Kiểm nghiệm hệ thống treo trước xe matiz

Lời nói đầu Đồ án môn học là một phần không thể thiếu được đối với mỗi người học viên trong quá trình học tập tại trường nhằm củng cố, hoàn thiện những kiến thức đã được trang bị và nâng cao khả năng áp dụng lý thuyết đã học vào thực tế công việc sau này mà trước mắt là đồ án tốt nghiệp . Qua đó giúp học viên hệ thống lại các kiến thức chuyên ngành đã học, đồng thời bổ sung những kiến thức mà bản thân còn thiếu sót trong quá trình học tập và giúp cho học viên có khả năng tư duy khoa học trong thực hiện công việc. Ngành Ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự nghiệp phát triển của xã hội . Xe Ô tô được phổ biến trong toàn bộ nền kinh tế quốc dân, ở nhiều lĩnh vực khác nhau như : nông lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh.... Đặc biệt các loại xe được sử dụng rất phổ biến trong quân đội, đây là phương tiện vận chuyển các loại vật chất khí tài và cơ động bộ đội. Nhiều thành tựu khoa học đã được áp dụng vào nghành công nghiệp chế tạo Ô tô nhằm mục đích nâng cao khả năng phục vụ, nâng cao độ tin cậy của Ô tô. Các nội dung này nhằm mục đích giảm nhẹ cường độ lao động của người lái, đảm bảo an toàn tốt nhất cho nguời và hàng hoá phương tiện, tăng vận tốc trung bình, tăng tải trọng hàng hoá vận chuyển, tăng tính tiện nghi và tính kinh tế nhiên liệu, giảm giá thành sản xuất... Ngày nay, nền kinh tế đất nước ta đang trên đà phát triển, trong đó nghành công nghiệp Ô tô không ngừng tăng trưởng cả về quy mô và chất lượng sản xuất chế tạo, lắp ráp. Các nhà máy ô tô đang mộc lên rất nhiều, nhiều loại Ô tô sẽ được chế tạo và lắp ráp tại Việt Nam với các thông số kỹ thuật cao, tính năng tác dụng phù hợp với điều kiên khai thác, địa hình thời tiết ở nước ta. Do vậy việc nghiên cứu những vấn đề lí thuyết và kết cấu Ô tô một cách cẩn thận sẽ giúp chúng ta sử dụng và khai thác các loại xe một cách có hiệu quả, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm….Đây là một yêu cầu cần thiết đối với người cán bộ kỹ thuật nghành xe và kỹ sư cơ khí động lực trong khai thác sử dụng cũng như thiết kế chế tạo sau này. Thực hiện đồ án môn học là tổng hợp kiến thức lý thuyết áp dụng vào bài toán cụ thể góp phần tích luỹ và nâng cao các kiến thức đã được học, chuẩn bị tốt hơn cho đồ án tốt nghiệp và công tác sau này. Với sự hướng dẫn của thầy Trần Minh Sơn cùng các thầy giáo bộ môn ô tô quân sự, khoa Động Lực HVKTQS, tôi đã thực hiện đồ án này.Trong quá trình làm đồ án, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng không khỏi có những chỗ còn thiếu sót, tôi rất mong được sự đóng góp chỉ bảo của thầy hướng dẫn cũng như các thầy trong bộ môn để đồ án môn học này hoàn thiện hơn.Tôi xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Đào Minh Thắng Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE MATIZ Giới thiệu chung về xe Matiz Matiz là loại ôtô du lịch 4 chỗ có công thức bánh xe là 4x2, nó được sản xuất từ năm 1998 tại nhà máy ôtô Daewoo Hàn Quốc sau đó du nhập vào Việt Nam và được lắp ráp tại nhà máy liên doanh ôtô Việt Mam-Daewoo (Vidamco). Xe Matiz có các kích thước cơ sở như chiều dài cơ sở, chiều rộng cơ sở đều thấp tạo cho xe có tính cơ động cao rất phù hợp với điều kiện đường xá nhỏ hẹp ở Việt Nam do vậy xe có thể đi vào những con đường nhỏ, ngõ nghách của nội thị và ven đô mà nhiều loại ôtô khác không thể đi vào được. Với giá thành phù hợp, mức tiêu thụ nhiên liệu thấp, tiện dụng nên xe Matiz đã được nhiều gia đình lựa chọn làm phương tiện đi lại và du lịch, đặc biệt nó được nhiều hãng taxi sử dụng để kinh doanh dịch vụ góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế. Kiểu dáng bên ngoài xe và một số kích thước cơ bản của xe được thể hiện trên hình 1.1 và hình 1.2. Hình1.1. Kiểu dáng bên ngoài xe Matiz Hình 1.2. Một số kích thước cơ bản của xe Matiz Đặc tính kỹ thuật của xe MATIZ Bảng 1.1. Bảng đặc tính kĩ thuật của xe Matiz TT Thông số kỹ thuật Giá trị (Đặc điểm) Đơn vị 01 Thông số về trọng lượng Tải trọng 432 kg Trọng lượng xe không tải : 778 kg Trọng lượng toàn bộ : 1210 kg 02 Thông số về tính năng thông qua Bán kính quay vòng nhỏ nhất 4,55 m Góc vượt dốc lớn nhất 24 Độ Góc nghiêng ngang 30' 30' Độ chụm 2o48' Vận tốc lớn nhất của