Thiết kế hệ thống treo ôtô quân sự hai cầu trọng tải 5 tấn

dïng ®Ó h¹n chÕ hµnh tr×nh dÞch chuyÓn b¸nh xe ë hµnh tr×nh tr¶ cßn vÊu cao su 5 t­¬ng øng ë hµnh tr×nh trªn (h×nh 1.14). H×nh 1.14: CÊu t¹o hÖ thèng treo tr­íc dïng hai ®ßn treo kh«ng b»ng nhau. 1. VÊu h¹n chÕ hµnh tr×nh; 2. Lß xo; 3. Gi¸ ®ì; 4. Gi¶m chÊn; 5. VÊu h¹n chÕ hµnh tr×nh. 1.2.4. Gi¶m chÊn. - Gi¶m chÊn dïng ®Ó dËp t¾t dao ®éng cña th©n xe vµ cña cÇu xe b»ng c¸ch biÕn n¨ng l­îng c¬ häc thµnh nhiÖt n¨ng ®Ó n©ng cao ®é an toµn chuyÓn ®éng vµ ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng. ë trªn c¸c xe hiÖn nay, gi¶m chÊn sö dông phæ biÕn lµ gi¶m chÊn thuû lùc. Gi¶m chÊn thuû lùc lµ bé phËn quan träng cña hÖ thèng treo b¶o ®¶m gãp phÇn n©ng cao an toµn chuyÓn ®éng vµ ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng nhÊt lµ trong c¸c tr­êng hîp ho¹t ®éng trong ®iÒu kiÖn ®­êng xÊu. §Æc biÖt ®èi víi c¸c « t« qu©n sù nhÊt thiÕt ph¶i bè trÝ gi¶m chÊn thuû lùc. §èi víi xe hai cÇu chñ ®éng vµ 3 cÇu chñ ®éng th× gi¶m chÊn thñy lùc ®­îc ®Æt ë tÊt c¶ c¸c treo, cßn ®èi víi xe nhiÒu cÇu ®Ó n©ng cao ®é tin cËy lµm viÖc cã thÓ bè trÝ hai gi¶m chÊn thñy lùc cïng lµm viÖc ë mét treo. VÝ dô trªn xe bäc thÐp BTR-60PB (8x8) cã 12 gi¶m chÊn. C¸c treo ë ®Çu xe vµ cuèi xe ®­îc bèi trÝ hai gi¶m chÊn ë mét treo, cßn bèn treo ë gi÷a bé trÝ mét gi¶m chÊn cho mét treo. - Gi¶m chÊn thuû lùc th­êng ®­îc ph©n lo¹i theo cÊu t¹o gåm gi¶m chÊn ®ßn vµ gi¶m chÊn èng; hoÆc ph©n lo¹i theo trÞ sè hÖ sè c¶n ë hµnh tr×nh nÐn vµ hµnh tr×nh tr¶. Gi¶m chÊn t¸c dông mét chiÒu vµ t¸c dông hai chiÒu. §èi víi gi¶m chÊn èng cßn ph©n ra lo¹i mét èng vµ lo¹i hai èng. Gi¶m chÊn ®ßn ngµy nay Ýt ®­îc sö dông trªn « t«. - CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña gi¶m chÊn thñy lùc « t« dùa trªn nguyªn t¾c: khi cã sù dÞch chuyÓn t­¬ng ®èi gi÷a b¸nh xe vµ th©n xe th× dÇu trong gi¶m chÊn sÏ bÞ dån Ðp tõ khoang nµy qua khoang kh¸c cña gi¶m chÊn qua c¸c lç tiÕt l­u, do ®ã t¹o nªn søc c¶n lín. Søc c¶n nµy sÏ dËp t¾t c¸c dao ®éng vµ n¨ng l­îng dao ®éng ®­îc biÕn thµnh nhiÖt n¨ng ®èt nãng dÇu vµ to¶ ra ngoµi m«i tr­êng. Nh÷ng gi¶m chÊn b¶o ®¶m dËp t¾t dao ®éng trong c¶ hai hµnh tr×nh (nÐn vµ tr¶) ®­îc gäi lµ gi¶m chÊn t¸c dông hai chiÒu. Nh÷ng gi¶m chÊn chØ t¹o nªn søc c¶n ë mét hµnh tr×nh th× ®­îc gäi lµ gi¶m chÊn t¸c dông mét chiÒu (th­êng dïng dËp t¾t ë hµnh tr×nh tr¶). Trªn c¸c « t« qu©n sù hiÖn nay sö dông phæ biÕn gi¶m chÊn t¸c dông hai chiÒu. Søc c¶n ë hµnh tr×nh nÐn th­êng nhá h¬n so víi hµnh tr×nh tr¶ (kho¶ng 2-2,5 lÇn) ®Ó h¹n chÕ sù truyÒn vµ ®Ëp cøng lªn th©n xe. Gi¶m chÊn èng thuû lùc th­êng lµm viÖc ë ¸p suÊt 6-8 MPa. Ngoµi ra gi¶m chÊn èng nhÑ h¬n hai lÇn so víi gi¶m chÊn ®ßn, chÕ t¹o ®¬n gi¶n h¬n vµ cã ®é bÒn cao. a) Gi¶m chÊn èng thuû lùc. CÊu t¹o gi¶m chÊn èng thuû lùc (h×nh 1.15) gåm cã: xi lanh c«ng t¸c 4, pÝt t«ng 7 cã van th«ng qua 10, van tr¶ 8 vµ cÇn thuû lùc pÝt t«ng 12, èng dÉn h­íng cña cÇn ®Èy pÝt t«ng cã vßng bÝt 19, xi lanh ngoµi 5 vµ vá chèng bôi bÈn 11. ë ®¸y xi lanh c«ng t¸c cã van nÐn 6 vµ van tr¶ 3. CÇn ®Èy pÝt t«ng ®­îc cè ®Þnh víi th©n xe qua tai 22 vµ b¹c cao su. Xi lanh ngoµi th«ng qua tai 1 vµ b¹c cao su ghÐp nèi víi dÇm cÇu (nÕu lµ treo phô thuéc) vµ nèi víi ®ßn treo cña bé phËn dÉn h­íng (nÕu lµ treo ®éc lËp). Toµn bé kh«ng gian trong xi lanh chøa ®Çy dÇu gi¶m chÊn. PhÇn kh«ng gian gi÷a xi lanh ngoµi 5 vµ xi lanh c«ng t¸c 4 ®­îc gäi lµ khoang bï vµ chØ chøa mét Ýt dÇu. Tuæi thä cña gi¶m chÊn phô thuéc vµo viÖc lµm kÝn èng dÉn h­íng cña cÇn ®Èy pÝt t«ng v× gi¶m chÊn lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn nÆng nÒ khi cã nh÷ng dÞch chuyÓn lín cña cÇn ®Èy vµ bôi bÈn th­êng b¸m vµo cÇn ®Èy. Cã hai vßng bÝt b»ng cao su chÞu dÇu ®­îc bè trÝ trong vá vµ bÞ Ðp bëi lß xo 16. Khi cÇn ®Èy chuyÓn ®éng lªn trªn th× phÇn d­íi cña vßng bÝt g¹t dÇu khái bÒ mÆt cña nã vµ dÇu tô l¹i ë c¸c tói dÇu. Khi cÇn pÝt t«ng chuyÓn ®éng xuèng d­íi th× nã ®Èy dÇu trë l¹i xi lanh. NÕu l¾p n¾p ng­îc th× dÇu sÏ ch¶y ra khái gi¶m chÊn. PhÇn kh«ng gian ë trªn èng dÉn h­íng nèi víi khoang bï qua c¸c lç khoan. ë ®©y ¸p suÊt kh«ng khÝ gÇn víi ¸p suÊt khÝ quyÓn, bëi vËy vßng bÝt ®­îc gi¶m t¶i khái t¸c dông cña ¸p suÊt dÇu cao. DÇu tõ khoang lµm viÖc qua cÇn pÝt t«ng ®­îc ®æ vµo khoang bï qua c¸c lç. Lùc c¶n cña gi¶m chÊn ë hµnh tr×nh nÐn nhá h¬n nhiÒu so víi hµnh tr×nh tr¶. Lùc c¶n nµy ®­îc b¶o ®¶m b»ng tiÕt diÖn l­u th«ng cña c¸c van. H×nh 1.15: CÊu t¹o gi¶m chÊn èng thuû lùc. a) CÊu t¹o chung. b) Lµm viÖc ë tr¹ng th¸i nÐn. c) Lµm viÖc ë tr¹ng th¸i tr¶. 1,22. Tai; 2; §¸y; 3. Van n¹p; 4. Xy lanh c«ng t¸c; 5. Xy lanh ngoµi; 6. Van nÐn; 7. PÝt t«ng; 8. Van tr¶; 9. Vßng g¨ng pÝt t«ng; 10. Van th«ng qua; 11, Vá; 12. CÇn pÝt t«ng; 13. B¹c dÉn h­íng; 14. Vßng cao su; 15,17. Vßng lµm kÝn; 16. Lß xo vßng lµm kÝn; 18. §Öm thÐp; 19. Vßng bÝt; 20. §Öm nh«m; 21. C¸c phít lµm kÝn cÇn pÝt t«ng. Khi nÐn ªm (nghÜa lµ khi b¸nh xe vµ th©n xe tiÕn l¹i gÇn nhau), cÇn ®Èy pÝt t«ng trong xi lanh c«ng t¸c lµm pÝt t«ng dÞch chuyÓn xuèng d­íi. Van th«ng qua 10 më, dÇu ch¶y tõ phÇn khoang d­íi pÝt t«ng sang khoang trªn pÝt t«ng. Nh­ng tÊt c¶ dÇu kh«ng thÓ ch¶y vµo khoang trªn v× cßn cã cÇn ®Èy xi lanh c«ng t¸c. V× vËy phÇn dÇu b»ng thÓ tÝch chiÕm chç cña cÇn ®Èy pÝt t«ng sÏ ch¶y sang khoang bï cho lç tiÕt l­u ë van nÐn 6, lµm t¨ng ¸p suÊt khÝ ë khoang bï lªn mét chót. C¸c lç tiÕt l­u t¹o ra søc c¶n thuû lùc tû lÖ víi b×nh ph­¬ng vËn tèc l­u th«ng cña dÇu. KhÝ nÐn m¹nh th× dÇu kh«ng kÞp ch¶y qua c¸c lç tiÕt l­u, ¸p suÊt trong xi lanh c«ng t¸c t¨ng lªn vµ van nÐn 6 më. Do ®ã lùc c¶n gi¶m chÊn t¨ng lªn mét sè lÇn nh­ng tèc ®é t¨ng chËm h¬n so víi khi nÐn ªm. Khi tr¶ ªm (nghÜa lµ ë hµnh tr×nh mµ b¸nh xe vµ th©n xe c¸ch xa nhau) cÇn ®Èy cïng pÝt t«ng chuyÓn ®éng lªn trªn. Cßn d­íi pÝt t«ng xi lanh c«ng t¸c gi¶m ¸p suÊt, cßn ë khoang trªn pÝt t«ng ¸p suÊt dÇn t¨ng lªn. Do vËy dÇu tõ khoang trªn sÏ qua khe hë van th«ng qua 10 (van tr¶ 8 ®ãng) vµo khoang d­íi pÝt t«ng, ®ång thêi tõ khoang bï qua van n¹p 3 bæ sung vµo khoang d­íi pÝt t«ng. Khi tr¶ m¹nh th× lo xo van tr¶ 8 bÞ nÐn vµ van sÏ më ra ®Ó cho dÇu l­u th«ng qua c¶ lç tiÕt l­u cña van 8. §é më cña van tr¶ phô thuéc vµo møc ®é cña hµnh tr×nh tr¶, cµng tr¶ m¹nh th× van më cµng lín. b) Gi¶m chÊn ®ßn. CÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña gi¶m chÊn ®ßn thÓ hiÖn trªn (h×nh 1.16). ë xi lanh cña gi¶m chÊn cã c¸c pÝt t«ng 19 vµ 15. C¸c pÝt t«ng nµy b¾t chÆt víi c¸c lß xo 18 nhê vÝt 17. Xi lanh ®­îc ®ãng kÝn nhê c¸c n¾p, ®Öm thÐp 21 ®­îc Ðp chÆt vµo pÝt t«ng mÆt trong. Tay quay d¹ng cÇu 8 ®­îc l¾p then hoa víi trôc 