Đồ án Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo và khảo sát dao động xe CAT777D

ch khí nitrogen nạp vào: 0,013 (m3) ở áp suất nạp: 1520000 (N/m2) 3.1.1.2. Thiết lập phương trình đặc tính treo Để xác định đặc tính của treo, ta áp dụng phương trình vander waals cho một khối khí thực bất kỳ: Phương trình: (3.1) Trong đó: pf: là áp suất khí (N/m2) vf: là thể tích khí (m3) Tf: là nhiệt độ khí (0K) : là khối lượng của một kmol khí (kg) mf: là khối lượng của khối khí (kg) R: là hằng số chất khí, R=8310(J/kmol.đô) [6] a, b: là hằng số vander waals, phụ thuộc vào loại khí. Với khí nitrogen: a=136000 (Jm3/kmol2) [6] b=0,04 (m3/kmol). [6] Nếu ta gọi: v0f (m3): là thể tích khí nạp vào xylanh treo trước f (m): là biến dạng tĩnh của hệ treo trước theo tải trọng A: là diện tích hiệu dụng của piston, (3.2) Với dfout: là đường kính ngoài của ty đẩy : là tỷ số gữa khối lượng thực của chất khí có trong xylanh treo trước và khối lượng của một kmol khí đó. Khi đó ở tải trọng bất kỳ thể tích khí nitrogen chiếm chỗ là: vf = vf0- Aff Thay vf vào (2.1) ta được phương trình: (3.3) Phương trình (2.3) là phương trình đặc tính treo trước của xe CAT777D, phương trình thể hiện quan hệ giữa áp suất và biến dạng của trụ treo trước. hình.3.1. đặc tính treo trước Mặt khác nếu gọi Cf, Ff là độ cứng của treo trước và diện tích đường kính trong xylanh, (3.4) Với: din; là đường kính đường kính trong xylanh Ta có: pf.Ff=Cff (3.5) Thay (3.3) vào (3.5) ta được: (3.6) Phương trình (3.6) thể hiện quan hệ giữa độ cứng và biến dạng của xylanh treo trước. hình.3.2. đồ thị quan hệ độ cứng và biến dạng treo trước 3.1.2. Xylanh treo treo sau. 3.1.2.1. Các số liệu tham khảo (tài liệu của hãng V-trac) Khối lượng được treo khi đầy tải: 154000 (kg) Phân bổ tải trọng ra cầu trước: 67 (%) Đường kính ống cylinder: 0,19452 (m) ` Thể tích khí nitrogen nạp vào: 0,0076 (m3) ở áp suất nạp: 3500000 (N/m2) 3.1.2.2. Thiết lập phương trình đặc tính treo sau Để xác định đặc tính của treo sau, tương tự như cách xác định đặc tính treo trước. Ta áp dụng phương trình vander waals cho một khối khí thực bất kỳ ( khối khí nitrogen nạp vào trng xylanh treo sau): Phương trình: (3.7) Trong đó: pr: là áp suất khí (N/m2) vr: là thể tích khí (m3) Tr: là nhiệt độ khí trong xylanh treo sau(0K) : là khối lượng của một kmol khí (kg) mr: là khối lượng của khối khí trong xylanh treo sau(kg) R: là hằng số chất khí, R=8310(J/kmol.đô) [6] a, b: là hằng số vander waals, phụ thuộc vào loại khí. Với khí nitrogen: a=136000 (Jm3/kmol2) [6] b=0,04 (m3/kmol). [6] Nếu ta gọi: vr0 (m3): là thể tích khí nạp vào xylanh treo sau f (m): là biến dạng tĩnh của hệ treo sau theo tải trọng Ar: là diện tích hiệu dụng của piston, (3.8) Với: drout; là đường kính ngoài của ty đẩy : là tỷ số gữa khối lượng thực của chất khí có trong xylanh treo và khối lượng của một kmol khí đó. Khi đó ở tải trọng bất kỳ thể tích khí nitrogen chiếm chỗ là: vr =vr0-Arf Thay vr vào (3.7) ta được phương trình: (3.9) Phương trình (3.9) là phương trình đặc tính treo sau của xe CAT777D, phương trình thể hiện quan hệ giữa áp suất và biến dạng của trụ treo sau. hình.3.3. đặc tính treo sau Mặt khác nếu gọi Cr, Fr là độ cứng của treo sau và diện tích đường kính trong xylanh, (3.10) Với: drin; là đường kính đường kính trong xylanh. Ta có: pr Fr = Crf (3.11) Thay (3.9) vào (3.11) ta được: (3.12) Phương trình (3.12) thể hiện quan hệ giữa độ cứng và biến dạng của xylanh treo sau. hình.3.4. đồ thị quan hệ độ cứng và biến dạng treo sau 3.2. Xây dựng đặc tính giảm chấn 3.2.1. Xây dựng đặc tính giảm chấn qua lỗ tiết lưu Dựa vào phương trình Bernoulli, ta có công thức xác định lưu lượng: (3.13) Nếu tính đến tổn hao thì (3.13) chở thành: (*) Trong đó: Q: là lưu lượng dòng chất lỏng qua các lỗ tiết lưu (m3/s) B: là diện tích mặt cắt ngang lỗ tiết lưu : là áp suất dòng chất lỏng : là hệ số tiêu tốn, =0,4 : là trọng lượng riêng của dầu, =9000 (N/m3) g: là gia tốc trọng trường, g=9,81 (m/s2) Mặt khác dựa vào phương trình liên tục ta có: Q=Av (**) Trong đó: A: là diện tích hiệu dụng của piston, v: là vận tốc piston Kết hợp (*) và (**) ta có công thức tính