MỤC LỤC
MỤC LỤC....1
LỜI NÓI ĐẦU ....2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO.. 4
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 4
1.1.1. Công dụng. 4
1.1.2. Yêu cầu. 4
1.1.3. Phân loại 5
1.1.3.1. Hệ thống treo độc lập. 5
1.1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc. 10
1.1.3.3. Hệ thống treo khí nén. 12
1.1.3.4. Hệ thống treo tích cực. 13
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo. 17
1.2.1. Bộ phận đàn hồi 17
1.2.1.1. Nhíp lá. 17
1.2.1.2. Lò xo trụ. 19
1.2.1.3. Thanh xoắn. 21
1.2.1.4. Phần tử đàn hồi loại khí nén. 21
1.2.1.5. Phần tử đàn hồi thuỷ khí 23
1.2.2. Bộ phận hướng. 23
1.2.2.1. Bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc. 23
1.2.2.2. Bộ phận hướng của hệ thống treo độc lập. 23
1.2.3. Bộ phận giảm chấn. 24
1.2.4. Thanh ổn định ngang. 25
1.2.5. Các bộ phận khác. 26
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO DỰA TRÊN XE KIA SORENTO.. 27
2.1. Bộ phận đàn hồi 28
2.1.1. Đặc tính đàn hồi yêu cầu. 28
2.1.2. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước. 30
2.2. Kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn sau. 34
2.2.1. Các kích thước và thông số cho trước của giảm chấn. 36
2.2.2. Xác định tiết diện lưu thông qua các van giảm tải 38
2.2.3. Tính toán nhiệt 39
2.3.Tính toán thiết kế giảm chấn trước. 40
2.3.1.Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn. 47
CHƯƠNG 3. BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO TREN XE KIA SORENTO 50
3.1 Những vấn đề trong quá trình bảo dưỡng định kỳ. 50
3.1.1Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo trước. 50
3.1.2 Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo sau. 57
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…69
TÀI LIỆU THAM KHẢO…71
LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển và đạt được nhiều thành tựu to lớn. Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống treo có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.
Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài ”Tính toán thiết kế hệ thống treo dựa trên xe KIA SORENTO”. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống treo của ôtô KIA SORENTO nói riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.
Trong quá trình làm việc của hệ thống treo không thể tránh khỏi những hư hỏng, hao mòn các chi tiết. Vì vậy đề tài này còn đề cập đến vấn đề chẩn đoán hư hỏng, sửa chữa.
Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo: TS…………….. cùng các thầy giáo trong khoa, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Vĩnh Yên, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện.
…………….
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Công dụng
Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu hay hệ thống chuyển động.
Hệ thống treo nói chung gồm ba bộ phận chính : Bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng, và bộ phận giảm chấn. Mỗi bộ phận đảm nhận nhiệm vụ và chức năng riêng biệt.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau :
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tỉnh ft, và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép, khi xe quay vòng tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu.
1.1.3. Phân loại
Hiện nay có nhiều loại hệ thống treo khác nhau. Nếu phân loại theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng thì hệ thống treo được chia ra hai loại: hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc.
1.1.3.1. Hệ thống treo độc lập
Đặc điểm của hệ thống treo này là:
- Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển dịch của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu như coi thùng xe đứng yên).
- Mỗi bên bánh xe được liên kết bởi các như vậy sẽ làm cho khối lượng phần không được treo nhỏ như vậy mô men quán tính nhỏ do đó xe chuyển động êm dịu.
1.1.3.3. Hệ thống treo khí nén
Hệ thống treo khí nén, thuỷ lực – khí nén được sử dụng như một khả năng hoàn thiện kết cấu ôtô. Tuy vậy với các loại ôtô khác nhau: ôtô con, ôtô tải, ôtô buýt cũng được ứng dụng với những mức độ khác nhau.
Hệ thống treo khí nén dùng trên ôtô được hình thành trên cơ sở khả năng điều chỉnh độ cứng của buồng đàn hồi khí nén (ballon) theo chuyển dịch của thân xe. Sơ đồ nguyên lý kết cấu của một hệ thống đơn giản được trình bày trên hình 2-3.
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo
1.2.1. Bộ phận đàn hồi
Bộ phận đàn hồi nằm giữa thân xe và bánh xe (nằm giữa phần được treo và không được treo). Với phương pháp bố trí như vậy, khi bánh xe chuyển động trên đường mấp mô, hạn chế được các lực động lớn tác dụng lên thân xe, và giảm được tải trọng động tác dụng từ thân xe xuống mặt đường.
