Đồ án Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn

ó nhiệm vụ đảm bảo động học các bánh xe trong quá trình chuyển động. Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ dập tắt dao động tương tác giữa khung vỏ và bánh xe sinh ra trong quá trình chuyển động.Hiện nay, trên các ôtô đều sử dụng giảm chấn thủy lực .Trong giảm chấn thủy lực,năng lượng dao động được chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng chất lỏng công tác,rồi sau đó tỏa ra ngoài qua vỏ giảm chấn .Trên hình 1 giảm chấn 3 được thể hiện dưới xy lanh thủy lực với các lỗ tiết lưu trên piston. 2.2) Bộ Phận Đàn Hồi : ** Bộ phận đàn hồi có thể gồm một hoặc nhiều phần tử kim loại.Các phần tử đàn hồi bằng kim loại hoặc phi kim .Các phần tử đàn hồi bằng kim loại thường là nhíp ,lò xo trụ và thanh xoắn.các phần tử đàn hồi bằng phi kim có thể là cao su ,khí nén hoặc thủy lực .Trên thực tế các phần tử đàn hồi bằng kim loại được sử dụng thực tế hơn. Hình 2: Phần Tử Đàn Hồi Nhíp : * Nhíp được chế tạo từ các lá thép uốn cong theo biên dạng xác định và được bó với nhau thành bộ .Hiện nay,nhíp được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống treo phụ thuộc trên hầu hết các loại ôtô.Ưu điểm nổi trội của nhíp là có thể thực hiện nhiều chức năng :trong hệ thống treo nhíp ,nhíp còn tham gia bộ phận hướng và tham gia một phần vào việc dập tắt dao động do có ma sát giữa các lá nhíp . Lò Xo Trụ : Hình 3 :Lò Xo Trụ Lò xo trụ được sử dụng chủ yếu trên ôtô con ở các hệ thống treo độc lập.Đặc điểm của nó chỉ truyền lực theo phương thẳng đứng. Do vây,hệ thống treo sử dụng lò xo trụ nhất thiết phải có bộ phận hướng và bộ phận giảm chấn . Thanh Xoắn : Được chế tạo từ thép có độ đàn hồi cao,thường có tiết diện tròn ở hai đầu thanh xoắn có các then ,nhờ có các then này mà thanh xoắn được nắp một đầu lên khung xe một đầu với hệ thống treo .Khi khoảng cách giữa cầu xe và khung xe thay đổi (có dao động) thanh xoắn bị xoắn lại tạo lên lực đàn hồi trong hệ thống.cũng tương tự như với lò xo trụ.hệ thống treo sử dụng thanh xoắn phải có bộ phận hướng và giảm chấn . Hinh 4: Thanh Xoắn Các phần tử đàn hồi bằng phi kim loại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là ụ cao su và các phần tử đàn hồi khí nén .Các ụ cao su thường được sử dụng kết hợp với các phần tử kim loại khác dưới dạng là các ụ hạn chế hành trình . Phần tử đàn hồi khí nén : là một bầu chứa khí nén được chế tạo từ vật liệu cao su và các sợi chịu lực có khả năng biến dạng và có hình dạng thích hợp .Một trong ưu điểm của phần tử khí nén là có thể thay đổi được độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi tỷ số nén.Hơn nữa người ta có thể tạo được các đường đặc tính đàn hồi khác nhau tùy theo hình dạng của bầu chứa khí . Ngoài ra,trên một số loại ôtô có sử dụng phần tử thủy khí vừa thực hiện chức năng của bộ phận đàn hồi đồng thời thực hiện chức năng của bộ phận giảm chấn . 