MỤC LỤC

MỤC LỤC....................................................................................................................................................................................1

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN...........................................................................................................................2

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP..................................................................................4

LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................................................................................5

MỤC LỤC....................................................................................................................................................................................6

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO.........................................................................................................................9

1.1. Lịch sử hình thành................................................................................................................................................................9

1.2. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo............................................................................................................9

1.2.1. Công dụng.........................................................................................................................................................................9

1.2.1.1. Bộ phận đàn hồi:.............................................................................................................................................................9

1.2.1.2. Bộ phận giảm chấn:......................................................................................................................................................10

1.2.1.3. Bộ phận hướng:............................................................................................................................................................10

1.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của bộ phận dẫn hướng......................................................................................11

1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi...........................................................................................12

1.2.2.3. Phân loại hệ thống treo phương pháp dập tắt dao động...............................................................................................12

1.3. Xu hướng phát triển của các hệ thống treo (HTT)..............................................................................................................13

CHƯƠNG 2 : PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO...................................................................................15

2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo....................................................................................................................15

2.1.1. Chọn phương án bố trí.....................................................................................................................................................15

2.1.2. Phân tích ưu nhược điểm chung của các phương án bố trí............................................................................................15

2.1.2.1. Dạng treo 2 đòn ngang:................................................................................................................................................16

2.1.2.2. Dạng treo Mc.Pherson:.................................................................................................................................................18

2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi......................................................................................................................19

2.2.1. Bộ phận đàn hồi kim loại ................................................................................................................................................19

2.2.2. Bộ phận đàn hồi bằng khí:...............................................................................................................................................20

2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn................................................................................................................................21

2.3.1. Giảm chấn hai lớp vỏ:......................................................................................................................................................21

2.3.2. Giảm chấn một lớp vỏ:.....................................................................................................................................................22

2.4. Lựa chọn phương án thiết kế.............................................................................................................................................23

2.5. Thiết kế hệ thống treo xe địa ATV.......................................................................................................................................25

2.6. Các bước chế tạo xe mẫu ATV:..........................................................................................................................................27

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO........................................................................................................34

3.1. Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau.....................................................................34

3.2. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi......................................................................................................................................37

3.2.1. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi hệ thống treo trước...................................................................................................37

3.2.2. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi hệ thống treo sau.....................................................................................................40

CHƯƠNG 4 : TÌM HIỂU CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC..........................................................................43

4.1. Bộ phận dẫn hướng...........................................................................................................................................................43

4.2. Bộ phận đàn hồi ................................................................................................................................................................43

4.3. Bộ phận giảm chấn............................................................................................................................................................44

4.4. Bánh xe..............................................................................................................................................................................45

4.5. Thanh ổn định....................................................................................................................................................................46

4.6. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo.....................................................................................................................................46

KẾT LUẬN................................................................................................................................................................................47

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1.1. Lịch sử hình thành

Xã hôi loài người sau khi phát minh ra các loại phương tiện thì họ đã bắt đầu quan tâm đến chất lượng của các loại phương tiện đó nhiều hơn. Khi xuất hiện các loại xe kéo, khi đó bánh xe vẫn liên kết cứng với khung xe, chỉ phù hợp để vận chuyển hàng hóa không thích hợp để người ngồi lên xe, nên về sau con người đã phát minh và chế tạo ra các bộ phận giúp con người di chuyển một cách thoải mái và an toàn hơn, trong đó có hệ thống treo.

1.2. Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống treo

1.2.1. Công dụng

Hệ thống treo thực hiện các nhiệm vụ chung sau :

- Liên kết mềm giữa bánh xe và thân xe, đảm bảo xe lăn êm dịu trên đường

- Truyền lực từ bánh xe lên thân xe và ngược lại,

- Dập tắt nhanh các dao động của mặt đường tác động lên thân xe.

Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của hệ thống treo

Gồm 3 bộ phận chủ yếu:

- Bộ phận đàn hồi

- Bộ phận giảm chấn

- Bộ phận hướng

1.2.1.1. Bộ phận đàn hồi:

Là bộ phận quan trọng của hệ thống treo trên xe,có chức năng làm giảm dao động để phù hợp với trạng thái sinh lí của con người.

