MỤC LỤC
MỤC LỤC....1
LỜI NÓI ĐẦU……3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO.. 4
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo. 4
1.1.1. Công dụng. 4
1.1. 2.Yêu cầu. 4
1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo. 5
1.2.1. Bộ phận đàn hồi 5
1.2.2. Bộ phận dẫn hướng. 7
1.2.3. Bộ phận giảm chấn. 7
1.2.4. Thanh ổn định. 7
1.2.5. Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình. 8
1.2.6. Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe. 8
1.3. Các thông số tương đương. 8
1.4. Hệ thống treo phụ thuộc. 9
1.5. Hệ thống treo độc lập. 11
1.5.1. Dạng treo 2 đòn ngang. 12
1.5.2. Dạng treo Mc.Pherson. 13
1.5.3. Hệ treo đòn dọc. 13
1.5.4. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết 14
1.5.5. Hệ treo đòn chéo. 15
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT TRÊN HỆ THỐNG TREO XE KIA OPTIMA.. 16
2.1. Các thông số cơ bản xe KIA OPTIMA.. 16
2.2. Hệ thống treo xe KIA OPTIMA.. 17
2.2.1. Kết cấu của hệ thống treo trước. 18
2.2.2. Kết cấu, nguyên lý làm việc của một số phần tử trên hệ thống treo xe KIA OPTIMA 19
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC DỰA TRÊN XE KIA OPTIMA 25
3.1. Bộ phận đàn hồi 25
3.1.1. Đặc tính đàn hồi yêu cầu. 25
3.1.2. Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước. 26
3.2. Động học hệ treo Mc.pherson. 29
3.2.1. Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp ….29
3.2.2. Đồ thị động học để kiểm tra động học hệ treo. 33
3.2.3. Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson. 33
3.2.4. Đồ thị động học hệ treo Mc.Pherson. 35
3.3. Động lực học hệ treo Mc.Pherson. 35
3.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán. 35
3.3.2. Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi 36
3.3.3. Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng 37
3.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính. 41
3.4.1. Đòn ngang chữ A.. 41
3.4.2. Tính bền Rôtuyn. 46
3.5. Tính toán lò xo. 47
3.5.1. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo. 47
3.5.2. Trình tự thiết kế lò xo. 48
3.5.3. Kết luận. 50
3.6. Tính thanh ổn định. 50
3.7. Tính toán giảm chấn. 54
3.7.1. Chọn giảm chấn. 54
3.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn. 56
3.7.3. Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn. 61
CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RÔ TUYN.. 63
4. 1. Phân tích chi tiết gia công. 63
4.1.1. Kết cấu rôtuyn. 63
4.1.2. Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của Rô-tuyn. 63
4.1.3. Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu. 64
4.1.4. Chọn phôi 64
4.2. Lập sơ đồ nguyên công. 64
4.2.1. Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm và tiện đứt phôi 64
4.2.2. Nguyên công 2: Khoan lỗ tâm, tiện mặt đầu mặt còn lại, tiện thô 65
4.2.3. Nguyên công 3: Tiện các bề mặt , tiện côn và tiện ren M16. 66
4.2.4. Nguyên công 4: Tiện cầu R15. 67
4.2.5. Nguyên công 5: Khoan lỗ f 4. 67
4.2.6. Nguyên công 6: Nhiệt luyện. 68
4.2.7. Nguyên công 7: Mài 69
4.2.8. Nguyên công 8: Kiểm tra. 70
KẾT LUẬN.. 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO....72
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều loại địa hình khác nhau. Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên đặc biệt là loại xe Kia Optima với ưu điểm về khả năng cơ động tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau.Với ôtô nói chung và xe Kia Optima nói riêng an toàn, êm dịu chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng khai thác và sử dụng của phương tiện. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn, êm dịu và ổn định chuyển động là sự kết hợp hoàn hảo của hệ thống lái và hệ thống treo đặc biệt là ở tốc độ cao. Chính vì vậy em rất muốn tìm hiểu sâu hơn nữa về hai hệ thống này và cũng rất may cho em vì các thầy giáo trong bộ môn cơ khí ôtô đã đồng ý cho em được nhận đồ án tốt nghiệp của mình là: Tính toán thiết kế hệ thống treo trước trên xe Kia Optima. Sau hơn ba tháng làm việc nghiêm túc cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS……………. cùng các thầy giáo trong bộ môn cơ khí và của các bạn sinh viên cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20....