2.3) Bộ Phận Hướng: Đối với hệ thống treo phụ thuộc ,nhíp vừa là bộ phận đàn hồi vừa là bộ phận hướng ,còn trong hệ thống treo độc lập bộ phận hướng thường là các thanh đòn . Hệ thống treo độc lập cho phép cải thiện tính điều khiển ,tính ổn định và độ êm dịu chuyển động của ôtô.Trên các loại ôtô hiện nay thường gặp một số dạng treo độc lập sau :Treo loại nến (còn gọi treo McPheson),treo một đòn ,treo hai đòn hình thang lái ,treo hai đòn hình bình hành . 2.3.1) Hệ thống treo McPheson (Hình 5 )đảm bảo động học bánh xe tốt nhất trong số các dạng treo độc lập với hệ thống treo này khi dao động bánh xe dịch chuyển theo trục 1 ,vì vậy bánh xe luôn nằm trong mặt phẳng thẳng đứng ,đồng thời bề rộng cơ sở hầu như không thay đổi do góc nghiêng của trục 1 rất nhỏ .  Hình 5 :Treo McPherson (nến) Trục 1 được gắn lên khung vỏ ôtô và phải có các góc nghiêng thích hợp đảm bảo các góc đặt của trụ đứng của bánh xe dẫn hướng. Treo McPherson thường được sử dụng ở các bánh xe dẫn hướng.Tuy nhiên, trong hệ thống treo loại này ma sát trong bộ phận ghướng tương đối lớn ,hơn nữa việc bố trí trên xe gặp khó khăn nên phạm vi sử dụng bị hạn chế . 2.3.2) Hệ thống treo với bộ phận hướng một đòn được thể hiện trên hình 6 .Kết cấu hệ thống treo loại này đơn giản,nhưng động học bánh xe không tốt do khi dao động bánh xe quay quanh một điểm tạo lên góc lệch α lớn đồng thời thay đổi bề rộng ΔB cũng lớn .vì vậy,bánh xe loại này không lên sử dụng cho bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ đứng.Hơn nữa, bề rộng cơ sở thay đổi nhiều nên trong quá trình dao động ,các bánh xe trượt trên mặt đường gây ra hiện tượng mòn bánh xe và giảm tính ổn định,điều khiển của ôtô.Với những lý do trên ,hiện tượng hướng này chỉ sử dụng cho các bánh xe cầu sau. Hình 6: Bộ Phận Hướng 1 đòn : 2.3.3)Hệ thống treo với bộ phận hướng có hai đòn được thực hiện theo hai phưong án : + Hai đòn có kích thước bằng nhau + Hai đòn có kích thước khác nhau Ở hệ thống treo có bộ phận hướng hình bình hành ,khi bánh xe dao động nó vẫn luôn nằm trong mặt phẳng thẳng đứng,nghĩa là không tạo lên góc lệch α như ở hệ thống treo một đòn.Tuy nhiên,tuy nhiên với hệ thống treo này chiều rộng cơ sở ΔB thay đổi nhiều khi dao động. Hình 7:Bộ phận hướng hình bình hành có hai đòn bằng nhau Để giảm mức độ thay đổi bề rộng cơ sở ΔB trong quá trình dao động của các bánh xe người ta sử dụng bộ phận hướng hai đòn hình thang theo hình 8 .Bộ phận hướng với hai đòn không bằng nhau cho phép giảm mức thay đổi bề rộng cơ sở ΔB và góc α xuất hiện ở đây cũng rất nhỏ nên có ưu điểm rõ rệt so với bộ phận hướng một đòn hoặc bộ phận hướng hai đòn hình bình hành . Hình 8 :Bộ phận hướng hình thang có 2 đòn không bằng nhau: 2.4) Bộ Phận Giảm Chấn : Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của giảm chấn : 1 )cần đẩy piston 2) Xy lanh 3)van nén 4) Lò Xo 5)van nén 6) Van Trả 7)piston 8) van trả 9)vỏ ngoài xy lanh 10) Van chứa Hình 9 : Giảm Chấn Các bộ phận cơ bản của giảm chấn thủy lực gồm có xy lanh 2 piston 7 trên piston có bố trí các ban nén 3 và các van trả 8 .Cần piston được nối với khung vỏ ôtô ,còn vỏ giảm chấn được nối với dầm cầu .Khi ôtô dao động ,khoảng cách giữa vỏ xe và dầm cầu thay đổi