- Gồm 1 hoặc nhiều bộ phần từ kim loại hoặc phi kim

- Kim loại: thường là nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn

- Phi kim : thường là cao su, khí nén hoặc thủy lực.

Trên thực thế thì đàn hồi bằng kim loại thực tế được sử dụng nhiều hơn

1.2.1.3. Bộ phận hướng:

Có tác dụng đảm bảo cho bánh xe dao động trong mặt phẳng đứng, còn là nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang , momen giữa khung và bánh xe.

+ Thanh ổn định : Trên  xe con thanh ổn định hầu như đều có.

- Trong trường hợp xe chạy trên đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng  xe và làm công suất truyền lục ,lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường.

- Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm giảm bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U. Các đầu chữ U kết nối với bánh xe còn phần thân nối với vỏ bằng các ổ đỡ cao su.

+ Trong xe cộ, Cao su thường được sử dụng trong vỏ giảm xóc. Túi cao su cải thiện độ cứng và hạn chế đi lại. Cả hai tay cầm bằng cao su tăng cường độ cứng và hạn chế sự di chuyển của bánh xe để hạn chế hành trình của bánh xe

+ Mô hình điều chỉnh hoặc xác định góc đặt bánh xe:

Hệ thống treo hoạt động để kết nối bánh xe và cơ cấu đuổi theo và các cơ cấu phụ để điều chỉnh góc đặt bánh xe hoặc phát hiện góc cũng được cung cấp cho hệ thống treo. Các cấu trúc này rất đa dạng nên thiết kế và cách sắp xếp của mỗi loại xe là khác nhau.

1.2.2.3.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của bộ phận dẫn hướng

- Hệ thống treo phụ thuộc : là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cứng ( liên kết dầm cầu liền),

Ưu điểm :

+ Khi một bánh xe đang di chuyển ( theo chiều ngang hoặc chiều dọc) các bánh xe khác cũng sẽ di chuyển theo nó.

+ Giá thành thấp.

- Hệ thống treo độc lập : là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải không có liên kết cứng.

- Khi một bên bánh xe chuyển động không làm cho phần bánh xe còn lại chuyển động

-  Hệ thống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấu rời,có độ êm dịu của cả xe cao, tải không lớn lắm, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt.

1.2.2.2.3. Phân loại hệ thống treo phương pháp dập tắt dao động

- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng đòn và dạng ống.

- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong phần tử hướng.

1.2.3. Yêu cầu

- Đảm bảo tần số dao động riêng thích hợp cho phần tử được treo (phụ thuộc chủ yếu vào độ võng tĩnh)

- Có độ võng động hợp lý để không sinh ra va đập lên các ụ hạn chế bằng cao su.

- Có độ dập tắt dao động hợp lý.

- Đảm bảo vỏ ô tô không bị nghiêng khi quay vòng hoặc khi phanh.

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

1.3. Xu hướng phát triển của các hệ thống treo (HTT)

Ngày nay, trên thị trường thế giới, các tập đoàn, doanh nghiệp hay cả các công ty con đang kinh doanh về mảng sản xuất ô tô đều đang ưa chuộng và sử dụng nhiều loại HTT rất đa dạng và phong phú, với nhiều mẫu mã, kiểu dáng và thể loại. Nhưng đặc biệt, đối với dòng ô tô con hiện đại ngày nay, họ hay các nhà sản xuất có xu hướng 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 ôtô khác có sử dụng HTT đòn chéo hoặc HTT nhiều khâu

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO

2.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo

2.1.1. Chọn phương án bố trí

ATV là loại phương tiện phục vụ trên những địa hình phức tạp và gồ ghề với nhiều mục đích như giải trí, vận chuyển,… Chính vì thế để đảm bảo phương tiện hoạt động một cách êm dịu nhất tránh tính trạng hư hỏng do va đập nhiều nhất thì hệ thống treo trên xe là 1 hệ thống cực kì quan trọng. Vì thế việc lựa chọn lắp đặt hệ thống treo trên ATV được xem là 1 quá trình quan trọng. Dựa trên tính chất hoạt động của phương tiện và sự đáp ứng của các loại hệ thống treo mang lại. Chúng em xin chọn phương án lắp đặt hệ thống treo độc lập.

