MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 1

Chương 1. 3

1.1. Tổng quan về sự phát triển công nghiệp ô tô Việt Na. 3

1.1.1. Tình hình phát triển 10 năm qua, quan điểm phát triển trong tương lai 3

1.1.2. Chính sánh nội địa hoá và phát triển công nghiệp ô tô trong nước. 4

1.2. Tổng quan về hệ thống treo. 7

1.2.1. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo. 7

1.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo. 8

1.2.3. Phân loại hệ thống treo. 15

1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động. 22

1.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu và an toàn chuyển động. 24

1.3.2. Mô hình dao động. 26

1.3.3. Hàm kích động. 30

Chương 2. Tính toán hệ thống treo trước. 31

2.1.Tính toán nhíp. 31

2.1.1.Chọn thông số chính của lá nhíp. 31

2.1.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp. 32

2.2.Tính toán giảm chấn. 35

2.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn K_g 36

2.2.1.2. Tính toán hệ số cản của giảm chấn. 37

2.3.Tính toán giảm chấn. 38

2.3.1.  Xác định  kích thước các van. 38

2.3.2.  Xác định kích thước van trả. 41

2.3.3.  Xác định kích thước van nén. 44

2.3.4.  Kiểm tra điều kiện bền. 46

2.3.5.  Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn. 48

Chương 3. 52

3.1.Tính toán nhíp. 52

3.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp: 52

3.1.2.Tính độ cứng thực tế của nhíp. 54

3.1.3. Xác định các phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp. 58

3.1.4. Tính bền tai nhíp. 59

3.1.5. Tính kiểm tra chốt nhíp. 61

3.2.Tính toán giảm chấn. 62

3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn K_g 62

3.2.2. Tính toán hệ số cản của giảm chấn. 63

3.3.Tính toán giảm chấn. 64

3.3.1. Xác định  kích thước các van. 65

3.3.3. Kiểm tra điều kiện bền. 73

3.3.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn lò xo. 74

Chương 4. Tính toán dao động của xe. 79

4.2. Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động. 81

5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu của piston. 86

5.2.  Vật liệu làm piston. 87

5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston. 87

5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 87

5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston. 88

5.5.1. Chọn phương án gia công. 88

5.5.2. Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 88

5.6.  Xác định lượng dư và chế độ cắt cho các nguyên công: 89

5.6.1. Nguyên công 1. Tiện khoả mặt đầu piston,  rãnh trên mặt đầu. 89

5.6.2. Nguyên công 2. Khoan, doa lỗ f8,5. 92

5.6.3. Nguyên công 3. Tiện mặt đáy, mặt ngoài f32, rãnh xéc măng. 94

5.6.4. Nguyên công 4. Khoan doa các lỗ trả mạnh  và lỗ nén nhẹ

5.6.5. Nguyên công 5. Vát mép các lỗ van. 102

5.6.6. Nguyên công 6. Kiểm tra. 103

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

   Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vì nó có những ưu điểm đặc biệt hơn hẳn các loại phương tiện vận tải khác: thông dụng, đơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ động cao...được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng như quốc phòng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển ngày càng cao, đã cho ra đời nhiều loại xe ô tô hiện đại phục vụ cho nhu cầu và mục đích sử dụng của con người. Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi tiết trên ôtô, cũng như đánh giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng được quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng của ôtô.

   Hệ thống treo trên ôtô có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô. Có rất nhiều hệ thống treo với cấu tạo, chức năng và công dụng khác nhau, mỗi loại lại có các ưu, nhược điểm riêng. Vì vậy việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kết cấu của xe sẽ nâng cao tính tiện nghi và độ êm dịu cho xe. Bên cạnh quá trình thiết kế, để đánh giá hệ thống treo thì việc đánh giá chất lượng dao động của hệ thống treo cũng góp phần không nhỏ trong quá trình kiểm định thiết kế cũng như đánh giá sự phù hợp giữa thông số cơ bản, thông số kết cấu và điều kiện chuyển động thực tế của ôtô trên đường.