làm cho piston dịch chuyển lên xuống trong xylanh làm tạo lên các hành trình nén và trả .Nhờ có sự dịch chuyển của piston trong xy lanh ,chất lỏng bị dồn qua các van (nén và trả ) có tiết diện lưu thông rất nhỏ .chính các tiết lưu này sinh đã có tác dụng dập tắt dao động .Diện tích tiết diện lưu thông của các van đueược thiết kế sao cho tạo được lực cản thích hợp . Ở hành trình nén ,khung xe và dầm cầu đi lại gần nhau .Lúc này chất lỏng trong khoang B bị nén tạo lên áp xuất cao nên van trả 8 đóng lại và van nén 3 mở ra,chất lỏng bị dồn từ khoang B sang khoang A qua van 3 .Do tiết diện lưu thông rất nhỏ nên ma sát nhớt ở đây tạo lên lực cản lớn chống lại dòng chảy chất lỏng ,nghĩa là chống lại chuyển động của piston hay nói cách khác cản trỏ quá trình dao động . Ở hành trình trả ,khung xe và dầm cầu đi xa nhau và quá trình này sảy ra như sau: Do trong khoang A của giảm chấn,cần piston chiếm một thể tích nhất định ,nên trong quá trình chuyển động của piston sự thay đổi thể tích của các khoang trên và dưới không bằng nhau vì vậy,nên các giảm chấn cần có thêm khoang phụ C để bù sự chênh lệch trên. Chẳng hạn,ở hành trình nén ,thể tích được giải phóng trong khoang A nhỏ hơn thể tích bị chiếm chỗ trong khoang B ,vì vậy một phần chất lỏng trong khoang B phải dồn sang khoang C qua van nén 5.Ngược lại,ở hành trình trả thể tích được giải phóng trong khoang B lớn hơn thể tích bị chiếm chỗ trong khoang A ,nên lượng chất lỏng từ khoang A đi sang khoang B không đủ để điền đầy khoang này,vì vậy,một phần chất lỏng sẽ được dồn từ khoang B vào khoang C qua van trả 6. Như vậy,trong quá trình dao động ,chất lỏng chuyển động qua các tiết lưu và ma sát nhớt tại đây sẽ làm chất lỏng bị nóng lên.Nghĩa là một phần năng lượng dao động bị hấp thụ tại giảm chấn và tạo thành nhiệt năng làm cho giảm chấn nóng lên .Lượng nhiệt này sau đó tỏa ra ngoài không khí qua vỏ giảm chấn . II ) LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ : 1 )Giới thiệu xe tham khảo : Xe hino 2,5 tấn :là loại xe có tính việt rã cao thường chuyển động trên các đoạn đường phức tạp . Do đó hệ thống treo cần phải đảm bảo an toàn và bền tốt . Các thông số cơ bản của xe hino Khi không tải : Tải trọng cầu trước : 7600 (N) Tải trọng cầu sau : 8000 (N) Khi đủ tải : Tải trọng cầu trước : 10200 (N) Tải trọng cầu sau : 14300 (N) Trọng lượng bánh xe : Cầu trước : 580 (N) Cầu sau : 1000 (N) Chiều dài cơ sở : 3.000 (m) 2) Chọn Phương Án Thiết Kế : 2.1 )Chọn loại hệ thống treo : Xe thiết kế là xe tải 2,5 tấn ,thường xuyên phải chịu tải trọng lớn và hoạt động trên địa hình phức tạp ,đòi hỏi tính việt dã cao nhưng độ êm dịu của xe không cao.Dựa vào loại xe tham khảo và loại xe thiết kế ta chọn hệ thốnh treo phụ thuộc . Loại hệ thống treo này độ êm dịu của xe không cao nhưng kết cấu đơn giản,có khoảng sang gầm xe lớn thích hợp cho việc đi trên địa hình phức tạp. 2.2) Chọn loại bộ phận đàn hồi : Đối với hệ thống treo phụ thuộc,ta dùng bộ phận đàn hồi là nhíp lá đồng thời nó cũng là bộ phận hướng .