Đối với hệ treo độc lập, căn cứ vào đặc tính động học và đặc  điểm kết cấu người ta thường chia làm  các loại sau đây :

- Treo hai đòn ngang

- Treo Mc. Pherson

- Treo đòn dọc

- Treo đòn dọc có thanh ngang liên kết

- Treo đòn chéo

2.1.2. Phân tích ưu nhược điểm chung của các phương án bố trí

* Hệ thống treo độc lập

Đặc điểm :

- Hai bánh xe không lắp chung 1 thanh dầm cứng mà chúng tách nhau lắp trên mỗi càng rời nhằm tạo sự linh hoạt khi di chuyển và tạo ít sự dao động nhất đến thân xe

- Ở mỗi bánh xe sẽ lắp một càng cố định riêng nhằm tạo khối lượng đè lên là nhỏ nhất và tạo tần xuất dao động là nhỏ nhất đối với hệ thống

- Hệ thống treo này không cần dầm cầu ngang chính vì thế khoảng sáng gầm xe được hạ xuống hoặc nâng lên tùy í nên khả năng linh hoạt của xe là rất lớn.

Hệ thống treo độc lập có các loại bố trí sau :

a. Dạng treo 2 đòn ngang

b. Dạng treo Mc.Pherson

c. Dạng treo kiểu đòn dọc

d. Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết

e. Dạng treo đòn chéo

2.1.2.1. Dạng treo 2 đòn ngang:

* Đặc điểm : là hệ thống được sử dụng rất nhiều trước đây nhưng vì tính không linh hoạt và bất tiện nên hiện nay không còn được dùng nữa

Hệ treo 2 đòn ngang được cấu tạo 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 được nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới. Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên  hoặc đòn dưới. Nếu sử dụng hệ thống treo này thì 4 bánh sẽ đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe

* Phần tử đàn hồi trên hệ treo 2 đòn ngang

+ Ưu điểm :

- Có khối lượng nhỏ

- Lắp ráp đơn giản

+ Nhược điểm :

- Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hướng

- Ít có khả năng dập tắt dao động

* Lò xo trụ :

+ Ưu điểm :

- Dùng ở các loại xe có tính linh hoạt cao tải trọng nhẹ

- Tuổi thọ cao hơn nhíp nếu cùng độ cứng và tiết diện.

+ Nhược điểm :

- chỉ đảm nhiệm chức năng giảm chấn còn định hướng thì các bộ phận khác làm nên kết cấu phức tạp nhiều chi tiết và giá thành cao.

2.1.2.2. Dạng treo Mc.Pherson:

* Đặc điểm:

Bánh xe được gắn vào vỏ giảm xóc bằng lò xo liên kết cứng. Lò xo có thể được gắn giữa vỏ và trục van điều tiết hoặc ngược lại. Nhược điểm chính của Mc. Hệ thống treo Pherson chiếm nhiều không gian và không cung cấp đủ độ cứng.

* Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

Đối với hệ thống treo độc lập thì góc đặt bánh xe cực kì quan trọng. Việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh là 1 trong những yếu tố quan trọng trong việc đặt bánh xe

2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi

2.2.1. Bộ phận đàn hồi kim loại :

- Thường có 3 dạng chính để lựa chọn là nhíp, lò xo trụ và thanh xoắn.

- Nhíp thường dùng trên hệ thống treo phụ thuộc. Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ bộ phận dẫn hướng, đồng thời góp một phần nhỏ vào nhiệm vụ dập tắt dao động (ma sát giữa các lá nhíp). Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ dàng. Vì thế nhíp được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe, kể cả xe du lịch. Nhíp, ngoài nhược điểm chung của bộ phận đàn hồi kim loại còn có nhược điểm là khối lượng lớn, tuổi thọ thấp.

- Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng được sử dụng trên một số hệ thống treo độc lập của ô tô. So với nhíp, lò xo xoắn thì có thế năng đàn hồi lớn hơn, trọng lượng nhỏ, lắp đặt dễ dàng. Ngoài ra vẫn cần có bộ phận hướng và giảm chấn như lò xo xoắn.

=> Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ. Nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi ( C = const ). Độ êm dịu của xe chỉ được đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có tải trọng thường xuyên thay đổi. Mặc dù vậy, bộ phận đàn hồi kim loại được sử dụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay.

2.2.2. Bộ phận đàn hồi bằng khí:

Loại này có ưu điểm là độ cứng của phần tử đàn hồi có thể thay đổi được, do vậy có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến rất thích hợp khi sử dụng trên xe có tải thay đổi. Ta có thể điều chỉnh độ cứng của balon khí bằng cách thay đổi áp suất khí nén (tăng hoặc giảm )cho phù hợp. Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên, bộ phận đàn hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn ( vì có thêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ  phận hướng riêng). Trên xe du lịch thường chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng.

2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn

hiện nay chủ yếu sử dụng hai loại giảm chấn là loại 2 lớp vỏ và loại 1 lớp vỏ.

2.3.1. Giảm chấn hai lớp vỏ:

Đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến nay.

* Cấu tạo giảm chấn vỏ hai lớp (Hình 2.5):

- Nguyên lý làm việc:

Khi bánh xe đến gần khung xe, thể tích của khoang B giảm. Chất lỏng qua các van và vào buồng bù tăng lên. Các phớt chắn bụi, phớt dầu và các lỗ ngang nằm trên nắp của van điều tiết. Áp suất không khí tăng khi chất lỏng đi vào buồng B. Van hồi được cấu tạo bởi hai cụm van, có kết cấu mở và các lỗ van riêng biệt nhằm tạo ra khả năng chống giảm chấn đồng nhất và đàn hồi khi bị nén. Chất lỏng chảy qua van có tiết diện nhỏ. Điều này tạo ra một lực ma sát làm nóng bộ giảm chấn.

2.3.2. Giảm chấn một lớp vỏ:

Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ như hình 2.6.

- Nguyên lý làm việc :

Van điều tiết một vỏ được thiết kế để thay thế chức năng phụ thuộc vào dầu của van hai vỏ. Khi piston di chuyển xuống, van sẽ mở ra, cho phép dòng chất lỏng được mở ra. Áp suất trong van điều tiết không dao động nhiều, và điều này ngăn không cho bọt khí hình thành.

- 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.

- Nhược điểm : Ở loại giảm chấn 2 lớp khả năng bao kín tốt hơn nhiều so với giảm chấn một lớp.

2.4. Lựa chọn phương án thiết kế

Với đề tài là “thiết kế hệ thống treo cho xe địa hình ATV” và với đặc thù di chuyển của xe ATV xin đề xuất phương án treo độc lập .

Nó có ưu điểm là:

+ Cho phép tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ êm dịu chuyển động.

+ Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng mô men con quay.

+ Tăng  khả năng bám đường, điều khiển xe dễ dàng và ổn định hơn.

Nhược điểm của nó là :

+ Phức tạp và đắt tiền khi sử dụng ở các cầu chủ động.

=> Với cơ sở phân tích trên, cùng với đặc điểm, mục đích sử dụng của xe thiết kế ta tính chọn hệ thống treo độc lập trước và treo phụ thuộc ở sau

* Lựa chọn các bộ phận của hệ thống treo:

- Bộ phận đàn hồi: Loại lò xo trụ, có các ưu điểm: kết cấu, chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn dễ bố trí. Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm: chỉ tiếp nhận lực thẳng đứng, cần có bộ phận hướng riêng.

- Bộ phận giảm chấn: Theo cách lắp đặt và yêu cầu êm dịu của xe thiết kế, ta chọn bộ phận giảm chấn thuỷ lực dạng ống, tác dụng hai chiều. Trong đó, sử dụng giảm chấn ống 1 lớp vỏ cho hệ thống treo cầu trước và cho hệ thống treo cầu sau.