Sinh viên thực hiện
.........................
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo
1.1.1. Công dụng
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).
1.1.2. Yêu cầu
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây:
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau).
+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.
1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo
1.2.1.Bộ phận đàn hồi
Chức năng: 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.
* Nhíp
Nhíp được làm từ các lá thép mỏng, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính. Hai đầu của nhíp chính được uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe. Giữa bộ nhíp có các lỗ dùng để bắt bulông siết các lá nhíp lại với nhau.
* Lò xo
Lò xo chỉ có chức năng là một cơ cấu đàn hồi khi bộ phận chịu lực theo phương thẳng đứng.
1.2.2. Bộ phận dẫn hướng
Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ. Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học.
1.2.3. Bộ phận giảm chấn
Đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa bánh xe và thân xe. Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động. Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén.
1.2.5. Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình
Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn. Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe.
1.2.6. Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe
Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe. Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố tríkhác nhau, các loại khác nhau.
1.3. Các thông số tương đương
Phần được treo: Là bộ phận chủ yếu của ôtô bao gồm: khung, thùng, hệ thống động cơ và các chi tiết bộ phận khác gắn trên thùng xe hoặc khung xe. Toàn bộ khối lượng của các bộ phận này được đỡ trên hệ thống treo.
1.4. Hệ thống treo phụ thuộc
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực.
1.5. Hệ thống treo độc lập
Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết với nhau bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống. Trong hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không quan hệ trực tiếp với nhau vì vậy khi chúng ta dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe còn lại vẫn giữ nguyên.
1.5.1. Dạng treo 2 đòn ngang
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới. Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng. Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe. Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới. Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới.
1.5.2. Dạng treo Mc.Pherson
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang. Coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0. Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý. Sơ đồ cấu tạo của hệ treo bao gồm: một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được nối ở khớp cầu B, đầu còn lại được bắt vào khung xe.
1.5.4. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động.
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang. Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác.
1.5.5. Hệ treo đòn chéo
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc. Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng.
CHƯƠNG 2
KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT TRÊN HỆ THỐNG TREO XE KIA OPTIMA
2.1. Các thông số cơ bản xe KIA OPTIMA
Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe KIA OPTIMA bảng 2.1.
2.2.Hệ thống treo xe KIA OPTIMA
Xe KIA OPTIMA được trang bị giảm sóc thế hệ mới và hiện đại:
Hệ thống treo trước được trang bị hệ thống treo độc lập, dạng treo Mc.Pherson. Với một loạt ưu điểm là tăng độ vững tĩnh và động của hệ thống treo, tăng độ êm dịu chuyển động.
2.2.1.Kết cấu của hệ thống treo trước
Hệ thống treo trước độc lập loại Mc.Pherson làm tăng khả năng an toàn cho xe và tạo cảm giác thoải mái tối đa cho hành khách trong những chuyến đi xa.
2.2.2. Kết cấu, nguyên lý làm việc của một số phần tử trên hệ thống treo xe KIA OPTIMA
2.2.2.1. Lò xo trụ
* Kết cấu
* Hoạt động: Khi chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng, do tính chất đàn hồi của thép lò xo mà lò xo bị nén lại, khi tải trọng thôi không tác dụng thì lò xo lại giãn ra quá trình đó cứ lặp đi lặp lại trong quá trình ôtô chuyển động.
2.2.2.2. Giảm chấn
a. Giảm chấn hai lớp vỏ
Giảm chấn sử dụng trên xe là loại giảm chấn ống.
* Cấu tạo:
- Trên piston có hai dãy lỗ khoan theo các vòng tròn đồng tâm. Dãy lỗ ngoài được đậy phía trên bởi đĩa của van thông 9. Dãy lỗ trong - đậy phía dưới bởi van trả 10. Trên piston có một lỗ tiết lưu 17 thường xuyên mở.