Điều này làm cho hệ thống treo đơn giản và lắp ghép dễ dàng. 2.3.) Chọn bộ phận giảm chấn : Ta chọn loại giảm chấn hai chiều không đối xứng.về mặt kết cấu ta chọn loại giảm chấn kiểu thủy lực loại ống lồng.Giảm chấn ống lồng có áp xuất chất lỏng nhỏ ( từ 2,5 5 MN/),thoát nhiệt tốt phù hợp xe tải . Chương II : TÍNH TOÁN BỘ PHẬN ĐÀN HỒI Tình toán bộ phận đàn hồi cầu trước: A) Tính toán sơ bộ 1: Khối lượng được treo : Là phần khối lượng từ khung vỏ xe tác dụng xuống cầu xe . Vì ta chỉ tính trên một bánh xe hay một bán trục 2: Trọng lượng không được treo: Thiết kế hệ thống treo phải đảm bảo độ êm dịu theo các tiêu chuẩn đề ra .Hiện nay,có rất nhiều tiêu chuẩn để đánh giá độ êm dịu chuyển động.Như tần số dao động ,gia tốc dao động ,vận tốc dao động… Trong đồ án tốt nghiệp này em chỉ chọn tần số dao động là chỉ tiêu đánh giá độ êm diụ của xe .Chỉ tiêu này được nựa chọn như sau.Chọn tần số dao động của xe : n = 60 120 (dao dộng /phút) .Với tần số dao động như vậy thì sức khỏe của người lái và hàng hóa được đảm bảo an toàn . 3: Tính độ võng của hệ thống treo : Ta có : n = Trong đó : ft là độ võng tĩnh của hệ thống treo (cm) Lập đường đặt tính đàn hồi: Hình 10 :Đường đặc tính đàn hồi Ta nhận thấy : n < 60 thì độ võng tĩnh của nhíp rất lớn như vậy hệ thống treo sẽ không đảm bảo độ cứng vững .Do vậy n<60 sẽ không đạt. n > 120 thì độ võng nhỏ đảm bảo độ cứng vững nhưng dao động quá nhiều ảnh hưởng tới thần kinh của người lái ,và hàng hóa . Như vậy dao động tốt nhất của xe nằm trong khoảng từ 60 đến 120 dao động/ phút. Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo là n = 75 ( dao động / phút) Vậy ta có độ võng tĩnh của nhíp là : ft = Vậy ta có độ võng động của nhíp là : fđ = (0,5 ÷ 0,6 ) ft = 8,0 9,6 (cm) chọn fđ = 8 (cm) + Ta có độ võng toàn bộ của hệ thống treo : ftb = ft + fđ thay các giá trị vào biểu thức : ftb = 16 +8 = 24 (cm) 4: Tính độ cứng của hệ thống treo : Đô. Cứng toàn bộ của hệ thống treo được tính theo sơ bộ : C = 5: Chọn chiều dài của lá nhíp chính: +Đối với nhíp cầu trước ta có thể dùng công thức thực nghiệm sau: L = ( 0,26÷0,35) Lx Trong đó : Lx chiều dài cơ sở của xe . L = (0,26÷0,35)3,0 = 0,78 ÷ 1,220 (m) Ta chọn :L = 1,2 (m) Số lá nhíp chính là một lá : 6: Xác định momen của lá nhíp : Theo bộ môn cơ ứng dụng ta có momen của lá nhíp được xác định như sau: (1) Trong đó : :là hệ số biến dạng nhíp ta chọn nhíp có gia cường = 1,4 L : chiều dài cơ sở của lá nhíp chính tính bằng (mm) l1,l2 : Chiều dài từ hai đầu lá nhíp đến giữa cầu xe. Ta chọn là nhíp đối xứng do đó ta có : l1 = l2 = 1200/2 = 600 (mm) E : Mođun đàn hồi vật liệu làm nhíp E = . C: độ cứng của nhíp C = 300,635(N/cm) Như vậy ta có: Jp = J0 = 7: Xác định bề dày của lá nhíp: Được xác định theo công thức: (2) Do nhíp được bố chí đối xxứng lên ta có công thức : (3) Trong đó : : là hệ số biến dạng của nhíp L :Chiều dài của lá nhíp chính ftb: là độ võng toàn bộ của nhíp dc :là khoảng cách giữa hai bu lông quang nhíp là ứng xuất lớn nhất = 80.000 Ta chọn : dc = 100 (mm) Vậy ta có : h = 5,6 (mm) ta chọn h = 6(mm) 8:Tính bề rộng lá nhíp : Để đơn giản ta coi các lá nhíp có cùng bề rộng và cùng chiều dày :từ đó ta mối quan hệ như sau : h< b/h <10 (4) b: Là chiều rộng của lá nhíp : Từ 4 ta có hệ phương trình: Chọn b = 55 (mm) 9: Tính số lượng các lá nhíp : Từ công thức : n = (5) Trong đó : n : là số lượng lá nhíp n = chọn n = 5 lá 10: Xác định chiều dài của lá nhíp : Xác định theo công thức sau: L0 =Li- 1- (6) Trong đó: : Chiều dài hiệu dụng của lá nhíp . (7) gọi là ứng suất trên nhíp có đơn vị là (MN/) Trong đó: là khoảng cách từ đường trung hòa đến tiết diện ngàm mỗi láđến tiết diện là hình chữ nhật: K: là hệ số ảnh hưởng của lá nhíp cuối cùng đến sự phân chia đều ứng suất cho các lá nhíp khác: K= (8) Trong đó: Jn momen quán tính của lá nhíp cuối cùng hệ số ảnh hưởng đến sự gia tăng ứng suất chọn =1,2 Vậy ta có :momen quán tính của lá nhíp cuối cùng dùng công thức Jn =J0/n (9) Vậy ta có momen quán tính của lá nhíp thứ 9 là J5 =J0/5 (10) Thay các giá trị vào (8) ta có : K=0,9375 Khi bắt nhíp nên xe ,Ta dùng đai hình chữ U khóa chặt nhíp vào cầu xe. Coi như nhíp bị ngàm cứng ở đầu xe .Do vậy khi tính toán để thuận tiện ta chỉ tính 1/2 số lá nhíp bị ngàm chặt một đầu phần còn lại tính tương tự. Vậy lực tác dụng lên 1/2 bó nhíp là: Vậy lực tác dụng lên 1/2 bó nhíp là: P1=G1/2 =4810/2 =2405 (N) Momen chống uốn: Chiều dài cơ sở của 1/2 lá nhíp thứ nhất : L1 =l1/2=1200/2 =600 (mm) Chiều dài hiệu dụng của ½ lá nhíp thứ nhất : L1= l1 -0,5dc =600 -50 =550 (mm) Hệ số kế đến sự tăng ứng suất của lá nhíp: chọn 1 =0,7 , 2 =0,8 , 3 =0,9 = 1 cho các lá nhíp tiếp theo các hệ số này được xác định theo kinh nghiệm Xét lá nhíp thứ nhất : ứng suất tiết diện bắt nhíp tại ngàm ở chế độ tải tĩnh theo phương x (11) Ta có ứng suất uốn trên nhíp : (12) Thay các giá trị vào (21) ta có = Tính chiều dài của 1/2 lá nhíp thứ hai : L2 =l1 - Momen nội lực tiết diện ngàm Xét lá nhíp thứ 2: ứng suất tiết diện tại ngàm theo phương x: (13) Ta có ứng suất trên nhíp : (14) Thay các giá trị vào (14) ta có: Tính chiều dài của L3 : L3 =l2 - Tính momen tiết diện tại ngàm : Các lá nhíp tiếp theo được tính theo tương tự ta có bảng giá trị sau : Ta có: L =2LI +dc Trong đó L : là chiều dài toàn bộ lá nhíp Lập bảng giá trị: stt W() P (N) LI (mm) L (mm) 1 535,43 2405 550 1200 2 446,7 2292 500 1100 3 389,25 2219 450 1000 4 339,15 2186 398 806 5 295,5 2186 346,8 703,6 Sơ đồ tính toán nhíp: Hình 11:Sơ đồ tính toán nhíp 11) xác định bán kính của đường cong ở trạng thái tự do của nhíp Bán kính cong : Rk = (15) Trong đó : : ứng suất lắp ghép khi xiết bulông trung tâm nằm trong khoảng : hci là mặt cắt từ đường trung hòa của lá nhíp đến thớ ngoài .Biến dạng là biến dạng đối xứng nên ta có hci = 3,0 (mm) E: Mođun đàn hồi : E= R0 : bán kính nhíp ở trạng thái tự do (16) Trong đó : y1 là độ võng tương đối được xác định từ tải trọng với hệ thống treo hiện nay thì y1 =0 y2 là biến dạng dư của nhíp khi xiết y2 = (0,0550,075).ftb (17) y2 = 24. (0,0550,075) = 1,321,8 (cm) Ta chọn y2 =1,5 (cm) Vậy ta tính bán kính cong tự do của nhíp Tính bán kính Rk thỏa mãn điều