Tải bản đầy đủ

Tính toán thiết kế hệ thống treo ô tô 1 tấn 2

Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo
và lựa chọn phương án thiết kế
1.1 Công dụng, nhiệm vụ của hệ thống treo
1.1.1 Công dụng
Hệ thống treo có nhiệm vụ nối đàn hồi khung vỏ ô tô với hệ thống
chuyển động nhằm giảm va đập truyền từ mặt đường lên khung vỏ, tạo độ
êm dịu chuyển động.
1.1.2 Yêu cầu của hệ thống treo
• Yêu cầu của hệ thống treo
- Nối mềm giữa phần được treo và phần không được treo.
- Tạo điều kiện cho bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng
đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức có
thể chấp nhận được những chuyển động không mong muốn có khác của bánh
xe (Lắc ngang, lắc dọc).
- Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe: bao gồm lực thẳng đứng (tải
trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo, lực phanh, lực đẩy), lực bên (lực ly tâm, lực
gió), mômen chủ động, mômen phanh.

• Để thực hiện được điều này hệ thống treo được thiết kế cần phải đảm
bảo:
- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của
xe đó là xe có thể chạy trên địa hình phức tạp.
- Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn chế.
- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý, thoả mãn mục đích chính của hệ
thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các
quan hệ động lực học và động học bánh xe.
Lưu Thành Đạt

-1-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

- Không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ xe.
- Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo các tần số dao động riêng
của vỏ xe và độ võng động phải đảm bảo vận tốc của xe khi chuyển động trên
đường xấu phải nằm trong giới hạn cho phép, ở giới hạn này không có sự va
đập lên các bộ phận hạn chế.
- Độ võng của bánh xe dẫn hướng vẫn gữ đúng khi bánh xe dẫn hướng dịch
chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là khoảng cách giữa hai bánh xe
trước và các góc đặt trụ đứng và bánh dẫn hướng không bị thay đổi).
- Dập tắt nhanh các dao động khi ôtô đi qua đường ghồ ghề.
- Hệ thống treo còn phải đủ cứng vững và độ bền để làm việc an toàn
1.2 Lựa chọn phương án thiết kế
Suốt phát từ điều kiện sử dụng và yêu cầu vận hành: xe volvo FM400 là
loại xe có tính năng cơ động cao và tính năng việt giã cao, có thể di chuyển trên
những địa hình phức tạp điều kiện đường xá xấu, xe được dùng trong vận
chuyển hàng hóa, bưu kiện với khối lượng lớn và dùng trong khai thác lâm
nghiệp, khai thác mỏ, khoáng sản. Đây là loại xe có tải trọng động thay đổi rất
lớn. Vì vậy khi thiết kế hệ thống treo cho loại xe này phải đảm bảo đủ độ cứng
vững và có khả năng chịu được va đập.
Để đảm bảo hệ thống treo đủ độ cứng vững với tải trọng lớn của xe thi hệ
thống treo của xe phải sử dụng hệ thống treo phụ thuộc
Hệ treo này có ưu điểm là các bánh xe được nối với nhau bằng một dầm cầu

cứng nên trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không
xảy ra mòn lốp nhanh, do trượt ngang như ở các hệ treo khác. Khi chịu lực bên
(gió, lực ly tâm, đường nghiêng) hai bên bánh xe được liên kết cứng, bởi vậy
hạn chế được hiện tượng trượt bên bánh xe.

Lưu Thành Đạt

-2-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Nhưng nhược điểm của hệ thống treo này là khối lượng phần liên kết bánh
xe rất lớn, đặc biệt như trên cầu chủ động. Khi xe đi trên đường không bằng
phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh giữa phần không treo và
phần được treo làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe.Mặt khác bánh xe va
đập mạnh trên nền đường làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường.
Khoảng không gian phía dưới gầm xe phải lớn, đủ đảm bảo cho dầm cầu
thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm xe khá lớn, làm giảm thể tích khoang
chứa hàng của xe, khi xe vào cua không ổn định.
Tuy có những nhược điểm trên nhưng hệ treo phụ thuộc lại có những ưu
điểm rất lớn về tính tải trọng, độ cứng vững cao, có khả năng chịu được tải
trọng của xe được thiết kế.

