một thời gian làm việc, hay quãng đường qui định. Mục đích là kiểm tra, chăm sóc, phát hiện những hư hỏng đột xuất, ngăn ngừa chúng để đảm bảo cho cụm máy, xe vận hành an toàn và không bị hư hỏng, giữ gìn hình thức bên ngoài. 

4.3.1. Bánh xe và lốp xe.

4.3.1.1 Tiêu chuẩn bảo dưỡng.

Tiêu chuẩn như bảng 4.3

4.3.1.2. Quy trình bảo dưỡng.

a. Tháo

- Dùng dụng cụ chèn bánh chèn các bánh không tháo

- Nới lỏng tắc kê từ từ theo thứ tự chéo

- Chú ý răng tắc kê bánh Trái có ren trái ( đóng dấu hoặc dập nổi chữ L ) 

c. Kiểm tra.

Xả hết hơi trong lốp, tháo lốp ra khỏi vành và tiến hành kiểm tra.

+ Kiểm tra xem vành chặn có ở đúng vị trí hết không và hãy chắc chắn là khe hở đầu vành nằm trong phạm vi 2 đến 6 mm.

+ Kiểm tra đường vành mâm. Kiểm tra cả kim vòi xem có xì hơi không.

4.3.2. Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống treo xe Toyota Fortuner.

4.3.2.1. Mục đích bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống treo.

Nhằm đánh giá chất lượng và đảm bảo các chỉ tiêu của hệ thống treo. Đánh giá độ bền cũng như hư hỏng trong quá trình sử dụng, kịp thời phát hiện hư hỏng và đưa ra biện pháp khắc phục sửa chữa để luôn đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.

Trong các hệ thống treo chức năng của các bộ phận: Đàn hồi, dẫn hướng, giảm chấn, ổn định ngang có thể là riêng hoặc ghép chung. Các hư hỏng của một cụm chi tiết, bộ phận có thể làm xấu một hay nhiều chức năng làm việc của nó.

Các thông số cần xác định: Âm thanh đặc trưng tiếng ồn, vị trí phát tiếng ồn, cường độ ồn nhờ thính giác của con người.

Tiếng ồn trong thử nghiệm xe trên đường là tiếng ồn tổng hợp, bao gồm tiếng ồn trong và ngoài xe, vì vậy cần sử dụng kinh nghiệm để xác định hư hỏng trong hệ thống treo.

Việc xác định như vậy chỉ có thể biết chỗ hư hỏng và khó có thể xác định mức độ hư hỏng.

+ Khả năng bám dính bánh xe trên mặt đường G (GRIP) cho từng bánh xe trên cùng một cầu theo tần số rung của bệ, tại tần số 25 Hz giá trị độ bám dính lấy bằng 100%. Khi giảm nhỏ tần số kích động ( biểu thị mặt đường tác động) giá trị G thay đổi. Khi đánh giá tổng quát chất lượng hệ thống treo, kết quả ghi trên giấy lấy giá trị độ bám dính nhỏ nhất trên đồ thị. 

4.3.2.4. Thông số chẩn đoán hệ thống treo.

- Các bộ phận kể trên của hệ thống treo có quan hệ chặt chẽ và biểu hiện giống nhau. Để có thể tách biệt các hư hỏng này cần thiết phải có kinh nghiệm hay sử dụng suy luận logic.

- Thông số chẩn đoán hay dùng là:

+ Tiếng ồn, gõ ở mọi tốc độ hay ở một vùng tốc độ nào đó.

+ Rung động ở khu vực bánh xe hay trong thùng xe.

+ Va đập cứng tăng nhiều khi đi qua “ổ gà” hay trên đường xấu.

4.3.2.5. Quy trình tháo lắp hệ thống treo trước.

- Quy trình tháo:

- Quy trình lắp

Quy trình lắp làm thứ tự các bước ngược lại với quy trình tháo nhưng cần chú ý       

- Lắp khớp cầu với cam quay phải thay đai ốc mới vì đai ốc là loại tự hãm.    

 - Lắp bộ giảm chấn với cần nối khớp chuyển hướng phải chú ý sơn bịt kín các bề mặt.

KẾT LUẬN

   Trong phạm vi một đồ án tốt nghiệp đại học, trong thời gian không nhiều với những kiến thức đã được học tại Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự và được sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo: TS……………, các thầy trong bộ môn Ô tô, các thầy trong Khoa Động Lực và các bạn đồng nghiệp, em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tình trạng kỹ thuật hệ thống vận hành xe trên ô tô Toyota Fortuner’’

   Qua quá trình làm đồ án về phần vận hành xe Toyota Fortuner, bản thân em cũng mở mang thêm nhiều kiến thức bổ ích giúp cho công việc thực tế sau này. Vì thời gian làm đề tài không nhiều, kiến thức bản thân còn hạn chế nên trong nội dung đồ án không thể tránh những thiếu sót nhất định. Em rất mong được sự chỉ bảo và các ý kiến đóng góp để đồ án được hoàn thiện hơn.

   Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Ô tô, Khoa Động Lực - Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn, cảm ơn các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.

   Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Phạm Đình Vy, Vũ Đức Lập, Cấu tạo ô tô quân sự (tập 2), HVKTQS, 1995.

2. Vũ Đức Lập, Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô, HVKTQS, 2004.

3. Giáo trình cơ sở khai thác xe quân sự (tập 1), HVKTQS, 2006

4. Nguyễn Khắc Trai, Kỹ thuật hẩn đoán ô tô, NXB GTVT.

5. Kết cấu và tính toán ô tô, HVKTQS, 2015.

6. Cấu tạo ô tô, HVKTQS, 2011.

7. Diễn đàn OTO-HUI: http://www.oto-hui.com/

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"