- Bộ phận hướng:

+ Hệ thống treo trước: là hệ thống treo độc lập nên bộ phận hướng gồm các loại là: loại một đòn, loại hai đòn chiều dài bằng nhau, loại hai đòn chiều dài khác nhau, loại đòn ống (Macpherson). Ở dây ta sử dụng loại đòn ống. Đây thực chất là một kết cấu biến thể của loại hai đòn chiều dài khác nhau với chiều dài đòn trên bằng không, trụ quay đứng hay thanh nối hai đòn được làm dưới dạng ống lồng thay đổi được độ dài để đảm bảo động học của bánh xe.

=> Vậy lựa chọn hệ thống treo độc lập kiểu Mc.pherson cho cầu trước.

Từ việc phân tích các ưu và nhược điểm của các loại hệ thống treo,đối với xe ATV sử dụng trong môi trường  địa hình của trường đại học nha trang hệ thống treo phụ thuộc ở 2 cầu sau là hợp lí nhất. Vì vậy ta chọn hệ thống treo kiểu phụ thuộc  đòn ngang cho cầu sau

2.5. Thiết kế hệ thống treo xe địa ATV.

Sau khi được thầy hướng dẫn giúp đỡ và chia nhóm để thiết kế hệ thống treo và khung xe thì chúng em cũng đã hoàn thành xong bộ khung và hệ thống treo hoàn chỉnh.

Cảm ơn 2 bạn ……………. và bạn ……………….. đã cùng làm sản phẩm.

Các thông số cơ bản của xe như bảng 2.1.

Các dụng cụ hỗ trợ chế tạo: máy hàn, máy khoan, máy cắt,bộ cờ lê , và thước lá.

2.6. Các bước chế tạo xe mẫu ATV:

* Bước 1:  Hàn phần khung xe và lắp phần hệ thống treo xe vào.

* Bước 2: Cố định bộ phận càng chữ A và gắn phuộc vào chúng e tiến hành bước căn chỉnh thước lái. Hàn cố định phần tay lái với khung xe để tiện cho việc căn chỉnh.

* Bước 5: chúng em tiến hành hàn phần nhông xích với bộ phanh  vào phần trục 1m có sẵn.

Sau khi kham khảo và sự hướng dẫn của Thầy hướng dẫn chúng e lựa chọn phần động cơ cho xe đó là động xe wave cũ với hệ thống số giúp xe chạy khỏe và leo dốc tốt.

Với kích thước : sau

- Động cơ xe waves

+ Chiều cao (HE): 24cm

+ Chiều dài (LE): 40cm

+ Chiều rộng (WE): 30cm

- Ly hợp và hộp số

+ Chiều cao (HT): 22 cm

+ Chiều dài (LT): 23 cm nha

+ Chiều rộng (WT): 30cm  

Tiếp đó chúng e lắp phần xích vào nhông đã hàn trước đó và cố định bộ phận chân ga.

* Bước 6: cố định phần máy, chúng em nối bình ácquy và làm phần dây dẫn xăng với bình chứa xăng cho xe.

Phần chân ga, bộ đề và ổ khóa được hàn cố định và sử dụng dây rút.

Sau 1 tháng hoàn thiện và sử dụng thì chúng em đã hoàn thành được các tiêu chí của xe địa hình ATV cần có.

CHƯƠNG 3

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO

3.1. Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau

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, tức là quan hệ hàm :

Z = g(f).

Đặc tính đàn hồi thường được xây dựng với giả thiết:

- Xem ma sát và khối lượng treo bằng không. Nếu có số liệu về khối lượng phần không được treo thì có thể trừ đi phần khối lượng này khi tính phản lực Z. Xem như đặc tính có dạng tuyến tính.

- Đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo phải đi qua hai điểm:

A(f_t , Z_t),                     B(f_đ , Z_đ),

a) Độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước

Để xây dựng đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo, trước tiên ta xác định hai điểm A(f_t , Z_t), B(f_đ , Z_đ).