1.2.1 Hệ thống treo trước
Do ở cầu trước có bố trí cabin, nên cần phải đảm bảo độ êm dịu cho
người ngồi trong cabin. Nên ở hệ thống treo trước có ba phần tử: phần tử
đàn hồi, phần tử hướng và phần tử giảm chấn.
Nhiệm vụ chính của phần tử đàn hồi là tiếp nhận và truyền các lực thẳng
đứng từ đường lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu cho
ô tô khi đi trên những loại đường khác nhau
Trên ô tô tải sử dụng các loại phần tử đàn hồi sau
- lò xo trụ
- khí nén
- nhíp lá
Trong đó nhíp lá là bộ phận được sử dụng nhiều nhất vì nó có thể đảm
nhiệm nhiều chức năng khác nhau:
- Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.

Lưu Thành Đạt

-3-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

- Chức năng dẫn hướng: truyền lực dọc, lực ngang, có thể có cả lực bên.
- Chức năng giảm chấn đảm nhận nhờ tồn tại nội ma sát giữa các lá nhíp.
Mặt khác nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn, rẻ tiền, việc chế tạo, sửa
chữa và thay thế đơn giản. với những lí do vậy em chọn bộ phận đàn hồi của
hệ thống treo là hệ thống treo nhíp lá.
Hệ nhíp vừa làm nhiệm vụ đàn hồi vừa làm nhiệm vụ dẫn hướng. Bộ
phận dẫn hướng của hệ thống treo có nhiệm vụ xác định động học và tính
chất dịch chuyển của các báh xne tương đối với khung hay vỏ ô tô và dùng
để truyền lực dọc(lực kéo tiếp tuyến hoặc lực phanh) lực ngang cũng như
các mômen phản lực và mômen phanh. Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo
giữ được động học của bánh xe khi chuyển động, giữ được ổn định của các
góc đặt bánh xe dẫn hướng. Truyền được lực dọc, lực ngang và giữ được góc
nghiêng của thùng xe trong một giới hạn nhất định. Đảm bảo bố trí hệ thống
truyền lực được dễ dàng, khi hệ thống treo làm việc không ảnh hưởng đến hệ
thống truyền lực.
Bộ phận giảm chấn làm việc dựa trên nguyên lý biến năng lượng của dao
động thành nhiệt năng bằng cách chuyển chất lỏng từ buồng chứa này đến
buồng chứa khác qua những van tiết lưu rất bé. Khi chất lỏng qua van tiết
lưu sẽ sinh sức cản lớn cho sự chuyển động của chất lỏng tạo ra ma sát giữa
chất lỏng và các lỗ van, chất lỏng và chất lỏng, chất lỏng và vỏ sinh ra nhiệt
năng lam nóng giảm chấn, do đó dập tắt được dao động.
Do vậy ta chọn hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi nhíp lá đặt
dọc và có giảm chấn loại ống
1.2.2 Hệ thống treo sau
Đối với xe tải hệ thống treo sau được gắn với thùng xe chủ yếu được
dùng để chở hàng hóa, nên ở cầu sau không cần đảm bảo êm dịu như ở cầu
Lưu Thành Đạt

-4-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

trước. Do cầu sau chịu tải trọng rất lớn nên người ta dùng phương án phân
tải trọng ra hai cầu, cầu trung gian và cầu sau. Ta có một số phương án bố trí
sau:
ph¦¬ng ¸n 1

ph¦¬ng ¸n 4

ph¦¬ng ¸n 2

ph¦¬ng ¸n 5

ph¦¬ng ¸n 3

ph¦¬ng ¸n 6

Như các phương án đã thể hiện trên hình, đối với các cầu sau, ta có thể
thiết kế từng hệ thống treo cho từng cầu riêng biệt. Tuy nhiên việc thiết kế
hệ thống treo như vậy thì sẽ gặp khó khăn trong việc bố trí và làm cho hệ
thống treo phức tạp và cồng kềnh, phức tạp và không tiện lợi. Do đó cầu
trung gian và cầu sau sẽ có chung một hệ thống treo là phương án treo cầu
cân bằng.
Hệ treo này sử dụng 2 bộ nhíp nửa elíp đối xứng đặt dọc. Nửa trước của
nhíp tì lên cầu trung gian, nửa sau tì lên cầu sau. Vị trí tương đối giữa nhíp
và các cầu được xác định bởi các thanh giằng, nhíp phải và nhíp trái được
nối với nhau bằng trục cân bằng để tăng độ cứng vững của hệ thống treo.

