Đồ án Thiết kế cải tiến hệ thống treo xe zill-130

Bé giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hộ chủ nghĩa việt nam Trường đhbk hà nội độc lập - tù do - hạnh phóc NHIỆM VÔ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ và tên : Nguyễn Thành Tuyên Nghành : Cơ khí - ô tô Khoa : Cơ khí Đề tài thiết kế : Thiết kế cải tiến hệ thống treo xe zill-130 Các số liệu ban đầu : Tham khảo xe zill-130 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán . Tổng quan về hệ thống treo. Kiểm nghiệm hệ thống treo xe zill-130 Phương án cải tiến . Thiết kế cải tiến hệ thống treo xe zill-130. Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết. 4. Các bản vẽ (ghi rõ các bản vẽ và kích thước các bản vẽ) : Bản vẽ bố trí chung ……………………………………………………. 2. Bản vẽ hệ thông treo cũ………………………………………………… 3. Bản vẽ hệ thống treo cải tiến…………………………………………… Bản vẽ sơ đồ ứng suất tác dụng lên tứng lá nhíp……………………… Bản vẽ giảm chấn……………………………………………………… 6. Bản vẽ chi tiết diển hình………………………………………………… 7. Bản vẽ quy trình công nghệ gia công một chi tiết……………………… 6. Cán bộ hướng dẫn : Họ và tên cán bộ hướng dẫn: Lưu Văn Tuấn 7. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế ………………………………………….. 8. Ngày hoàn thành nhiệm vụ…………………………………………….. Ngày…..tháng…..năm 2003 CHỦ NHIỆM KHOA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐIỂM CÁN BỘ HƯỚNG DẪN - Quá trình thiết kế ………… (Ký và ghi rõ họ tên) - Điểm duyệt……………….. - Bản vẽ thiết kế……………. Ngày….. Tháng …..Năm 2003 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG SINH VIÊN Đà HOÀN THÀNH (Ký và ghi rõ họ tên) và nép toàn bộ bản vẽ cho khoa Ngày….. Tháng …..Năm 2003 Nguyễn Thành Tuyên LỜI NÓI ĐẦU Ô tô là một phương tiện vận tải vô cùng quan trọng. Nó có mặt ở tất cả các quốc gia trên thế giới. Nó đóng góp trong nhiều lĩnh vực như:Kinh tế, Giao thông ,xây dựng,và quốc phòng...Với nhiều chủng loại khác nhau. Hiện nay nền kinh tế Việt nam đang trên đà phát triển thì nhu cầu sử dụng ô tô cũng như việc lắp ráp ô tô ở nước ta ngày càng nhiều về chủng loại, mẫu mã, chất lượng.Nhưng với như cầu xã hội ngày nay và trong tương lai thì chỉ tiêu an toàn ,tiện nghi đóng vai trò quan trọng hơn cả. Bên cạnh đó , việc nâng cao năng suất vận chuyển cũng được quan tâm nhiều hơn . ở trên Thế giới thì việc nghiên cứu giao động nhằm tìm ra các biện pháp nâng cao tuổi thọ, độ êm dịu chuyển động và năng suất vận chuyển đã được tiến hành từ lâu và đã thu được nhiều kết quả. Ngày nay ở nước ta, vấn đề này đã được quan tâm nhiều hơn, vì đa phần xe sử dụng ở nước ta là xe nước ngoài, và do nền sản xuất ô tô trong nước chưa được phát triển vì vậy việc cải tiến xe nhằm nâng cao các chỉ tiêu trên cho phù hợp với điều kiện kinh tế, địa lí Việt Nam là công việc rất quan trọng. Xe ZIL-130 là chiếc xe vận tải dùng để phục vụ vận tải hàng hoá trong quốc phòng cả thời chiến, thời bình và nền kinh tế quốc gia hệ thống treo do sử dụng lâu năm do nên mòn háng và gẫy do nhu cầu mà không phải nhập của nước ngoài và cải thiện năng suất vận chuyển. Do đó, em được giao nhiệm vụ: tính toán cải tiến hệ thống treo xe ZIL-130, với mục đích tăng tảI cho xe ZIL từ 5tấn lên 7 tấn. Với kiến thức đã học 5 năm trong nhà trường, được sự giúp đỡ của thầy giáo Lưu Văn Tuấn cùng các thầy giáo, em mạnh dạn tính toán để cải tiến hệ thống treo trước và treo sau của xe ZIL-130, phải đủ tiêu chuẩn nhà sản xuất qui định về độ êm dịu và tính chất động lực học, dao động.