Tính toán thiết kế hệ thống treo trước của xe vân tải hạng trung

Ch­¬ng 1 Ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu 1.1. C«ng dông, ph©n lo¹i HÖ thèng treo lµ mét tæ hîp c¸c c¬ cÊu thùc hiÖn liªn kÕt c¸c b¸nh xe (cÇu xe) víi khung xe (vá xe) ®Ó ®¶m b¶o ®é ªm dÞu vµ an toµn chuyÓn ®éng trªn c¬ së t¹o ra c¸c dao ®éng cña th©n xe vµ b¸nh xe theo ý muèn, gi¶m c¸c t¶i träng va ®Ëp cho xe khi chuyÓn ®éng trªn ®Þa h×nh kh«ng b»ng ph¼ng. Ngoµi ra hÖ thèng treo cßn dïng ®Ó truyÒn c¸c lùc vµ m« men t¸c ®éng gi÷a b¸nh xe vµ khung xe (vá xe). HÖ thèng treo bao gåm 4 phÇn tö chÝnh sau: - PhÇn tö ®µn håi: - PhÇn tö gi¶m chÊn: - PhÇn tö h­íng: -PhÇn tö æn ®Þnh HÖ thèng treo « t« th­êng ®­îc ph©n lo¹i dùa vµo cÊu t¹o cña phÇn tö ®µn håi, phÇn tö h­íng vµ theo ph­¬ng ph¸p dËp t¾t dao ®éng. a) Theo cÊu t¹o cña phÇn tö h­íng. - HÖ thèng treo phô thuéc: lµ hÖ thèng treo mµ b¸nh xe bªn tr¸i vµ bªn ph¶i cña mét cÇu ®­îc liªn kÕt cøng víi nhau b»ng dÇm cÇu liÒn hoÆc vá cÇu cøng. Khi ®ã dao ®éng hoÆc chuyÓn dÞch (trong mÆt ph¼ng ngang hoÆc mÆt ph¼ng th¼ng ®øng) cña b¸nh xe bªn nµy lµm ¶nh h­ëng, t¸c ®éng ®Õn b¸nh xe bªn kia vµ ng­îc l¹i. H×nh 1.1: S¬ ®å hÖ thèng treo phô thuéc. (1-Th©n xe; 2-Gi¶m chÊn; 3-DÇm cÇu; 4-NhÝp) ¦u ®iÓm cña hÖ thèng treo phô thuéc lµ cÊu t¹o ®¬n gi¶n gi¸ thµnh kh«ng cao vµ ®¶m b¶o ®é ªm dÞu cÇn thiÕt cho c¸c xe cã tèc ®é chuyÓn ®éng kh«ng cao. NÕu hÖ thèng treo phô thuéc cã ph©n tö ®µn håi lo¹i nhÝp th× nã lµm ®­îc c¶ nhiÖm vô cña phÇn tö h­íng. HÖ thèng treo phô thuéc ®­îc sö dông ë rÊt nhiÒu xe nh­: GAZ-53; GAZ-66; ZIL-130, 131 (cÇu tr­íc); KRAZ; KAMAZ;...(h×nh 1.1). - HÖ thèng treo ®éc lËp: lµ hÖ thèng treo mµ b¸nh xe bªn tr¸i vµ b¸nh xe bªn ph¶i kh«ng cã liªn kÕt cøng víi nhau, chóng chØ ®­îc nèi gi¸n tiÕp víi nhau th«ng qua khung xe hoÆc vá xe. ChÝnh v× vËy mµ dao ®éng hay chuyÓn dÞch cña c¸c b¸nh xe lµ ®éc lËp nhau. H×nh 1.2: S¬ ®å hÖ thèng treo ®éc lËp. ­u ®iÓm cña hÖ thèng treo ®éc lËp lµ b¶o ®¶m ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng cña xe nh­ng kÕt cÊu phøc t¹p, gi¸ thµnh ®¾t nªn chØ ®­îc sö dông ë mét sè cÇu tr­íc xe du lÞch, ë xe bäc thÐp BTR-60PB,...(h×nh 1.2). - HÖ thèng treo c©n b»ng: hai b¸nh xe cïng mét phÝa cña hai cÇu xe liÒn nhau cã chung phÇn tö ®µn håi ®­îc bè trÝ xung quanh trôc c©n b»ng. HÖ thèng treo c©n b»ng th­êng gÆp ë nh÷ng xe nhiÒu cÇu cã tÝnh n¨ng th«ng qua cao. Nh÷ng xe ®ã cã ba hoÆc bèn cÇu trong ®ã bè trÝ hai cÇu liÒn nhau. HÖ thèng treo cña nh÷ng cÇu nµy th­êng lµ hÖ thèng treo c©n b»ng phô thuéc. VÝ dô nh­ cÇu gi÷a vµ cÇu sau cña « t« ZIL-131; URAL-4320; KRAZ-255B;...