Lưu Thành Đạt

-5-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Với phương án hệ treo loại cân bằng đảm bảo tải trọng thẳng đứng bằng
nhau ở bánh xe giữa bánh xe sau, bánh xe trái cũng như bên phải.
- Ưu điểm của hệ thống treo thăng bằng là tải trọng được phân đều ra hai cầu
và độ dịch chuyển của vỏ xe ít hơn hai lần độ dịch chuyển của bánh xe nghĩa
là hệ thống treo sẽ cứng hơn hai lần.
- Nhược điểm của hệ thống treo loại này bánh xe dịch chuyển theo hai chiều
khác nhau dễ dàng nên có khả năng đập vào bộ phận hạn chế hành trình
nhiều.

SỐ LIỆU BAN ĐẦU
STT
1
2
3

4

5

Thông số
Trọng lượng ô tô không tải
Dài
Chiều rộng
Chiều cao
Chiều dài cơ sở
Tự trọng
Phân bố lên phần trước
Phân bố lên phần sau
Khi đầy tải
Phân bố lên phần trước
Phân bố lên phần sau
Khối lượng không được
treo phần trước
Khối lượng không được
treo phần sau

Lưu Thành Đạt

-6-

Giá trị
12300
7513
2487
3253
5300
8600
4100
4500
15870
4600
11270

Đơn vị
mm
mm
mm
mm
mm
kg
kg
kg
kg
kg
kg

1200

kg

2500

kg

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Trên các ôtô hiện đại thường sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng
của bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng. Ngoài ra nhíp bán elíp còn thực
hiện một chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lên khung
xe hoặc thùng xe.
Trong thực tế, khi xe có tải hệ thống treo sẽ phải chịu những tác động lớn
hơn trường hợp xe chạy không tải và thời gian xe chạy có tải (có ích) chiếm
phần lớn thời gian hoạt động của xe, vì vậy tất cả các tính toán thiết kế hệ thống
treo đều được thực hiện đối với trường hợp xe chạy có tải
1

2

3

4

5

7

6

Sơ đồ hệ thống treo trước
1:khung xe

2: mõ nhíp trước

5: dầm cầu

6: giảm chấn

3: quang nhíp

4: bộ nhíp

7: mõ nhíp sau

2.1 Tính phần tử đàn hồi nhíp

Lưu Thành Đạt

-7-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

2.1.1 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp.
Ta chọn nhíp là loại nửa elip đối xứng, khi đó cầu ôtô được gắn ở phần giữa còn
các đầu nhíp được nối với khung.
Ta có sơ đồ tính toán nhíp được thể hiện trên hình vẽ.

O
Lực

tác

dụng lên nhíp
là phản lực của
đất Z tác dụng

X'

A

Z1

Z'
Z

B X''
α
Z''
Z2

lên

nhíp

tại

điểm tiếp xúc
của nhíp với

dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α, vì vậy trên nhíp sẽ có
lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực X góc α phải làm càng nhỏ nếu có thể.
Nhưng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhíp
không vượt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng). Khi ôtô chuyển động
không tải thì góc α thường chọn không bé hơn 5o. Khi tải trọng đầy góc α có thể
đạt trị số 40÷50o. Để đơn giản tính toán chúng ta sẽ không tính đến ảnh hưởng
của lực X.
Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ
cần tính toán cho một bên. Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo
trước:
Trọng lượng không được treo (Got):
Got =

1200.10
= 6000( N ).
2

Lưu Thành Đạt

-8-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Trọng lượng được treo (Gdt):
(8600 − 1200).10
= 37000( N )
2

Gdt =

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ
tiêu đã đề ra. Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như
tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động ...
Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu, đó
là chỉ tiêu tần số dao động. Chỉ tiêu này được lựa chọn như sau:
Tần số dao động của xe: n = 60÷120(lần/phút). Với số lần như vậy thì người
khoẻ mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững.
Ta có: n =

