LỜI MỞ ĐẦU
Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong hoạt động phát triển của xã hội. Ô tô được sử dụng phổ biến, để phục vụ nền kinh tế quốc dân và trong hoạt động quân sự. Nhiều tiến bộ kỹ thuật, công nghệ mới, đã được áp dụng nhanh chóng vào công nghệ chế tạo ô tô, để làm tăng khả năng phục vụ và độ tin cậy của ô tô. Các tiến bộ khoa học này được áp dụng nhằm mục đích giảm nhẹ cường độ lao động cho người lái, đảm bảo an toàn cho người, xe và hàng hoá, tăng vận tốc chuyển động trung bình, tăng tính kinh tế của ô tô.
Nền kinh tế nước ta đang trong đà phát triển. Hiện nay nhiều loại xe hiện đại đã và đang sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam. Ở nước ta nói chung và trong quân đội nói riêng, vẫn còn sử dụng các thế hệ ô tô được sản xuất tại Liên Xô (trước đây) và với nhiều chủng loại khác nhau. Từ xe con đến xe ca, từ xe tải hạng nhẹ đến xe tải hạng nặng, xe chuyên dùng. Do thời gian sử dụng đã lâu nên nhiều hệ thống, cụm đã xuống cấp và hỏng. Chính vì vậy việc đánh giá tính toán thiết kế các hệ thống, cụm, cơ cấu là vấn đề hết sức cần thiết. Để đạt hiệu quả cao, muốn vậy phải nắm chắc kết cấu, nguyên lý hoạt động, điều kiện làm việc, của từng hệ thống, cụm, cơ cấu và toàn xe.
Đồ án môn học của tôi được giao là Thiết kế hệ thống treo trước cho xe vận tải hạng trung. Với tên đề tài như vậy thì nội dung đồ án được thể hiện qua các phần sau:
- Lời mở đầu.
- Chương 1: Phân tích đặc điểm kết cấu, chọn phương án thiết kế.
- Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống treo.
- Chương 3: Khảo sát dao động.
- Kết luận.
Qua thời gian làm đồ án môn học được sự giúp đỡ nhiệt tình và chu đáo của thầy giáo :……………, giáo viên bộ môn xe quân sự và các bạn trong lớp. Tôi đã hoàn thành đồ án này. Nhưng do trình độ còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu xót, tôi rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo để đồ án môn học của tôi được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
……, ngày…tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU
1.1. Công dụng, phân loại
Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe (cầu xe) với khung xe (vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo ra các dao động của thân xe và bánh xe theo ý muốn, giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng.
a) Theo cấu tạo của phần tử hướng.
- Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải của một cầu được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng. Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc mặt phẳng thẳng đứng) của bánh xe bên này làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và ngược lại.
- Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải không có liên kết cứng với nhau, chúng chỉ được nối gián tiếp với nhau thông qua khung xe hoặc vỏ xe.
c) Theo phương pháp dập tắt dao động.
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thuỷ lực, gồm giảm chấn dạng đòn và dạng ống.
- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học giữa các chi tiết của phần tử đàn hồi và trong phần tử hướng.
1.2.Yêu cầu đối với hệ thống treo.
* Các yêu cầu chung của hệ thống treo:
+ Đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chuyển động.
Độ êm dịu chuyển động của ô tô quân sự được đánh giá qua giá trị cho phép của các thông số như tần số dao động riêng, biên độ dao động lớn nhất, gia tốc dao động lớn nhất…
+ Sự thay đổi quĩ đạo lăn của các bánh xe không đáng kể để đảm bảo độ êm dịu chuyển động thẳng và tính năng thông qua của ôtô.
a) Phần tử hướng.
Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đường lên khung xe. Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô.
b) Phần tử đàn hồi.
Phần tử đàn hồi dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập đột ngột từ đường lên, đảm bảo độ êm dịu khi ô tô chuyển động.
Để thực hiện các nhiệm vụ trên, phần tử đàn hồi phải có độ cứng phù hợp với tải trọng của xe, nhằm tạo ra dao động với tần số thấp của thân xe theo yêu cầu đề ra (do tải trọng của xe thực tế là luôn biến động, có lúc ô tô đủ tải, có lúc ô tô non tải, do vậy cần thiết phải có phần tử đàn hồi thay đổi độ cứng theo tải trọng). Chuyển dịch của phần được treo không quá lớn, kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo trọng tâm xe thấp.
c) Phần tử giảm chấn.
Giảm chấn dùng để dập tắt các dao động của thân xe và cầu xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động. Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng giảm chấn thuỷ lực.