5, vµ n»m tú víi c¸c ®Öm thÐp ®Èy c¸c pÝt t«ng vµ Ðp c¸c lß xo 18, do ®ã ®¶m b¶o lu«n tiÕp xóc vµ lo¹i trõ ®é d¬ khi mßn. §ßn quay ngoµi 15 ®­îc ®Æt trªn trôc 5 vµ liªn kÕt víi cÇu xe b»ng khíp cao su-kim lo¹i vµ gi¸ ®ì cña cÇu xe. C¸c khoang bªn ph¶i vµ bªn tr¸i cña xi lanh nèi th«ng víi phÇn kh«ng gian phÝa trong cña gi¶m chÊn nhê c¸c van th«ng 16. Ngoµi ra, c¶ 2 khoang cña xi lanh th«ng víi nhau b»ng c¸c r·nh trong th©n gi¶m chÊn. C¸c r·nh ®­îc ®ãng bëi c¸c van nÐn 29 vµ c¸c van tr¶ 28. Van nÐn gåm cã ®Üa 39, thanh 38, thanh nµy cã ®Çu v¸t. §Üa cña van bÞ Ðp vµo ®Õ tùa b»ng lß xo yÕu 41. Cßn lo xo thø hai 40 m¹nh h¬n ®­îc ®Æt tù do vµ cã khe hë nhá gi÷a nót vµ ®Üa. Van tr¶ 28 gåm cã thanh dÉn h­íng cè ®Þnh 35 vµ van èng 36. §Üa c«n cña van èng bÞ Ðp vµo ®Õ tùa b»ng lß xo 37. §Çu èng cña van cã lç ë bªn phÝa sau ®Üa. Thanh 35 cã c¸c mÆt v¸t. DÇu gi¶m chÊn ®­îc ®æ vµo gi¶m chÊn qua lç kiÓm tra. Lç nµy ®­îc ®ãng kÝn nhê nót ®Ëy 22. Vá cña gi¶m chÊn ®­îc cè ®Þnh víi khung xe b»ng c¸c bu l«ng luån qua c¸c lç 4. H×nh 1.16: Gi¶m chÊn thuû lùc kiÓu ®ßn. a) CÊu t¹o gi¶m chÊn; b) S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc 1. Chôp b¶o vÖ; 2,7,13. §Öm.; 3. Th©n; 4. Lç ®Ó cho bu l«ng kÑp gi÷; 5. Trôc cÇn l¨c; 6,14,16. TÊm èp chÆn; 8. CÇn l¾c; 9. Khoang chøa dÇu; 10. Vßng ch¾n dÇu; 11,12. èng b¹c; 15. §ßn cña gi¶m chÊn; 17. VÝt ghÐp nèi pÝt t«ng; 18. Lß xo; 19,25. Pitston; 20. Khoang bªn ph¶i cña xylanh; 21, 24. §Öm lãt; 22. Nót che dÇu; 23. TÊm lß xo; 26. Van th«ng qua; 27. Khoang bªn tr¸i xy lanh; 28. Van tr¶; 29. Van nÐn; 30. N¾p xy lanh; 31. B¹c cao su; 32. B¹c chÆn; 33. §Çu ®ßn quay; 34. Bu l«ng; 35. Th©n van tr¶; 36. Van èng cã cöa; 37. Lß xo van tr¶; 38. Th©n van nÐn ; 39. §Üa van nÐn; 40, 41. Lß xo van nÐn. ë hµnh tr×nh nÐn ®ßn quay ngoµi bÞ n©ng lªn vµ tay quay d¹ng cÇn ®Èy pÝt t«ng sang ph¶i. DÇu gi¶m chÊn tõ khoang bªn ph¶i cña xi lanh bÞ ®Èy sang khoang bªn tr¸i qua c¸c mÆt v¸t cña van 38 khi cã ¸p lùc yÕu (khi cã sù dÞch chuyÓn chËm cña th©n xe so víi cÇu xe). Khi ¸p lùc t¨ng (t­¬ng øng víi nÐn ®ét ngét) th× lo xo 41 cña van 29 bÞ Ðp vµ nhê cã mÆt v¸t mµ van t¹o nªn lç kh«ng lín ®Ó dÇu tho¸t thªm qua, khi ¸p lùc cµng m¹nh th× lß xo 40 bÞ Ðp vµ l­îng dÇu l­u th«ng sÏ t¨ng lªn. ë hµnh tr×nh tr¶ ®ßn quay ngoµi chuyÓn ®éng xuèng d­íi, tay quay d¹ng cÇu sÏ dÞch chuyÓn pÝt t«ng sang tr¸i. DÇu sÏ bÞ ®Èy tõ khoang tr¸i sang khoang ph¶i qua van tr¶ 28. Khi tr¶ ªm th× dÇu ®i qua c¸c mÆt v¸t cña thanh 35, cßn khi tr¶ m¹nh th× qua lç van 36 vµ khe hë gi÷a van vµ ®Ò tùa. Khe hë nµy xuÊt hiÖn khi lß xo bÞ Ðp. 1.3. Chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ. Qua ph©n tÝch kÕt cÊu cña c¸c hÖ thèng treo ë trªn, tõ nhiÖm vô ®Ò tµi ®­îc giao lµ: “ThiÕt kÕ hÖ thèng treo « t« qu©n sù 2 cÇu träng t¶i 5 tÊn” t¸c gi¶ chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ nh­ sau: + HÖ thèng treo cña xe thiÕt kÕ lµ lo¹i hÖ thèng treo phô thuéc trªn c¶ cÇu tr­íc vµ cÇu sau. + PhÇn tö ®µn håi lµ nhÝp l¸, vµ ®ãng vai trß cña phÇn tö h­íng. + Gi¶m chÊn lµ gi¶m chÊn èng thñy lùc t¸c dông 2 chiÒu l¾p trªn c¶ cÇu tr­íc vµ cÇu sau. Ch­¬ng 2 TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng treo 2.1. C¸c th«ng sè ban ®Çu. STT Th«ng sè §¬n vÞ TrÞ sè 1 C«ng thøc b¸nh xe. 4x2 2 Träng l­îng kh«ng t¶i. - Ph©n bè lªn cÇu tr­íc. - Ph©n bè lªn cÇu sau. N N N 41202 19914,3 21287,7 3 Träng l­îng phÇn treo (khi « t« ®Çy t¶i). - Ph©n bè lªn cÇu tr­íc. - Ph©n bè lªn cÇu sau. N N N 91969 24280 67689 4 Träng l­îng phÇn kh«ng treo. - CÇu tr­íc. - CÇu sau. N N 4659,8 9319,5 5 ChiÒu dµi c¬ së cña xe. mm 3700 6 Kho¶ng s¸ng gÇm xe. mm 270 7 §é cøng cña lèp tr­íc. N/mm 580 8 §é cøng cña lèp sau. N/mm 680 2.2. TÝnh to¸n s¬ ®å treo. Môc ®Ých cña viÖc tÝnh to¸n s¬ ®å treo ®Ó x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè nh­: hÖ sè ph©n bè khèi l­îng phÇn treo, sù ph©n bè khèi l­îng phÇn treo lªn c¸c cÇu, ®é cøng cña treo tr­íc vµ treo sau, hµnh tr×nh tÜnh vµ hµnh tr×nh ®éng cña b¸nh xe, hÖ sè dËp t¾t dao ®éng cña khèi l­îng. Qua tÝnh to¸n thu ®­îc lµm c¬ së cho phÇn tÝnh to¸n dao ®éng xe. 2.2.1. X¸c ®Þnh hÖ sè ph©n bè khèi l­îng phÇn treo . Trong ®ã: - Jy: m«men qu¸n tÝnh khèi l­îng cña phÇn treo ®èi víi trôc ®i qua träng t©m phÇn treo vµ vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng th¼ng ®øng däc xe (N.m.s2). - a, b: kho¶ng c¸ch tõ träng t©m phÇn treo ®Õn t©m b¸nh xe cÇu tr­íc vµ t©m b¸nh xe cÇu sau (m). - ey: hÖ sè ph©n bè khèi l­îng phÇn treo cña « t«. - M: khèi l­îng phÇn treo cña « t« (N.s2/m). M«men qu¸n tÝnh khèi l­îng phÇn treo cã thÓ x¸c ®Þnh gÇn ®óng theo c«ng thøc: Jy = A.M.L2 (N.m.s2). (theo [3]). Trong ®ã : - A: hÖ sè kinh nghiÖm, A = 0,13 ¸ 0,22; Chän A = 0,2 - M: khèi l­îng phÇn treo cña « t« (N.s2/m); M=9375 (N.s2/m). - L: chiÒu dµi c¬ së cña « t« (m); L=3,7 (m). Jy= 0,20.9375.3,72=25668,75(N.m.s2). + X¸c ®Þnh to¹ ®é träng t©m xe theo chiÒu däc xe. ; - M1: khèi l­îng phÇn treo cña « t« ph©n bè lªn cÇu tr­íc (N.s2/m). - M2: khèi l­îng phÇn treo cña « t« ph©n bè lªn cÇu sau (N.s2/m). Thay sè ta cã §èi víi ®¹i bé phËn « t« qu©n sù, hÖ sè ph©n bè khèi l­îng phÇn treo ®Òu n»m trong kho¶ng ey = 0,8 ¸ 1,2. Víi hÖ sè ph©n bè khèi l­îng n»m trong kho¶ng trªn chóng ta cã thÓ coi phÇn tr­íc vµ phÇn sau xe dao ®éng ®éc lËp víi nhau. V× hÖ sè ey tÝnh to¸n ®­îc n»m trong kho¶ng 0,8 ¸ 1,2 nªn chóng ta cã thÓ coi phÇn tr­íc vµ sau xe dao ®éng ®éc lËp víi nhau. Tuy nhiªn ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c tÝnh to¸n, chóng t«i vÉn gi¶ thuyÕt lµ m« h×nh dao ®éng liªn kÕt (®­îc nãi râ h¬n ë phÇn 2.3). 2.2.2. X¸c ®Þnh ®é cøng cña treo. - M: khèi l­îng phÇn treo cña « t« (N.s2/m). - w: tÇn sè dao ®éng riªng cña khèi l­îng phÇn treo (rad/s). §Ó ®¶m b¶o ®é ªm dÞu cña « t« qu©n sù, khi tÝnh to¸n ®é cøng cña phÇn treo, tÇn sè dao ®éng riªng cña khèi l­îng phÇn treo th­êng chän trong kho¶ng: + Treo tr­íc: chän + Treo sau: chän 2.2.3. x¸c ®Þnh hµnh tr×nh tÜnh cña b¸nh xe . Trong ®ã : ft: hµnh tr×nh tÜnh cña b¸nh xe (m). w: tÇn sè dao ®éng riªng. w = w1 = w2 = 11,15 (rad/s). g: gia tèc träng tr­êng. g = 9,81 (m/s2). Thay sè ta ®­îc . 2.2.4. x¸c ®Þnh hµnh tr×nh ®éng cña b¸nh xe. f® = ft.(1¸1,5) (theo [3]) Chän f®=f®1=f®2 =1,2.ft = 0,0947 (m)= 94,7 (mm). 2.2.5. KiÓm tra hµnh tr×nh ®éng cña b¸nh xe theo ®iÒu kiÖn b¶o ®¶m kho¶ng s¸ng gÇm xe nhá nhÊt. c: kho¶ng s¸ng gÇm xe ë tr¹ng th¸i tÜnh cña « t« (m). cmin: kho¶ng s¸ng gÇm xe sau khi b¸nh xe dÞch chuyÓn hÕt hµnh tr×nh ®éng (m). (theo [3]) Tháa m·n ®iÒu kiÖn kho¶ng s¸ng gÇm xe nhá nhÊt. 2.2.6. KiÓm tra hµnh tr×nh ®éng cña b¸nh xe theo ®iÒu kiÖn kh«ng x¶y ra va ®Ëp gi÷a phÇn treo tr­íc vµ phÇn kh«ng treo tr­íc khi phanh cÊp tèc. f® ³ ft . jmax . Trong ®ã: jmax: hÖ sè b¸m lín nhÊt cña b¸nh xe víi mÆt ®­êng; jmax = 0,8 hg: chiÒu cao träng t©m cña « t« (m); hg = 0,76 (m) b: kho¶ng c¸ch tõ träng t©m « t« ®Õn t©m b¸nh xe cÇu sau (m); b = 0,9768 (m) * Treo tr­íc: f®1 = 94,7 ³ ft1 f®1 = 94,7 ³ 78,9 . 