   Hiện nay phương pháp mô phỏng số đang được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu các cơ hệ đặc biệt là hệ dao động của ô tô. Cùng với sự phát triển của máy tính, quá trình mô phỏng đã thể hiện được tính ưu việt của nó, đặc biệt là có thể mô tả được cả các hệ phi tuyến cũng như các quá trình vật lý phức tạp.

   Trong thời gian vừa qua có nhiều tác giả trong và ngoài nước đã đề cập đến vấn đề nghiên cứu dao động của ô tô, tuy nhiên do tính phức tạp của vấn đề này, phần lớn tác giả đã phải sử dụng giả thiết đơn giản hoá để chuyển hệ dao động thực tế về hệ dao động tuyến tính hoặc phi tuyến yếu.

   Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã có rất nhiều phần mềm tính toán với khả năng ứng dụng cao. Thực tế đã cho thấy Matlab -Simulink là một trong những phần mềm có khả năng ứng dụng rất cao trong việc giải các bài toán kỹ thuật bằng các tính năng chuyên biệt như: lập trình, xử lý số và đồ hoạ để mô phỏng, phân tích một hệ thống động...

   Xuất phát từ những yêu cầu trên chúng em đã lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ thống treo và mô phỏng dao động xe 12 chỗ ngồi.

   Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo: PGS.TS………….. cùng các thầy trong bộ môn ô tô đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo trong quá trình thực hiện đồ án.

   Em xin cám ơn !

                                              Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20....

                                             Sinh viên thực hiện

                                           ...................... 

CHƯƠNG 1.  TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về sự phát triển công nghiệp ô tô Việt Nam

1.1.1. Tình hình phát triển 10 năm qua, quan điểm phát triển trong tương lai

Từ khi thực hiện chính sách đổi mới, mở cửa nền kinh tế Việt Nam đã có sự tăng trưởng mạnh mẽ của các ngành kinh tế, đời sống của nhân dân được nâng cao. Trong xu thế phát triển chung đó ngành công nghiệp ôtô Việt Nam cũng không ngừng phát triển trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn. Trong thực tế ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đã có từ khá lâu nhưng thực sự mới phát triển trong vòng 15 năm trở lại đây và phát triển trên cơ sở nội lực liên doanh liên kết.

Mặc dù đã có sự phát triển nhưng cho đến nay thực tế sự phát triển của nền công nghiệp ôtô Việt Nam vẫn là trong lĩnh vực lắp ráp thuần tuý. Trong khi đó thì chất lượng ôtô lại chỉ ở mức trung bình, tỷ lệ nội địa hoá chưa đạt, công nghệ vẫn còn rất hạn chế. Ngoài ra, do nền kinh tế của đất nước đang trên đà phát triển, cơ sở hạ tầng giao thông ngày càng được cải thiện đáng kể, đời sống của nhân dân cũng ngày càng được nâng cao thì nhu cầu sử dụng ôtô của thị trường trong nước ngày càng tăng. 

1.1.2. Chính sánh nội địa hoá và phát triển công nghiệp ô tô trong nước

a. Quan điểm cơ bản về phát triển ngành công nghiệp ôtô      :

- Công nghiệp ôtô là ngành công nghiệp quan trọng, cần được ưu tiên phát triển để phục vụ có hiệu quả trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và củng cố an ninh quốc phòng của đất nước.

- Phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam nhằm đáp ứng nhu cầu trong nước đồng thời tạo động lực cho các ngành công nghiệp hỗ trợ khác phát triển, từng bước nâng cao khả năng xuất khẩu phụ tùng ôtô sang các nước trong khu vực và thế giới.

- Phát triển ngành công nghiệp ôtô phải phù hợp với chính sách tiêu dùng của đất nước và phải đồng bộ với việc phát triển hệ thống hạ tầng giao thông, các yêu cầu về bảo vệ và cải thiện môi trường.