- Xác định Z_tt, ta có:

Tải trọng tác dụng ôtô đầy tải : G = G_at - G_kt [Kg]

Do đó ta được:  G = G_at - (G_ct+ 2.G_bx) = 35 - 19  = 16(Kg)

- Xác định f_tt:

Biến dạng tĩnh của hệ thống treo đo tại trục bánh xe f_t được xác định trên cơ sở tiêu chuẩn về độ êm dịu, đối với xe ATV : f_t = 15¸25 cm

Mặt khác ta có: f_t =  (300/n)²

n : số dao động trong 1 phút với f_t (cm)

Xe ATV có n= 60¸90 lần/phút, ta chọn n = 70. Do đó ta có f_tt  180 mm.

- Xác định f_đt: Biến dạng thêm của hệ thống treo atv  dưới tác dụng của tải trọng động f_đ phải đủ lớn để khung xe không va đập liên tục vào ụ hạn chế, nhưng f_đ không quá lớn vì xe atv sẽ giảm tính ổn định, phức tạp truyền động lái, tăng yêu cầu với bộ phận hướng, thay đổi khoảng sáng gầm xe đối với hệ thống treo độc lập.

Theo kinh nghiệm thì xe ATV có: f_đ = 0,8.f_t

Vậy: f_đt = 0,8.180 = 144 (mm).

Sử dụng ụ cao su hạn chế hành trình f_đ,  vì cao su có đặc tính đàn hồi gần tuyến  tính. Để bộ phận đàn hồi chạm vào ụ cao su khi Z = Z_max.

- Xác định f_cs: Xe ATV có: f_cs= (0,35¸0,4).f_đ [mm]

f_cs : biến dạng của cao su [mm]

Ta có : f_cst = (0,35¸0,4).f_đt = (0,35¸0,4).144 =50,4¸57.6 (mm). Chọn f_cst= 50 (mm)

b) Độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo sau

- Xác định Z_ts:

Ta có: G = G_as - (G_cs+ 2.G_bx) = 135 - 19 = 116 (Kg)

Vậy = (0,8¸0,9).180   Chọn f_ts=144 mm

- Xác định Z_đs:       ta có: Z_đs= k_đ.Z_ts=1,75.58  102 (Kg)

- Xác định f_đs:         ta có: f_đs  = 0,8.f_ts = 0,8.144 = 115,2 (mm)

- Xác định f_css:       f_css=(0,35¸0,4).115,2 (mm)

Chọn f_css= 100(mm)

3.2. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi

3.2.1. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi hệ thống treo trước

- Tính lực tác dụng lên lò xo :

Để tính toán đường kính và các kích thước của phần tử đàn hồi là lò xo ta phải xác định được lực tác dụng lên lò xo (Z_lx), độ võng tĩnh (f_t) và độ võng động (f_d) của lò xo khi chịu tải trọng tĩnh .Từ đó tính các kích thước còn lại theo các ứng suất tác dụng lên lò xo.

Tải trọng tĩnh tác dụng lên mỗi  bánh xe :

Ztbx=Zt=8kg=80N

Thay a = 10 ,  ta có : K = 1,135

Vật liệu chế tạo lò xo của hệ thống treo tương tự như vật liệu làm nhíp, thường là: 55  (55MnSi), 50 C2 (50Si2), 60 C2 (60Si2), … các vật liệu này có ứng suất cho phép trong khoảng:   khi chịu biến dạng cực đại. Ta chọn ứng suất cho phép của vật liệu là 800 Mpa = 8.10⁸  Pa.

Thay số ta được : d = 0.01 (m)

Vậy ta chọn: d = 0.01 (m) = 10 (mm)

- Tính đường kính trung bình của lò xo (D):

==> Thay số được: D= a.d = 10.10 = 100 (mm).

- Chiều dài nhỏ nhất của lò xo khi ụ cao su chịu tải trọng động:

Ta có: L_min ³  n_lx.d + (n – 1).d

Với d  : là khe hở nhỏ nhất của dây lò xo khi chịu tải

Thường d = 1 - 2  [mm],  ta chọn:  d = 2 mm.

Ta chọn: L_min = 0,09 [m]

- Chiều dài của lò xo khi chịu tải trọng tĩnh (L_t):

Ta có: L_t= L_min + f_dlx

Thay số: L_t = 0,09+ 0,144 = 0,234  [m] = 234 [mm]

- Chiều dài ban đầu của lò xo (L):

Ta có: L = L_t +  f_tlx

L = 0,234 + 0,18 = 0,414 [m] = 414  [mm]

3.2.2. Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi hệ thống treo sau

Tính toán tương tự như hệ thống treo trước

Các thông số ban đầu của hệ thống treo sau như bảng 3.2.

