Đồ án Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 1,5 tấn

M ỤC L ỤC Lời nói đầu 3 Chương 1. Tổng quan hệ thống treo 5 1.1. Lịch sử hình thành 5 1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo 5 2.1.1. Công dụng hệ thống treo 5 2.1.2. Phân loại 8 2.3. Bộ phận đàn hồi 9 2.4. Bộ phận giảm chấn 11 Chương 2 Tính toán hệ thống treo trước 12 2.1 Tính toán nhíp 12 2.1.1. Tính toán vầ chọn thông số chính của lá nhíp 12 2.1.2. Chọn chỉ tiêu độ êm dịu 13 2.1.3. Chọn thông số nhíp 14 2.1.4.Tính độ cứng của nhíp 18 2.1.5. Tính bền nhíp 21 2.1.6. Tính ứng xuất nhíp trước 24 2.1.7. Tính bền nhíp trước 26 Chương 3 Thiết kế giảm chấn 30 3.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn 31 3.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn 32 3.3. Tính kích thước các van giảm chấn 34 3.4. Tính lò xo van 38 Chương 4 Thiết kế hệ thống treo sau 41 4.1. Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu 41 4.2. Tính độ cứng của nhíp 45 4.3. Tính bền nhíp sau 50 4.4. Tính ứng xuất nhíp sau 50 4.5. Tính bền tai nhíp sau 52 4.6. Tính bền chót nhíp sau 53 4.7. Thiết kế bộ phận giảm chấn 54 4.8. Xác định kích thước ngoài của giảm chấn 55 4.9. Lò xo van giảm tải hành trình nén 60 4.10. Tính bước lò xo 62 Phần bảo dưỡng 63 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các ngành kinh tế làm tăng mức sống của con người được nâng lên. Vì vậy nhu cầu đi lại và vận chuyển càng được quan tâm hơn và hoàn thiện không ngừng. Trong các loại phương tiện giao thông đang được sử dụng trên thế giới cũng như ở Việt Nam thì phương tiện giao thông đường bộ mà đặc biệt là ô tô là loại phương tiện được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất. Do nó có ưu điểm hơn so với các loại khác: cơ động, giá thành rẻ, nhanh gọn (ở cự ly gần và trung bình). Để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người. Việt Nam là đất nước đang phát triển, cơ sở hạ tầng và mạng lưới giao thông còn kém. Do đó nhu cầu vận chuyển hàng hoá trong thành phố cũgn như các tỉnh lẻ. Vì vậy việc thiết kế một phương tiện giao thông giải quyết nó là rất quan trọng. Qua thực tế em nhận thấy thiết kế xe ô tô tải cỡ nhỏ 1,5 tấn là rất phù hợp với đường xá của thành phố, thị xã nước ta hiện nay. Vì vậy việc thiết kế hệ thống treo của ô tô là biện pháp tối ưu hoá về kỹ thuật, nó góp phần tạo nên độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người lái cảm thấy dễ chịu, và dập tắt những dao động ảnh hưởng tới hàng hoá và tuổi thọ của xe. Đồ án tốt nghiệp là đồ án quan trọng với tất cả sinh viên, nó là sự tổng hợp tất cả các kiến thức, nó giúp sinh viên nắm vững kiến thức hơn trước khi tốt nghiệp. Nhiệm vụ thiét kế tốt nghiệp được giao của em là “ Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 1,5 tấn”. Sau 16 tuần cố gắng em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên trong quá trình thực hiện đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót do em còn hạn chế về kiến thức và những kinh nghiệm thực tế. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1.1 Lịch sử hình thành : Xã hội loài người khi bắt đầu xuất hiện những phương tiện vân tải đầu tiên đã quan tâm đến vấn đề giao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những phương tiện giao thông là xe kéo, ban đầu người ta nối cứng bánh xe với khung xe. Việc di chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiên cho người ngồi trên xe. Về sau con người tim ra săm lốp có thể giả bớt những chấn động trên xe. Và khi khoa học phát triển đã tim được nguyên tắc dập tắt các dao động qua đó hình thành nên các hệ thống treo của các xe như hiện nay. 1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo 1.2.1 Công dụng hệ thống treo - Hệ thống treo dùng để kết nối đàn hồi khung hoặc vỏ ô tô với bánh xe, là tổ hợp các cơ cấu thực hiện việc liên kết các bánh xe với khung làm êm dịu cho quá trình chuyển động đảm bảo xe có khả năng chạy trên mọi địa hình khác nhau. Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của hệ thống treo. - Để đảm bảo công dụng như đã nêu ở trên hệ thống treo thường có 3 bộ phận chủ yếu. +) Bộ phận hướng +) Bộ phận đàn hồi +) Bộ phận giảm chấn *) Bộ phận đàn hồi: Nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ xuống bánh xe và ngược lại. Bộ phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết( hoặc một cụm chi tiết) đàn hôi bằng kim loại( nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí( trong trường hợp hệ thống treo = khí hoặc thuỷ khí). *) 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 ngoài. Việc biến năng lượng dao động thành nhiệt năng được thực hiện nhờ ma sát, giảm chấn trên ô tô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chấn lòng trong giảm chấn được pitton giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiếp lưu, ma sát giữa chất lỏng vói thành lỗ tiếp lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn và toả ra ngoài về mặt tác dụng có thể có loại giảm chấn tác dụng 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứng hoặc không đối xứng về kết cấu trên ô tô thường sử dụng loại giảm chấn ống hoặc giảm chấn dồn. Giảm chấn cùng phối hợp làm việc với bộ phận đàn hồi tạo nên sự êm dịu cho xe khi chuyển động ( VD: Khi bánh xe đi qua một mô đất tạo nên một chấn động từ phía mặt đường qua bánh xe và hệ thống treo tác dụng lên thân xe.(h1) - Giai đoạn đầu bánh xe đi gần vào khung xe, năng lượng của chấn động một phần được tiêu thụ qua giảm chấn, một phần được bộ phận đàn hồi tiếp nhận và tích luỹ dưới dạng thể năng của chi tiết đàn hồi ( lò xo) chỉ có 1 phần được truyền lên thân xe, giai đoạn “nén” năng lực cản của giảm chấn nhỏ để giảm phần năng lượng chấn động truyền qua giảm chấn lên thân xe. Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn năng lượng chấn động tích luỹ dưới dạng thế năng của bộ phận đàn hồi được giải phóng, bánh xe đi xa khung ra, năng lượng được giải phóng này chủ yếu hấp thụ và tiêu tán qua giảm chấn. Đối với giảm chấn đây là giai đoạn “Trả” và để giảm nhiều năng lượng chấn động người ta thiết kế để lực cản trả lớn hơn lực cản nén là loại giảm chấn 2 chiều không đối xứng. *) Bộ phận hướng có tác dụng đảm bảo động học bánh xe tức đảm bảo cho bánh xe chỉ dao động trên mặt phẳng thẳng đứng và làm nhiệm vụ truyền lực dọc, ngang và mô men giữa khung vỏ bánh xe. - Để xe chuyển động được ổn định, an toàn, khi dao động bánh xe phải dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, trục bánh xe phải song song với mặt đường và vị trí của bánh xe không được dịch chuyển theo phương ngang. Bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn không đảm nhận được nhiệm vụ này. Mặt khác bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn chỉ truyền được lực thẳng đứng. Trong lúc đó bánh xe và khung vỏ xe còn có lực dọc( lực kéo, phanh...) lực ngang( khi quay vòng, đi trên mặt đường nghiêng) và mô men. Do vậy phải có một bộ phận đảm nhận truyền dọc, ngang và mô men giữa khung vỏ và bánh xe, đảm bảo cho bãnhe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng. Đó chính là bộ phận hướng. 