kiện sau Nhận thấy rằng nửa số lá nhíp trên phải có phải có ấn kính trong lớn hơn Ro và bán kính này tăng dần tức là< 0 theo chiều hướng là chiều trên âm (-) nhiều nhất . Nửa số lá nhíp dưới có bán kính cong nhỏ hơn R0 và bán kính này nhỏ dần theo số lá nhíp đến lá thứ 5 thì bán kính của nó là nhỏ nhất và theo thứ tự đó ta có>0 Từ các giá trị trên ta có bảng số liệu sau stt LI (mm) R0 (mm) E( hci(mm) Rk(mm) 1 550 1000 3,0 -40 1067,8 2 500 1000 3,0 -20 1031 3 450 1000 3,0 -10 969,2 4 398 1000 3,0 20 954,55 5 346,8 1000 3,0 30 940,3 B) Kiểm Tra Nhíp: 1)Kiểm tra độ cứng và độ võng của nhíp : Với nhíp đối xứng ta có mối quan hệ giữa kích thước các lá nhíp với độ võng tĩnh và độ cứng của nhíp như sau. (18) (19) α: chọn α = 0,84 Momen quán tính tiết diện của lá nhíp Do các lá nhíp có bề dày và bề rộng không đổi do đó ta có : J1 = J2 = … J5 = Tính momen tổng của các lá nhíp .Coi như các lá nhíp từng cặp xếp cạnh nhau không có khe hở : I1 = J1 I2 = J1 + J2 Cứ tương tự như vậy cho tới I5 : Ta tính lần lượt được : I1 = I2 = I3 = I4 = I5 = Ta tính Yk = 1/Ik () Như vậy ta tính được các giá trị của Y: Y1 = 10,1 Y2 = 5,05 Y3 = 3,367 Y2 = 2,525 Y2 = 2,02 Ta lập bản giá trị sau : STT 1 0 0 0,099 5,05 0 2 5 125 0,198 1,683 210,375 3 10 1000 0,297 0,842 842 4 15,2 3511,8 0,396 0,505 1773,5 5 20,32 8390,2 0,495 2,02 16948,204 50,52 128,940 10,1 280232,9 Từ bảng tính trên ta tính được độ cứng thực tế : Số dao động của xe trong một phút là : n = Chọn dao động của hệ thống treo trước là 71 dao động trên một phút .Như vậy, so với cách chọn sơ bộ là 75 dao động trên một phút vậy hệ thống treo hoạt động tốt khi đủ tải. 2: Kiểm tra độ êm dịu khi xe không tải : + Trọng lượng khi xe không tải được treo là : Gktđt = + Độ võng tĩnh thực tế : Số dao động trong một phút khi xe ở chế độ không tải : (dao động/phút) chọn n = 106 (dao động/phút) Như vậy hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu khi xe chuyển động không tải và không ảnh hưởng tới hệ thần kinh của người lái . 3: Xác định ứng xuất trong từng lá nhíp : Với nhíp ½ elíp như trên ta coi nhíp bị ngàm chặt ở giữa ta chỉ cần tính một nửa hay ½ lá nhíp . Coi như là ¼ elíp .Một đầu ngàm chặt một đầu chịu lực. Bán kính cong các lá nhíp như nhau các lá nhíp chỉ tiếp xúc nhau ở các đầu mút và chỉ truyền lực qua các đầu mút này . Biến dạng ở các vị trí tiếp xúc giữa hai lá nhíp gần nhau thì bằng nhau . Sơ đồ các lực tác dụng lên nhíp: Hình 11: Sơ đồ tính toán lực nhíp Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho bằng nhau từng đôi một .ta lập được hệ n-1 phương trình với X2 → X5 là các ẩn số và chính là các lực tác dụng lên lá nhíp tương ứng. Do chỉ tính toán trên ½ lá nhíp do đó ta có : P = 4810/2 = 2405 (N) Ta lập hệ phương trình: A2.P + B2.X2 + C2.X3 = 0 (20) A2.P + B2.X2 + C2.X3 = 0 (21) (I) A2.P + B2.X2 + C2.X3 = 0 (22) A2.P + B2.X2 + C2.X3 = 0 (23) Trong đó : (24) (25) (26) Ta có Momen thực tế của từng lá nhíp khi lắp ghép: (27) B : là chiều rộng của lá nhíp hk : là chiều dày của lá nhíp Do chiều dày của các lá nhíp là như