30
ft

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
Do xe có tải trọng động thay đổi lớn và thường xuyên di chuyển trong địa
hình xấu, không bằng phẳng. nên hệ thống treo phải có độ cứng vững tốt vì vậy
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước: ntr=85 (lần/phút).
2

2

 30   30 
- Vậy độ võng tĩnh (ft) : ft =  ÷ =  ÷ = 0,12(m) = 12(cm)
 ntr   85 
G

37000

dt
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: Ct = f = 12 = 3083( N / cm)
t

- Độ võng động fđ của hệ thống treo phụ thuộc vào đường đặc tính của hệ thống
treo và độ võng tĩnh ft.
Giá trị độ võng động fđ chính xác bằng bao nhiêu hiện nay chưa định được
nhưng khi thiết kế thường lấy: fđ = 7 ÷ 8 (cm) chọn fđ =8 (cm)

Lưu Thành Đạt

-9-

Lớp 13DDS03022


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

- Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:
Z bx=Gđt+Got=37000+6000=43000(N)
- Chọn chiều dài lá nhíp chính:
Đối với nhíp trước của xe tải:
L=(0,26÷0,35)Lx
Lx: chiều dài cơ sở của xe: 530 (cm).
L=(0,26÷0,35).530=137,8÷185,5(cm)
Ta chọn chiều dài lá nhíp chính L = 150 (cm)
Khoảng cách giữa bu lông ngàm nhíp bằng 13(cm)
- Mô men quán tính tổng cộng của nhíp:
Dựa trên công thức của sức bền vật liệu:
ft =

α .L3 .Gt
48.E.I

Trong đó:
ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (ft=13 cm)
L: chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính (150 cm)
Gt=37000(N)
α: hệ số phụ thuộc vào kết cấu tai nhíp α =1,4
I: mô men quán tính của tiết diện tại chỗ bắt nhíp với dầm cầu
E: mô đuyn đàn hồi trượt của vật liệu. E=2,1.107(N/cm2)
Vậy:

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 10 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

α .L3 .Gt 1, 4.37000.1303
I=
=
= 8, 68(cm 4 )
7
48.E. f t
48.2,1.10 .13

Sau khi xác định mômen quán tính I ta cần xác định số lượng và chiều dày lá
nhíp theo điều kiện sau:
-

Tổng số mô men quán tính mặt cắt tất cả các lá nhíp bằng I

-

Số lượng lá nhíp trong khoảng 6÷14 lá với xe tải có thể lên đến 20

-

Tỷ số bề rộng b so với bề dày h tốt nhất trong khoảng 6÷10 lần

Chọn số lá nhíp là 10, ta chia số nhíp làm 2 nhóm:
-

Nhóm một có 3 lá có bề dầy h=1,1(cm) và bề rộng b=10(cm)

-

Nhóm hai có 7 lá có bề dầy h=1(cm) và bề rộng b=10(cm)
Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu

lực ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc, chỉ có một
phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc. Do vậy để tăng độ bền của
lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp chính và chiều dài
của một số lá sát với lá nhíp chính. Để có thể nhận được độ võng tĩnh cực đại
của nhíp khi chiều dài của nhíp bé (do ứng suất biến dạng dư tăng khi càng cách
xa đường trung bình lá nhíp tức là khi bề dày lá nhíp càng tăng thì bán kính
cong giới hạn càng tăng) thì nhíp phải được kết cấu bởi các lá nhíp có chiều dày
giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.
2.1.2 Xác định chiều dài lá nhíp
-

Chiều dài của nhíp được xác định theo hệ phương trình:

Chiều dài các lá nhíp được xác định từ điều kiện sao cho dạng của nhíp thực tế
trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện cân bằng phản lực
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 11 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

trên đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngoài được xác định bằng phương pháp tải
trọng tập trung. Khi tính toán người ta chia nhíp thành hai phần bên trái và bên
phải. vị trí bắt với dầm cầu coi như bị ngàm chặt.