xe 144 Km/h Mức tiêu hao nhiên liệu 7 l/100Km Thời gian tăng tốc từ 0-100 km 14 s 03 Thông số về động cơ Dung tích công tác 0,796 lít Đường kính xy lanh D 68,5 mm Hành trình pít tông S 72 mm Tỷ số nén 9,3 Công suất Nemax 37,5 Kw Số vòng quay neN 6000 v/ph Mô men Memax 68,6 Nm Số vòng quay neM 4600 v/ph Góc đánh lửa sớm 10 độ Nước làm mát động cơ 3,8 lít Dầu bôi trơn động cơ(cả lọc) 2,7 lít 04 Thông số về hệ thống truyền lực Ly hợp Kiểu ma sát khô, một đĩa bị động, lò xo ép hình đĩa Hộp số Cơ khí, 5 cấp, dẫn động gián tiếp Tỷ số truyền hộp số(ihs) ihs1 3,818 ihs2 2,210 ihs3 1,423 ihs4 1,029 ihs5 0,827 iL 3,583 Tỷ số truyền của truyền lực chính (i0) 4,444 05 Thông số về hệ thống lái Cơ cấu lái Kiểu bánh răng trụ thanh răng Tỷ số truyền cơ cấu lái 15,7 Tỷ số truyền dẫn động lái 0,984 Dầu trợ lực lái 1 lít 06 Thông số về hệ thống phanh Cơ cấu phanh + Phanh trước phanh đĩa + Phanh sau phanh guốc Dẫn động phanh thuỷ lực, trợ lực chân không Hành trình tự do bàn đạp chân phanh 6-10 mm Dầu phanh 0,45 lít 07 Thông số về phần vận hành Hệ thống treo + Treo trước Độc lập kiểu nến + Treo sau Phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Số lượng bánh xe 4 Kích thước của lốp xe 175/60R13 08 Thông số kiểm tra điều chỉnh Bình xăng 35 lít Dầu hộp số 2,1 lít Khe hở xupáp + Xupáp hút 0,15 0,02 mm + Xupáp xả 0,32 0.02 mm Đặc tính các cụm và hệ thống chính của xe Matiz Động cơ Động cơ xe Matiz là loại động cơ xăng 4 kì được bố trí đằng trước và đặt ngang xe. Nó là loại động cơ M-TEC bao gồm 3 xilanh bố trí thẳng hàng có thứ tự làm việc là 1-3-2 với dung tích công tác theo nhà sản xuất là 796cc. Công suất lớn nhất của động cơ là 37,5kw ứng với số vòng quay của trục khuỷu là 6000 v/ph. Mô men xoắn lớn nhất của động cơ là 68,6 Nm ứng với số vòng quay là 4600 v/ph. Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Xe sử dụng hệ thống phun xăng điện tử đa điểm (MPI) với các loại xăng có chỉ số octan là Ron95, 91, 87, 83. Áp suất đầu ra của bơm xăng là 380 kpa, dung tích bình xăng là 35 lít. Hệ thống làm mát: Hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước. Hệ thống bôi trơn : Theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như: SAE 5W30, SAE 10W30, SAE 15W40 Hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực của xe bao gồm: ly hợp, hộp số, truyền lực chính và vi sai, các đăng. Ly hợp: Là loại ly hợp thường đóng 1 đĩa bị động, ma sát khô, có lò xo ép hình đĩa, dẫn động cơ khí kiểu cáp. Ở loại ly hợp này sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn từ đó có thể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng. Mặt đáy của lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được liên kết với vỏ . Mặt đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó. Hộp số: là loại hộp số cơ khí 5 cấp (5 số tiến và một số lùi), 2 trục, dẫn động điều khiển cơ khí gián tiếp thông qua các dây kéo. Hộp số sử dụng cơ cấu đồng tốc kiểu khoá hãm, đồng tốc đặt ở đầu bánh răng chủ động số 5, giữa bánh răng chủ động số 3 và 4, giữa bánh răng bị động số 1 và 2. Truyền lực chính và vi sai: Vì đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố trí luôn trong cụm hộp số. Xe Matiz sử dụng truyền lực chính một cấp bánh răng trụ răng nghiêng vi sai thường. Các đăng: Xe sử dụng các đăng đồng tốc bi kiểu Rzeppa và Tripot để truyền lực cho bánh xe chủ động ở cầu trước (cầu chủ động dẫn hướng). Hệ thống lái Hệ thống lái xe Matiz bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lực lái. Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái. Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối. Trợ lực lái với van phân phối kiểu van xoay gồm các bộ phận cơ bản: Thùng dầu, bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực. Hệ thống phanh Hệ thống phanh xe Matiz bao gồm hệ thống phanh chân và phanh dừng (phanh tay). Hệ thống phanh chân có dẫn dộng phanh thuỷ lực trợ lực chân không hai dòng chéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước, cơ cấu phanh guốc ở cầu sau. Bộ trợ lực phanh và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối. Ty đẩy của bàn đạp phanh trước khi tác dụng vào pittông trong xi lanh chính có liên hệ với van phân phối của bộ trợ lực nên khi phanh lực tác dụng lên