0,8 . f®1 = 94,7 > 49,11 => Tháa m·n ®iÒu kiÖn * Treo sau: f®2 = 94,7 ³ ft2 = 94,7 ³ 78,9 . 0,8 . = 94,7 > 17,61 =>Tháa m·n ®iÒu kiÖn 2.2.7. x¸c ®Þnh hÖ sè dËp t¾t dao ®éng cña khèi l­îng phÇn treo. Trong ®ã: + h0: hÖ sè dËp t¾t dao ®éng cña khèi l­îng phÇn treo (rad/s). + y: hÖ sè c¶n t­¬ng ®èi. y = 0,2 0,3 (theo [3]) Chän y = 0,25. + w: tÇn sè dao ®éng riªng cña khèi l­îng phÇn treo (rad/s). Treo tr­íc: Treo sau: 2.3. TÝnh to¸n dao ®éng. 2.3.1. chän m« h×nh ®éng lùc häc. Dao ®éng cña mét vËt r¾n trong kh«ng gian cã 6 bËc tù do: 3 bËc tù do tÞnh tiÕn theo c¸c trôc: X, Y, Z vµ 3 bËc tù do quay quanh c¸c trôc ®ã. Tuy nhiªn trong thùc tÕ kh¶o s¸t dao ®éng cña « t« ng­êi ta thÊy th­êng chØ cã hai dao ®éng cã t¸c ®éng lín nhÊt ®Õn con ng­êi vµ hµng ho¸ trªn xe, ®ã lµ dao ®éng tÞnh tiÕn theo trôc th¼ng ®øng Z vµ dao ®éng gãc j quanh trôc Y. V× nh÷ng lý do ®ã, ta ®­a ra c¸c gi¶ thiÕt sau nh»m ®¬n gi¶n ho¸ bµi to¸n: - M« h×nh tÝnh to¸n lµ m« h×nh ph¼ng. Cã nghÜa lµ « t« ®­îc gi¶ thiÕt lµ ®èi xøng ®èi víi trôc däc vµ xem ®é mÊp m« cña biªn d¹ng ®­êng ë hai b¸nh xe hai bªn cña mét cÇu lµ nh­ nhau. - XÐt dao ®éng th¼ng ®øng vµ dao ®éng gãc däc trong mÆt ph¼ng däc cña xe. - Dao ®éng cña c¸c phÇn tö trong hÖ lµ tuyÕn tÝnh. - B¸nh xe l¨n kh«ng tr­ît trªn nÒn cøng tuyÖt ®èi vµ lu«n tiÕp xóc víi mÆt ®­êng. - Liªn kÕt cña c¬ hÖ lµ liªn kÕt lý t­ëng. Ta coi toµn bé phÇn treo lµ mét vËt r¾n. Khèi l­îng treo ®­îc quy dÉn vÒ träng t©m phÇn treo biÓu thÞ qua khèi l­îng M vµ m«men qu¸n tÝnh khèi l­îng phÇn treo ®èi víi trôc ngang Y ®i qua träng t©m phÇn treo Jy. Khèi l­îng treo M ®­îc liªn kÕt víi khèi l­îng kh«ng treo qua phÇn tö ®µn håi cña treo cã hÖ sè ®é cøng lµ Cpi vµ gi¶m chÊn cã hÖ sè c¶n lµ Ki (i=1,2). Khèi l­îng phÇn kh«ng treo t­¬ng øng víi cÇu tr­íc vµ cÇu sau lÇn l­ît lµ m1, m2 ®­îc liªn hÖ víi ®­êng th«ng qua c¸c lß xo cã hÖ sè ®é cøng lµ CL1, CL2 vµ gi¶m chÊn cã hÖ sè c¶n lµ KL1 vµ KL2. C¸c th«ng sè nµy ®Æc tr­ng cho sù ®µn håi vµ sù dËp t¾t dao ®éng cña lèp. Ta sö dông c¸c ký hiÖu ë trªn cïng víi nh÷ng ký hiÖu sau ®©y trong suèt qu¸ tr×nh tÝnh to¸n: a, b - kho¶ng c¸ch tõ träng t©m xe ®Õn t©m cÇu tr­íc vµ t©m cÇu sau. L - chiÒu dµi c¬ së cña xe. z - chuyÓn dÞch th¼ng ®øng cña träng t©m th©n xe theo trôc Z. j - chuyÓn dÞch gãc cña th©n xe quanh trôc Y. x1, x2- chuyÓn dÞch cña khèi l­îng phÇn kh«ng treo. q1, q2- kÝch thÝch ®éng häc lªn b¸nh tr­íc vµ b¸nh sau. H×nh 2.1: M« h×nh ph¼ng dao ®éng liªn kÕt « t« 2 cÇu cã xÐt ®Õn gãc däc 2.3.2. kh¶o s¸t dao ®éng Trong môc nµy sÏ kh¶o s¸t dao ®éng « t« lÇn l­ît theo tr×nh tù sau: - ThiÕt lËp hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n. - X©y dùng ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é. 2.3.2.1. ThiÕt lËp hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n. ë m« h×nh nµy t¸c gi¶ chän ph­¬ng ph¸p lËp hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n b»ng ph­¬ng tr×nh Lagrange lo¹i II. Ph­¬ng tr×nh Lagrange lo¹i II ®­îc m« t¶ nh­ sau: (2.1) i=1,2,...,n. n- sè to¹ ®é suy réng (sè bËc tù do cña c¬ hÖ). qi- to¹ ®é suy réng thø i. - ®¹o hµm cña to¹ ®é suy réng. Ek- ®éng n¨ng cña hÖ. En- thÕ n¨ng cña hÖ. Ep-n¨ng l­îng khuÕch t¸n cña hÖ. Fi- lùc suy réng t¸c dông theo ph­¬ng cña to¹ ®é qi. XuÊt ph¸t tõ ph­¬ng tr×nh trªn ta lÇn l­ît tÝnh c¸c thµnh phÇn: - §éng n¨ng cña hÖ: (2.2) - ThÕ n¨ng cña hÖ ®­îc x¸c ®Þnh tõ vÞ trÝ c©n b»ng tÜnh, b»ng sè gia thÕ n¨ng cña tÊt c¶ c¸c phÇn tö: (2.3) - N¨ng l­îng khuÕch t¸n cña c¬ hÖ sÏ lµ: (2.4) trong ®ã: Cpi-hÖ sè cøng cña treo cÇu thø i (tÝnh tõ phÝa tr­íc ra sau xe). CLi- hÖ sè cøng cña lèp cÇu thø i. Ki, KLi- hÖ sè c¶n gi¶m chÊn cña treo vµ cña lèp ë cÇu thø i. - biÕn d¹ng vµ vËn tèc biÕn d¹ng cña treo vµ cña lèp xe t­¬ng øng ë cÇu thø i. - chiÒu cao mÊp m« mÆt ®­êng vµ ®¹o hµm cña nã ë ®iÓm tiÕp xóc víi b¸nh xe thø i. Tõ h×nh vÏ ta x¸c ®Þnh ®­îc biÕn d¹ng vµ vËn tèc biÕn d¹ng cña c¸c phÇn tö. ChØ sè ký hiÖu t­¬ng øng víi ký hiÖu trªn h×nh vÏ. ; ; ; ; (2.5) ; ; ; ; Sau khi thay (2.5) vµo (2.4) vµ (2.3), chóng ta nhËn ®­îc: (2.6) LÊy ®¹o hµm cña c¸c biÓu thøc (2.2), (2.6) theo to¹ ®é suy réng, theo vËn tèc suy réng vµ theo thêi gian nh­ ph­¬ng tr×nh (2.1) ®· chØ ra, ta ®­îc c¸c biÓu thøc nh­ sau: ; ; Sau khi thay c¸c gi¸ trÞ nhËn ®­îc ë trªn vµo ph­¬ng tr×nh (2.1) ta ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n sau: (2.7) 2.3.2.2. X©y dùng ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é §Ó x©y dùng c¸c ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é cña c¸c l­îng ra, ta dïng to¸n tö Laplace, ®­a c¸c Èn cña hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n vÒ d¹ng hµm ¶nh vµ biÕn ®æi tiÕp ®Ó ®­a hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n vÒ d¹ng hÖ ph­¬ng tr×nh ®¹i sè cã c¸c Èn lµ hµm truyÒn, sau ®ã gi¶i hÖ ph­¬ng tr×nh ®¹i sè ®Ó t×m c¸c hµm truyÒn Laplace. Hµm truyÒn tÇn sè nhËn ®­îc b»ng c¸ch thay p trong hµm truyÒn Laplace b»ng j.w - víi w lµ tÇn sè kÝch thÝch. Sau khi ®· cã c¸c hµm truyÒn tÇn sè, ta x©y dùng c¸c ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é. * Tr­íc hÕt cÇn tãm t¾t c¬ së vÒ to¸n tö Laplace nh­ sau: Ta gäi hµm f(t) cña biÕn thùc t lµ hµm gèc nÕu nã tho¶ m·n c¸c ®iÒu kiÖn sau ®©y: 1) Hµm f(t) liªn tôc tõng khóc khi t ³ 0, nghÜa lµ nÕu lÊy mét kho¶ng [a,b] bÊt kú trªn nöa trôc t ³ 0, bao giê còng cã thÓ chia nã thµnh mét sè h÷u h¹n kho¶ng nhá sao cho trong mçi kho¶ng nhá, f(t) liªn tôc vµ t¹i c¸c nót cña mçi kho¶ng nhá, nã cã giíi h¹n mét phÝa. 2) Khi t®+¥, hµm f(t) t¨ng kh«ng nhanh h¬n mét hµm mò, nghÜa lµ tån t¹i c¸c sè M > 0, s0 ³ 0 sao cho: Trong ®ã, sè s0 ®­îc gäi lµ chØ sè t¨ng cña f(t). 