MỤC LỤC

Mục lục. 1

Lời nói đầu. 3

Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo. 4

1.1. Lịch sử hình thành: 4

1.2. Nhiệm vụ của hệ thống treo. 4

1.3. Yêu cầu của hệ thống treo. 4

1.4. Phân loại 4

Chương 2: Phương án thiết kế và thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn. 10

2.1. Hệ thống treo trước. 10

2.2. Hệ thống treo sau. 11

2.3. Dựng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo. 12

2.4. Tính toán nhíp. 14

2.5. Tính độ cứng thực tế của nhíp. 16

2.6 Xác định phản lực tại các đầu mút của lá nhíp. 18

Tính toán nhíp. 19

2.7. Xây dựng biểu đồ ứng suất. 21

2.8. Tính toán một số chi tiết khác của nhíp. 22

2.8.1. Tính đường kính tai nhíp. 22

2.8.2. Tính kiểm tra chốt nhíp. 23

2.9. Tính phần tử giảm chấn. 24

2.9.1. Đặc tính của giảm chấn. 24

2.9.2. Xác định kích thước ngoài của giảm chấn. 25

2.9.3. Xác định kích thước các van. 26

2.9.4. Kiểm tra điều kiện bền. 33

2.10. Xác định một số chi tiết khác của giảm chấn lò xo: 34

2.10.1. Lò xo van nén mạnh: 34

2.10.2. Lò xo van trả mạnh: 36

Chương 3: Các hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục. 39

3.1. Hư hỏng thường gặp. 39

3.1.1. Bộ phận đàn hồi 39

3.1.2. Bộ phận giảm chấn. 40

3.2. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo. 41

Kết luận. 42

Tài liệu tham khảo. 43

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ô tô ngày càng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Nhu cầu về xe tải nhẹ, xe tải nặng trong nước ngày một cao, chính vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp tư nhân, liên doanh. Tuy nhiên trước thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nước ngoài cùng với đó là thuế nhập khẩu, đã làm cho giá xe tăng cao, gây khó khăn cho người tiêu dùng. Một yêu cầu đặt ra là phải tăng được tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô, nhằm giảm được giá thành của một chiếc xe bán ra và thúc đẩy được các ngành công nghiệp chế tạo máy trong nước.

Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ô tô, 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. Đối với đồ án tốt nghiệp được giao: “Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2,5 tấn” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nước. Em đã chọn phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời được những tiêu chí ấy. Với sự hướng đẫn chỉ bảo của thầy: TS…………….. em đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp.  

                                                                                  Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                   Sinh viên thực hiện

                                                                                     ……………….

Chương 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1.1. Lịch sử hình thành:

Xã hội loài người khi bắt đầu xuất hiện những phương tiện vận tải đầu tiên đã quan tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những phương tiện giao thông là xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe với khung xe.

1.2. Nhiệm vụ của hệ thống treo

- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô

- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh

1.3. Yêu cầu của hệ thống treo

- Đảm bảo tần số dao động riêng thích hợp cho phần được treo

- Đảm bảo tính êm dịu

- Có độ dập tắt dao động hợp lý

1.4. Phân loại

1.4.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng:

Hiện nay, có nhiều loại hệ thống treo khác nhau, nếu phân loại theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng thì hệ thống treo được chia thành hai loại:

+ Hệ thống treo độc

+ Hệ thống treo phụ thuộc

Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo được đặc trưng bởi dầm cầu liền và dịch chuyển của các bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẩn nhau.

Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh xe bên trái không có liên kết cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự dịch chuyển của bánh xe kia. Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe mà người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE TẢI 2,5 TẤN

2.1. Hệ thống treo trước

Hệ thống treo có ba phần tử: Phần tử dẫn hướng, phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn.

Bộ phận đàn hồi của xe tải thường sử dụng các loại sau:

- Loại lò xo trụ.

- Loại khí.

- Loại nhíp.

Nhíp: Nhíp là bộ phận đàn hồi được sử dụng rất nhiều trong ôtô. Chức năng chính của nhíp:

Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.

Chức năng dẫn hướng: truyền lực dọc, ngang, có thể có cả lực bên.

Chức năng giảm chấn đảm nhiệm nhờ giảm chấn, ma sát giữa các lá nhíp, ma sát trong các lớp cao su.

