Đề tài Thiết kế hệ thống treo xe tải

diện tich làm việc hiệu dụng của piston v1: vận tốc dịch chuyển tương đối của piston và xilanh Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lưu lượng chất lỏng qua van nên Q=Q’. Từ (1) và (2) ta có phương trình: Fv1=ồfv.m. (3) Khi giảm chấn làm việc có những trường hợp sau: Trường hợp trả nhẹ Trường hợp trả mạnh Trường hợp nén nhẹ Trường hợp nén mạnh 2.2.3.3.Xác định kích thước van trả Diện tích làm việc của piston ở hành trình trả Ft= Trong đó: dp: đường kính piston.0,04(m) dt: đường kính thanh đẩy.0,02(m) ịFt=9,42.10-4(m2) Xác định kích thước van trả nhẹ Van trả nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v≤0,3(m/s). Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc này lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này áp suất dầu không cao lắm. Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông và với vận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số. Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van trả nhẹ: Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả nhẹ: Ztn=Kt.v Trong đó: Kt: hệ số cản trong hành trình trả nhẹ. Kt=4882,5 (Ns/m) v: vận tốc tương đối piston và xilanh.v=0,3(m/s) ịZtn=4882,5.0,3=1464,75(N) Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là: (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van trả nhẹ: (m2) Chọn số lỗ van trả nhẹ là 6 lỗ. Đường kính một lỗ là: Vậy van trả nhẹ có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1,5(mm). Xác định kích thước van trả mạnh Van trả mạnh làm việc khi vận tốc piston v>0,3(m/s). Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc này lực kích động mặt đường lớn giảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng làm giảm chấn bị kéo ra rất mạnh, lúc này áp suất dầu tăng một cách đột ngột. Với vận tốc v>0,3(m/s) thì chất lỏng lúc này có áp suất rất cao làm mở hết các van trả, tức là diện tích lưu thông là tối đa và ở vận tốc trên thì tiết diện lưu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơn được nữa, như thế diện tích lưu thông là hằng số. Giai đoạn van trả mạnh bắt đầu mở đến khi mở hoàn toàn là giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn quá độ. Giai đoạn này xảy ra ở thời gian rất nhỏ, vì vậy ta bỏ qua không xét đến giai đoạn này. Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van trả: Trong đó: : Tổng diện tích lỗ van trả nhẹ và trả mạnh Lực cản trong hành trình trả mạnh: Lực cản trong trường hợp trả mạnh bằng lực cản trong hành trình trả nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng: Ztm=Ztn+k.Kt.(v2-v1) Trong đó: Ztn: lực cản trong hành trình trả nhẹ. Ztn=1464,75(N). k: hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc:k=0,5. Kt: hệ số cản trong hành trình trả . Kt=4882,5 (Ns/m). v1: vận tốc tương đối piston và xilanh khi trả nhẹ.v1=0,3(m/s). v2: vận tốc tương đối piston và xilanh khi trả mạnh. Xét tại vận tốc v2=0,5(m/s). ịZtm=1464,75+0,5. 4882,5.(0,5-0,3)=1953 (N). Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là: (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van trả: (m2) Vậy tổng diện tích lỗ van trả mạnh là: =16.10-6-11.10-6=5.10-6(m2) Chọn số lỗ van trả mạnh là 6 lỗ. Đường kính một lỗ là: Vậy van trả mạnh có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1(mm). 2.2.3.4.Xác định kích thước van nén Diện tích làm việc của piston ở hành trình nén Fn= Trong đó: dp: đường kính piston. dp=0,04(m) ịFn=12,6.10-4(m2) Xác định kích thước van nén nhẹ Van nén nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v≤0,3(m/s). Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc này lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này áp suất dầu không cao lắm. Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông và với vận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số. Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van nén nhẹ: Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén nhẹ: Znn=Kn.v Trong đó: Kn: hệ số cản trong hành trình nén nhẹ. Kn=1627,5 (Ns/m) v: vận tốc tương đối piston và xilanh.v=0,3(m/s) ịZnn=1627,5.0,3=488,25(N) Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là: (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén nhẹ: (m2) Chọn số lỗ van nén nhẹ là 6 lỗ. Đường kính một lỗ là: Vậy van nén nhẹ có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=2,5(mm) Xác định kích thước van nén mạnh Van nén mạnh làm việc khi vận tốc piston v>0,3(m/s). Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc này lực kích động mặt đường lớn giảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng làm giảm chấn bị nén rất mạnh, tức là lúc này áp suất dầu rất cao. Với vận tốc v>0,3(m/s) thì chất lỏng lúc này có áp suất rất cao làm mở hết các van nén, tức là diện tích lưu thông là tối đa và ở vận tốc trên thì thiết diện lưu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơn được nữa, như thế diện tích lưu thông là hằng số. Giai đoạn van nén mạnh bắt đầu mở đến khi mở hoàn toàn là giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn quá độ. Giai đoạn này xảy ra ở thời gian rất nhỏ, vì vậy ta bỏ qua không xét đến giai đoạn này. Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van nén: Trong đó: : Tổng diện tích lỗ van nén nhẹ và nén mạnh. Lực cản trong hành trình nén mạnh: Lực cản trong trường hợp nén mạnh bằng lực cản trong hành trình nén nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng: Znm=Znn+k.Kn.(v2-v1) Trong đó: Znn: lực cản trong hành trình nén nhẹ. Znn=488,25 (N) k: hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc.k=0,5 Kn: hệ số cản trong hành trình nén . Kn=1627,5 (Ns/m) v1: vận tốc tương đối piston và xilanh khi nén nhẹ.v1=0,3(m/s) v2: vận tốc tương đối piston và xilanh khi nén mạnh. Xét tại vận tốc v2=0,5(m/s). ịZnm=488,25+0,5. 1627,5.(0,5-0,3)=651 (N). Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là: (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén: (m2) Vậy tổng diện tích lỗ van nén mạnh là: =42.10-6-29,75.10-6=12,25.10-6(m2) Chọn số lỗ van nén mạnh là 6 lỗ. Đường kính một lỗ là: Vậy van nén mạnh có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1,6(mm) 2.2.4.Xác định kích thước một số chi tiết của giảm chấn Lò xo Lò xo van trả mạnh Lò xo tính toán là loại lò xo hình trụ bước ngắn. Khi giảm chấn làm việc ở vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng qua van sinh ra áp lực thuỷ động R cân bằng với lực căng ban đầu của lò Flx làm cho van trả mạnh mở ra hoàn toàn. ị(1) Trong đó: Flx: lực căng ban đầu của lò xo (N) C: độ cứng của lò xo (N/m) Dx: độ nén ban đầu của lò xo (m). Chọn Dx=5.10-3(m) R: lực tác dụng của tia chất lỏng qua van lên tấm chắn. Theo động học chất lỏng R được xác định bằng định lý Ơle 1 (hay là phương trình động lượng) (N) g: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) g: gia tốc trọng trường. g=10(m/s2) ồf: tổng diện tích lỗ van (m2). ồf =6.10-6(m2) v: vận tốc của dòng chất lỏng qua van (m/s). v=49,5(m/s) Mặt khác theo sức bền vật liệu độ cứng của lò xo C được xác định theo biểu thức sau: (2) Trong đó: d: đường kính sợi lò xo (m) G: mô đuyn trượt của vật liệu. G=8.1010(N/m2) n: số vòng lò xo. Chọn n=4 vòng R: bán kính lò xo (m). Chọn R=10.10-3(m) Từ (1) và (2) ta có công thức xác định đường kính sợi lò xo: ị ịd=1,8.10-3(m)=1,8(mm) Lò xo van trả mạnh có đường kính d=1,8(mm) Lò xo van nén mạnh Lò xo tính toán là loại lò xo hình trụ bước ngắn. Khi giảm chấn làm việc ở vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng qua van sinh ra áp lực thuỷ động R cân bằng với lực căng ban đầu của lò Flx làm cho van nén mạnh mở ra hoàn toàn. ị(1) Trong đó: Flx: lực căng ban đầu của lò xo (N) C: độ cứng của lò xo (N/m) Dx: độ nén ban đầu của lò xo (m). Chọn Dx=5.10-3(m) g: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) g: gia tốc trọng trường. g=10(m/s2) R: lực tác dụng của tia chất lỏng qua van lên tấm chắn. Theo động học chất lỏng R được xác định bằng định lý Ơle 1 (hay là phương trình động lượng) (N) ồf: tổng diện tích lỗ van (m2). 14,5.10-6(m2) v: vận tốc của dòng chất lỏng qua van (m/s). v=24(m/s) Mặt khác theo sức bền vật liệu độ cứng của lò xo C được xác định theo biểu thức sau: (2) Trong đó: d: đường kính sợi lò xo (m). G: mô đuyn trượt của vật liệu. G=8.1010(N/m2) n: số vòng lò xo. Chọn n=4 vòng R: bán kính lò xo (m). Chọn R=13.10-3(m) Từ (1) và (2) ta có công thức xác định đường kính sợi lò xo: ị ịd=2.10-3(m)=2(mm) Lò xo van nén mạnh có đường kính d=2 (mm) Chiều dày thành xilanh Theo lý thuyết đàn hồi ta có công thức: Trong đó: a: bán kính trong của xilanh(cm). a=2(cm) b: bán kính ngoài của thành xilanh(cm) [sk]: ứng suất giới hạn kéo của vật liệu. Gang [sk]=30(MN/m2) . a=0,25 pa: áp suất làm việc giới hạn của giảm chấn.pa=3(MN/m2) pa: áp suất môi trường. (vì rất nhỏ so với pa nên ta bỏ qua) Vậy bán kính ngoài thành xilanh được xác định theo công thức: ị(cm) Như vậy chiều dày thành xilanh: D=b-a=2,22-2=0,22(cm)=2,2(mm) Để tăng bền ta lấy chiều dày thành xilanh D=3(mm) 2.2.5.Xây dựng đặc tính làm việc của giảm chấn Các thông số Hành trình trả Tổng diện tích làm việc của piston: Ft=9,42.10-4(m2) Tổng diện tích lỗ trả nhẹ: A1=Sfvtn=12,6.10-6(m2) Tổng diện tích van trả mạnh: A2=Sfvtm=6.10-6(m2) Hành trình nén Tổng diện tích làm việc của piston: Fn=12,6.10-4(m2) Tổng diện tích lỗ nén nhẹ: A11=Sfvnn=31,4.10-6(m2) Tổng diện tích van nén mạnh: A22=Sfvnm=14,5.10-6(m2) Lực cản Từ công thức (3) : Fv1=ồfv.m. Đặt A=ồf từ công thức (3.3) ta có: ị Lực cản sinh ra trong quá trình làm việc của giảm chấn được xác định theo công thức: Trong đó: g: trọng lượng riêng của chất lỏng. Dầu g=9000 (N/m3) g: gia tốc trọng trường. g=10 (m/s2) m: hệ số tổn thất lưu lượng. m=0,5 Fp: diện tích làm việc hiệu dụng của piston A: tổng diện tích làm việc của lỗ van v: vận tốc làm việc của giảm chấn ở hành trình trả nhẹ (v≤0,3 m/s): Fp=Ft=9,42.10-4 (m2) A=A1=12.10-6(m2) ị FD=13932.v2(N) ở hành trình trả mạnh (v>0,3 m/s): Fp=Ft=9,42.10-4 (m2) A=A1+A2=(12+6).10-6=18.10-6(m2) ị FD=6551.v2(N) ở hành trình nén nhẹ (v≤0,3 m/s): Fp=Fn=12,6.10-4 (m2) A=A11=31,5.10-6(m2) ị FD=4869.v2(N) ở hành trình nén mạnh (v>0,3 m/s): Fp=Fn=12,6.10-4 (m2) A=A1+A2=(31,5+14,5).10-6=46.10-6(m2) ị FD=2319.v2(N) Vẽ đường đặc tính Chương trình MALAB dùng để vẽ đường đặc tính giảm chấn: function c=dtgc ktn=7800;ktqd=1542.8;ktm=4680; knn=2200;knqd=441.4;knm=1320; vnm=-0.8:0.01:-0.44; vnqd=-0.44:0.01:-0.3; vnn=-0.3:0.01:0; vtn=0:0.01:0.3; vtqd=0.3:0.01:0.44; vtm=0.44:0.01:0.8; fnn=-knn*vnn.^2; fnqd=-knn*(-0.3)^2+knqd*(vnqd+0.3).^(2/3); fnm=-knn*(-0.3)^2+knqd*(-0.44+0.3).^(2/3)-knm*(vnm+0.44).^2; ftn=ktn*vtn.^2; ftqd=ktn*0.3^2+ktqd*(vtqd-0.3).^(2/3); ftm=ktn*0.3^2+ktqd*(0.44-0.3).^(2/3)+ktm*(vtm-0.44).^2; v=[vnm(1:end) vnqd(1:end) vnn(1:end) vtn(1:end) vtqd(1:end) vtm(1:end)]; f=[fnm(1:end) fnqd(1:end) fnn(1:end) ftn(1:end) ftqd(1:end) ftm(1:end)]; c=plot(v,f,'k'); grid on; clear all; Cho kết quả là đồ thị đặc tính giảm chấn sau Chương 3. tính toán hệ thống treo sau 3.1.Tính toán nhíp ở hệ thống treo sau ta dùng phương án treo cầu cân bằng. Như vậy nhíp chỉ làm nhiệm vụ của phần tử đàn hồi. Bộ phận hướng của hệ thống treo sau là các thanh giằng. Các thanh giằng sẽ đảm bảo tính chất động học (vị trí tương đối của bánh xe với khung hay vỏ ôtô) và tính chất động lực học (truyền lực dọc, lực ngang, cũng như các mômen phản lực và mômen phanh). Bộ phận giảm chấn cùng với sự ma sát ở hệ thống treo (ma sát giữa các lá nhíp và các khớp nối) sẽ sinh lực cản, và dập tắt nhanh dao động của ôtô. Việc thiết kế hệ thống treo sau ta tính cho trường hợp khi ôtô đầy tải và cũng tiến hành các bước tương tự như đối với hệ thống treo trước . 3.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của các lá nhíp Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tính toán cho một bên. Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo sau: Trọng lượng được treo(Gđt): Trọng lượng không được treo tại vị trí cầu trung gian (Got2) và cầu sau (Got3): ; Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo sau: ns=85 (lần/phút) Ta có: ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m). Vậy độ võng tĩnh (ft): Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo: Độ võng động (fđ): fđ Ta có: fđ=ft + fđ’ fđ’: độ võng động gây ra do lực động dưới kích động của mặt đường, ở hệ thống treo cân bằng ảnh hưởng của biên độ mặt đường đối với khối lượng được treo sẽ được giảm đi một nửa do vậy ta chỉ lấy fđ' bằng một nửa giá trị ở hệ thống treo bình thường fđ’= 3á6 (cm). Chọn fđ’=4 (cm). Hệ số Kđ=1,7 Suy ra fđ=16 (cm) Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe (coi trọng lượng phân ra các bánh xe là như nhau): Zbx=(N) Chọn chiều dài lá nhíp chính: Vì treo cân bằng nên đối với nhíp sau ta chọn chiều dài lá nhíp chính bằng khoảng cách giữa hai cầu sau: L23=1,25(m)=125(cm) ịL=125(cm) Mô men quán tính tổng cộng của nhíp: Dựa trên công thức của sức bền vật liệu: Trong đó: ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (ft=12cm) L: chiều dài lá nhíp chính (125cm) Gdt=34575(N) a: hệ số dạng nhíp (1,4) I: mô men quán tính của tiết diện tại chỗ bắt nhíp với dầm cầu E: mô đuyn đàn hồi trượt của vật liệu. E=2,1.107(N/cm2) Vậy: Sau khi xác định mômen quán tính I ta cần xác định số lượng và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau: Tổng số mô men quán tính mặt cắt tất cả các lá nhíp bằng I Số lượng lá nhíp trong khoảng 6á14 lá (đặc biệt lên tới 20 lá) Tỷ số bề rộng b so với bề dày h tốt nhất trong khoảng 6á10 lần Bề dày trung bình các lá nhíp được tính toán từ điều kiện sao cho ứng suất uốn max không vượt quá giới hạn cho phép. Đối với nhíp nửa elíp đối xứng: Trong đó: a: hệ số dạng nhíp. a=1,4 l: một phần hai chiều dài lá nhíp chính.l=62,5(cm) dc: khoảng cách giữa hai bulông bắt nhíp. dc=14(cm) smax=là ứng suất lớn nhất. smax=100000(N/cm2) E=2,1.107(N/cm2) f0: độ võng tổng cộng. f0=15,5(cm) Suy ra: Chọn tất cả các lá nhíp có bề rộng bằng nhau và trong khoảng: 6.h≤b≤10.h Û 5,4≤b≤9(cm) Chọn b=8(cm) Nếu chiều rộng của lá nhíp quá nhỏ thì nhíp sẽ không đủ bền, còn nếu chiều rộng của lá nhíp quá lớn thì khi thân ôtô bị nghiêng ứng suất xoắn ở lá nhíp chính và các lá tiếp theo sẽ tăng lên. Số lá nhíp: Từ công thức (9.8_TKTT ôtô) ta có: ịSố lá nhíp: (lá) Chọn số lá nhíp là 15, ta chia số nhíp làm hai nhóm: Nhóm một có 3 lá: h=1(cm);b=8(cm). Nhóm hai có 12 lá:h=x(cm);b=8(cm). Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu lực ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc, chỉ có một phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc. Do vậy để tăng độ bền của lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp chính và chiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính. Để có thể nhận được độ võng tĩnh cực đại của nhíp khi chiều dài của nhíp bé (do ứng suất biến dạng dư tăng khi càng cách xa đường trung bình lá nhíp tức là khi bề dày lá nhíp càng tăng thì bán kính cong giới hạn càng tăng) thì nhíp phải được kết cấu bởi các lá nhíp có chiều dày giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính. Dựa trên công thức: Û ịx=0,9(cm) Vậy: Nhóm một có 3 lá: h=1(cm); b=0,8(cm). Nhóm hai có 12 lá: h=0,9(cm); b=0,8(cm). Xác định chiều dài lá nhíp: Lập phương trình: Việc xác định chiều dài các lá nhíp là một trong những điều kiện cơ bản để đảm bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, điều này cần thiết để nâng cao tuổi thọ của nhíp. Chiều dài các lá nhíp được xác định từ điều kiện sao cho dạng của nhíp thực tế trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện cân bằng phản lực trên đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngoài được xác định bằng phương pháp tải trọng tập trung. Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng: Trong đó: li: chiều dài lá nhíp thứ i ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i Chọn lá nhíp thứ hai có chiều dài bằng lá nhíp chính và có tác dụng tăng cường (chịu lực ngang) cho lá nhíp chính: l2=l1=125(cm) Vì đã biết l1,l2 nên ta loại phương trình thứ nhất khỏi hệ. Đặt: x1=l3; x2=l4; x3=l5; x4=l6; x5=l7; x6=l8; x7=l9; x8=l10; x9=l11; x10=l12; x11=l13; x12=l14; x13=l15; Ta có hệ phương trình: Với i=2á12. Giải phương trình: *Viết đoạn chương trình MATLAB giải hệ trên: %Viết hàm trong m.file mô tả hệ trên: function y=cdn(x) h=0.9*ones(1,15); h(1,1:3)=1; b=8; j=b*h.^3/12; y(1,1)=0.5*(j(3)/j(2))*(3*125/x(1)-1)-(1+j(3)/j(2))+ +0.5*(x(2)/x(1))^3*(3*x(1)/x(2)-1); for i=2:12 y(1,i)=0.5*(j(i+2)/j(i+1))*(3*x(i-1)/x(i)-1)-(1+j(i+2)/j(i+1))+ +0.5*(x(i+1)/x(i))^3*(3*x(i+1)-1); end y(1,13)= 0.5*(j(15)/j(14))*(3*x(12)/x(13)-1)-(1+j(15)/j(14)); %Viết hàm gọi chương trình con: function c=f xo=ones(1,13);%ước lượng ban đầu options=otimset(’display’,’off’); fsolve(’cdn’,xo,options); %gọi chương trình con; >>fơ *Kết quả là:114,2; 103,4; 95,5; 87,6; 79,6; 71,7; 63,7; 55,6; 47,5; 39,3; 31; 22,5; 15; Vậy chiều dài của các lá nhíp là: l1=125(cm); l2=125; l3=114,2; l4=103,4; l5=95,5; l6=87,6; l7=79,6; l8=71,7; l9=63,7; l10=55,6; l11=47,5; l12=39,3; l13=31; l14=22,5; l15=15; Xác định bán kính cong ở trạng thái tự do của các lá nhíp: Khi thiết kế nhíp, tất cả các lá nhíp đều bị uốn cong đi với các bán kính cong khác nhau. Nếu chúng ta xiết nhíp bằng bu lông trung tâm thì bán kính cong của tất cả các lá nhíp và độ võng của các lá nhíp đều bị thay đổi. Đối với các lá nhíp có bề dày như nhau cần có độ cong sơ bộ để đảm bảo cho các lá nhíp được đưa vào sẽ làm việc ngay cả với tải trọng bé nhất, có nghĩa là ở trong mọi trường hợp đầu các lá nhíp dưới được tỳ vào các lá phía trên, sự cần thiết phải uốn sơ bộ các lá nhíp với các bán kính cong khác nhau là một điều cần thiết khi chúng ta lưu ý đến một điều là đối với mỗi lá nhíp ở tải trọng thử nghiệm đầu tiên sẽ nhận được biến dạng dư làm giảm độ võng của nhíp. Bán kính cong của các lá nhíp được xác định theo công thức sau: Trong đó: :Bán kính lựa chọn của nhíp (xác định theo lá nhíp cơ sở ). :Khoảng cách từ đường trung hoà của mặt cắt lá nhíp tới thớ phía ngoài (nhánh chịu kéo), ở đây do biên dạng nhíp đối xứng nên . :ứng suất xuất hiện khi xiết nhíp bằng bu lông trung tâm. Do các lá nhíp có bề dày như nhau nên lấy trong khoảng : :Được xác định theo công thức sau: Trong đó: L: Chiều dài cơ sở của nhíp. : Biến dạng của nhíp dưới tác dụng của tải trọng tĩnh. : Biến dạng dư của nhíp sau khi lắp. Độ võng toàn bộ của nhíp. : Độ võng tĩnh của nhíp. Kết quả tính toán như bảng : TT R0(mm) E(MN/m2) Zic=h/2(mm) R 1 1440 2,1.105 5 -48 1540 2 1440 2,1.105 5 -44 1532 3 1440 2,1.105 5 -40 1524 4 1440 2,1.105 4,5 -36 1524 5 1440 2,1.105 4,5 -32 1514 6 1440 2,1.105 4,5 -28 1504 7 1440 2,1.105 4,5 -24 1495 8 1440 2,1.105 4,5 20 1397 9 1440 2,1.105 4,5 24 1390 10 1440 2,1.105 4,5 28 1381 11 1440 2,1.105 4,5 32 1373 12 1440 2,1.105 4,5 36 1365 13 1440 2,1.105 4,5 40 1357 14 1440 2,1.105 4,5 44 1350 15 1440 2,1.105 4,5 48 1342 3.1.