1.3. Chọn phương án thiết kế.
Qua phân tích kết cấu của các hệ thống treo ở trên, từ nhiệm vụ đề tài được giao là: “Thiết kế hệ thống treo trước cho xe ô tô vận tải hạng trung”. Tôi chọn chọn phương án thiết kế như sau:
+ Hệ thống treo của xe thiết kế là loại hệ thống treo phụ thuộc.
+ Phần tử đàn hồi là nhíp lá, và đóng vai trò của phần tử hướng.
+ Giảm chấn là giảm chấn ống thủy lực tác dụng 2 chiều lắp trên cả cầu trước và cầu sau.
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
2.1.Xác định các thông số
a. Xác định độ cứng của treo.
Ta có:
- M: khối lượng phần treo của ô tô (Kg).
- w: Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo (rad/s).
Để đảm bảo độ êm dịu của ô tô quân sự, khi tính toán độ cứng của phần treo
Tần số dao động riêng của khối lượng phần treo thường chọn trong khoảng:
b. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe .
Với:
- ft: hành trình tĩnh của bánh xe (m).
- w: tần số dao động riêng. w = 11,15 (rad/s).
- g: gia tốc trọng trường. g = 9,81 (m/s2).
2.2. Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống treo
1.2.1. Tính toán thiết kế nhíp.
Các kích thước cơ bản của nhíp được xác định trên cơ sở bố trí chung của ô tô, sự biến dạng của nhíp, tải tác dụng lên nhíp và ứng suất sinh ra trong bộ nhíp.
a. Xác định chiều dài của bộ nhíp.
l- chiều dài của bộ nhíp. Chọn l =1,20 m;
L- chiều dài cơ sở của ô tô L=3,975(m).
Xác định chiều dài của nhíp được tiến hành đồng thời với việc chọn loại nhíp. Tuỳ thuộc vào kết cấu cách bố trí nhíp có thể có các loại nhíp bán êlíp, công xôn, một phần tư êlíp.
c. Xác định chiều rộng của lá nhíp.
Chọn b=6,5 cm
Chọn lá nhíp chính: -số lượng: 2
-Chiều dày: h=0,9 cm
-Chiều rộng: b=6,5 cm
Các lá nhíp còn lại : -Chiều dày: h=0,8 cm
-Chiều rộng: b=6,5 cm
1.2.2. Tính toán thiết kế giảm chấn.
Bộ phận giảm chấn của hệ thống treo ô tô thường là các giảm chấn thuỷ lực (có thể là giảm chấn ống hoặc giảm chấn đòn).
Tính toán thiết kế giảm chấn là xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn, xác định các tiết diện của lỗ tiết lưu dầu và xác định các thông số của van thông và van giảm tải.
Sau khi đã xác định được các thông số của giảm chấn tiến hành xây dựng đường đặc tính của giảm chấn và kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế độ nhiệt.
Thông số ban đầu để thiết kế giảm chấn là hệ số dạp tắt dao động h0 của khối lượng phần treo.
a. Xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn.
Thiết kế giảm chấn được bắt đầu tư việc chọn các kích thước cơ bản của nó. Kích thước cơ bản của giảm chấn là đường kính xi lanh công tác dx và hành trình dịch chuyển của pít tông Hp. Hành trình dịch chuyển của pít tông thường được xác định theo điều kiện bố trí chung khi thiết kế hệ thống treo, thông thường hành trình dịch chuyển của pít tông nhỏ hơn.
Trong hệ thống treo phụ thuộc việc chọn Hp phụ thuộc chủ yếu vào tổng biến dạng của bộ phận đàn hồi. Giảm chấn trong hệ thống treo này thường được bố trí nghiêng một góc so với đường thẳng còn hành trình pít tông của nó thường xấp xỉ gấp hai lần hành trình pít tông của giảm chấn trong hệ thống treo độc lập.
- Chọn đường kính xi lanh công tác dx=40(mm).
- Hành trình dịch chuyển của pít tông Hp=200(mm).
c. Xác định kích thước van thông.
Theo phương trình Bécnuli trong cơ học chất lỏng:
Phương trình Bécnuli cho dòng chất lỏng thực không nén được, lực khối là trọng lực hướng lên trên.
Tại mặt cắt của thành xy lanh thì vận tốc dòng chảy là vận tốc tương đối của xy lanh và pít tông. Tại mặt cắt của van thông qua vận tốc dòng chảy là vận tốc 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 bỏ qua đại lượng này khi tính toán. Chất lỏng chuyển động trong lỗ van ở chế độ chảy rối do đó hệ số v = 1.
d. Tính toán kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế độ nhiệt.
Các số liệu ban đầu:
- Hệ số cản của giảm chấn K.
+ Hành trình nén Kn1=1,859 (Ns/mm).
