Đồ án Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 4 tấn

69 trang yendo 6741

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 4 tấn", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

do_an_thiet_ke_he_thong_treo_cho_xe_tai_4_tan.doc

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 4 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE TẢI 4 TẤN Giảng viên hướng dẫn: PGS. TS: Lưu Văn Tuấn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoàng Anh Lớp CKĐL 1 – K52 Hà Nội, 5-2012
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên: Số hiệu sinh viên: Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn: Cán bộ phản biện: 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: Ngày tháng năm Cán bộ phản biện 2
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn LỜI NÓI ĐẦU Khi ôtô ngày càng hoàn thiện, xã hội ngày càng phát triển về mặt văn hoá, kinh tế và xã hội thì các tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của dao động cũng cần được xem xét một cách nghiêm túc. Đối với xe tải, ngoài yêu cầu về độ êm dịu, ngày nay người ta buộc phải chú ý đến các tiêu chí khác như: an toàn hàng hoá, ảnh hưởng của tải trọng động đến đường (áp lực đường), và mức độ giảm tải trọng, do vậy làm giảm khả năng truyền lực khi tăng tốc và khi phanh.Trong vận tải ôtô máy kéo, người lái là người quyết định chủ yếu cho an toàn chuyển động. Nếu hệ thống treo của xe có dao động nằm ngoài phạm vi cho phép (80120 lần/phút) thì sẽ làm tăng lỗi điều khiển của người lái, gây ra những nguy hiểm đến tính mạng của con người và hàng hoá. Khi ôtô chạy trên đường thường phát sinh ra các lực và mômen tác động lên hệ thống treo chúng tạo ra những dao động. Các dao động này thường ảnh hưởng xấu tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và đặc biệt ảnh hưởng người lái và hành khách ngồi trên xe. Người ta cũng tổng kết rằng, những ôtô chạy trên đường xấu, ghồ ghề so với ôtô chạy trên đường tốt, bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 4050%, quãng đường chạy giữa hai chu kỳ đại tu giảm từ 3540%, năng suất vận chuyển giảm từ 3540%. Điều đặc biệt nguy hiểm là nếu con người chịu lâu trong tình trạng xe bị rung, xóc nhiều sẽ gây mệt mỏi. Một số nghiên cứu gần đây về dao động và ảnh hưởng của nó tới sức khoẻ con người đều đi tới kết luận: Nếu con ngời bị ảnh hưởng một cách thường xuyên của dao động thì sẽ mắc phải bệnh thần kinh và não. Ở những nước phát triển, hệ thống treo của ôtô được quan tâm đặc biệt. Chúng được nghiên cứu đến mức tối ưu làm giảm đến mức thấp nhất những tác hại của nó đến con người đồng thời làm tăng tuổi thọ của xe cũng như các bộ phận được treo. Ở nước ta hiện nay, công nghệ sản xuất xe hơi cũng không ngừng được cải tiến với sự trợ giúp về khoa học kỹ thuật của các nước tiên tiến. Ngành xản suất ôtô đã từng bước trở thành mũi nhọn của nền kinh tế, đưa đất nước ngày càng vững bước đi lên Chủ Nghĩa Xã Hội. Tuy nhiên nền kinh tế Việt Nam vẫn còn yếu so với các nước trên khu vực và trên thế giới. 3
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Trong ngành giao thông vận tải vẫn còn cho phép lưu hành những xe kém về chất lượng cũng như không còn đảm bảo về độ bền. Khả năng làm việc của xe và đặc biệt là hệ thống treo của những xe này có dao động quá lớn nằm ngoài phạm vi cho phép có thể ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người. Vì vậy vấn đề dặt ra là làm sao thiết kế được những xe này đạt tiêu chuẩn cho phép. Mục tiêu của ngành Công nghiệp ôtô nước ta trong những năm tới là nội địa từng phần và tiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ôtô. Không chỉ dừng lại ở đó, chúng ta đã bắt đầu quan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an toàn chuyển động hay nói cách khác là tính năng động lực học ôtô, từ đó có những cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng của nước ta. Để hoàn thành được mục tiêu này, chúng ta phải thiết kế các cụm, các chi tiết sao cho phù hợp với điều kiện sử dụng mặt khác còn phải đảm bảo tính công nghệ tại Việt Nam. Trước những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ôtô em được giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 4 tấn. Với sự giúp đỡ tận tình của thầy Lưu Văn Tuấn em đã hoàn thành xong đồ án của mình nhưng do năng lực bản thân còn hạn chế và kinh nghiệm thiết kế còn chưa có nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt hơn trong tương lai. Em xin cám ơn! Sinh viên MỤC LỤC 4
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Chương 1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 8 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, điều kiện làm việc 8 1.1.1. Nhiệm vụ 8 1.1.2. Phân loại 8 1.1.3. Yêu cầu 9 1.1.4. Điều kiện làm việc 9 1.2. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 9 1.2.1. Hệ thống treo phụ thuộc 9 1.2.2. Hệ thống treo độc lập 12 1.3. KẾT LUẬN 17 1.4. THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG TREO 18 1.4.1. Thiết kế nhíp 18 1.4.2. Thiết kế giảm chấn 20 Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG TREO 24 2.1. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu 24 2.2. Xác định lực tác dụng lên nhíp 24 2.2.1. Khi xe đầy tải 24 2.2.2. Khi xe không tải 24 2.3. Thiết kế nhíp trước 25 2.3.1. Độ cứng của hệ thống treo C 25 2.3.2. Chọn sơ bộ kích thước nhíp 25 2.3.3. Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp 27 2.3.4. Tính bền nhíp và các chi tiết liên quan 28 2.3.5. Tính bền tai nhíp 31 2.3.6. Tính kiểm tra chốt nhíp 32 2.4. Thiết kế nhíp sau và nhíp sau phụ 32 2.4.1. Nhíp sau chính 32 2.4.2. Nhíp sau phụ 34 2.4.3. Tính độ võng tĩnh của nhíp chính và nhíp phụ 35 2.4.4. Tính bền nhíp chính và nhíp phụ 39 2.4.5. Tính bền tai nhíp 44 2.4.6. Tính kiểm tra chốt nhíp 45 Chương 3. THIẾT KẾ GIẢM CHẤN 46 3.1. Thiết kế giảm chấn trước 46 3.1.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn KG 46 3.1.2. Xác định các kích thước của giảm chấn 48 3.2. Thiết kế giảm chấn sau 54 3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn KG 54 3.2.2. Xác định các kích thước của giảm chấn 56 Chương 4. QUY TRÌNH GIA CÔNG PISTON PHẦN TỬ ĐÀN HỒI 62 4.1. Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 62 4.2. Thiết kế các nguyên công gia công chi tiết Pistol 62 4.2.1. Nguyên công 1: Khoan doa lỗ 8 làm chuẩn thô 62 4.2.2. Nguyên công 2: Tiện khỏa mặt đáy Pistol, vát mép mặt đáy, tiện khỏa mặt lỗ, rãnh trên mặt lỗ 64 5
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 4.2.3. Nguyên công 3: Tiện khỏa mặt đầu Pistol, tiện khỏa mặt lỗ, rãnh trên mặt lỗ và rãnh xéc măng 65 4.2.4. Nguyên công 4: Khoan doa các lỗ trả mạnh 1,2, lỗ nén nhẹ 1,90 và gia công tinh lỗ 8 làm chuẩn tinh 66 4.2.5. Nguyên công 5: Lấy lỗ 8 làm chuẩn tinh để gia công tinh các mặt còn lại 67 4.2.6. Nguyên công 6: Kiểm tra 67 KẾT LUẬN 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 6
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Chương 1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại, điều kiện làm việc 1.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu.Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giúp ôtô chuyển động êm dịu khi đI qua các mặt đường không bằng phẳng.Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen từ bánh xe lên khung hoặc vỏ xe, đảm bảo đúng động học bánh xe. Để đảm bảo chức năng đó hệ thống treo thờng có 3 bộ phận chủ yếu: + Bộ phận đàn hồi. + Bộ phận dẫn hướng. + Bộphận giảm chấn . Bộ phận đàn hồi : Nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngược lại. Bộ phận đần hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm chi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lò xo, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong tr- ường hợp hệ thống treo bằng khí hoặc thủy khí ). Bộ phận dẫn hướng : Có tác dụng đảm bảo đúng động học bánh xe , tức là đảm cho xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe. Bộphận giảm chấn : Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra ngoài. Việc biến năng lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ôtô là giảm chấn thủy lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn tỏa ra ngoài. 1.1.2. Phân loại Có nhiều cách phân loại hệ thống treo tùy theo tiêu chí mà mỗi người đưa ra để phân loại. Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng : + Hệ thống treo phụ thuộc . + Hệ thống treo độc lập. Theo bộ phận đần hồi : + Loại bằng kim loại. - Hệ thống treo loại mhíp lá. - Hệ thống treo loại lò xo xoắn ốc. - Hệ thống treo loại thanh xoắn. + Loại khí . + Loại thủy lực : - Hệ thống treo loại thủy khí kết hợp. 7
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 1.1.3. Yêu cầu + Độ võng tĩnh ft (sinh ra dưới tác dụng của tảu trọng tĩnh) phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo tần số dao động thích hợp cần thiết. + Độ võng động fd (sinh ra khi ô tô chuyển động) phảI đủ đảm bảo vận tốc chuyển động của otô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép, ở giới hạn này không có sự va đập lên bộ phận hạn chế + Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là chiều rộng cơ sở và các góc đặt trụ đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi). + Có hệ số cản thích hợp để dập tắt nhanh dao động của vỏ và bánh xe. + Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của bánh xe với động học của dẫn động lái, dẫn động phanh. + Giảm tải trọng động khi ô tô qua đường ghồ ghề. + Phải đảm bảo an toàn, dễ sửa chữa, thay thế và giá thành hợp lý. Ngoài ra có thể chế tạo được với trình độ công nghệ sản xuất trong nước. 1.1.4. Điều kiện làm việc + Làm việc trong điều kiện luôn chịu tải trọng tác dụng từ khối lượng được treo lên hệ thống. + Chịu tác dụng của các phản lực từ mặt đường tác dụng ngược lên. + Các bộ phận trong hệ thống làm việc trong điều kiện bị biến dạng, va đập và dịch chuyển tương đối. 1.2. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO Hiện nay trên ôtô sử dụng hệ thống treo với nhiều dạng khác nhau. Có kết cấu thay đổi tùy theo từng xe cụ thể, tùy theo nhà sản xuất. Nhưng nhìn chung chúng đều nằm ở hai dạng là : Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập. 1.2.1. Hệ thống treo phụ thuộc Nguyên lý hoạt động Hai bánh xe trái và phải được nối nhau bằng một dầm cứng nên khi dịch chuyển một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh xe còn lại cũng dịch chuyển. Do đó hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe dẫn hướng. Hệ thống treo phụ thuộc thường được sử dụng trong hệ thống treo cầu sau của ôtô du lịch và ở tất cả các cầu của otô tải, ôtô khách loại lớn. Ưu điểm 8