(h×nh 1.3). H×nh 1.3: S¬ ®å hÖ thèng treo c©n b»ng. b) Theo cÊu t¹o cña phÇn tö ®µn håi: Cã c¸c lo¹i nh­ sau: - PhÇn tö ®µn håi lµ kim lo¹i gåm: nhÝp l¸, lß xo, thanh xo¾n. §©y lµ lo¹i phæ biÕn nhÊt ë c¸c « t« qu©n sù vµ xe bäc thÐp b¸nh h¬i. - PhÇn tö ®µn håi lµ khÝ nÐn gåm: phÇn tö ®µn håi khÝ nÐn cã b×nh chøa lµ cao su kÕt hîp sîi v¶i bäc cao su lµm cèt, d¹ng mµng ph©n chia vµ d¹ng liªn hîp. - PhÇn tö ®µn håi lµ thuû khÝ cã lo¹i kh¸ng ¸p vµ lo¹i kh«ng kh¸ng ¸p. - PhÇn tö ®µn håi lµ cao su cã lo¹i lµm viÖc ë chÕ ®é nÐn vµ lµm viÖc ë chÕ ®é xo¾n. c) Theo ph­¬ng ph¸p dËp t¾t dao ®éng: - DËp t¾t dao ®éng nhê c¸c gi¶m chÊn thuû lùc, gåm gi¶m chÊn d¹ng ®ßn vµ d¹ng èng. - DËp t¾t dao ®éng nhê ma s¸t c¬ häc gi÷a c¸c chi tiÕt cña phÇn tö ®µn håi vµ trong phÇn tö h­íng. 1.2.Yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng treo. * C¸c yªu cÇu chung cña hÖ thèng treo: + §¶m b¶o ®é ªm dÞu cÇn thiÕt khi xe chuyÓn ®éng. §é ªm dÞu chuyÓn ®éng cña « t« qu©n sù ®­îc ®¸nh gi¸ qua gi¸ trÞ cho phÐp cña c¸c th«ng sè nh­ tÇn sè dao ®éng riªng, biªn ®é dao ®éng lín nhÊt, gia tèc dao ®éng lín nhÊt… + Sù thay ®æi quÜ ®¹o l¨n cña c¸c b¸nh xe kh«ng ®¸ng kÓ ®Ó ®¶m b¶o ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng th¼ng vµ tÝnh n¨ng th«ng qua cña «t«. + Träng l­îng phÇn kh«ng treo ph¶i nhá. Träng l­îng phÇn kh«ng treo bao gåm träng l­îng b¸nh xe, c¸c chi tiÕt cña bé phËn dÉn h­íng, cÇu xe vµ mét phÇn träng l­îng cña bé phËn ®µn håi vµ gi¶m chÊn. Gi¶m träng l­îng phÇn kh«ng treo sÏ lµm gi¶m rÊt nhiÒu t¶i träng ®éng t¸c dông lªn bé phËn ®µn håi vµ th©n xe. Yªu cÇu nµy ®­îc thùc hiÖn rÊt tèt ®èi víi hÖ thèng treo ®éc lËp. + HÖ thèng treo ph¶i ®¶m b¶o cã søc sèng cao, ®é tin cËy lín trong sö dông. Søc sèng cña hÖ thèng treo cña «t« chñ yÕu phô thuéc vµo lo¹i s¬ då treo. + §¶m b¶o ®¬n gi¶n, thuËn tiÖn trong qu¸ tr×nh b¶o d­ìng, söa ch÷a. Yªu cÇu nµy chñ yÕu phô thuéc vµo sè l­îng c¸c ®iÓm ph¶i b¶o d­ìng vµ vÞ trÝ c¸c ®iÓm ®ã trªn xe. a) PhÇn tö h­íng. - PhÇn tö h­íng cã nhiÖm vô truyÒn c¸c lùc däc, lùc ngang vµ m« men tõ mÆt ®­êng lªn khung xe. §éng häc cña phÇn tö h­íng x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh dÞch chuyÓn cña b¸nh xe ®èi víi khung xe vµ ¶nh h­ëng tíi tÝnh æn ®Þnh vµ tÝnh quay vßng cña « t«. §Ó ®¶m b¶o chøc n¨ng, nhiÖm vô nµy, phÇn tö h­íng cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu c¬ b¶n sau: + Gi÷ nguyªn ®éng häc b¸nh xe khi « t« chuyÓn ®éng. §iÒu nµy cã nghÜa lµ khi b¸nh xe chuyÓn ®éng th¼ng ®øng, c¸c gãc ®Æt b¸nh xe, c¸c chiÒu réng, chiÒu dµi c¬ së ph¶i gi÷ nguyªn. DÞch chuyÓn b¸nh xe theo