MỤC LỤC
MỤC LỤC..............
LỜI NÓI ĐẦU.............
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ...........
1.1. Yêu cầu đối với hệ thống treo.............
1.1.1. Yêu cầu đối với phần tử hướng..........
1.1.2. Yêu cầu đối với phần tử đàn hồi............
1.1.3. Yêu cầu đối với phần tử giảm chấn.........
1.2. Các phương án kết cấu...............
1.3. Chọn phương án thiết kế..........
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC..........
2.1. Xác định độ cứng của treo............
2.2. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe..............
2.3. Xác định hành trình động của bánh xe.............
2.4. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện bảo đảm khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất............
2.5. 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 tốc........
2.6. Xác định hệ số dập tắt dao động của khối lượng phần treo.............
2.7. Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống treo..........
2.7.1. Tính toán thiết kế nhíp...............
2.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn.............
2.7.2.1. Xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn............
2.7.2.2. Xác định lỗ tiết lưu dầu..........
2.7.2.3. Xác định kích thước van thông..........
2.7.2.4. Xây dựng đường đặc tính của giảm chấn...........
2.7.2.5. Tính toán kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế độ nhiệt...........
KẾT LUẬN.............
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật công nghệ chế tạo ôtô trên thế giới không ngừng được hoàn thiện, cải tiến và nâng cao. Việc chuyên chở bằng ô tô có khả năng đáp ứng tốt về nhiều mặt so với các phương tiện vận chuyển khác do nó đơn giản an toàn tính cơ động cao, có thể đến được nhiều vùng nhiều nơi mà giá thành vận chuyển thấp.
Để đáp ứng những mục tiêu chủ yếu như: tính năng thông qua của xe, độ êm diu chuyển động và an toàn chuyển động, tiện nghi trên xe, tốc độ xe, đảm bảo sử dụng thuận tiện, nhẹ nhàng và tính kinh tế cao nhất, các công ty, tập đoàn chế tạo ô tô liên tục cho ra đời các loại xe hiện đại với chất lượng ngày càng được cải thiện. Nhờ có sự phát triển của công nghệ vật liệu, kỹ thuật điên tử và kỹ thuật số các cụm các hệ thống trên ô tô được hoàn thiện ngay một cao hơn.
Hệ thống treo trên xe là một bộ phận quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng điều kiện của người lái tính ổn định của xe, đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toàn cho các thiết bị trên xe và hành khách. Vì vậy hệ thống treo ngày càng không ngừng được hoàn thiện và cải tiến.
Để có thể ngày càng tiếp cận với ôtô hiện đại, phát huy tốt tính năng kỹ thuật của xe nắm chắc các kết cấu hệ thống để có thể điều chỉnh, sửa chữa trong quá trình sử dụng và nâng cao tính hiệu quả. Cần đi vào nghiên cứu sâu các hệ thống trong đó có hệ thống treo.
Sau khi được học môn học "Kết cấu tính toán ô tô quân sự", tôi được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án “Thiết kế hệ thống treo trước của xe tải hạng nặng”. Trong phạm vi đồ án chỉ tập chung chủ yếu vào thiết kế hệ thống treo, đánh giá chỉ tiêu chất lượng của hệ thống treo và phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống treo, tính toán nghiệm bền cho một số chi tiết, bộ phận của hệ thống treo với các số liệu đã có.
Đồ án được sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy: T.S …………. và các thầy giáo trong bộ môn. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn đồ án vẫn mắc một số sai sót do hạn chế về mặt kiến thức cũng như thời gian thực hiện. Kính mong các thầy giáo giúp đỡ, chỉ bảo để đồ án được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày...tháng...năm 20...
Học viên thực hiện
………………..
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.1. Yêu cầu đối với hệ thống treo.
* Các yêu cầu chung của hệ thống treo:
+ Đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chuyển động.
Độ êm dịu chuyển động của ô tô quân sự được đánh giá qua giá trị cho phép của các thông số như tần số dao động riêng, biên độ dao động lớn nhất, gia tốc dao động lớn nhất…
+ Sự thay đổi quĩ đạo lăn của các bánh xe không đáng kể để đảm bảo độ êm dịu chuyển động thẳng và tính năng thông qua của ôtô.
+ Trọng lượng phần không treo phải nhỏ.