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra mòn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập + Khi ôtô quay vòng chỉ có thùng xe nghiêng còn cầu xe vẫn thăng bằng, do đó lốp ít mòn. + Khi chịu lực bên (lực ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe liên kết cứng, vì vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe. + Kết cấu đơn giản,rẻ tiền, nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng. + Số khớp quay ít và không càn phải bôi trơn khớp quay. + Dễ chế tạo, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ. Nhược điểm + Khi nâng một bên bánh xe lên, vết bánh xe sẽ thay đổi, phát sinh lực ngang làm tính chất bám đường của otô kém đi và ôtô dễ bị trượt ngang + Hệ thống treo ở các bánh xe, nhất là các bánh xe chủ động có trọng lượng phần không được treo lớn. + Sự nối cứng bánh xe hai bên nhờ dầm liền làm phát sinh những dao động nguy hiểm ở bánh xe trong giới hạn vận tốc chuyển động. + Nếu hệ thống treo phụ thuộc đặt ở bánh xe dẫn hướng, độ nghiêng của hai bánh xe sẽ thay đổi khi một bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, làm phát sinh mômen do hiệu ứng con quay, ảnh hưởng đến các dịch chuyển góc của các cầu và các bánh xe dẫn hướng quanh trục quay. + Khó bố trí các cụm của ôtô nếu đặt hệ thống treo phụ thuộc ở đằng trước. Một số hệ thống treo phụ thuộc đang dùng phổ biến cho ôtô : + Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là nhíp lá. + Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo trụ. 1.2.1.a Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá Ưu điểm + Nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ giảm chấn nghĩa là thự hiện toàn bộ chức năng của hệ thống treo. Do đó kết cấu hệ thống treo sẽ đơn giản. + Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên khung. + Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng. + Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền các mômen từ bánh xe lên khung.Đó là mômen kéo hoặc mômen phanh. Khuyết điểm + Trọng lượng nhíp nặng hơn tất cả các bộ phận đàn hồi khác, nhíp kể cả giảm chấn chiếm từ 5,5%-8% trọng lượng bản thân ôtô. + Thời hạn phục vụ ngắn do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do lực động và lặp lại nhiều lần . 9
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tế độ cứng của bản thân nhíp lại là hằng số. Hình 1. Hệ thống treo loại nhíp lá ở cầu không chủ động. 1.2.1.b Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là lò xo trụ Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là lò xo trụ có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ động. 10
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Hình 2. Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ. a) ở cầu trước. B) ở cầu sau. Ưu điểm + Nếu có cùng độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhẹ hơn nhíp. + Lò xo trụ có tuổi thọ lớn hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sát như giữa các lá nhíp, không phải bảo dưỡng và chăm sóc như chăm sóc nhíp. Khuyết điểm + Lò xo trụ chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn phải do các bộ phận khác đảm nhiệm, do đó kết cấu phức tạp. 1.2.2. Hệ thống treo độc lập Nguyên lý hoạt động Hệ thống treo độc lập khi hai bánh xe trái và phải không có quan hệ trực tiếp với nhau. Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng nằm ngang, bánh xe kia không chịu ảnh hưởng đó. Hệ thống treo độc lập thường được sử dụng ở cầu trước ôtô du lịch, hiện nay có một số loại ô tô sử dụng hệ thống treo độc lập cho tất cả các cầu. Ưu điểm + Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng nguyên, do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữ đúng. 11
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + khả năng quay vòng của xe tốt hơn, vì khi quay vòng đảm bảo được vận tốc quay của hai bánh xe trái và phải không bị ràng buộc nhiều như ở hệ thống treo phụ thuộc. + Khối lượng không được treo của hệ thống nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ thuộc. Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độ êm dịu của ôtô. + Đảm bảo khi dịch chuyển, các bánh xe không làm thay đổi các góc đặt bánh xe và chiều rộng cơ sở, do đó làm triệt tiêu hoàn toàn sự lắc của bánh xe đối với trụ đứng, dẫn đến không phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng. Nhược điểm + Kết cấu phức tạp gồm nhiều chi tiết. + Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe không cố định do vậy xảy ra tình trạng mòn lốp nhanh. + Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe không liên kết cứng, vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe. Một số hệ thống treo độc lập dùng cho ôtô + Hệ treo đòn dọc. + Hệ treo trên 2 đòn ngang. + Hệ treo Macpherson. + Hệ treo đòn chéo. + Hệ treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn. 1.2.2.a Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn treo dọc Hình 3 - Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi là lò xo với đòn treo dọc. 1- Khung xe; 2- Phần tử đàn hồi lò xo; 3- Giảm chấn ống thuỷ lực; 4- Bánh xe; 5- Đòn treo dọc; 6- Khớp bản lề. Ưu điểm + Dễ dàng tháo lắp tòan bộ cầu xe, kết cấu đơn giản. + Có trọng lượng phần không được treo bé và chiều rộng cơ sở không thay đổi. 12
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay, đồng thời không cần dùng đến thanh ổn định (dùng đòn liên kết có độ cứng nhỏ). + Không có moment hiệu ứng con quay ở bánh xe dẫn hướng, không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, động học dẫn động lái đúng. Nhược điểm + Đòi hỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay trục cầu xe khi đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa. 1.2.2.b Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang Sơ đồ của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài bằng nhau gọi là hệ thống treo có cơ cấu hướng hình bình hành. Sơ đồ của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài không bằng nhau gọi là hệ thống treo có cơ cấu hướng hình thang. Hình III.4 - a) Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang hình bình hành b) Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang hình thang Ưu điểm + Khắc phục được sự phát sinh moment hiệu ứng con quay. + Triệt tiêu được sự rung của bánh xe đối với trục đứng. + Khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh xe. + Trọng tâm xe thấp, độ nghiêng thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ. + Góc lệch và chuyển vị nhỏ nên có khả năng ổn định khi chuyển động ở tốc độ cao. + Khối lượng của phần không treo nhỏ đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động trên đường gồ ghề. Nhược điểm + Kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian lớn trên xe. + Do sự thay đổi B tương đối lớn nên lốp nhanh mòn. + Độ ổn định ngang của bánh xe kém. + Động học của bánh xe phụ thuộc vào độ dài của đòn dưới. + Chiều rộng cơ sở cũng như độ nghiêng bên thay đổi. 1.2.2.c Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson 13
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Hình III.5 - hệ thống treo kiểu Macpherson Ưu điểm + Có khả năng điều chỉnh chiều cao thân xe khi xe chạy ở tốc độ cao + Tăng độ ổn định của phần thân vỏ xe nhờ bố trí thêm một thanh ổn định Khuyết điểm + Kết cấu phức tạp, khó bảo dưỡng + Giá thành cao 1.2.2.d Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo Hình III.6 - hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo Ưu điểm 14
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Tăng độ cứng vững nên tăng khả năng chịu lực ngang + Giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe (độ chụm, vết bánh xe và góc nghiêng ngang của trụ đứng) xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng. + Kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian. Khuyết điểm + Giá thành cao. 1.2.2.e Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn Hình III.7 - Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn Ưu điểm + Kết cấu, kích thước và trọng lượng của phần tử đàn hồi nhỏ. + Không gian chiếm chỗ ít, bố trí thuận tiện + Đảm bảo tính chịu lực cao cho xe trong mọi điều kiện . Khuyết điểm + Giá thành cao. 1.2.2.f Hệ thống treo loại thăng bằng Được sử dụng cho các loại ôtô ba cầu (có cầu thứ hai và thứ ba gần nhau), ôtô bốn cầu và nhiều rơmooc. Ưu điểm + Đảm bảo tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xe ở các cầu như nhau, cũng như là các bánh xe bên trái và các bánh xe bên phải. 15