chiÒu ngang (thay ®æi chiÒu réng c¬ së) sÏ lµm lèp mßn nhanh vµ t¨ng søc c¶n chuyÓn ®éng cña « t« trªn nÒn ®Êt mÒm. DÞch chuyÓn b¸nh xe theo chiÒu däc tuy cã gi¸ trÞ thø yÕu nh­ng g©y nªn sù thay ®æi ®éng häc cña chuyÓn ®éng l¸i. Thay ®æi gãc do·ng cña b¸nh xe dÉn h­íng lµ ®iÒu nªn tr¸nh, v× nã kÌm theo hiÖn t­îng m« men hiÖu øng con quay, lµm cho b¸nh xe l¾c xung quanh trôc ®øng. Khi b¸nh xe l¨n víi gãc nghiªng lín, sÏ lµm lèp mßn, sinh ra ph¶n lùc ngang lín lµm xe khã b¸m ®­êng. + Víi c¸c b¸nh xe dÉn h­íng nªn tr¸nh sù thay ®æi gãc nghiªngv× khi thay ®æi lµm trô ®øng nghiªng vÒ sau, nªn ®é æn ®Þnh cña xe kÐm ®i. Khi b¸nh xe dÞch chuyÓn th¼ng ®øng còng lµm thay ®æi ®é chôm b¸nh xe (thay ®æi gãc), lµm thay ®æi quÜ ®¹o chuyÓn ®éng cña « t« lµm cho « t« kh«ng b¸m ®óng ®­êng. + §¶m b¶o truyÒn lùc ngang, lùc däc, m« men tõ b¸nh xe lªn khung xe mµ kh«ng g©y biÕn d¹ng râ rÖt, kh«ng lµm dÞch chuyÓn c¸c chi tiÕt cña b¸nh xe. + Gi÷ ®­îc ®óng ®éng häc cña dÉn ®éng l¸i, nghÜa lµ sù dÞch chuyÓn th¼ng ®øng vµ sù quay quanh trô ®øng cña b¸nh xe kh«ng phô thuéc vµo nhau. + §é nghiªng cña thïng xe trong mÆt ph¼ng ngang ph¶i bÐ. PhÇn tö dÉn h­íng cã ¶nh h­ëng ®Õn kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c phÇn tö ®µn håi (kho¶ng c¸ch nhÝp), tuú theo phÇn tö dÉn h­íng mµ ta cã kho¶ng c¸ch nµy lín hay bÐ, phÇn tö dÉn h­íng cßn ¶nh h­ëng ®Õn vÞ trÝ t©m cña ®é nghiªng bªn. + PhÇn tö dÉn h­íng ph¶i ®¶m b¶o bè trÝ hÖ thèng treo trªn « t« ®­îc thuËn tiÖn. + KÕt cÊu phÇn tö dÉn h­íng ph¶i ®¬n gi¶n dÔ sö dông, ch¨m sãc, b¶o d­ìng. + Träng l­îng ph¶i nhá, ®Æc biÖt lµ phÇn kh«ng ®­îc treo. PhÇn tö h­íng cã thÓ lµ nhÝp l¸, thanh gi»ng, thanh ®ßn.mçi lo¹i cã ­u nh­îc ®iÓm vµ thÝch hîp víi mét lo¹i xe nhÊt ®Þnh. PhÇn tö h­íng lµ nhÝp l¸. H×nh 1.4: KÕt cÊu nhÝp chÝnh vµ phô cña hÖ thèng treo cã ®é cøng thay ®æi. 1. NhÝp chÝnh vµ nhÝp phô; 2. èng b¹c chèt nhÝp; 3,4,5. Quang nhÝp; 6. B¹c tú ®ai nhÝp vµ bu l«ng; 7. §Öm tú b¾t nhÝp; 8. Chèt nhÝp; 9. §Öm; 10. Bu l«ng quang nhÝp; 11. Bu l«ng; 12. §ai èc. ­u ®iÓm lµ kÕt cÊu ®¬n gi¶n, v× nhÝp võa ®ãng vai trß lµ phÇn tö h­íng võa ®ãng vai trß lµ phÇn tö ®µn håi do ®ã ®¬n gi¶n trong b¶o d­ìng, söa ch÷a. b) PhÇn tö ®µn håi. - PhÇn tö ®µn håi dïng ®Ó nèi ®µn håi gi÷a b¸nh xe vµ th©n xe, lµm gi¶m c¸c va ®Ëp ®ét ngét tõ ®­êng lªn, ®¶m b¶o ®é ªm dÞu khi « t« chuyÓn ®éng. §Ó thùc hiÖn c¸c nhiÖm vô trªn, phÇn tö ®µn håi ph¶i cã ®é cøng phï hîp víi t¶i träng cña xe, nh»m t¹o ra dao ®éng víi tÇn sè thÊp cña th©n xe theo yªu cÇu ®Ò ra (do t¶i träng cña xe thùc tÕ lµ lu«n biÕn ®éng, cã lóc « t« ®ñ t¶i, cã lóc « t« non