Để đẩy nhanh quá trình phát triển nền công nghiệp ôtô Việt Nam, đồng thời tạo động lực cho các ngành công nghiệp hỗ trợ khác phát triển thì Bộ Công Nghiệp đã có những định hướng phát triển cụ thể trong giai đoạn từ nay đến năm 2020 như:

- Tập trung sản xuất các loại ôtô thông dụng và ôtô chuyên dùng hiện đại đang có nhu cầu lớn trong nước.

- Ưu tiên đầu tư vào lĩnh vực sản xuất phụ tùng ôtô, khuyến khích phát triển những ngành công nghiệp hỗ trợ nhằm phục vụ hiệu quả nhu cầu trong

nước và xuất khẩu phụ tùng ôtô ra nước ngoài.

b. Mục tiêu phát triển:

 Phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam trên cơ sở tiếp thu và ứng dụng công nghệ tiên tiến của thế giới kết hợp khai thác và từng bước nâng cao công nghệ và thiết bị hiện có, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trường về phụ tùng và ôtô trong nước, hướng tới xuất khẩu phụ tùng và ôtô.

 Về các loại xe thông dụng ( xe tải nhỏ, xe khách, xe con..): Đạt tỷ lệ nội địa hoá 60% và đáp ứng trên 80% nhu cầu trong nước về số lượng vào năm 2015 ( riêng phần động cơ phấn đấu đạt tỷ lệ nội địa hoá 50% và hộp số đạt 90% ).

c. Đặc điểm thị trường ôtô Việt Nam:

Thị trường ôtô Việt Nam có thể chia làm 2 loại cơ bản như sau:

- Với thị trường xe du lịch: Đây là thị trường có yêu cầu rất cao đòi hỏi xe phải có chất lượng cao kiểu dáng đẹp, tiện nghi hiện đại vì xe phục vụ cho du lịch và mục đích trang trí vui chơi. Thị trường này dành cho giới thượng lưu và các cơ quan doanh nghiệp chuyên chỉ phục vụ cho công việc đi lại của lãnh đạo nên nhu cầu ngày càng phát triển mạnh khi nền kinh tế phát triển. Nhưng trong điều kiện hiện nay thì khi công nghệ của các nhà máy ôtô Việt Nam chưa thể đáp ứng được yêu cầu thì thị phần này chủ yếu dành cho các công ty liên doanh với nước ngoài có công nghệ tiên tiến và xe nhập khẩu.

1.2. Tổng quan về hệ thống treo

1.2.1. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo

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.

+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên.

1.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo

1.2.2.1. Bộ phận đàn hồi

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.

1.2.2.2. Bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và các mômen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe. Nó có thể có những chi tiết khác nhau tùy thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn.

Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng  được gọi là quan hệ động học. Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo.

1.2.2.3. Bộ phận giảm chấn

Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với các mục đích sau:

+ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng.

+ Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.

1.2.2.4. Thanh ổn định

Trên các loại xe con ngày nay 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. Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một  đầu chữ U được nối với phần không được treo, còn đâu kia được nối với thân (vỏ) xe, các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su.

1.3. Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động

Khi ô tô chuyển động trên đường dao động xuất hiện trong toàn bộ hệ thống của xe dưới tác động kích thích của các mấp mô biên dạng đường.Dao động của ô tô ảnh hưởng đến bản thân người lái và hành khách, hàng hoá chuyên chở trên xe, độ bền, tuổi thọ của các kết cấu ô tô. Nghĩa là trong quá trình chuyển động ô tô luôn bị dao động, với thời gian kéo dài sẽ gây ra mệt mỏi với người lái và hành khách, làm giảm hiệu suất công việc, có thể gây ra nguy cơ mắc bệnh thần kinh và não dẫn đến mất phản ứng linh hoạt và điều khiển chính xác gây ra tai nạn giao thông.