1.1.1. Yêu cầu đối với phần tử hướng.
- Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đường lên khung xe. Động học của phần tử 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. Để đảm bảo chức năng, nhiệm vụ này, phần tử hướng cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
+ Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động. Điều này có nghĩa là khi bánh xe chuyển động thẳng đứng, các góc đặt bánh xe, các chiều rộng, chiều dài cơ sở phải giữ nguyên. Dịch chuyển bánh xe theo chiều ngang (thay đổi chiều rộng cơ sở) sẽ làm lốp mòn nhanh và tăng sức cản chuyển động của ô tô trên nền đất mềm. Dịch chuyển bánh xe theo chiều dọc tuy có giá trị thứ yếu nhưng gây nên sự thay đổi động học của chuyển động lái. Thay đổi góc doãng của bánh xe dẫn hướng là điều nên tránh, vì nó kèm theo hiện tượng mô men hiệu ứng con quay, làm cho bánh xe lắc xung quanh trục đứng. Khi bánh xe lăn với góc nghiêng lớn, sẽ làm lốp mòn, sinh ra phản lực ngang lớn làm xe khó bám đường.
+ Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng vì khi thay đổi làm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi. Khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thay đổi góc), làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô không bám đúng đường.
+ Phần tử dẫn hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tô được thuận tiện.
+ Kết cấu phần tử dẫn hướng phải đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảo dưỡng.
+ Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo.
Phần tử hướng có thể là nhíp lá, thanh giằng, thanh đòn.mỗi loại có ưu nhược điểm và thích hợp với một loại xe nhất định.
1.1.2. Yêu cầu đối với phần tử đàn hồi.
- Phần tử đàn hồi dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập đột ngột từ đường lên, đảm bảo độ êm dịu khi ô tô chuyển động.
Để thực hiện các nhiệm vụ trên, phần tử đàn hồi phải có độ cứng phù hợp với tải trọng của xe, nhằm tạo ra dao động với tần số thấp của thân xe theo yêu cầu đề ra (do tải trọng của xe thực tế là luôn biến động, có lúc ô tô đủ tải, có lúc ô tô non tải, do vậy cần thiết phải có phần tử đàn hồi thay đổi độ cứng theo tải trọng).
Ưu điểm là kết cấu đơn giản, đơn giản trong bảo dưỡng và lốp xe ít bị mòn khi quay vòng vì chỉ có khung xe nghiêng còn cầu xe không bị nghiêng. Nhược điểm là có khối lượng phần không 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; 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.
- Hệ thống treo độc lập với bộ phận dẫn hướng một đòn treo. Loại này có kết cấu đơn giản nhưng có nhược điểm là khi hành trình dịch chuyển của bánh xe lớn thì mặt phẳng bánh xe bị nghiêng một góc lớn gây hiệu ứng con quay làm dao động bánh xe, đồng thời bánh xe bị trượt ngang lớn dẫn đến lốp bị mòn nhanh cho nên sơ đồ này chỉ bố trí ở cầu không dẫn hướng để không làm ảnh hưởng tới ổn định lái trong hệ thống lái.
- Hệ thống treo độc lập với cơ cấu hai đòn treo dài bằng nhau. Loại này có ưu điểm là khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, mặt phẳng bánh xe không bị nghiêng, do đó bánh xe chuyển động ổn định. Nhược điểm ở sơ đồ này là độ trượt ngang lớn, lốp mòn nhanh.
1.1.3. Yêu cầu đối với phần tử giảm chấn.
- Giảm chấn dùng để dập tắt các dao động của thân xe và cầu xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động. Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng giảm chấn thuỷ lực.
Để đảm bảo thực hiện được chức năng này giảm chấn cần phải:
+ Dập tắt nhanh các dao động có tần số hoặc biên độ lớn.
+ Dập tắt chậm các dao động nếu ô tô chạy trên đường ít mấp mô.
+ Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn lên thân xe.
+ Theo dạng giảm chấn ta có:
- Giảm chấn đòn.
- Giảm chấn ống.
+ Có hay không có van giảm tải.
Ngày nay trên các xe được dùng phổ biến là loại giảm chấn tác động hai chiều 2 chiều không đối xứng có van giảm tải và loại giảm chấn ống được dùng rộng rãi hơn. Vì giảm chấn ống thuỷ lực nhẹ hơn hai lần so với giảm chấn đòn, chế tạo đơn giản hơn và có độ bền cao hơn giảm chấn đòn.