1.2.2. Bộ phận hướng
1.2.2.1. Bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc
Nếu phần tử đàn hồi là nhíp thì nhíp sẻ đảm nhận luôn vai trò của bộ phận hướng. Nếu phần tử đàn hồi không thực hiện chức năng của bộ phận hướng thì người ta dùng cơ cấu đòn 4 thanh hay chử V
1.2.2.2. Bộ phận hướng của hệ thống treo độc lập
Trong hệ thống treo độc lập, bộ phận đàn hồi và bộ phận hướng được làm riêng rẽ. Bộ phận đàn hồi thường là các lò xo trụ hay thanh xoắn, còn bộ phận hướng là các thanh đòn.
1.2.3. Bộ phận giảm chấn
Trên ôtô ngày nay thường sử dụng giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều (trả và nén). Ở hành trình bánh xe dịch chuyển đến gần khung vỏ (gọi là hành trình nén của giảm chấn), giảm chấn giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung.
Kết cấu và chế tạo giảm chấn ống cũng đơn giản hơn nên hiện nay giảm chấn ống được sử dụng rộng rãi trên tất cả các loại ô tô.
1.2.4. Thanh ổn định ngang
Thanh ổn định ngang có tác dụng làm giảm góc nghiêng ngang thân xe, tức là làm tăng tính chất chuyển động ổn định của ôtô. Trong ôtô, thanh ổn định ngang thường thấy trên cả hai cầu của ôtô buýt, cầu trước (đôi khi cả trên cầu sau) của ôtô tải.
1.2.5. Các bộ phận khác
Ngoài các bộ phận kể trên, hệ thống treo của ôtô còn có các bộ phận khác:
- Vấu cao su tăng cứng: thường đặt trên nhíp lá và tỳ vào phần biến dạng của nhíp lá, kết cấu này làm giảm chiều dài biến dạng của nhíp lá khi tăng tải.
- Các gối đỡ cao su: làm chức năng liên kết mềm. Nó có mặt ở hầu hết các mối ghép với khung vỏ. Ngoài chức năng liên kết, nó còn có tác dụng chống rung truyền từ bánh xe lên, giảm tiếng ồn cho khoang người ngồi.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE KIA SORENTO
2.1. Bộ phận đàn hồi
2.1.1. Đặc tính đàn hồi yêu cầu
Đặc tính đàn hồi là đường biểu diễn mối quan hệ giữa phản lực pháp tuyến Z tác dụng lên bánh xe với biến dạng của hệ thống treo (f) đo ngay tại trục bánh xe. Nhờ đặc tính đàn hồi mà ta đánh giá được cơ cấu đàn hồi của hệ thống treo.
Khi xây dựng đặc tính đàn hồi giả thiết bỏ qua ma sát và khối lượng phần không được treo, coi đặc tính là tuyến tính.
2.1.2. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước
Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần số dao động , gia tốc dao động và vận tốc dao động .
Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động của HTT.
Đối với ôtô con tần số dao động n = 60 ¸ 90 lần/ph để đảm bảo phù hợp với dao động của con người .
- Khối lượng phần không treo : mkt = 22 kg .
- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0 = m10 - mkt - mbx
=> MT0 = 775,5 -22 - 16x2 = 671,5 Kg.
m10 _ tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 775,5 Kg.
- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1 = m1T - mkt - mbx
=> MT1 = 994,5 - 22 - 16x2 = 940,5 Kg.
m1T _ tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 994,5 Kg.
- Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình :
C = 20008.5 N/m = 20.008 (N/mm).
b. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo).
- Độ vừng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) :ft = 195 (mm).
- Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh C = 20008 N/m.
Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều nằm trong khoảng 60 ¸ 90 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra . Do đó với bộ phận đàn hồi có độ cứng C = 20.008 (N/mm) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế .
c. Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo )
Ta có: fđ = (0.7 - 1.0) ft
Chọn: fđ = 0,8 ft = 0,8 . 180 = 144 (mm).
=> Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm vào vấu tỳ hạn chế):
fTổng = fđ + ft =144 + 180 = 324 (mm).
e. Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn : KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo :
D = 2 x y x w (rad/s).
=> D = 2 x 0.2 x 7.45 = 2.98 (rad/s).