3) f(t) = 0 khi t < 0. NÕu f(t) lµ mét hµm gèc, th× hµm F(p) x¸c ®Þnh bëi tÝch ph©n: . Lµ mét hµm gi¶i tÝch trong nöa mÆt ph¼ng Rep > s0. Ta gäi nã lµ ¶nh cña f(t) qua phÐp biÕn ®æi Laplace hoÆc gäi t¾t lµ biÕn ®æi Laplace cña f(t). Ta ký hiÖu: F(p) = L{f(t)}= hoÆc f(t)®F(p) Theo ®Þnh lý ®¹o hµm gèc [8]: th× f’(t) còng lµ hµm gèc vµ nÕu f(t)®F(p) th× f’(t)®p.F(p)-f(0). Hay tæng qu¸t ta cã: f(n)(t)® pn.F(p) - pn-1.f(0) - pn-2.f’(0) - ... - f(n-1)(0). C¬ hÖ ta xÐt lµ hÖ dao ®éng, t¹i thêi ®iÓm t = 0, ta quy ­íc c¸c chuyÓn dÞch, vµ vËn tèc chuyÓn dÞch ®Òu b»ng 0, do ®ã thay vµo c«ng thøc trªn ta sÏ cã: f’(t) ® p.F(p). (*) f”(t) ® p2.F(p). ¸p dông (*) vµo (2.7) tøc lµ dïng biÕn ®æi Laplace ®Ó ®­a hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n vÒ d¹ng hÖ ph­¬ng tr×nh cã Èn lµ c¸c hµm ¶nh, ta ®­îc: (2.8) Chóng ta sö dông c¸c ký hiÖu sau: ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Th«ng th­êng th× lùc c¶n cña lèp (®­îc thÓ hiÖn th«ng qua c¸c hÖ sè n01, n02) cã gi¸ trÞ nhá nªn cã thÓ bá qua. Trong khu«n khæ cña bµi to¸n kü thuËt dao ®éng « t« th× sù gÇn ®óng nµy vÉn ®¶m b¶o ®­îc møc ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt. Cho nªn c¸c hÖ sè n01, n02 cã thÓ lÊy b»ng 0. V× vËy hÖ ph­¬ng tr×nh (2.8) ®­îc viÕt l¹i nh­ sau: (p2 + nz.p + wz2).Z(p) + (m.p + h).ry2.j(p) – (hz1 + gz12).x1(p) - (hz2.p + gz22).x2(p) = 0. (p2 + nj.p + wj2).j(p) + (m.p + h).Z(p) – (hj1.p + gj12).x1(p) + (hj2.p + gj22).x2(p) = 0. (2.9) (p2 + nx1.p + wx12).x1(p) – (hz1.p + gz12 ).a1.Z(p) - (hj1.p + gj12 ).a1.ry2.j(p) = w012.q1(p). (p2 + nx2.p + wx22).x2(p) – (hz2.p + gz22 ).a2.Z(p) - (hj2.p + gj22 ).a2.ry2.j(p) = w022.q2(p). NÕu ®Æt c¸c hÖ sè nh­ sau: a11= (p2 + nz.p + wz2); a12= (m.p + h).ry2; a13 = - (hz1 + gz12) ; a14 = - (hz2.p + gz22) ; a21= (m.p + h); a22= (p2 + nj.p + wj2); a23 = – (hj1.p + gj12) ; a24 = (hj2.p + gj22) ; a31= – (hz1.p + gz12 ).a1; a32= - (hj1.p + gj12 ).a1.ry2; a33 = (p2 + nx1.p + wx12) ; a34 = 0; a41= – (hz2.p + gz22 ).a2; a42= - (hj2.p + gj22 ).a2.ry2; a43 = 0 ; a44 = (p2 + nx2.p + wx22) ; Th× hÖ ph­¬ng tr×nh (2.9) sÏ ®­îc viÕt l¹i: a11.Z(p) + a12. j(p) + a13.x1(p) + a14.x2(p) = 0; a21.Z(p) + a22. j(p) + a23.x1(p) + a24.x2(p) = 0; (2.10) a31.Z(p) + a32. j(p) + a33.x1(p) + a34.x2(p) = w012. q1(p); a41.Z(p) + a42. j(p) + a43.x1(p) + a44.x2(p) = w022.q2(p); LÊy 2 vÕ cña c¸c ph­¬ng tr×nh cña hÖ (2.10) chia cho q1(p), ta ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh cã Èn lµ c¸c hµm truyÒn: ¬ a11.Wz(p) + a12.Wj(p) + a13.Wx1(p) + a14.Wx1(p) = 0; a21.Wz(p) + a22.Wj(p) + a23.Wx1(p) + a24.Wx2(p) = 0; (2.11) a31.Wz(p) + a32.Wj(p) + a33.Wx1(p) + a34.Wx2(p) = w012; a41.Wz(p) + a42.Wj(p) + a43.Wx1(p) + a44.Wx2(p) = w022.q2(p)/q1(p); ViÕt d­íi d¹ng ma trËn hÖ ph­¬ng tr×nh trªn: x= (2.12) Nh­ ®· nãi ë trªn ta chän kÝch ®éng ®éng häc cã d¹ng hµm ®iÒu hßa: q1 = q0.sin(wt); q2 = q0.sin[w(t-L/V)] Do ®ã, trong ph­¬ng tr×nh trªn th×: = cos(2pL/S)-p.sin(2pL/S)/w Sau khi gi¶i ra c¸c hµm truyÒn chuyÓn dÞch, ta cã thÓ t×m c¸c hµm truyÒn vËn tèc, gia tèc hoÆc c¸c hµm truyÒn cña lùc ®éng t¸c dông xuèng nÒn ®­êng,… Hµm truyÒn tõ mÆt ®­êng ®èi víi gia tèc khèi l­îng treo: (2.9) Hµm truyÒn tõ mÆt ®­êng ®èi víi biÕn d¹ng nhÝp: (2.10) Hµm truyÒn tõ mÆt ®­êng ®èi víi lùc ®éng t¸c dông xuèng nÒn ®­êng: (2.11) §Ó nhËn ®­îc c¸c hµm truyÒn tÇn sè (hay cßn gäi lµ hµm truyÒn Fourier) ta thay p = j.w trong c¸c hµm truyÒn Laplace ®· t×m ®­îc ë trªn. C¸c hµm truyÒn Fourier cã d¹ng phøc nh­ sau: Wz = C1+j.D1 ; Wj = C2+j.D2 ; Wx1 = C3+j.D3 ; Wx2 = C4+j.D4 ; §Ó x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh truyÒn tõ mÆt ®­êng tíi mét ®iÓm A bÊt kú trªn xe cã to¹ ®é x (tÝnh tõ träng t©m xe), ta x¸c ®Þnh nh­ sau: WA = Wz+x.Wj = (C1+x.C2) + j. (D1+x.D2) Khi cÇn thiÕt x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tÝnh biÕn d¹ng cña c¸c phÇn tö ®µn håi, ta còng lµm t­¬ng tù, vÝ dô ®Ó x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh biÕn d¹ng cña nhÝp tr­íc vµ nhÝp sau ta cã: WZtd1 = Wx1 – WZ1 = C3+j.D3 - (C1+a.C2) - j. (D1+a.D2) WZtd2 = Wx2 – WZ2 = C4+j.D4 - (C1+b.C2) - j. (D1+b.D2) · Khi kh¶o s¸t dao ®éng « t«, nhiÒu khi chØ cÇn kh¶o s¸t chuyÓn dÞch th¼ng ®øng cña nh÷ng ®iÓm trªn xe t­¬ng øng trªn trôc b¸nh tr­íc vµ trôc b¸nh sau mµ Ýt quan t©m tíi dao ®éng gãc däc, khi ®ã chóng ta cã thÓ m« t¶ to¸n häc theo c¸c täa ®é z1, z2. H×nh 2.2. M« h×nh ph¼ng dao ®éng liªn kÕt kh«ng xÐt ®Õn dao ®éng gãc däc Ta cã c«ng thøc biÕn ®æi to¹ ®é nh­ sau: ; Sau khi thay c¸c biÓu thøc trªn vµo (2.18) ta nhËn ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh vi ph©n sau: (2.13) trong ®ã: ; ; . Sau khi thùc hiÖn biÕn ®æi Laplace cho c¸c Èn cña hÖ (2.13), tiÕp ®ã chia 2 vÕ cña c¸c ph­¬ng tr×nh trong hÖ cho q1(p) vµ ®Æt c¸c hÖ sè nh­ sau: a11= (M1.p2 + K1.p + CP1); a12= M3 a13 = - (K1..p + CP1) ; a14 = 0 a21= M3; a22= (M2.p2 + K2.p + CP2) a23 = 0 ; a24 = - (K2..p + CP2) a31= – (K1.p + Cp1 ) ; a32= 0 a33 = (m1.p2 + K1.p + CP1+CL1) ; a34 = 0 a41= 0 ; a42= – (K2.p + Cp2 ) a43 = 0 ; a44 = m2.p2 + K2.p + (CP2+CL2) Th× ta thu ®­îc ph­¬ng tr×nh sau: x= (2.14) Còng tiÕn hµnh gi¶i t­¬ng tù nh­ c¸c tr­êng hîp trªn, ta thu ®­îc c¸c ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é. Trong ch­¬ng tr×nh tÝnh to¸n, chóng t«i còng gi¶i bµi to¸n ph¼ng dao ®éng liªn kÕt cho c¶ hai tr­êng hîp: Kh«ng xÐt ®Õn dao ®éng gãc däc vµ cã xÐt ®Õn dao ®éng gãc däc. 2.3.3. Mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n §Ó ®¸nh gi¸ ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng cña xe mét c¸ch t­¬ng ®èi chÝnh x¸c, chóng ta cÇn ph¶i tÝnh to¸n cho nhiÒu chÕ ®é t¶i kh¸c nhau, vËn tèc chuyÓn ®éng cña xe kh¸c nhau vµ víi c¸c lo¹i ®­êng phï hîp ®iÒu kiÖn thùc tÕ sö dông xe; sau ®ã ®èi chiÕu theo c¸c tiªu chuÈn kh¸c nhau. TÊt c¶ c¸c yÕu tè ®ã ®Òu rÊt ®a d¹ng vµ phøc t¹p, nhÊt lµ trong ®iÒu kiÖn sö dông cña c¸c xe qu©n sù cña chóng ta hiÖn nay. V× vËy, trong ph¹m vi cña ®å ¸n t«i chØ ®­a ra mét sè kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®èi víi chÕ ®é t¶i träng lµ ®Çy t¶i, vµ chÕ ®é chuyÓn ®éng nh­ sau: - Coi xe chuyÓn ®éng ®Òu trªn ®­êng víi vËn tèc V = 50 (km/h). - Biªn d¹ng ®­êng h×nh sin cã biªn ®é q0=30 (mm). - B­íc sãng mÆt ®­êng lµ h»ng sè S = 4000 (mm). 2.3.3.1. C¸c th«ng sè ®Çu vµo cña xe. - Träng l­îng phÇn treo: Gt = 91969 (N). + Ph©n bè lªn cÇu tr­íc: Gt1 = 24280 (N). + Ph©n bè lªn cÇu sau: Gt2 = 67689 (N). - Träng l­îng phÇn kh«ng treo. + Ph©n bè lªn cÇu tr­íc: Gkt1 = 4659,4 (N). + Ph©n bè lªn cÇu sau: Gkt2 = 9319,5 (N). - ChiÒu dµi c¬ së cña xe: L = 3,7 (m). - §é cøng nhÝp tr­íc: CP1 = 154 (N/mm). - §é cøng nhÝp sau: CP2 = 429 (N/mm). - §é cøng lèp tr­íc: CL1 = 580 (N/mm). - §é cøng cña lèp sau: CL2 = 680 (N/mm). - HÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn treo tr­íc qui dÉn vÒ b¸nh xe cÇu tr­íc: K1 = 3523,98 (N.s/m). - HÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn treo sau qui dÉn vÒ b¸nh xe cÇu sau: K2 = 9691,29 (N.s/m). - Gãc nghiªng gi¶m chÊn tr­íc so víi ph­¬ng th¼ng ®øng: a1 = 300 - Gãc nghiªng gi¶m chÊn sau so víi ph­¬ng th¼ng ®øng: a2 = 100 - Tû sè truyÒn gi¶m chÊn: i = 1. 2.3.3.2. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n dao ®éng C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n dao ®éng nh­: C¸c ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é cña chuyÓn dÞch khèi l­îng treo tr­íc vµ treo sau, khèi l­îng kh«ng treo tr­íc vµ kh«ng treo sau, gia tèc cña khèi l­îng treo tr­íc vµ treo sau vµ c¸c ®å thÞ biÓu diÔn ®­êng ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é ®­îc tr×nh bµy trong phÇn phô lôc. 2.4. TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c bé phËn cña hÖ thèng treo 2.4.1. TÝnh to¸n thiÕt kÕ nhÝp. C¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña nhÝp ®­îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së bè trÝ chung cña « t«, sù biÕn d¹ng cña nhÝp, t¶i t¸c dông lªn nhÝp vµ øng suÊt sinh ra trong bé nhÝp. a) X¸c ®Þnh chiÒu dµi cña bé nhÝp. trong ®ã: l- chiÒu dµi cña bé nhÝp. L- chiÒu dµi c¬ së cña « t« L=3,7(m). (chän nhÝp tr­íc l=1,20m; nhÝp sau l=1,3m). X¸c ®Þnh chiÒu dµi cña nhÝp ®­îc tiÕn hµnh ®ång thêi víi viÖc chän lo¹i nhÝp. Tuú thuéc vµo kÕt cÊu c¸ch bè trÝ nhÝp cã thÓ cã c¸c lo¹i nhÝp b¸n ªlÝp, c«ng x«n, mét phÇn t­ ªlÝp. ChiÒu dµi quy dÉn cña tõng lo¹i nhÝp ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: §èi víi nhÝp b¸n ªlÝp kh«ng ®èi xøng. §èi víi nhÝp b¸n ªlÝp ®èi xøng. §èi víi nhÝp c«ng x«n kh«ng ®èi xøng. §èi víi nhÝp c«ng x«n ®èi xøng. §èi vèi nhÝp ªlÝp. trong ®ã : chiÒu dµi quy dÉn cña nhÝp (m). chiÒu dµi b¸n ªlÝp (m). Theo ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ ta chän nhÝp b¸n ªlÝp ®èi xøng. b) X¸c ®Þnh chiÒu dµy l¸ nhÝp. trong ®ã: - hÖ sè biÕn d¹ng kÓ ®Õn sù sai kh¸c cña h×nh d¹ng bé nhÝp so víi dÇm chèng uèn ®Òu. chän - øng suÊt uèn cho phÐp cña bé nhÝp. C¸c l¸ nhÝp th­êng ®­îc chÕ t¹o tõ c¸c lo¹i thÐp 50C2 vµ 60C2. m« ®uyn ®µn håi - tæng biÕn d¹ng cña nhÝp t­¬ng øng víi tæng hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña b¸nh xe. trong ®ã : - ®é vâng tÜnh vµ ®é vâng ®éng cña nhÝp. §é vâng cña nhÝp ®­îc x¸c ®Þnh tõ s¬ ®å treo vµ tõ mèi quan hÖ tõ hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña b¸nh xe vµ ®é vâng cña nhÝp. Trong tr­êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt + §èi víi treo tr­íc: ChiÒu dÇy l¸ nhÝp tr­íc lµ: + §èi víi treo sau: ChiÒu dÇy l¸ nhÝp sau lµ: c) X¸c ®Þnh chiÒu réng cña l¸ nhÝp trong ®ã: z- sè l­îng l¸ nhÝp trong bé. §èi víi « t« vËn t¶i pmax-t¶i träng lín nhÊt t¸c dông lªn l¸ nhÝp. Khi coi ®­êng ®Æc tÝnh cña nhÝp lµ tuyÕn tÝnh. + §èi víi nhÝp tr­íc: - T¶i träng tÜnh t¸c dông lªn nhÝp. Tr­êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt - Träng l­îng ph©n bè lªn b¸nh xe khi « t« chøa ®Çy t¶i. Chän z = 11 l¸. . + §èi víi nhÝp sau : Chän z = 16 l¸. 2.4.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ gi¶m chÊn. Bé phËn gi¶m chÊn cña hÖ thèng treo « t« th­êng lµ c¸c gi¶m chÊn thuû lùc (cã thÓ lµ gi¶m chÊn èng hoÆc gi¶m chÊn ®ßn). TÝnh to¸n thiÕt kÕ gi¶m chÊn lµ x¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña gi¶m chÊn, x¸c ®Þnh c¸c tiÕt diÖn cña lç tiÕt l­u dÇu vµ x¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cña van th«ng vµ van gi¶m t¶i. Sau khi ®· x¸c ®Þnh ®­îc c¸c th«ng sè cña gi¶m chÊn tiÕn hµnh x©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh cña gi¶m chÊn vµ kiÓm tra sù lµm viÖc cña gi¶m chÊn theo chÕ ®é nhiÖt. Th«ng sè ban ®Çu ®Ó thiÕt kÕ gi¶m chÊn lµ hÖ sè d¹p t¾t dao ®éng h0 cña khèi l­îng phÇn treo. 2.4.2.1. X¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña gi¶m chÊn. ThiÕt kÕ gi¶m chÊn ®­îc b¾t ®Çu t­ viÖc chän c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña nã. KÝch th­íc c¬ b¶n cña gi¶m chÊn lµ ®­êng kÝnh xi lanh c«ng t¸c dx vµ hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng Hp. Hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng th­êng ®­îc x¸c ®Þnh theo ®iÒu kiÖn bè trÝ chung khi thiÕt kÕ hÖ thèng treo, th«ng th­êng hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng nhá h¬n Trong hÖ thèng treo phô thuéc viÖc chän Hp phô thuéc chñ yÕu vµo tæng biÕn d¹ng cña bé phËn ®µn håi. Gi¶m chÊn trong hÖ thèng treo nµy th­êng ®­îc bè trÝ nghiªng mét gãc so víi ®­êng th¼ng cßn hµnh tr×nh pÝt t«ng cña nã th­êng xÊp xØ gÊp hai lÇn hµnh tr×nh pÝt t«ng cña gi¶m chÊn trong hÖ thèng treo ®éc lËp. - Chän ®­êng kÝnh xi lanh c«ng t¸c dx=40(mm). - Hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng Hp=200(mm). Theo s¬ ®å chiÒu dµi cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh nÐn lµ: Ln=Lk+Hp trong ®ã: Lk- ChiÒu dµi kÕt cÊu cña gi¶m chÊn vµ Lk=Li LI - ChiÒu dµi côm i cña gi¶m chÊn. ChiÒu dµi c¸c côm gi¶m chÊn cã thÓ chän nh­ sau: Ly= (0,75¸1,50)dx Chän Ly=1,5.dx= 1,5.40 = 60(mm). Lc= (0,4¸0,9).dx Chän Lc=0,8.dx=0,8.40= 32(mm). Lo=(0,75¸1,10)dx Chän Lo=1,0.dx=1,0.40= 40(mm). Lm=(1,1¸1,5)dx Chän Lm=1,5.dx=1,5.40= 60(mm). VËy Lk=Ly+Lc+Lo+Lm=60+40+32+60=192(mm). Ta cã Ln=Lk+Hp=150+200=392(mm). §­êng kÝnh ®ßn ®Èy pÝt t«ng vµ ®­êng kÝnh c¸c xi lanh cã thÓ chän nh­ sau: dd = (0,4¸0,6)dx Chän dd=0,4.dx= 0,4.40 = 16(mm). d1=1,1dx=1,1.40 = 44(mm). D1= (1,25¸1,50)dx Chän D1=1,35.dx=1,35.40 = 54(mm). D=1,1.D1 = 1,1.50 = 59,4(mm). 2.4.2.2. X¸c ®Þnh lç tiÕt l­u dÇu. §Ó tÝnh ®­îc lç tiÕt l­u dÇu cÇn ph¶i x¸c ®Þnh hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh nÐn vµ hµnh tr×nh tr¶. HÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn quy dÉn vÒ b¸nh xe x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: K = h0.M trong ®ã: K - hÖ sè c¶n quy dÉn vÒ b¸nh xe cña mét gi¶m chÊn. h0 - hÖ sè dËp t¾t dao ®éng cña khèi l­îng phÇn treo. M - khèi l­îng phÇn treo ph©n bè lªn mét gi¶m chÊn. a) Gi¶m chÊn tr­íc: K1 = 2,7875 . = 3523,98(N/m). HÖ sè c¶n cña mét gi¶m chÊn ®­îc x¸c ®Þnh Ka1 =K1. Ka1 =3523,98.=4698,6 (N/m). trong ®ã : Ka1 - hÖ sè c¶n cña mét gi¶m chÊn treo tr­íc. i - tØ sè truyÒn bè trÝ gi¶m chÊn; Chän i = 1. a - gãc nghiªng cña gi¶m chÊn tr­íc so vãi ®­êng th¼ng ®øng; Chän a=300 Chän tû sè gi÷a c¸c hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh tr¶ vµ hµnh tr×nh nÐn. Chän vµ coi hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn cã thÓ x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè cña gi¶m chÊn trong mçi hµnh tr×nh Kat1 = 3.Kan1=3.2349,3= 7048 (N/m). VËn tèc tÝnh to¸n cña gi¶m chÊn Vp=(0,2¸0,3) m/s. Chän Vp= 0,25 (m/s). X¸c ®Þnh tiÕt diÖn lç tiÕt l­u dÇu cña gi¶m chÊn. S trong ®ã: S - tiÕt diÖn lç tiÕt l­u dÇu cña gi¶m chÇn. m0 - hÖ sè l­u l­îng m0=0,60¸0,75 Chän m0=0,65 g-träng l­îng riªng cña dÇu G/cm3 q- ¸p suÊt dÇu KG/cm2 g- gia tèc träng tr­êng g=981cm/s2 Q- l­u l­îng dÇu qua c¸c lç tiÕt l­u cña gi¶m chÊn cm3/s. - Trong hµnh tr×nh nÐn. Q = Qn = Fd.Vp Qn- l­u l­îng dÇu ë hµnh tr×nh nÐn. Fd- diÖn tÝch ®ßn bÈy pÝt t«ng. Fd=p. Q = 2,0096 . 