+ Chỉ tiêu về tần số:

Con người khi tham gia vào giao thông cũng là một hệ dao động, “đi lại” là hoạt động thường xuyên của con người đã trở thành một thói quen. Khi con người đi lại tương đương với hệ thực hiện dao động, tuỳ thuộc vào hình dáng, trọng lượng riêng, thói quen từng người mà số lần bước trong một phút thường trong khoảng 60-90 bước, tương ứng với tần số dao động khoảng 1-1,5Hz. Vậy nên từ thói quen đó con người chịu dao động hợp lý trong khoảng tần số vừa nêu trên. Khi đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô với các điều kiện mặt đường cũng như kết cấu cụ thể thì tần số dao động của ô tô phải nằm trong giới hạn 1-1,5 Hz, thường lấy chuẩn để đánh giá dao động của ô tô như sau:

- Đối với xe con(du lịch) n = 60:90 (dđ/ph)

- Đối với xe vận tải          n = 100:120 (dđ/ph).

Ôtô thuộc hệ cơ học nhiều vật, dao động với dải tần số thấp không vượt quá 50Hz. Việc lập và chọn mô hình dao động phải theo 3 tiêu chí sau:

- Mục tiêu nghiên cứu

- Cấu trúc riêng của đối tượng nghiên cứu

- Khả năng tính toán và phương tiện tính toán.

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật khả năng tính toán hầu như không bị hạn chế(có nhiều phần mềm rất mạnh hỗ trợ tính toán), nên chủ yếu khi chọn và lập  mô hình thường căn cứ vào mục tiêu và đặc điểm kết cấu của đối tượng. Trong quá trình nghiên cứu các hệ số C và K có thể được mô tả phi tuyến.

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC

2.1.Tính toán nhíp

2.1.1.Chọn thông số chính của lá nhíp

Hệ thống treo là đối xứng hai bên, xử dụng một thanh nhíp nằm ngang đỡ toàn bộ tải trọng của xe lên cầu trước.

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra. Hiện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động......

Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp. Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến tần số dao động cần thiết của nhíp người ta chuyển sang xác định kích thước chung của lá nhíp. Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.

Kích thước của nhíp được chọn theo xe tham khảo như sau:

+ Số lá nhíp: n = 1 (lá)

+ Chiều rộng của nhíp: 7 (cm)

+ Chiều dài của nhíp: L = 124 (cm)

+ Chiều dày của nhíp: h = 4 (cm). 

2.1.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp       

Xét một thanh như hình 2.1. khi chịu lực P thanh biến dạng một đoạn là f. Do thanh có tiết diện không đổi nên ta tính được độ cứng của thanh nhíp theo công thức.

 C_n = EI_x                                                               (2-1)

Trong đó:

C_n: Độ cứng của thanh nhíp

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu, E = 2,1.10¹¹ (N/m²)

I_x: Mômen quán tính thanh nhíp

 => C_n = 2,1.10¹¹.37,33.10^-8 = 78393 (N/m²)

Lá nhíp được đặt nằm ngang, hai đầu được gối lên 2 đòn chữ A và chịu tác dụng của các lực từ thân xe.

Như vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.

2.2.Tính toán giảm chấn

Sự cản chấn động ở hệ thống treo không chỉ phụ thuộc vào giảm chấn mà còn do ma sát giữa các lá nhíp, ma sát giữa các khớp nối của hệ thống treo. Việc tác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằng cách thiết kế giảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số mà chúng ta kiểm soát được, tức là lực cản chấn động của giảm chấn. ảnh hưởng dập tắt chấn động của các yếu tố không kiểm soát được là không lớn lắm, vì vậy khi thiết kế giảm chấn, ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cản dao động của giảm chấn. Khi làm việc, giảm chấn phải thực hiện được nhiệm vụ của nó là dập tắt dao động tương đối của phần được treo và phần không được treo.

2.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn K_g

Hệ số cản của hệ thống treo K góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của xe. Tương tự bộ phận đàn hồi, tùy thuộc cách lắp giảm chấn trên xe. Hệ số cản của giảm chấn K_g có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo.

