MỤC LỤC

LỜI CÀM ƠN..............................................................................................................................................................................1

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………….......................................................................…….............…...........………...2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE...................................................................................................8

1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại...............................................................................................................................................8

1.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống treo...............................................................................................................................................8

1.1.2 Phân loại hệ thống treo......................................................................................................................................................9

1.1.3 Yêu cầu đối với hệ thống treo...........................................................................................................................................13

1.2.Cấu tạo và công dụng của hệ thống Treo............................................................................................................................14

1.2.1 Cấu tạo một hệ thống treo cơ bản có cấu tạo ………….............................................................................…........……...15

1.2.2 Công dụng của hệ thống treo trên ô tô.............................................................................................................................14

1.3. Bộ phận đàn hồi..................................................................................................................................................................15

1.3.1 Cấu tạo của bộ phận đàn hồi............................................................................................................................................15

1.3.2 Các dạng của bộ phận đàn hồi ........................................................................................................................................16

1.4 Bộ phận giảm chấn..............................................................................................................................................................17

1.4.1 Công dụng của giảm chấn................................................................................................................................................18

1.4.2 Phân loại giảm chấn..........................................................................................................................................................18

1.4.3 Yêu cầu của giảm chấn.....................................................................................................................................................21

1.5. Bộ phận dẫn hướng............................................................................................................................................................22

1.6. Tổng quan về Hyundai MIGHTY N250SL thùng bạt...........................................................................................................22

1.6.1. So sánh với các đời trước................................................................................................................................................22

1.6.2. Doanh số bán hàng..........................................................................................................................................................23

1.6.3. Cảm nhận người dùng.....................................................................................................................................................23

1.6.4. Thông số cơ bản của xe...................................................................................................................................................24

1.6.5. Lựa chọn phương án thiết kế...........................................................................................................................................24

1.6.7. Hệ thống treo sau.............................................................................................................................................................27

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE HUYNDAI MIGHTY N250..............................................................................28

2.1 Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước............................................................................................................................28

2.2 Xác định tần số dao động....................................................................................................................................................28

2.3 Tính toán hệ thống treo trước..............................................................................................................................................30

2.3.1 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp..................................................................................................................30

2.3.2 Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải............................................................................................................35

2.3.3 Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp..................................................................................................35

2..4 Tính đường kính tai nhíp....................................................................................................................................................38

2.3.5 Tính kiểm tra chốt nhíp.....................................................................................................................................................39

2.3.6 Tính phần tử giảm chấn...................................................................................................................................................40

2.3.7 Xác định kích thước các van............................................................................................................................................42

2.3.8 Xác định kích thước van trả.............................................................................................................................................45

2.3.9 Xác định kích thước van nén...........................................................................................................................................47

2.3.10 Kiểm tra điều kiện bền....................................................................................................................................................47

2.3.11 Xác định một số chi teiets khác cảu giảm chấn lò xo.....................................................................................................47

2.4. Đặc tính đàn hồi hệ thống treo sau....................................................................................................................................53

2.4.1 Tính toán hệ thống treo sau.............................................................................................................................................54

2.4.2 Tính toán một số chi teiets khác cua rnhip.......................................................................................................................65

2.5 Tính phần tử giảm chấn HTT sau.......................................................................................................................................64

2.5.1 Đặc tính của giảm chấn....................................................................................................................................................64

2.5.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn.......................................................................................................................66

2.5.3 Xác định kích thước các van............................................................................................................................................67

2.5.4 Xác định kích thước van trả.............................................................................................................................................69

2.5.5 Xác định kích thước van nén............................................................................................................................................71

2.5.5 Kiểm tra điều kiện bền giảm chấn sau.............................................................................................................................73

2.5.7 Xác định một số chi tiết khác của giảm chấn lò xo:..........................................................................................................74

CHƯƠNG 3: KIỂM BỀN CHO HỆ THỒNG TREO...................................................................................................................78

3.1 Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn......................................................................................................................78

3.2 Giới thiệu về phần mềm......................................................................................................................................................79

3.2.1 Phần mềm SOLIDWORK.................................................................................................................................................79

3.2.2 Phần mềm ANSYS WORKBENCH..................................................................................................................................79

3.3 Kiểm bền hệ thống treo trên phần mềm..............................................................................................................................80

3.3.2 Xây dựng mô hình 3D nhíp sau.......................................................................................................................................80

3.3.3 Sử dụng phần mềm ANSYS WORKBENCH để kiểm bền cho nhíp trước, và nhíp sau .................................................81

3.3.3.1 Kiểm bền cho nhíp trước............................................................................................................................................. 86

3.3.3.2 Kiểm bền cho nhíp sau.................................................................................................................................................85

CHƯƠNG 4 : BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO...........................................................................................85

4.1. Các dạng hư hỏng của hệ thống treo................................................................................................................................86

4.2. Sửa chữa nhíp, kiểm tra....................................................................................................................................................87

4.2.1 Kiểm tra............................................................................................................................................................................87

4.2.2 Tháo lắp...........................................................................................................................................................................88

4.2.3 Lắp đặt hệ thống treo.......................................................................................................................................................89

4.3. Bộ phận giảm chấn............................................................................................................................................................89

4.3 Sửa chữa giảm chấn...........................................................................................................................................................90

4.3.1 Kiểm tra............................................................................................................................................................................90

KẾT LUẬN................................................................................................................................................................................93

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................................................................94

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng tri ân chân thành đến toàn thể quý thầy cô trong trường Đại học Thủy Lợi, đặc biệt là các thầy cô thuộc khoa Cơ khí, những người đã dành nhiều tâm huyết và thời gian để truyền đạt những kiến thức quy báu trong suốt quá trình học tập.

Bên cạnh đó, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến : Th.S………………., người đã luôn tận tâm hướng dẫn, cung cấp kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp.

                                                                                                                                                                   Hà Nội, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                                                   Tác giả ĐATN/KLTN

                                                                                                                                                                     …………….

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ

Lịch sử hình thành:

Kể từ khi con người bắt đầu sử dụng phương tiện vận tải, vấn đề dao động đã trở thành mối quan tâm lớn. Ban đầu, khi xe kéo xuất hiện, bánh xe được gắn cố định với khung xe, phù hợp cho việc chở hàng nhưng không thoải mái cho người ngồi. Sau đó, xăm lốp ra đời, giúp giảm chấn động. Cùng với sự tiến bộ khoa học, nguyên lý dập tắt dao động đã được phát triển, dẫn đến sự hình thành hệ thống treo cho các phương tiện giao thông hiện đại

1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

1.1.1. Nhiệm vụ của hệ thống treo

Hệ thống treo ô tô có nhiều công dụng, bao gồm chịu tải trọng của xe, tạo cảm giác êm ái, giảm xóc khi lái và giữ bánh xe chuyển động thẳng đứng. Hệ thống còn giúp duy trì độ bám và ma sát của bánh xe với mặt đường, từ đó giúp xe linh hoạt trong các tình huống như phanh, vào cua, tăng tốc hay chuyển hướng. Đồng thời, nó cũng đảm bảo xe vận hành êm ái, ổn định, mang lại sự an toàn và thoải mái cho người ngồi trong xe.

* Giảm chấn động: Hệ thống treo giảm thiểu tác động từ các gờ, ổ gà hay sự gồ ghề trên đường, mang lại trải nghiệm lái êm ái và dễ chịu

* Duy trì độ bám đường: Hệ thống treo đảm bảo bánh xe luôn tiếp xúc với mặt đường, ngay cả khi di chuyển trên đường xấu hoặc vào cua, giúp xe vận hành ổn định và an toàn.

* Tăng tính ổn định: Khi xe di chuyển nhanh hoặc trên đường quanh co, hệ thống treo giúp duy trì cân bằng, giảm hiện tượng lật và ngăn xe nghiêng quá mức khi vào cua.

