MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......i
MỤC LỤC…ii
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO...... 1
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo. ........1
1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo......... 2
1.3. Các thông số tương đương.......... 5
1.4. Hệ thống treo phụ thuộc............. 5
1.5. Hệ thống treo độc lập. ............7
1.5.1. Dạng treo 2 đòn ngang............. 8
1.5.2. Dạng treo Mc.Pherson. ..........9
1.5.3Hệ treo đòn dọc.......... 10
1.5.4Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết ...........10
1.5.5Hệ treo đòn chéo............. 12
Chương 2. KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG TREO............ 13
2.1. Xác định các thông số cơ bản của xe Toyota Vios 2019. ...........13
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế........... 14
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC MC.PHERSON .............19
3.1. Xác định tần số dao động của hệ thống treo Mc.Pherson............19
Số liệu cơ sở để tính toán............22
3.2. Động học của hệ thống treo Mc.Pherson...........22
3.2. 1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị)......... 22
3.3. Động lực học hệ thống treo Mc.Pherson. ........25
3.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán. ...........25
3.3.2. Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi ........26
3.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính. ...........28
3.4.1. Đòn ngang chữ A.. ........28
3.4.2. Tính bền Rôtuyn.........32
3.5. Tính toán lò xo..........34
3.5.1. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo......... 34
3.5.2. Trình tự thiết kế lò xo...........35
3.5.3. Kết luận........38
3.6. Tính thanh ổn định. ........38
3.7. Tính toán giảm chấn.......... 43
3.7.1. Chọn giảm chấn. ........43
3.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn....... 46
3.7.3.Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn....... 51
CHƯƠNG 4: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO....... 54
4.1 Công nghệ chẩn đoán hệ thống treo trên xe........ 54
4.1.1 Một số tiêu chuẩn của hệ thống treo.......... 54
4.2. Công nghệ bảo dưỡng kỹ thuật trên hệ thống treo xe Toyota vios 2019 ............ 55
4.2.1. Xây dựng quy trình công nghệ bảo dưỡng hệ thống treo xe Toyota Vios 2019 ................58
KẾT LUẬN....... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............. 70
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều loại địa hình khác nhau.Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên đặc biệt là loại xe Toyota Vios với ưu điểm về khả năng cơ động tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Với ôtô nói chung và xe Toyota Vios nói riêng an toàn, êm dịu chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng khai thác và sử dụng của phương tiện. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn, êm dịu và ổn định chuyển động là sự kết hợp hoàn hảo của hệ thống lái và hệ thống treo đặc biệt là ở tốc độ cao.
Chính vì vậy em rất muốn tìm hiểu sâu hơn nữa về hai hệ thống này và cũng rất may cho em vì các thầy giáo trong bộ môn cơ khí ôtô đã đồng ý cho em được nhận đồ án tốt nghiệp của mình là: “Thiết kế hệ thống treo dựa trên xe cơ sở xe Toyota Vios 2019”. Sau hơn ba tháng làm việc nghiêm túc cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: ThS……………….. cùng các thầy giáo trong bộ môn cơ khí và của các bạn sinh viên cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót do đó em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Vĩnh Yên ngày …. tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo
a. Công dụng
Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây:
Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc).
b. Yêu cầu
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây :
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau).
+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.
* Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau:
- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt
1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo
a. Bộ phận đàn hồi
+ Chức năng: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng.
* Nhíp
Nhíp được làm từ các lá thép mỏng, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính. Hai đầu của nhíp chính được uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe. Giữa bộ nhíp có các lỗ dùng để bắt bulông siết các lá nhíp lại với nhau.
* Thanh xoắn
Thanh xoắn giống như lò xo xoắn loại này cũng chỉ có chức năng đàn hồi khi chịu lực tác dụng theo phương thẳng đứng còn lại chức năng khác do bộ phận khác của hệ thống treo đảm nhận.
b. Bộ phận dẫn hướng
Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ. Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học.
d. Thanh ổn định
Trên xe con thanh ổn định hầu như đều có. Trong trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường.
f. Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe
Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe. Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau
1.3. Các thông số tương đương
a. Các thông số tương đương
- Phần được treo: Là bộ phận chủ yếu của ôtô bao gồm: khung, thùng, hệ thống động cơ và các chi tiết bộ phận khác gắn trên thùng xe hoặc khung xe. Toàn bộ khối lượng của các bộ phận này được đỡ trên hệ thống treo.