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Hình III.8 - Hệ thống treo thăng bằng 1.2.2.g Hệ thống treo loại khí Phần tử đàn hồi khí được sử dụng hiều trong các ôtô có trọng lượng phần được treo lớn và thay đổi nhiều Ưu điểm + Phần tử đàn hồi có thể tự thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất bên trong phần tử đàn hồi. + Giảm được độ cứng của hệ thống treo làm tăng độ êm dịu. + Đẩy được sự cộng hưởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm được gia tốc thẳng đứng của buồng lái, giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe. + Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cả hành trình nén và hành trình trả. Do đó khối lượng phần được treo và không được treo dù bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối thì độ êm dịu của hệ thống vẫn lớn. + Không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng phần tử đàn hồi bé, giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái. + Có thể thay đổi được ví trí của vỏ xe với mặt đường tức là thay đổi được chiều cao chất tải. Nhược điểm + Phải bố trí thêm hệ thống cung cấp khí như bình chứa, máy nén. + Hệ thống treo khí yêu cầu phải sử dụng thêm phần điều chỉnh hệ thống treo (điều chỉnh vị trí của thùng xe và điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo). + Kết cấu phức tạp. 1.3. KẾT LUẬN + Sau khi tìm hiểu và phân tích một số dạng hệ thống treo đang sử dụng thực tế, kết hợp với thực tế các xe tải hiện đang sử dụng trên thị trường, tình hình sản xuất của các công ty ôtô trong nước, ta chọn hệ thống treo cho cầu trước và cầu sau cho xe thiết kế là hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp. 16
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Hệ thống treo này có kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, sửa chữa và thay thế nên giá thành rất cạnh tranh. Kết cấu của hệ thống đơn giản nhưng vẫn đảm bảo được tính êm dịu của ôtô khi làm việc. Do một số tính chất mà chỉ có nhíp mới có được (vừa là bộ phận đàn hồi, vừa là bộ hướng và có thể tham gia giảm chấn). Mặc dù nhíp vẫn còn một số hạn chế nhưng vẫn có thể khắc phục được tương đối tốt một số điểm còn chưa hoàn thiện. + Hệ thống treo cầu sau xe tải dùng hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá (đây vừa là bộ phận đàn hồi vừa là bộ phận hướng), bộ phận giảm chấn dùng loại thủy lực, loại tác động 2 chiều. 1.4. THIẾT KẾ KỸ THUẬT HỆ THỐNG TREO 1.4.1. Thiết kế nhíp 1.4.1.a Kết cấu Nhíp được làm từ các lá thép cong, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Cụm nhíp được kẹp chặt lại với nhau ở vị trí giữa bằng một bulông định tâm. Hai đầu của lá nhíp dài nhất (lá nhíp chính) được uốn cong tạo thành tai nhíp, mắt nhíp để gắn nhíp vào khung hay vào một dầm nào đó thông qua mõ nhíp và chốt nhíp. 17
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Hình III.9 - Kết cấu của nhíp Lá nhíp chính làm việc căng thẳng nhất nên người ta chế tạo lá nhíp chính dày hơn Độ cong của mỗi lá nhíp được gọi là độ võng. Do lá nhíp ngắn có độ võng lớn hơn, nên độ cong của nó lớn hơn các lá nhíp dài. Khi bulông định tâm được xiết chặt các lá nhíp bị giảm độ võng một chút làm cho hai đầu lá phía dưới ép chặt vào lá phía trên. Sơ đồ đơn giản nhất của hệ thống treo phụ thuộc là hai nhíp có dạng nửa elip. Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ phụ thuộc vào thông số của nhíp. Tổng số khớp cả nhíp là sáu khớp (mỗi một nhíp có ba khớp). Lực dọc X và moment phản lực MY truyền lên khung qua nhíp. Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tai nhíp bắt lên khung hoặc dầm có một đầu cố định còn một đầu di động. Đối với nhíp sau đầu cố định ở phía trước đầu di động nằm ở phía sau, cách bố trí các đầu cố địnhvà di động này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa hệ thống treo và các hệ thống khác. Các lá nhíp chịu tải thì thớ trên chịu kéo, thớ dưới chịu nén nên tiết diện các lá nhíp có dạng như sau: Hình III.10 - Tiết diện của các lá nhíp 18
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 1.4.1.b Một số nhược điểm của nhíp + Trọng lượng lớn. - Trọng lượng của nhíp nặmg hơn tất cả các cơ cấu đàn hồi khác. Nhíp kể cả giảm chấn chiếm từ (5.5 + 8)% trọng lượng bản thân ôtô. - Do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do lực động và lặp lại nhiều lần. Độ mỏi của nhíp thấp hơn độ mỏi của phần tử đàn hồi là thanh xoắn. Để tăng tuổi thọ của nhíp người ta thực hiện các biện pháp sau: - Giảm bớt lực tác động lên nhíp. Để nhíp đỡ bị xoắn đầu nhíp đặt vào trong các gối cao su và đua thêm ụ đỡ phụ để giới hạn moment tác dụng lên nhíp khi phanh. + Giảm ứng suất trong nhíp. - Bằng cách hạn chế biên độ trung bình của các dao động của bánh xe với thùng xe. Ta đưa thêm vào các phần tử đàn hồi phụ (như cao su làm việc chịu nén) và làm tăng sức cản của các giảm chấn. - Có thể giảm ứng suất bằng cách thay đổi tiết diện ngang của lá nhíp làm phân bố lạicác ứng suất pháp tuyến trong lá nhíp. Khi nhíp chịu tải các lớp mặt trên của nhíp chịu kéo và các lớp mặt dưới chịu nén. Vì giới hạn chịu mỏi của thép khi kéo kém hơn khi nén nên tiết diện ngang của lá nhíp nên làm vát hai đầu. Làm như vậy đường trung hòa sẽ dịch chuyển lên trên (so với kết cấu có tiết diện ngang là hình chữ nhật) làm cho ứng suất kéo giảm đi. Ngoài ra nó còn làm giảm ứng suất tập trung ở các góc tiết diện. - Đầu lá nhíp làm theo hình trái xoan và mỏng hơn thân sẽ làm tăng độ đàn hồi đầu lá nhíp. Đồng thời làm cho ứng suất trong nhíp phân bố đều hơn và ma sát giữa các lá nhíp ít đi. + Tăng độ cứng bề mặt lá nhíp - Lá nhíp bị mỏi do ứng suất kéo, thường có vết nứt ở các góc của tiết diện hay trên mặt làm việc của các lá(do ma sát giữa các lá nhíp sinh ra ứng suất tiếp xúc cao kết hợp với điều kiện dao động gây nên) + Đường đặc tính của nhíp là đường thẳng Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng thực tế độ cứng của nhíp lại là hằng số. Vì thế cần phải làm cho độ cứng của nhíp thay đổi theo tải trọng. Có thể thay đổi độ cứng của nhíp một ít bằng cách đặt nghiêng móc treo nhíp (khoảng 5O khi không tải). + Ma sát giữa các lá nhíp cần hạn chế bé hơn (5 + 8)% - Có thể làm giảm ma sát bằng cách bôi trơn tốt các lá nhíp, giảm số lá nhíp. - Đặt các tấm đệm giữa các lá nhíp không những làm giảm lực ma sát mà còn làm quy luật thay đổi lực ma sát tốt hơn. 1.4.2. Thiết kế giảm chấn 1.4.2.a Công dụng, yêu cầu, phân loại bộ giảm chấn Công dụng + Giảm chấn để dập tắt các dao động của vỏ xe và lốp xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng. 19
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Giảm chấn trên ôtô hiện nay chủ yếu là giảm chấn thủy lực nên ma sát giữa chất lỏng và các lỗ tiết lưu là ma sát chủ yếu để dập tắt dao động. Yêu cầu + Đảm bảo giảm trị số và sự thay đổi đường đặc tính của các dao động, đặc biệt là: + Dập tắt càng nhanh các dao động nếu tần số dao động càng lớn. Mục đích để tránh cho thùng xe khỏi bị lắc khi đi qua đường mấp mô lớn. + Dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô (độ lòi lõm của đường càng bé và dày). + Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn đến thùng xe. + Làm việc ổn định khi ôtô chuyển động trong các điều kiện đường xá khác nhau và nhiệt độ không khí khác nhau. + Có tuổi thọ cao. + Trọng lượng và kích thước bé Phân loại Người ta phân loại giảm chấn theo hai đặc điểm sau: + Theo tỉ số của hệ số cản Kn trong hành trình nén (lúc lốp tiến gần đến khung) và hệ số cản Kt trong hành trình trả (lúc ôtô đi xa khung) ta có: - Loại tác dụng một chiều Kn=0. Chấn động chỉ được dập tắt ở hành trình trả tức là ứng với lúc bánh xe đi xa khung. - Loại giảm chấn hai chiều có đường đặc tính đối xứng. Chấn động bị dập tắt ở cả hai hành trình nén và trả. - Loại giảm chấn hai chiều có đường đặc tính không đối xứng. Chấn động bị dập tắt ở cả hai hành trình nén và trả. + Theo van giảm tải - Loại có van giảm tải - Loại không có van giảm tải + Theo kết cấu - Loại đòn. - Loại ống. 1.4.2.b Chọn phương án thiết kế bộ phận giảm chấn Nguyên lý làm việc Chất lỏng bị dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác qua những van tiết lưu rất bé nên chất lỏng chịu sức cản chuyển động rất lớn. Sức cản làm dập tắt nhanh các chấn động và năng lượng của dao động bị mất biến thành nhiệt năng nung nóng chất lỏng chứa trong giảm chấn. 1.4.2.b.1 Giảm chấn đòn Giảm chấn đòn hai chiều có pittông kép 2. Trong đó có đặt các van ngược làm cho dầu ở bầu giảm chấn luôn chảy vào làm đầy buồng chứa 1 và 3. Pittông ngăn xi lanh ra làm hai 20
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn buồng chứa 1 và 3.Thể tích của buồng 1 và 3 thay đổi khi pittông dịch chyển qua lại tương ứng với hành trình nén và trả nhờ cam quay 4 đặt vào giữa pittông kép. Hình III. 12 - Giảm chấn đòn Trong hành trình nén nhẹ, pittông đi về bên phải, chất lỏng bị dồn từ buồng 3 qua buồng 1 qua một lỗ rất bé ở thanh van 5 và khe hở ở van 6, van 5 vẫn đóng. Khi bị nén mạnh áp suất dầu tăng lên thắng được lực cản của lò xo làm van 6 mở rộng. Chất lỏng chạy được qua buồng 1 dễ dàng. Trong hành trình trả pittông dịch chuyển sang bên trái. Chất lỏng chảy từ buồng 1 qua buồng 3 qua lỗ rất bé ở thanh van 5, van 6 vẫn đóng. Khi trả mạnh áp suất chất lỏng tăng lên thắng được lực của lò xo làm van 5 mở chất lỏng đi qua buồng 3 dễ dàng. Ưu điểm + Thể tích chất lỏng đi qua van bé giảm chấn ống nên tuổi thọ của van đảm bảo hơn. Nhược điểm + Giảm chấn làm việc với áp suất dầu rất lớn(25-40 MN/m2) làm ảnh hưởng đến trọng lượng của giảm chấn. Để đảm bảo giảm chất làm việc trong điều kiện đó giảm chấn phải có kết cấu đủ bền do đó trọng lượng lớn hơn loại giảm chấn ống. 1.4.2.b.2 Giảm chấn ống 21
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Hình III.13 - Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của giảm chấn ống 1 - Tai giảm chấn; 2 - Nắp có ren; 3, 4 - Gioăng làm kín; 5 - Van lá; 6 - Lỗ tiết lưu van nén; 7 - Van lá; 8 - Lò xo van trả mạnh; 9 - Van lá; 10 - Van nén mạnh; 11 - Lò xo van nén mạnh; 12- Ecu điều chỉnh; 13 - Lỗ tiết lưu khi trả; 14 - Pittông giảm chấn; 15- Lỗ tiết lưu khi trả; 16 - Phớt làm kín; 17 - ống xi lanh ngoài; 18 - ống xi lanh trong; 19 - Cần pittông; 20 - Bạc dẫn hướng; 21 - Phớt làm kín; 22 - Lò xo; 23 - Nắp chặn; 24 - Phớt làm kín. Ưu điểm - Giảm chấn ống làm việc với áp suất cực đại nhỏ hơn 6 -8 MN/m2. - Giảm chấn ống nhẹ hơn giảm chấn đòn hai lần.Chế tạo đơn giản hơn và tuổi thọ tương đối cao. 1.4.2.b.3 Chọn phương án thiết kế giảm chấn Sau khi phân tích các loại giảm chấn, dựa trên các điều kiện làm việc của xe thiết kế, ta chọn giảm chất loại tác dụng hai chiều dạng ống có đường đặc tính không đối xứng và có van giảm tải là phù hợp nhất. 22