2.2.1.1. Hệ số cản của hệ thống treo:

G_t: trọng lượng được treo tính trên một bánh xe ở trạng thái tĩnh: G_t = 8085 (N)

g: gia tốc trong trường. g = 9,8 (m/s²)

f_t: độ võng tĩnh của hệ thống treo. f_t = 20,63 (cm)

2.2.1.2. Tính toán hệ số cản của giảm chấn

Với giảm chấn, lực cản ở hành trình trả thường lớn hơn ở hành trình nén với mục đích khi bánh xe đi qua chỗ gồ ghề thì giảm chấn bị nén nhanh cho nên không truyền lên khung xe những xung lực lớn ảnh hưởng đến độ bền khung xe và sức khoẻ người trong xe. Do đó năng lượng được hấp thụ vào chủ yếu là ở hành trình trả.

=>K_n= 568,6 (Ns/m); K_tr= 2274,5 (Ns/m)

2.3.Tính toán giảm chấn

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông số ban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí của giảm chấn. Sau đó, ta xác định kích thước các lỗ, van của giảm chấn.

Như ta đã tính ở phần trên, tổng hành trình của bánh xe tính từ vị trí ôtô bắt đầu chịu tải đến vị trí hành trình lớn nhất là 20 (cm). Từ đó ta có thể chọn trước hành trình làm việc của giảm chấn là 20 (cm) với góc đặt giảm chấn ở phía trước là 30 độ so với phương thẳng đứng.

Các thông số chọn trước của giảm chấn

D = 5 cm;    d = 3,75 cm; d_c = 1,8 cm; d_n = 4,2 cm; D_n = 5,5 cm

L_p = 3 cm;  L_v = 2,6 cm; L_g = 12,5 cm;

 Hành trình làm việc, H_g = 200 mm.

Góc đặt giảm  chấn 5⁰

Chiều dài buồng chứa dầu, l_d = 250 mm

Mặt cắt 1-1 là mặt cắt của dòng chất lỏng trong piston. Như vậy vận tốc dòng chất lỏng tại mặt cắt 1-1 chính là vận tốc tương đối của piston và xylanh. Mặt cắt 2-2 là mặt cắt của dòng chất lỏng tại đầu ra của lỗ van. Hiệu độ cao hình học Dz giữa hai mặt cắt là rất nhỏ (bằng chiều cao lỗ) nên ta bỏ qua đại lượng này khi tính toán. Chất lỏng chuyển động trong lỗ van ở chế độ chảy rối do đó hệ số

2.3.2. Xác định kích thước van trả.

Van trả nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v ≤ 0,3 (m/s). Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc này lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này áp suất dầu không cao lắm. Với vận tốc v ≤ 0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông và với vận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số.

Vậy van trả nhẹ có 4 lỗ đường kính một lỗ là d = 2,08 (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. Với vận tốc v > 0,3 (m/s) thì chất lỏng lúc này có áp suất rất cao làm mở hết các van trả, tức là diện tích lưu thông là tối đa và ở vận tốc trên thì tiết diện lưu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơn được nữa, như thế diện tích lưu thông là hằng số.

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 + kK_t(v₂ - v₁)                                           (2-19)

Xét tại vận tốc v₂ = 0,5(m/s).

=> Z_tm = 682,35 + 0,5.2274,5.0,2 = 905,95(N).

Vậy tổng diện tích lỗ van trả mạnh là:

fvtm=19,65.10^-6 – 16,6.10^-6 = 6,05.10^-6(m²)

Chọn số lỗ van trả mạnh là 4 lỗ.

Vậy van trả mạnh có 4 lỗ đường kính một lỗ là d = 1,39 (mm).

2.3.4. Kiểm tra điều kiện bền

+ 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                                               (2-25)

a: Hệ số truyền nhiệt, a = 68 (kcal/m2.^oC.h)

T₀: nhiệt độ môi trường, T₀ = 30 (⁰C)

T_max: giới hạn nhiệt độ của giảm chấn, T_max = 130 (⁰C)

F: diện tích tiếp xúc của giảm chấn với môi trường xung quanh

F=2R(R + l_d)                                                     (2-26)

R: bán kính piston giảm chấn, R = 0,0375 (m).

l_d: chiều dài buồng chứa dầu, l_d = 0,25 (m).