1.1.2 Phân loại hệ thống treo

Hệ thống treo được phân chia thành hai loại chính, tùy thuộc vào cách cấu tạo và nhiệm vụ của nó: Treo độc lập và treo phụ thuộc

* Hệ thống treo phụ thuộc: Hệ thống treo phụ thuộc cho phép hai bánh xe trên cùng một trục tương tác, khi một bánh di chuyển, bánh kia cũng bị ảnh hưởng. Hệ thống này thường có dạng thanh xoắn kết hợp với thanh cân bằng, phổ biến trên xe tải, xe bán tải và SUV khung gầm rời nhờ độ bền và khả năng chịu tải cao.

* Hệ thống treo độc lập: Hệ thống treo độc lập là loại hệ thống treo trong đó mỗi bánh xe trên cùng một trục được gắn với khung xe thông qua hệ thống treo riêng biệt. Nhờ vậy, chuyển động của một bánh xe không ảnh hưởng trực tiếp đến bánh xe còn lại.

* Hệ thống treo MacPherson (1 càng chữ A): 

Có thiết kế đơn giản, ít chi tiết, giúp giảm thời gian lắp ráp, hạ giá thành sản xuất và giảm trọng lượng, đồng thời tạo thêm không gian cho khoang động cơ xe dẫn động cầu trước. Hệ thống này cũng dễ sửa chữa, bảo dưỡng và tiết kiệm chi phí, vì vậy rất phổ biến trên các xe ô tô.".

* Treo đa liên kết ( Mutilink):

Được cải tiến từ hệ thống treo tay đòn kép, hệ thống treo đa liên kết (Multi-Link) sử dụng ít nhất 3 cần bên và 1 cần dọc, những cần này không nhất thiết phải dài bằng nhau và có thể xoay theo các hướng khác nhau so với ban đầu. Mỗi cần đều có 1 khớp nối cầu hoặc ống lót cao su ở cuối, nhờ đó chúng luôn ở trạng thái căng, nén và không bị bẻ cong. Bố cục đa liên kết được sử dụng cho cả hệ thống treo trước và sau.

* Hệ thống treo cân bằng: 

Loại hệ thống treo cần bằng này chỉ được sử dụng đối với xe tải 3 cầu trở lên thì mới có thêm loại treo cân bằng (thăng bằng) được bố trí giữa 2 cầu chủ động liên tiếp làm tăng khả năng chịu tải trọng cho xe.

1.1.3 Yêu cầu đối với hệ thống treo

Hệ thống treo cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- 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

- Đảm bảo vỏ ôtô không bị nghiêng khi quay vòng hoặc khi phanh

- Đảm bảo chiều rộng cơ sở và các góc đặt của trụ đứng bánh xe dẫn hướng không thay đổi

- Đảm bảo sự tương thích giữa động lực học bánh xe dẫn hướng và động học của dẫn động lái.

1.2. Cấu tạo và công dụng của hệ thống treo

1.2.1 Cấu tạo một hệ thống treo cơ bản có cấu tạo 3 bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, Bộ phận giảm chấn và bộ phận dẫn hướng.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống treo như hình 1.1.9

1.2.2. Công dụng của hệ thống treo trên ô tô

Sự kết hợp của ba bộ phận chủ chốt trong hệ thống treo đảm bảo cho xe ô tô vận hành an toàn, ổn định hơn trên mọi quãng đường. Dưới đây là những công dụng chính của hệ thống này:

- Hỗ trợ nâng đỡ và phân bổ trọng lượng xe lên 4 bánh, giúp xe cân bằng và đảm bảo độ bám đường, tạo điều kiện cho việc điều khiển dễ dàng khi xe chuyển hướng, tăng tốc hay phanh gấp.

- Hấp thụ dao động từ mặt đường, giảm rung động khi xe di chuyển trên đường không bằng phẳng, mang lại sự êm ái và thoải mái cho người ngồi.

1.3. Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi như hình 1.1.10.

1.3.1 Cấu tạo của bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi trên ô tô hiện nay rất đa dạng, bao gồm lá nhíp, lò xo, thanh xoắn và khí nén (dùng trên các xe hạng sang, xe giường nằm…). Chúng giúp bánh xe dao động theo phương thẳng đứng, đảm bảo độ êm ái khi xe vận hành.

Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là hấp thụ tác động từ mặt đường, giảm ảnh hưởng lên khung xe và tạo điều kiện cho bánh xe dao động. Đồng thời, bộ phận này nâng đỡ toàn bộ trọng lượng xe, giúp xe di chuyển êm ái và thoải mái cho người ngồi.

* Lò xo: Có nhiệm vụ hấp thụ các chấn động và duy trì chiều cao của xe khi gặp tải trọng khác nhau.

* Giảm chấn: Giảm thiểu sự dao động quá mức của lò xo, giúp xe trở lại trạng thái cân bằng nhanh chóng sau khi vượt qua các địa hình không bằng phẳng.

* Thanh ổn định (thanh chống nghiêng): Giúp giảm hiện tượng xe bị nghiêng khi vào cua, tăng cường độ ổn định của xe.

1.3.2. Các dạng của bộ phận đàn hồi :

* Bộ phận đàn hồi lá nhíp: thường sử dụng trên những chiếc xe tải vì chúng chịu được tải cao nhưng độ êm dịu thấp

* Bộ phận đàn hồi lò xo: thường sử dụng trên xe con nhờ công nghệ đơn giản, độ êm dịu tốt tuy nhiên khó bố trí

* Bộ phận đàn hồi khí nén: thường sử dụng trên những chiếc xe hơi hạng sang, xe tải hoặc xe bus

* Bộ phận đàn hồi cao su: dạng này ít gặp nhất trong tất cả các dạng của bộ phận đàn hồi

1.4 Bộ phận giảm chấn

1.4.1 Công dụng của giảm chấn

Bộ phận giảm chấn trong hệ thống treo có nhiệm vụ:

- Dập tắt dao động: Hấp thụ và triệt tiêu các dao động sinh ra khi xe di chuyển qua địa hình gồ ghề, giúp bánh xe nhanh chóng ổn định.

- Tăng độ bám đường: Đảm bảo bánh xe duy trì tiếp xúc với mặt đường một cách ổn định, kể cả khi xe gặp chướng ngại vật hay vào cua.

- Cải thiện cảm giác lái: Giúp hành khách cảm thấy êm ái hơn khi di chuyển, giảm sự rung lắc và tạo cảm giác lái mượt mà.

1.4.2 Phân loại giảm chấn

a. Giảm chấn hai lớp vỏ

* Cấu tạo:

Giảm chấn 2 lớp vỏ như hình 1.18.

Phần trên của cần  đẩy được bắt với khung thân xe, vỏ ngoài bộ giảm chấn bắt chặt với dầm cầu. Phía trên xilanh có bộ phận bao kín và dẫn hướng cần đẩy. Trong bôj giảm chấn có 3 cần chứa dầu: Buồng A phía  trên piston, buồng B phía dưới piston, buồng C phía trung gian giữa vỏ và xilanh trong.

* Nguyên lý làm việc:

Khi xe chuyển động trên đường bằng phẳng bộ phận đàn hồi tạo cho bánh xe và khung xe dao động theo phương thẳng đứng với nhíp xe, làm piston dịch chuyển trong xi lanh có 2 hành trình nén và  trả về.

b. Giảm có một lớp vỏ

* Cấu tạo:

Cấu tạo của giảm chấn 1 vỏ như hình 1.19.