- Trên đáy xi lanh cũng được làm các dãy lỗ: dãy lỗ ngoài được che phía trên bởi đĩa của van hút 12, dãy lỗ trong - che phía dưới bởi van nén 13.
* Nguyên lý làm việc:
Hành trình nén:
- Nén nhẹ: Piston dịch chuyển xuống dưới với tốc độ nhỏ. Dầu được ép từ khoang dưới, qua các lỗ tiết lưu 16 và van thông 9 đi lên khoang trên. Do thể tích piston giải phóng ở khoang trên nhỏ hơn thể tích do nó chiếm chỗ khi di chuyển xuống dưới (do ở khoang trên có thêm cần piston).
- Nén mạnh: Piston dịch chuyển xuống dưới với tốc độ lớn, áp suất trong khoang dưới piston tăng cao, ép lò xo mở to van nén 13 ra cho dầu đi qua sang buồng bù. Nhờ thế sức cản giảm chấn giảm đột ngột, hạn chế bớt lực tác dụng lên cần giảm chấn.
Nguyên lý làm việc:
Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của nó là buồng 8 chứa khí nén có P = 2÷3 KG/cm2 đây là sự khác nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ.
Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp, dẫn đến mở van 1, chất lỏng chảy lên phía trên của piston. Khi piston đi lên làm mở van 7, chất lỏng chảy xuống dưới piston, áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giỏ trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, là một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn.
2.2.2.3 Tay đòn trên và tay đòn dưới
* Cấu tạo của hệ thống treo này vẫn bao gồm ba bộ phận: lò xo, giảm xóc giảm chấn và bộ phận điều hướng. Điểm khác biệt so với hệ thống treo Mc, Pherson là bộ phận điều hướng bao gồm hai thanh dẫn hướng trong đó thanh ở trên có chiều dài ngắn hơn. Chính vì vậy hệ thống treo này có tên gọi là tay đòn kép.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC DỰA TRÊN XE KIA OPTIMA
3.1. Bộ phận đàn hồi
3.1.1. 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.
Đặc tính đàn hồi đặc trưng bởi độ võng tĩnh ft và độ võng động fđ phải đảm bảo:
- Cho xe chuyển động êm dịu trên đường tốt.
- Không va đập liên tục lên bộ phận hạn chế khi chuyển động trên đường xấuvới tốc độ cho phép.
- Khi xe quay vòng, tăng tốc hoặc phanh thì thùng xe không bị nghiêng hay chúc đầu.
Đặc tính đàn hồi là đồ thị biểu diễn quan hệ: Z= g(f).
Z - Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên phần tử đàn hồi.
3.1.2. 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.
a. Xác định độ cứng của lò xo.
Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 ¸ 90 lần/ph.
- Khối lượng phần không treo : mkt = 22 kg .
- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0 = m10 - mkt - mbx
=> MT0 = 885 - 22 – 16.2 = 831 Kg.
m10 - tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 885 Kg.
- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1 = m1T - mkt - mbx
=> MT1 = 1045 - 22 – 16.2 = 991 Kg.
m1T - tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 1045 Kg.
Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình :
C = 25282 N/m = 25,282 (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 = 25282 N/m.
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 = 25,282 (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).
d. Kiểm tra hành trình động của bánh xe
Theo điều kiện : fđ £ H0 - Hmin
Trong đó : H0 : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh
Hmin : khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 210 mm
=> H0 ³ fđ + Hmin = 144 + 210 = 354 m Þ H0 ³ 354 mm.
e. Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn: KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo : D = 2 . y . w (rad/s).
Trong đó : y : Hệ số cản tương đối y = 0,2 (y = 0,15 – 0,3); w = 7,45 (rad/s).
=> D = 2 . 0,2 .7,45 = 2,98 (rad/s).
Số liệu cơ sở để tính toán:
- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT = 1480 mm.
- Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp 235/45 R18 H. Rbx=298 mm.
- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin): d0= 10o.
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng Dd = 2o.
- Khoảng sáng gầm xe: Hmin =150 mm.
- Độ võng tĩnh ft = 180 mm.
- Độ võng động fđ = 144 mm.
- Độ vững của hệ treo ở trạng thái không tải f0T = 146 mm.
- Chiều dài trụ đứng Kr = 150 mm.
- Chiều cao tai xe lớn nhất Ht max = 800 mm.
- Tâm quay tức thời của thùng xe nằm dưới mặt đường hs = 50 mm.
3.2. Động học hệ treo Mc.pherson
3.2.1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị)
Các bước cụ thể như sau : (Vẽ với tỉ lệ 1: 2 )
- Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường : dd
- Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe Aom: Aom vuông góc với dd.
- Trên Aom đặt : AoA1 = Hmin = 150 mm.
A1A2 = fđ = 144 mm.
A2A3 = ft = 180 mm.
A3A4 = f0t = 146 mm.
AoA5 = hs = 50 mm.
- Trên Aod đặt AoBo = B/2 = 740 mm.
Nếu coi khảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so với trạng thái khi không tải. Khi đó BoB1 = fđ + ft - fot.
- Từ B1 kẻ đường B1q //dd.
- Trên B1q đặt B1D1 = BoC0 = |ro|
Nối D1O2 thì D1O2 là đường tâm trụ xoay đứng ở vị trí hệ treo biến dạng lớn nhất. Trong quá trình chuyển dịch bánh xe, k/c CoC1 không thay đổi, do đó trên D1O2 ta lấy D1D2 = CoC1. D2 là vị trí khớp cầu ngoài của đòn ngang ứng với trạng thái hệ treo biến dạng lớn nhất.
Phương pháp tính chiều dài đòn ngang Ld, theo phương pháp giải tích.
Trong hệ tọa độ Đề-Các (XOY), cho 2 điểm A và B đó biết: A (xA , yA); B (xB , yB)
3.2.2. Đồ thị động học để kiểm tra động học hệ treo
Khi hệ treo biến dạng thì các góc nghiêng ngang trụ đứng, khoảng cách giữa hai vết lốp sẽ thay đổi. Các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường là: 0, 1, 2, 3, 4.
Các góc nghiêng ngang trụ đứng lần lượt là: d0, d1, d2, d3, d4.
3.2.3. Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson
Ta có sơ đồ hình học của hệ thống treo:
Từ đồ thị động học đó xây dựng ở trên ta có độ dài các đoạn:
ld = O1C = 297,88 (mm); O1O = 192,65 (mm); O2O = 596 (mm).
+ Ở trạng thái tĩnh, ta có: CC2 = ld.sinα.
+ Khi bánh xe chuyển vị lên một đoạn là: AH, thì điểm C sẽ dịch chuyển trên cung tròn tâm O1 bán kính là ld một đoạn là: CC’ và đòn ngang sẽ quay đi một góc là AO.
Từ hình vẽ trên ta có độ dài của các đoạn: OC1 = ld . sinα
Và: OC2 = O2C1.tangδ = (OO2 + OC1).tangδ
Mặt khác thì ta có:OC2 = O1C2 - OO1 = ld.cosδ - OO1
Vậy ta suy ra: OC2 = ld.cosα - OO1 = (OO2 + OC1).tangδ
=> ld.cosα - OO1 = (OO2 + ld.sinα)tangδ => tangδ = ld.cosα - OO1/(OO2 + ld.sinα)
3.2.4. Đồ thị động học hệ treo Mc.Pherson
Bằng cách xây dựng đồ thị động học của hệ treo (hình 2.7) với các thông số đó tính toán ở phần trên ta xác định được sự thay đổi chiều rộng cơ sở B và góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng .
3.3. Động lực học hệ treo Mc.Pherson
3.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán
a. Trường hợp lực kéo và lực phanh cực đại
Tính trong trường hợp chỉ chịu lực phanh cực đại: Z = Ztt = 5310 (N).
b. Trường hợp lực ngang cực đại
Trên sơ đồ có mặt lực Z và Y (vắng mặt X).
c. Trường hợp chịu tải trọng động
Trên sơ đồ chỉ có lực Z (vắng mặt X,Y).