Để góp phần vào nền công nghiệp sản xuất ô tô nước nhà. Hoàn thành được đồ án náy là sự tìm tòi học hỏi. Mặc dù đã có sự cố gắng của bản thân song không khỏi tránh được những thiếu sót, kính mong được sự giúp đỡ của thầy cô và các bạn đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày Phần 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO I. Giới thiệu chung về hệ thống treo Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe , có tác dụng làm êm dịu quá trình chuyển động , đảm bảo đúng động học bánh xe (bánh xe dao động trong mặt phẳng thẳng đứng) và truyền lực giữa khung vỏ với bánh xe . Khi xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng hệ thống treo. Khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ phát sinh dao động do đường không bằng phẳng gây ra . Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe , làm hư háng hàng hoá nếu có trên xe và ảnh hưởng lớn tới hành khách trên xe . Theo số liệu thống kê cho thấy khi mét xe ô tô chạy trên đường xấu , ghồ ghề mà so sánh với một ô tô cùng loại chạy trên đường tốt thì vận tốc trung bình của xe chạy trên đường xấu sẽ giảm đi 40 – 50 % , do đó năng suất vận chuyển giảm đi 35 – 40 % và giá thành vận chuyển tăng lên khoảng 50 - 60 % . Còn nếu con người nếu phải chịu lâu trong tình trạng rung xóc nhiều sẽ gây ra mệt mái , khó chịu và gây ra các phản ứng khác . Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động của ô tô tới cơ thể con người đều đi đến kết luận : Nếu con người phải chịu lâu trong môi trường dao động nhiều sẽ mắc các chứng bệnh về thần kinh và não . Chính vì vậy mà độ êm dịu của xe là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính tiện nghi của ô tô . Tính êm dịu của ô tô phụ thuộc vào kết cấu ô tô và trước hết phụ thuộc vào hệ thống treo , chất lượng mặt đường và sau đó là đến kỹ thuật của người lái . Nếu xét đến phạm vi chế tạo ô tô thì hệ thống treo mang tính chất quyết định đến tính êm dịu chuyển động ô tô . II. Các phần tử của hệ thống treo : Ta đã biết hệ thống treo có các công dụng như đã trình bày ở trên . Để đảm bảo các công dụng đó thì thông thường hệ thống treo bao gồm 3 bộ phận chính : + Bé phận hướng + Bé phận đàn hồi + Bé phận giảm chấn 1- Bé phận hướng : Bé phận hướng có tác dụng đảm bảo động học bánh xe tức đảm bảo cho bánh xe chỉ daođộng trong mặt phẳng thẳng đứng . Bé phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền kực dọc , ngang , mô men giữa khung và vỏ bánh xe . 