t¶i, do vËy cÇn thiÕt ph¶i cã phÇn tö ®µn håi thay ®æi ®é cøng theo t¶i träng). ChuyÓn dÞch cña phÇn ®­îc treo kh«ng qu¸ lín, kÕt cÊu nhá gän, ®¶m b¶o träng t©m xe thÊp. Lµm viÖc tin cËy, an toµn, tuæi thä cao, ch¨m sãc b¶o d­ìng ®¬n gi¶n, thuËn tiÖn, qu¸ tr×nh lµm viÖc ªm dÞu kh«ng cã sù va ®Ëp cøng. PhÇn tö ®µn håi cã thÓ lµ nhÝp l¸, lß xo, thanh xo¾n. mçi lo¹i cã ­u nh­îc ®iÓm vµ thÝch hîp víi mét lo¹i xe nhÊt ®Þnh. PhÇn tö ®µn håi lµ nhÝp l¸. H×nh 1.5: KÕt cÊu nhÝp chÝnh vµ phô cña hÖ thèng treo cã ®é cøng thay ®æi. 1. NhÝp chÝnh vµ nhÝp phô; 2. èng b¹c chèt nhÝp; 3,4,5. Quang nhÝp; 6. B¹c tú ®ai nhÝp vµ bu l«ng; 7. §Öm tú b¾t nhÝp; 8. Chèt nhÝp; 9. §Öm; 10. Bu l«ng quang nhÝp; 11. Bu l«ng; 12. §ai èc. ­u ®iÓm lµ kÕt cÊu ®¬n gi¶n, ®¬n gi¶n trong b¶o d­ìng vµ lèp xe Ýt bÞ mßn khi quay vßng v× chØ cã khung xe nghiªng cßn cÇu xe kh«ng bÞ nghiªng. nh­îc ®iÓm lµ cã khèi l­îng phÇn kh«ng treo lín, do vËy gi¶m ®é ªm dÞu chuyÓn ®éng; khã cã ®­îc hÖ treo mÒm v× ®Ó cã hÖ treo mÒm cÇn ph¶i n©ng cao khung (vá) so víi cÇu xe; x¸c suÊt xuÊt hiÖn dao ®éng cña b¸nh xe dÉn h­íng lín, do vËy ¶nh h­ëng xÊu tíi æn ®Þnh chuyÓn ®éng th¼ng; tuæi thä cña c¸c l¸ nhÝp nhá. §Ó t¨ng tuæi thä l¸ nhÝp ng­êi ta ¸p dông ph­¬ng ph¸p gia c«ng phun h¹t vµo mÆt trªn c¸c l¸ nhÝp, sö dông nhÝp cã tiÕt diÖn ngang hîp lý, cè ®Þnh c¸c ®Çu nhÝp b»ng c¸c phÇn tö cao su, b«i mì ch× gi÷a c¸c l¸ nhÝp hoÆc c¸c tÊm ®Öm gi÷a c¸c l¸ nhÝp (®Öm b»ng chÊt dÎo, b»ng ®ång hoÆc hîp kim chèng mßn). HÖ thèng treo ®éc lËp víi phÇn tö ®µn håi lµ lß xo th­êng ®­îc ¸p dông réng r·i trªn c¸c « t« du lÞch tïy theo kÕt cÊu cña bé phËn dÉn h­íng mµ hÖ thèng treo ®éc lËp víi phÇn tö ®µn håi lß xo ®­îc ph©n lµm bèn lo¹i sau: - HÖ thèng treo ®éc lËp víi bé phËn dÉn h­íng mét ®ßn treo. Lo¹i nµy cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ khi hµnh tr×nh dÞch chuyÓn cña b¸nh xe lín th× mÆt ph¼ng b¸nh xe bÞ nghiªng mét gãc lín g©y hiÖu øng con quay lµm dao ®éng b¸nh xe, ®ång thêi b¸nh xe bÞ tr­ît ngang lín dÉn ®Õn lèp bÞ mßn nhanh cho nªn s¬ ®å nµy chØ bè trÝ ë cÇu kh«ng dÉn h­íng ®Ó kh«ng lµm ¶nh h­ëng tíi æn ®Þnh l¸i trong hÖ thèng l¸i. - HÖ thèng treo ®éc lËp víi c¬ cÊu hai ®ßn treo dµi b»ng nhau. Lo¹i nµy cã ­u ®iÓm lµ khi b¸nh xe dÞch chuyÓn theo ph­¬ng th¼ng ®øng, mÆt ph¼ng b¸nh xe kh«ng bÞ nghiªng, do ®ã b¸nh xe chuyÓn ®éng æn ®Þnh. Nh­îc ®iÓm ë s¬ ®å nµy lµ ®é tr­ît ngang lín, lèp mßn nhanh. - HÖ thèng treo ®éc lËp víi c¬ cÊu hai ®ßn treo dµi kh«ng b»ng nhau (t­¬ng tù nh­ ë b¸nh xe BTR-60PB). §Æc ®iÓm lo¹i nµy lµ khi b¸nh xe dÞch chuyÓn theo ph­¬ng th¼ng ®øng kh¸ lín nh­ng mÆt