MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU...2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO.. 3
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo. 3
1.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo. 4
1.3. Các thông số tương đương. 8
1.4. Hệ thống treo phụ thuộc. 8
1.5. Hệ thống treo độc lập. 10
1.5.1. Dạng treo 2 đòn ngang. 11
1.5.2. Dạng treo Mc.Pherson. 12
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
1.6.Lựa chọn. 16
1.6.1. Xác định các thông số cơ bản của xe Toyota Vios. 16
1.6.2. Lựa chọn phương án thiết kế. 17
CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO DỰA TRÊN XE THAM KHẢO TOYOTA VIOS 22
2.1. Xác định tần số dao động của hệ thống treo Mc.Pherson. 22
2.2. Động học của hệ thống treo Mc.Pherson. 26
2.2. 1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị). 26
2.2.2. Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson. 31
2.2.3. Đồ thị động học hệ treo Mc.Pherson. 33
2.3. Động lực học hệ thống treo Mc.Pherson. 33
2.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán. 33
2.3.2. Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi 35
2.3.3. Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng: 36
2.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính. 41
2.4.1. Đòn ngang chữ A.. 41
2.5. Tính toán lò xo. 47
2.5.1. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo. 47
2.5.2. Trình tự thiết kế lò xo. 48
2.5.3. Kết luận. 52
2.6. Tính thanh ổn định. 52
2.7. Tính toán giảm chấn. 57
2.7.1. Chọn giảm chấn. 57
2.7.2. Tính toán thiết kế giảm chấn. 61
CHƯƠNG 3 : CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO.. 68
3.1 Công nghệ chẩn đoán hệ thống treo trên xe. 68
3.2. Công nghệ bảo dưỡng kỹ thuật trên hệ thống treo xe vios. 69
3.3. Xây dựng quy trình công nghệ bảo dưỡng hệ thống treo xe Toyota Vios. 72
CHƯƠNG 4 : KIẾN NGHỊ VÀ KẾT LUẬN.. .80
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 81
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 Toyota Vios 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 Toyota Vios 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 “Thiết kế hệ thống treo trên xe du lịch 5 chỗ trên cơ sở xe Toyota vios” nên em đã lựa chọn thiết kế dựa trên thông số cơ bản của xe Toyota Vios. 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 !
Vĩnh Yên ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………….
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
1.1. Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo
a. 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)
b. 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
a. 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. Còn các chức năng khác của hệ thống treo sẽ do bộ phận khác đảm nhiêm. Lò xo chủ yếu được sử dụng trong hệ thống treo độc lập, nó có thể đặt ở đòn trên hay đòn dưới của bộ phận dẫn hướng.
b. 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.
c. 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. Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung.
f. 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 trí khác nhau, các loại khác nhau.
1.3 Các thông số tương đương
a. 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.
- Phần không được treo gồm có: Cầu , dầm cầu, hệ thống chuyển động (cụm bánh xe ), cơ cấu dẫn động lái. Các bộ phận này đặt dưới hệ thống treo.
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 gối ở khớp cầu B. đầu còn lại được bắt vào khung xe. Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn.
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.
1.6.Lựa chọn
1.6.1. Xác định các thông số cơ bản của xe Toyota Vios
Các thông số ban đầu của xe Toyota Vios:
Nhóm các thông số tải trọng:
- Tải trọng toàn xe khi không tải G0 = 12800 N.
- Tải trọng toàn xe khi đầy tải GT = 17300 N.
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G10 = 7000 N.
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải G1T = 8500 N.
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G20 = 5800 N.
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải G2T = 8800 N.
- Chiều dài cơ sở : L = 2630 (mm).
- Chiều rộng cơ sở : B = 1480 (mm).
- Dài´Rộng´Cao : 4490´1710´1425.
- Kích thước bánh xe : Kí hiệu lốp 185/65 R14 H.
1.6.2. Lựa chọn phương án thiết kế
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại HTT rất đa dạng và phong phú , với đủ kiểu mẫu và chủng loại .Nhưng đối với ôtô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập như:
- HTT hai đòn ngang
- HTT Mc.Pherson
- HTT đòn dọc
- HTT đòn dọc có thanh liên kết
- Một số ít các ô tô khác có sử dụng HTT đòn chéo hoặc HTT nhiều khâu
1.6.3 Cấu tạo các chi tiết của hệ thống treo độc lập Mc.Pherson
1.6.3.1 Kết cấu của hệ thống treo trước
Đặc điểm của hệ thống treo độc lập kiểu Mc.Pherson 1 đòn ngang
+ Cấu tạo tương đối đơn giản
+ Do có ít chi tiết nên nó nhẹ, giảm được khối lượng không được treo
+ Chiếm ít không gian nên tăng không gian sử dụng của khoang động c
1.6.3.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc của một số phần tử trên hệ thống treo
a. Lò xo trụ
- Kết cấu
Khi chịu tác dụng của tải trong 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 trọng quá trình ôtô chuyển động. Lò xo trước có dạng hình côn điều này giúp nó có khả năng thay đổi độ cứng hợp lý tưởng ứng với tải trọng đặt lên nó.