2- Bộ phận đàn hồi : Bộ phận đàn hồi là bộ phận nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe và tiếp nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ xuống bánh xe và ngược lại . Bé phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết đàn hồi bằng kim loại (nhíp , lò xo xoắn , thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo khí hoặc thuỷ khí). Phần tử đàn hồi bằng kim loại gồm các loại như nhíp , lò xo và thanh xoắn .ưu điểm của loại này là kết cấu đơn giản , chắc chắn , giá thành rẻ do chi phí chế tạo cũng như bảo dưỡng thấp . Tuy nhiên nó có một số nhược điểm như tuổi thọ thấp , ma sát lớn , đường đặc tính làm việc là tuyến tính bậc nhất . Phần tử đàn hồi loại khí gồm một số loại như : phần tử loại khí bọc bằng cao su , sợi , loại bọc bằng màng và loại bọc bằng ống . Ưu điểm của loại này là có thể thay đổi được độ cứng của hệ thống treo tuỳ theo tải trọng (bằng cách thay đổi áp suất khí trong phần tử đàn hồi), giảm được độ cứng cuả thống treo làm tăng độ êm dịu chuyển động của ô tô ,có đường đặc tính là phi tuyến tính . Phần tử đàn hồi thuỷ khí , đây là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thuỷ lực và cơ cấu chấp hành là phần tử thuỷ khí . Nhược điểm chung của 2 loại phần tử đàn hồi loại khí và thuỷ khí là việc chế tạo cũng như lắp ráp cần độ chính xác cao , phức tạp do đó chi phí chế tạo cũng như giá thành là rất cao . Phần tử đàn hồi bằng cao su : gồm các loại cao su chịu nén và cao su chịu xoắn . Ưu điểm của loại này có độ bền cao , không cấn bôi trơn bảo dưỡng . Cao su có thể thu năng lượng trên một đơn vị thể tích cao gấp 2-10 lần thép , trọng lượng của cao su bé và có đường đặc tính phi tuyến tính . Nhược điểm của loại này là suất hiện biến dạng dư dưới tác dụng của tải trọng kéo dài và nhất là tải trọng thay đổi , thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi mà đặc biệt độ cứng của cao su tăng lên khi nhiệt độ hạ thấp xuống và cần thiết phải đặt bộ phận dẫn hướng và giảm chấn . 3.Bé phận giảm chấn: Bộ phận giảm chấn có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra bên ngoài. Về mặt tác dụng có thể có nhiều loại giảm chấn, có loại tác dụng một chiều, có loại tác dụng hai chiều. Loại giảm chấn tác dụng hai chiều có thể có loại tác dụng hai chiều đối xứng hoặc tác dụng hai chiều không đối xứng. Về kết cấu trên ô tô thường sử dụng loại giảm chấn ống hay loại giảm chấn đòn. Giảm chấn cùng phối hợp với bộ phận đàn hồi khi làm việc tạo nên độ êm dịu cho ô tô khi chuyển động. Ví dụ khi bánh xe đi qua một mô đất cao sẽ tạo nên một chấn động từ mặt đường qua bánh xe và hệ thống treo tác dụng lên thân xe. Giai đoạn đầu bánh xe đi gần vào khung xe, năng lượng của chấn động một phần được tiêu tán qua giảm chấn, một phần được bộ phận đàn hồi tiếp nhận và tích luỹ dưới dạng thế năng của chi tiết đàn hồi(lò xo), chỉ có một phần được truyền lên xe. Giai đoạn “nén” này lực cản của giảm chấn nhỏ để giảm một phần năng lượng truyền qua giảm chấn lên khung xe. Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn năng lượng được tích luỹ dưới dạng thế năng của bộ phận đàn hồi được giải phóng-Bánh xe đi ra xa khung xe. Năng lượng được giải phóng này chủ yếu được hấp thụ và tiêu tán thông qua giảm chấn, đối với giảm chấn đây là hành trình “trả” và lực cản trả lớn hơn lực cản nén rất nhiều. Đây là loại giảm chấn hai chiều không đối xứng. III. Yêu cầu thiết kế hệ thống treo. -.Yêu cầu về độ êm dịu. Với xe tải Tần số dao động f = 1,5-2 (Hz) Hoặc w = (1,5-2)2 rad/s Đảm bảo động học bánh xe Đảm bả truyền lực từ bánh xe lên khung vỏ và ngược lại IV. Giới thiệu hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe ZILL-130 và yêu cầu khi thiết kế hệ thống treo. Để cấu thành một hệ thống treo hoàn chỉnh cần phải có đầy đủ các phần nói trên với chức năng cụ thể của từng phần tử. Vì vậy xuất phát từ những phần tử đó ta có thể có rất nhiều loại hệ thống treo khác nhau. Nhưng trong thực tế đối với xe ZILL-130 là loại xe tải thì yêu cầu chủ yếu là độ bền và độ cứng, yêu cầu về độ êm dịu không cao, về mặt chế tạo và giá thành phải rẻ. Do vậy hệ thống treo xe ZILL-130 thường được chế tạo là hệ thống treo phụ thuộc. Hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe ZILL-130 là hai bộ lá nhíp dạng bán elip. Tính chất dịch chuyển của cầu xe đối với vỏ, phụ thuộc vào thông số của nhíp nghĩa là nhíp không những là bộ phận đàn hồi mà nó còn đảm nhận nhiệm vụ của bộ phận hướng dẫn và một phần nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn. Tổng số khớp của cả nhíp là 6 khớp (mỗi bên 3 khớp). Kiểu hệ thống treo này được sử dụng rộng rãi trên xe tải bởi ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, dễ chế tạo. Phần 2 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA XE ZILL-130 STT Thông sè Giá trị đơn vị 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Khối lượng bản thân Phân lên cầu trước Phân lên cầu sau Khối lượng toàn bộ Phân lên cầu trước Phân lên cầu sau Tải trọng Bán kính quay vòng Theo vết bánh xe ngoài phía trước Theokích thước ngoài của xe Koảng sáng mặt đường Dưới trục trước Dưới trụ sau Vận tốc cực đại Công suất cực đại Mômem xoắn cự đại Động cơ xăng 4 kỳ với 8xylanh (bố trí hình chữ V). Xupap treo Khối lượng cầu trước Khối lượng cầu sau 4300 2120 2180 9525 2575 6950 5000 8 8,6 340 270 90 150 41 260 500 kg kg kg kg kg kg N m m mm mm km/h mãlực (n=3200v/p) KGm (n=20000v/p) kg kg STT Thông sè Giá trị đơn vị 11 12 Kích thước toàn bộ xe Dài Rộng Cao Chiều dài cơ sở 6675 2500 2400 3800 mm mm mm mm CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA NHÍP TRƯỚC STT L(cm) LK(cm) bK(cm) hK(cm) Vật liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1514 1456 1254 1114 968 828 708 578 448 316 200 69,7 66,8 56,7 49,7 42,4 35,4 29,4 22,9 16,4 9,8 4,0 0,85 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 0,93 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 6,5 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA NHÍP SAU PHÔ STT L(cm) LK(cm) bK(cm) hK(cm) Vật liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 115,0 106,0 92,0 80,0 68,0 56,0 44,0 32,0 20,0 50,0 45,5 38,5 32,5 26,5 21,5 14,5 8,5 2,5 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA NHÍP SAU CHÍNH STT L(cm) LK(cm) bK(cm) hK(cm) Vật liệu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1600 