Các thông số của hệ thống treo trước:
- Chiều dài thanh hướng trên l1 = 283(mm) = 0,283(m)
- Chiều dài thanh hướng dưới l2 = 370(mm) = 0,37(m)
- Chiều cao từ 2/3 ụ cao su đến thanh hướng dưới khi không tải h = 106,7(mm) = 0,1067(m)
- Khoảng cách từ ụ cao su đến thanh xoắn l3 = 190(mm) = 0,19(m)
- Khoảng cách từ tâm bề rộng bánh xe đến thanh xoắn l4 = 430(mm) = 0,43(m)
- Chiều dài hiệu dụng của thanh xoắn Lx = 950(mm) = 0,95(m)
- Đường kính của thanh xoắn Ф = 25,5(mm) = 0,0255(m)
Mô men quán tính độc cực của thanh xoắn:
J0 = 0,1.d4 (m4)
Thay số ta có
J0 = 0,1.0,02554 = 4,23.10-8(m4)
Độ cứng của thanh xoắn:
Cx = G.J0/Lx (Nm/Rad)
Thay số ta có:
Cx = 7,8.1010.4,23.10-8/0,95= 3473,05 (Nm/Rad)
Trọng lượng phần không treo Gkt =103,4 kg
Trọng lượng phân bố lên cầu trước khi xe không tải
Z0t = G01.9,81= 775,5. 9,81= 7607,66 (N)
2.2. Kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn sau
Để xây dựng đường đặc tính của giảm chấn ta lần lượt tính toán xác định các giá trị Pgn , Pgn max , Pgt , Pgt max , Kgn , Kgn' , Kgt , Kgt' với:
+ Pgn , Pgt - lực cản của giảm chấn ở hành trình nén và trả (N)
+ Pgn max , Pgt max - lực cản lớn nhất của giảm chấn hành trình nén và trả (N)
+ Kgn , Kgt - hệ số cản của giảm chấn khi van giảm tải đóng ở hành trình nén và trả (Ns/m)
+ Kgn' , Kgt' - hệ số cản của giảm chấn khi van giảm tải mở ở hành trình nén và trả (Ns/m)
Để tính toán các giá trị Pgn , Pgn max , Pgt , Pgt max , Kgn , Kgn' , Kgt , Kgt' trước hết ta cần tiến hành xác định các thông số và kích thước cơ bản của giảm chấn.
2.2.1. Các kích thước và thông số cho trước của giảm chấn
- Đường kính piston giảm chấn dp = 44 (mm)
- Đường kính cần piston giảm chấn dc = 18 (mm)
2.2.3. Tính toán nhiệt
Tính toán nhiệt nhằm mục đích xác định nhiệt độ tối đa của chất lỏng khi giảm chấn làm việc. Các kích thước ngoài của giảm chấn phải đảm bảo cho nhiệt độ này không vượt quá giới hạn cho phép.
Từ phương trình cân bằng nhiệt trên ta có: t = 1150C
- Nhiệt độ cho phép của thành giảm chấn
Vì t < [t]. Vậy thanh giảm chấn đảm bảo điều kiện làm việc.
2.3.Tính toán thiết kế giảm chấn trước
a. Xác định kích thước cơ bản của giảm chấn
Việc xác định kích thước cơ bản của giảm chấn được bắt đầu từ việc chọn kích thước cơ bản của nó.
Kích thước cơ bản của giản chấn là:
+ Đường kính ngoài xi lanh công tác: dX.
+ Hành trình làm việc của pistôn: fgc .
Theo bảng số liệu và tham khảo thêm ta chọn sơ bộ kích thước: dX = 45 (mm).
HP = 263 (mm).
LY: Chiều dài nắp giảm chấn.
LY = (0.4 ¸ 0.6)dX = 18.4 ¸ 27.6 (mm), ta chọn: LY = 26 (mm).
LP: Chiều cao đòn piston.
Lp = ( 0.75 ¸ 1.1)dP = 34.5 ¸ 50.6 (mm), ta chọn: LP = 31 (mm).
LK: Khoảng cách từ đáy piston đến đỉnh piston động dưới.
LK = (0.4 ¸ 0.9)dX = 18.4 ¸ 41.6 (mm), ta chọn: LK = 32 (mm).
Lb: Chiều dài của buồng bù.
Lb = (1.0 ¸ 1.5)dX = 46 ¸ 69 (mm), ta chọn: Lb= 69 (mm).
Chiều dài xi lanh của giảm chấn:
LX = LY + HP + LP + LK +LB
b. Xác định các thông số tính toán
+ Lực nén và trả max : vmax = 0.6 (m/s2)
Pnmax = Kn*vmax = 257*0.6 = 154 (N).
Ptrmax = Ktr*vmax = 771*0.6 = 462 (N).
+ Lực nén và trả nhẹ : vmin = 0.3 (m/s2)
Pnmin = Kn*vmin = 257*0.3 = 76 (N).
Ptrmin = Ktr*vmin = 771*0.3 = 230 (N).
d. Xác định công suất toả nhiệt của giảm chấn
· Theo phương trình truyền nhiệt, lượng nhiệt được toả ra khi giảm chấn làm viêc trong một giờ được xác định theo công thức:
NQmax = m*a*F*(Tmax - T0)*t ;
Tmax : nhiệt độ sinh ra trong quá trình làm việc của giảm chấn
Tmax = 100 ¸1200C, chọn Tmax = 1200C.