- Phần không được treo gồm có: Cầu, dầm cầu, hệ thống chuyển động (cụm bánh xe ), cơ cấu dẫn động lái. Các bộ phận này đặt dưới hệ thống treo.
- Có một số chi tiết và bộ phận vừa được lắp lên phần được treo vừa được lắp lên phần không được treo như: nhíp, lò xo, giảm chấn, trục cardan.
1.4. Hệ thống treo phụ thuộc
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định
hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực.
* Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu nhược điểm:
+ Nhược điểm:
- Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động. Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động. Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường.
- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn..
+ Ưu điểm:
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.
- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng). 2 bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.
1.5. Hệ thống treo độc lập
1.5.1. Dạng treo 2 đòn ngang
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới. Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng. Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe. Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới. Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới.
1.5.2. Dạng treo Mc.Pherson
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang. Coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0. Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý. Sơ đồ cấu tạo của hệ treo bao gồm: một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B.
1.5.4. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động.
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác. Thanh ngang liên kết có độ cứng chống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực ngang tốt.
Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một số ôtô có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:
- Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt và khả năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đối với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn.
- Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên kết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn.
Chương 2
KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG TREO
2.1. Xác định các thông số cơ bản của xe Toyota Vios 2019
Các thông số ban đầu của xe Toyota Vios 2019:
Nhóm các thông số tải trọng:
- Tải trọng toàn xe khi không tải G0 = 12800 N.
- Tải trọng toàn xe khi đầy tải GT = 17300 N.
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G10 = 7000 N.
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải G1T = 8500 N.
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G20 = 5800 N.
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải G2T = 8800 N.
- Chiều dài cơ sở: L = 2630 (mm).
- Chiều rộng cơ sở: B = 1480 (mm).
- Dài´Rộng´Cao : 4490´1710´1425.
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại HTT rất đa dạng và phong phú, với đủ kiểu mẫu và chủng loại .Nhưng đối với ôtô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập như:
- HTT hai đòn ngang
- HTT Mc.Pherson
- HTT đòn dọc
- HTT đòn dọc có thanh liên kết
2.3 Cấu tạo các chi tiết của hệ thống treo độc lập Mc.Pherson
2.3.1 Kết cấu của hệ thống treo trước
Đặc điểm của hệ thống treo độc lập kiểu Mc.Pherson 1 đòn ngang
+ Cấu tạo tương đối đơn giản
+ Do có ít chi tiết nên nó nhẹ, giảm được khối lượng không được treo
+ Chiếm ít không gian nên tăng không gian sử dụng của khoang động c
Hoạt động của hệ thống treo: Khi xe đi trên những đoạn đường xấu, chạy với vận tốc cao và khi xe quay vòng trong quá trình hoạt động phản lực từ mặt đường sẽ tác dụng trực tiếp lên bánh xe truyền đến hệ thống treo, lên vỏ xe và đến hành khách ngồi trên xe. Hệ thống treo có nhiệm vụ tạo cảm giác an toàn và thoải mái cho người lái và hành khách trên xe thông qua kết cấu của nó.
2.3.3. Giảm chấn
- Kết cấu
- Nguyên lý hoạt động của giảm chấn
- Nén nhẹ (bánh xe và thân xe tiến lại gần nhau) áp suất dầu trong buồng C tăng lên một chút sẽ có một phần dầu từ C đi qua những lỗ van không bị bịt kín ở hàng L để về buồng B.
- Nén mạnh (bánh xe và thân xe tiến vào nhau mạnh đột ngột) dầu ở khoang C áp suất tăng đột ngột mở toàn bộ hàng van E và qua một số lỗ nhỏ ở hàng L không bịt kín để lên khoang B. Đồng thời mở toàn bộ van F để sang khoang bù D. Lượng dầu lưu thông nhiều dập tắt nhanh dao động.