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Chương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ THỐNG TREO 2.1. Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu - Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra. Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động - Trong đồ án tốt nghiệp, ta chỉ lựa chọn theo một chỉ tiêu, đó là chỉ tiêu tần số dao động. -Tuy nhiên khi tính toán hệ thống treo ô tô người ta thường dùng thông số: Số lần dao động trong 1 phút n: n = 90  120 lần/phút. - Chọn sơ bộ: n = 100 lần/ phút. 2.2. Xác định lực tác dụng lên nhíp 2.2.1. Khi xe đầy tải Trọng lượng của xe lúc đầy tải là :80250 N ; phân lên cầu :22500/57750; Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo : +) Cầu trước : M1 = 1969 (kg). +) Cầu sau : M2 = 5053 (kg). TảI trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu sau là: M .10 1969.10 Z = 1 = = 9845 (N). t1 2 2 M .10 5053.10 Z = 2 = = 25265 (N). t 2 2 2 2.2.2. Khi xe không tải Trọng lượng bản thân : 40250 N, phân lên cầu : 20250/20000; Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo : ' +) Cầu trước : M1 = 1522 (kg). ' +) Cầu sau : M2 = 1500 (kg). TảI trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu sau là: ' M 1.10 1522.10 Z' = = = 7610 (N). t1 2 2 ' M 2 .10 1500.10 Z' = = = 7500 (N). t 2 2 2 23
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 2.3. Thiết kế nhíp trước 2.3.1. Độ cứng của hệ thống treo C - Tần số dao động góc và độ cứng của hệ thống treo quan hệ với nhau theo công thức (3.1): 2 C M n (3.1) 30 Trong đó: C - Độ cứng của hệ thống treo (N/m). M- Khối lượng được treo (kg) : M = 1969/2 = 984,5 (kg). n - Tần số dao động. n = 100 lần/phút. 2  C = 984,5 100 = 107853 (N/m). 30 - Theo cụng thức độ vừng tĩnh được tính như sau : 2 2 300 300 ft = = = 9 (cm) = 0,09 (m). n 100 2.3.2. Chọn sơ bộ kích thước nhíp - Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng (lá nhíp) ghép lại với nhau. Kích thước hình học của các nhíp sẽ là : . Chiều dài các lá L1, L2, Lk , Ln . Tiết diện lá nhíp ; b x hk . n- số lá nhíp. . b- chiều rộng lá nhíp. . hk- chiều dày lá nhíp thứ k. - Chiều dài toàn bộ nhíp Lt có thể chọn sơ bộ như sau: Đối với xe tải: Nhíp trước : Lt = (0,26  0,35)L; (L là chiều dài cơ sở của xe). Lt =(0,26  0,35).4300 = 1118  1505 (mm). Chọn Lt = 1450 (mm). Khoảng cỏch giữa bu lụng ngàm nhớp = 90 mm. - Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta có bộ thông số sau: 24
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn . Số lá nhíp n = 11. . Chiều rộng b =70 mm. . Chiều dày h1 = h2 = 8 mm; h3 =h4 = .h11 =8,5 mm. b 75 . Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa món: 6 < = =9,3 <10. hk 8 . Chiều dài lk được tớnh theo hệ phương trỡnh sau : A2 + B2 + C2 = 0 A3 + B3 + C3 = 0 A4 + B4 + C4 =0 A5 + B5 + C5 =0 A6 + B6 + C6 = 0 A7 + B7 + C7 = 0 A8 + B8 + C8 = 0 A + B + C = 0 9 9 9 l1 l2 A10 + B10 = 0 l3 a2 Trong đó: a3 J 3l J k k 1 k Ak 1 ;Bk 1 ; 2J k 1 lk J k 1 ln ln-1 3 an+1 1 l 3l k 1 k Ck 1 ; 2 lk lk 1 Với : l1 = l2 = 680 mm ; 3 bh k Jk= ;J =J =J =J =J =J =J =J =J 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 - Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi hai lá gộp lại thành một lá với: 2bh3 J (Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3, ) 1 12 Giải hệ phương trình trên ta được : l1 = 680 ; l2 = 680 ; l3 = 583 ; l4 = 525 ; l5 = 466 ; l6 = 407; l7 =348; 25
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn l8 = 288; l9 = 227 ; l10 =165 ; l11 = 99 (mm). Vậy : L1 = 1450; L2 = 1450; L3 = 1256 ; L4 = 1140; L5 = 1022; L6 = 904 ; L7 = 786; L8 = 666; L9 = 544 ;L10 = 420; L11 = 288 ; (mm). 2.3.3. Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp + Độ cứng của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng: 6E C n 3  ak 1 Yk Yk 1 k 1 Trong đó: - Hằng số thực nghiệm, = 0,85. E- Môđun đàn hồi của vật liệu khi uốn, E= 2.105MN/m2. ak = l1 – lk (k = 2n). lk – Chiều dài nửa lá nhíp thứ k. 1 Yk ;Yn 1 0 I k I1 = J1, I2 = J1+ J2 , Ik = J1 + J2+ +Jk, 3 bh k J2, ,Jk, ,Jn: mô men quán tính của tiết diện lá nhíp, Jk= 12 Ta có bảng tính toán sau: A 3 k 1 J l Y Y -Y a (Y -Y ) l b h k k k k k k 1 k 1 k k 1 (mm) 4 4 4 4 1 k (mm) (mm) (mm) (mm ) (mm ) (mm ) (mm ) (mm ) 1 680 96 70 8 5973.33 5973.33 0.000167 0.000063 55.53 2 584 155 70 8.5 3582.40 9555.73 0.000105 0.000029 106.26 3 525 214 70 8.5 3582.40 13138.13 0.000076 0.000016 159.82 4 466 273 70 8.5 3582.40 16720.52 0.000060 0.000011 214.71 5 407 332 70 8.5 3582.40 20302.92 0.000049 0.000007 270.33 6 348 392 70 8.5 3582.40 23885.31 0.000042 0.000005 328.91 26
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 7 288 453 70 8.5 3582.40 27467.71 0.000036 0.000004 390.47 8 227 515 70 8.5 3582.40 31050.10 0.000032 0.000003 455.04 9 165 581 70 8.5 3582.40 34632.50 0.000029 0.000003 530.87 10 99 680 70 8.5 3582.40 38214.90 0.000026 0.000026 8228.00 - Độ cứng của nhíp là: 6E 6.2.105.106.0,85.10 3 C n = = 94972 N/m 3 10740  ak 1 Yk Yk 1 k 1 + Tần số dao động thực tế: 30 C 30 94972 n = = = 94 lần/phút – thoả mãn yêu cầu.  M  984,5 - Như vậy các thông số kích thước của nhíp khá phù hợp về mặt độ cứng hay tần số dao động cho phép. + Độ võng tĩnh của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng: n Z t 3 9845 ft =  a k 1 Yk Yk 1 = = 0,104 m . 6E k 1 94972 2.3.4. Tính bền nhíp và các chi tiết liên quan - Đối với nhíp 1/2 elip, với lý luận như trên ta coi rằng nhíp bị ngàm chặt ở giữa. Như vậy khi tính toán ta chỉ tính cho một nửa lá nhíp với các giả thiết sau: - Coi nhíp là loại 1/4 elip, một đầu được ngàm chặt, một đầu chịu lực. - Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, l1 P các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua đầu mút. l 2 X - Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau. lk Xk - Với các giả thiết trên thì sơ đồ tính bền nhíp như sau: ln-1 Xn-1 - Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai bằng nhau, tương tự tại điểm S ln Xn 27
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Bằng cách lập các biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1phương trình với n- 1 ẩn là các giá trị X2, Xn. - Hệ phương trình đó như sau: A2 P + B2 X2 + C3 X3 = 0 A3 X2 + B3 X3 + C3 X4 = 0 (* *) . . . . . . . . . . . . . An Xn-1 + Bn Xn = 0 Trong đó: 3 J 3l J 1 l 3l k k 1 k k 1 k Ak 1 ;Bk 1 ; Ck 1 2J k 1 lk J k 1 2 lk lk 1 lk- Chiều dài tính toán từ quang nhíp đến đầu mút lá nhíp. 3 bhk Jk- Mômen quán tính của các tiết diện lá nhíp, J k 12 Lập bảng kết quả tính toán ta có: 4 k l(mm) Jk (mm ) A k B k C k 1 680 7676.56 0 0 0 2 548 3200.00 0.75 -1.6 0.85 3 494 3200.00 1.17 -2.00 0.83 4 438 3200.00 1.19 -2.00 0.81 5 382 3200.00 1.22 -2.00 0.78 6 326 3200.00 1.26 -2.00 0.74 7 270 3200.00 1.31 -2.00 0.69 8 212 3200.00 1.40 -2.00 0.60 9 154 3200.00 1.57 -2.00 0.43 10 92 3200.00 2.00 -2.00 0.00 - Hệ phương trình trở thành : 0,75.4922,5 – 1,6.X2 + 0,85.X3 = 0 1,17.X2 – 2.X3 + 0,83.X4 = 0 1,19.X3 – 2.X4 + 0,81.X5 = 0 1,22.X4 – 2.X5 + 0,78.X6 = 0 28
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 1,26.X5 – 2.X6 + 0,74.X7 = 0 1,31.X6 – 2.X7 + 0,69.X8 = 0 1,40.X7 – 2.X8 + 0,60.X9 = 0 1,57.X8 – 2.X9 + 0,43X10 = 0 2.X9 -2.X10 = 0 GiảI hệ phương trình trên ta được : X2 = X3 =X4 =X5 = X6= X7 = X8 = X9 = X10 = 4922,5 N - Mô men tại điểm A: Xk lk MA = Xk(lk- lk+1). - Mô men tại điểm B: lk+1 Xk+1 MB = Xklk- Xk+1lk+1 Xk.lk-Xk+1.lk+1 Xk (lk-lk+1) - Mô men chống uốn của từng lá nhíp: b.h 2 70.8,52 W = = W = = = 842,92 mm u2 u11 6 6 3 - Từ đó ta có bảng kết quả tính toán: 3 2 2 l(mm) Wu (mm ) Xk (N) MA (N.mm)  A (N/mm ) MB (N.mm)  B (N/mm ) 680 1493.33 4922.5 477482.5 320 477482.5 320 583 842.92 4922.5 285505.0 339 285505.0 339 525 842.92 4922.5 290427.5 345 290427.5 345 466 842.92 4922.5 290427.5 345 290427.5 345 407 842.92 4922.5 290427.5 345 290427.5 345 348 842.92 4922.5 295350.0 350 295350.0 350 288 842.92 4922.5 300272.5 356 300272.5 356 227 842.92 4922.5 305195.0 362 305195.0 362 165 842.92 4922.5 324885.0 385 324885.0 385 29
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 99 842.92 4922.5 0.0 0.0 487327.5 578 KL : - Sau khi có các giá trị mô men ta tính ra ứng suất và so sánh với ứng suất cho phép.Với vật liệu lá nhíp là 60C2. Thì ứng suất cho phép thường có giá trị : []t = 600MN/m2 = 600N/mm2 . Ta thấy các lá nhíp đảm bảo đủ bền. 2.3.5. Tính bền tai nhíp - Sơ đồ tính bền tai nhíp được biểu diễn trên hình bên. Trong đó: D- đường kính trong của tai D P nhíp, chọn D = 50 mm. k h0 h0- chiều dầy lá nhíp chính, h0 = 8 mm. b- chiều rộng lá nhíp, b = 70 mm Z - Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo P k hay lực phanh Pp. Trị số của lực này được xác định theo công thức sau: Pkmax=Ppmax= . Zbx Trong đó: - Hệ số bám ,lấy = 0,7. Zbx- Phản lực của đường lên bánh xe, Zbx = 4922,5 N. Pkmax= 0,7. 4922,5 = 3445,75 N. - ứng suất uốn ở tai nhíp là: 2 M u 2.bh D 2.h uốn ; Wu ; Mu P Wu 6 2 6.P.(D 2.h) 6.3445,75.(50 2.8) 2 uốn 76,15 N/mm 4.bh2 4.70.82 - ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là: P 3445,75 k max 2 nén 3,08 N/mm 2.b.h0 2.70.8 - ứng suất tổng hợp ở tai nhíp: 2 th = uốn + nén = 76,15 + 3,08 = 79,23 N/mm - ứng suất tổng hợp cho phép: 30