=>Q_max=68.2..0,0375.(0,0375 + 0,25)(130-30) =460(kcal).

+ 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 = 2Z_bx = 2.8085 = 16170 (N)

Chọn vật liệu làm thanh đẩy là thép 40 có  [s]= 4.10⁸(N/m²) = 40000(N/cm²).

ứng suất lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. [s] = 40000 (N/cm²). Như vậy thanh đẩy giảm chấn đảm bảo điều kiện bền.

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO SAU

3.1.Tính toán nhíp

3.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp:

Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc ỏ, vì vậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực X góc ỏ phải làm càng nhỏ nếu có thể. Nhưng góc ỏ phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhíp không vượt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ôtô chuyển động không tải thì góc ỏ thường chọn không bé hơn 5^o. Khi tải trọng đầy góc ỏ có thể đạt trị số 40¸50^o. Để đơn giản tính toán chúng ta sẽ không tính đến ảnh hưởng của lực X.

Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì vậy khi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp. Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mômen xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất. Nếu nhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ nhíp và khung xe.

Kích thước của nhíp được chọn theo xe tham khảo như sau:

+ Số lá nhíp: n = 3 lá

+ Chiều rộng của nhíp: b₁ = b₂ = b₃ = 7 cm

+ Chiều dài hiệu dụng của nhíp: L₁ = L₂ = L₃ = 135 cm

+ Chiều dày của nhíp: h₁ = h₂ = h₃ = 1,0 cm

Nếu chiều rộng của lá nhíp quá nhỏ thì nhíp sẽ không đủ bền, còn nếu chiều rộng của lá nhíp quá lớn thì khi thân ôtô bị nghiêng ứng suất xoắn ở lá nhíp chính và các lá tiếp theo sẽ tăng lên. 

3.1.3. Xác định các phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp

Khi tính toán chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết: 

- Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu được gắn chặt, một đầu chịu lực

- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút.

Do các lá nhíp có cùng kích thước lên ta tính chung là một lá với mômen quán tính J = 1,75 (cm⁴) được tính ở trên._.

Mômen tại điểm A: M_A = Pl = 11025.67,5 = 4556,25 (Ncm)

W_u: môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán: W_u = 1,16 (cm³)

3.2.Tính toán giảm chấn

Sự cản chấn động ở hệ thống treo không chỉ phụ thuộc vào giảm chấn mà còn do ma sát giữa các lá nhíp, ma sát giữa các khớp nối của hệ thống treo. Việc tác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằng cách thiết kế giảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số mà chúng ta kiểm soát được, tức là lực cản chấn động của giảm chấn. ảnh hưởng dập tắt chấn động của các yếu tố không kiểm soát được là không lớn lắm, vì vậy khi thiết kế giảm chấn, ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cản dao động của giảm chấn. Khi làm việc, giảm chấn phải thực hiện được nhiệm vụ của nó là dập tắt dao động tương đối của phần được treo và phần không được treo.

3.3.Tính toán giảm chấn

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông số ban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí của giảm chấn. Sau đó, ta xác định kích thước các lỗ, van của giảm chấn.

Như ta đã tính ở phần trên, tổng hành trình của bánh xe tính từ vị trí ôtô bắt đầu chịu tải đến vị trí hành trình lớn nhất là 20 (cm). Từ đó ta có thể chọn trước hành trình làm việc của giảm chấn là 20 (cm) với góc đặt giảm chấn ở phía trước là 30 độ so với phương thẳng đứng.

3.3.3. Kiểm tra điều kiện bền

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                                                                      (3-34)

a: Hệ số truyền nhiệt, a = 68 (kcal/m2.^oC.h)

T₀: nhiệt độ môi trường, T₀ = 30 (⁰C)

T_max: giới hạn nhiệt độ của giảm chấn, T_max = 130 (⁰C)

F: diện tích tiếp xúc của giảm chấn với môi trường xung quanh: F=2R(R + l_d)

R: bán kính piston giảm chấn, R = 0,032 (m).

l_d: chiều dài buồng chứa dầu, l_d = 0,25 (m).