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp Hình1 Có nhiều phương pháp tính độ cứng của nhíp. Ta sử dụng phương pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi. Xét một thanh như hình 1. khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f. Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanhthì ta có: Nếu thanh có tiết diện không đổi thì: Sử dụng sơ đồ hình 2 để tính nhíp. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P.Sử dụng công thức trên ta có: Vậy ta có độ cứng nhíp là: Trong đó: E=2,1.107(N/cm2) a: hệ số thực nghiệm. Đối với xe tải a=0,85 ak=(l1-lk)/2 li: chiều dài lá nhíp thứ i jk: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k. Bảng 5. Số liệu nhíp hệ thống treo sau Dữ liệu đã biết Chỉ số lá Bề rộng b(cm) Bề dày h(cm) 13 8 1 415 8 0,9 Các lệnh MATLAB dùng để tính độ cứng của nhíp: %Viết hàm tính độ cứng nhíp: function x=dcnh anpha=0.85; E=2.1*10^7; l=[125 125 114,2 103,4 95,5 87,6 79,6 71,7 63,7 55,6 47,5 39,3 31 22,5 15 0]; h=0.9*ones(1,15); h(1,1:3)=1; b=8; jk=b*h.^3/12; a=(l(1)-l(1,:))/2; a=a(1,2:end); jk=cumsum(jk); yk=1./jk; yk=[yk(1,:) 0]; dyk=-diff(yk); x=6*E*anpha/sum(a.^3.*dyk); Gọi chương trình con: >>dcnhơ Kết quả là: Cn=2679,4(N/cm) Như vậy độ cứng thực tế của nhíp Cn=2679,4(N/cm) Độ võng tĩnh thực tế của nhíp: Số lần dao động trong một phút: (lần/phút) Như vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải. 3.1.3.Xác định thông số khi xe chuyển động không tải Trọng lượng được treo (Gđt): Trọng lượng không được treo tại vị trí cầu trung gian (Got2) và cầu sau (Got3): ; Độ võng tĩnh thực tế của nhíp: Số lần dao động trong một phút: (lần/phút) Vì tiêu chuẩn về độ êm dịu suất phát từ con người, nên khi xe chạy không tải (không chở người và hàng hoá) thì tần số dao động của hệ thống treo sau sẽ không bị giới hạn về độ êm dịu chuyển động. Việc tính toán tần số dao động của hệ thống treo sau khi xe chuyển động không tải chỉ để xác định thông số của xe. 3.1.4.Xác định phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp Tính theo phương pháp tải trọng tập trung. Giả thiết: Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc ở hai đầu lá như vậy lực được truyền từ lá này sang lá kia chỉ qua hai điểm đầu mút của lá, phần còn lại không tiếp xúc và như vậy lá được biến dạng tự do. Với giả thiết tải trọng tập trung, giữa các lá ở hai đầu đưa vào các con lăn, phần giữa nhíp được kẹp cứng bằng các quang nhíp, truyền lực giữa các lá chỉ nằm giữa hai đầu. Nếu chỉ khảo sát 1/2 lá nhíp, ta có thể hình dung bộ nhíp được cấu tạo từ một số dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác dụng của tải trọng ngoài, ứng suất trong các lá có thể các định nếu biết các lực tác động lên mỗi một lá nhíp. Như vậy bài toán xác định ứng suất chuyển về bài toán xác định các lực đặt lên các lá nhíp: X1, X2...Xn. Sơ đồ tính nhíp Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá nhíp thứ hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thí biến dạng của lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 ẩn là các giá trị X2,......Xn. Ta có hệ phương trình dùng để tính toán phản lực: Trong đó: ; ; P=(N) Xi: là phản lực tại các đầu nút. Các lệnh MATLAB dùng để tính phản lực: %Thông số ban đầu function x=pl Gdt=34575; l1=[125 125 114,2 103,4 95,5 87,6 79,6 71,7 63,7 55,6 47,5 39,3 31 22,5 15 ]; l=l1./2; h=0.9*ones(1,15); h(1,1:3)=1; b=8; j=b*h.