Chương 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC MC.PHERSON
3.1. Xác định tần số dao động của hệ thống treo Mc.Pherson
Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động .
Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động của HTT.
Đối với ôtô con tần số dao động n = 60 ¸ 90 lần/ph để đảm bảo phù hợp với dao động của con người .
a. Xác định độ cứng của lò xo.
Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 ¸ 90 l/ph .
- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải: MT0 = m10 -mkt - mbx
=> MT0 = 700 -22 - 16x2 = 646 Kg.
m10 : tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 700 Kg.
- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải: MT1 = m1T - mkt - mbx
=> MT1 = 850 - 22 - 16x2 = 796 Kg.
m1T : tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 850 Kg.
b. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo).
- Độ võng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải): ft = 195 (mm).
- Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh vói CT = 20008 N/m.
Từ công thức : nlf = 67.7 (l/ph) .
Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều nằm trong khoảng 60 ¸ 90 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra . Do đó với bộ phận đàn hồi có độ cứng CT = 20.008 (N/mm) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế .
c. Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo)
Ta có: fđ = (0.7-1.0) ft
Chọn: fđ = 0,8 ft = 0,8 .180 = 144 (mm).
=> Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm vào vấu tỳ hạn chế):
fTổng = fđ + ft =144 + 180 = 324 (mm).
e. Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn: KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo:
D = 2 x y x w (rad/s).
=> D = 2 x 0.2 x 7.45 = 2.98 (rad/s).
Số liệu cơ sở để tính toán
- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT = 1480 mm.
- Bán kính bánh xe: Kí hiệu lốp 185/65 R14 H. Rbx=298 mm.
- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin): d0= 10o.
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng Dd = 2o.
- Góc nghiêng ngang bánh xe(góc Camber): go=0o.
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng ro = -15 mm.
- Khoảng sáng gầm xe: Hmin =110 mm.
- Độ võng tĩnh fT = 180 mm.
- Độ võng động fđ = 144 mm.
3.2. Động học của hệ thống treo Mc.Pherson
3.2. 1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị)
Các bước cụ thể như sau: (Vẽ với tỉ lệ 1: 2)
- Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường: dd
- Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe Aom: Aom vuông góc với dd.
- Trên Aom đặt:
AoA1 = Hmin = 110 mm.
A1A2 = fđ = 144 mm.
A2A3 = fT = 180 mm.
A3A4 = f0T = 146 mm.
** Phương pháp tính chiều dài đòn ngang Ld theo phương pháp giải tích:
Xét trong hệ tọa độ Đề-Các (XOY), cho 2 điểm A và B đã biết:
A (xA, yA)
B (xB, yB)
Ta có: xem hình (3.2) dưới đây
=> Xác định được tọa độ điểm O1. 
(**).
=> Từ (*) và (**), tính ra được khoảng cách: Ld = O1C1 = 370 (mm).
3.3. Động lực học hệ thống treo Mc.Pherson
3.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán
a. Trường hợp lực kéo và lực phanh cực đại
Trên sơ đồ phân tích lực tồn tại lực Z, X nhưng tính với giá trị cực đại (vắng mặt lực Y).
+ X = Xmax = Ztt*φ = 510*0.75 = 3820 (N).
c. Trường hợp chịu tải trọng động
Trên sơ đồ chỉ có lực Z (vắng mặt X, Y).
Ta có:
Z = Zt*kd = 8500 (N).
Trong đó:
G1- tải trọng đặt trên cầu trước.
kd- hệ số tải trọng động, kd = 1.8 - 2.5 với xe du lịch chạy trên đường tốt.
3.3.2. Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi
Các phần tử đàn hồi có thể ở dạng lò xo trụ,lò xo côn,thanh xoắn.Trong mục này chỉ đề cập tới việc tính lực và chọn cách bố trí lò xo trụ.
Các góc bố trí trong không gian có thể gặp là: góc nghiêng dọc ԑ và góc nghiêng ngang δ.Các góc này được bố trí tùy thuộc vào không gian cho phép trên xe.