nhau và chiều rộng cũng bằng nhau. h1 = h2 = … = h5 = 6 (mm) b1 =b2 = … = b5 = 55 (mm) Vậy ta có: Jk/Jk+1 = 1 Jk/Jk-1 = 1 Từ đó ta có : Tương tự ta có : A3 = 0,864 A4 = 0,709 A5 = 0,81 B1 = B2 = B3 = B4 = B5 = -2 Thay các giá trị của hệ số Ak , Bk , Ck vào hệ phương trình (I) 0,875.2405 – 2X2 + 0,8753.X3 = 0 (28) 0,864X2 - 2X3 + 0,864. X4 = 0 (29) 0,709.X3 - 2X4 + 0,72 .X5 = 0 (30) 0,81X4 -2X5 = 0 (31) Từ (31) ta có : X4 = 2,47X5 → X3 = 5,95X5 → X2 = 11,3 X5 → X5 = 121 (N) Vậy ta có : X2 = 1367,3 (N) X3 = 720(N) X4 = 299 (N) Sơ đồ ứng xuất của các lá nhíp : C Momen tại điểm A: MB = Xk+1 .( lk – lk+1 ) (32) Momen tại điểm B: Ma = Xk .lk - Xk+1.lk+1 (33) Với k ≥ 1 Wu : Momen chống uốn tại tại tiết diện tính toán . Ứng Xuất Uốn: (34) Để thuận tiện cho việc tinh toán ta lập bảng tính giá trị momen : STT Xk (N) MA (N.cm) MB(N.cm) 1 2405 12025 36439,4 63910 193666,7 2 1367,3 6836,5 20716,7 35965 108984,85 3 720 3600 10909 20505 62136,4 4 299 1554,124 4709,5 7698,75 23329,55 5 121 0 0 4196,3 12716,06 Biểu đồ ứng xuất : Lá nhíp số 1 : lá nhíp số 2: Lá nhíp thứ 3 : Lá nhíp thứ 4: Lá nhíp thứ 5: Kiểm tra độ bền theo phương pháp đường cong chung: Xét ½ lá nhíp vì nhíp đối xứng hay coi ¼ elíp thì chiều dài Li = li/2 Li là chiều dài hiệu dụng của lá nhíp .Tiết diện ngàm là tiện diện bắt qua bulông quang nhíp. Ta có giả thiết sau: Khi bộ nhíp biến dạng dưới bất kỳ tải trọng nào,do tất cả các lá nhíp đều nằm sát nhau trong xuốt cả chiều dài do các đai ốc giữ cố định .Như vậy nó tạo thành một hệ lực tác dụng lên nhíp có nghiệm là X (N) X1 = P = 2405(N) X2 = 1367,3 (N) X2 = 720 ( N) X2 = 298,87 (N) X2 = 121 (N) Xác định momen uốn của từng lá nhíp Coi nhíp bị ngàm ở giữa với : MA = Xk.(Lk – Lk+1) là momen tại điểm A. Momen tại điểm B : MB = XkLk – Xk+1.Lk+1 Ứng xuất tại điểm uốn A và B là : = Momen chống uốn : Vật liệu làm nhíp có ứng xuất Do lá nhíp có chiều dày và chiều rộng như nhau do đó momen chống uốn của chúng bằng nhau. Tính momen của các lá nhíp : Ứng xuất uốn của các lá nhíp : như vậy nhíp đảm bảo độ bền C: Tính bền nhíp 1: Tính bền tai nhíp : Tai nhíp chịu lực kéo ,lực phanh ,giá trị cực đại của các lực này được tính theo trọng lượng bám của bánh xe. Pkmax =Ppmax =φ.Zbx (35) Trong đó: Pkmax là lực kéo lớn nhất Ppmax là lực phanh lớn nhất φ: là hệ số bám của mặt đường chọn φ=0,7 Zbx là phản lực từ mặt đường tác dụng lên Tai nhíp chịu lực kéo hoặc lực nén Ta có sơ đồ tính lực tác dụng lên tai nhíp : Hình 12: Sơ đồ tính toán tai nhíp Ứng suất uốn được tính theo công thức : (36) Trong đường kính tai nhíp Trong thực tế D được đo theo thực nghiệm D=3,5(cm) đến 6(cm) đối với loại xe 2,5 tấn ta chọn D = 5,0 (cm) Ta có b = 5,5(cm) và h = 0,6 (cm) Tính Pkmax theo công thức (28) ta có được : Pkmax = 0,7.5100 = 3570 (N) Ta tính ứng suất uốn của tai nhíp : Ứng suất kéo ,nén (37) Thay các giá trị ta có : Vậy ta có ứng suất tổng cộng là: (38) = 302,9 + 10,82 = 313,72( ) Theo tiêu chuẩn việt nam thì ứng suất giới hạn cho phép của tai nhíp là Như vậy ứng suất của tai nhíp chế tạo thỏa mãn