151,4 141,2 130,8 118,6 107,2 97,5 87,9 77,9 79,9 59,1 51,5 43,5 35,5 26,5 18,5 72,5 68,2 63,4 57,9 51,8 46,1 41,25 36,45 31,45 27,45 22,05 18,25 14,25 10,25 5,75 1,75 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 9,0 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 9,3 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Rhép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Thép 60C2 Phần 3 LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN NHÍP 3.1 Lý thuyết tính toán ứng suất trong các lá nhíp. Phương pháp tính toán các lá nhíp thông thường đó là tính theo ứng suất trong các lá nhíp theo phương pháp tải trọng tập trung, phương pháp này được xây dựng trên giả thiết: Ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¸c l¸ nhÝp th«ng th­êng ®ã lµ tÝnh theo øng suÊt trong c¸c l¸ nhÝp theo ph­¬ng ph¸p t¶i träng tËp trung, ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc x©y dùng trªn gi¶ thiÕt: Chỉ khảo sát nửa nhíp (1/4 elíp), một đầu ngàm, một đầu chịu lực. Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc với nhau tại các đầu mót. Độ biến dạng của 2 lá nhíp kề nhau tại các vị trí tiếp xúc là như nhau còn các vị trí khác biến dạng như tự do. Sơ đồ lực Ứng suất trong các lá nhíp có thể xác định được khi ta xác định trị số của các phản lực đặt tại các đầu mót X1, X2,… Xn-1, Xn trong hệ siêu tĩnh. Để xây dựng được hệ phương trình siêu tĩnh ta sử dụng công thức tính độ võng của các lá nhíp theo hai trường hợp sau: Trường hợp 1 Khi lá nhíp một đầu bị ngàm còn đầu kia chịu lực tác dụng. Ta có sơ đồ tính toán: Độ võng tĩnh tại đầu A: Độ võng tĩnh tại tiết diện x-x: Trong đó E: môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp E= 2,0.105 MN/m. J : mômen quán tính của nhíp. P: lực tác dụng lên một đầu nhíp. l : chiều dài của nửa nhíp. Trường hợp 2 Khi lực tác dụng đặt cách ngàm một đoạn là x. Ta có sơ đồ tính toán như hình vẽ: Độ võng tĩnh tại đầu A: Từ 1,2 ta có thể xác định được độ võng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất dưới tác dụng của các lực P= X1 và X2 là: Độ võng tại đầu của lá nhíp thứ 2 dưới tác dụng của các lực X2, X3 là: Theo giả thiết thì biến dạng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất bằng độ biến dạng của lá nhíp thứ 2 từ đó ta có fx=fA. Qua một số phép biến đổi toán học ta có dạng tổng quát: Ta có tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai là như nhau, tương tự tại 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 và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 Èn là các giá trị X2…. Xn. Hệ phương trình đó có dạng như sau: A2.Z + B2.X2 + C2.X3 = 0 A2.X2 + B3.X3 + C3.X4 = 0 ………………………… An.Xn-1 + Bn.Xn = 0 Trong đó Ak= Bk= - Ck= lk: chiều dài tính toán: từ quang nhíp đến đầu mót lá nhíp (hình vẽ). Jk: mômen quán tính của lá nhíp thứ k. Jk= b: chiều rộng lá nhíp. hk: chiều dầy của lá nhíp thứ k. Thông thường 1 bộ nhíp có m lá nhíp cái có chiều dài và chiều dầy giống nhau thường m=1¸3, khi đó để tránh nhầm lẫn ta coi m lá đó là lá thứ nhất với J1 được xác định: (khi đó k = 