3.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính
3.4.1. Đòn ngang chữ A
a. Trường hợp 1 : Chỉ có lực Z
Fy = CY = 1161 (N).
Fz = ZAB = 4185 (N).
=> JX = 320000 (mm4).
+ Thành phần Fy gây ra kéo đúng tâm .
=> sk = 0.48 (N/mm2).
Mà [sk] = 340 (N/mm2).
Þ s £ [sk]. Thỏa mãn điều kiện bền.
b.Trường hợp 2 : Chỉ có lực Z và X
Fx = CX = 5406 (N).
FY = CY = 2357 (N).
FZ = CZ = 4185 (N) .
=> tmax = 2.62 (N/mm2).
Với vật liệu là hợp kim nhôm AlZnMgCu1,5F50 sb = 510 (Mpa)
[s] = sb/ 2n = 170 (N/mm2) ³ tmax
c. Trường hợp 3 : Chỉ có lực Z và Y
Fy = CY =11471 (N).
Thay vào tính:
=> Plim = 1321139(N)
=> n = 8361 > [n] = 2 .
Nên đòn ngang chữ A đủ ổn định.
Tóm lại: Đòn A thỏa mãn điều kiện bền trong mọi trường hợp chịu lực khác nhau.
3.4.2. Tính bền Rôtuyn
Rôtuyn là khớp cầu để giữa đòn ngang và cam quay. Trạng thái làm việc của rôtuyn chủ yếu chịu lực cắt , uốn , chèn dập.
* Tính theo ứng suất uốn:
Mu : mômen chống uốn;
h: tung độ lớn nhất , h=13 mm.
=> Mu= 785 (mm)
* Tính theo trường hợp có lực Fz lớn nhất : Fz = 13783 ( N ).
=> e = 31,95 (N/mm2)
Mà ta có: [dcd] = 150 (N/mm2).
Vậy dcd < [dcd]. Do vậy Rôtuyn thoả mãn điều kiện bền.
3.5. Tính toán lò xo
Trong hệ thống treo , lò xo là phần tử đàn hồi có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động . Lò xo trong quá trình làm việc chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng Z , mà không truyền lực dọc lực ngang .
3.5.1. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo
Lò xo đựoc tính toán cho trường hợp chịu tải trọng động lớn nhất: Z = 8500 (N).
Ta có: Fmax = 10845 (N).
Lực nhỏ nhất tác dụng lên lò xo: Fmin= 4380 (N).
3.5.2. Trình tự thiết kế lò xo
Số liệu thiết kế:
Fmax= 10845 (N).
Fmin= 4380 (N).
* Bước 1:
Chọn vật liệu chế tạo lò xo là thép 50CrV4 có ứng suất tiếp tuyến: [t] = 1600 (MN/m2) (theo tài liệu CTM tập II).
- Đường kính dây lò xo:d=10¸20(mm).
- Tỷ số đường kính :c = 10 (lần).
D: đường kính trung bình của vòng lò xo.
* Bước 3:
Xác định kích thước của lò xo
- Đối với lò xo chịu nén, số vòng toàn bộ n0 được tính theo công thức:
n0 = n + 1 = 6 + 1 = 7 (vòng).
- Chiều cao của lò xo Hs:
Mỗi đầu lò xo chịu nén được nén xít lại do vậy chiều cao lò xo lúc các vòng xít lại nhau là :
Hs = (n0 - 0.5)*d = (7 - 0.5)*15 = 97.5(mm).
- Chiều cao lò xo H0 khi chưa chịu tải :
H0 = Hs + n*(t - d) = 97.5 + 6*(70 - 15) = 427.5 (mm).
3.5.3. Kết luận
Các thông số thiết kế lò xo:
- Đường kính dây lò xo: d = 15 (mm).
- Đường kính trung bình lò xo: D = 150 (mm).
- Tỷ số đường kính : c = 10.
- Bước lò xo khi chịu tải : t = 70 (mm).
- Chiều cao lò xo khi chịu tải: Hs = 97.5 (mm).
- Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải : H0 = 427.5 (mm).
- Số vòng làm việc của lò xo : n = 6 (vòng).
3.6. Tính thanh ổn định
* Xác định mô men lật của cầu ML (Nm):
ML = Y’’*Mdl*ho + Mdl*g*ho*sin ψ max ; (1).
Thay các thông số vào (1) ta có: ML = 7.8*850*0.47 + 850*9.81*0.47*0.087 = 3457 (N.m).
* Xác định mô men chống lật của hệ theo do phần tử đàn hồi đảm nhận:
MCL = CTX* ψ max (N.m) ;
Thay vào công thức trên ta có: CTX = 6402 (N.m/rad).
Ymax = 0.087 (rad).
Từ các số liệu trên ta tính được MCL:
MCL = 6402*0.087 = 557 (N.m).
* Mô men chống lật cần thiết do thanh ổn định đảm nhận quy về bánh xe:
MS = Ml – MCL = 3457 - 557 = 2900 (N.m).
Chọn ụ cao su hạn chế hành trình cho HTT
Để xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo, ta sẽ chọn trước loại ụ cao su hạn chế hành trình cho giảm chấn cùng với đường đặc tính cho trước của nó.
Đặc điểm của ụ cao su hạn chế này là có kết cấu đơn giản, tháo lắp dễ dàng.Loại này hiện được sử dụng phổ biến trên các dòng xe du lịch hiện nay.
3.7. Tính toán giảm chấn
3.7.1. Chọn giảm chấn
Giảm chấn là một phần tử đàn hồi trong hệ thống treo, nhiêm vụ của giảm chấn là:
Dập tắt được các va đập cứng của bánh xe vào khung xe, khi xe đi trên đường không bằng phẳng, nhờ đó tăng được tính tiện nghi.
* Giảm chấn hai lớp vỏ:
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến nay.
- Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ
Trong giảm chấn , piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thành buồng A và B . ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù.Bao ngoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài , không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III,IV).
* Giảm chấn một lớp vỏ:
Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ có tác dụng hai chiều.
- Nguyên lý làm việc :
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 = 2ư3 KG/cm2 đây là sự khác nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ
3.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn
a. Xác định kích thước cơ bản của giảm chấn
Việc xác định kích thước cơ bản của giảm chấn được bắt đầu từ việc chọn kích thước cơ bản của nó.
Kích thước cơ bản của giản chấn là:
Đường kính ngoài xi lanh công tác: dX.
Hành trình làm việc của pistôn: fgc .
Theo bảng số liệu và tham khảo thêm ta chọn sơ bộ kích thước: dX = 45 (mm).
Thay vào công thức ta được :
fS: Tổng hành trình bánh xe : fS = fđ + ft = 144 + 180 = 324 (mm).
Chiều dài xi lanh của giảm chấn:
LX = LY + HP + LP + LK +LB = 26 + 263 +31 +32 +69 = 421 (mm).
Chiều dài của toàn giảm chấn:
Lgc = LX + Lu = 421 +70 = 491 (mm).
Với: Lu : là chiều dài từ ụ hạn chế tới đầu trên của ty đẩy, Lu = 70(mm).
Chiều dài của ty đẩy:
LH = LU + HP +LY +LP = 70 +263 +26 +31 = 390 (mm).
Đường kính ty đẩy:
dt = (0.4 - 0.5) dP
=> dt = 0.45*dP = 0.45*40 = 18 (mm).
Chiều dài cụm làm kín:
Ln = (0.75 - 1.5) dP
=> Ln = 1.275*dP = 1.275*40 = 51 (mm).
Chiều cao cụm piston:
LP = (0.75 - 1.1) dP
=> Lp = 0.775*dP = 0.775*40 = 31 (mm).
b. Xác định các thông số tính toán
* Tỷ số truyền của giảm chấn: i = 0,637
* Tính lực sinh ra trong quá trình giảm chấn:
Xác định lực cản sinh ra khi giảm chấn làm việc
P = K*vm
+ Lực nén và trả max : vmax = 0.6 (m/s2)
Pnmax = Kn*vmax = 257*0.6 = 154 (N).