pittông xi lanh chính bao gồm cả lực của người lái và lực của bộ trợ lực phanh. Hệ thống phanh dừng được bố trí ở các bánh xe phía sau, ở cơ cấu phanh guốc phía sau ngoài phần dẫn động bằng thuỷ lực của phanh chân còn có thêm các chi tiết của cơ cấu phanh dừng. Hệ thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này bao gồm: cần kéo, các dây cáp và các đòn trung gian. Hệ thống treo, lốp, khung: Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (Mcpherson), kích thước đòn treo trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0. Còn đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn hướng mà điểm liên kết lằm trên đường tâm của trụ xoay đứng. Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô. Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một dầu tì vào gối tựa trên vỏ ôtô. Trên xe Matiz vì đòn treo dưới chỉ gồm một thanh nên có bố trí thêm một thanh giằng ổn định . Ngoài ra đây là bánh xe dẫn hướng nên trụ xoay đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi bánh xe quay vòng. Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ có khả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần tử hướng. Lốp xe gồm 4 lốp chính và 1 lốp dự phòng, kích thước lốp xe 175/60R13. Các bộ phận chính đều được lăp đặt trên vỏ xe nên đặc điểm chịu lực của xe là vỏ chịu lực. Hệ thống điện Điện áp mạng: 12V Máy phát: 12V- 65A Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 kw Ắc quy(MF): 12V- 35AH Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS) Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp... Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa Thiết bị phụ - Các thiết bị đo đạc hiển thị như: đồng hồ nhiên liệu, đồng hồ nhiệt độ nước làm mát, đồng hồ tốc độ, đồng hồ công tơ mét... - Trong xe có chỗ để tàn thuốc lá và để đồ uống, hộp đựng găng tay. CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO MATIZ 2.1. Giới thiệu chung hệ thống treo Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn và giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe). Mặc dù có rất nhiều chi tiết nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành 3 phần tử chính với các chức năng riêng biệt: - Phần tử đàn hồi: dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau. - Phần tử giảm chấn: Năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng. - Phần tử hướng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên khung xe (vỏ xe). Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ôtô. Hình 2.1 Bố trí chung của 1 hệ thống treo cơ bản 2.1.1. Hệ thống treo bị động Hệ thống treo bị động là một hệ thống mà các đặc tính của các thành phần (nhíp và giảm chấn) là cố định. Các đặc tính này được xác định bởi các nhà thiết kế hệ thống treo, theo mục đích thiết kế và ứng dụng mong muốn. Thiết kế hệ thống treo bị động là sự tối ưu hoá giữa độ ổn định và êm dịu chuyển động. Một hệ thống treo với cản lớn (gồm của cả phần tử giảm chấn, phần tử đàn hồi và lốp xe,... ) sẽ đem lại tính ổn định tốt nhưng cũng truyền mạnh các đầu vào từ đường lên thân xe. Khi xe chuyển động với tốc độ thấp trên đường nhấp nhô hoặc với tốc độ cao trên đường phẳng nó sẽ nhận được chuyển động xấu. Người lái và hành khách có thể cảm thấy khó chịu hoặc gây hư hỏng hàng hoá. Một hệ thống treo với cản nhỏ sẽ mang lại độ êm dịu chuyển động tốt hơn nhưng lại làm giảm đáng kể sự ổn định khi quay vòng hoặc khi vượt dốc.... Một hệ thống treo thụ động được thiết kế tốt có thể mở rộng phần nào khả năng chuyển động và ổn định, nhưng không thể loại trừ được sự mâu thuẫn này. Vì những lý do đó mà ngày nay trên các ôtô hiện đại người ta thiết kế các hệ thống treo khác nhau như được trình bày trong các mục dưới đây. 2.1.2. Hệ thống treo tích cực Trong hệ thống treo tích cực, cả giảm chấn và nhíp bị động được thay thế bằng một bộ kích thích lực. Bộ kích thích lực có thể cung cấp thêm hoặc tiêu tán bớt năng lượng cho hệ thống (không giống với giảm chấn bị động chỉ có thể tiêu tán năng lượng). Với một hệ thống treo tích cực, bộ kích thích lực có thể tác dụng lực mà không phụ thuộc vào dịch chuyển hoặc vận tốc của khối lượng treo và không treo. Nhờ vào bộ điều khiển chính xác, các kết quả tối ưu giữa độ êm dịu chuyển động và độ ổn định thân xe tốt hơn đối với hệ thống treo bị động. 2.1.3. Hệ thống treo điều chỉnh Một hệ thống treo điều chỉnh được tổ hợp từ phần tử đàn hồi trong hệ thống treo bị động và phần tử giảm chấn với đặc điểm là có thể điều chỉnh được bởi người lái. Lái xe có thể dùng thiết bị chọn để đặt mức độ cản dựa trên cảm giác chủ quan của họ. Hệ thống này có ưu điểm là nó cho phép người lái điều chỉnh sức cản theo tính chất đường. Tuy nhiên, người lái lại không thể điều chỉnh hệ thống treo để chống lại các đầu vào như ổ gà, khi quay vòng hoặc các loại đầu vào đường khác nói chung. 