1.4.3 Yêu cầu của giảm chấn

Bộ phận giảm chấn cần phải đáp ứng các yêu cầu sau:

- Khả năng triệt tiêu dao động nhanh chóng: Giảm chấn phải nhanh chóng dập tắt các dao động sinh ra từ bánh xe và thân xe khi di chuyển qua địa hình không bằng phẳng.

- Tính ổn định: Đảm bảo xe duy trì tính ổn định, đặc biệt trong các tình huống vào cua, phanh gấp, hay di chuyển trên địa hình xấu.

- Độ bền cao: Phải hoạt động hiệu quả trong suốt thời gian dài mà không bị hư hỏng, đồng thời chịu được các điều kiện khắc nghiệt như rung động, nhiệt độ cao, và tác động cơ học.

1.6. Tổng quan về Hyundai MIGHTY N250SL thùng bạt

Hyundai mighty N250SL là phiên bản xe tải nhẹ thuộc dòng New Mighty, ra mắt tại thị trường Việt Nam nhằm thay thế và nâng cấp cho các dòng xe tải trước đó như Hyundai HD65, HD72, và đặc biệt là N250. Xe nhanh chóng thu hút sự quan tâm từ các doanh nghiệp vận tải và cá nhân nhờ vào kích thước nhỏ gọn, tải trọng phù hợp, và tính năng cải tiến vượt trội. Hình dáng bên ngoài xe Hyundai mighty N250SL thùng bạt như dưới.

1.6.1. So sánh với các đời trước

* Điểm mạnh:

- Kích thước thùng hàng lớn hơn: So với phiên bản Hyundai N250, N250SL có thùng dài hơn (3.6 mét so với 3.1 mét của N250), giúp tăng khả năng chứa hàng, đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa cồng kềnh hơn.

- Công nghệ động cơ tiên tiến: Sử dụng động cơ D4CB với tiêu chuẩn khí thải Euro 4, giúp xe thân thiện hơn với môi trường và tiết kiệm nhiên liệu hơn so với các mẫu xe Hyundai đời trước, vốn sử dụng động cơ tiêu chuẩn Euro 2 hoặc 3.

- Tiện nghi và an toàn được cải thiện: Hyundai N250SL được trang bị cabin rộng rãi và hệ thống điều hòa hiện đại hơn so với những phiên bản cũ. Các cải tiến về an toàn như hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân không, khung gầm chắc chắn, tăng độ ổn định khi vận hành.

* Điểm yếu:

- Giá thành cao hơn: So với các dòng xe tải cùng phân khúc từ các thương hiệu nội địa hoặc xe tải Trung Quốc, Hyundai N250SL có giá thành cao hơn, do được nhập khẩu linh kiện và lắp ráp trong nước với chất lượng Hàn Quốc.

- Sức cạnh tranh trong phân khúc: Mặc dù N250SL có nhiều cải tiến, nhưng các đối thủ trong phân khúc như Isuzu QKR hoặc Mitsubishi Fuso Canter vẫn giữ thị phần lớn nhờ giá thành cạnh tranh và chi phí bảo dưỡng thấp.

1.6.3. Cảm nhận người dùng

* Ưu điểm:

Hyundai N250SL được đa số người dùng đánh giá cao về độ bền, vận hành êm ái và tiết kiệm nhiên liệu. Cabin rộng rãi, tiện nghi, mang lại sự thoải mái cho tài xế trong các chuyến đi dài. Xe có khả năng vận chuyển hàng hiệu quả trong các khu vực đường phố chật hẹp hoặc đông đúc. Động cơ mạnh mẽ cùng khả năng tiết kiệm nhiên liệu là những điểm cộng lớn của mẫu xe này.

* Nhược điểm:

Một số người dùng cho rằng chi phí bảo dưỡng của xe Hyundai cao hơn so với các thương hiệu nội địa hoặc xe tải Trung Quốc. Việc sửa chữa phụ tùng ở các địa phương xa cũng gặp khó khăn nếu không có đại lý chính hãng của Hyundai..

Kết luận: Hyundai New Mighty N250SL thùng bạt đã khẳng định được vị thế trong phân khúc xe tải nhẹ tại Việt Nam, nhờ vào thiết kế tối ưu cho đô thị, động cơ mạnh mẽ và hiệu quả nhiên liệu, cùng với sự cải tiến về tiện nghi và an toàn so với các đời trước. Mặc dù còn những thách thức về giá thành và sức cạnh tranh, nhưng doanh số bán hàng ổn định và phản hồi tích cực từ người dùng đã chứng minh sức hút của mẫu xe này trên thị trường.

1.6.4. Thông số cơ bản của xe

Thông số kỹ thuật của xe Hyundai New Mighty N250SL như bảng 1.1.

1.6.5. Lựa chọn phương án thiết kế

a. Mục tiêu và phạm vi của hệ thống treo

* Mục tiêu: Thiết kế một hệ thống treo đáp ứng yêu cầu về tải trọng, tính ổn định, độ bền và độ thoải mái khi vận hành cho xe tải Hyundai New Mighty N250SL tải trọng 2,5 tấn.

* Phạm vi: Áp dụng cho hệ thống treo trước và sau của xe tải, bao gồm các thành phần như: lò xo, giảm chấn, thanh cân bằng, các cơ cấu liên kết, và các chi tiết phụ trợ khác.

b. Phân tích yêu cầu thiết kế

* Tải trọng thiết kế: Xác định tải trọng tĩnh và động tác động lên hệ thống treo.

- Tải trọng danh định: 2,5 tấn (khoảng 24500 N).

- Xem xét phân bố tải trọng giữa cầu trước và cầu sau.

* Tính năng vận hành:

- Độ êm dịu khi vận hành.

- Khả năng giảm chấn và triệt tiêu dao động.

- Khả năng chịu tải và phân bố tải trọng hợp lý.

* Điều kiện hoạt động:

- Địa hình: Đường đô thị, đường hỗn hợp, đường gồ ghề.

- Tốc độ vận hành: Từ thấp đến trung bình (0 - 100 km/h).

d. Phân tích lực và dao động

* Phân tích lực tác động:

- Tính toán lực từ tải trọng tĩnh và tải trọng động.

- Phân tích ảnh hưởng của dao động do đường xấu, khúc cua, và tăng tốc/phanh gấp.

* Tính toán dao động hệ thống:

- Xác định tần số dao động riêng của hệ thống treo (phải nằm trong khoảng tối ưu để đảm bảo độ êm dịu).

- Dùng phương pháp phân tích dao động cưỡng bức và dao động tự do.

e. Tính toán các thông số kỹ thuật

* Lò xo/nhíp:

Xác định độ cứng của lò xo hoặc nhíp lá (spring rate) dựa trên tải trọng và độ biến dạng mong muốn.

* Giảm chấn:

- Tính toán lực giảm chấn dựa trên vận tốc và tải trọng.

- Lựa chọn hệ số giảm chấn thích hợp.

f. Lựa chọn vật liệu chế tạo:

* Lò xo và nhíp lá:

Sử dụng thép hợp kim có độ bền cao (như thép 65Mn, SUP9) để đảm bảo khả năng chịu tải và độ dẻo dai.

* Giảm chấn:

Vật liệu chính: Thép chịu lực và hợp kim nhôm cho ống ngoài.

* Liên kết và ổ trục:

Sử dụng bạc lót bằng cao su hoặc polyurethane để tăng tuổi thọ và giảm tiếng ồn.

1.6.7. Hệ thống treo sau

Hệ thống treo sau của xe tải chủ yếu dùng để chở hàng hóa, vì vậy cầu sau không cần độ êm dịu như cầu trước. Do khối lượng thay đổi lớn, cần thêm nhíp phụ để duy trì hiệu quả.