ph¼ng b¸nh xe bÞ nghiªng víi gãc nhá (th­êng 560), khi ®ã hiÖu øng con quay cã thÓ lo¹i trõ nhê ma s¸t trong treo. ë ®©y ®é tr­ît ngang kh«ng lín l¾m cho nªn cã thÓ kÕt hîp víi viÖc sö dông lèp cã ®é ®µn håi tèt ®Ó bï cho ®é tr­ît ngang. Do vËy hÖ thèng treo dïng s¬ ®å nµy ®­îc dïng réng r·i trªn « t« con hiÖn nay. - HÖ thèng treo ®éc lËp víi bé phËn dÉn h­íng kiÓu nÕn. §Æc ®iÓm treo lo¹i nµy lµ b¸nh xe dÞch chuyÓn ®éc lËp theo trôc nghiªng hoÆc ®Æt th¼ng, do vËy mÆt ph¼ng cña b¸nh xe kh«ng bÞ thay ®æi. §é tr­ît ngang cña b¸nh xe phô thuéc vµo ®é nghiªng cña trôc. Th­êng ®é nghiªng cña trôc nhá nªn ®é tr­ît ngang còng nhá do ®ã Ýt mßn lèp. Nh­îc ®iÓm cña lo¹i nµy lµ ®é cøng v÷ng cña kÕt cÊu theo chiÒu ngang nhá, khã bè trÝ bé phËn dÉn h­íng vµ ma s¸t trong bé phËn dÉn h­íng lín. Do vËy s¬ ®å nµy chØ dïng ë xe du lÞch cã c«ng suÊt nhá. - Trªn (h×nh 1.6) thÓ hiÖn s¬ ®å cÊu t¹o hÖ thèng treo ®éc lËp víi bé phËn dÉn h­íng hai ®ßn treo kh«ng b»ng nhau sö dông ë « t« cña h·ng Open. §Æc ®iÓm cÊu t¹o cña lo¹i nµy lµ hai ®ßn dÉn h­íng ®Æt trong mÆt ph¼ng ngang xe. B¸nh xe l¾p vµo ®Çu trôc cña cam quay vµ nèi khíp b¶n lÒ víi hai ®ßn treo trªn vµ d­íi. Gi¶m chÊn 4 cã chiÒu dµi l¾p r¸p lín h¬n lß xo 2 cho nªn ®Çu trªn ®­îc b¾t trªn phÇn låi chôp phÝa trªn, cßn ®Çu d­íi gi¶m chÊn ®­îc b¾t cïng víi ®Õ lß xo. VÊu cao su 1 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 1.6: 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. c) PhÇn tö gi¶m chÊn. - Gi¶m chÊn dïng ®Ó dËp t¾t c¸c dao ®éng cña th©n xe vµ cÇu xe b»ng c¸ch chuyÓn c¬ n¨ng cña c¸c dao ®éng thµnh nhiÖt n¨ng, ®¶m b¶o ®é ªm dÞu cÇn thiÕt cho xe khi chuyÓn ®éng. Trªn « t« hiÖn nay chñ yÕu sö dông gi¶m chÊn thuû lùc. §Ó ®¶m b¶o thùc hiÖn ®­îc chøc n¨ng nµy gi¶m chÊn cÇn ph¶i: + DËp t¾t nhanh c¸c dao ®éng cã tÇn sè hoÆc biªn ®é lín. + DËp t¾t chËm c¸c dao ®éng nÕu « t« ch¹y trªn ®­êng Ýt mÊp m«. + H¹n chÕ c¸c lùc truyÒn qua gi¶m chÊn lªn th©n xe. + Lµm viÖc æn ®Þnh khi « t« chuyÓn ®éng trong c¸c ®iÒu kiÖn ®­êng s¸ kh¸c nhau vµ nhiÖt ®é kh«ng khÝ kh¸c nhau. + Cã tuæi thä cao. + Träng l­îng, kÝch th­íc bÐ; gi¸ thµnh h¹. Cã thÓ ph©n lo¹i gi¶m chÊn theo c¸c ®Æc ®iÓm sau: + Theo tû sè cña hÖ sè c¶n nÐn vµ hÖ sè c¶n tr¶ . - Lo¹i t¸c dông 2 chiÒu ®èi xøng . - Lo¹i t¸c dông 2 chiÒu kh«ng ®èi xøng . - Lo¹i t¸c dông 1 chiÒu . + Theo d¹ng gi¶m chÊn ta cã: - Gi¶m chÊn ®ßn. - Gi¶m chÊn èng. + Cã hay kh«ng cã van gi¶m t¶i. Ngµy nay trªn c¸c xe ®­îc dïng phæ biÕn lµ lo¹i gi¶m chÊn t¸c ®éng hai chiÒu kh«ng ®èi xøng cã van gi¶m t¶i vµ lo¹i gi¶m chÊn èng ®­îc dïng réng r·i h¬n. v× gi¶m chÊn èng thuû lùc nhÑ h¬n hai lÇn so víi gi¶m chÊn ®ßn, chÕ t¹o ®¬n gi¶n h¬n vµ cã ®é bÒn cao h¬n gi¶m chÊn ®ßn. H×nh 1.12: 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. 