2.1.4. Các hệ thống treo bán tích cực Các hệ thống treo bán tích cực được đề cập lần đầu tiên vào đầu những năm 70. Trong loại hệ thống này, phần tử đàn hồi truyền thống được giữ lại, nhưng phần tử giảm chấn được thay thế bằng giảm chấn điều khiển. Trong khi hệ thống treo tích cực yêu cầu một nguồn năng lượng ngoài nhằm cung cấp các kích thích để điều khiển xe, thì hệ thống treo bán tích cực chỉ dùng năng lượng ngoài để điều chỉnh các mức độ cản, và làm cho bộ điều khiển ghi cùng các cảm biến làm việc. Bộ điều khiển xác định mức độ cản và tự động điều chỉnh để thu được cản đó (cản thích hợp). Một trong những cách thức điều khiển bán tích cực chung nhất là điều khiển kiểu móc treo. Về mặt toán học, điều khiển móc treo được biểu diễn như sau: Nếu ³ 0 thì C = cản cao; còn nếu:< 0 thì C = cản thấp Trong các bất phương trình trên, là vận tốc của khối lượng treo còn là vận tốc của khối lượng không treo. Loại điều khiển móc treo này gọi là điều khiển on-off vì giảm chấn chuyển về một trong hai trạng thái cản mà nó có thể có. Khi khối lượng treo chuyển động đi lên và khối lượng treo với không treo lại tiến đến gần nhau thì hệ số cản lý tưởng phải bằng không. Do các giới hạn vật lý của giảm chấn thực, hệ số cản bằng không là không thực hiện được nên người ta dùng hệ số cản rất thấp. Khi khối lượng treo chuyển động xuống dưới còn hai khối lượng tiến lại gần nhau, cách hoạt động của điều khiển móc treo là cần phải sinh ra một hệ số cản lớn vô cùng. Một hệ số cản lớn vô cùng thì không thể đạt tới được, do đó trong thực tế hệ số cản điều chỉnh được đặt ở mức cao nhất. Tác dụng của sơ đồ điều khiển móc treo là để giảm đến mức thấp nhất vận tốc tuyệt đối của khối lượng treo. Cũng có thể điều khiển nhờ loại giảm chấn không chỉ chuyển giữa trạng thái cao và thấp mà còn có vô số điểm nằm giữa hai mức đó. Loại hệ thống này được gọi là hệ thống bán tích cực thay đổi liên tục. Trong trường hợp giảm chấn điều khiển trong hệ thống treo bán tích cực bị hỏng thì nó sẽ trở về giảm chấn thường một cách dễ dàng. Các hệ thống treo bán tích cực không chỉ có ít dạng hư hỏng nguy hiểm mà còn ít phức tạp, ít xẩy ra các hư hỏng cơ khí và yêu cầu năng lượng nhỏ hơn nhiều so với các hệ thống treo tích cực. Vì vậy, loại hệ thống treo này sẽ là xu hướng phát triển tất yếu trong tương lai. 2.2. Phân loại hệ thống treo 2.2.1. Theo cấu tạo của phần tử hướng Có các loại như sau: - Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng. Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) của bánh xe bên này làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và ngược lại. Hệ thống treo phụ thuộc được sử dụng ở rất nhiều xe như: GAZ-53, GAZ-66, ZIL-131, KRAZ; KAMAZ,... - Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải không có liên kết cứng, mà chúng chỉ được nối gián tiếp với nhau qua khung xe hoặc vỏ xe...Chính vì vậy mà dao động hay chuyển dịch của các bánh xe là độc lập nhau. Loại hệ thống treo này được sử dụng hầu hết trên các xe du lịch. - Hệ thống treo cân bằng: hai bánh xe cùng một phía của hai cầu xe liền nhau có chung phần tử đàn hồi được bố trí xung quanh trục cân bằng. Hệ thống treo cân bằng thường gặp ở những xe nhiều cầu có tính năng thông qua cao. Những xe đó có ba hoặc bốn cầu trong đó bố trí hai cầu liền nhau. Hệ thống treo của những cầu này thường là hệ thống treo cân bằng phụ thuộc. Ví dụ như cầu thứ hai và thứ ba của ôtô ZIL-131; URAL-4320; KRAZ-255B,... 