l3

l2

l1

a3

ln

ln-1

a2

an+1

Hệ phương trình dùng xác định để chiều dài nhíp có dạng:
l3 3 l 2
j2 l1
j2

0,5 j (3 l − 1) − (1 + j ) + 0,5( l ) .(3 l − 1) = 0
1
2
1
2
3


j3 l2
j3
l 4 3 l3
0,5 (3 − 1) − (1 + ) + 0,5( ) .(3 − 1) = 0
j2 l3
j2
l3
l4

.........................................................................

jn
l n −1
jn

0,5 j (3 l − 1) − (1 + j ) = 0

n −1
n
n −1

Trong đó:
li: chiều dài lá nhíp thứ i tính từ vị trí bị ngàm chặt
ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i: ji =
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 12 -

Lớp

bh3i
12


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Để tăng độ cứng cho nhíp ta chọn L1= L2=150(cm )
Ta đuợc l2=(150 -13)/2=68,5 cm
Giải hệ phương trình trên ta được
l3=52; l4=45; l5=40; l6=34; l7=28; l8=22; l9=16; l10=10 (cm)
Vậy chiều dài của các lá nhíp lần lượt tính được là:
L1=150(cm); L2=150; L3=126; L4=112; L5=109; L6=92; L7=78; L8=63;
L9= 56; L10= 48; L11 = 44; L12 = 42; L10 = 38(cm)
2.1.3 Tính độ cứng thực tế của nhíp

p

f

Sử dụng phương pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
Xét một thanh như hình khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f. Gọi U
là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh, ta có:
U = P. f → f =

U
P

Nếu thanh có tiết diện không đổi thì: f =

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 13 -

dU
dP

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Sử dụng sơ đồ hình dưới để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu
được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P.Sử dụng công thức trên ta
f =

có:

Z
6.E.α

n

∑a (Y
3
k +1

i =1

k

− Yk +1 )

Vậy ta có độ cứng nhíp là:
Cn =

6.E.α
n

∑a
k =1

k +1

(Yk − Yk +1 )

Trong đó:
E=2,1.107(N/cm2)
α: hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải α=0,85
ak=(l1-lk)/2
li: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
Yk =

1
jk

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 14 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

jk: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp
thứ k
Ta có các thông số sau:
Dữ liệu đã biết
Chỉ số lá

bề rộng b(cm)

bề dày h(cm)

1÷3

10

1,1

4 ÷ 10

10

1

Ta được kết quả là:
Cn=3282(N/cm)
- Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:
ft =

G t 37000
=
= 11, 27(cm)
Cn
3282

- Số lần dao động trong một phút:
n=

30
30
=
= 89,36 (lần/phút)
ft
0,1127

Như vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu .
2.1.4 Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp

Nhíp được coi là bắt với dầm cầu nên khi tính toán người ta lấy tâm cầu
làm ranh giới chia nhíp thành hai phần. Mỗi phần được tính toán độc lập với
các giả thiết sau:
- Nhíp bị ngàm chặt tại vị trí bắt với dầm cầu, đầu còn lại chịu lực từ khung xe;
- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau;
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 15 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

- Các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và chỉ truyền qua các đầu
mút;
- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa hai lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau.
Sơ đồ tính nhíp:

Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá
nhíp thứ hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của lá
thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm
trên và 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 X1,......Xn-1.
- Ta có hệ phương trình dùng để tính toán phản lực:
 A 2 P + B2 X1 + C2 X 2 = 0
A X + B X + C X = 0
 3 1
3 2
3 3

.....................................
 A n X n − 2 + Bn X n −1 = 0

Trong đó:

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 16 -

Lớp


Đồ án môn học
A k = 0,5

Thiết kế hệ thông treo xe tải
jk
l
j
l
l
(3 k −1 − 1) Bk = −(1 + k ) C k = 0,5( k +1 )(3 k − 1)
jk −1
lk
jk −1 ;
lk
lk +1
;

lk: là 1/2 chiều dài hiệu dụng của lá nhíp thứ k
P1: Lực tác dụng lên tai nhíp (lực từ khung xe) P1= 21898 (N)
Ta tính được lần lượt các phản lực là:
x1=18872(N); x2=18409(N); x3=18009(N); x4=17414(N); x5=17236(N)
x6=16918(N); x7=16310(N); x8=15017(N); x9=11732(N)
2.1.5 Xây dựng biểu đồ ứng suất
Sơ đồ tính toán được thể hiện trên hình vẽ