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 tr­íc cho xe « t« vËn t¶i h¹ng trung”tham kh¶o tµi liÖu xe zil-131. T«i chän chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ nh­ sau: + HÖ thèng treo cña xe thiÕt kÕ lµ lo¹i hÖ thèng treo phô thuéc. + 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 tr­íc STT Th«ng sè §¬n vÞ TrÞ sè 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 C«ng thøc b¸nh xe Träng l­îng « t« khi kh«ng t¶i -Ph©n bè lªn cÇu tr­íc -Ph©n bè lªn trôc c©n b»ng T¶i träng cña « t« Träng l­îng phÇn treo (khi « t« ®Çy t¶i) -Ph©n bè lªn cÇu tr­íc -Ph©n bè lªn trôc c©n b»ng Träng l­îng phÇn kh«ng treo -Treo cÇu tr­íc -Treo cÇu sau ChiÒu dµi c¬ së cña xe Kho¶ng s¸ng gÇm xe -CÇu tr­íc -CÇu sau §é cøng cña lèp tr­íc §é cøng cña nhÝp tr­íc N N N N N N N N N mm mm mm N/mm N/mm 6x6 63373 15856 47417 40000 86180 19620 66560 4905 8829 3975 330 355 865 290 C¸c th«ng sè ban ®Çu 2.1.X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè a. X¸c ®Þnh ®é cøng cña treo. - M: khèi l­îng phÇn treo cña « t« (kg). - 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: chän : b. 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 = 11,15 (rad/s). - g: gia tèc träng tr­êng. g = 9,81 (m/s2). Thay sè ta ®­îc: . c. 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). d. 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. e. 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 = 1,2 (m) -b: kho¶ng c¸ch tõ träng t©m « t« ®Õn t©m cÇu c©n b»ng (m); b = 0,976 (m) f®1 = 94,7 ³ ft1 f®1 = 94,7 ³ 78,9 . 0,8 . f®1 = 94,7 > 77,61 => Tháa m·n ®iÒu kiÖn f. 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). 2.2. TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¸c bé phËn cña hÖ thèng treo 1.2.1. 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=3,975(m). chän l =1,20 m; 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. Theo ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ chän lo¹i nhÝp b¸n ªlÝp ®èi xøng. ChiÒu dµi quy dÉn cña nhÝp ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: m trong ®ã : chiÒu dµi quy dÉn cña nhÝp (m). l - chiÒu dµi cña nhÝp (m). 