2.2.2. Theo cấu tạo của phần tử đàn hồi Có các loại như sau: - Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn. Đây là loại phổ biến nhất ở các ôtô quân sự và xe bọc thép bánh hơi. - Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi là khí nén có bình chứa là cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hợp. - Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp. - Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế độ xoắn. 2.2.3. Theo phương pháp dập tắt dao động Gồm có: - Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn (mà chủ yếu là các giảm chấn thuỷ lực dạng đòn và dạng ống). - Dập tắt dao động nhờ ma sát giữa các chi tiết của phần tử đàn hồi và trong phần tử hướng. Hệ thống treo này sẽ không được trang bị giảm chấn nên hiệu quả dập tắt dao động sẽ kém hơn so với trường hợp có giảm chấn. 2.3. Yêu cầu - Có tần số dao động riêng thích hợp với từng loại ôtô để đảm bảo độ êm dịu cần thiết. - Có độ võng động đủ để không sinh ra va đập lên các ụ đỡ; - Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động giữa vỏ xe v_ cầu xe; - Khi quay vòng hoặc khi phanh thì vỏ ôtô không bị nghiêng quá giới hạn cho phép - Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của các bánh xe với động học của dẫn động lái. 2.4. Phân tích kết cấu hệ thống treo xe Matiz Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu chuyển động và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn và giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng. Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mô men tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe). Qua tìm hiểu tôi thấy: hệ thống treo trước xe Matiz là hệ thống treo độc lập kiểu Macferson và treo sau là hệ thống treo phụ thuộc kiểu đòn kéo với dầm xoắn. Hệ thống treo xe Matiz gồm 3 bộ phận chính: - Phần tử đàn hồi là lò xo: có chức năng biến dao động tần số cao thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau. - Phần tử giảm chấn là loại thủy lực 1 lớp (loại ống đơn): dùng để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách biến năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng. - Bộ phận hướng là đòn treo dưới có tiết diện hình chữ I: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên khung xe (vỏ xe). Động học của bộ phận hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ôtô. Để đảm bảo cho hệ thống treo thực hiện chức năng trên thì có các yêu cầu hệ thống treo: - Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo được các tần số dao động riêng của vỏ xe và độ võng động phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển động của ôtô 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. - Dập tắt nhanh các dao động của vỏ và các bánh xe. - Giảm tải trọng động khi ôtô qua những đường gồ ghề. 2.4.1. Hệ thống treo trước kiểu Macferson của Matiz Hình2.2: Hệ thống treo trước xe Matiz 1-Thanh chống; 2-Tổng lắp giảm chấn; 3-Giá đỡ giảm xóc; 4-Đệm đỡ; 5-Đệm đỡ ; 6-Bạc đỡ; 7-Bạc ; 8 -Giá chặn lò xo ; 9-Giá chặn lò xo dưới; 10-Hãm giảm chấn; 11-Lò xo; 12- Ống giảm chấn; 13- Bạc kín dầu trong; 14-Ổ bi trong; 15-Trục khớp nối dẫn hướng; 16-Bu lông siết đòn treo ; 17-Chốt hãm ; 18-Đai ốc hoa ; 19-Vòng đệm  ; 20-Ống lót thanh ổn định ; 21-Chặn bụi đòn treo ; 22-Vòng siết  ; 23-Bạc lót đòn treo ; 24-Đòn treo ; 25-Thanh ổn định ; 26-Đế thanh ổn định; 27-Thanh đỡ dọc Treo trước của xe Matiz là hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi là lò xo kiểu “nến”, (McPherson), với một đòn treo dưới làm nhiệm vụ bộ phận hướng. Đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với khung xe, đầu ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thuỷ lực. Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô. Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một dầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ôtô. Trục bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng (vỏ giảm chấn). Trong hệ thống treo trước đòn treo dưới chỉ có một thanh nên được bố trí thêm một thanh giằng. Ngoài ra cầu trước là cầu chủ động đồng thời bánh xe là dẫn hướng nên trụ xoay đứng là vỏ giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi bánh xe quay vòng. Để tăng tính ổn định của phần thân vỏ của xe trong hệ thống này được bố trí thêm thanh ổn định Đặc điểm : Do ít chi tiết nên nó nhẹ nên khối lượng không được treo nhỏ, và đặc tính bám đường của bánh xe tốt. Vì vậy độ êm dịu chuyển và tính ổn định tốt Trong hệ thống treo của xe Matiz các lò xo chỉ đỡ thân xe, nó không có tác dụng định vị các bánh xe (đó là chức năng của các thanh liên kết) nên có thể dùng lò xo mềm hơn Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nên giúp hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ. Điều này giúp hạ thấp trọng tâm xe, làm tăng tính ổn định của xe Thanh ổn định trong hệ thống treo trước để giảm sự lắc ngang khi xe quay vòng và cải thiện tính ổn định cà các tính năng khác. Hệ thống tương đối nhỏ gọn nên chiếm ít không gian, nên giúp tăng không gian sử dụng của khoang động cơ. Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thống treo là lớn, nên có sự thay đổi nhỏ của góc đặt bánh trước do lỗi lắp hay do lỗi chế tạo chi tiết. Vì vậy, trừ độ chụm, bình thường không cần điều chỉnh các góc đặt bánh xe. 2.4.2. Hệ thống treo sau của xe Matiz Treo sau của xe Matiz là kiểu treo phụ thuộc lò xo trụ, với các đòn treo dọc xe. Kiểu này được sử dụng chủ yếu ở hệ thống treo sau của xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động, và được dùng chủ yếu trên các xe du lịch nhỏ. Để tăng tính ổn định trong hệ thống treo sau, tránh lắc ngang hệ thống được tranh bị thêm tay đòn ngang. Hình2.3: Hệ thống treo sau xe Matiz 1-Bộ giảm chấn; 2-Hãm giảm chấn; 3-Giá đỡ lò xo trên; 4-lò xo; 5-Vòng đệm; 6-Ống lót; 7-Tay đòn ngang ; 8 –Dầm cầu sau ; 9-Vòng bít dầui; 10-Ổ bi trong; 11-vòng đo tốc độ của ABS; 12-Ổ bi ngoài; 13- Chốt hãm; 14-Đai ốc hoa; 15-Nắp chặn; 16-Đòn treo dọc Đặc điểm của hệ thống treo sau kiểu đòn kéo với dầm xoắn trêm xe Matiz : Vì sự định vị của cầu xe được thực hiện nhờ các thanh liên kết nên hệ thống sử dụng lò xo mềm điều này giúp tăng độ êm dịu chuyển động cho xe. Do các bố trí hình học của các thanh nối, nên ngăn được chúi mũi xe khi phanh và xệ phần sau khi xe tăng tốc. Có cấu tạo đơn giản và kích thước tương đối nhỏ gọn, khối lượng không được treo nhỏ nên tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn. Mặt khác nó cũng cho phép tạo ra không gian bên trong xe rộng hơn. Việc sử dụng lò xo làm giảm đến mức tối thiểu ma sát trong hệ thống treo, những va đập nhỏ từ mặt đường có thể được hấp thụ, giúp cải thiện độ êm dịu chuyển động của xe. 2.5. Đặc điểm kết cấu của một số chi tiết thuộc hệ thống treo của xe Matiz 2.5.1. Giảm chấn Khi xe chịu va đập từ mặt đường, các lò xo bị nén và giãn để hấp thụ những va đập đó. Tuy nhiên vì lò xo có đặc điểm dao động liên tục, và vì dao động của nó chỉ tắt hẳn sau 1 thời gian dài, điều này là không mong muốn vì nó làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe. Muốn xe chuyển động êm dịu thì dao động của xe cần được nhanh chóng dập tắt. Giảm chấn trên xe có chức năng dập tắt nhanh chóng dao động của xe đồng thời còn giúp các lốp xe bám đường tốt hơn và cải thiện tính ổn định lái. Phần tử giảm chấn dùng để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách biến năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng. Trên cả hai hệ thống treo trước và treo sau của xe Matiz đều dùng là loại giảm chấn thủy lực kiểu ống đơn, tác dụng hai chiều. Nguyên lý làm việc : Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý làm việc của giảm chấn trên xe Matiz Khi nén : Trong kỳ nén, cần pittông đi xuống, làm áp suất dầu trong buồng cao hơn buồng trên. Vì vậy dầu trong buồng dưới bị đẩy lên buồng trên qua van piston. Lúc này lực cản được sinh ra bởi sự cản dòng chảy của van. Khí áp suất cao cũng gây ra áp suất cao trong dầu ở buồng dưới, đẩy nó lên buồng trên một cách nhanh chóng và êm dịu trong kỳ nén. Điều này đảm bảo lực cản ổn định Khi trả : Trong quá trình trả cần piston di chuyển lên trên, làm cho áp suất dầu ở trên cao hơn buồng dưới. Vì vậy dầu ở buồng trên bị đẩy xuống buồng dưới qua van piston và sự cản sinh ra bởi van đóng vai trò như một lực cản. Do cần chuyển động lên phía trên một phần cần đi ra khỏi xi lanh nên thể tích dầu bị nó chiếm chỗ giảm xuống. Để bù lại piston tự do được đẩy lên phía trên (bởi khí cao áp bên dưới nó) một đoạn tương đương với thể tích bị thiếu hụt này. 2.5.2 Lò xo Lò xo là phần tử đàn hồi có chức năng biến dao động tần số cao thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau. Khi bánh xe đi qua mấp