Ptrmax = Ktr*vmax = 771*0.6 = 462 (N).
+ Lực nén và trả nhẹ : vmin = 0.3 (m/s2)
Pnmin = Kn*vmin = 257*0.3 = 76 (N).
Ptrmin = Ktr*vmin = 771*0.3 = 230 (N).
* Tính toán van nén
=> Pn = 0.13 (N/mm2) = 0.13*106 (N/m2).
Lưu lượng chảy qua van nén khi giảm chấn làm việc:
=> Qn = 753.6*10-6 (m3/s).
Các thông số để chọn giảm chấn:
- Đường kính xy lanh công tác dx = 46 (mm).
- Hành trình của giảm chấn Hp = 206 (mm).
- Đường kính ty đẩy dđ = 18 (mm).
- Chiều dài của xy lanh giảm chấn Lx = 344 (mm).
- Chiều dài của toàn giảm chấn Lgc = 504 (mm).
- Hệ số dập tắt dao động D = 2.98 (rad/s).
- Đường kính van nén Dn = 2.6 (mm).
d. Xác định công suất toả nhiệt của giảm chấn
* Theo phương trình truyền nhiệt, lượng nhiệt được toả ra khi giảm chấn làm viêc trong một giờ được xác định theo công thức:
NQmax = m*a*F*(Tmax - T0)*t ;
Thay vào công thức : NQmax = 37
=> NQmax >NPmax vậy giảm chấn thoả mãn điều kiện bền nhiệt tức là giảm chấn làm việc bình thường.
3.7.3. Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn
Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc) do đó sẽ kiểm tra theo uốn và nén dọc.
* Khi đòn đẩy chịu nén:
m: Hệ số phụ thuộc vào liên kết m =0,5
l: chiều dài của ty đẩy l=Hp+Ly+Lu/2=290(mm).
Thay vào tính:
=> Plim = 307988(N)
=> n = 1949 > [n] = 2 .
=> Ty đẩy đủ bền.
Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu lực kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc) do đó ty đẩy được kiểm tra theo ứng suất kéo và uốn dọc.
=> sn = 4,5 < [sn] = 210 (N/mm2).
Vậy ty đẩy đủ bền.
Chương 4
CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO
4.1 Công nghệ chẩn đoán hệ thống treo trên xe
4.1.1 Một số tiêu chuẩn của hệ thống treo
a. Một số hư hỏng thường gặp và biện pháp xử lý
1. Giảm chấn chảy dầu
Giảm chấn có nhiệm vụ hạn chế chuyển động của phần tử đàn hồi của hệ thống treo (nhíp, lò xo) khi xe gặp các vật cản trên đường, nhanh chóng dập tắt dao động đó bằng lực cản của dầu chảy qua một khe tiết lưu trong pít-tông. Chúng cũng hấp thụ rung động của thân xe và mang lại tính êm dịu chuyển động.
3. Nhíp bị oải, lò xo bị yếu
Sau vài năm sử dụng, các phần tử đàn hồi bị mỏi, giảm khả năng đàn hồi và độ cứng. Nhíp bị oải (võng), lò xo bị chùn lại khiến chiều cao gầm xe giảm, khả năng hấp thụ mấp mô mặt đường kém, xe không còn êm dịu như trước. Thường xuyên đi xe đầy và quá tải thì hiện tượng này càng nhanh xảy ra. Nếu để hiện tượng này quá lâu có thể dẫn đến gãy nhíp (lò xo), hỏng lây sang giảm chấn và một số phần tử khác.
4.2. Công nghệ bảo dưỡng kỹ thuật trên hệ thống treo xe Toyota vios 2019
a. Thông số sửa chữa
Thông số sửa chữa như bảng dưới.
b. Momen xiết tiêu chuẩn
Momen xiết tiêu chuẩn như bảng dưới.
4.2.1. Xây dựng quy trình công nghệ bảo dưỡng hệ thống treo xe Toyota Vios 2019
Quy trình tháo giảm xóc trước:
1. Tháo nắp đầu che tay gạt phía trước
Dùng một tô vít với đầu của nó được bọc băng dính, nhả khớp vấu ra và tháo 2 nắp đầu cần gạt mưa trước.