Đối với xe tải 2,5 tấn, hệ thống treo gồm có treo trước và treo sau. Tuy nhiên, vì khối lượng tính toán rất lớn và thời gian thực hiện đồ án có hạn, em chỉ thực hiện tính toán thiết kế cho hệ thống treo sau. Ngoài ra, thực tế của bản thân em còn cần bổ sung thêm nhiều kiến thức để hoàn thiện đồ án

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE HUYNDAI MIGHTY N250

2.1 Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước

Đặc tính đàn hồi là quan hệ giữa phản lực pháp tuyến Z tác dụng lên bánh xe và độ biến dạng của hệ thống treo f đo ngay tại trục bánh xe, quan hệ hàm Z=g(f)

Đặc tính đàn hồi được xây dựng với giả thiết bỏ qua ma sát và khối lượng phần không được treo thì có thể trừ đi phần khối lượng này khi tính phản lực Z. Đặc tính được xem như là tuyến tính, đường đặt tính phải đi qua 2 điểm A(f_t, Z_t); B (f_đ, Z_đ).         

Với: Z_t: là tải trọng tĩnh tác dụng tại bánh xe gây ra biến dạng f_t, Z_đ tải trọng động tác dụng tại bánh xe gây ra biến dạng f_đ

2.2 Xác định tần số dao động.

Hệ thống treo là đối xứng 2 bên,nên chỉ cần tính cho một bên với tải trọng tương ứng:

Trọng lượng được treo:  G_dt = 7432,5 (N

Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe: Z_bx = 8182,5 (N)

Hệ thống treo phải đảm bảo xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu như tần số, gia tốc và vận tốc dao động

Chọn chỉ tiêu tần số dao động để đánh giá như sau:

Tần số dao động của xe tải: n = 60 - 120 (lần/phút). Với số lần như vậy thì người khỏe mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững.

Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo sau n_s = 100 (lần/phút)

=> Độ võng tĩnh: f_t = 0,09 (m) = 9 (cm)

Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: C = 825,8 (N/cm)

Độ võng động  f_đ = 3 6 (cm). Chọn f_đ = 6 (cm)

2.3 Tính toán hệ thống treo trước

2.3.1 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

Lực tác dụng lên lá nhíp là phản lực từ mặt đất Z, tác động lên nhíp tại điểm tiếp xúc giữa nhíp và dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α, vì vậy một lực dọc X sẽ tác động lên nhíp. Để giảm lực X, góc α cần được làm càng nhỏ càng tốt, nhưng vẫn phải đảm bảo rằng góc này không nhỏ hơn một trị số giới hạn nhất định, nhằm tránh việc quang nhíp vượt quá vị trí trung gian (thẳng đứng). Khi ô tô di chuyê’n không ta’i, góc α\alphaα thường được chọn không nhỏ hơn 5°. Khi có tải trọng đầy, góc α\alphaα có thể đạt từ 40° đến 50°. Để đơn giản hóa tính toán, ta sẽ không xét đến ảnh hưởng của lực X.

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

Z_bx = G_đt + G_0t = 7432,5+750 = 8182,5 (N)

- Chọn chiều dài lá nhíp chính :

 Đốt với nhíp trước xe tải:

L = (0,22 0,35) L_X

=> L = (0,22 0,35) . 3360 = 739,2 1176 (mm).

Chọn chiều dài lá nhíp chính: L = 1100 (mm)

Chọn chiều rộng quang nhíp: l_q = 120 (mm).

1/2 lá nhíp từ quang nhíp: l_k = (L – l_q)/2 = 490 (mm)

Như vậy l_l  = 490 (mm).

Chọn số lá nhíp là 9 được chia làm hai nhóm:

Nhóm 1: gồm 2 lá có L = 1100 (mm) chiều dày 6 (mm)

Nhóm 2: gồm 7 lá, chiều dày các lá 6,4 (mm)

Chiều rộng các lá 55 (mm)

Thay l₁ = 490 (mm) giải hệ phương trình ta được:

Từ phương trình cuối ta có: l₉ = 0,6l₈  thế lần lượt từ dưới lên trên ta được kết quả sau: l₈ =0,725l₇; l₇=0.788l₆; l₆=0,827l₅; l₅=0,854l₄; l₄=0.873l₃; l₃=0.888l₂

 mà l₂ = l₁ =490 (mm) =>l₃ =435 mm; L₄ = 380 (mm) ; L₅ = 325(mm) ; l₆=269 (mm) ; l₇ = 212 (mm) ; l₈ = 154 (mm) ; l₉ = 92 (mm)

Từ phương trình L_k = 2l_k + l_q ta có bảng sau :

2.3.2 Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải

Trọng lượng được treo G_đt: G_đt = 5875 (N)

Số lần dao động trong một phút: n = 109 (lần/phút)

Vậy hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu của xe trong tất cả thời gian hoạt động của xe. Việc tính toán tần số dao động của HT treo sau khi xe chuyển động không tải chỉ để xác định thông số của xe.

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

Theo phương pháp tải trọng tập trung, khi nhíp hoạt động, các lá nhíp chỉ tiếp xúc tại hai đầu mỗi lá. Lực được truyền từ lá này sang lá kia qua hai điểm tiếp xúc ở đầu mút, trong khi phần giữa của lá không tiếp xúc và có thể biến dạng tự do. Giả thuyết này giả định rằng ở hai đầu các lá nhíp có các con lăn, trong khi phần giữa của nhíp được kẹp cứng bằng các quang nhíp. Lực chỉ được truyền giữa các lá nhíp nằm giữa hai đầu mút

* Sơ đồ tính nhíp:  

Sơ đồ tính nhíp như hình dưới:

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 thì biến dạng của lá nhíp 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

Giải hệ trên bằng phương pháp thế với P = 3716,25 (N) ta được kết quả: X₁ = X₂ = 1,1X₃ = 2985(N); X₃ = … =X₉ = 2716 (N)

2.3.6 Xây dựng biểu đồ ứng suất

Ta thấy ứng suất sinh ra của mỗi nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. [σ] = 60000 (N/cm²) do đó các lá nhíp đủ bền.

Tính toán một số chi tiết khác của nhíp

2.4 Tính đường kính tai nhíp

Từ hình 2.6 ta thấy:

D : là đường kính trong của tai nhíp

H₀ :là chiều dày của lá nhi’p chính.

b : là chiều rộng của lá 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 = φ.Z_bx

Ứng suất tổng hợp cho phép : [σ_th] =350 (MN/m²)=35000 (N/cm²

Như vậy đường kính trong max của tai nhíp được xác định :

Thay số ta có : D_max = 3,2 (cm)

Chọn đường kính tai nhíp : D = 3 (cm) = 30 (mm)

Ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra : σ_th = 32978 (N/cm²)

Suy ra σ_th < [σ] . Vậy tai nhíp đủ bền.

2.3.5 Tính kiểm tra chốt nhíp

Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính danh nghĩa của tai nhíp : D_{chốt nhíp} = 3 (cm) = 30 (mm)

Chọn vật liệu chế tạo nhíp là thép hợp kim xemantic hóa loại 20X với ứng suất chèn dập cho phép:  [σ] = 900 1000 (N/cm²)

Thay số ta có : σ_chendap = 347 (N/cm²)

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

Vậy chốt nhíp đủ bền.