Ta có: Z = Zt.kd = 8850 (N).
3.3.2. Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi
Các phần tử đàn hồi có thể ở dạng lò xo trụ, lò xo cụm, thanh xoắn. Trong mục này chỉ đề cập tới việc tính lực và chọn cách bố trí lò xo trụ.
a. Độ cứng và hành trình giảm chấn
Kết cấu bố trí giảm chấn thường gặp như hình vẽ dưới đây.
Trục của giảm chấn không trùng với đường tâm trụ đứng thường gặp trên xe : ro (bán kính quay bánh xe dẫn hướng) và góc nghiêng ngang trụ đứng khá lớn.
3.3.3. Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng:
a. Trường hợp chỉ có lực Z (vắng lực X,Y )
ZAB cân bằng với Zlx: Zlx = Z.cosδ = 4357 (N).
Tại đầu A lực dọc theo phương giảm chấn tác dụng: ZA = ZAB = Zlx = 4357 (N).
Và có MZ tạo nên hai phản lực tại A và B là AMZ , BMZ
AMZ = BMZ = 121 (N).
Khi tính toán thì cánh tay đòn m thay đổi, nên có thể lấy ở trạng thái chịu tải trọng tĩnh lớn nhất. Khi góc δ bé có thể bỏ qua : cosδ = 1 và sin δ = 0.
Như vậy tổng lực tác dụng lên đầu A và B là: Đầu A: ZA = 4357 (N).
AMZ + AZY = 121 + 318 = 439 (N).
Đầu B: BMZ + BZY = 121 + 1086 = 1207 (N).
Trên đòn ngang tại điểm C có lực liên kết: CY = BMZ + BZY = 1207 (N).
b. Trường hợp chịu lực phanh cực đại chỉ có thành phần Z và X
- Phân tích tác dụng của lực Z và các phản lực xác định như phần trên.
- Phản lực X đặt tại bánh xe gây nên đối với trụ đứng AB như hình vẽ dưới.
- Lực dọc X chuyển về tâm trục bánh xe được 2 thành phần Xo và MX:
Xo = X = 3982 (N).
MX = X.rbx = 3982.0,298 = 1186 (N.m).
c. Trường hợp chịu lực bên cực đại,chỉ có hai thành phần Z và Y
- Tác dụng của thành phần lực Z và các phản lực tương tự như ở phần trên.
- Tác dụng của thành phần lực ngang Y như hình vẽ dưới.
- Lực ngang Y gây nên đối với trụ đứng AB các phản lực AY , BY:
BY = 11006 (N).
AY = BY – Y = 18410 – 11006 = 7404 (N).
3.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính
3.4.1. Đòn ngang chữ A
Đòn ngang dưới cơ cấu trục hình chữ A được bắt vào thân xe qua 2 khớp trụ. Đầu ngoài bắt với cam quay Rô-tuyn. Việc sử dụng 2 đầu trong nối với thân xe bằng khớp bản lề để tăng độ cứng vững cho hệ treo.Trạng thái chủ lực chủ yếu là kéo, nén, uốn, tiết diện của đòn ngang dưới , tham khảo và khi kiểm bền giả thiết rằng : một phần càng chữ A chịu toàn bộ tải trọng.
a. Trường hợp 1 : Chỉ có lực Z: Fy = CY = 1207 (N); Fz = ZAB = 4357 (N).
b.Trường hợp 2 : Chỉ có lực Z và X
Fx = CX = 5633 (N).
FY = CY = 2471 (N).
FZ = CZ = 4357 (N) .
c.Trường hợp 3 : Chỉ có lực Z và Y
Fy = CY =9799 (N).
3.4.2. Tính bền Rôtuyn
Rôtuyn là khớp cầu để giữa đòn ngang và cam quay. Trạng thái làm việc của rôtuyn chủ yếu chịu lực cắt, uốn .