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 mm ChiÒu dÇy l¸ nhÝp : (cm) 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. - T¶i träng tÜnh t¸c dông lªn nhÝp. Tr­êng hîp ®¬n gi¶n nhÊt : Kg - Träng l­îng ph©n bè lªn b¸nh xe khi « t« chøa ®Çy t¶i. Chän z = 12 l¸. Kg/cm2 cm Chän b=6,5 cm Chän l¸ nhÝp chÝnh: -sè l­îng: 2 -ChiÒu dµy: h=0,9 cm -chiÒu réng: b=6,5 cm C¸c l¸ nhÝp cßn l¹i : -ChiÒu dµy: h=0,8 cm -chiÒu réng: b=6,5 cm *TÝnh to¸n ®é cøng cña c¶ bé nhÝp Th«ng sè cña c¸c l¸ nhÝp: Lo¹i nhÝp BÒ réng b(cm) ChiÒu dµy h(cm) M« men qu¸n tÝnh J=cm4 1-2 6,5 0,9 0,394875 3-12 6,5 0,8 0,27734 KÕt qu¶ tÝnh to¸n Stt lk (cm) ak+1=l1-lk+1 Jk (cm4) Yk= Yk-Yk+1 (ak+1)3 (ak+1) 3.( Yk-Yk+1) 1 60 0,395 2,532 1,266 0 0 2 60 0 0,79 1,266 0,329 1521 500,504 3 48,5 11,5 1,067 0,937 0,193 3724 719,888 4 44,5 15,5 1,344 0,744 0,127 8000 1018 5 40 20 1,622 0,617 0,09 13820 1245 6 36 24 1,899 0,527 0,067 24390 1636 7 31 29 2,176 0,459 0,052 39300 2041 8 26 34 2,454 0,408 0,041 54870 2271 9 22 38 2,731 0,366 0,034 68920 2326 10 19 41 3,008 0,332 0,028 91130 2557 11 15 45 3,286 0,304 0,024 125000 2961 12 10 50 3,563 0,281 0,304 216000 60620 13 0 60 Ta cã: (N/m) Sai sè: =3,2% 1.2.2. 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. a. 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). b. 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. Víi gi¶m chÊn tr­íc: K1 = 2,788 . = 2788(N/m). HÖ sè c¶n cña mét gi¶m chÊn ®­îc x¸c ®Þnh Ka1 =K1. Ka1 =2788.=3717 (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 (N/m). Kat1 = 3.Kan1=3.1858.5= 5576 (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 khoang 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= (cm2) - 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=(KG/cm2) 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 = (cm2) c. 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). : Träng l­îng riªng cña chÊt láng, =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). 1,2: hÖ sè hiÖu chØnh ®éng n¨ng, phô thuéc vµo chÕ ®é ch¶y víi = 2 ch¶y tÇng, cßn = 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 = 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. Pn = Kan1 . VP Pn = 1859 . 0,25 = 464,75 (N). Víi FP lµ diÖn tÝch ®×nh pÝt t«ng FP = = VËy Dp = 464,75/1256 = 0,37 (N/mm2). Tæng diÖn tÝch c¸c van th«ng lµ: f = ==12,49 (mm2). d. TÝnh to¸n kiÓm tra sù lµm viÖc cña gi¶m chÊn theo chÕ ®é nhiÖt. C¸c sè liÖu ban ®Çu: - HÖ sè c¶n cña gi¶m chÊn K. + Hµnh tr×nh nÐn Kn1=1,859 (Ns/mm). + Hµnh tr×nh tr¶ Kt1= 5,576 (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= (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 = 59,4 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 = 3,14.59,4.392 = 73000 (mm2) = 0,073 (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: Kh¶o s¸t dao ®éng 3.1. m« h×nh ®éng lùc häc. H×nh 3.1: M« h×nh dao ®éng cÇu tr­íc. Trong ®ã: z - chuyÓn dÞch th¼ng ®øng cña träng t©m th©n xe theo trôc Z. x - chuyÓn dÞch cña khèi l­îng phÇn kh«ng treo. q- kÝch thÝch ®éng häc lªn b¸nh xe. 