b. Giảm chấn
- Nguyên lý hoạt động của giảm chấn
- Nén nhẹ (bánh xe và thân xe tiến lại gần nhau) áp suất dầu trong buồng C tăng lên một chút sẽ có một phần dầu từ C đi qua những lỗ van không bị bịt kín ở hàng L để về buồng B. Đồng thời cũng có một lượng dầu nhỏ qua van nén F về khoang D gọi là khoang bù (lúc nén nhẹ van nén E chưa mở được vì không thắng được lực căng của lò xo) lượng dầu lưu thông ít dập tắt chậm những dao động nhỏ.
CHƯƠNG 2 :THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO DỰA TRÊN XE THAM KHẢO TOYOTA VIOS
2.1. Xác định tần số dao động của hệ thống treo Mc.Pherson
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 l/ph .
- Khối lượng phần không treo : mkt = 22 kg .
- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0 = m10 - mkt - mbx
=> MT0 = 700 -22 - 16x2 = 646 Kg.
m10 - tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 700 Kg.
- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1 = m1T - mkt - mbx
=> MT1 = 850 - 22 - 16x2 = 796 Kg.
m1T - tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 850 Kg.
b. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo).
- Độ võng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) : ft = 195 (mm).
- Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh vói C = 20008 N/m.
* Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ võng tĩnh của hệ treo: ft = 0.18 (m).
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 = 100 mm
=> H0 ³ fđ + Hmin = 144 + 100 = 244 mm.
=> H0 ³ 244 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).
Trong đó :
y : Hệ số cản tương đối y = 0,2. (y = 0.15 ữ 0.3)
w = 7.45 (rad/s).
=> D = 2 x 0.2 x 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 185/65 R14 H. Rbx=298 mm.
- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin), d0= 10o.
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng, Dd = 2o.
- Góc nghiêng ngang bánh xe(góc Camber), go=0o.
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng, ro = -15 mm.
- Khoảng sáng gầm xe, Hmin =110 mm.
- Độ võng tĩnh, fT = 180 mm.
- Độ võng động, fđ = 144 mm.
- Độ võng của hệ treo ở trạng thái không tả, f0T = 146 mm .
- Chiều dài trụ đứng, Kr = 150 mm.
- Chiều cao tai xe lớn nhất, Ht max = 800 mm.
2.2. Động học của hệ thống treo Mc.Pherson
2.2.1 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 = 110 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.
- Bo là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường .
* Phương pháp tính chiều dài đòn ngang Ld theo phương pháp giải tích:
Xét trong hệ tọa độ Đề-Các (XOY), cho 2 điểm A và B đã biết:
A (xA , yA)
B (xB , yB)
2.2.2. Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson
Từ đồ thị động học đã 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 ;
+ Ta xét mối quan hệ giữa α và δ:
Từ hình vẽ trên ta có độ dài của các đoạn: OC1 = ld*sin α ;
Và: OC2 = O2C1*tangδ = (OO2 + OC1)*tangδ ;
Mặt khác thì ta có:
OC2 = O1C2 - OO1 = ld*cos α - OO1 ;
Vậy ta suy ra:
OC2 = ld*cosα - OO1 = (OO2 + OC1)*tangδ ;
=> ld*cos α - OO1 = (OO2 + ld*sin α)tangδ ;
2.2.3. Đồ thị động học hệ treo Mc.Pherson
Bằng cách xây dựng đồ thị động học của hệ treo với các thông số đã 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 .
2.3. Động lực học hệ thống treo Mc.Pherson
2.3.1. Các chế độ tải trọng tính toán
a. Trường hợp lực kéo và lực phanh cực đại
Trên sơ đồ phân tích lực tồn tại lực Z,X nhưng tính với giá trị cực đại (vắng mặt lực Y).
Tính trong trường hợp chỉ chịu lực phanh cực đại: Z = Ztt = 5100 (N).
b. Trường hợp lực ngang cực đại
Trên sơ đồ có mặt lực Z và Y (vắng mặt X).