+ Hành trình trả Kt1= 5,576 (Ns/mm).
- Vận tốc dịch chuyển của pít tông giảm chấn Vp=250(mm).
- Đường kính giảm chấn D = 59,4 (mm).
- Chiều dài khoang chứa dầu của giảm chấn L=392(mm).
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT DAO ĐỘNG
3.1. Mô hình động lực học.
Qua hình vẽ ta có:
z - Chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm thân xe theo trục Z.
x - chuyển dịch của khối lượng phần không treo.
q- Kích thích động học lên bánh xe.
3.2. Khảo sát dao động.
Trong mục này sẽ khảo sát dao động ô tô lần lượt theo trình tự sau:
- Thiết lập hệ phương trình vi phân.
- Xây dựng đặc tính tần số biên độ.
Chỉ khảo sát đối với chế độ tải trọng là đầy tải, và chế độ chuyển động như sau:
- Coi xe chuyển động đều trên đường với vận tốc V = 50 (km/h).
- Biên dạng đường hình sin có biên độ q0=30 (mm).
- Bước sóng mặt đường là hằng số S = 4000 (mm).
3.2.2. Xây dựng đặc tính tần số biên độ
Để xây dựng các đặc tính tần số biên độ của các lượng ra, ta dùng toán tử Laplace, đưa các ẩn của hệ phương trình vi phân về dạng hàm ảnh và biến đổi tiếp để đưa hệ phương trình vi phân về dạng hệ phương trình đại số có các ẩn là hàm truyền, sau đó giải hệ phương trình đại số để tìm các hàm truyền Laplace. Hàm truyền tần số nhận được bằng cách thay p trong hàm truyền Laplace bằng j.w - với w là tần số kích thích. Sau khi đã có các hàm truyền tần số, ta xây dựng các đặc tính tần số biên độ.
3.3. Các kết quả tính toán dao động
Để đánh giá độ êm dịu chuyển động của xe một cách tương đối chính xác, chúng ta cần phải tính toán cho nhiều chế độ tải khác nhau, vận tốc chuyển động của xe khác nhau và với các loại đường phù hợp điều kiện thực tế sử dụng xe; sau đó đối chiếu theo các tiêu chuẩn khác nhau. Tất cả các yếu tố đó đều rất đa dạng và phức tạp, nhất là trong điều kiện sử dụng của các xe quân sự của chúng ta hiện nay. Vì vậy, trong phạm vi của đồ án tôi chỉ đưa ra một số kết quả tính toán đối với chế độ tải trọng là đầy tải, và chế độ chuyển động như sau:
- Coi xe chuyển động đều trên đường với vận tốc V = 50 (km/h).
- Biên dạng đường hình sin có biên độ q0=30 (mm).
- Bước sóng mặt đường là hằng số S = 4000 (mm).
KẾT LUẬN
Hệ thống treo là một bộ phận quan trọng của xe, chất lượng của hệ thống treo ảnh hưởng lớn đến chất lượng hoạt động của xe vì nó phải đảm bảo khả năng êm dịu cho người và trang bị trên xe khi xe đi trên các loại đường không bằng phẳng. Như vậy hệ thống treo ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng hoạt động của xe.
Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo xe, hệ thống treo của xe đang dần dần hoàn thiện trên cơ sở hệ thống treo của các xe đã sản xuất từ trước, để thoả mãn yêu cầu ngày càng cao trong chuyển động của xe về tốc độ, độ tin cậy, tính êm dịu.Tuy nhiên trên đất nước ta còn sử dụng nhiều loại xe của Liên Xô (trước đây) và một số nước XHCN. Trong đó hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp được sử dụng phổ biến.
Qua nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp, chúng ta biết rằng mặc dù còn một số nhược điểm nhưng loại hệ thống treo này cũng có nhiều ưu điểm như: chế tạo đơn giản, giá thành rẻ, ít phải chăm sóc và bảo dưỡng làm việc tin cậy, chắc chắn.
Qua quá trình làm đồ án do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi những sai sót mong được nhiều sự đóng góp của các Thầy giáo và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn:…....………. và các thầy giáo trong bộ môn xe quân sự cùng các bạn trong lớp đã giúp tôi trong quá trình thực hiện.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập. Lý thuyết ô tô Quân sự HVKTQS - 2002.
[2]. Vũ Đức Lập. Dao động ôtô HVKTQS - 1994.
[3]. Nguyễn Phúc Hiểu. Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu và tính toán ôtô Quân sự”. HVKTQS - 1986.
[4]. Vũ Đức Lập. Ứng dụng máy tính trong tính toán xe quân sự HVKTQS - 2001
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"