2.2. Hệ thống treo sau

Đối với hệ thống treo sau được gắn với thùng xe chủ yếu dùng để chở hàng hoá, nên cầu sau không cần đảm bảo độ êm dịu như cầu trước. Khối lượng thay đổi lớn nên ta cần có thêm nhíp phụ.

2.3. Dựng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo

Đặc tính đàn hồi là đường biểu diễn quan hệ giữa phản lực pháp tuyến Z tác dụng lên bánh xe với biến dạng hệ thống treo đo ngay tại trục bánh xe. Nhờ đặc tính đàn hồi mà ta đánh giá được cơ cấu đàn hồi của hệ thống treo.

Trọng lượng tác dụng lên hệ thống treo: Z_t = G_dt = 17750(N)

 Thay các số liệu K_đ= 2,5 và Z_t = 17750 [N]. Ta có: Z_max= 2,5.17750 = 44575 [N]

- Xác định f_đt:

Đối với xe tải : f_đ = 1,0.f_t = 1,0.100= 100 (mm)

2.4. Tính toán nhíp     

Chọn thông số chính của lá bó nhíp

- Tiết diện lá nhíp có nhiều dạng khác nhau. Nhưng ở đây ta chỉ chọn lá nhíp có tiết diện hình chữ nhật, để tính toán đơn giản và thiết kế cũng đơn giản hơn. Vì nhíp này có ưu điểm: đơn giản, bảo dưỡng sữa chữa dễ dàng, giá thành rẻ.

Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:

Z _bx­=G_đt+G_ot=17750+1250=19000(N)

Chọn chiều dài lá nhíp chính:

Đối với nhíp sau của xe tải: L = (0,35¸0,45) L_x

Lx: chiều dài của xe (3300 mm).

L=(0,35¸0,45).3300=1155 1485(mm).

Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L=1300(mm).

Với l =595(mm) ta giải được:

l₁=595 (mm), l₂=525(mm), l₃=485(mm), l₄=445(mm), l₅=405(mm), l₆=365(mm), l₇=325(mm), l₈=280(mm), l₉=240(mm), l₁₀=200(mm), l₁₁=160(mm), l₁₂=115(mm), l₁₃=70(mm).

2.5. Tính độ cứng thực tế của nhíp.

Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tính toán cho 1 bên.

Vậy độ cứng thực tế của nhíp là C = 255,6 ( N/m )

2.6 Xác định phản lực tại các đầu mút của lá nhíp.

Như vậy bài toán xác định ứng suất chuyển về bài toán xác định các lực đặt lên các lá nhíp: X₁, X₂...X_n-1.

Sơ đồ tính nhíp

Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá nhíp thứ hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 ẩn là các giá trị X₂, ......X_n-1.

* Tính toán nhíp.

Giải hệ trên bằng phương pháp thế với P=8875(N)ta được kết quả:

X₂ =X₃ =……. =X₁₄ =8875 (N)

2.8. Tính toán một số chi tiết khác của nhíp.

2.8.1. Tính đường kính tai nhíp

Tai nhíp chịu tác động của lực kéo P_K hay phanh P_P. Trị số của lực này được xác định theo công thức :

P_kmax=P _Pmax=j.Z_bx

Trong đó: j : là hệ số bám của bánh xe với đất j=0,6.

Z_bx : Phản lực của đường tác dụng lên bánh xe.

Z_bx= 19000(N). => P_pmax=19000.0,6=11400(N).

Ưng suất tổng hợp cho phép: s_th = 350(MN/m²) = 35000(N/cm²)

Chọn đường kính tai nhíp : D=4(cm)=40(mm)

2.8.2. Tính kiểm tra chốt nhíp

Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính danh nghĩa của tai nhíp: D_{chốt nhíp} = 4(cm) = 40(mm)

Thay số ta có : e_d = 356 (N/cm²)

Như vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép vật liệu.

Vậy chốt nhíp đủ bền.

2.9. Tính phần tử giảm chấn.

2.9.1. Đặc tính của giảm chấn

Lực cản giảm chấn Z_g do giảm chấn sinh ra phụ thuộc vào lực cản tương đối của các dao động thùng xe với các bánh xe.