3.Tháo cụm tay gạt và lưỡi gạt nước phía bên phải
Gợi ý :Hãy sử dụng quy trình tương tự cho bên trái
4. Tháo cụm thông gió dưới bản táplô bên trái
Dùng một tô vít với đầu của nó được bọc băng dính, nhả khớp 3 vấu ra và tháo tấm thông gió bên trái phía trên vách ngăn.
8. Tháo gioăng ngắt không khí trước
Nhả khớp 3 vấu và tháo gioăng ngắt khí trước
12. Tách ốc mềm phía trước
Tháo bu lông và tháo cảm biến tốc độ và ống mềm phanh.
13. Tháo nắp chắn bụi gối đỡ hệ thống phía trước
14. Tháo bộ giảm chấn phía trước và lò xo trụ
Tháo 2 bu lông, 2 đai ốc và tháo giảm chấn với lò xo trụ ra khỏi dầm cam lái.
19. Tháo đệm lò xo trụ trên phía trước
20. Tháo lò xo trụ trước
21.Tháo vòng bi dỡ thành giằn
Dùng thanh đồng và máy ép, tháo vòng bi lắp thanh giằng ra khỏi phần trên của đế
* Quy trình kiểm tra:
Ấn và kéo cần giảm chấn và kiểm tra rằng không có lực cản bất thường hay âm thanh bất thường trong quá trình hoạt động.
Nếu có sự bất thường, thì thay bộ giảm chấn bằng chiếc mới.
* Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo xe vios:
Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo xe vios như bảng dưới
KẾT LUẬN
Sau thời gian gần 3 tháng làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy: Ths...................... cũng như sự giúp đỡ của các thầy giáo khác trong bộ môn, em đã hoàn thành những yêu cầu và nhiệm vụ của Đồ án tốt nghiệp.
Trong đồ án này em đã xây dựng được một phương pháp tính toán thiết kế cho hệ thống treo đảm bảo được những yêu cầu cơ bản như:
- Tính êm dịu khi chuyển động.
- An toàn với mọi chế độ tải.
- Độ bền của các chi tiết cao.
- Đảm bảo cho ôtô chạy trên những địa hình yêu cầu.
- Các chi tiết có cấu tạo đơn giản, dễ gia công tháo lắp.
Ngoài ra trong đồ án này ngoài việc tính toán thiết kế hệ thống treo Mc.pherson, em còn tìm hiểu thêm về nhiều hệ thống treo khác , rút ra các ưu nhược điểm của từng loại và lựa chọn phương án thiết kế thích hợp nhất.
Bên cạnh những vấn đề đã giải quyết được vẫn còn những hạn chế như:
- Khả năng thay đổi độ cứng của hệ thống treo sao cho thích hợp với sự thay đổi của tải trọng.
- Khả năng thay đổi độ cao trọng tâm xe cho phù hợp với điều kiện địa hình.
Trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giáo chỉ bảo để sửa chữa, rút kinh nghiệm để khi ra trường trở thành một kỹ sư có trình độ vững vàng hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy và sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo khác trong bộ môn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Huy Chiến, Lê Văn Anh, Hoàng Quang Tuấn, Phạm Việt Thành (2016), Giáo trình Kết cấu ô tô, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật.
[2]. Phạm Việt Thành, Lê Văn Anh, Lê Hồng Quân (), Giáo trình thực hành cơ bản gầm ô tô, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật.
[3]. Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Trưởng, Trịnh Minh Hoàng (2010), Kết cấu ô tô, Nhà xuất bản Bách khoa.
[4]. Lê Hồng Quân, Nguyễn Can, Lê Văn Anh, Trần Phúc Hòa (), Giáo trình Thí nghiệm gầm ô tô, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội.
[5]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam (2004), Thí nghiệm ô tô, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội.
[6]. Cao Trọng Hiền, Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện (1995), Thí nghiệm ô tô, Đại học Giao thông Vận tải, Hà Nội.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"