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 2 2 [th] =350MN/m = 350 N/mm th [th]. Vậy tai nhíp đủ bền. 2.3.6. Tính kiểm tra chốt nhíp - Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt= 50 mm. - Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép cỏc bon trung bỡnh có thành phần các bon (40X), xianua húa thì ứng suất chèn dập cho phép. 2 [chèn dập ] = 3  4 N/mm . - Kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập: Z 2 P 2 4922,52 3445,752  1,7N / mm2 chendap Db 50.70 - Kiểm nghiệm theo ứng suất cắt: Z 2 P 2 4922,52 3445,752  5,3N / mm 2 cut b.h 2.70.8 Ứng suất chèn dập và ứng suất cắt sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. Vậy chốt đảm bảo đủ bền. 2.4. Thiết kế nhíp sau và nhíp sau phụ * Tải trọng đặt lên cả nhíp chính và nhíp phụ ở một bên hệ thống treo. Lực tác dụng lên một bên nhíp. Zs = 25265 (N) Đối với xe tải: Nhíp sau : Lt = ( 0,35  0,45 )L; (L là chiều dài cơ sở của xe). Lt =(0,35  0,45).4300 = 1505  1935 mm. Chọn Lt = 1850 mm. Khoảng cỏch giữa bu lụng ngàm nhớp = 90 mm. 2.4.1. Nhíp sau chính - Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta có bộ thông số sau: . Số lá nhíp n = 16. . Chiều rộng b =80 mm. 31
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn . Chiều dày h1 = h2 = 8,5 mm; h3 =h4 = .h16 = 9 mm. b 80 . Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa món: 6 < = = 9,4 <10. hk 8,5 . Chiều dài lk được tớnh theo hệ phương trỡnh sau : A2 + B2 + C2 = 0 A3 + B3 + C3 = 0 A4 + B4 + C4 =0 A5 + B5 + C5 =0 A6 + B6 + C6 = 0 A7 + B7 + C7 = 0 A8 + B8 + C8 = 0 A + B + C = 0 9 9 9 l1 l2 A10 + B10 + C10 = 0 l3 A11 + B11 + C11 = 0 a2 3 A12 + B12 + C12 = 0 a A13 + B13 + C13 = 0 ln A14 + B14 + C14 = 0 ln-1 an+1 A15 + B15 = 0 Trong đó: J 3l J k k 1 k Ak 1 ;Bk 1 ; 2J k 1 lk J k 1 3 1 l 3l k 1 k Ck 1 ; 2 lk lk 1 Với : l1 = l2 = 880 mm ; 3 bh k Jk= ;J =J =J =J =J =J =J =J =J =J =J =J =J =J . 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 - Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi hai lá gộp lại thành một lá với: 32
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 2bh3 J (Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3, ) 1 12 Giải hệ phương trình trên ta được : l1 = 880 ; l2 = 880 ; l3 = 793 ; l4 = 741 ; l5 = 688 ; l6 = 636; l7 =583; l8 = 530; l9 = 477 ; l10 = 424 ; l11 = 370 ; l12 = 316; l13 = 262 ; l14 = 206; l15 = 150; l16 = 90 ; (mm). Vậy : L1 = 1850; L2 = 1850; L3 = 1676 ; L4 = 1572 ; L5 = 1466; L6 = 1362 L7 = 1256; L8 = 1150; L9 = 1044 ;L10 = 938; L11 = 830 ;L12 =722 L13 = 614 ; L14 = 502 ; L15 = 390 ; L16 = 270 (mm). 2.4.2. Nhíp sau phụ Chọn Lp = 1350 mm. Khoảng cách giữa bu lông ngàm nhíp = 90 mm. - Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khung vỏ của xe và kích thước các lá nhíp, ta có bộ thông số sau: . Số lá nhíp n = 9. . Chiều rộng b =80 mm. . Chiều dày h1 = h2 = 8,5 mm; h3 =h4 = .h11 = 9 mm. b 80 . Chiều rộng b và chiều dày h k thỏa mãn: 6 < = = 9,4 <10. hk 8,5 . Chiều dài lk được tính theo hệ phương trình sau : A2 + B2 + C2 = 0 A3 + B3 + C3 = 0 A4 + B4 + C4 =0 A5 + B5 + C5 =0 A6 + B6 + C6 = 0 A7 + B7 + C7 = 0 A + B = 0 8 8 l1 l2 l3 Trong đó: a2 a3 33 ln ln-1 an+1
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn J 3l J k k 1 k Ak 1 ;Bk 1 ; 2J k 1 lk J k 1 3 1 l 3l k 1 k Ck 1 ; 2 lk lk 1 Với : l1 = l2 = 630 mm ; 3 bh k Jk= ;J =J =J =J =J =J =J . 12 3 4 5 6 7 8 9 - Với bộ nhíp có 2 lá nhíp (lá 1 và lá 2) có chiều dài và chiều dày giống nhau, ta coi hai lá gộp lại thành một lá với: 2bh3 J (Khi đó k =1 ứng với lá 2, k = 2 ứng với lá 3, ) 1 12 Giải hệ phương trình trên ta được : l1 = 630 ; l2 = 630 ; l3 = 520 ; l4 = 454 ; l5 = 388 ; l6 = 321; l7 =253; l8 = 184; l9 = 110 ; (mm). Vậy : L1 = 1350; L2 = 1350; L3 = 1130 ; L4 = 998 ; L5 = 866; L6 = 732 L7 = 596; L8 = 458; L9 = 310 ; (mm). 2.4.3. Tính độ võng tĩnh của nhíp chính và nhíp phụ Với sự phân bố này phải đảm bảo sao cho khi đầy tải thì nhíp chính vẫn đủ bền. Không có công thức tính trực tiếp giá trị này do đó ta phải dùng phương pháp thử nghĩa là giả thiết một trọng lượng nào đó đặt lên nhíp chính sau đó tính bền cho nhíp chính nếu không đủ bền thì phải giảm trọng lượng đi ngược lại thì tăng lên. Trọng lượng này có thể tính từ việc chọn số % tải trọng của xe tại thời điểm nhíp phụ bắt đầu làm việc. Gọi a là % tải trọng của xe tại thời điểm nhíp phụ bắt đầu làm việc Khi đó trọng lượng tác dụng lên hệ thống treo khi nhíp phụ bắt đầu làm việc. ' ' a ' G c = G 0 + .G 100 34
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Trong đó: ' G 0: là trọng lượng không tải tác dụng lên hệ thống treo G' : là trọng lượng của xe tác dụng lên hệ thống treo khi đầy tải. ' G c: là trọng lượng do nhíp chính chịu Ngoài ra khi đầy tải nhíp chính và nhíp phụ cùng chịu thêm tải trọng ' ' G f = Gt- G c ' G f Biến dạng của nhíp phụ được tính ff = Ct * Chú ý: Khi trị số a càng lớn thì xe càng "êm". nhưng nhíp dễ bị quá tải còn ngược lại nếu a quá nhỏ thì ưu điểm của nhíp 2 tầng sẽ bị giảm đi. Chọn hệ số a = 18% Vậy từ công thức: ' ' a ' G c = G 0 + .G 100 Trong đó: ' ' G0 = Zt 2 = 7500 (N) Thay số vào ta có: ' G c = 7500 + 0,18.25265 = 12048(N) ' ' ==> G f = Gt - G c = 25265 - 12048 = 13217 (N) Đây là trọng lượng mà nhíp chính và phụ cùng chịu . Lập bảng tính toán với nhíp phụ ta có: 35
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn J I Y Y -Y a3 (Y -Y ) l a k 1 b h k k k k k k 1 k 1 k k 1 k (mm) (mm) (mm) (mm) (mm4 ) (mm4 ) (mm 4 ) (mm 4 ) (mm 1 ) 1 630 110 80 8.5 8188.33 8188.33 0.000122 0.000045 60.54 2 520 176 80 9 4860.00 13048.33 0.000077 0.000021 113.39 3 454 242 80 9 4860.00 17908.33 0.000056 0.000012 168.93 4 388 309 80 9 4860.00 22768.33 0.000044 0.000008 227.94 5 321 377 80 9 4860.00 27628.33 0.000036 0.000005 290.12 6 253 446 80 9 4860.00 32488.33 0.000031 0.000004 355.34 7 184 520 80 9 4860.00 37348.33 0.000027 0.000003 433.49 8 110 630 80 9 4860.00 42208.33 0.000024 0.000024 5924.11 Thay số vào ta có: 6.E. 6.2.1011.0,85.10 3 C = n = = 138289 (N/m) 3 7573,86 .( ) ak 1 Y k Y k 1 k 1 Lập bảng tính toán nhíp chính ta có: J I Y Y -Y a3 (Y -Y ) l a k 1 b h k k k k k k 1 k 1 k k 1 k (m) (mm) (mm) (mm) (mm4 ) (mm4 ) (mm 4 ) (mm 4 ) (mm 1 ) 1 880 87 80 8.5 8188.33 8188.33 0.000122 0.000045 29.95 2 793 139 80 9 4860.00 13048.33 0.000077 0.000021 55.86 3 741 192 80 9 4860.00 17908.33 0.000056 0.000012 84.36 4 688 244 80 9 4860.00 22768.33 0.000044 0.000008 112.23 5 636 297 80 9 4860.00 27628.33 0.000036 0.000005 141.85 6 583 350 80 9 4860.00 32488.33 0.000031 0.000004 171.73 7 530 403 80 9 4860.00 37348.33 0.000027 0.000003 201.78 8 477 456 80 9 4860.00 42208.33 0.000024 0.000002 231.96 9 424 510 80 9 4860.00 47068.33 0.000021 0.000002 263.76 10 370 564 80 9 4860.00 51928.33 0.000019 0.000002 295.67 11 316 618 80 9 4860.00 56788.33 0.000018 0.000001 327.66 12 262 674 80 9 4860.00 61648.33 0.000016 0.000001 362.93 36
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 13 206 730 80 9 4860.00 66508.33 0.000015 0.000001 398.31 14 150 790 80 9 4860.00 71368.33 0.000014 0.000001 440.45 15 90 880 80 9 4860.00 76228.33 0.000013 0.000013 8939.88 Tính độ cứng nhíp chính theo công thức: 6.E. 6.2.1011.0,85.103 C = n = = 84589 (N/m) 3 12058,38 .( ) ak 1 Y k Y k 1 k 1 Sau khi tính được độ cứng của nhíp chính và nhíp phụ ta có độ cứng của cả hệ thống là: Ct = C1 + C2 Trong đó: C1 là độ cứng của nhíp phụ C2 là độ cứng của nhíp chính Do đó ta có: Ct = 138289 + 84589 = 222878 (N/m) Sau khi tính được độ cứng của nhíp ta tính độ võng của nhíp chính và nhíp phụ: G 25265 ft = = = 0,113 m = 11,3 cm C 222878 Vậy ta có tần số dao động của nhíp: 300 300 n= 91(l / ph) f 11,3 * Kết luận: Qua phần kiểm nghiệm trên ta thấy hệ thống treo sau thoả mãn điều kiện êm dịu trong khi làm việc khi đã tăng tải. Tần số dao động của xe cho phép với xe tải n thuộc 90-120 (l/ph) Vậy ta có biến dạng của nhíp phụ : 37
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn ' G f 13217 ff = = = 0,059 m = 5,9 cm. Ct 222878 trọng lượng phần được treo tác dụng lên nhíp phụ khi xe đầy tải. Gf = Cf .ff = 0,059.138289 = 8200 (N) Trọng lượng phần được treo tác dụng lên nhíp chính là: Gc = Gt – Gf = 25265 - 8200 = 17065 (N) 2.4.4. Tính bền nhíp chính và nhíp phụ Đối với nhíp 1/2 elíp ta lý luận như trên ta coi rằng nhíp bị ngàm chặt ở giữa.Dựa vào phương pháp tải trọng tập trung để tính bền nhíp, giả sử có sơ đồ nhíp như sau: L 1 P A X2 B L 2 X3 XK S XK+1 Xn L n L K Với các giả thiết như trên thì sơ đồ tính bền nhíp như trên hình vẽ: Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai bằng nhau , tương tự tại các điểm S biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.Bằng cách lập các biểu thức biến dạng tại các điểm trên vá cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 ẩn là các giá trị X2, ,Xn . Hệ phương trình đó như sau: 38
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn A2.P + B2.X2 + C2.X3 = 0 A3.X2+ B3.X3 + C3.X4 = 0 A2.Xn-1 + Bn.Xn + Cn.Xn+1 = 0 1 Trong đó : J k (3.l k 1 1) ; (1 J k ) ; (l k 1)3 (3 l k 1) . Ak 2. Bk C k 2 J k 1 l k J k 1 l k l k 1 a) Tính toán với nhíp phụ. .h3 bk k Ta có: Jk = ; J2 = J9 12 Lập bảng kết quả tính toán ta có: 4 k l(mm) Jk (mm ) A k B k C k 1 630 8188.33 0 0 0 2 520 4860.00 0.78 -1.59 0.81 3 454 4860.00 1.22 -2.00 0.78 4 388 4860.00 1.26 -2.00 0.74 5 321 4860.00 1.31 -2.00 0.69 6 253 4860.00 1.40 -2.00 0.60 7 184 4860.00 1.57 -2.00 0.43 8 110 4860.00 2.00 -2.00 0.00 - Hệ phương trình trở thành : 0,78.4100 – 1,59.X2 + 0,81.X3 = 0 1,22.X2 – 2.X3 + 0,78.X4 = 0 1,26.X3 – 2.X4 + 0,74.X5 = 0 1,31.X4 – 2.X5 + 0,69.X6 = 0 1,40.X5 – 2.X6 + 0,60.X7 = 0 1,57.X6 – 2.X7 + 0,43.X8 = 0 39
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 2.X7 – 2.X8 = 0 Sau khi giải hệ phương trình ta có bảng kết quả: X2 =X3 =X4 =X5 =X6 =X7 = X8 = 4100 (N). Khi có các giá trị Xk ta xác định được các giá trị mômen tại A và B của từng lá nhíp như sau: L K XK A XK+1 L K+1 XK L K - L K+1 XK L K - XK+1 L K+1 * ứng suất của nhíp được xác định:  = MUAK/WAK Mu: Mômen uốn Wuc : Mômen chống uốn của nhíp Lập bảng tính ứng suất cho nhíp phụ ta có: 3 2 2 l(mm) Wu (mm ) Xk (N) MA (N.mm)  A (N/mm ) MB (N.mm)  B (N/mm ) 630 1926.67 4100 451000 234 451000 234 520 1080.00 4100 270600 251 270600 251 454 1080.00 4100 270600 251 270600 251 388 1080.00 4100 274700 254 274700 254 40