- Tính các kích thước lò xo

D : đường kính trung bình của lò xo

d : đường kính dây lò xo

a: tỷ số a được lấy trong khoảng (4 ¸ 10). Ta chọn:  a = 8.

- Tính đường kính dây lò xo (d):

Z_lx :  lực tác dụng lên lò xo

K : hệ số tính đến sự tăng ứng suất ở bề mặt trong của lò xo. Hệ số này tăng khi giảm tỷ số D/d.

Ta chọn ứng suất cho phép của vật liệu là 900 Mpa = 9.10⁸  Pa.

Thay số ta được: d = 0,015 (m) 

Vậy ta chọn:  d = 0,015 (m) = 15 (mm)

- Chiều dài nhỏ nhất của lò xo khi ụ cao su chịu tải trọng động:

Ta có: L_min ³  n_lx.d + (n – 1).d

d : là khe hở nhỏ nhất của dây lò xo khi chịu tải. Chọn: d = 1,5  mm.

Ta chọn: L_min = 0,0945  [m]

- Chiều dài của lò xo khi chịu tải trọng tĩnh (L_t):

Ta có: L_t= L_min + f_dlx

Thay số vào ta có: L_t = 0,0945 + 0,115  0,21 [m]

- Chiều dài ban đầu của lò xo (L):

Ta có: L = L_t +  f_tlx

L = 0,21 + 0,144 = 0,354 [m] = 354 [mm]

- Bước xoắn của lò xo (t):  t = 88,5 [mm]

CHƯƠNG 4

TÌM HIỂU CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC

4.1. Bộ phận dẫn hướng

Các hư hỏng thường gặp ở bộ phận dẫn hướng thường là

- Các khớp trụ và khớp cầu thường bị mòn

- Với tính chất làm việc nhiều va chạm nên hiện tượng biến dạng khâu đòn giằng, bệ đỡ, bệ xoay, dầm cầu, nhíp lá, quang treo rất thường xuyên sảy ra

-  Với việc sai lệch các thông số cấu trúc, các chỗ điều chỉnh, vấu giảm va, cấu tăng cứng... Vì hoạt động trong môi trường khắc nghiệt nên các chi tiết xê dịch với vị trí ban đầu dẫn đến hiện tượng trên

4.2. Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi là bộ phận quyết định tần số dao động của xe, nó có ảnh hưởng rất lớn đến cảm nhận của người ngồi trên xe qua độ êm dịu khi di chuyển trên những cung đường gồ ghề khó chịu. Vậy nên những hư hỏng kể trên phải đặc biệt quan tâm và khắc phục

Giảm độ cứng, tình trạng này xảy ra khi xe hoạt động 1 thời gian dài mà không tiến hành bảo hành bảo dưỡng hệ thống treo dẫn đến làm giảm khoảng sáng gầm xe, hiện tượng va đập giữa gầm xe với các bộ phận khác rất dễ sảy ra khi tăng ga đột ngột hay phanh gấp xe, gây ồn đặc biệt là phát ra những âm thanh cót két khi đi qua những địa hình xấu, độ êm dịu của xe cũng giảm đi đáng kể và làm cho người ngồi trên xe cảm thấy không thoãi mái, ảnh hưởng đến sức khỏe của người ngồi trên phương tiện.

4.3. Bộ phận giảm chấn.

Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ là tiếp nhận dao động ở tần số phù hợp và dập tắt dao động nhanh chóng để giảm va đập lên những bộ phận khác trển xe tạo ra sự hư hỏng của việc chuyển động trên mặt đường gồ ghề cũng như tạo sự êm dịu cho người điều khiển

Các hư hỏng thường gặp là:

- Các hư hỏng thường gặp ở bộ phận giảm chấn ta thường thấy xuất hiện ở các bộ phận như: mòn bộ đôi xy lanh, piston, piston xi lanh. Chúng đóng vai trò dẫn hướng và cùng với séc măng hay phớt làm nhiệu vụ bao kín các khoang dầu. Trong quá trình làm việc với điều kiện hoạt động liên tục thì việc chúng bị nứt hở cong vênh hoặc chảy nhớt sẽ khiến cho tần số giảm chấn sẽ giảm đi. 