=> dcd = 17,07 (N/mm2). Mà ta có: [dcd] = 150 (N/mm2).
Vậy dcd< [dcd]. Do vậy Rôtuyn thoả mãn điều kiện bền.
3.5. Tính toán lò xo
Trong hệ thống treo, lò xo là phần tử đàn hồi có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động. Lò xo trong quá trình làm việc chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng Z, mà không truyền lực dọc lực ngang.
Dựa vào chế độ tải trọng đó phân tích ở phần động lực học, ta thấy rằng trường hợp tải trọng động trị số Z có giá trị lớn nhất nên ta cần thiết kế theo chế độ tải trọng này.
3.5.3. Kết luận
Các thông số thiết kế lò xo
- Đường kính dây lò xo: d = 15 (mm).
- Đường kính trung bình lò xo: D = 150 (mm).
- Tỷ số đường kính : c = 10.
- Bước lò xo khi chịu tải : t = 70 (mm).
- Chiều cao lò xo khi chịu tải: Hs = 97.5 (mm).
- Chiều cao lò xo khi chưa chịu tải : H0 = 427.5 (mm).
- Số vòng làm việc của lò xo : n = 6 (vòng).
- Số vòng toàn bộ : n0 = 7 (vòng).
- Hành trình lò xo : flx = 200 (mm).
- Độ cứng lò xo : Clx = 34555 (Nm).
3.6. Tính thanh ổn định.
Thanh ổn định của hệ thống treo được thiết kế dựa trên cơ sở đảm bảo giảm khả năng lắc ngang thân xe. Thanh ổn định có tác dụng san đều tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe. Do đó nâng cao được ổn định chuyển động của xe.
Đặc điểm của ụ cao su hạn chế này là có kết cấu đơn giản, tháo lắp dễ dàng. Loại này hiện được sử dụng phổ biến trên các dòng xe du lịch hiện nay.
3.7. Tính toán giảm chấn
3.7.1. Chọn giảm chấn
Giảm chấn là một phần tử đàn hồi trong hệ thống treo, nhiệm vụ của giảm chấn là:
Dập tắt được các va đập cứng của bánh xe vào khung xe, khi xe đi trên đường không bằng phẳng, nhờ đó tăng được tính tiện nghi.
3.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn
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.
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 = 801.0.6 = 462 (N).
+ Lực nén và trả nhẹ : vmin = 0,3 (m/s2)
Pnmin = Kn.vmin = 267.0,3 = 76 (N).
Ptrmin = Ktr.vmin = 801.0,3 = 230 (N).
3.7.3. 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.
sn = 4,5 < [sn] = 210 (N/mm2). Vậy ty đẩy đủ bền.
CHƯƠNG 4
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RÔ TUYN
4. 1. Phân tích chi tiết gia công
4.1.1. Kết cấu rôtuyn
4.1.2. Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của Rô-tuyn
Một đầu Rô-tuyn có dạng cầu, liên kết với các Rô-tuyn có bề mặt lắp ghép là một phần chỏm cầu. Đoạn giữa của Rô-tuyn có dạng để lắp ghép với các đòn trong cơ cấu dẫn động lái. Đoạn cuối được gia công ren để lắp đai ốc và có lỗ lắp chốt chẻ phòng lỏng. Rô-tuyn làm việc ở chế độ tải trọng động, chịu va đập.
4.1.3. Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu
Việc thiết kế quy trình công nghệ gia công phải phù hợp với yêu cầu kĩ thuật của khớp cầu và thực tế sản xuất trong nước. Thị trường trong nước là thị trường nhỏ, việc sản xuất mang tính chất thử nghiệm, công nghệ còn lạc hậu, do vậy dạng sản xuất đơn chiếc là lựa chọn khả thi.
4.2. Lập sơ đồ nguyên công
Rô-tuyn là chi tiết dạng trục. Chuẩn tinh thống nhất khi gia công là hai lỗ tâm ở hai đầu của Rô-tuyn. Dựng hai lỗ tâm làm chuẩn có thể hoàn thành việc gia công thô và tinh hầu hết các bề mặt của Rô-tuyn.