=> Q_max=68.2..0,032.(0,032 + 0,25)(130-30) =385(kcal).

- 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 = 2Z_bx = 2.11025 = 22050 (N)

Chọn vật liệu làm thanh đẩy là thép 40 có  [s]= 4.10⁸(N/m²) = 40000(N/cm²).

ứng suất lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. [s] = 40000 (N/cm²). Như vậy thanh đẩy giảm chấn đảm bảo điều kiện bền.

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN DAO ĐỘNG CỦA XE

4.1.  Mô hình toán học hệ dao động ô tô

Trong các lĩnh vực về kỹ thuật bất kì ở đâu cũng có phương trình dao động cơ học. Các kết cấu hoặc những trang thiết bị khác nhau như: ô tô,động cơ đốt trong, xe tăng, tàu thuỷ... đều chịu các dao động cơ học. Mặc dù kết cấu rất đa dạng và phức tạp, dao động trong chúng cũng khác nhau nhưng đều có thể mô tả nhờ công cụ toán học, bằng các phương trình vi phân thường nếu khối lượng của chúng được xem là tập trung hoặc bằng các phương trình vi phân với các đạo hàm riêng nếu khối lượng của chúng được xem là phân bố. Thiết lập mô hình toán hệ dao động cơ học cố gắng chọn mô hình động học sao cho gần với mô hình thực tế nhưng phải thuận tiện cho tính toán.

4.2. Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả dao động

Để có thể xác định được các thông số dao động của xe ta cần phải từ mô hình cơ học thiết lập được các phương trình vi phân mô tả chuyển động dao động của hệ. Có rất nhiều phương pháp để có thể thiết lập phương trình vi phân chuyển động của cơ hệ như: phương trình Lagrange loại II hoặc theo nguyên lý D’Alambe. Hiện nay người ta sử dụng nhiều cơ sở lý thuyết hệ nhiều vật để thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả động lực của cơ hệ. Đầu tiên là thiết lập hệ phương trình cân bằng cho từng vật của cơ hệ sau đó liên kết chúng lại với nhau bằng quan hệ lực và momen.

Vật 1: Thân xe (phần khối lượng được treo) coi như 1 vật có khối lượng M đặt tại trọng tâm. Chuyển  động của thân xe là chuyển động tịnh tiến theo phương Z ứng với toạ độ suy rộng Z, M = 11025 (N).

Vật 2: Các khối lượng không được treo, m = 550 (N).

4.3. ứng dụng Matlab Simulink mô phỏng dao động

Dựa vào hệ phương trình vi phân mô tả dao động của cơ hệ, ứng dụng các thư viện tiện ích sẵn có trong Simulink của matlab để mô phỏng mô hình dao động của ôtô hai cầu.

Kết quả sau khi chạy chương trình ta được kết quả như sau:

Chuyển vị theo phương thẳng đứng của thân xe

- Vận tốc dao động của thân xe

- Gia tốc dao động của thân xe

CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ BẢN

5.1. Nhiệm vụ, yêu cầu của piston

Piston là một chi tiết quan trọng trong giảm chấn (hình 4.1), làm nhiệm vụ ngăn cách giữa ngăn trên và ngăn dưới đồng thời làm nhiệm vụ tiết lưu dòng chất lỏng, mặt khác nó đóng vai trò như một bộ phận dẫn hướng. Piston làm việc trong điều kiện áp suất, nhiệt độ cao và độ mài mòn lớn. Vì vậy, vật liệu chế tạo piston phải có tính chịu nhiệt, chịu va đập và chịu ăn mòn cao. 

 5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston

 Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05 ¸ 1(mm), R_a = 5 ¸ 1,25.  Các lỗ có CCX 6 ¸ 8, R_a = 2,5 ¸ 0,63.

Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng dung sai đường kính lỗ nhỏ nhất.

Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01 ¸ 0,05 trên 100mm bán kính.