Công thức tính ứng suất:
δC =

M C X k −1.l k − X k .l k +1
=
Wu
Wu

δB =

M B X k −1 . ( lk − lk +1 )
=
Wu
Wu

(N/cm2)
(N/cm2)

b.h 2
Trong đó Wu là mômen chống uốn: Wu =
6

Sử dụng công thức trên thay số ta có kết quả như sau:
Biểu đồ ứng suất của các lá nhíp

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 17 -

Lớp


Đồ án môn học
Vị trí

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Biểu đồ

Lá nhíp 1

97564

Lá nhíp 2

78848
65527

Lá nhíp 3

Lá nhíp 4

53919

Lá nhíp 5

62565

Lá nhíp 6

61925

Lá nhíp 7

60783

Lá nhíp 8

58598

Lá nhíp 9

53953

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

74039

63920

70308

66828

68400

70977

75632

85426

- 18 -

Lớp


Đồ án môn học
Lá nhíp 10

Thiết kế hệ thông treo xe tải
112402

Ta thấy lá nhíp thứ 10 có δC > [ σ] nên ta tăng thêm chiều dầy để đảm bảo bền
cho nhíp. Tăng bề dầy h=1,1cm
⇒ Wu =

M C 11732.16
bh 2 10.1,12
=
= 93111 (N/cm2)
=
= 2, 016 ⇒ δC =
W
2,
016
6
6
u

Ta thấy ứng suất sinh ra trong mỗi lá nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của
vật
liệu [ σ ] = 100000 (N/cm2), do đó các lá nhíp đủ bền.
2.2 Tính toán một số chi tiết khác của nhíp

2.2.1 Tính đường kính tai nhíp
Ta có hình vẽ tính tai nhíp:

Trong đó:
D: đường kính trong của tai nhíp
h0: chiều dầy lá nhíp chính (h0=1,1cm)
b: chiều rộng lá nhíp (b=10cm)

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 19 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

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=ϕ.Zbx
Trong đó:
ϕ: hệ số bám của bánh xe với đất. Lấy ϕ=0,7
Zbx: phản lực của đất lên bánh xe. Theo phần trên ta có Zbx=41000(N)
⇒Pkmax=0,7.41000=28700(N)
Tai nhíp làm việc theo uốn, nén (hoặc kéo). Ứng suất uốn ở tai nhíp là:
σuốn = Pk max

D + h0 bh02
D + h0
:
= 3Pk max
2
6
bh02

Ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
P

k max
σnén = bh
0

Ứng suất tổng hợp ở tai nhíp được tính theo công thức:
D+h

1

0
σth = Pk max (3 bh 2 + bh )
0
0

Ứng suất tổng hợp cho phép [σth]=350MN/m2=35000N/cm2
Như vậy đường kính trong max của tai nhíp được xác định theo công thức:
Dmax = (

[σth ]
1 bh02

).
− h0
Pk max bh0 3

Thay số ta có:
Dmax = (

Lưu Thành Đạt
13DDS03022

35000
1
10.1,12

).
− 1,1 = 3, 45 (cm)
28700 10.1,1
3

- 20 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Chọn đường kính trong tai nhíp: D=3(cm)
Ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra là:
D+h

3 + 1,1

1

1

0
σthmax = Pk max (3 bh 2 + bh ) = 28700.(3 10.1,12 + 10.1,1) = 31783, 47 (N/cm2)
0
0

2.2.2 Tính kiểm tra chốt nhíp
Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai
nhíp Dchốtnhíp=3(cm).
Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim xê-men-tít hoá loại 20 hay 20X
với ứng suất chèn dập cho phép là [σchèn dập ]= 7500÷9000(N/cm2).
Chốt nhíp được kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:
σchèn dập =

Pk max
D.b

Trong đó:
D: đường kính chốt nhíp. D=3(cm)
b: bề rộng của lá nhíp chính. b=10(cm)
Thay số ta có: σchèn dập =