2 ứng với lá thứ m+1, k = 3 ứng với lá m+2 …). Giải hệ phương trình trên ta được các giá trị X2…. Xn. Khi đã có các giá trị X2…. Xn ta vẽ được biểu đồ mômen như sau: Ứng suất của nhíp được xác định theo công thức: su = Trong đó Wu: là mômen chống uốn của nhíp tại tiết diện tính toán. Mômen chống uốn này phụ thuộc vào tiết diện của nhíp, thông thường tiết diện của nhíp hình chữ nhật nên nó được xác định theo công thức Sau khi lắp ghép trong các lá nhíp sẽ xuất hiện ứng suất sơ bộ được gọi là ứng suất siết. Nó được xác định theo công thức: Trong đó E : môdun đàn hồi của vật liệu làm nhíp . hk : chiều dầy của lá nhíp thứ k. R0: Bán kính cong của lá nhíp sau khi đã lắp ghép. Rk: Bán kính cong của lá nhíp thứ k ở trạng thái tự do. Thông thường thì ứng suất siết trong các lá nhíp là rất nhỏ so với ứng suất uốn cho nên ta có thể bỏ qua việc tính toán ứng suất siết trong các lá nhíp. 3.2 Lý thuyết tính toán dao động của hệ thống treo. Theo lý thuyết ôtô thì tần số dao động của hệ thống treo được tính theo công thức: Trong đó n : là tần số dao động của ôtô đơn vị là. lần /phót. ft : là độ võng tĩnh của nhíp. cm. Vấn đề đặt ra ở đây là xác định độ võng tĩnh ft của nhíp. Để đơn giản ta áp dụng tính toán cho n lá nhíp, các lá có tiết diện hình chữ nhật và có tính chống uốn đều. Độ võng của nhíp tại đầu nhíp dưới tác dụng của tải trọng P chính bằng năng lượng sinh ra trong khi nhíp bị uốn. Xét mét thanh như hình vẽ, nó chịu lực tác dụng P và biến dạng một đoạn là ft, do đó ta có thế năng Biến dạng đàn hồi U: U = P.ft ft = Nếu thanh có tiết diện thay đổi thì công thức tính f được xác định theo vi phân ft = Xét một nhíp có cấu tạo như hình vẽ, nhíp có n lá Với l1, l2, … ln : chiều dài của lá nhíp J1, J2, … : Mômen quánd tính theo trục X của tiết diện lá nhíp Dưới tác dụng của lực P thế năng biến dạng của nhíp sẽ là : Trong đó E : Môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp. Jx : Mômen quán tính của nhíp tại tiết diện x. Mà ta có Mx = P.( l1- x ). Nên ft được tính Chia tích phân thành tổng các tích phân trên từng đoạn I, II, III .…ta được: Trong đó I1 = J1, I2 = J1+ J2, …. l1- l2 = a2, l1- l3 = a3…. Yk= , Yn+1= 0 J1, J2…Jk…Jn : mômen quán tính của tiết diện lá nhíp Do đó ta xác định được ft Trường hợp nhíp không đối xứng: Trường hợp nhíp đối xứng: Vậy khi đã có các số liệu của nhíp ta có thể tính được độ cứng C của nó. 3.3 Lùa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu. Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra. Hiện nay có nhiều loại 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 đồ án này ta chỉ lùa chọn một chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu đó là chỉ tiêu tần số giao động. Chỉ tiêu này được lùa chọn như sau: Xe chở khách f = 1 ¸ 1,5 lần/s (tức Hz) hoặc n = 60 ¸ 90 lần/phút. hoặc w = (1 ¸ 1,5).2p rad/s. Trên ôtô người ta đưa ra khái niệm độ võng tĩnh ft. Độ võng tĩnh là biến dạng của hệ thống treo khi chịu tải trọng tĩnh. Độ võng tĩnh được xác định như sau: Trong đó G : là trọng lượng của phần được treo tác dụng lên hệ thống