1.2. Các phương án kết cấu.
- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải của một cầu được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng. Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng thẳng đứng) của bánh xe bên này làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và ngược lại.
- Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải không có liên kết cứng với nhau, chúng chỉ được nối gián tiếp với nhau thông qua khung xe hoặc vỏ xe.
1.3. Chọn phương án thiết kế.
Qua phân tích kết cấu của các hệ thống treo ở trên, từ nhiệm vụ đề tài được giao là: “Thiết kế hệ thống treo xe vận tải hạng nặng” với phương án thiết kế được chọn như sau:
+ Hệ thống treo của xe thiết kế là loại hệ thống treo phụ thuộc trên cầu trước.
+ Phần tử đàn hồi là nhíp lá, và đóng vai trò của phần tử hướng.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Các thông số ban đầu được thể hiện như bảng.
2.1. Xác định độ cứng của treo.
Ta có:
- M: khối lượng phần treo của cầu trước (Kg).
- w: tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s).
Để đảm bảo độ êm dịu của ô tô quân sự, khi tính toán độ cứng của phần treo. Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo thường chọn trong khoảng: w = 10-15 (rad/s)
Treo trước chọn: w= 11,15 (rad/s)
Suy ra Ct = 335671 (N/m)
2.2. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe.
Tính toán ta được: ft = 78,9 (mm)
2.3. Xác định hành trình động của bánh xe.
fđ = ft.(1¸1,5)
Chọn fđ=fđ1=fđ2 =1,2.ft = 0,0947 (m)= 94,7 (mm).
2.5. 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 tốc.
Ta có:
fđ1 = 94,7 ³ 78,9 . 0,8
fđ1 = 94,7 > 42,18 => Thỏa mãn điều kiện
2.6. 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 , Chọn y = 0,25.
+ w: tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s).
2.7. Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống treo
2.7.1. Tính toán thiết kế nhíp.
Các kích thước cơ bản của nhíp được xác định trên cơ sở bố trí chung của ô tô, sự biến dạng của nhíp, tải tác dụng lên nhíp và ứng suất sinh ra trong bộ nhíp.
a) Xác định chiều dài của bộ nhíp.
Ta có:
l- chiều dài của bộ nhíp.
L- chiều dài cơ sở của ô tô L=4600 + 1400 (mm)= 6 (m)
Chọn l = 1,6 m;
Xác định chiều dài của nhíp được tiến hành đồng thời với việc chọn loại nhíp. Tuỳ thuộc vào kết cấu cách bố trí nhíp có thể có các loại nhíp bán êlíp, công xôn, một phần tư êlíp.
b) Xác định chiều dày lá nhíp.
Thay số ta được: Chiều dầy lá nhíp : h = 1,4 (cm)
c) Xác định chiều rộng của lá nhíp
Chọn b=6,5 cm
Chọn lá nhíp chính: -số lượng: 2
- Chiều dày: h=1,4 cm
- Chiều rộng: b=6,5 cm
Các lá nhíp còn lại :
- Chiều dày: h=1,4 cm
- Chiều rộng: b=6,5 cm
* Tính toán độ cứng của cả bộ nhíp:
Thông số của các lá nhíp thể hiện như bảng.
2.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn.
Bộ phận giảm chấn của hệ thống treo ô tô thường là các giảm chấn thuỷ lực (có thể là giảm chấn ống hoặc giảm chấn đòn).
Tính toán thiết kế giảm chấn là xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn, xác định các tiết diện của lỗ tiết lưu dầu và xác định các thông số của van thông và van giảm tải.
2.7.2.1. Xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn.
Thiết kế giảm chấn được bắt đầu tư việc chọn các kích thước cơ bản của nó. Kích thước cơ bản của giảm chấn là đường kính xi lanh công tác dx và hành trình dịch chuyển của pít tông Hp. Hành trình dịch chuyển của pít tông thường được xác định theo điều kiện bố trí chung khi thiết kế hệ thống treo, thông thường hành trình dịch chuyển của pít tông nhỏ hơn(7-8)d
- Chọn đường kính xi lanh công tác dx=40(mm).