^3/12; lk=l(1,1:14); lk1=l(1,2:15); jk=j(1,1:14); jk1=j(1,2:15); %Tính hệ số A=0.5*jk1./jk.*(3*lk./lk1-ones(1,14)); C=0.5*(lk1./lk).^3.*(3*lk./lk1-ones(1,14)); p=zeros(14,1); p(1)=-A(1)*Gt/2; Ak=A(1,2:end); Bk=-(ones(1,14)+jk1./jk); Ck=C(1,2:end); %Thiết lập ma trận hệ số: M=diag(Ak,-1)+diag(Bk)+diag(Ck,1); %Tính toán phản lực: x=inv(M)*p Gọi chương trình: >>pl Kết quả là: x1=15313,1(N); x2=15319,0(N); x3=15319,4(N); x4=15322,7(N); x5=15322,0(N); x6=15344,5(N); x7=15332,3(N); x8=15340,9(N); x9=15378,6(N); x10=15407,0(N); x11=15467,1(N); x12=15561,8(N); x13=15766,8(N); x14=13796,0(N); 3.1.5.Xây dựng biểu đồ ứng suất Bảng 6: Phản lực tại đầu mút các lá nhíp Chỉ số lá bề rộng b(cm) bề dày h(cm) mômen quán tính(cm4) mô đun chống uốn(cm3) 13 8 1 0,7 1,3 415 8 0,9 0,49 1,1 TT l(cm) l/2(cm) x(N) 1 125,0 62,50 P=17287,5 2 125,0 62,50 15313,1 3 114,2 57,10 15319,0 4 103,4 51,70 15319,4 5 95,5 47,75 15322,7 6 87,6 43,80 15322,0 7 79,6 39,80 15344,5 8 71,7 35,85 15332,3 9 63,7 31,85 15340,9 10 55,6 27,80 15378,6 11 47,5 23,75 15407,0 12 39,3 19,65 15467,1 13 31,0 15,50 15561,8 14 22,5 11,25 15766,8 15 15,0 7,50 13796,0 Lá nhíp 1: (N/cm2) Lá nhíp 2: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 3: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 4: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 5: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 6: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 7: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 8: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 9: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 10: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 11: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 12: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 13: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 14: (N/cm2) (N/cm2) Lá nhíp 15: (N/cm2) Ta có bảng sau Bảng 7. ứng suất sinh ra trong các lá nhíp TT l(cm) sA(N/cm2) sB(N/cm2) 1 125,0 94923 - 2 125,0 63349 63608 3 114,2 63617 63633 4 103,4 54867 55010 5 95,5 55050 55022 6 87,6 54902 55716 7 79,6 55498 55101 8 71,7 55505 55754 9 63,7 55530 56482 10 55,6 56008 56621 11 47,5 56352 57426 12 39,3 57019 58353 13 31,0 58029 60125 14 22,5 67188 52750 15 15,0 94064 - Ta thấy ứng suất sinh ra trong các lá nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu [s]=100000(N/cm2), do đó các lá nhíp đều đủ bền. 3.2.Tính toán kích thước thanh giằng ở hệ thống treo sau các thanh giằng làm nhiệm vụ của phần tử dẫn hướng, đảm bảo tính chất động học (vị trí tương đối bánh xe và khung xe)và tính chất động lực học (truyền lực phanh, kéo). Trong quá trình làm việc, thanh giằng chịu các lực kéo, nén là chủ yếu, ngài ra thanh giằng còn chịu mômen uốn và mômen xoắn. Khi tính toán