Các lực được tính toán như sau: Z = 20860 (N).
Y = Y tt = * * φy = 7120 (N);
= * *1 = 21130 (N).
2.3.2. 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 côn,thanh xoắn.Trong mục này chỉ đề cập tới việc tính lực và chọn cách bố trí lò xo trụ.
Các góc bố trí trong không gian có thể gặp là: góc nghiêng dọc ԑ và góc nghiêng ngang δ.Các góc này được bố trí tùy thuộc vào không gian cho phép trên xe.
2.3.3. 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 )
+ 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 : cos δ = 1 và sin δ = 0.
Như vậy tổng lực tác dụng lên đầu A và B là:
Đầu A:
ZA = 4185 (N).
AMZ + ÂZY = 117 + 306 = 423 (N).
Đầu B:
BMZ + BZY = 117 + 1044 = 1161 (N).
- Trên đòn ngang tại điểm C có lực liên kết: CY = BMZ + BZY = 1161 (N).
- Các phản lực tại gối tựa D và E là:
DY = CY* = 705 (N).
EY = CY* = 456 (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 = 3820 (N).
MX = X*rbx = 3820*0.298 = 1138 (N.m).
+ Lực Xo gây nên các phản lực tại A và B là AX và BX:
AX = 534 (N).
BX = 3286 (N).
- Mômen MX gây nên tại A và B:
AMX = BMX = = = 2120 (N).
- Lực X gây nên đòn ngang lái đặt tại điểm S là SY và tạo nên các phản lực AS và BS:
SY = X* *cos δ = 3820*0.375*cos10 = 1410 (N).
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 = 12632 (N).
AY = BY – Y = 21130 – 12632 = 8498 (N).
2.4. Chọn và kiểm bền các bộ phận chính
2.4.1. Đòn ngang chữ A
Đòn ngang dưới có cấu trúc 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. Do vậy có thể tính toán như sau :
a. Trường hợp 1 : Chỉ có lực Z
Fy = CY = 1161 (N).
Fz = ZAB = 4185 (N).
b. Trường hợp 2 : Chỉ có lực Z và X
Fx = CX = 5406 (N).
FY = CY = 2357 (N).
FZ = CZ = 4185 (N) .
c. Trường hợp 3 : Chỉ có lực Z và Y
Fy = CY =11471 (N).
2.5. 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 đã 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
2.5.1. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo
Lò xo đựoc tính toán cho trường hợp chịu tải trọng động lớn nhất:
Z = 8500 (N).
Ta có Fmax = 10845 (N).
2.5.2. Trình tự thiết kế lò xo
Số liệu thiết kế:
Fma x= 10845 (N).
Fmin= 4380 (N).
2.5.3. 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 = 32325 (Nm).
2.6. Tính thanh ổn định
Thanh ổn định của hệ thống treo được thiết kế dựa trên cơ sở đảm bảo giảm khẳ 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.
Xuất phát từ góc nghiêng cho phép của thân xe du lịch hiện nay ψ thường đặt: ψ = 4 - 5o.
* Xác định mô men lật của cầu ML (Nm):
ML = Y’’*Mdl*ho + Mdl*g*ho*sin ψ max ; (1).
* Xác định mô men chống lật của hệ theo do phần tử đàn hồi đảm nhận:
MCL = CTX* ψ max (N.m) ;
* Mô men chống lật cần thiết do thanh ổn định đảm nhận quy về bánh xe:
MS = Ml – MCL = 3457 - 557 = 2900 (N.m).
2.7. Tính toán giảm chấn
2.7.1. Chọn giảm chấn
Giảm chấn là một phần tử đàn hồi trong hệ thống treo, nhiêm 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.
Giữ cho cầu xe, bánh xe chỉ dao động ở mức nhỏ nhất để đảm bảo cho khả năng tiếp xúc của bánh xe với nền đường nhiều nhất, nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động của xe.
* So sánh giữa hai loại giảm chấn:
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau:
- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.
- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn.
- Ở nhiệt độ thấp ( Vùng băng giá ) giảm chấn không bị bó kẹt ở những hành trình đầu tiên.
- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào. Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc.pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.
2.7.2. 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.
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).
Chiều dài xi lanh của giảm chấn:
LX = LY + HP + LP + LK +LB = 26 + 263 +31 +32 +69 = 421 (mm).
Chiều dài của toàn giảm chấn:
Lgc = LX + Lu = 421 +70 = 491 (mm).
Với: Lu - là chiều dài từ ụ hạn chế tới đầu trên của ty đẩy, Lu = 70(mm).