1.2.2Phân loại: Hệ thống treo ô tô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn hồi. Bộ phận hướng và theo phương pháp dập tắt dao động. *) Các thông số cần biết khi thiết kế hệ thống treo Trên ô tô mỗi bánh xe có 1 hệ thống treo. Quan hệ giữa các hệ thống treo của xe, các thông số kết cấu của xe. Để thiết kế một hệ thống treo cần biết có những thông số sau: +)Loại xe: Du lịch, xe khách, xe tải... xe có tính việt dã cao hay thấp, xe chạy trên đoạn đường nào thông số này chủ yếu để xác định chỉ tiêu độ êm dịu của xe. - Trọng lượng: ( Từ đó suy ra khối lượng hoặc ngược lại) toàn bộ của xe phân bố lên các bánh xe, trọng lượng cầu xe, bánh xe, thông số này để xác định các lực tác dụng lên hệ thống treo, xác định khối lượng được treo, khối lượng không được treo. - Kết cấu khung vỏ xe, cầu xe, dựa vào kết cấu khung vỏ xe, cầu xe, người thiết kế quyết định chọn kết cấu cụ thể của hệ thống treo để không chỉ thoả mãn yêu cầu về độ êm dịu mà còn đảm bảo độ bền, lắp ráp, sửa chữa dễ dàng, thẩm mĩ. *) Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận đổi hướng +) Hệ thống treo phụ thuộc: Được lắp ở những xe mà 2 bánh được lắp trên một dầm cứng( dầm cứng hay vỏ cầu) loại hệ thống treo này có độ êm dịu của cả xe không cao nhưng kết cấu đơn giản và do đó được lắp hầu hết trên xe tải, xe con có tính việt dã cao. *) Hệ thống treo độc lập: Có độ êm dịu cảu cả xe cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận dẫn hướng phức tạp, thường được lắp trên các xe đòi hỏi có độ êm dịu cao. Tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt. 1.3 Bộ phận đàn hồi Với công dụng để truyền chủ yếu các lực thẳng đứngvà để giảm tải trọng động cơ khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng, cũng như để đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động cần thiết. Ở bộ phận đàn hồi kim loại thường có 3 dạng chính để lựa chọn: Nhíp lá Lò xo xoắn Thanh xoắn *) Nhíp lá: Thường được dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo thăng bằng, khi chọn bộ phận đàn hồi là lá nhíp, nếu kết cấu và lắp ghép hợp lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng điều này làm cho kết cấu hệ thống treo trở lên đơn giản, lắp ghép dễ dàng. Vì thế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên mọi loại xe kể cả xe du lịch. Nhíp lá ngoài nhược điểm chung của bộ phận đàn hồi kim loại còn có nhược điểm là khối lượng lớn. *) Lò xo xoắn: Thường được sử dụng nhiều trên hệ thống treo độc lập, lò xo xoắn chỉ chịu được lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải có bộ dẫn huớng riêng biệt: xo với nhíp lá, lò xo xoắn có trọng lượng nhỏ hơn. - Bộ phận đàn hồi thanh xoắn: Cũng được sử dụng trên một số hệ thống treo độc lập của ô tô. So với nhíp lá, thanh xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn, trọng lượng nhỏ và lắp dễ dàng. - Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đon giản, giá thành hạ, nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi( C = Const). Độ êm dịu của xe chỉ được đảm bảo trong 1 vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có tải trọng thường xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại được sử dụng chủ yếu hiện nay trên các loại xe. *) Bộ phận đàn hồi bằng khí: Loại này có ưu điểm là độ cứng của phần tử đàn hồi( lò xo khí) không phải là hằng số. Do vậy có đường đặc tính đàn hồi phi tuyến rất thích hợp khi sử dụng trên ô tô. Mặt khác tuỳ theo tải trọng có thể điều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi( bằng cách thay đổi áp suất của lò xo khí) cho phù hợp. Vì thế xe lắp loại hệ thống treo