2.3.7 Xác định kích thước các van

Khi giảm chấn làm việc có những trường hợp sau:

- Trường hợp mà van trả nhẹ

- Trường hợp mà van trả mạnh

- Trường hợp mà  van nén nhẹ

- Trường hợp mà van nén mạnh

Mặt cắt 1-1 là mặt cắt của dòng chất lỏng trong piston, vì vậy vận tốc dòng chảy tại mặt cắt này chính là vận tốc tương đối giữa 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 rất nhỏ (bằng chiều cao của lỗ van), do đó có thể bỏ qua đại lượng này trong các tính toán. Chất lỏng chuyển động trong lỗ van theo chế độ chảy rối, vì vậy hệ số α=1

Chất lỏng tiêu tốn trong một đơn vị thời gian được xác định theo công thức:

Q = F.v₁                                                                               (2)

Trong đó:

Q: là lưu lượng mà piston đẩy đi trong một đơn vị thòi gian

F: là diện tích làm việc hiệu dụng của piston

v_1­: là vận tốc dịch chuyển tương đối của piston và xylanh

Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lưu lượng chất lỏng qua van nên Q=Q’

2.3.8 Xác định kích thước van trả

a. Xác định kích thước van trả nhẹ:

d_p: là đường kính piston d_p = 0,035 (m)

d_t : là đường kính thanh đẩy 0,01 (m)

Suy ra: F_t = 8,84.10^-4 (m²)

P_tn : là lực cản của giảm chấn trong hành trình trả nhẹ:

P_tn = K_t.v

Với:

K_t: là hệ số cản trong hành trình trả nhẹ. K_t = 4749 (Ns/m)

v: là vận tốc tương đối piston và xylanh. v = 0,3 (m/s)

Suy ra: P_tn = 4749.0,3 = 1424,7 (N)

Dp: là độ chênh áp của dòng chất lỏng:

Thay số Dp = 1613477 (N/m²)

Đường kính 1 lỗ là: d = 1,3 (mm).

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

b. Xác định đường kính van trả mạnh

Van trả mạnh hoạt động khi vận tốc piston v>3 (m/s). Khi xe di chuyển trên những đoạn đường gồ ghề và mặt đường xấu, lực kích động từ mặt đường lớn khiến bộ giảm chấn hoạt động ở chế độ tải nặng, kéo dài và tạo ra sự cản trở mạnh mẽ. Lúc này, áp suất dầu tăng đột ngột. Khi vận tốc v>3 (m/s), chất lỏng sẽ có áp suất rất cao (khiến tất cả các van trả mở hoàn toàn) , tức là diện tích lưu thông đạt giá trị tối đa. Ở vận tốc này, diện tích lưu thông không thể mở rộng thêm nữa, vì vậy diện tích lưu thông sẽ giữ nguyên và không thay đổi.

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

P_tm=P_tn+k.K_t.(v₂-v₁)

Với:

P_tn: là lực cản trong quá trình trả nhẹ P_tn = 1424,7 (N)

k: là hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc k = 0,6

K_t: là hệ số cản trong hành trình trả K_t  = 4749 (Ns/m)

v₁: là vận tốc tương đối piston và xylanh khi trả nhẹ v₁ = 0,3 (m/s)

v₂: là vận tốc tương đối piston và xtlanh khi trả mạnh v₂ = 0,5(m/s)

Suy ra: P_tm=1424,7 +0,6.4749.(0,5-0,3)=1994,58(N).

Dp: là độ chênh áp của dòng chất lỏng:: Dp = 2258868 (N/m²)

Vậy tổng diện tích lỗ trả mạnh là: Ʃf_vtm =11,5.10^-6-8,14.10^-6=3,36.10^-6(m²)

Chọn số lỗ van trả mạnh là 4 lỗ.

Đường kính mỗi lỗ là:  d = 1,034.10^-3 (m)

Vậy van trả mạnh có 4 lỗ đường kính mỗi lỗ là d = 1,03 (mm)

2.3.9 Xác định kích thước van nén

a. Xác định kích thước van nén nhẹ

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

Với: d_p : là đường kính piston d_p = 0,035 (m)

=> F_n = 9,62.10^-4 (m²)

P_nn : là lực cản của giảm chấn trong hành trình nén nhẹ:

P_nn= K_n.v

Trong đó:

K_n: là hệ số cản trong hành trình nén nhẹ K_n = 1583 (Ns/m)

v: là vận tốc tương đối piston và xylanh v = 0,3 (m/s)

Suy ra: P_nn=1583.0,3=474,9(N)

Dp: là dộ chênh áp của chất lỏng: Dp = 493659 (N/m²)

Đường kính một lỗ là:  d = 2,3 (mm)

Vậy van nén nhẹ có 4 lỗ đường kính mỗi lỗ là d = 2,3 (mm)

b. Xác định kích thước van nén mạnh

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

: là tổng diện tích lỗ van nén nhẹ và nén mạnh

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

P_nm= P_nn+k.K_n.(v₂-v₁)

Với:

P_nn: là lực cản trong hành trình nén nhẹ. P_nn = 474,9 (N)

k: là hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc. k =0,6

K_n: là hệ số cản trong hành trình nén. K_n = 1583 (Ns/m)

v₁: là vận tốc tương đối piston và xylanh khi nén nhẹ v₁ = 0,3 (m/s)

v₂: là vận tốc tương đối piston và xylanh khi nén mạnh xét tại v₂=0,5 (m/s)

Suy ra:  P_nm = 474,9 + 0,6.1583.0,2 = 664,86 (N)

Thay số ta có tổng diện tích van nén: Ʃf_v= 23.10^-6(m²)

Vậy tổng diện tích lỗ van nén mạnh là:  Ʃf_vmax =  23.10^-6 – 16,03.10^-6 = 6,97.10^-6 (m²)

Chọn số lỗ van nén mạnh là 4 lỗ với đường kính 1 lỗ là: d = 1,5 (mm)

Vậy van nén mạnh có 4 lỗ đường kính mỗi lỗ là d = 1,5 (mm)

 2.3.10. Kiểm tra điều kiện bền

Ở đây 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 = 2.8182,5 = 16365 (N)

Ứng suất kéo (nén) lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy: σ = 9261 (N/m²

Chọn vật liệu làm thanh đẩy là thép 40 có [σ] = 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 [σ] = 40000 (N/cm²). Như vậy thanh đẩy giảm chấn đảm bảo điều kiện bền.

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

a. Lò xo van nén mạnh:

- Kết cấu van nén mạnh thể hiện như hình dưới:

Kết cấu van nén mạnh như hình 2.8.

- Lực tác dụng lên lò xo khi van bắt đầu mở :

P: là áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ P =493659 (N/m²)

D₃, D₄: là các kích thước như hình vẽ, D₃ = 18 (mm), D₄ = 14 (mm)

Suy ra: P₁ = 50N

- Ứng suất trong lò xo được tính theo công thức:

D: là đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 19 (mm)

P₂: là lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn.

d: là đường kính dây lò xo, và được tính:

Với: [τ] : là ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [τ] = 500 700 (MN/m²). Chọn [τ] = 500 (MN/m²)

Suy ra:  d > 1,88 (mm) => Chọn d = 2 (mm)

n: là số vòng làm việc chọn là n = 4 vòng

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

H_m = n.d + δ.n₀ = 4.2 + 1.5 = 13 (mm)

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

H_d = H_m + h = 13 + 1,5 = 14,5 (mm)

Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

H_td = H_d + λ = 14,5 + 0,09 = 14,59 (mm)

b. Lò xo van trả mạnh :

Kết cấu van trả mạnh như hình 2.9.

- Lực tác dụng lên lò xo van khi bắt đầu mở:

P : là áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ trả nhẹ: P = 1613477 (N/m²)

D₃, D₄ : là các kích thước như hình vẽ: D₃ = 20 mm, D₄ = 17 (mm)

Suy ra:  P₁ = 141 (N).

- Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn:

P_t: là áp suất chất lỏng cuối thòi kỳ trả mạnh với v_nm = 0,5 (m/s) và K_nm=0,6K_n, P_t = 2258868 (N/m²)

Suy ra: P₂ = 197 (N)

Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn:

H_m = n.d + δ.n₀ = 4.2,5 + 1.5 = 15 (mm)

Trong đó:

δ :là khoảng cách giữa các vòng dây, δ = 1 (mm)

n₀ : là số vòng toàn bộ của lò xom n₀ = n + 1

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

H_d = H_m + h = 15 + 1,5 = 16,5 (mm)

Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

H_td = H_d + λ = 16,5 + 0,14 = 16,64 (mm)

Bước của lò xo: t = 1,8 (mm)

Kiểm tra lại ứng suất cắt trong lò xo khi chịu lực nén P₂: τ = 392(MN/m²)

Suy ra τ < [τ] = 700 (MN/m²)

2.4. Đặc tính đàn hồi hệ thống treo sau

Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo thể hiện như hình dưới.

Đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo đã chọn bao gồm 2 yếu tố đường tuyến tính OA với độ cứng không đổi và đường phi tuyến tính AB với độ cứng thay đổi. Hoành độ OE là độ võng tĩnh f_t của hệ thống ứng vói tải trọng tĩnh F_t. Điểm Claf điểm tựa của bộ phận hạn chế trên nên EC là giá trị độ võng động trên fdt, đoạn OE là dạng của phần tử đàn hồi có độ cứng thay đổi, để có đường đặc tính như trên ta chọn phần tử đàn hồi là nhíp và ụ hạn chế bằng cao su.

* Xác định tần số dao động hệ thống treo sau:

Hệ thống treo là đối xứng 2 bên, vì vậy khi tính toán ta chỉ cần tính toán cho 1 bên. Tải trọng tác dụng lên 1 bên của hệ thống treo sau:

Trọng lượng được treo: G_dt = 17842,5 (N)

Trọng lượng không được treo tại vị trí cầu sau G_0t3 = 1250 (N)

Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe: Z_bx = 17842,5 + 1250 = 19092,5 (N)

Hệ thống treo phải đảm bảo xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu như tần số, gia tốc và vận tốc dao động

Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: C = 1983 (N/cm)

Độ võng động  f_đ = 3 6 (cm). Chọn f_đ = 6 (cm)

2.4.1 Tính toán hệ thống treo sau

 Chọn thông số chính của lá bó nhíp chính.

Khi ô tô chuyển động không tải thì góc α thường được chọn không bé hơn 5°. Khi tải trọng đầy góc α có thể đạt trị số 40 - 50°. Để đơn giản tính toán sẽ không tính đến ảnh hưởng của lực X.

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

- Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước: Z_bx = 17842,5+1250 = 19092,5 (N)

- Chọn chiều dài lá nhíp chính:

Đối với nhíp sau xe tải: L = (0,35 0,45) L_X

Chọn chiều dài lá nhíp chính: L = 1400 (mm)

Chọn chiều rộng quang nhíp: l_q = 140 (mm).

1/2 lá nhíp từ quang nhíp: l_k = (l – l_q)/2 = 630 (mm)

Như vậy l_l  = 630 (mm).

Chọn số lá nhíp là 11 được chia làm hai nhóm:

Nhóm 1: gồm 2 lá có: L = 1400 (mm) chiều dày 8,6 (mm)

Nhóm 2: gồm 9 lá, chiều dày các lá 9 (mm)

- Chiều rộng các lá 65 (mm)

a. Xác định chiều dài các lá nhíp:

Từ phương trình cuối ta có: l₁₁ = 0,6l₁₀  thế lần lượt từ dưới lên trên ta được kết quả sau: l₁₀ =0,725l₉;  l₉=0.788l₈;  l₈=0,827l₇; l₇=0,854l₆; l₆=0,873l₅; l₅=0,888l₄; l₄ = 0,9l₃;  l₃ = 0,873l₂

mà l₂ = l₁ = 630 (mm) => l₃ = 550 mm; l₄ = 495 (mm) ; l₅ = 440(mm) ; l₆=384 (mm) ; l₇ = 328 (mm) ; l₈ = 271 (mm) ; l₉ = 214 (mm) ; l₁₀=155(mm) ;  l₁₁ = 93 (mm)

b. Tính độ cứng thực tế của nhíp:

Lực tác dụng lên thanh nhíp thể hiện như hình dưới.

Vậy độ cứng của nhíp là: C_n =  1411 (N/cm)

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

Nếu chỉ khảo sát ½ lá nhíp, ta có thể hình dung bộ nhíp được cấu tạo từ một số dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác động của một tải trọng ngoài, ứng suất trong các lá có thể xác định nếu biết các lực tác động lên mỗi 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

Giải hệ trên bằng phương pháp thế với P = 7252,75 (N) ta được kết quả: X₁ = X­₂ = 5792 (N) ; X₃ = … =X₁₁ = 5346 (N)

Ta thấy ứng suất sinh ra của mỗi nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. [σ] = 60000 (N/cm²) do đó các lá nhíp đủ bền.

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

a. Tính đường kính tai nhíp:

So đồ tính tai nhíp thể hiện như hình dưới.

Qua hình 2.15 thấy:

D : là đường kính trong của tai nhíp

h₀ : là chiều dày của lá nhíp chính.

b : là chiều rộng của lá 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 = φ.Z_bx

Ứng suất tổng hợp cho phép : [σ_th] =350(MN/m²)=35000(N/cm²)

Như vậy đường kính trong max của tai nhíp được xác định :

Thay số ta có : D_max =  3,1 (cm)

Chọn đường kính tai nhíp : D = 3 (cm) = 30 (mm)

Ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra : σ_th = 324515 (N/cm)²

Ta thấy  σ_th < [σ]. Vậy tai nhíp đủ bền.

b. Tính kiểm tra chốt nhíp:

Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính danh nghĩa của tai nhíp :  D_{chốt nhíp} = 3 (cm) = 30 (mm)

Chọn vật liệu chế tạo nhíp là thép hợp kim xemantic hóa loại 20X với ứng suất chèn dập cho phép : [σ] = 900 1000 (N/cm²)

Thay số ta có : σ_chendap = 685 (N/cm)²

Suy ra : σ < [σ_chendap]. Như vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép vật liệu.

Vậy chốt nhíp đủ bền.

2.5 Tính phần tử giảm chấn hệ thống treo sau

2.5.1 Đặc tính của giảm chấn

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

P_g = K.Z_tⁿ

Hệ số cản trung bình của giảm chấn: K_gc = K_tr = 5692 (Ns/m)

Tính toán hệ số cản giảm chấn, ta có phương trình:

K_n + K_tr = 2K_gc

Giải hệ ta được : K_n = 2846 (Ns/m) và K_tr = 8538 (Ns/m)

2.5.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn

Chế độ làm việc căng thẳng được xác định là: v = 0,3 (m/s)

Công suất tỏa nhiệt của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt là F được tính như sau:   

N_t = 427.α.F.(T_max - T_min)

T_max; T_min: là nhiệt độ cho phép: T_max = 120°; T_min = 20°

512,28 = 427.0,13.F.(120 - 20)

=> F = 0,1 (m²)

F = πDL. Chọn D = 55 (mm) = 0,055 (m)

=> Thay số được: L = 0,579 (mm)

Chọn sơ bộ giảm chấn L = 580 (mm)

Qua hình 2.17. trên thấy chiều dài giảm chấn gồm:

L_­d : là chiều dài phần đầu giảm chấn

L_m : là chiều dài bộ phận làm kín

L_p là chiều dài piston giảm chấn

L_g : là hành trình làm việc cực đại của giảm chấnNếu lấy đường kính piston d làm thông số cơ bản các thông số khác được xác định :

D= 5,5 (cm) ; d = 4 (cm) ; d_c=1,0(cm) ; d_n=4,4 (cm); D_n = 6,0 (cm)

L_p = 3,5 (cm); L_d = 5(cm); L_m = 5(cm); L_v=3(cm); L_g = 46 (cm); L = 58 (cm)