4.2.1. Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm và tiện đứt phôi
+ Định vị: Chi tiết được định vị trong mâm cặp 3 chấu.
+ Kẹp chặt bằng mâm kẹp.
+ Chọn máy: Kiểu máy 1Б136
+ Chọn dao: Dao tiện T15K6. Mũi khoan P9.
4.2.3. Nguyên công 3: Tiện các bề mặt , tiện côn và tiện ren M16
+ Định vị: Chi tiết được định vị bằng hai đầu chống tâm.
+ Kẹp chặt bằng hai đầu định tâm, truyền Mô-men bằng tốc tiện
+ Chọn máy: Kiểu máy 1Б 136
+ Chọn dao: Dao có ký hiệu T15K6
4.2.5. Nguyên công 5: Khoan lỗ f 4
+ Định vị: Chi tiết được định vị trên hai mũi tâm cứng
+ Kẹp chặt bằng hai mũi tâm.
+ Chọn máy: Kiểu máy 2A- 125.
+ Chọn dao: Dao có ký hiệu P9
+ Chế độ cắt: t = 2(mm); S = 0,17(mm/v); n = 580 (v/p).
4.2.8. Nguyên công 8: Kiểm tra
+ Kiểm tra độ bóng của bề mặt cầu đạt 0,32; mặt côn đạt 0,63.
+ Mặt côn lắp ráp đạt độ côn 1: 8
+ Mặt côn không lắp ráp đạt độ côn 1: 10
KẾT LUẬN
Sau thời gian làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy: TS.................... cũng như sự giúp đỡ của các thầy giáo khác trong bộ môn, em đã hoàn thành những yêu cầu và nhiệm vụ của Đồ án tốt nghiệp.
Trong đồ án này em đã xây dựng được một phương pháp tính toán thiết kế cho hệ thống treo đảm bảo được những yêu cầu cơ bản như:
+ Tính êm dịu khi chuyển động.
+ An toàn với mọi chế độ tải.
+ Độ bền của các chi tiết cao.
+ Đảm bảo cho ôtô chạy trên những địa hình yêu cầu.
+ Các chi tiết có cấu tạo đơn giản, dễ gia công tháo lắp.
Ngoài ra trong đồ án này ngoài việc tính toán thiết kế hệ thống treo Mc.pherson, em còn tìm hiểu thêm về nhiều hệ thống treo khác, rút ra các ưu nhược điểm của từng loại và lựa chọn phương án thiết kế thích hợp nhất.
Bên cạnh những vấn đề đã giải quyết được vẫn còn những hạn chế như:
+ Khả năng thay đổi độ cứng của hệ thống treo sao cho thích hợp với sự thay đổi của tải trọng.
+ Khả năng thay đổi độ cao trọng tâm xe cho phù hợp với điều kiện địa hình.
Trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giáo chỉ bảo để sửa chữa, rút kinh nghiệm để khi ra trường trở thành một kỹ sư có trình độ vững vàng hơn.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy và sự hướng dẫn tận tình của các thầy giáo khác trong bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS. TS. Nguyễn Khắc Trai (1998), Cấu tạo gầm xe con, NXB KHKT
[2]. TS.Nguyễn Hữu Cẩn - Trương Minh Chấp - Dương Đình Khuyến -Trần Khang (1978), Giáo trình thiết kế tính toán ô tô máy kéo, NXB ĐH&THCN
[3]. TS.Dương Đình Khuyến ĐHBK (1993), Ô tô máy kéo, NXB KHKT
[4]. Trịnh Chất - Lê văn Uyển (2000), Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và 2, NXB KHKT
[5]. Lê Quang Minh - Nguyễn Văn Vượng (1998), Sức bền vật liệu, NXB GD
[6]. TS.Nguyễn Hữu Cẩn-PGS.TS Dư Quốc Thịnh- Phạm Minh Thái- Nguyễn Văn Tài- Lê Thị Vàng (1997), Lý thuyết ô tô, NXB KHKT
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"