tiêu chuẩn đã được quy định 2: Tính ta bền chốt nhíp: Loại thép dùng chế tạo chốt nhíp là loại thép các bon c30—c40 được sử lý bề mặt nên ứng suất chèn dập có thể nên tới : Ta có sơ đồ tính toán của chốt nhíp Hình 13 : lực tác dụng lên chốt nhíp Chốt nhíp được kiểm tra theo ứng suất chèn dập Ta có ứng suất chèn dập được tính theo công thức : (39) Trong đó : D1 là đường kính của chốt nhíp b : là chiều rộng của lá nhíp : là lực tác dụng lên nhíp theo phương thẳng đứng Ta chọn D1 =3,0(cm)vòng ca su được lắp trong tai nhíp có chiều dày là 1,0 cm Trong thiết kế người ta thường làm vòng cao su để làm giảm va chạm giữa tai nhíp và chốt nhíp.Để đảm bảo được thời gian sử dụng dài hơn và đảm bảo an toàn . Chú ý loại cao su này phải có tính chịu lực tốt ,dai bền nhiệt Ta tính từ sơ đồ tính toán lực tác dụng lên nhíp ta có công thức tính toán như sau : (40) Mà: M= (41) Do nhíp được lắp đối xứng nên ta có l1 =l2 = L/2 nên ta suy ra được : M=5100.1,2/4 = 1530 (N.m) thay vào (40) ta có = 1530/0,6 =2550 (N) Vậy ta có ứng suất chèn dập là : Như vậy chốt nhíp ta chế tạo thỏa mãn điều kiện chế tạo ở tại việt nam . Chương III : Thiết kế và tính toán giảm chấn 1) Tính toán hệ số cản của giảm chấn Kg : Hệ thống treo dập tắt dao động bằng cách sinh ra lực cản Qc . Lực cản này sinh ra chủ yếu ở giảm chấn .phần còn lại do ma sát của hệ thống đàn hồi . Do hệ thống đàn được làm bằng nhíp lá lên chúng có khả năng trượt dọc trong thanh chữ U biến lục dao động thành lực ma sát và tỏa ra thành nhiệt để tỏa ra môi trường .Đó là một ưu điểm của hệ thống treo . a) Tính hệ số đặc trưng của sức cản dao động của hệ thống treo : Lực cản dao động của giảm chấn trong hệ thống treo được coi là phụ thuộc vào vận tốc dao động của vỏ ôtô so với vận tốc bánh xe và tuân theo quy luật sau: (42) Trong đó : K là hệ số đặc trưng cho sức cản dao động của hệ thống treo chủ yếu phụ thuộc vào hệ số cản của giảm chấn Kg m=2 đối với vùng tốc độ thường của giảm chấn ôtô khi giảm chấn được lắp lên ôtô . Thì khả năng dập tắt dao động của nó được đặc trưng bởi hệ số dập tắt dao động tương đối . Theo lý thuyết ôtô ta có : (43) C: độ cứng của một bó nhíp C=Gt/ft =4810/0,16 = 300,625 (N/cm) M: là khối lượng tĩnh cho một bánh xe: M = Gt/g = 4810/10 = 4,81 () g: là gia tốc trọng trường g =10 () Đối với ôtô hiện nay thì hệ số tắt chấn tương đối được tính theo kinh nghiệm =0,15— 0,25 Ta chọn = 0,2 thay các giá trị vào (36) ta có K = = 0,2 . = 7,605(N.S/cm ) K = 760,5 (N.s/m) b) Tính Qc Ta biết Qc là phản lực từ mặt đường tác dụng lên hệ thống treo .Theo lý thuyết ôtô ta có : Qc = G = 5100 (N) c)Tính Kgc: Hệ số cản của giảm chấn Kgc được tính theo K . Tùy theo cách bố trí giảm chấn trong hệ thống treo . với loại xe này ta chọn giảm chấn được đặt nghiêng một góc α = so với phương thẳng đứng để đảm bảo độ thoáng ngầm xe . Ta có sơ đồ tác dụng lực lên giảm chấn được thể hiện như sau: Hình 14: sơ đồ hệ thống treo Ta có : Tính toán hệ số cản của giảm chấn : Ta có phương trình : Ktr + Kn = 2.Kgc (44) Trong đó : Kn, Ktr : hệ số cản chấn đ