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 321 1080.00 4100 278800 258 278800 258 253 1080.00 4100 282900 262 282900 262 184 1080.00 4100 303400 281 303400 281 110 1080.00 4100 0 0.00 451000 418 2 So sánh các giá trị ứng suất của các lá nhíp trên bảng với [ t] = 600 (N/mm ) ta thấy các lá nhíp đảm bảo bền . b) Tính toán với nhíp chính Tương tự như tính với nhíp phụ ta có : - Số lá nhíp :16 lá . 17065 - Tải trọng tác dụng lên một đầu nhíp Pt = = 8532,5 (N) 2 Các kết quả hệ số Ak, Bk, Ck được lập trong bảng sau: 4 k l(mm) Jk (mm ) A k B k C k 1 880 8188.33 0 0 0 2 793 4860.00 0.69 -1.59 0.91 3 741 4860.00 1.11 -2.00 0.89 4 688 4860.00 1.11 -2.00 0.89 5 636 4860.00 1.12 -2.00 0.88 6 583 4860.00 1.14 -2.00 0.86 7 530 4860.00 1.15 -2.00 0.85 8 477 4860.00 1.17 -2.00 0.83 9 424 4860.00 1.19 -2.00 0.81 10 370 4860.00 1.22 -2.00 0.78 11 316 4860.00 1.25 -2.00 0.75 12 262 4860.00 1.32 -2.00 0.68 13 206 4860.00 1.4 -2.00 0.60 14 150 4860.00 1.57 -2.00 0.43 15 90 4860.00 2.00 -2.00 0.00 - Hệ phương trình trở thành : 0,69.8532,5 – 1,59.X2 + 0,91.X3 = 0 1,11.X2 – 2.X3 + 0,89.X4 = 0 1,11.X3 – 2.X4 + 0,89.X5 = 0 41
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 1,12.X4 – 2.X5 + 0,88.X6 = 0 1,14.X5 – 2.X6 + 0,86.X7 = 0 1,15.X6 – 2.X7 + 0,85.X8 = 0 1,17.X7 – 2.X8 + 0,83.X9 = 0 1,19.X8 – 2.X9 + 0,81X10 = 0 1,22.X9 -2.X10 + 0,78.X11 = 0 1,25.X10 - 2.X11 + 0,75.X12 = 0 1,32.X11 – 2.X12 + 0,0,68X13 = 0 1,4.X12 -2.X13 + 0,0,6.X14 = 0 1,57.X13 - 2.X14 + 0,43.X15 = 0 2.X14 - 2.X15 = 0 Sau khi giải hệ phương trình trên ta có: X2 =X3 = .=X15 = 8532,5 (N) Bảng tính ứng suất cho nhíp chính : 3 2 l(mm) Wu (mm ) Xk (N) MA (N.mm)  A (N/mm ) MB (N.mm)  B (N/mm) 880 1926.67 8532.5 742328 385 742328 385 793 1080.00 8532.5 443690 411 443690 411 741 1080.00 8532.5 452223 419 452223 419 688 1080.00 8532.5 443690 411 443690 411 636 1080.00 8532.5 452223 419 452223 419 583 1080.00 8532.5 452223 419 452223 419 530 1080.00 8532.5 452223 419 452223 419 477 1080.00 8532.5 452223 419 452223 419 424 1080.00 8532.5 460755 427 460755 427 370 1080.00 8532.5 460755 427 460755 427 316 1080.00 8532.5 460755 427 460755 427 262 1080.00 8532.5 477820 442 477820 442 206 1080.00 8532.5 477820 442 477820 442 150 1080.00 8532.5 511950 474 511950 474 90 1080.00 8532.5 0 0.00 767925 711 42
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Kết luận : So sánh các giá trị ứng suất của các lá nhíp trên với ứng suất cho phép : 2 [t] = 600 (N/mm ). Ta thấy các lá nhíp đủ bền 2.4.5. Tính bền tai nhíp Z Pk D - Sơ đồ tính bền tai nhíp được biểu diễn trên hình bên. Trong đó: D- đường kính trong của tai nhíp, chọn D = 50 mm. h0- chiều dầy lá nhíp chính, h0 = 8,5 mm. b- chiều rộng lá nhíp, b = 80 mm - Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp. Trị số của lực này được xác định theo công thức sau: Pkmax=Ppmax= . Zbx Trong đó: - Hệ số bám ,lấy = 0,7. Zbx- Phản lực của đường lên bánh xe, Zbx = 8532,5 N. Pkmax= 0,7. 8532,5 = 5972,75 N. - ứng suất uốn ở tai nhíp là: 2 M u 2.bh D 2.h uốn ; Wu ; Mu P Wu 6 2 6.P.(D 2.h) 6.5972,75.(50 2.8,5)  104 N/mm2 uốn 4.bh2 4.80.8,52 43
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn - ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là: P 5972,75 k max 2 nén 4,4 N/mm 2.b.h0 2.80.8,5 - ứng suất tổng hợp ở tai nhíp: 2 th = uốn + nén = 104 + 4,4 = 108,4 N/mm - ứng suất tổng hợp cho phép: 2 2 [th] =350MN/m = 350 N/mm th [th]. Vậy tai nhíp đủ bền. 2.4.6. Tính kiểm tra chốt nhíp - Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt= 50 mm. - Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép các bon trung bình có thành phần các bon (40X), xianua hóa thì ứng suất chèn dập cho phép : 2 [chèn dập ] = 3  4 N/mm - Kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập: Z 2 P 2 8532,52 5972,752  2,6N / mm2 chendap Db 50.80 - Kiểm nghiệm theo ứng suất cắt: Z 2 P 2 8532,52 5972,752  7,6N / mm2 cut b.h 2.80.8,5 Ứng suất chèn dập và ứng suất cắt sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu. Vậy chốt đảm bảo đủ bền. Chương 3. THIẾT KẾ GIẢM CHẤN 3.1. Thiết kế giảm chấn trước 3.1.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn KG Hệ số cản của hệ thống treo K góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của xe. Tương tự bộ phận đàn hồi, tùy thuộc cách lắp giảm chấn trên xe. Hệ số cản của giảm chấn Kg có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo. 44
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 3.1.1.a Hệ số cản của hệ thống treo Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động người ta sử dụng hệ số dập tắt chấn động tương đối như sau: K  tr 2 CM Trong đó: - Hệ số dập tắt chấn động, ( = 0, 150, 3). Lấy  = 0, 2. C- Độ cứng của hệ thống treo, C = 107853 N/m. M- Khối lượng được treo tính trên một bánh xe, M = 984,5 kg. Ktr- Hệ số cản của hệ thống treo. Hệ số cản của hệ thống treo được xác định bằng công thức: Ktreo = 2 CM 2.0,2. 107853.984,5 4122Ns / m 3.1.1.bXác định hệ số cản của giảm chấn - Hệ số cản trung bình của giảm chấn : K K =tr g cos Trong đó: Ktreo- Hệ số cản của hệ thống treo. - Góc nghiêng của giảm chấn, = 200. 4122 Kg = 4668 Ns/m cos 2 200 - Ta lại có các quan hệ: K K tr 2,5  3 chọn tr 2,75 K n K n Kn+ Ktr = 2. Kgc Trong đó: Kn- Hệ số cản của giảm chấn lúc nén. Ktr- Hệ số cản của giảm chấn lúc trả. 45
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn - Với giảm chấn, lực cản ở hành trình trả thường lớn hơn ở hành trình nén với mục đích, khi bánh xe đi qua chỗ gồ ghề thì giảm chấn bị nén nhanh cho nên không truyền lên khung xe những xung lực lớn ảnh hưởng đến độ bền khung xe và sức khoẻ người trong xe. Do đó năng lượng được hấp thụ vào chủ yếu là ở hành trình trả. - Giải hệ phương trình trên, ta được: Kn = 2490 Ns/m Ktr = 6846 Ns/m 3.1.1.c Xác định lực cản của giảm chấn - Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén: Pn = Kn. Vg Trong đó: Vg- Tốc độ piston trong hành trình nén, Vg = 0,3 m/s. Kn- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén, Kn= 2490 Ns/m Pn = 2490.0,3 = 747 N. - Lực cản của giảm chấn khi nén mạnh: ’ Pnmax = Pn + K n. (Vgmax-Vg) Trong đó: Vgmax- Tốc độ piston khi nén mạnh, Vgmax = 0,6 m/s. ’ ’ K n- Hệ số cản của giảm chấn khi nén mạnh, K n= 0,6Kn Pnmax = 747 + 0,6.2490.(0,6-0,3) = 1195,2 N. - Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả: Ptr = Ktr. Vg Trong đó: Vg- Tốc độ piston trong hành trình trả, Vg = 0,3 m/s. Ktr- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả, Ktr= 6846 Ns/m Ptr = 6846.0,3 = 2053,8 N. - Lực cản của giảm chấn khi trả mạnh: ’ Ptrmax = Ptr + K tr. (Vgmax-Vg) Trong đó: Vgmax- Tốc độ piston khi trả mạnh, Vgmax = 0,6 m/s. ’ ’ K tr- Hệ số cản của giảm chấn khi trả mạnh, K tr= 0,6Ktr Ptrmax = 2053,8 + 0,6.6846.(0,6-0,3) = 3286 N. 46 0, n
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 3.1.2. Xác định các kích thước của giảm chấn 3.1.2.a Xác định đường kính, hành trình pistol - Chế độ làm việc căng thẳng được xác định là V = 0, 3 m/s. - Công suất tiêu thụ của giảm chấn được xác định theo công thức: K tr K n 2 2 2 Ng = V K .V 4668.0,3 420 W 2 g g g - Công suất tỏa nhiệt của một của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt là F được tính nh sau: Nt = 427. . F. (Tmax - Tmin) Trong đó: - Hệ số truyền nhiệt, chọn = 0, 13 J/m2 Nhiệt độ cho phép: 0 Tmax=140 0 Tmin = 20 - Cân bằng phương trình nhiệt ta có: 420 = 427. 0,13. F. (140-20) 2 2 F = 0,063052 m- = 63052 mm 2 mà F = Dn.L = 63052 mm d L - Chọn Dn = 50 mm 63052 dc m L 402 mm L .50 - Kích thước sơ bộ của giảm chấn bao gồm chiều dài của dn các bộ phận: g d L Ld là chiều dài phần đầu giảm chấn; Lm là chiều dài bộ D phận làm kín; LP là chiều dài piston giảm chấn; L v là chiều Dn dài phần đế van giảm chấn; LG là hành trình làm việc cực đại p L của giảm chấn, LG phải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dưới. v L - Nếu lấy đường kính pittông d làm thông số cơ bản, các thông số khác được xác định: d L D = 45 mm; d = 35 mm; dc = 10 mm; dn = 38 mm 47
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn LP = 35 mm; Ld = 50 mm; Lm = 50 mm; Lv = 30 mm. LG = 300mm. - Do đó: L = LV + LP + LG + Lm = 415 (mm) > 402 (mm). Thỏa mãn điều kiện nhiệt. 3.1.2.b Xác định kích thước lỗ van giảm chấn - Tổng diện tích lưu thông của các lỗ van giảm chấn (số lỗ và kích thước lỗ van) quyết định hệ số cản của giảm chấn. Ta có công thức: 2.g.p Q F . V  Trong đó: Q- Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lưu, Q = FPVg. FV- Tổng diện tích các lỗ van. - Hệ số tổn thất , Chọn  = 0,6. P p- áp suất chất lỏng trong giảm chấn, p g FP - Trọng lượng riêng của chất lỏng,  = 8600 N/m3 . g- Gia tốc trọng trường, g= 10 m/s2 . FP- Diện tích piston giảm chấn : 2 2 .d 3,14.0,035 4 2 Fp= 9,62.10 m 4 4 Vg- Vận tốc giảm chấn khi làm việc, Vg= 0, 3 m/s. 3.1.2.b.1 Xác định kích thước lỗ van nén - Tổng diện tích lỗ van nén được xác định theo công thức: Fp .Vn1 Fvn 2gP  n1 Fp . Do đó : 4 Fp .Vn1 9,62.10 .0,3 5 2 2 Fvn 1,132.10 m =11,32 mm 2gPn1 2.10.747  0,6 4 Fp . 9,62.10 .8600 - Đường kính từng lỗ van nén: 48
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn n .d 2 F 11,32 mm2 . vn 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,90 mm. 3.1.2.b.2 Xác định kích thước lỗ van trả - Tổng diện tích lỗ van trả được xác định theo công thức: Fp .Vt1 Fvt 2gP  tr1 Fp . Do đó : 4 Fp .Vt1 9,62.10 .0,3 5 2 2 Fvt 0,683.10 m =6,83 mm 2gPtr1 2.10.2053,8  0,6 4 Fp . 9,62.10 .8600 - Đường kính từng lỗ van trả: n .d 2 F 6,83 mm2 . VT 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm. 3.1.2.b.3 Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình nén - Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi nén mạnh được xác định theo công thức: ' Fp .Vn2 Fvn 2gP  n2 Fp . Do đó : 4 ' Fp .Vn2 9,62.10 .0,6 5 2 2 Fvn 1,79.10 m =17,9 mm 2gPn2 2.10.1195,2  0,6 4 Fp . 9,62.10 .8600 - Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình nén: ’ 2 Fvm = F vn –Fvn =17,9 – 11,32 = 6,58 mm - Đường kính từng lỗ van giảm tải hành trình nén: n .d 2 F 6,58 mm2 . nm 4 49