Chiều dài của ty đẩy:
LH = LU + HP +LY +LP = 70 +263 +26 +31 = 390 (mm).
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 ;
* Công suất sinh ra khi giảm chấn làm việc với lực cản lớn nhất( tính ở hành trình trả):
Công suất của giảm chấn: NPmax = g*b*Hg*Ptmax*w ;
=> NQmax >NPmax vậy giảm chấn thoả mãn điều kiện bền nhiệt tức là giảm chấn làm việc bình thường.
=> n = 1949 > [n] = 2 .
=> Ty đẩy đủ bền
CHƯƠNG 3 : CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO
3.1 Công nghệ chẩn đoán hệ thống treo trên xe
3.1.1 Một số tiêu chuẩn của hệ thống treo
3.1.1.1 Một số hư hỏng thường gặp và biện pháp xử lý
a. Giảm chấn chảy dầu
Giảm chấn có nhiệm vụ hạn chế chuyển động của phần tử đàn hồi của hệ thống treo (nhíp, lò xo) khi xe gặp các vật cản trên đường, nhanh chóng dập tắt dao động đó bằng lực cản của dầu chảy qua một khe tiết lưu trong pít-tông. Chúng cũng hấp thụ rung động của thân xe và mang lại tính êm dịu chuyển động.
c. Nhíp bị oải, lò xo bị yếu
Sau vài năm sử dụng, các phần tử đàn hồi bị mỏi, giảm khả năng đàn hồi và độ cứng. Nhíp bị oải (võng), lò xo bị chùn lại khiến chiều cao gầm xe giảm, khả năng hấp thụ mấp mô mặt đường kém, xe không còn êm dịu như trước. Thường xuyên đi xe đầy và quá tải thì hiện tượng này càng nhanh xảy ra. Nếu để hiện tượng này quá lâu có thể dẫn đến gãy nhíp (lò xo), hỏng lây sang giảm chấn và một số phần tử khác.
3.2. Công nghệ bảo dưỡng kỹ thuật trên hệ thống treo xe vios
a. Thông số sửa chữa
Thông số sửa chữa như bảng 3.1.
b. Momen xiết tiêu chuẩn
Momen xiết tiêu chuẩn như bảng 3.2.
3.3. Xây dựng quy trình công nghệ bảo dưỡng hệ thống treo xe Toyota Vios
a. Quy trình tháo giảm xóc trước
1. Tháo nắp che đầu tay gạt mưa
3. Tháo cụm tay gạt và lưỡi gạt mưa bên phải
Gợi ý : Hãy sử dụng quy trình tương tự cho bên trái.
4. Tháo cụm thông gió dưới bảng taplo b
Dùng một tô vít với đầu của nó được bọc băng dính, nhả khớp 3 vấu ra và tháo tấm thông gió bên trái phía trên vách ngăn..
5. Tháo tấm thông hơi trên vách ngăn
Nhả khớp 3 kẹp, 4 khóa cài và 8 móc.
Tháo tấm thông hơi trên vách ngăn
9.Tháo bánh trước
10. Tháo rotuyn cân bằng
17. Tháo cao su hạn chế
Tháo cao su hạn chế ra khỏi đế lò xo trụ trên.
18. Tháo đệm lò xo trụ trước
19. Tháo lò xo trụ trước
21. Tháo vòng bi ổ đỡ thanh giằng
b. Quy trình kiểm tra:
Ấn và kéo cần giảm chấn và kiểm tra rằng không có lực cản bất thường hay âm thanh bất thường trong quá trình hoạt động.
Nếu có sự bất thường, thì thay bộ giảm chấn bằng chiếc mới.
d. Quy trình kiểm tra hoàn tất
Kiểm tra lại lực xiết các ốc, chỉnh lại góc đặt bánh xe và chạy thử kiểm tra rước khi giao xe cho khách hàng
CHƯƠNG 4 : KIẾN NGHỊ VÀ 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!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Cấu tạo ô tô
ThS.Nhuyễn Văn Chưởng.
2. Cấu tạo gầm xe con
PGS. TS. Nguyễn Khắc Trai.
3. Giáo trình thiết kế tính toán ô tô máy kéo
TS.Nguyễn Hữu Cẩn - Trương Minh Chấp - Dương Đình Khuyến -Trần Khang - ĐHBK in 1978.
4. Ô tô máy kéo
TS.Dương Đình Khuyến ĐHBK 1993.
5. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 và 2
Trịnh Chất - Lê văn Uyển ĐHBK 2000.
6. Sức bền vật liệu
Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"