25 = 50,24 (cm3/s). q = qn=(KG/cm2) qn- ¸p suÊt dÇu ë khoanh trªn hoÆc khoang d­íi pÝt t«ng gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh nÐn. Kan- hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh nÐn. VËy S= - Trong hµnh tr×nh tr¶. Q = Qt= (Fp- Fd).Vp trong ®ã : Qt- l­u l­îng dÇu ë hµnh tr×nh tr¶. Fp- diÖn tÝch pÝt t«ng Fp=p Q = (12,56-2,0096).25 = 211,12(cm3/s) q = qt= qt- ¸p suÊt dÇu ë khoang trªn pÝt t«ng gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh tr¶. Kat- hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh tr¶. VËy S = b) Gi¶m chÊn sau: K2 = 2,7875 . = 9616,88(N/m). HÖ sè c¶n cña mét gi¶m chÊn ®­îc x¸c ®Þnh Ka2 =K2. Ka2 =9616,88 .=10307 (N/m). trong ®ã : Ka1 - hÖ sè c¶n cña mét gi¶m chÊn treo tr­íc. i - tØ sè truyÒn bè trÝ gi¶m chÊn; Chän i = 1. a - gãc nghiªng cña gi¶m chÊn tr­íc so vãi ®­êng th¼ng ®øng; Chän a=150 Chän tû sè gi÷a c¸c hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh tr¶ vµ hµnh tr×nh nÐn. Chän vµ coi hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn cã thÓ x¸c ®Þnh c¸c hÖ sè cña gi¶m chÊn trong mçi hµnh tr×nh Kat2 = 3.Kan2=3.5153,67= 15461 (N/m). VËn tèc tÝnh to¸n cña gi¶m chÊn Vp=(0,2¸0,3) m/s. Chän Vp= 0,25 (m/s). X¸c ®Þnh tiÕt diÖn lç tiÕt l­u dÇu cña gi¶m chÊn. S trong ®ã: S - tiÕt diÖn lç tiÕt l­u dÇu cña gi¶m chÇn. m0 - hÖ sè l­u l­îng m0=0,60¸0,75 Chän m0=0,65 g-träng l­îng riªng cña dÇu G/cm3 q- ¸p suÊt dÇu KG/cm2 g- gia tèc träng tr­êng g=981cm/s2 Q- l­u l­îng dÇu qua c¸c lç tiÕt l­u cña gi¶m chÊn cm3/s. - Trong hµnh tr×nh nÐn. Q = Qn = Fd.Vp Qn- l­u l­îng dÇu ë hµnh tr×nh nÐn. Fd- diÖn tÝch ®ßn bÈy pÝt t«ng. Fd=p. Q = 2,0096 . 25 = 50,24 (cm3/s). q = qn=(KG/cm2) qn- ¸p suÊt dÇu ë khoanh trªn hoÆc khoang d­íi pÝt t«ng gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh nÐn. Kan- hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh nÐn. VËy S= - Trong hµnh tr×nh tr¶. Q = Qt= (Fp- Fd).Vp trong ®ã : Qt- l­u l­îng dÇu ë hµnh tr×nh tr¶. Fp- diÖn tÝch pÝt t«ng Fp=p Q = (12,56-2,0096).25 = 211,12(cm3/s) q = qt= qt- ¸p suÊt dÇu ë khoang trªn pÝt t«ng gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh tr¶. Kat- hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn trong hµnh tr×nh tr¶. VËy S = 2.4.2.3. X¸c ®Þnh kÝch th­íc van th«ng. Theo ph­¬ng tr×nh BÐcnuli trong c¬ häc chÊt láng: Ph­¬ng tr×nh BÐcnuli cho dßng chÊt láng thùc kh«ng nÐn ®­îc, lùc khèi lµ träng lùc h­íng lªn trªn. Trong ®ã: z1,2: ®é cao h×nh häc cña chÊt láng (m). p1,2: ¸p suÊt (N). g: Träng l­îng riªng cña chÊt láng, g = 870 (KG/m3). v1,2: vËn tèc trung b×nh dßng ch¶y t¹i mÆt c¾t thµnh xy lanh vµ t¹i mÆt c¾t cña van th«ng qua (m/s). g: gia tèc träng tr­êng, g = 9,81 (m/s2). a1,2: hÖ sè hiÖu chØnh ®éng n¨ng, phô thuéc vµo chÕ ®é ch¶y víi a = 2 ch¶y tÇng, cßn a = 1 th× ch¶y rèi. hw1_2: tæn thÊt n¨ng l­îng trung b×nh (thÕ n¨ng) däc theo dßng ch¶y. T¹i mÆt c¾t cña thµnh xy lanh th× vËn tèc dßng ch¶y lµ vËn tèc t­¬ng ®èi cña xy lanh vµ pÝt t«ng. T¹i mÆt c¾t cña van th«ng qua vËn tèc dßng ch¶y lµ vËn tèc dßng chÊt láng t¹i ®Çu ra cña lç van. HiÖu ®é cao h×nh häc Dz gi÷a hai mÆt c¾t lµ rÊt nhá (b»ng chiÒu cao lç) nªn bá qua ®¹i l­îng nµy khi tÝnh to¸n. ChÊt láng chuyÓn ®éng trong lç van ë chÕ ®é ch¶y rèi do ®ã hÖ sè a = 1. Tæn thÊt n¨ng l­îng trung b×nh däc theo dßng ch¶y hw1_2 chÝnh lµ ®¹i l­îng biÕn n¨ng l­îng chuyÓn ®éng cña dßng chÊt láng thµnh nhiÖt n¨ng do ma s¸t cña chÊt láng víi lç van, chÊt láng víi chÊt láng, chÊt láng víi thµnh xy lanh…V× vËy khi tÝnh to¸n gi¶m chÊn, tæn thÊt n¨ng l­îng sÏ ®­îc ®Æc tr­ng bëi hÖ sè dËp t¾t dao ®éng cña gi¶m chÊn, nghÜa lµ vÕ ph¶i cña ch­¬ng tr×nh BÐcnuli sÏ kh«ng cã ®¹i l­îng hw1_2 mµ thay vµo ®ã lµ hÖ sè dËp t¾t t­¬ng ®èi y, theo phÇn trªn th× y = 0,25. VËy ph­¬ng tr×nh BÐcnuli ®­îc tÝnh nh­ sau: Do v1 rÊt nhá nªn ta cã thÓ bá qua, khi ®ã vËn tèc chÊt láng qua van ®­îc tÝnh xÊp xØ theo biÓu thøc sau: L­u l­îng chÊt láng qua van trong mét ®¬n vÞ thêi gian ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = f Trong ®ã: f: tæng diÖn tÝch c¸c lç van th«ng. m: hÖ sè l­u l­îng, m = 0,6 ¸ 0,75 chän m = 0,65. Trong hµnh tr×nh lµm viÖc cña gi¶m chÊn th× l­îng chÊt láng qua c¸c lç van th«ng ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: Q = Vp Q = 0,25..(0,042 - 0,0162) = 2,6376 . 10-4(m3/s) = 263760 (mm3/s). Khi pÝt t«ng ®i xuèng t¹o sù chªnh ¸p trong xy lanh. Dp = Pn/FP Pn: lùc c¶n sinh ra trong qu¸ tr×nh nÐn. + §èi víi gi¶m chÊn tr­íc: Pn = Kan1 . VP Pn = 2349,3 . 0,25 = 587,325 (N). Víi FP lµ diÖn tÝch ®×nh pÝt t«ng FP = = VËy Dp = 587,325/1256 = 0,4676 (N/mm2). Tæng diÖn tÝch c¸c van th«ng lµ: f = ==12,49 (mm2). + §èi víi gi¶m chÊn sau: Pn = Kan2 . VP Pn = 5153,67 . 0,25 = 1288,4 (N). Víi FP lµ diÖn tÝch ®×nh pÝt t«ng FP = = VËy Dp = 1288,4/1256 = 1,0258 (N/mm2). Tæng diÖn tÝch c¸c van th«ng lµ: f = ==8,436 (mm2). 2.4.2.4. X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh cña gi¶m chÊn. §Æc tÝnh cña gi¶m chÊn lµ ®å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a lùc c¶n cña gi¶m chÊn vµ vËn tèc chuyÓn dÞch cña pÝt t«ng. §­êng ®Æc tÝnh cña gi¶m chÊn ®­îc x©y dùng tõ c«ng thøc: Trong ®ã: F: diÖn tÝch c«ng t¸c. ë hµnh tr×nh nÐn F = Fd; ë hµnh tr×nh tr¶ F = FP - Fd Vp: vËn tèc dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng. §Ó x©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh ta cho Vp thay ®æi tõ 0 ¸ 0,25. §­êng ®Æc tÝnh cña gi¶m chÊn tr­íc. §­êng ®Æc tÝnh cña gi¶m chÊn sau. 2.4.2.5. TÝnh to¸n kiÓm tra sù lµm viÖc cña gi¶m chÊn theo chÕ ®é nhiÖt. a) Gi¶m chÊn tr­íc. C¸c sè liÖu ban ®Çu: - HÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn K. + Hµnh tr×nh nÐn Kn1=2,3 (Ns/mm). + Hµnh tr×nh tr¶ Kt1= 7,0 (Ns/mm). - VËn tèc dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng gi¶m chÊn Vp=250(mm). - §­êng kÝnh gi¶m chÊn D = 59,4 (mm). - ChiÒu dµi khoang chøa dÇu cña gi¶m chÊn L=392(mm). - §Ó tÝnh to¸n kiÓm bÒn cho gi¶m chÊn bao gåm: - X¸c ®Þnh c«ng suÊt khuÕch t¸n cña gi¶m chÊn: Nt= Nt=290,625 (Nm/s). - X¸c ®Þnh nhiÖt nung nãng thµnh gi¶m chÊn (t), c«ng thøc: trong ®ã: t0 : nhiÖt ®é m«i tr­êng ta lÊy t0 = 350 Kt : hÖ sè truyÒn nhiÖt vµo kh«ng khÝ cña thµnh èng gi¶m chÊn. §èi víi gi¶m chÊn thµnh èng trô, hÖ sè truyÒn nhiÖt cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: trong ®ã: Vb: vËn tèc cña dßng kh«ng khÝ cã thÓ lÊy vËn tèc cña dßng kh«ng khÝ b»ng vËn tèc « t«. D: ®­êng kÝnh ngoµi cña thµnh èng gi¶m chÊn D = 59,7 mm. Hay ta cã thÓ chän Kt = 1,16.