2.5.4 Xác định kích thước van trả

a. Xác định kích thước van trả nhẹ:

p_tn : là lực cản của giảm chấn trong hành trình trả nhẹ:

p_tn = K_t.v

Với:

K_t: là hệ số cản trong hành trình trả nhẹ. K_t = 8538 (Ns/m)

v: là vận tốc tương đối piston và xylanh. v = 0,3 (m/s)

Suy ra: p_tn = 8538.0,3 = 2561,4 (N)

Dp: là độ chênh áp của dòng chất lỏng là: Dp = 2174363 (N/m²)

Đường kính 1 lỗ là: d = 1,4 (mm)

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

b. Xác định đường kính van trả mạnh:

Van trả mạnh hoạt động khi vận tốc piston v >3 (m/s). Khi xe di chuyển trên những đoạn đường gồ ghề và mặt đường xấu, lực kích động từ mặt đường lớn khiến bộ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng, gây ra sự cản trở mạnh mẽ. Lúc này, áp suất dầu tăng đột ngột. Khi vận tốc v > 3  (m/s), áp suất của chất lỏng tăng cao, khiến các van trả mở hoàn toàn, tức là diện tích lưu thông đạt giá trị tối đa. Ở vận tốc này, diện tích lưu thông không thể mở rộng thêm nữa, vì vậy nó giữ hằng số.

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

P_tn= P_tn+k.K_t.(v₂-v₁)

Suy ra: P_tm=2561,4 +0,6.8538.(0,5-0,3)= 3585,96(N).

Đường kính mỗi lỗ là: d = 1,1 (mm)

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

2.5.5 Kiểm tra điều kiện bền giảm chấn sau

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

Khi hoạt động, bánh xe chịu tác động của tải trọng động, giá trị cực đại của tải trọng động gấp khoảng hai lần tải trọng tĩnh, nên tải trọng động là.:

Z_đmax = 2.Z_bx = 2.19092,5 = 38185 (N)

Ứng suất kéo (nén) lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy: σ_max = 21608 (N/cm²)

Chọn vật liệu làm thanh đẩy là thép 40 có: [σ] = 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 [σ] = 40000 (N/cm²). Như vậy thanh đẩy giảm chấn đảm bảo điều kiện bền.

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

a. Lò xo van nén mạnh:

Kết cấu van nén mạnh như hình dưới.

- Lực tác dụng lên lò xo khi van bắt đầu mở:

P: là áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ P = 679777 (N/m²)

D₃, D₄: là các kích thước như hình vẽ, D₃ = 19,1(mm), D₄ = 14,7 (mm)

=> Thay số ta được: P₁ = 79 (N)

- Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn:

P_n: là áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén mạnh với v_nm = 0,5 m/s và  K_nm = 0,6K_n, P_n = 951688 (N/m²)

Suy ra: P₂ = 111 (N)

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

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

- Chiều dài ở trạng thái đóng của lò xo:

H_d = H_m + h = 14,6 + 1,5 = 16,1 (mm)

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

H_td = H_d + λ = 16,1 + 0,1 = 16,2 (mm)

b. Lò xo van trả mạnh :

Kết cấu van trả mạnh như hình dưới.

- Lực tác dụng lên lò xo van khi bắt đầu mở:

P : là áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ trả nhẹ P = 2174363 (N/m²)

D₃, D₄ : là các kích thước như hình vẽ. D₃ = 20 (mm), D₄ = 17 (mm)

=> Thay số được: P₁ = 190 (N)

- Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn:

: P_t: là áp suất chất lỏng cuối thòi kỳ trả mạnh với v_nm = 0,5 (m/s) và K_nm=0,6K_n, P_t = 3044109 (N/m²)

=> Thay số được:P₂ = 265 (N) 

- Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn:

H_m = n.d + δ.n₀ = 4.3 + 1.5 = 17 (mm)

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

H_d = H_m + h = 17 + 1,5 = 18,5 (mm)

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

H_td = H_d + λ = 18,5 + 0,14 = 16,64 (mm)

- Bước của lò xo: t = 3,12 (mm)

- Kiểm tra lại ứng suất cắt trong lò xo khi chịu lực nén P₂

Thay số được: τ = 528 (MN/m²)

Vậy:  τ < [τ] = 700 (MN/m²)

CHƯƠNG 3: KIỂM BỀN CHO HỆ THỒNG TREO

3.1 Giới thiệu về phương pháp phần tử hữu hạn

Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) là một kỹ thuật số mạnh mẽ, thường được sử dụng để phân tích và mô phỏng các vấn đề kỹ thuật phức tạp. Phương pháp này chia một miền tính toán lớn thành các phần tử nhỏ, sử dụng các phương trình toán học để giải quyết các vấn đề trong nhiều lĩnh vực như cơ học, nhiệt động lực học, dòng chảy chất lỏng, điện từ học, và các lĩnh vực khác.

Các bước cơ bản trong phương pháp phần tử hữu hạn bao gồm:

* Chia nhỏ miền: Miền tính toán được chia thành các phần tử nhỏ (tam giác, tứ giác, hình vuông, hoặc đa giác trong không gian 2D, và hình lập phương, tứ diện, hoặc hexahedron trong không gian 3D). Các phần tử này kết nối tại các điểm gọi là nút (node).

* Lựa chọn hàm hình dạng: Hàm hình dạng mô tả sự thay đổi của các biến số vật lý (như biến dạng, chuyển động, nhiệt độ, v.v.) trong một phần tử. Hàm này giúp chuyển đổi giá trị tại các nút của phần tử thành giá trị tại bất kỳ điểm nào trong phần tử

* Phân tích kết quả: Sau khi giải xong hệ phương trình, ta có thể thu được các giá trị của các đại lượng vật lý tại các nút của phần tử. Các kết quả này có thể bao gồm các biến dạng, ứng suất, nhiệt độ, v.v., từ đó phân tích và đưa ra các kết luận kỹ thuật.

3.2 Giới thiệu về phần mềm

3.2.1 Phần mềm SOLIDWORK

SolidWorks là một phần mềm thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật cơ khí và thiết kế sản phẩm. Được phát triển bởi Dassault Systèmes, SolidWorks cung cấp một loạt các công cụ giúp người dùng thực hiện mô phỏng, thiết kế và tạo mô hình 3D cho các sản phẩm cơ khí, cấu trúc và các hệ thống khác.

3.2.2 Phần mềm ANSYS WORKBENCH

ANSYS Workbench là một phần mềm tích hợp mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trong mô phỏng và phân tích kỹ thuật số, hỗ trợ kỹ sư và nhà thiết kế giải quyết các vấn đề trong cơ học, nhiệt động lực học, điện từ, và nhiều lĩnh vực khác. Là nền tảng chính của các phần mềm ANSYS, Workbench cung cấp giao diện người dùng thân thiện và tích hợp các công cụ mô phỏng đa dạng trong một môi trường duy nhất, giúp tối ưu hóa quy trình thiết kế, phân tích và tối ưu hóa sản phẩm..

3.3 Kiểm bền hệ thống treo trên phần mềm

3.3.1 Xây dựng mô hình 3D nhíp trước

Sử dụng phần mềm SOLIDWORK để xây dựng mô hình 3D nhíp trước

Sử dụng các lệnh EXTRUDE, LINE…và chức năng lắp ghép trong môi trường Assembly để tạo mô hình 3D nhíp trước

3.3.3 Sử dụng phần mềm ANSYS WORKBENCH để kiểm bền cho nhíp trước, và nhíp sau

3.3.3.1 Kiểm bền cho nhíp trước

Tạo mới model trong ANSYS để làm mô phỏng, kiểm bền

Chọn vật liệu cho nhíp trước trong phần Engineering Data, chọn toàn bộ vật liệu là thép.