5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

Trên chi tiết có nhiều bề mặt phải gia công trong đó có nhiều bề mặt đòi hỏi độ chính xác CCX 6¸8, trên chi tiết cũng có nhiều lỗ phải gia công. Chi tiết có đủ độ cứng vững đảm bảo khi gia công không bị biến dạng. Các bề mặt cần gia công không có vấu lồi thuận lợi cho việc thoát dao. Các lỗ có kết cấu đơn giản, không có rãnh, bề mặt lỗ không đứt quãng. 

5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston

Vì cấu tạo của chi tiết có dạng hộp có nhiều lỗ vậy để đảm bảo điều kiện kết cấu, làm việc cũng như thuận tiện cho việc gia công cơ với vật liệu là CrMo4 nên ta chọn phương pháp đúc phôi.Vì sản xuất loạt nhỏ nên ta dùng phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng máy. Sau khi đúc cần làm sạch và cắt ba via.

5.6. Xác định lượng dư và chế độ cắt cho các nguyên công:

5.6.1. Nguyên công 1. Tiện khoả mặt đầu piston,  rãnh trên mặt đầu.

5.6.2. Nguyên công 2. Khoan, doa lỗ f8,5

5.6.4. Nguyên công 4. Khoan doa các lỗ trả mạnh  f2,53 và lỗ nén nhẹ f2,79

5.6.6. Nguyên công 6. Kiểm tra

- Kiểm tra độ đồng tâm của mặt trụ ngoài và mặt trụ trong bằng đồng hồ so. Chi tiết được gá lên máy tiện thông qua trục kiểm như trên hình 4.7.

- Kiểm tra độ tròn của mặt trụ ngoài piston. Đặt kim đồng hồ vào vị trí cao nhất của mặt ngoài piston, sau đó chỉnh kim đồng hồ về vị trí trung gian (vị trí 0). Xác định độ lệch của kim tại một số vị trí nhất định (đánh dấu) ta sẽ nhận được độ méo tương đối của mặt ngoài piston. 

KẾT LUẬN

  Qua các nội dung tính toán tính toán thiết kế đã trình bày ở trên bản đồ án của em đã đạt được các kết quả chính sau:

- Lựa chọn phương án và thiết kế các cụm chi tiết hệ thống treo cho xe du lịch 12 chỗ trên xe cơ sở mercedes Sprinter.

- Lựa chọn phương án và thiết kế các cụm chi tiết hệ thống treo sau.

- Các cụm chi tiết được thiết kế đảm bảo điều kiện bền lâu.

- Bố trí các cụm chi tiết lên xe bảo đảm điều kiện làm việc bình thường, không ảnh hưởng đến động học cũng như hoạt động của hệ thống và các cụm chi tiết khác.

  Trong quá trình làm đồ án em đã cố gắng tìm hiểu dưới sự hướng dẫn của thầy: PGS.TS………….. và các thầy trong bộ môn ôtô. Nhưng do thời gian có hạn, cũng như kiến thức về thực tế chưa nhiều nên trong quá trình hoàn thiện đồ án vẫn còn có khiếm khuyết. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy cô để đồ án của em hoàn thiện hơn.

Một lần nữa em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy: PGS.TS………….. cùng tất cả các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Tập bài giảng THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ÔTÔ tập 1&2

PGS . TS. Nguyễn Trọng Hoan xuất bản năm 2004.

2. Giáo trình THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ÔTÔ MÁY KÉO

Nguyễn Hữu Cẩn - Trương Minh Chấp - Dương Đình Khuyến – Trần Khang; Trường ĐHBK Hà Nội xuất bản năm 1978.

3. LÝ THUYẾT ÔTÔ MÁY KÉO

Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng; Nhà xuất bản KHKT năm 1996.

4. Bài giảng CẤU TẠO ÔTÔ tập 1&2

Phạm Vỵ - Dương Ngọc Khánh xuất bản năm 2004.

5. DUNG SAI VÀ TIÊU CHUẨN HÓA

Ninh Đức Tốn

6. DAO ĐỘNG Ô TÔ

Vũ Đức Lập, Học viện KTQS  Hà Nội, 1994.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"