này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên bộ phận đàn hồi loại này có kết cấu phức tạp giá thành cao, trọng lượng lớn( vì có thêm nguồn cung cấp khí, các van phải có bộ phận hướng riêng). Đối với xe tải, bộ phận đàn hồi bằng khí được sử dụng trên những xe có tải trọng lớn. Tuy có độ êm dịu cao nhưng do phức tạp và trọng lượng lớn cho nên loại này chưa được sử dụng rộng rãi trên xe du lịch và xe khách. Với những phân tích trên người thiết kế căn cứ vào từng loại xe, loại đường để chọn loại bộ phận đàn hồi thích hợp. 1.4. Bộ phận giảm chấn - Giảm chấn sử dụng trên ô tô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sức cản nhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ để hấp thụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra. Về mặt tác dụng có thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứng hoặc không đối xưng. Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩa trong 2 hành trình nén và trả thì chỉ có 1 hành trình giảm chấn có tác dụng ( nhường hành trình trả) còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo của piston giảm chấn loại này, bao gồm 2 lỗ với 2 nắp van( dạng van 1 chiều) với khối lượng lỗ khác nhau. Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả lỗ lớn hơn có tác dụng ở hành trình nén phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống treo. Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn là loại thuỷ lực 2 chiều không đối xứng. CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC 2.1 Chọn phương án thiết kế - Trên các ô tô hiện đại thường sử dụng nhíp bán clíp, thực hiện chức năng của bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng. Ngoài ra nhíp bán clip còn thực hiện một chức năng hết sức quan trọng đó là khả năng phân bổ tải trọng lên khung xe.vì thế nhíp lá dược sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe. Và ở xe tải dươc sử dụng rất nhiều. Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội địa hoá ngành ô tô ngày càng được chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho người thiết kế trước hết phải nhắm mục tiêu này. Một vấn đề không kém phần quan trọng đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhưng phải đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật. Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ô tô. Qua những phân tích ưu nhược điểm cuả các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải dựa trên xe cơ sở là xe Cửu Long, Trường Hải. Đây là sản phẩm kết hợp độc đáo giữa khả năng vượt đường trường. Xe có khả năng di chuyển treen các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp. Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhận được sản xuất nhíp. Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hoá ngành ô tô. Xe Trường Hải, Cửu Long hiện nay đang được nhà máy ô tô Trường Hải, Cửu Long lắp ráp và bán ra, việc chọn thiết kế bộ phận đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnh tranh. Nhíp còn có thêm các ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hư hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp với việc sử dụng ô tô trên địa hình giao thông phức tạp của nước ta hiện nay. 2.2 Chọn 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. Trong khuôn khổ của 1 đồ án tốt nghiệp em xin lựa chọn chỉ tiêu đó là chỉ tiêu về tần số dao động. Chỉ tiêu này đươc lựa chọn như sau: - Đối với xe tải tần số dao động HZ( tương ứng với số lần dao động: lần / phút) Cơ sở của việc lựa chọn này là số bước của người đi bộ trong một phút. Nếu đi bộ chậm(đi dạo) thị 60 bước/ phút, đi nhanh khoảng bước/ phút. Đây là tần số con người đã quen và do đó không cảm thấy khó chịu. Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước là 96 lần / phút. 2.3 Thiết kế bộ phận đàn hồi ( nhíp) - Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của nhíp, là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp xúc của nhíp với dầm cầu. Quang nhíp thường được đặt dưới một góc , vì vậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng. Muốn giảm lực x góc phải làm càng nhỏ nếu có thể, nhưng góc phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhíp không vượt quá trị giá, giá trị trung gian. Khi ô tô chuyển động không tải thì góc thường chọn không bé hơn 30. Khi tải trọng đầy góc có thể đạt giá trị số . Để đơn giản chúng ta không tính đến ảnh hưởng của lưc X. Hệ thống treo là đối xứng 2 bên. Vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tính toán cho một bên. +) Khối lượng không được treo +)Trọng lượng cầu trước: Gt= 1400 N +) Trọng lượng một bánh xe có lắp lốp: Gbx = 350 N +) Trọng lượng 1 bên nhíp : Gnhíp = 190 N +) Trọng lượng không được treo Mctt = Mct + 2.Gbx + 2. Gnhíp =1400 +2.350 +2.190 = 2500 N => Trọng lượng treo trước: Mtt – Mt – Mctt = 10530 – 2500 = 8030 N +) Trọng lượng được phân lên một nhíp Chọn nhíp trước là nhíp đối xứng cho nên lực tác dụng lên 1 đầu nhíp là 2007 N 2.3.1 Chọn thông số nhíp - Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng( lá nhíp) ghép lại với nhau. Các lá nhíp có bán kính cong và chiều dài nhất định để ở trạng thái tự do, bán kính cong và chiều dài các lá nhíp dưới giảm dần ( hình vẽ) Khi ghép lại với nhau các lá sẽ ôm khít vào nhau. Kích thước hình học nhíp là: Chiều dài các lá: L1, L2, ...Lk tiết diện lá nhíp b x hk Trong đó: Số lá nhíp : n Chiều rộng lá nhíp: b Số nhóm chiều dày và chiều dày các lá trong mỗi nhóm: hk Chọn chiều dài nhíp chích Đối với xe tải: chiều dài toàn bộ nhíp ( Lt) mm Chọn L = 1000 mm Tham khảo số xe có tải trọng tương đương ta chọn sơ bộ như sau: +) Chiều rộng b và chiều dày ht phải thoả mãn các điều kiện: Chọn số lá nhíp: n =7 trong đó có 2 lá nhíp cái. +) Chiều rộng các lá: b = 60 mm; +) Chiều dày các lá: h1 = 6 mm; mm +) Chiều dài các lá: l1 = l2 = mm +) Chọn L = 1000 mm ; L1 = L2 = 1000 mm ; +) Chọn khoảng cách giữa 2 quang nhíp Iq = 120 mm Ta có chiều dài 1/2 nhíp tính từ quang nhíp: mm Như vậy chiều dài ½ nhíp tính từ quang nhíp là l1 = 440 mm +) Chiều dài các lá nhíp( cụ thể là lk) được tính bằng hệ số phương trình sau đây: Trong đó: Hệ phương trình xuất phát từ phương trình tính phản lực đầu mút lá nhíp (mục 2.1.4) với điều kiện phản lực đầu mút ở các lá bằng nhau. Trong hệ phương trình này ta coi lk là các ẩn số( trong đó l1 đã biết. Như thế ta có n -1 ẩn với n -1 phương trình. Giải hệ phương trình này ta sẽ có các lk với các lk này ta sẽ có phản lực các đầu mút lá nhíp xấp xỉ bằng nhau. Ta có: mm4 ; Cụ thể ta có 5 phương trình sau: Trong hệ phương trình này l1 là chiều dài 2 lá nhíp cái ( lá thứ nhất và lá thứ 2) l6 là chiều dài lá cuối cùng lá thứ 7 - Giải hệ phương trình này bằng phương pháp thế ta có: Từ (5) Thay kết quả trên vào (4) ta lại có: Tương tự từ (3) Từ (3) ta có: Từ (1) ta có: Như vậy ta có chiều dài các lá nhíp là: l1 =( 1000 -120)/2 = 440 mm l2 = 440. 0,854 = 376 mm l3 = 376. 0,828 =312 mm l4 = 312. 0,789 = 245 mm l5 = 245. 0,725 = 178 mm l6 = 178. 0,6 = 106 mm *) Từ công thức lk =(lk – lq)/2 ta lại có: Lk = 2. lk +lq l1 = 1000 mm, ( 2lá) l2 = 2. 376 + 120 = 872 mm l3= 2. 312 + 120 = 744 mm l4 = 2. 245 + 120 = 610 mm l5 = 2. 