Sử dụng chức năng Generate Mesh để chia lưới cho chi tiết nhíp trước

Ta đặt lực F = 16365 (N) cho nhíp trước khi xe đang ở trạng thái toàn tải, để mô phỏng chuyển vị, ứng suất của nhíp trước.

Kết quả:

Chuyển vị lớn nhất: K_max = 0,4 (mm)

Chuyển vị nhỏ nhất: K_min = 0,04 (mm)

Kết quả:

Ứng suất lớn nhất : σ_max = 134 (N/mm²) = 134 (Mpa)

Ứng suất nhỏ nhất : σ_min= 9,8 (N/mm²) = 9,8 (Mpa)

Kết luận : Sau khi có các giá trị mô men ta tính ra ứng suất và so sánh với ứng  suất cho phép. Thì ứng suất cho phép thường có giá trị :

[s]_t = 600MN/m² = 600 (N/mm). Ta thấy chi tiết nhíp trước đảm bảo điều kiện bền

3.3.4 Kiểm bền cho nhíp sau

Thực hiện các bước tương tự nhíp trước ta thu được kết quả của nhíp sau

Kết quả:

Ứng suất lớn nhất : σ_max = 263 (N/mm²) = 263 (Mpa)

Ứng suất nhỏ nhất : σ_min = 29,3 ( N/mm²) = 29,3 (Mpa)

Kết luận: Sau khi có các giá trị mô men ta tính ra ứng suất và so sánh với ứng  suất cho phép. Thì ứng suất cho phép thường có giá trị : [s]_t = 600MN/m² = 600 (N/mm ). Ta thấy chi tiết nhíp sau đảm bảo điều kiện bền..

CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO

4.1. Các dạng hư hỏng của hệ thống treo

Các dạng hư hỏng của hệ thống treo như bảng 4.1.

4.2. Sửa chữa nhíp, kiểm tra

4.2.1 Kiểm tra

a. Kiểm tra bên ngoài nhíp

Quan sát các bền mặt nhíp lá để phát hiện các dấu hiệu gãy, nứt, mòn, mỏi và biến dạng.

Xác định tình trạng gỉ sét đặc biệt ở các điểm liên kết.

c. Kiểm tra bó kẹp nhíp

Đảm bảo bó kẹp nhíp không bị lỏng hoặc quá chặt, tránh gây bó cứng hoặc làm nhíp xê dịch.

d. Kiểm tra tình trạng đàn hồi của nhíp

Sử dụng lực để kiểm tra xem các lá nhíp có còn khả năng đàn hồi tốt hay không.

Nhíp bị yếu hoặc mất đàn hồi cần được thay thế.

f. Kiểm tra độ song song và lắp đặt của nhíp

Đảm bảo các lá nhíp không bị lệch, xô dịch hoặc mất tính cân đối.

Kiểm tra các mối liên kết giữa nhíp và khung xe để đảm bảo đúng kỹ thuật.

g. Kiểm tra tiếng kêu lạ khi vận hành

Lái thử để xác định xem hệ thống treo có phát ra tiếng kêu bất thường từ nhíp hoặc cao su hạn chế hay không.

4.2.2 Tháo lắp

Tháo.

Tháo hệ thống treo.

a. Chuẩn bị:

Dựng xe trên bệ nâng, đảm bảo an toàn bằng kích và chặn bánh xe.

Xả tải trọng trên nhíp hoặc lò xo.

c. Tháo rời các chi tiết:

Lấy nhíp, lò xo hoặc các bộ phận treo khác ra khỏi xe.

Gỡ cao su hạn chế, giảm chấn, hoặc các phụ kiện đi kèm nếu cần thay thế.

4.2.3 Lắp đặt hệ thống treo

a. Vệ sinh và kiểm tra:

Vệ sinh khu vực lắp đặt, kiểm tra tình trạng khung xe và các chi tiết liên kết.

c. Siết chặt và căn chỉnh:

Siết chặt bu lông, đai ốc theo đúng mô-men quy định.

Kiểm tra và điều chỉnh góc đặt bánh xe nếu cần.

4.3. Bộ phận giảm chấn

a. Tháo giảm chấn

* Bươc 1: Chuẩn bị

Đỗ xe trên mặt phẳng, sử dụng kích nâng và chèn bánh để đảm bảo an toàn.

Xác định vị trí giảm chấn cần tháo (trước hoặc sau).

* Bước 2: Xả tải

Dùng kích hỗ trợ dầm cầu hoặc tay đòn để giảm tải trọng lên giảm chấn.

* Bước 4: Tháo giảm chấn

Kéo giảm chấn ra khỏi vị trí lắp đặt, kiểm tra cẩn thận các chi tiết như cao su giảm chấn, lò xo (nếu đi kèm).

b. Lắp giảm chấn

* Bước 1: Chuẩn bị giảm chấn mới

Kiểm tra giảm chấn mới hoặc được bảo dưỡng để đảm bảo không có hư hỏng.

Bôi trơn nhẹ các bu lông và đai ốc nếu cần.

* Bước 3: Lắp bu lông và siết chặt

Gắn bu lông và đai ốc vào đầu trên và dưới, siết chặt đúng mô-men lực quy định.

* Bước 5: Hạ xe và kiểm tra cuối cùng

Hạ xe về trạng thái bình thường, lái thử để kiểm tra độ ổn định và khả năng hấp thụ chấn động của giảm chấn.

4.3 Sửa chữa giảm chấn

4.3.1 Kiểm tra

* Bước 1: Kiểm tra ống giảm chấn
Đảm bảo ống giảm chấn không bị méo, nứt hoặc hư hỏng. Kiểm tra các vết nứt hoặc biến dạng có thể ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động.

* Bước 3: Kiểm tra rò rỉ dầu
Kiểm tra dấu hiệu rò rỉ dầu từ hệ thống giảm chấn. Rò rỉ dầu có thể làm giảm hiệu quả giảm chấn và gây hư hỏng thêm các bộ phận liên quan.

KẾT LUẬN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Trường Đại học Thủy Lợi, đặc biệt là các thầy cô khoa Cơ khí, đặc biệt Cô: ThS ……………., người đã nhiệt tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện đồ án.

Với đề tài: "Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe tải Hyundai Mighty NS250SL  thùng bạt", em đã đạt được các kết quả:

- Hoàn thành thiết kế và tính toán hệ thống treo.

- Mô phỏng và kiểm nghiệm độ bền bằng SOLIDWORKS, AutoCAD và ANSYS WORKBENCH.

- Đánh giá hiệu quả hệ thống treo trong giảm dao động và tải trọng.

Quá trình này giúp em mở rộng hiểu biết về thiết kế hệ thống treo và các hệ thống ô tô khác. Tuy nhiên, do hạn chế kinh nghiệm, đồ án vẫn còn thiếu sót. Em kính mong nhận được góp ý từ quý Thầy, Cô để cải thiện.

Cuối cùng, em xin cảm ơn và kính chúc bộ môn kỹ thuật ô tô ngày càng phát triển.

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].  GS.TS. Vũ Đức Lập “Giáo trình cấu tạo ô tô, giáo trình động lực học, giáo trình thiết kế các hệ thống trên ô tô’.

[2]. TS Nguyễn Đức Ngọc, ThS. Bùi Đức Tiến, ThS. Đặng Ngọc Duyên, ThS. Nguyễn Tuấn Anh: ‘Giáo trình cấu tạo ô tô’.

[3]. PGS. TS. Nguyễn Khắc Trai: Cơ sở thiết kế ô tô.

[4]. Tập bài giảng ‘ Thiết kế ô tô ’ của thầy Đặng Quý, Đỗ Văn Dũng, Dương Tuấn Tùng.

[5]. Tập bài giảng “ Kết cấu và tính toán ô tô ’- Nguyễn Hoàng Việt.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"