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm. 3.1.2.b.4 Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình trả - Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi trả mạnh được xác định theo công thức: ' Fp .Vt 2 Fvt 2gP  tr 2 Fp . Do đó : 4 ' Fp .Vt 2 9,62.10 .0,6 5 2 2 Fvt 1,08.10 m =10,8 mm . 2gPtr 2 2.10.3286  0,6 4 Fp . 9,62.10 .8600 - Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình trả: ’ 2 Fvm = F vt –Fvt = 10,8 – 6,83 = 3,97 mm - Đường kính từng lỗ van giảm tải trong hành trình trả: n .d 2 F 3,97 mm2 . nm 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,2 mm. 3.1.2.c Xác định kích thước lò xo các van giảm chấn - Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở: 2 2 P1 = (D D ) p 4 3 4 Trong đó: p - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ, K n Vn1 2490.0,3 2 p= = 4 = 776507 N/m Fp 9,62.10 D3, D4 – Các kích thước như trên hình vẽ, . D3 = 20 mm, D4 = 16mm. 2 2 6 P1 = (20 16 ).10 .776507 87N 4 50
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn - Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn: 2 2 P2 = (D D ) p' 4 3 4 Trong đó: p’ - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén mạnh với V’ = 0,6 m/s và Kn ’ = 0,6Kn K nVn1 K'n (Vn2 Vn1 ) 2490.0,3 0,6.2490(0,6 0,3) 2 p’= = 4 = 1242412N/m Fp 9,62.10 2 2 6 P2 = (20 16 ).10 .1242412 140N 4 - ứng suất trong lò xo được tính theo công thức: 8DP  2 d 3 Trong đó: D- Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 19 mm. d- Đường kính dây lò xo. P2 – Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn. 8DP2 d 3 [ ] - ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [] = 500  700 MN/m2. Chọn [] = 700 MN/m2. 8.19.10 3.140 d 3 0,00213m 2,13mm Chọn d = 3 mm. .700.106 - Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mở hoàn toàn) được xác định theo công thức: P P h = 2 1 C Trong đó: G.d 4 C - Độ cứng của lò xo, C = 8D 3 n G – Mô đun đàn hồi của vật liệu khi xoắn, G = 8.104 MN/m2. n – Số vòng làm việc của lò xo. h- Ta có thể chọn h = 2 mm. 51
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn - Từ đó ta có thể xác định được số vòng làm việc của lò xo: h.G.d 4 2.10 3.8.1010.34.10 12 n = 3 3 9 4,5 vòng. 8D (P2 P1 ) 8.19 .10 (140 87) 8.1010.34.10 12 Lấy : n = 5 vòng. C = 23618,6N / m 8.193.10 9.5 - Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau: Hm = n.d + .n0 = 5.3 + 0,8.6 = 19,8 mm Trong đó: - Khoảng cách giữa các vòng dây,  = 0,8 mm. n0- Số vòng toàn bộ của lò xo, n0 = n+1 = 5 +1 = 6 vòng. - Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 19,8 + 2 = 21,8 mm. - Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do: Htd = Hd +  = 21,8 + 3,7= 25,5 mm. Trong đó: - Biến dạng của lò xo ở trạng thái van mở, P 87  = 1 3,7.10 3 m 3,7mm C 23618,6 - Bước của lò xo: H d(n n ) 25,5 3.(5 6) t = td 0 4,75mm. n0 6 3.2. Thiết kế giảm chấn sau 3.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn KG 3.2.1.a Hệ số cản của hệ thống treo Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động người ta sử dụng hệ số dập tắt chấn động tương đối như sau: K  tr 2 CM Trong đó: 52
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn - Hệ số dập tắt chấn động, ( = 0, 150, 3). Lấy  = 0, 2. C- Độ cứng của hệ thống treo, C = 222878 N/m. M- Khối lượng được treo tính trên một bánh xe, M = 2526,5 kg. Ktr- Hệ số cản của hệ thống treo. Hệ số cản của hệ thống treo được xác định bằng công thức: Ktreo = 2 CM 2.0,2. 222878.2526,5 9492Ns / m 3.2.1.b Xác định hệ số cản của giảm chấn - Hệ số cản trung bình của giảm chấn : K K =tr g cos Trong đó: Ktreo- Hệ số cản của hệ thống treo. - Góc nghiêng của giảm chấn, = 200. 9492 Kg = 10750 Ns/m cos 2 200 - Ta lại có các quan hệ: K K tr 2,5  3 chọn tr 2,75 K n K n Kn+ Ktr = 2. Kgc Trong đó: Kn- Hệ số cản của giảm chấn lúc nén. Ktr- Hệ số cản của giảm chấn lúc trả. - Giải hệ phương trình trên, ta đợc: Kn = 5733 Ns/m Ktr = 15767 Ns/m 3.2.1.c Xác định lực cản của giảm chấn - Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén: Pn = Kn. Vg 53
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Trong đó: Vg- Tốc độ piston trong hành trình nén, Vg = 0,3 m/s. Kn- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén, Kn= 5733 Ns/m Pn = 5733.0,3 = 1720 N. - Lực cản của giảm chấn khi nén mạnh: ’ Pnmax = Pn + K n. (Vgmax-Vg) Trong đó: Vgmax- Tốc độ piston khi nén mạnh, Vgmax = 0,6 m/s. ’ ’ K n- Hệ số cản của giảm chấn khi nén mạnh, K n= 0,6Kn Pnmax = 1720 + 0,6.5733.(0,6-0,3) = 2752 N. - Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả: Ptr = Ktr. Vg Trong đó: Vg- Tốc độ piston trong hành trình trả, Vg = 0,3 m/s. Ktr- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình trả, Ktr= 15767 Ns/m Ptr = 15767.0,3 = 4730 N. - Lực cản của giảm chấn khi trả mạnh: ’ Ptrmax = Ptr + K tr. (Vgmax-Vg) Trong đó: Vgmax- Tốc độ piston khi trả mạnh, Vgmax = 0,6 m/s. ’ ’ K tr- Hệ số cản của giảm chấn khi trả mạnh, K tr= 0,6Ktr Ptr max = 4730 + 0,6.15767.(0,6-0,3) = 7568 N 3.2.2. Xác định các kích thước của giảm chấn 3.2.2.a Xác định đường kính, hành trình Pistol - Chế độ làm việc căng thẳng được xác định là V = 0, 3 m/s. - Công suất tiêu thụ của giảm chấn được xác định theo công thức: K tr K n 2 2 2 Ng = V K .V 10750.0,3 967,5 W 2 g g g - Công suất tỏa nhiệt của một của một vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt là F được tính như sau: Nt = 427. . F. (Tmax - Tmin) 54
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Trong đó: - Hệ số truyền nhiệt, chọn = 0, 13 J/m2 Nhiệt độ cho phép: 0 Tmax=140 0 Tmin = 20 - Cân bằng phương trình nhiệt ta có: 967,5 = 427. 0,13. F. (140-20) 2 2 F = 0,124495 m- = 124495 mm 2 mà F = Dn.L = 124495 mm d L - Chọn Dn = 60 mm 124495 dc m L 660 mm L .66 - Kích thước sơ bộ của giảm chấn bao gồm chiều dài của dn các bộ phận: g d L Ld là chiều dài phần đầu giảm chấn; Lm là chiều dài bộ D phận làm kín; LP là chiều dài piston giảm chấn; L v là chiều Dn dài phần đế van giảm chấn; LG là hành trình làm việc cực đại p L của giảm chấn, LG phải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dưới. v L - Nếu lấy đường kính pittông d làm thông số cơ bản, các thông số khác được xác định: d L D = 55 mm; d =40 mm; dc = 10 mm; dn = 44 mm LP = 35 mm; Ld = 50 mm; Lm = 50 mm; Lv = 30 mm. LG = 555 mm. - Do đó: L = LV + LP + LG + Lm = 670 (mm) > 660 (mm). Thỏa mãn điều kiện nhiệt. 3.2.2.b Xác định kích thước lỗ van giảm chấn - Tổng diện tích lưu thông của các lỗ van giảm chấn (số lỗ và kích thước lỗ van) quyết định hệ số cản của giảm chấn. Ta có công thức: 2.g.p Q F . V  55
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Trong đó: Q- Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lưu, Q = FPVg. FV- Tổng diện tích các lỗ van. - Hệ số tổn thất , Chọn  = 0,6. P p- áp suất chất lỏng trong giảm chấn, p g FP - Trọng lượng riêng của chất lỏng,  = 8600 N/m3 . g- Gia tốc trọng trường, g= 10 m/s2 . FP- Diện tích piston giảm chấn : 2 2 .d 3,14.0,04 4 2 Fp= 12,56.10 m 4 4 Vg- Vận tốc giảm chấn khi làm việc, Vg= 0, 3 m/s. 3.2.2.b.1 Xác định kích thước lỗ van nén - Tổng diện tích lỗ van nén được xác định theo công thức: Fp .Vn1 Fvn 2gP  n1 Fp . Do đó : 4 Fp .Vn1 12,56.10 .0,3 5 2 2 Fvn 1,113.10 m = 11,13 mm 2gPn1 2.10.1720  0,6 4 Fp . 12,56.10 .8600 - Đường kính từng lỗ van nén: n .d 2 F 11,13 mm2 . vn 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,9 mm. 3.2.2.b.2 Xác định kích thước lỗ van trả - Tổng diện tích lỗ van trả được xác định theo công thức: Fp .Vt1 Fvt 2gP  tr1 Fp . Do đó : 56
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 4 Fp .Vt1 12,56.10 .0,3 5 2 2 Fvt 0,671.10 m =6,71 mm 2gPtr1 2.10.4730  0,6 4 Fp . 12,56.10 .8600 - Đường kính từng lỗ van trả: n .d 2 F 6,71 mm2 . VT 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm. 3.2.2.b.3 Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình nén - Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi nén mạnh được xác định theo công thức: ' Fp .Vn2 Fvn 2gP  n2 Fp . Do đó : 4 ' Fp .Vn2 12,56.10 .0,6 5 2 2 Fvn 1,76.10 m =17,6 mm 2gPn2 2.10.2752  0,6 4 Fp . 12,56.10 .8600 - Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình nén: ’ 2 Fvm = F vn –Fvn = 17,6 – 11,13 = 6,47 mm - Đường kính từng lỗ van giảm tải hành trình nén: n .d 2 F 6,47 mm2 . nm 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,5 mm. 3.2.2.b.4 Xác định kích thước lỗ van giảm tải hành trình trả - Tổng diện tích tất cả các lỗ van khi trả mạnh được xác định theo công thức: ' Fp .Vt 2 Fvt 2gP  tr 2 Fp . Do đó : 57
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 4 ' Fp .Vt 2 12,56.10 .0,6 5 2 2 Fvt 1,061.10 m =10,61 mm . 2gPtr 2 2.10.7568  0,6 4 Fp . 12,56.10 .8600 - Tổng diện tích lỗ van giảm tải trong hành trình trả: ’ 2 Fvm = F vt –Fvt = 10,61 – 6,71 = 3,9 mm - Đường kính từng lỗ van giảm tải trong hành trình trả: n .d 2 F 3,9 mm2 . nm 4 .Chọn số lỗ van n = 4 d = 1,2 mm. 3.2.2.c Xác định kích thước lò xo các van giảm chấn - Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở: 2 2 P1 = (D D ) p 4 3 4 Trong đó: p - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén nhẹ, K n Vn1 5733.0,3 2 p= = 4 = 1369347 N/m Fp 12,56.10 D3, D4 – Các kích thước như trên hình vẽ, . D3 = 20 mm, D4 = 17mm. 2 2 6 P1 = (20 17 ).10 .1369347 119N 4 - Lực tác dụng lên lò xo van khi van mở hoàn toàn: 2 2 P2 = (D D ) p' 4 3 4 Trong đó: p’ - áp suất chất lỏng ở cuối thời kỳ nén mạnh với V’ = 0,6 m/s và Kn ’ = 0,6Kn K nVn1 K'n (Vn2 Vn1 ) 5733.0,3 0,6.5733(0,6 0,3) 2 p’= = 4 = 2190955 N/m Fp 12,56.10 58