Pk max 28700
=
= 957 (N/cm2)
D.b
3.10

Như vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu:
σchèn dập <[σchèn dập ]. Vậy chốt đảm bảo bền.
2.3 Tính phần tử giảm chấn
Giảm chấn trên ô tô được bố trí nối giữa bánh xe và thân xe. Giảm chấn
có thể bố trí thẳng đứng hay nghiêng phụ thuộc vào không gian trên xe. Trên ô
tô tải thường sử dụng giảm chấn ống có 2 lớp vỏ, và giảm chấn đặt thẳng đứng.
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 21 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

2.3.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn
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:
ψ=

K
CM

Trong đó:
G

t
C: độ cứng của hệ thống treo. C = f ( N / m)
t

M: khối lượng được treo tính trên một bánh xe
ψ: hệ số dập tắt chấn động.(Ở các ôtô hiện nay ψ=0,15÷0,3).
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 22 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

Lấy ψ=0,2
Gt: trọng lượng được treo tính trên một bánh xe ở trạng thái tĩnh.
Gt=37000(N)
g: gia tốc trọng trường.g=10(m/s2)
ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo.ft=11,27(cm)
Hệ số cản của hệ thống treo được xác định bằng công thức:
K= ψ. C.M
⇒K= 0, 2.

Gt 2
370002
= 0, 2.
= 6970, 6 (Ns/m)
f t .g
0,1127.10

Hệ số cản trung bình của giảm chấn:
Kg=

K tr
= 6970,6(Ns/m)
cos 00

- Tính toán hệ số cản của giảm chấn
Ta có phương trình: Kn+ Ktr=2.Kg (1)
Trong đó:
Kn, Ktr: hệ số cản chấn động ở bộ phận giảm chấn tương ứng với hành trình
nén và trả.
Mặt khác: 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. Trong thực nghiệm thường thấy ở các giảm
chấn hiện nay có quan hệ sau: Ktr=2,5÷3Kn.
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 23 -

Lớp


Đồ án môn học

Chọn Ktr=3.Kn

Thiết kế hệ thông treo xe tải

(2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:
 K n + K tr = 2.K g
 K n + K tr = 6970, 6.2

⇔
 K tr = 3.K n
 K tr = 3.K n

⇒Kn= 3485,3(Ns/m) , Ktr= 10455,9(Ns/m)
2.3.2 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, K n= 3485,3
Ns/m
Pn = 3485,3.0,3 = 1045,6(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 = 1045,6 + 0,6.3485,3.(0,6-0,3) = 1672,944 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, K tr= 10445,9
Ns/m
Ptr = 10445,9.0,3 = 3133,77N.
- Lực cản của giảm chấn khi trả mạnh:
Ptrmax = Ptr + K’tr. (Vgmax-Vg)
Trong đó:
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 24 -

Lớp


Đồ án môn học

Thiết kế hệ thông treo xe tải

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 = 3133,77 + 0,6.10445,9.(0,6-0,3) = 5014,032 N.

2.3.3 Xác định kích thước các lỗ van của giảm chấn
Để xác định được kích thước các lỗ van ta chọn trước một số thong số cho
giảm chấn:
Chọn: Đường kính pittong là 40( mm)
Đường kính thanh đẩy là 20 (mm)
Chiều dài buồng chứa dầu là 400(mm)
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:
Q = FV .µ

2.g.P
γ

Trong đó:
Q- Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lưu,
Q = FPVg = 1,2.10-3.0,3 = 3,6.10-4 m3/s.
FV- Tổng diện tích các lỗ van.
µ- Hệ số tổn thất μ = 0,6 - 0,7, Chọn μ = 0,6.
P- áp suất chất lỏng trong giảm chấn, P =

Pg
FP

γ- Trọng lương riêng của chất lỏng, γ = 8600N/m².
g- Gia tốc trọng trường, g= 9,8m/s².
FP- Diện tích piston giảm chấn, Fp=

π .d 2 3,14.0, 042
=
= 1, 2.10−3 m 2
4
4

Vg- Vận tốc giảm chấn khi làm việc.
a. Xác định kích thước lỗ van nén
- Tổng diện tích lỗ van nén được xác định theo công thức:
Lưu Thành Đạt
13DDS03022

- 25 -

Lớp


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×