treo (N). Ct : là độ cứng của hệ thống treo. (N/cm). Mặt khác ta có mối quan hệ giữa tần số giao động góc và độ cứng của hệ thống treo theo công thức: w : tần số dao động góc. M : khối lượng của phần được treo. kg. Từ đó ta có : Ct = M.w2 Nếu ta chọn trước w thì độ cứng Ct chỉ còn phụ thuộc vào khối lượng phần được treo. Kết hợp các công thức trên ta có Mà M = G/g g : gia tốc trọng trường. g = 10 m/s2. Thay vào trên ta có m. Nếu tính ft theo cm thì ta có ft = cm. PHẦN : 4 TÍNH TOÁN KIỂM NHÍP I. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG PHẦN TREO PHÂN BỐ LÊN CÁC CẦU: M1, M2 Khối lượng phần treo phân bố ở cầu trước (Kg) ta có: M = Sp - Mkt Sp : Trọng tải toàn bộ xe Mkt : khối lượng phần không được treo Mkt = Mktt + Mkts = gc + n.gbx Mktt , Mkts: Khối lượng phần không được treo ở cầu trước và cầu sau gc : Khối lượng cầu xe gbx: Khối lượng bánh xe n : Sè bánh xe mỗi cầu Mktt = 260 + 2.98 = 456 (kg) Khối lượng phần không treo được treo ở cầu sau là: Mkts = 500 + 4.98 = 892 (kg) Tải trọng đặt lên nhíp trước là (một bên nhíp) Ptt= = = 4826 (KG) Pts= = = 3750 (KG) II.TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ TREO TRƯỚCTRƯỚC I. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM NHÍP TRƯỚC 1- kiểm nghiệm độ êm dịu của nhíp Kiểm vnghiệm độ êm dịu của nhíp trước . Thông số để kiểm nghiệm độ êm dịu là tần số êm dao động của nhíp là tần số dao động trên một phót. Theo công thức : n = w : Tần số dao động riêng 1/s w = C : Độ cứng của cả nhíp M : Tải trọng tác dụng lên nhíp Công thức tính độ cứng của nhíp . E : Môđun đàn hồi của vật liệu . E = 2.105 MN/m2 = 2.107 N/cm2 α : Hệ số điều chỉnh giữa lý thuyết và thực tế ak+1 = Lk- Lk+1 Yk = 1/Ik Yk+1 = 0 I1 = J1 ; I2 = J1 + J2 ; In = J1+ J2 + …Jn J1,J2,…Jn : Mômen quán tính của tiết diện lá nhíp Jk = b.hk3 b: Chiều rộng lá nhíp h: Chiều dày lá nhíp Lk = Lk: Chiều dày từng lá nhíp Lo: Chiều dày quang treo lá nhíp. Lo = 120 mm Lập bảng tính toán : Stt Lk (cm) ak+1 (cm) Jk(cm4) Ik Yk Yk-Yk+1 ak+1(Yk-Yk+1) 1 69,7 0 0,333 0,333 3,0 0 0 2 66,8 2,9 0,436 0,769 1,3 1,7 41,461 3 56,7 13,0 0,436 1,205 0,829 0,471 1034,787 4 49,7 20,7 0,436 1,641 0,609 0,222 1951,343 5 42,4 27,3 0,436 2,077 0,481 0,128 2604,341 6 35,4 33,9 0,436 2,513 0,398 0,083 3233,50 7 29,4 40,3 0,436 2,949 0,339 0,059 3861,598 8 22,9 46,8 0,436 3,385 0,295 0,044 4510,142 9 16,4 53,9 0,436 3,821 0,262 0,033 5167,497 10 9,8 59,9 0,436 4,257 0,234 0,028 6017,812 11 4,0 65,7 0,436 4,693 0,213 0,021 5955,462 69,7 0,201 68060,382 99834,02 Thay số vào công thức: Ta có C = 102169 (N/m) Tính độ võng của nhíp trước . Ta có tần số dao động của nhíp. Từ công thức : Qua tính toán khi tăng tải lên thì hệ thống treo trước của zill-130 thoả mãn điều kiện êm dịu khi làm việc.Với xe tải n thuộc khoảng (85-120 lần phót) 2. Tính bền nhíp : Dùa vào phương pháp tải trọng tập trung để tính bền nhíp, giả sử có sơ đồ nhíp như sau. + Sè lá nhíp là 11 lá. + Tảitrọng tác dụng lên một đầu nhíp (Khi đầy tải) Pt = 1326 (KG) + Mô men quán tính của cá lá nhíp. hk: Chiều dày các lá nhíp h1 = 0.85 (cm) h2 = h3 = ….h16 = 0.93 (cm) + Xác định hệ sốAk , Bk , Ck . Ak = (3.