- Hành trình dịch chuyển của pít tông Hp=240(mm).
Chiều dài các cụm giảm chấn có thể chọn như sau:
Ly= (0,75¸1,50)dx. Chọn Ly=1,5.dx= 1,5.40 = 60(mm).
Lc= (0,4¸0,9).dx. Chọn Lc=0,8.dx=0,8.40= 32(mm).
Lo=(0,75¸1,10)dx. Chọn Lo=1,0.dx=1,0.40= 40(mm).
Lm=(1,1¸1,5)dx. Chọn Lm=1,5.dx=1,5.40= 60(mm).
Vậy Lk=Ly+Lc+Lo+Lm=60+40+32+60=192(mm).
Ta có Ln=Lk+Hp=192+240=432(mm).
2.7.2.2. Xác định lỗ tiết lưu dầu.
Để tính được lỗ tiết lưu dầu cần phải xác định hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén và hành trình trả.
Hệ số cản của giảm chấn quy dẫn về bánh xe xác định theo công thức sau:
K = h0.M
Vậy sau khi tính toán được: S = 0,0115 (cm2)
2.7.2.3. Xác định kích thước van thông.
Theo phương trình Bécnuli trong cơ học chất lỏng:
Phương trình Bécnuli cho dòng chất lỏng thực không nén được, lực khối là trọng lực hướng lên trên.
Khi pít tông đi xuống tạo sự chênh áp trong xy lanh.
Dp = Pn/FP
Trong đó:
Pn: lực cản sinh ra trong quá trình nén.
Pn = Kan . VP
Pn = 5017,5 . 0,25 = 1254,375 (N).
Với FP là diện tích đỉnh pít tông
Vậy Dp = 1254,375/1256 = 0,9987 (N/mm2).
Tổng diện tích các van thông là: f = 8,55 (mm2).
2.7.2.5. Tính toán kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế độ nhiệt.
Các số liệu ban đầu:
- Hệ số cản của giảm chấn K.
+ Hành trình nén Kn1=5,0175 (Ns/mm).
+ Hành trình trả Kt1= 15,0255 (Ns/mm).
- Vận tốc dịch chuyển của pít tông giảm chấn Vp=250(mm).
- Đường kính giảm chấn D = 59,4 (mm).
- Chiều dài khoang chứa dầu của giảm chấn L=432(mm).
Vậy nhiệt độ thành ống giảm chấn là: t = 113,31 0C
Nằm trong khoảng [t] = 110 -1200C vậy giảm chấn trước đảm bảo bền.
KẾT LUẬN
Hệ thống treo là một bộ phận quan trọng của xe, chất lượng của hệ thống treo ảnh hưởng lớn đến chất lượng hoạt động của xe vì nó phải đảm bảo khả năng êm dịu cho người và trang bị trên xe khi xe đi trên các loại đường không bằng phẳng. Như vậy hệ thống treo ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hoạt động của xe.
Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo xe, hệ thống treo của xe đang dần dần 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 về tốc độ, độ tin cậy, tính êm dịu. Tuy nhiên trên đất nước ta còn sử dụng nhiều loại xe của Liên Xô (trước đây) và một số nước XHCN. Trong đó hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp được sử dụng phổ biến.
Qua nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp, chúng ta biết rằng mặc dù còn một số nhược điểm nhưng loại hệ thống treo này cũng có nhiều ưu điểm như: chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, ít phải chăm sóc và bảo dưỡng làm việc tin cậy, chắc chắn.
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 của các Thầy giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn: T.S ………… và các thầy giáo trong bộ môn ôtô quân sự cùng các bạn trong lớp đã giúp tôi trong quá trình thực hiện.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập: Lý thuyết ô tô Quân sự. HVKTQS - 2002.
[2]. Vũ Đức Lập: Dao động ôtô. HVKTQS - 1994
[3]. Nguyễn Phúc Hiểu: Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu và tính toán ôtô Quân sự”. Tập VI. HVKTQS - 1986.
[4]. Vũ Đức Lập: Ứng dụng máy tính trong tính toán xe quân sự. HVKTQS -2001.
[5]. Vũ Đức Lập: Cấu tạo ô tô quân sự. Tập II. HVKTQS - 1995.
[6]. Nguyễn Hữu Cần: Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo. Tập II. NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp -1971
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"