(50¸70)w/m2 ®é. Chän Kt = 1,16.70 w/m2 ®é. F: diÖn tÝch lµm m¸t cña èng gi¶m chÊn. C«ng thøc: F = p.D.L Thay sè ta cã F = 3,14.59,7.392 = 73151 (mm2) = 0,073151 (m2). VËy nhiÖt ®é thµnh èng gi¶m chÊn lµ: N»m trong kho¶ng [t] = 110 ¸ 1200C vËy gi¶m chÊn tr­íc ®¶m b¶o bÒn. b) Gi¶m chÊn sau. C¸c sè liÖu ban ®Çu: - HÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn K. + Hµnh tr×nh nÐn Kn2=5,1 (Ns/mm). + Hµnh tr×nh tr¶ Kt2= 15,4 (Ns/mm). - VËn tèc dÞch chuyÓn cña pÝt t«ng gi¶m chÊn Vp=250(mm). - §­êng kÝnh gi¶m chÊn D = 59,4 (mm). - ChiÒu dµi khoang chøa dÇu cña gi¶m chÊn L=392(mm). - §Ó tÝnh to¸n kiÓm bÒn cho gi¶m chÊn bao gåm: - X¸c ®Þnh c«ng suÊt khuÕch t¸n cña gi¶m chÊn: Nt= Nt=412,290 (Nm/s). - X¸c ®Þnh nhiÖt nung nãng thµnh gi¶m chÊn (t), c«ng thøc: trong ®ã: t0 : nhiÖt ®é m«i tr­êng ta lÊy t0 = 350 Kt : hÖ sè truyÒn nhiÖt vµo kh«ng khÝ cña thµnh èng gi¶m chÊn. §èi víi gi¶m chÊn thµnh èng trô, hÖ sè truyÒn nhiÖt cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: trong ®ã: Vb: vËn tèc cña dßng kh«ng khÝ cã thÓ lÊy vËn tèc cña dßng kh«ng khÝ b»ng vËn tèc « t«. D: ®­êng kÝnh ngoµi cña thµnh èng gi¶m chÊn D = 59,7 mm. Hay ta cã thÓ chän Kt = 1,16.(50¸70)w/m2 ®é. Chän Kt = 1,16.70 w/m2 ®é. F: diÖn tÝch lµm m¸t cña èng gi¶m chÊn. C«ng thøc: F = p.D.L Thay sè ta cã F = 3,14.59,7.392 = 73151 (mm2) = 0,073151 (m2). VËy nhiÖt ®é thµnh èng gi¶m chÊn lµ: N»m trong kho¶ng [t] = 110 ¸ 1200C vËy gi¶m chÊn tr­íc ®¶m b¶o bÒn ch­¬ng 3 ¶nh h­ëng cña c¸c th«ng sè kÕt cÊu ®Õn dao ®éng « t«. Mäi nghiªn cøu vÒ « t« nãi chung còng nh­ dao ®éng « t« nãi riªng, còng ®Òu h­íng vµo viÖc hoµn thiÖn kÕt cÊu nh»m n©ng cao chÊt l­îng, hiÖu qu¶ sö dông xe. Dao ®éng cña « t« vµ chÊt l­îng cña hÖ thèng treo phô thuéc tr­íc hÕt vµo c¸c th«ng sè kÕt cÊu vµ mèi t­¬ng quan gi÷a chóng. C¸c th«ng sè chñ yÕu cña « t« ®­îc dïng ®Õn khi tÝnh to¸n dao ®éng lµ: §é cøng cña treo. §é cøng cña lèp. Khèi l­îng treo vµ ph©n bè cña nã lªn c¸c cÇu. Khèi l­îng kh«ng treo. HÖ sè c¶n gi¶m chÊn. §Ó cã sù ®¸nh gi¸ t­¬ng ®èi chÝnh x¸c vÒ ¶nh h­ëng cña tÊt c¶ c¸c th«ng sè kÕt cÊu ®Õn dao ®éng « t« vµ ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng, chóng ta cÇn ph¶i cã sù nghiªn cøu mét c¸ch tæng hîp vµ tû mû vÒ mèi quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè ®ã. Mét c¸ch gÇn ®óng, c¸c c«ng tr×nh nghiªn cøu th­êng xem xÐt sù ¶nh h­ëng nµy th«ng qua viÖc thay ®æi c¸c tû sè gi÷a c¸c th«ng sè kÕt cÊu. §èi víi néi dung trong ®å ¸n th× t¸c gi¶ chØ quan t©m nhiÒu ®Õn c¸c th«ng sè cã thÓ thay ®æi nh­: ®é cøng cña treo, hay hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn, cßn c¸c th«ng sè kh¸c t¸c gi¶ chØ ®­a ra lµ tham kh¶o. ë ®©y chØ giíi h¹n nghiªn cøu mét c¸ch riªng rÏ ¶nh h­ëng cña tõng th«ng sè kÕt cÊu ®Õn dao ®éng « t« mµ cô thÓ lµ ¶nh h­ëng tíi c¸c th«ng sè: - ChuyÓn dÞch th¼ng ®øng vµ gia tèc th¼ng ®øng cña khèi l­îng treo - ChuyÓn dÞch th¼ng ®øng cña khèi l­îng kh«ng treo. Sù nghiªn cøu ë ®©y chñ yÕu mang tÝnh ®Þnh tÝnh ®Ó lµm c¬ së cho nh÷ng nghiªn cøu s©u h¬n vÒ sau. M« h×nh dïng ®Ó nghiªn cøu lµ m« h×nh “mét phÇn t­ xe”, víi c¸c gi¶ thiÕt vÒ c¬ hÖ vµ kÝch ®éng nh­ sau: - ChØ xÐt dao ®éng cña mét trong 4 b¸nh xe. - XÐt dao ®éng th¼ng ®øng cña khèi l­îng treo vµ kh«ng treo. - Coi dao ®éng cña c¸c phÇn tö trong hÖ lµ tuyÕn tÝnh. - B¸nh xe l¨n kh«ng tr­ît trªn nÒn cøng tuyÖt ®èi vµ lu«n tiÕp xóc víi ®­êng. - Liªn kÕt cña c¬ hÖ lµ liªn kÕt lý t­ëng. M« h×nh “mét phÇn t­ xe” lµ m« h×nh 2 bËc tù do bao gåm khèi l­îng kh«ng treo thay thÕ cho khèi l­îng b¸nh xe vµ c¸c thµnh phÇn liªn kÕt, cßn khèi l­îng treo thay thÕ cho khèi l­îng th©n xe. C¸c chuyÓn ®éng cña chóng theo ph­¬ng th¼ng ®øng cã thÓ biÓu diÔn bëi hai to¹ ®é z vµ x víi gèc theo thø tù t¹i vÞ trÝ c©n b»ng tÜnh cña khèi l­îng treo vµ khèi l­îng kh«ng treo, M lµ khèi l­îng phÇn treo, m lµ khèi l­îng phÇn kh«ng treo, C lµ ®é cøng cña phÇn tö ®µn håi, CL lµ ®é cøng cña lèp xe, K lµ hÖ sè c¶n gi¶m chÊn, KL lµ hÖ sè c¶n cña lèp xe, q biÓu diÔn kÝch ®éng mÆt ®­êng, trong ph¹m vi ®å ¸n, chóng t«i chän q lµ hµm ®iÒu hoµ. Víi c¸c th«ng sè kÕt cÊu cè ®Þnh nh­ ®· ®­îc tÝnh to¸n ®èi víi treo tr­íc cña xe ®· ®­îc tÝnh to¸n ë c¸c phÇn trªn. Sau ®©y sÏ lÇn l­ît xem xÐt sù ¶nh h­ëng cña c¸c th«ng sè kÕt cÊu. 3.1. ¶nh h­ëng cña ®é cøng cña treo Bé phËn chÝnh cña hÖ thèng treo lµ phÇn tö ®µn håi. KÕt cÊu phæ biÕn nhÊt hiÖn nay cña phÇn tö ®µn håi lµ nhÝp l¸, lß xo vµ thanh xo¾n. HiÖn nay trªn mét sè xe ®· sö dông phÇn tö ®µn håi khÝ nÐn. Nh­ ®· nãi ë trªn, chóng ta sö dông ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é ®Ó ®¸nh gi¸ sù ¶nh h­ëng cña ®é cøng phÇn tö ®µn håi tíi dao ®éng. Trong nghiªn cøu nµy, ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é ®­îc x©y dùng víi c¸c gi¸ trÞ ®é cøng kh¸c nhau: 154, 184, 214, 244 (N/mm). Tõ c¸c ®å thÞ 3.1.1; 3.1.2; 3.1.3 ta thÊy, khi gi¶m ®é cøng phÇn tö ®µn håi th× nh×n chung sÏ c¶i thiÖn ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng cho xe, v× biªn ®é chuyÓn dÞch th©n xe gi¶m, ®Æc biÖt gi¶m m¹nh ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp; ngoµi ra vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp lïi sang tr¸i nªn hiÖn t­îng céng h­ëng (tÇn sè thÊp) chØ xÈy ra ë ®­êng cã b­íc sãng lín. Nh­ vËy x¸c suÊt xuÊt hiÖn nh÷ng dao ®éng nh­ vËy sÏ gi¶m ®i. Còng t­¬ng tù nh­ vËy ®èi víi gia tèc th©n xe. Tuy nhiªn, ®èi víi chuyÓn dÞch b¸nh xe l¹i cã ®iÓm kh¸c. Khi ®é cøng cña treo gi¶m th× biªn ®é chuyÓn dÞch b¸nh xe ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp cã gi¶m, nh­ng ë vïng céng h­ëng tÇn sè cao l¹i t¨ng lªn ®¸ng kÓ. CP4 CP3 CP2 CP1 H×nh 3.1.1. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL treo khi CP thay ®æi. CP1 CP2 CP3 CP4 H×nh 3.1.2. §Æc tÝnh TSB§ gia tèc KL treo khi CP thay ®æi. CP4 CP3 CP2 CP1 H×nh 3.1.3. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL kh«ng treo khi CP thay ®æi. 3.2. ¶nh h­ëng cña hÖ sè c¶n gi¶m chÊn Dao ®éng cña « t« ®­îc dËp t¾t bëi c¸c d¹ng ma s¸t kh¸c nhau trong hÖ thèng treo. Th­êng trong hÖ thèng treo, ma s¸t xuÊt hiÖn ë c¸c phÇn tö gi¶m chÊn, phÇn tö ®µn håi hoÆc trong c¸c khíp cña ®ßn treo, dÉn ®éng l¸i vµ lèp xe. Tuy nhiªn, ë ®©y chØ nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng cña hÖ sè c¶n gi¶m chÊn ®Õn dao ®éng cña «t«. C¸c ®­êng ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é nhËn ®­îc khi thay ®æi hÖ sè c¶n gi¶m chÊn nh­ sau: 3,487; 4,487; 5,487; 6,487 (N.s/mm). Tõ c¸c ®å thÞ ta thÊy, khi t¨ng hÖ sè c¶n gi¶m chÊn th× vïng gi÷a céng h­ëng tÇn sè thÊp vµ céng h­ëng tÇn sè cao, chuyÓn dÞch cña th©n xe vµ b¸nh xe t¨ng, ngoµi vïng ®ã, c¸c gi¸ trÞ nµy gi¶m. §èi víi gia tèc th©n xe còng t­¬ng tù nh­ chuyÓn dÞch nh­ng vïng ngoµi céng h­ëng tÇn sè cao, gi¸ trÞ gia tèc th©n xe còng t¨ng. K4 K3 K2 K1 H×nh 3.2.1. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL treo khi K thay ®æi. K3 K4 K2 K1 H×nh 3.2.2. §Æc tÝnh TSB§ gia tèc KL treo khi K thay ®æi. K4 K3 K2 K1 H×nh 3.2.3. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL kh«ng treo khi K thay ®æi. 3.3. ¶nh h­ëng cña ®é cøng cña lèp Lèp « t« cã tÝnh chÊt ®µn håi theo c¶ c¸c h­íng: h­íng kÝnh, h­íng tiÕp tuyÕn, h­íng ngang. ë ®©y, ta chØ nghiªn cøu ¶nh h­ëng cña ®é cøng h­íng kÝnh cña lèp xe tíi dao ®éng «t«. Sau ®©y sÏ nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng nµy khi «t« chuyÓn ®éng trªn ®­êng cã mÊp m« mµ chiÒu dµi lín h¬n vÕt tiÕp xóc cña b¸nh xe trªn mÆt ®­êng. Khi nghiªn cøu, ta cho ®é cøng lèp xe biÕn thiªn nh­ sau: 580, 630, 680, 730 (N/mm). Tõ c¸c ®å thÞ 3.3.1; 3.3.2; 3.3.3 ta thÊy khi gi¶m ®é cøng lèp xe th× lµm t¨ng chuyÓn dÞch th©n xe vµ b¸nh xe ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp, nh­ng l¹i lµm gi¶m ®¸ng kÓ c¸c gi¸ trÞ ®ã ë vïng céng h­ëng tÇn sè cao. §èi víi ®­êng ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é gia tèc th©n xe th× ¶nh h­ëng ®ã còng t­¬ng tù. Tuy nhiªn ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp, khi gi¶m ®é cøng lèp xe th× gia tèc t¨ng Ýt. V× vËy gi¶m ®é cøng lèp xe sÏ c¶i thiÖn ®é ªm dÞu cña « t«. H×nh 3.3.1. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL treo khi CL thay ®æi. Cl1 Cl2 Cl3 Cl4 H×nh 3.3.2. §Æc tÝnh TSB§ gia tèc KL treo khi CL thay ®æi. Cl1 Cl2 Cl3 Cl4 H×nh 3.3.3. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL kh«ng treo khi CL thay ®æi. 3.4. ¶nh h­ëng cña khèi l­îng treo Mét trong nh÷ng ®Æc ®iÓm quan träng cña th«ng sè khèi l­îng phÇn treo lµ nã lu«n thay ®æi vµ thay ®æi nhiÒu trong qu¸ tr×nh sö dông. V× vËy mµ nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng cña nã tíi ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng lµ rÊt cã ý nghÜa thùc tiÔn. ë ®©y chñ yÕu tËp trung nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng cña khèi l­îng treo mµ ch­a tÝnh tíi sù ph©n bè cña nã. Khi nghiªn cøu, ta x©y dùng ®Æc tÝnh TSB§ víi c¸c träng l­îng phÇn treo kh¸c nhau: 12140, 13140, 14140, 15140 (N). Tõ c¸c ®å thÞ 3.4.1; 3.4.2; 3.4.3 ta thÊy khi t¨ng khèi l­îng treo th× biªn ®é chuyÓn dÞch th©n xe ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp t¨ng lªn, cßn c¸c vïng kh¸c th× gi¶m xuèng, tÇn sè céng h­ëng thÊp lïi sang tr¸i. §èi víi chuyÓn dÞch b¸nh xe th× sù ¶nh h­ëng lµ nhá. Khi t¨ng khèi l­îng treo th× gia tèc th©n xe ë tÊt c¶ c¸c vïng tÇn sè ®Òu gi¶m, ngoµi ra vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp sÏ lïi sang tr¸i. M1 M2 M3 M4 H×nh 3.4.1. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL treo khi M thay ®æi. M4 M3 M2 M1 H×nh 3.4.2. §Æc tÝnh TSB§ gia tèc KL treo khi M thay ®æi. M3 M2 M1 M4 H×nh 3.4.3. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL kh«ng treo khi M thay ®æi. 3.5. ¶nh h­ëng cña khèi l­îng kh«ng treo Khèi l­îng phÇn kh«ng treo cña «t« thay ®æi trong mét ph¹m vi réng tuú theo lo¹i phÇn tö ®µn håi cña treo, lo¹i vµ kÕt cÊu cña c¬ cÊu h­íng cña treo, lo¹i vµ kÕt cÊu còng nh­ c«ng nghÖ chÕ t¹o vµ vËt liÖu cña truyÒn lùc chÝnh, khèi l­îng cña c¬ cÊu phanh b¸nh xe. ë ®©y ®­a ra c¸c ®Æc tÝnh tÇn sè biªn ®é khi träng l­îng kh«ng treo thay ®æi: 2329,9; 2629,9; 2929,9; 3229,9 (N). Tõ ®å thÞ ta thÊy khi gi¶m khèi l­îng kh«ng treo th× chuyÓn dÞch th©n xe ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp gi¶m xuèng, ë vïng céng h­ëng tÇn sè cao t¨ng lªn nh­ng tÇn sè céng h­ëng cao l¹i tiÕn sang ph¶i. Khi gi¶m khèi l­îng kh«ng treo th× gia tèc th©n xe gi¶m nhiÒu ë vïng céng h­ëng tÇn sè thÊp, cßn vïng céng h­ëng tÇn sè cao cã t¨ng nh­ng kh«ng ®¸ng kÓ. §èi víi chuyÓn dÞch b¸nh xe, ¶nh h­ëng nµy còng t­¬ng tù nh­ ®èi víi gia tèc th©n xe. m1 m2 m3 m4 H×nh 3.5.1. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL treo khi m thay ®æi. m1 m2 m3 m4 H×nh 3.5.2. §Æc tÝnh TSB§ gia tèc KL treo khi m thay ®æi. m1 m2 m3 m4 H×nh 3.5.3. §Æc tÝnh TSB§ chuyÓn dÞch KL kh«ng treo khi m thay ®æi. Nh­ tõ ®Çu ®· nãi, viÖc nghiªn cøu sù ¶nh h­ëng cña c¸c th«ng sè kÕt cÊu ®Õn dao ®éng « t« tr×nh bµy trong ch­¬ng nµy chØ mang tÝnh ®Þnh tÝnh lµ chñ yÕu. C¸c kÕt qu¶ ®· ®­îc chØ ra trong ch­¬ng nµy nh»m cung cÊp cho ng­êi nghiªn cøu vÒ dao ®éng « t« hiÓu thªm vÒ sù ®a d¹ng vµ tÝnh phøc t¹p trong sù ¶nh h­ëng cña c¸c th«ng sè kÕt cÊu « t«. Vµ qua ®ã g¾ng víi néi dung cña ®Ò tµi lµ thiÕt kÕ hÖ thèng treo th× viÖc thay ®æi c¸c th«ng sè nh­: ®é cøng treo hay hÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn còng thÓ hiÖn ®­îc viÖc tÝnh c¸c th«ng sè trªn trong néi dung ®Ò tµi lµ ph­¬ng ¸n hîp lý vµ ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu mµ hÖ thèng treo ®Ò ra. Tõ ®ã lµm c¬ së cho nh÷ng nghiªn cøu sau nµy ®Ó ®¹t ®­îc môc ®Ých hoµn thiÖn h¬n n÷a vÒ kÕt cÊu nh»m n©ng cao ®é ªm dÞu vµ an toµn chuyÓn ®éng nãi riªng vµ n©ng cao chÊt l­îng, hiÖu qu¶ thiÕt kÕ, khai th¸c vµ sö dông xe nãi chung. KÕt LuËn HÖ thèng treo lµ mét bé phËn quan träng cña xe, chÊt l­îng cña hÖ thèng treo ¶nh h­ëng lín ®Õn chÊt l­îng ho¹t ®éng cña xe v× nã ph¶i ®¶m b¶o kh¶ n¨ng ªm dÞu cho ng­êi vµ trang bÞ trªn xe khi xe ®i trªn c¸c lo¹i ®­êng kh«ng b»ng ph¼ng. Nh­ vËy hÖ thèng treo ¶nh h­ëng rÊt lín ®Õn chÊt l­îng ho¹t ®éng cña xe. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ chÕ t¹o xe, hÖ thèng treo cña xe ®ang dÇn dÇn hoµn thiÖn trªn c¬ së hÖ thèng treo cña c¸c xe ®· s¶n xuÊt tõ tr­íc, ®Ó tho¶ m·n yªu cÇu ngµy cµng cao trong chuyÓn ®éng cña xe vÒ tèc ®é, ®é tin cËy, tÝnh ªm dÞu….Tuy nhiªn trªn ®Êt n­íc ta cßn sö dông nhiÒu lo¹i xe cña Liªn X« (tr­íc ®©y) vµ mét sè n­íc XHCN. Trong ®ã hÖ thèng treo phô thuéc víi phÇn tö ®µn håi lµ nhÝp ®­îc sö dông phæ biÕn. Qua nghiªn cøu vµ tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng treo phô thuéc dïng nhÝp, chóng ta biÕt r»ng mÆc dï cßn mét sè nh­îc ®iÓm nh­ng lo¹i hÖ thèng treo nµy còng cã nhiÒu ­u ®iÓm nh­: chÕ t¹o ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh rÎ, Ýt ph¶i ch¨m sãc vµ b¶o d­ìng lµm viÖc tin cËy, ch¾c ch¾n … Qua qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n tèt nghiÖp do tr×nh ®é b¶n th©n cßn nhiÒu h¹n chÕ, nªn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt mong ®­îc nhiÒu sù ®ãng gãp ®Ó ®Ò tµi ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Cuèi cïng t«i xin c¶m ¬n gi¸o viªn h­íng dÉn Vâ Quèc §¹i vµ c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n xe qu©n sù cïng c¸c b¹n trong líp ®· gióp t«i trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n!