-1) Bk = – (1+) Ck = ()3(3) Ta có (n-1) hệ phương trình : A2.P + B2.X2 + C2.X3 = O A3.X2 + B3.X3 + C3.X4 =O ………………………… An.Xn-1 + Bn.Xn + Cn.Xn+1 = O Giải hệ với X1 = P = M/2 = 1326/2 = 663 (kg) Ta sẽ được X2, X3, …Xn Các kết quả hệ số Ak, Bk, Ck lập trong bảng sau: STT Lk(cm) Jk(cm4) Ak Bk Ck 1 69,7 0,333 0 0 0 2 66,8 0,436 1,4 -2,31 0,778 3 56,7 0,436 1,267 -2 0,816 4 49,7 0,436 1,211 -2 0,781 5 42,4 0,436 1,258 -2 0,755 6 35,4 0,436 1,297 -2 0,748 7 29,4 0,436 1,306 -2 0,674 8 22,9 0,436 1,426 -2 0,586 9 16,4 0,436 1,595 -2 0,429 10 9,82 0,436 2,01 -2 0,216 11 4,0 0,436 3,175 -2 Từ bảng trên ta có hệ phương trình: 1,4P – 2,31X2 + 0,778X3 = 0 1,267X2 – 2X3 + 0,816X4 = 0 1,211X3 – 2X4 + 0,781X5 = 0 1,258X4 – 2X5 + 0,755X6 = 0 1,297X5 – 2X6 + 0,748X7 = 0 1,306X6 – 2X7 + 0,674X8 = 0 1,426X7 – 2X8 + 0,586X9 = 0 1,595X8 – 2X9 + 0,429X10 = 0 2,01X9 – 2X10 + 0,216X11 = 0 3,175X10– 2X11 = 0 Sau khi giải hệ phương trình trên ta có X1= 663 (KG) X7= 659 (KG) X2= 615 (KG) X8= 686,8 (KG) X2= 615 (KG) X9= 739,7 (KG) X2= 615 (KG) X10= 897,29 (KG) X3= 637,48 (KG) X11= 1421,5 (KG) X4= 605,6 (KG) X5= 627,4 (KG) X6= 625,5 (KG) Từ kết qủa tính toán ta có bảng giá trị lực tác dụng lên tong lá nhíp : STT Xk (KG) Yk(KG) 1 663 663 2 615 615 3 637,4 637,4 4 605,6 605,6 5 627,4 627,4 6 652,5 652,5 7 659 659 8 686,8 686,8 9 739,7 739,7 10 897,3 897,3 11 1412,5 1412,5 Khi có các giá trị Xk ta xác định được các giá trị mô men tại A và B của từng lá nhíp như sau. B A ứng suất của nhíp được xác định s = MUAK / wAK Mu : Mô men uốn nhíp Wuc: Mômen chống uốn của nhíp W1 = W2 = W3=…..= W16 = Ta có bảng kết quả tính STT Lk w Xk ak MUAK sAK MUBK sBK 1 69,7 0,783 663 2,9 5129,1 6553 2301,7 2940,7 2 66,8 0,937 615 10, 1 4941,4 5273,6 6211,5 6383,9 3 56,7 0,937 637,4 7,0 6042,26 6448,5 4713,8 5030,7 4 49,7 0,937 605,6 7,3 3496,56 3731,64 4420,8 4718,1 5 42,4 0,937 627,4 6,6 3242,26 3460,56 4140,8 4419,3 6 35,6 0,937 652,5 6,4 3984,91 4252,82 4176,2 4456,8 7 29,4 0,937 659 6,5 3646,86 3892,08 4283,5 4571,5 8 22,9 0,937 686,8 6,5 3596,64 3838,46 4459,1 4758,8 9 16,4 0,937 739,7 6,6 3337,64 3562,01 4882,1 5210,26 10 9,8 0,937 897,3 5,8 2743,44 2927,89 5204,3 5554,19 11 4,0 0,937 1412,5 3143,44 3354,79 ứng suất cho phép [st] = 6000 (kg/cm2) So sánh với ứng suất của các lá nhíp ta thấy các lá nhíp 1,2,3 không đủ bền. Khi tăng thêm tải từ 5 tấn lên 7 tấn mà vẫn sử dụng hệ thống treo trước như ban đầu ta thấy không đảm bảo bền khi làm việc, vì vậy ta cần cải tiến về phần nhíp nhằm tăng độ cứng cho nhíp. 3- Tính bền tai nhíp : Tại nhíp chịu áp lực thẳng đứng Z và lực dọc p (lực kéo) hoặc (lực phanh) Lực p gây uốn và kéo tai nhíp P = Pkmax = Ppmax = j.Zbx Trong đó : j : Hệ số bám của bánh xe với đường . Lấy j = 0,7 Zbx : Phản lực của đường tác dụng lên bánh xe . Zbx = Gbx = 1554 KG ® P = j.Zbx = 1554.0,7 = 1087,8kG = 10878 (N). ứng suất uốn ở tai nhíp . su = Với : Mu = Wu = ® su = ứng suất nén : sn = = Vậy ứng suất tổng hợp tai nhíp phải chịu là