Z_g=K.Z_tⁿ

Hệ số cản của hệ thống treo được xác định theo công thức: K_tr= (NS/m)

Hệ số cản trung bình của giảm chấn: K_gc=K_tr=6638(NS/m)

Tính toán hệ số cản giảm chấn

Ta có phương trình:   K_n+K_tr=2K_gc (1)

2.9.3. Xác định kích thước các van

Khi giảm chấn làm việc có những trường hợp sau:

- Trường hợp van trả nhẹ

- Trường hợp van trả mạnh

- Trường hợp van nén nhẹ

- Trường hợp van nén mạnh.

Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lưu lượng chất lỏng qua van nên Q=Q’. Từ (1) và (2) ta có phương trình: Fv₁=åf_v.m.

4.7.3.1. Xác định kích thước van trả.

* Xác định kích thước van trả nhẹ:

Tổng diện tích van trả nhẹ:

Chọn số lỗ van trả nhẹ là 4 lỗ.

Đường kính một lỗ là: d = 1,3 mm

Vậy van trả nhẹ có 4 lỗ đường kính một lỗ là d=1,3(mm).

* Xác định kích thước van trả mạnh.

Van trả mạnh làm việc khi vận tốc piston v>0,3(m/s). Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc này lực kích động mặt đường lớn giảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng làm giảm chấn bị kéo ra rất mạnh, lúc này áp suất dầu tăng một cách đột ngột.

- Lực cản trong hành trình trả mạnh:

Lực cản trong trường hợp trả mạnh bằng lực cản trong hành trình trả nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:

Z_tm=Z_tn+k.K_t.(v₂-v₁)

=> Z_tm=2987,1 +0,6. 9957. (0,5-0,3) = 4181,9 (N).

Đường kính một lỗ là: d = 1,1 mm

Vậy van trả mạnh có 4 lỗ đường kính một lỗ là d=1,1(mm).

4.7.3.2. Xác định kích thước van nén.

Van nén nhẹ làm việc một mình khi vận tốc v 0,3(m/s).

- Diện tích làm việc hiệu dụng của piston ở hành trình nén:

F_n=12,56.10^-4(m²)

- Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén nhẹ:

Z_nn=K_n.v

Đường kính một lỗ là: d = 1,9 mm

Vậy van nén nhẹ có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1,9(mm)

* Xác định kích thước van nén mạnh

Van nén mạnh làm việc khi vận tốc piston v>0,3(m/s).

- Lực cản trong hành trình nén mạnh:

Lực cản trong trường hợp nén mạnh bằng lực cản trong hành trình nén nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:

Z_nm=Z_nn+k.K_n.(v₂-v₁)

=> Z_nm=995,7+0,6.3319.0,2=1393,98 (N).

2.9.4. Kiểm tra điều kiện bền.

* Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:

- Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy dưới tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe. Khi làm việc bánh xe chịu tác động của tải trọng động, giá trị lớn nhất của tải trọng động bằng khoảng hai lần tải trọng tĩnh, như vậy tải trọng động bằng:

Z_đmax = 2. Z_bx =2.19000=38000(N).

* Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn:

- Nhiệt lượng lớn nhất toả ra khi giảm chấn làm việc trong một giờ được xác định theo công thức:

Q_max = aF (T_max-T₀) t

=>  Q_max=68.2.P.0,02. (0,02+0,53).(130-30) = 469,75(kcal).

- Công suất toả nhiệt lớn nhất theo kích thước của vỏ giảm chấn: N_max= (Q_max.4270)/t = (469,75.4270/3600) = 557,17 (Nm/s)

2.10. Xác định một số chi tiết khác của giảm chấn lò xo:

2.10.1. Lò xo van nén mạnh:

- Chọn số vòng làm việc n=4 vòng

- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau:

H_m = n.d + d.n₀ = 4.2,4 + 1.5 =14,6 mm

Trong đó:

d: Khoảng cách giữa các vòng dây, d = 1 mm.

n₀: Số vòng toàn bộ của lò xo, n₀ = n+1 = 4 +1 = 5vòng.

- Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng:

H_d = H­_m + h =14,6 + 1,5 = 16,1mm.

- Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

H_td = H_d + l = 16,1+0,1 =16,2 mm.