178 + 120 = 476 mm l6 = 2. 106 + 120 = 332 mm 2.3.2 Tính độ cứng của nhíp Khi lắp nhíp lên xe, nhíp được bắt chặt với dầm cầu bằng quang nhíp với kết cấu này ta có thể coi nhíp bị ngàm cứng ở giữa. Do vậy khi tính toán ta chỉ tính cho một nửa nhíp với giả thiết nhíp bị ngàm cứng chặt một đầu. Sơ đồ tính toán( hình vẽ bên) - Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp được tính theo công thức sau: Trong đó: E = 2.105 N/m2 : là hệ số thực nghiệm lấy = khoảng chọn = 0,85 ak = (l1 – lk+1) Yk = Ik - Tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k. Nhíp có 2 lá nhíp cái khi tính toán ta coi 2 lá này là lá thứ nhất, do vậy trường hợp này ta tính số lá nhíp là 6 lá: n = 6 Để tiện cho việc tính toán ta lập bảng sau: k lk ( mm) ak+1 (mm) b (mm) hk (mm) Jk (mm4) Ik (mm4) Yk (x10 – 7) Yk –Yk+1 (x10 -7) a3k+1.Yk– Yk+1) 1 440 73 60 2x6 2160 2160 463 204 440 2 367 128 60 7 1715 3875 258 79 1656 3 312 195 60 7 1715 5590 178 42 3114 4 245 262 60 7 1715 7305 136 26 4676 5 178 334 60 7 1715 9020 110 17 6334 6 106 440 60 7 1715 10735 93 93 7922 244102 Thay số vào công thức (2.6) ta có: (N/mm) Kiểm tra lại độ êm dịu: Độ võng tĩnh: f = (mm) =9,55( cm) Tần số dao động: n =(lần / phút) => Đạt yêu cầu so với chọn sơ bộ: 96 lần / phút 2.3.3 Tính bền nhíp Đối với nhíp 1/2 elíp với lý luận như ở phần 2 .1.4 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 là loại 1/4 elip một đầu được ngàm chặt, một đầu chịu lực. - Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua đầu mút. - Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau. Với các giả thiết trên thì sơ đồ tính bền nhíp như sau( hình vẽ) Tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ 2 bằng nhau. Tương tự, tại điểm s biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Ta có hệ phương trình tính các phản lực tại các đầu mút của lá nhíp như sau: ( 2.7) - Trong đó hệ số: Ak, Bk, Ck được tính theo công thức ( 2.5) cụ thể như sau: Thay vào (2.7) ta có hệ phương trình sau: Trong đó: P = 2007 N Giải hệ phương trình: Từ (5) ta có : X5 = X6 thế vào (4) 1,564. X4 -2.X5 + 0,423.X6 =0 X4 = X5 thế vào (3) ta có X4 =X3 Thế vào (1) ta có X2 = P Như vậy: X6 = X5 = X4 = X3 = X2 = 2007 N +) Điều này hoàn toàn phù hợp vì như trên đã nói khi phương trình ( 2.4) tính chiều dài các lá nhíp được thiết lập dựa trên cơ sở giả thiết rằng các phản lực tại các đầu mút các lá nhíp bằng nhau. 2.3.4 Tính ứng xuất nhíp trước Sơ đồ tính toán trên hình vẽ: Điểm A: Điểm tiếp xúc với lá nhíp phía dưới MUA = XU( lk – lk+1) (2.8) Điểm B tại quang nhíp ( tại ngàm) MUB = Xk.lk – Xk+1.lk+1 (2.9) +) Với vật liệu lá nhíp là: 65, 60 C2 thì ứng xuất cho phép là thường có giá trị = 600 MN/m2 ( khi chịu tải trọng tĩnh) ( 2.10) Lá nhíp 1 và 2 ( lá cái) mm3 = 0,720 cm3 Các lá nhíp còn lại: mm3 = 0,490 cm3 +) Ta có kết quả theo bảng sau: K lk( cm) Xk(N) MUA(Ncm) UA(N/cm2) MUB(Ncm) UB(N/cm2) 1 44 2007 14651 20348 14651 20348 2 36,7 2007 11038 22526 11038 22526 3 31,2 2007 13446 27440 13446 27440 4 24,5 2007 13446 27440 13446 27440 5 17,8 2007 14450 29489 14450 29489 6 10,6 2007 21274 43416 Theo kết quả bảng ta có biểu đồ ứng suất sau: 29224 29224 Lá 1,2 29224 29224 Lá 3 29766 29766 Lá 4 29224 29224 Lá 5 30307 30307 30848 30848 32472 21274 Lá 6 Lá 7 Vật liệu nhíp xe tải có = 60.000 N/cm2 Như vậy nhíp trước đủ bền ( Nhìn vào bảng kết quả ta thấy điểm A và điểm B cua nhíp mô men và ứng xuất bằng nhau. Kết quả này là do phản lực tác dụng lên lá nhíp bằng nhau) 2.3.5 Tính bền tại nhíp trước - Tại nhíp chịu lực thẳng đứng Z và lực dọc P( lực