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. chØ kh¶o s¸t ®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). 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: (3.1) 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: (3.2) - 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: (3.3) - N¨ng l­îng khuÕch t¸n cña c¬ hÖ sÏ lµ: (3.4) trong ®ã: Cp- hÖ sè cøng cña treo cÇu tr­íc. CL- hÖ sè cøng cña lèp cÇu tr­íc. K, KL- hÖ sè c¶n gi¶m chÊn cña treo vµ cña lèp ë cÇu tr­íc. - biÕn d¹ng vµ vËn tèc biÕn d¹ng cña treo vµ cña lèp xe t­¬ng øng ë cÇu tr­íc. - chiÒu cao mÊp m« mÆt ®­êng vµ ®¹o hµm cña nã ë ®iÓm tiÕp xóc víi b¸nh xe cÇu tr­íc. 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. ; ; (3.5) ; ; Sau khi thay (2.5) vµo (2.4) vµ (2.3), chóng ta nhËn ®­îc: (3.6) 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: (3.7) 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. ¸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: Chóng ta sö dông c¸c ký hiÖu 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). Th«ng th­êng th× lùc c¶n cña lèp (®­îc thÓ hiÖn th«ng qua c¸c hÖ sè n01) cã gi¸ trÞ nhá nªn cã thÓ bá qua: NÕu ®Æt c¸c hÖ sè nh­ sau: a11= (p2 + nz.p + wz2); a12 = - (hz1 + gz12) ; a21 = (p2 + nx.p + wx2) ; a22= – (hz2.p + gz22 ).a2; Th× hÖ ph­¬ng tr×nh (2.9) sÏ ®­îc viÕt l¹i: a11.Z(p) + a12.x(p) = 0 (3.10) a21.Z(p) + a22.x(p) = w012. q(p) LÊy 2 vÕ cña c¸c ph­¬ng tr×nh cña hÖ (2.10) chia cho q(p), ta ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh cã Èn lµ c¸c hµm truyÒn: ¬ a11.Wz(p) + a12.Wx(p) = 0 (3.11) a21.Wz(p) + a22.Wx(p) = w012 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: q = q0.sin(wt); 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: (3.12) Hµm truyÒn tõ mÆt ®­êng ®èi víi biÕn d¹ng nhÝp: (3.13) Hµm truyÒn tõ mÆt ®­êng ®èi víi lùc ®éng t¸c dông xuèng nÒn ®­êng: (2.14) §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 ; Wx = C2+j.D2 ; 3.3. C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n dao ®éng §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). C¸c ®Æc tÝnh TÇn sè-biªn ®é dao ®éng cña « t«. 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 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 cña c¸c ThÇy gi¸o vµ c¸c b¹n ®Ó ®å ¸n ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Cuèi cïng t«i xin c¶m ¬n gi¸o viªn h­íng dÉn nguyÔn v¨n trµ 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!