mô, lò xo của hệ thống treo bị nén lại rất nhanh. Do lò xo có xu hướng ngay lập tức trở về chiều dài có tải ban đầu của nó nên nó sẽ giãn ra, nâng thân ôtô lên phía trên. Tuy nhiên, do lò xo tích luỹ năng lượng trong quá trình nén nên nó phải giqn ra vượt quá chiều dài bình thường của nó để giải phóng năng lượng. Chuyển động lên phía trên của thân ôtô cũng giúp lò xo vượt quá chiều dài ban đầu của nó. Khi thân ôtô dịch chuyển xuống nó ấn lò xo nén lại quá chiều cao chịu tải bình thuờng, vì vậy lò xo tác dụng trở lại bằng cách đẩy thân ôtô lên phía trên. Quá trình này lặp đi lặp lại và được gọi là sự dao động của lò xo. Biên độ của mỗi lần dao động đều nhỏ hơn lần trước, cuối cùng dập tắt hẳn dao động lên xuống của ôtô (hình 2.5) Hình 2.5. Quá trình dao động của lo xo trên xe Lò xo được sử dụng trên xe Matiz là loại lò trụ có chiều dài không tải là 372mm, và có bước xoắn là 10mm. Đây là loại lò xo được dùng phổ biến trên các xe sử dụng hệ thống treo độc lập. Hình 2.6. Lò xo sử dụng trên xe Matiz Nếu đem so sánh lò xo với nhíp thì lò xo có các ưu và nhược điểm sau: Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng là lớn nếu so sánh với nhíp Do không có nội ma sát như nhíp nên lò xo không thể tự kiểm soát sự dao động của bản thân, nên cần phải sử dụng giảm chấn cùng lò xo. Do không có lực cản ngang nên cần các thanh liên kết để đỡ cầu xe (đòn treo, thanh ngang...) 2.5.1 Vấu cao su Để làm tăng khả năng hấp thu lực từ mặt đường lên xe, các chi tiết vấu cao su được sử dụng nhiều trên hệ thống treo của xe Matiz. Vấu cao su hấp thụ năng lượng dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực. Các vấu cao su xuất hiện nhiều tại các vị trí như là đầu trên của giảm chấn, trên các vị trí liên kết giữa thanh giằng ổn định và đòn treo dưới, khớp bản lề đầu trong của đòn treo dưới với khung xe... Hình 2.7. Một số vị trí đặt vấu cao su trên xe CHƯƠNG 3 KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TRƯỚC XE MATIZ Các thông số ban đầu: TT Thông số kỹ thuật Giá trị (Đặc điểm) Đơn vị 1 Công thức bánh xe 4 x 3 2 Trọng lượng phần treo (khi ô tô đầy tải) -Phân bố lên cấu trước -Phân bố lên cầu sau 12100 5740 6360 N N N 3 Trọng lượng xe khi không tải Trọng lượng phần không treo 806 432 Kg Kg 4 Khoảng sáng gầm xe 0,140 m 5 Chiều dài cơ sở của xe 2,340 m 6 Hệ số cản của giảm chấn -Hành trình nén -Hành trình trả 1607 4019 Ns/m Ns/m 7 Độ cứng của lốp trước Độ cứng của treo trước Độ cứng của lò xo 90787 90787 41 N/m N/m N/mm Bảng 3.1: Các thông số ban đầu Xác định hệ só phân phối khối lượng phần treo: (3.1) Trong đó: M - Khối lượng phần treo ô tô, M = 346 (kg) a - Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trước, cầu sau; Ta có: a=1,23 (m), b=1,11 (m) Jy - Mômen quán tính khối lượng của phần treo đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần treo. Ta có công thức tính: Jy =A.M.L2 Với: A - Hệ số kinh nghiệm, lấy A = 0,11 L - Chiều dài cơ sở ô tô, L=2,340 (m) Thay vào công thức (3.1), ta có: Ta thấy = 0,544,không nằm trong khoảng 0,8 ¸ 1,2 nên theo [1], ta có thể coi phần trước và phần sau xe dao động độc lập với nhau. Khối lượng phần treo phân bố lên cầu trước và cấu sau tính như sau: M1=M.= 1210.=574 ( kg) M2= M.= 1210. =636 (kg) Xây dựng đường đặc tính tần số dao động: Để xây dựng các đặc tính tần số biên độ của các lượng ra, ta dùng toán tử Laplace, đưa các ẩn của hệ phương trình vi phân về dạng hàm ảnh và biến đổi tiếp để đưa hệ phương trình vi phân về dạng hệ phương trình đại số có các ẩn là hàm truyền, sau đó giải hệ phương trình đại số để tìm các hàm truyền Laplace. Hàm truyền tần số nhận được bằng cách thay p trong hàm truyền Laplace bằng j.w - với w là tần số kích thích. Sau khi đã có các hàm truyền tần số, ta xây dựng các đặc tính tần số biên độ. áp dụng vào (3.7) tức là dùng biến đổi Laplace để đưa hệ phương trình vi phân về dạng hệ phương trình có ẩn là các hàm ảnh, ta được: (3.8) Chúng ta sử dụng các ký hiệu sau: ; ; ; ; ; ; ; ; ; (p2 + nz.p + wz2).Z(p)- (hz.p + gz2).x(p) = 0. (3.9) (p2 + nx.p + wx2).x(p) - (hz.p + gz2 ).a. Z(p) = (n01.p+w012).q(p). Thông thường thì lực cản của lốp (được thể hiện thông qua các hệ số n01) có giá trị nhỏ nên có thể bỏ qua: Nếu đặt các hệ số như sau: a11= (p2 + nz.p + wz2); a12 = - (hz1 + gz12) ; a21 = (p2 + nx.p + wx2) ; a22= – (hz2.p + gz22 ).a2; Thì hệ phương trình (3.9) sẽ được viết lại: a11.Z(p) + a12.x(p) = 0 (3.10) a21.Z(p) + a22.x(p) = w012. q(p) Lấy 2 vế của các phương trình của hệ (3.10) chia cho q(p), ta được hệ phương trình có ẩn là các hàm truyền: a11.Wz(p) + a12.Wx(p) = 0 (3.11) a21.Wz(p) + a22.Wx(p) = w012 Viết dưới dạng ma trận hệ phương trình trên: x= (3.12) Như đã nói ở trên ta chọn kích động động học có dạng hàm điều hòa: q = q0.sin(wt); Sau khi giải ra các hàm truyền chuyển dịch, ta có thể tìm các hàm truyền vận tốc, gia tốc hoặc các hàm truyền của lực động tác dụng xuống nền đường,… Hàm truyền từ mặt đường đối với gia tốc khối lượng treo: (3.9) Hàm truyền từ mặt đường đối với biến dạng nhíp: (3.10) Hàm truyền từ mặt đường đối với lực động tác dụng xuống nền đường: (3.11) Để nhận được các hàm truyền tần số (hay còn gọi là hàm truyền Fourier) ta thay p = j.w trong các hàm truyền Laplace đã tìm được ở trên. Các hàm truyền Fourier có dạng phức như sau: Wz = C1+j.D1; Wx = C2+j.D2 ; Tính toán kiểm nghiệm phần tử của hệ thống treo Tính toán kiểm tra sự làm việc của giảm chấn theo chế độ nhiệt. Các số liệu ban đầu: - Hệ số cản của giảm chấn K ở hành trình nén : Kn = 1607 Ns/m ở hành trình trả : Kt = 4019 Ns/m - Vận tốc dịch chuyển của piston giảm chấn Vp = 0,45m/s - Đường kính giảm chấn D= 50 mm - Chiều dài khoang chưa dầu của giảm chấn L = 32 mm. Để tính toán kiểm nghiệm bền nhiệt cho giảm chấn bao gồm: Xác định công suất khuếch tán của giảm chấn: Xác định nhiệt nung nóng thành giám chấn: Trong đó : : Nhiệt độ môi trường ta lấy =30 : Hệ số truyền nhiệt vào không khí của thành ống giảm chấn. Đối với giảm chấn thành ống trụ, hệ số truyền nhiệt có thể xác định theo công thức sau: Trong đó: : Vận tốc của dòng không khí có thể lấy vận tốc của dòng không khí bằng vận tốc của ô tô. D : Đường kính ngoài của thành ống giảm chấn D = 50mm = 1,16.60 w/m2độ F : Diện tích làm mát của ống giảm chấn Vậy nhiệt độ thành ống giảm chấn là : Thay số ta có t = 1170C t nằm trong giới hạn cho phép 1100C - 1200C. Như vậy giảm chấn đảm bảo bền nhiệt. KẾT LUẬN Sau khi nhận đồ án môn học, ý thức được vai trò quan trọng của đồ án môn học .Tôi đã bắt tay vào thực hiện nhiệm vụ đồ án được giao, trên cơ sở sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Trần Minh Sơn và các thầy trong bộ môn ô tô quân sự,khoa động lực, cùng với sự cố gắng của bản thân tôi đã hoàn thành đồ án môn học đúng thời hạn quy định. Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã thu được nhiều kiến thức bổ ích, đã có cái nhìn tổng quan về một loại xe cụ thể, hiểu biết sâu sắc hơn về cơ cấu phanh guốc. Đồ án giúp tôi tiếp cận một đề tài nghiên cứu khoa học, đồ án môn học cũng là một bước tập duyệt để có thể thục hiện tốt đồ án tốt nghiệp sau này. Trong quá trình thức hiện đồ án, tôi đã cố gắng học hỏi tìm hiểu nhằm hoàn thành nhiệm vụ được giao, cả về yêu cầu nội dung lẫn hình thức cũng như thời gian hoàn thành nhiệm vụ .Nhưng do khả năng còn nhiều hạn chế cũng như giới hạn về mặt thời gian, nên chắc chắn không tránh khỏi những sai sót.Kính mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy. Qua đây tôi cũng xin được bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới thầy giáo Trần Minh Sơn và những những người đã giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án nay. Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 29 tháng05 năm 2009. Người thực hiện Đào Minh Thắng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hướng dẫn đồ án môn học ô tô ‘’ Lý thuyết kết cấu và tính toán ô tô quân sự ’’. (Tập IV) Trường Đại học kỹ thuật quân sự – 1977 [2]. Hướng dẫn sử dụng xe Matiz Nhà máy VIDAMCO [3]. Nguyễn Hữu Cẩn , Dư Quốc Thịnh Thiết kế tính toán ôtô máy kéo (tập I, II) NXB Khoa học và Kỹ thuật. - 2005 [4]. Nguyễn Phúc Hiểu, Võ Văn Hường. Lý thuyết ôtô quân sự Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1983 [6]. Phạm Đình Vi, Vũ Đức Lập. Cấu tạo ôtô quân sự tập 1, 2 Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1995 [7]. Phạm Vỵ - Dương Ngọc Khánh Bài giảng cấu tạo ôtô Đại Học Bách Khoa Hà Nội -2004 [8]. Service Manual Matiz (My 2003) DAEWOO MOTOR CO., LTD.