- Tính chất của dầu bị biến chất sau một thời gian dài sử dụng. Khi bơm dầu vào ống giảm chấn thường các nhà sản xuất sẽ pha các phụ gia nhằm tăng tuổi thọ cũng như các tính chất khác nhằm tạo sự hoạt động bền bỉ của thanh giảm chấn khi làm việc ở nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt trong một khoảng thời gian dài. Khi có vết nứt xuất hiện thì không khí nước và các yếu tố khác sẽ tạo nên sự biến chất của dầu dẫn đến tính chất của dầu không còn như ban đầu. Các tính chất cơ lý thay đổi làm cho tác dụng của giảm chất mất đi, có khi làm bó kẹt giảm chấn.

- Hiện tượng kẹt hoàn toàn giảm chấn là do trong quá trình làm việc quá tải cần piston giảm chấn bị cong

Các hư hỏng kể trên có thể phát hiện qua bằng cách kiểm tra bằng mắt thường hoặc cảm nhận sự mất êm dịu khi vận hành xe.

4.5. Thanh ổn định

Hư hỏng của thanh ổn định, nhiệm vụ chính của thanh ổn định cũng giống như bộ phận đàn hồi. Chấn động chủ yếu được thanh hấp thụ trước khi truyền lên đến các bộ phận khác trên xe vì thế các hư hỏng thường gặp là gảy và biến dạng thanh ổn định vì thế nên thường xuyên kiểm tra tình trạng hư hỏng của bộ phận này.

4.6. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo

- Quan sát các dấu hiệu hư hỏng của bộ phận giảm sóc như nứt gãy, các mối ghép bị nới lỏng sau đó vặn chặt các đầu cố định và di động.

- Sau một thời gian nhất định thì phải kiểm tra độ võng, độ lệch của bộ phận giảm chấn, lò xo nếu có dấu hiệu hư hỏng thì phải thay thế và sữa chữa.

- Kiểm tra các ụ cao su xem có nứt bể sau đó thay thế chung

-  Đối  với giảm chấn phải kiểm tra rò rỉ dầu hoặc các vết nứt dọc xung quanh ( Với dạng ống nếu rỉ dầu nhiều thì phải thay toàn bộ để đảm bảo sự an toàn của hệ thống treo ), xiết chặt các mối ghép của hệ thống đảm bảo sự chặt chẽ không xê dịch.

KẾT LUẬN

Sau một thời gian nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy: TS....................., em đã hoàn thành được đồ án theo đúng tiến độ với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống treo cho xe ATV ”, tập trung vào các nội dung chính sau:

Phần 1: là tổng quan về hệ thống treo.

Phần 2: lựa chọn hệ thống treo và thiết kế xe ATV

Phần 3: là thiết kế tính toán và mô phỏng bộ phận giảm chấn.

Phần 4: là tìm hiểu các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục.

Tuy nhiên đồ án còn có hạn chế :

Các kết quả tính còn cần có các kiểm chứng bằng thực nghiệm. Trong điều kiện kinh tế và thiết bị kĩ thuật còn hạn chế, việc thí nghiệm kiểm chứng chưa thực hiện được.

Tuy đã có nhiều cố gắng song do trình độ còn hạn chế, thiếu tính kiểm nghiệm trên xe thực tiễn đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của các thầy và các bạn sinh viên.

Cuối cùng, một lần nữa trân trọng cảm ơn thầy: TS.....................,  người hướng dẫn trực tiếp, đồng thời xin cảm ơn các thầy trong KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG. Cảm ơn các bạn trong lớp đã giúp đỡ để tôi hoàn thiện chuyên đề của mình.

Xin chân thành cảm ơn!

                                                                                                                                                                         Nha Trang, ngày….tháng ... năm 20...

                                                                                                                                                                          Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                                          ......................

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ TÀI LIỆU"