kéo Pk hoặc lực phanh Pr) Ứng xuất uốn tai nhíp tính bằng: Trong đó: ; b: Chiều rộng lá nhíp ( b =6 cm) h: Chiều dày lá nhíp ( h1,2 = 6 mm;. h3 –h1,2 = 7 mm) D: Đường kính trong tai nhíp Dmax = Ứng xuất tổng hợp cho phép lá 350 MN/m2 = 35000 N/cm2 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: Trong đó hệ số bám của bx với đất. Lấy =0,7 - phản lực của đất lên bánh xe: N -> Pp = Zbx.0,7 = 5265.0,7=3685 N +) Chọn đường kính của tai nhíp: D = 5(cm) N/cm Ứng xuất kéo( hoặc nén) tai nhíp bằng: (N/cm2) Vậy ứng xuất tổng hợp 29684 N/cm2 so với Vậy tai nhíp đủ bền. Tính bền chốt nhíp +) Nếu chốt nhíp được chế tạo bằng thép các bon trung bình ( thép 30 hoặc 40) xianua hoá thì ứng xuất chèn dập cho phép là 3 – 4 MN/m2 được chế tạo bằng thép hợp kim có thành phần các bon thấp (20 X) được thấm các bon trước khi tôi thì ứng xuất chèn dập cho phép là 7,5 – 9 MN/m2. +) Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt = 5(cm) = 50 mm Chốt nhíp được kiểm nghiệm theo ứng xuất chèn dập. Z( như đã được tính ở phần trên) Z = 4015 N Vậy ta có : Zcd = (N/cm2) Vậy chốt nhíp đảm bảo bền. 2.4 Thiết kế giảm chấn Như đã nêu ở phần chọn phương án loại giảm chấn được chọn để thiết kế là giảm chấn ống tác dụng 2 chiều không đối xứng. Sự cản chấn động của hệ thống treo không chỉ phụ thuộc vào giảm chấn mà còn do ma sát giữa các lá nhíp, ma sát giữa các khớp nối của hệ thống treo. Việc tác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằng cách thiết kế giảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số mà ta kiểm soát được. Tức là lực cản chấn động của giảm chấn, ảnh hưởng dập tắt chấn động của các yếu tố không kiểm soát được là không lớn lắm. Vì vậy, khi thiết kế giảm chấn ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cản giao động của giảm chấn. Khi làm việc giảm chấn phải thực hiện được nhiệm vụ của nó là dập tắt dao động tương đối của phần được treo và phần không được treo. - Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông số ban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí của giảm chấn. 2.4.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Hệ số cản của hệ thống treo góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của xe, tương tự bộ phận đàn hồi, tuỳ thuộc cách lắp giảm chấn trên xe. Hệ số cản của giảm chấn có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo. +) Chọn hệ số dập tắt dao động ; Trong đó: C : độ c của hệ thống treo M: Trọng lượng được treo kích trên bánh xe : Hệ số dập tắt dao động (Ở ô tô hiện nay = 0,150,3) Chọn = 0,20 C =42 N/mm = 42000N/m kg +) Hệ thống treo xe thiết kế là hệ thống treo phụ thuộc với kết cấu này ta có: Kz = K( Kt là hệ số cản của HTT, k là hệ số cản của giảm chấn) Ta lại có: Kgc =( Kn + Ktr)/2 và Ktr =Kn Chọn Ktr = 3Kn (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình 2.4.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn Chọn sơ bộ kích thước ngoài của giảm chấn. Kích thước ngoài của giảm chấn được xác định theo các điều kiện sau: Hành trình làm việc của giảm chấn Kích thước các bộ phận của giảm chấn Đủ diện tích toả nhiệt để giảm chấn không nóng quá một nhiệt độ cho phép khi làm việc căng thẳng. Kích thước sơ bộ của các bộ phận giảm chấn được cho trên D. Đường kính pistong giảm chấn được xác định sợ bộ theo bảng Với trọng lượng toàn bộ xe là 34980 N. Ta chọn d = 30 mm Đường kính vỏ ngoài của giảm chấn. Dn = Chọn Dn = 45 (cm) Chiều dài phần thân giảm chấn: L =Lv + Lp + Lg + Lm Hành trình cực đại của giảm chấn Lg với độ võng tĩnh của nhíp trước là 9,55 cm ; Chọn Lg = 9