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn 2 2 6 P2 = (20 17 ).10 .2190955 190N 4 - ứng suất trong lò xo được tính theo công thức: 8DP  2 d 3 Trong đó: D- Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 17 mm. d- Đường kính dây lò xo. P2 – Lực tác dụng lên lò xo khi van mở hoàn toàn. 8DP2 d 3 [ ] - ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [] = 500  700 MN/m2. Chọn [] = 700 MN/m2. 8.17.10 3.248 d 3 0,00248m 2,48mm Chọn d = 3 mm. .700.106 - Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mở hoàn toàn) được xác định theo công thức: P P h = 2 1 C Trong đó: G.d 4 C - Độ cứng của lò xo, C = 8D 3 n G – Mô đun đàn hồi của vật liệu khi xoắn, G = 8.104 MN/m2. n – Số vòng làm việc của lò xo. h- Ta có thể chọn h = 2 mm. - Từ đó ta có thể xác định được số vòng làm việc của lò xo: h.G.d 4 2.10 3.8.1010.34.10 12 n = 3 3 9 4,6 vòng. 8D (P2 P1 ) 8.17 .10 (190 119) 8.1010.34.10 12 Lấy : n = 5 vòng. C = 32974N / m 8.173.10 9.5 - Chiều dài của lò xo khi van mở hoàn toàn được xác định như sau: Hm = n.d + .n0 = 5.3 + 0,8.6 = 19,8 mm 59
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Trong đó: - Khoảng cách giữa các vòng dây,  = 0,8 mm. n0- Số vòng toàn bộ của lò xo, n0 = n+1 = 5 +1 = 6 vòng. - Chiều dài của lò xo khi van ở trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 19,8 + 2 = 21,8 mm. - Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do: Htd = Hd +  = 21,8 + 3,6= 25,4 mm. Trong đó: - Biến dạng của lò xo ở trạng thái van mở, P 119  = 1 3,6.10 3 m 3,6mm C 32974 - Bước của lò xo: H d(n n ) 25,4 3.(5 6) t = td 0 4,7mm. n0 6 Chương 4. QUY TRÌNH GIA CÔNG PISTON PHẦN TỬ ĐÀN HỒI 4.1. Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết Giảm chấn là cụm chi tiết trong hệ thống treo của ôtô,nó có tác dụng hỗ trợ cùng với hệ thống treo nhằm đảm bảo độ êm dịu khi xe chuyển động và đồng thời dập tắt những dao động. Kết cấu của giảm chấn gồm nhiều các chi tiết.Piston là một chi tiết điển hình và là một trong những chi tiết quan trọng của phần tử đàn hồi.Trong quá trình làm việc piston chuyển động lên xuống dọc theo thành xi lanh do đó mặt làm việc chính là mặt trụ ngoài.Trên thân piston có rãnh để lắp xecmăng tạo cho hệ thống có độ kín khít cần thiết.Thân piston còn được khoan lỗ để bắt cần đẩy vào. 60
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Điều kiện làm việc của piston là phải chịu ma sát và áp suất lớn.Piston được chế tạo từ thép A12,phôi được chế tạo bằng thép thanh cắt đứt.Trong đồ án này em chọn phương án tạo phôi là đơn chiếc loạt nhỏ. 4.2. Thiết kế các nguyên công gia công chi tiết Pistol Với dạng sản suất là đơn chiếc và hàng loạt nhỏ nên đường lối công nghệ ở đây là nguyên công. Có nghĩa là tập trung nhiều bước công nghệ trong một nhuyên công. Trong đồ án nay em đưa ra 6 nguyên công chính trong quy trình gia công chi tiết. 4.2.1. Nguyên công 1: Khoan doa lỗ 8 làm chuẩn thô S1 S2 n Bước 1:Khoan lỗ 6. + Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu hạn chế 5 bậc tự do. + Chọn máy: Chọn máy khoan 2A125 với công suất động cơ là 4 Kw. + Chọn dao: Dùng mũi khoan ruột gà ,đường kính dao d = 6 mm. + Lượng dư gia công; Khoan lỗ đặc với chiều sâu cắt t = 5 mm. + Chế độ cắt: Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng. 61
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Tốc độ quay của máy n=720 vòng/phút. Bước 2:Doa lỗ 8. + Chọn dao: Dùng mũi doa thép gió P9 với đường kính dao d = 8 mm. + Lượng dư gia công: Doa lỗ với chiều sâu cắt t = 1mm. + Chế độ cắt: Lượng chạy dao S= 0,2 mm/vòng. Tốc độ quay của máy n= 450 vòng/phút. 4.2.2. Nguyên công 2: Tiện khỏa mặt đáy Pistol, vát mép mặt đáy, tiện khỏa mặt lỗ, rãnh trên mặt lỗ S1 S2 Bước 1: Tiện khỏa mặt đáy piston, vát mép mặt đáy. + Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu, hạn chế 5 bậc tự do. + Chọn máy: Chọn máy tiện ngang T616. Công suất động cơ là 4 Kw. + Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9 + Lượng dư gia công: Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5mm. + Chế độ cắt: Lượng chạy dao: S = 0,14mm/vòng. Tốc độ quay của máy: n = 420 vòng/phút . Bước 2: Tiện khỏa mặt lỗ, rãnh trên mặt lỗ. 62
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9. + Lượng dư gia công: Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5mm. + Chế độ cắt: Lượng chay dao:S = 0,14mm/vòng. Tốc độ quay của máy: n = 420vòng/phút. 4.2.3. Nguyên công 3: Tiện khỏa mặt đầu Pistol, tiện khỏa mặt lỗ, rãnh trên mặt lỗ và rãnh xéc măng S1 S3 S2 Bước 1: Tiện khỏa mặt đầu. + Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu hạn chế 5 bậc tự do. + Chọn máy: Chon máy tiện ngang T616. Công suất của động cơ là 4 Kw. + Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9. +Lượng dư gia công: Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5mm. + Chế độ cắt: Lượng chạy dao S = 0,14mm/vòng. Tốc độ quay của máy n = 420 vòng/phút. Bước 2: Tiện khỏa mặt lỗ. + Dùng dao tiện thép gió P9 định hình với góc nghiêng 45o. + Chiều sâu cắt: t=1,5(mm) 63
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Bước 3: Tiện rãnh trên mặt đầu. + Dùng dao tiện thép gió P9. + Chiều sâu cắt: t =1,5(mm) bằng cả lượng dư gia công Bước 4: Tiện rãnh xéc măng. 4.2.4. Nguyên công 4: Khoan doa các lỗ trả mạnh 1,2, lỗ nén nhẹ 1,90 và gia công tinh lỗ 8 làm chuẩn tinh Bước 1:Khoan lỗ 1,2. + Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên khối V ngắn và phiến tì, hạn chế 5 bậc tự do. + Chọn máy: Chọn máy khoan 2A125. Công suất động cơ là 4 Kw. +Chọn dao: Dùng mũi khoan ruột gà ,đường kính dao d = 1,2mm +Lượng dư gia công: Khoan lỗ đặc với chiều sâu cắt t = 0,8mm +Chế độ cắt: Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng Tốc độ quay của máy n=720 vòng/phút Bước 2:Khoan lỗ 1,90. 64
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn +Chọn dao: Dùng mũi khoan ruột gà ,đường kính dao d = 1,90 mm +Lượng dư gia công: Khoan lỗ đặc với chiều sâu cắt t = 0,8 mm +Chế độ cắt: Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng Tốc độ quay của máy n =720 vòng/phút Bước 3: Gia công tinh lỗ 8 để làm chuẩn tinh. 4.2.5. Nguyên công 5: Lấy lỗ 8 làm chuẩn tinh để gia công tinh các mặt còn lại S3 S2 S1 Bước 1: Gia công tinh mặt ngoài. + Định vị và kẹp chặt: Chi tiết được hạn chế 5 bậc tự do, mặt phẳng đáy của piston hạn chế 3 bậc tự do, mặt trụ ngắn 8 hạn chế 2 bậc tự do. Khi gia công trên máy tiện ta chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ. Ta sử dụng đồ gá chuyên dùng khi tiện để định vị và kẹp chặt chi tiết .Chuẩn gia công trùng với chuẩn chính. + Chọn máy: Chọn máy mài. Bước 2 : Gia công tinh các lỗ 1,2 và 1,9. + Chọn máy: Chọn máy doa. 4.2.6. Nguyên công 6: Kiểm tra 65
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn + Kiểm tra độ vuông góc giữa mặt phẳng đỉnh piston và trục tâm lỗ 8. + Thông số kiểm tra: Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01  0,05 . + Ngoài ra ta có thể kiểm tra độ tròn của mặt trụ ngoài piston bằng cách gá chi tiết lên máy tiện. 66
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn KẾT LUẬN Sau hơn 3 tháng làm đồ án đến nay đồ án của em đã được hoàn thành. Với đề tài được giao là : “Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 4 tấn”. Việc thiết kế dựa vào các kiến thức đã học, tài liệu tham khảo cộng với sự tham khảo của một số xe có sẵn và được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lưu Văn Tuấn do đó đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành tốt đẹp. Phần thuyết minh ở trên bao gồm những nội dung cơ bản nhất của công việc tính toán thiết kế hệ thống treo. Hệ thống treo phụ thuộc với bộ phận đàn hồi là nhíp lá và giảm chấn đã thoả mãn những yêu cầu cơ bản : - Đảm bảo sự êm dịu chuyển động của xe hoạt động trên đường tốt cũng như đường xấu. Tần số dao động cho phép giúp lái xe cũng như hàng hóa ít bị ảnh hưởng. - Hoạt động của giảm chấn có đặc tính thích hợp trên xe và phù hợp với lực kích động của mặt đường đảm bảo dập tắt dao động tương đối tốt. Tạo ra ổn định cho vỏ xe trong mặt phẳng dọc khi phanh hoặc khi tăng tốc. - Các lá nhíp được thiết kế sao cho ứng suất trong mỗi lá nhíp là như nhau ở mọi điểm do đó tăng độ bền của nhíp cũng như khả năng làm việc. - Đảm bảo độ an toàn tối đa cho xe khi chạy ở mọi tốc độ. - Đảm bảo độ bền cũng như độ bền lâu phù hợp với chu kỳ sửa chữa. - Các chi tiết của hệ thống treo đã được kiểm bền đầy đủ đạt khả năng an toàn cho xe. - Các chi tiết của hệ thống treo được thiết kế có kích thước phù hợp cho việc lựa chọn khi sửa chữa và thay thế. Sau khi hoàn thành đồ án này em đã có thêm nhiều hiểu biết sâu sắc hơn về thiết kế tính toán ôtô nói chung và về hệ thống treo nói riêng. Qua đó em có thể ứng dụng vào thực tế và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình làm việc sau này. Tuy vậy vì khả năng còn hạn chế nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót. Vì vậy em kính mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn để em có thể hoàn thiện thêm kiến thức của mình. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo Lưu Văn Tuấn đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành cám ơn 67
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn Hà nội, Tháng 6 năm 2009. 68
Đồ án tốt nghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Tập bài giảng thiết kế tính toán hệ thống treo. Tác giả: PGS.TS. Lưu Văn Tuấn. [2]. Tập bài giảng thiết kế tính toán ôtô. Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan. [3]. Cấu tạo Gầm Xe Con. Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai. Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải. [4]. Sổ tay linh kiện phụ tùng xe ôtô tải thông dụng. Tác giả: Nguyễn Thanh Quang, Lê Hồng Quân. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật- 2008. [5]. Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1,2- Trần Văn Địch. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật- 2003 [6]. Sức bền vật liệu - Đặng Việt Cương, Lê Thế Hùng Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật- 1998 [7]. Hướng dẫn làm bài tập dung sai. Tác giả: Ninh Đức Tốn - Đỗ Trọng Hùng. 69