T0 : nhiệt độ của môi trường xung quanh, T0 = (30 ¸ 40)0C, ta chọn: T0 = 300C .
t: thời gian làm việc của giảm chấn trong 3600(s).
=> NQmax >NPmax vậy giảm chấn thoả mãn điều kiện bền nhiệt tức là giảm chấn làm việc bình thường.
2.3.1.Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn
Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc) do đó sẽ kiểm tra theo uốn và nén dọc.
* Khi đòn đẩy chịu nén:
Thay vào tính:
Plim = 307988(N)
n = 1949 > [n] = 2 .
=> Ty đẩy đủ bền.
Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu lực kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc) do đó ty đẩy được kiểm tra theo ứng suất kéo và uốn dọc.
Khi ty đẩy chịu nén ứng suất nén được xác định theo công thức: sn = 4,5 < [sn] = 210 (N/mm2).
Vậy ty đẩy đủ bền.
CHƯƠNG 3
BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO XE KIA SORENTO
3.1 Những vấn đề trong quá trình bảo dưỡng định kỳ
Bảo dưỡng định kỳ được thực hiện sau một khoảng hành trình hoạt động nhất định của xe bởi các kỹ thuật viên tại các trạm sửa chữa bảo dưỡng ,nhằm kiểm tra...
3.1.1 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo trước
- Tháo:
1. Nâng phía trước xe lên đưa các chống an toàn vào đúng vị trí
2. Tháo bánh trước.
5. BẬT khoá điện (II) và quay cạnh của kính chắn gió, tắt khóa điện, để cần gạt nước ở gần các trụ chữ A.
8. Tháo cụm giảm chấn (A)
- Tháo rời, kiểm tra:
1. Tháo nắp (A) ở trên đầu bộ giảm chấn
3. Tắt máy nén lò xo, sau đó tháo giảm chấn như minh hoạ trong hình vẽ chi tiết.
4. Ráp lại tất cả các bộ phận, trừ miếng đệm gắn lò xo bên trên, thanh chắn va đập và lò xo giảm chấn
3.1.2 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo sau
- Tháo giảm chấn:
1. Nâng phía sau xe lên và đưa các điểm nâng vào đúng vị trí.
2. Tháo bánh sau.
3. Đặt kích trên điểm nối càng giữ (A) và khớp nối (B). Nâng kích sàn đến khi hệ thống treo bắt đầu nén.
- Kiểm tra:
1. Đẩy giảm chấn vào như hình minh hoạ.
2. Dùng tay nén bộ giảm chân, kiểm tra hoạt động của giảm chấn cả khi nén và nhả ra. Giảm chấn phải đàn hồi êm và không đổi khi thả tay đè ra. Nếu không, có rò khí và nên thay giảm chấn khác.
3. Kiểm tra rò rỉ dầu, tiếng ồn bất thường, hoặc kẹt trong khi tiến hành kiểm tra
- Tháo lò xo/miếng cao su gắn liò xo:
1. Nâng phía sau xe lên và đưa các chống an toàn vào đúng vị trí.
2. Tháo bánh sau.
3. Tháo bộ cảm biến bánh (A) và vòng đệm (B) khỏi khớp nối (C). Không tháo giắc cắm bộ cảm biến bánh xe.
Ghi chú: Dùng một vòng đệm chứ O mới khi ráp lại.
4. Tháo giá đỡ (D) gắn ống phanh.
9. Tháo bu-lông (A) gắn trước càng giữ.
10. Từ từ hạ kích
* Bảng quy trình bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo trên xe Kia Sorento như bảng 4.1.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sau thời gian hơn 3 tháng làm đồ án với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống treo dựa trên xe KIA SORENTO”, em đã cơ bản hoàn thành đề tài với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn: TS………….. và các thầy giáo trong khoa.
Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động của hệ thống treo và nguyên lý làm việc của các bộ phận đến các chi tiết chính trong hệ thống treo. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường, tài liệu tham khảo hạn chế và chưa cập nhật đầy đủ các tài liệu về xe nên không tránh khỏi những thiếu sót mong các thầy cô chỉ dẫn thêm... Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên nghành về các hệ thống ôtô và đặc biệt là hệ thống treo. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin như: Word, Excel, AutoCAD, Internet,… phục vụ cho công tác sau này. Ðồng thời qua đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi tìm tòi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (1993), Lý thuyết ôtô máy kéo
[2]. Hoàng Đình Long (2008), Kỹ thuật sửa chữa ô tô, NXB Giáo dục
[3]. Nguyễn Trọng Hiệp, (1997), Chi tiết máy Tập I, tập II
[4]. Nguyễn Khắc Trai, (1996). Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất bản giao thông vận tải
[5]. Phạm Minh Thái, (1991). Thiết kế hệ thống lái của ôtô - máy kéo bánh xe
[6]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. NXB giáo dục
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"