- Bước của lò xo: t = 2,76 mm

2.10.2. Lò xo van trả mạnh:

- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau:

H_m = n.d + d.n₀ = 4.3 + 1.5 =17mm

Trong đó:

d: Khoảng cách giữa các vòng dây, d = 1 mm.

n₀: Số vòng toàn bộ của lò xo, n₀ = n+1 = 4 +1 = 5 vòng.

- Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng:

H_d = H­_m + h = 17 + 1,5 = 18,5 mm.

- Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

H_td = H_d + l = 18,5 + 0,08 =18,58 mm.

CHƯƠNG 3: CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

3.1. Hư hỏng thường gặp

3.1.1. Bộ phận đàn hồi

Khi hỏng bộ phận đàn hồi thì tần số dao động riêng của ô tô sẽ thay đổi vì vậy sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của ô tô như độ ồn, độ êm dịu… Các hư hỏng thường gặp trên hệ thống treo sử dụng nhíp lá:

- Giảm độ cứng: hậu quả của nó là làm giảm chiều cao của thân xe, tăng khả năng va đập cứng khi phanh hay tăng tốc, đồng thời làm tăng gia tốc động thân xe, làm xầu khả năng dao động êm dịu của thân xe khi di chuyển trên đường xấu.

- Bó kẹt nhíp: làm tăng độ cứng do hết mỡ bôi trơn, hậu quả của việc bó cứng nhíp là làm ô tô rung động mạnh khi di chuyển trên đường xấu, mất êm dịu khi chuyển động, tăng lực tác dụng lên thân xe, giảm khả năng bám dính, làm giảm tuổi thọ của giảm chấn.

3.1.2. Bộ phận giảm chấn

Bộ phận giảm chấn cần thiết phải làm việc với lực cản hợp lí nhằm nhanh chóng dập tắt dao động thân xe. Hư hỏng giảm chấn dẫn đến thay đổi lực cản này, tức là làm giảm khả năng dập tắt dao động của thân xe, đặc biệt gây nên giảm mạnh độ bám dính với nền đường. Các hư hỏng thường gặp là:

- Mòn bộ đôi xylanh, piston: piston xylanh đóng vai trò dẫn hướng và cùng với xéc măng hay phớt làm nhiệm vụ bao kín các khoang dầu. 

- Cần piston giảm chấn bị cong: do quá tải trong làm việc, gây kẹt hoàn toàn giảm chấn.

- Nát cao su chỗ liên kết có thể phát hiện thông qua quan sát các đầu liên kết, khi bị vỡ nát ô tô chạy trên đường xấu gây nên va chạm mạnh, kèm theo tiếng ồn.

3.2. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo

- Quan sát sự rạn nứt của nhíp, vặn chặt các mối ghép: quang nhíp, các đầu cố định, di động của nhíp…

- Bôi trơn cho ắc nhíp

KẾT LUẬN

Đồ án tốt nghiệp mà em đã trình bày “Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2,5 tấn” đã giải quyết được vấn đề cơ bản của hệ thống treo đặt ra, đó là về tính êm dịu (đặc trưng bởi tần số dao động), khả năng dập tắt các dao động (đặc trưng bởi hệ số cản giảm chấn) và đảm bảo được động học bánh xe (hướng chuyển động). Việc thiết kế được tập trung vào tiêu chí tăng tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô trong nước thông qua việc thiết kế chế tạo bộ phận đàn hồi là nhíp và quá trình gia công piston giảm chấn.

Qua việc tính toán đồ án tốt nghiệp này đã giúp em hiểu rõ về bản chất, hoạt động của hệ thông treo, và hình thành được cách tư duy thiết kế một cụm chi tiết trên ôtô, trang bị thêm kiến thức phục vụ cho công việc sau này.

Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy: TS……………, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Qua đây em cũng xin cảm ơn các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô trường Đại học Công nghệ GTVT cùng các bạn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.

Em xin chân thành cảm ơn!            

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Thiết kế tính toán ôtô - Nguyễn Hữu Cẩn, Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyến, Trần Khang

2. Thiết kế tính toán ôtô - Nguyễn Trọng Hoan

3. Cấu tạo hệ thống truyền lực ôtô con - Nguyễn Khắc Trai.

4. Bài giảng cấu tạo ôtô - Phạm Vị, Dương Ngọc Khánh.

5. Dung sai và lắp ghép - Ninh Đức Tốn

6. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy - Trần Văn Địch

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"