lực cản qua lỗ tiết lưu như sau: (2.14) 3.2.2. Xây dựng đặc tính giảm chấn có cản ma sát nhớt Do có khe hở giữa thành xylanh và piston. Piston chuyển động tương đối trong ống xylanh nên sinh ra ứng suất trượt. Theo biểu thức Newton: (a) với : là ứng suất trượt : là độ nhớt động học của dầu : là tốc độ dòng dầu qua khe hở : là gia số bề dày khe hẹp, (3.15) dx, dp theo thứ tự là đường kính trong ống xylanh và đường kính ngoài piston. Dòng dầu qua khe hở giữa piston và xylanh có thể coi là dòng chảy tầng qua hai vách song song có tiết diện hình chữ nhật (,) áp dụng phương trình Navier-Stokes dạng tổng quát: (3.16) Trong đó: là toán tử Laplace là toán tử Hamilton là gia tốc chuyển động của dòng dầu là độ nhớt động học là độ nhớt tĩnh của dầu là khối lượng riêng của dầu là các ngoại lực Giả thuyết vận tốc dòng chảy là đều và không có ngoại lực tác dụng. Khi đó ta có: , , , và phương trình (3.16) trở thành: (3.17) Hay ta có thể viết: (3.18) (3.19) Với điều kiện biên: (y=0, c=0) và (y=h, c=v) thay vào (3.19) ta được: khi đó: (3.20) Thay (3.20) vào (a) ta được: (3.21) Thông thường y lấy giá trị trung bình là: (3.22) Vậy lực cản nhớt giữa khe hở thành piston và xylanh, do có trênh lệch tốc độ là: , trong đó: S là diện tích bao ngoài đầu piston. , với: dout; là đường kính ngoài piston e; là chiều dài đầu piston. (3.23) Kết hợp (2.14) và (2.23) ta được lực cản giảm chấn như sau: (3.24) Các thông số cho giảm chấn trước STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Af 0,041 m2 2 4,0841e-5 m2 3 dfout 271,780,13 mm 4 dfin 273,05+0,130,05 mm 5 h 0,635 mm Phương trình: Hình 3.5. đồ thị đặc tính giảm chấn trước Các thông số cho giảm chấn sau STT Thông số Giá trị Đơn vị 1 Ar 0,041 m2 2 4,0841e-5 m2 3 drout 266,060,13 mm 4 drin 266,7+0,130,05 mm 5 h 0,635 mm Phương trình: Hình 3.6. đồ thị đặc tính giảm chấn sau 3.3.tính bền một số chi tiết quan trọng trong hệ treo 3.3.1. Kiểm bền khớp cầu trong xylanh treo sau Khớp cầu trong xylanh treo sau có vai trò liên kết hệ thống treo sau với thân xe; trụ treo sau với trục sau của xe. Truyền phản lực từ bánh xe vào hệ thống treo, sau đó truyền lên thân xe. Nên khớp cầu luôn làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu nhiều va đập. Do đó khi tính bền khớp cầu này cần phải kiểm bền theo hai khía cạnh sau: Kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc. Kiểm tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm. Hình 3.7. KHớP CầU và TREO SAU Với điều kiện làm việc chịu tải trọng động và va đập mạnh. Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 40XH, được nhiệt luyện bằng dòng điện cao tần, để đạt cơ tình là: (3.25) Hình 3.7. KHớP CầU và các kích thước a) Kiểm bền theo ứng suất chèn dập Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực động lớn nhất trong trụ treo, trong quá trình xe hoạt động ở hành trình nén; Mặt khác: (3.26) Trong đó: S; là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rôtuyn. Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập, khi chịu tải trọng động lớn nhất. b) Kiểm bền theo ứng suất cắt Kiểm tra độ bền cắt của khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất. ứng suất cắt được tính theo công thức: (3.27) Trong đó: Sc; là tiết diện của cầu tại vị trí nguy hiểm nhất Vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm. 3.3.2. Tính nhiệt cho xylanh treo a) Xylanh treo trước Các thông số: Đường kính ngoài xylanh: D=348 (mm) Đường kính trong xylanh: d=273 (mm) Đường kính ngoài ti đẩy: dt=228,5 (mm) Đường kính lỗ tiết lưu trên (một lỗ) dvt=4 (mm) Đường kính lỗ tiết lưu dưới (một lỗ) dvd=6 (mm) Chiều dài ống (phần tiếp xúc dầu): l=300 (mm) Công suất do giảm chấn tiêu thụ là: (3.28) Trong đó các thông số đã biết ở chương 2. Vận tốc dịch chuyển đầu piston vf lấy giá trị trung bình là: vf=0,3 (m/s). Công do giảm chấn tiêu thụ trong thời gian một giờ là: (3.29) Công cho phép: (3.30) Trong đó: : là hệ số truyền nhiệt; (N/m.độ) tmax=1200: là nhiệt độ cực đại cho phép ở vỏ ngoài xylanh tmt=200: là nhiệt độ môi trường t: là thời gian hoạt động F: là diện tích của vỏ ngoài giảm chấn; Vậy giảm chấn phải thoả mãn điều kiện là: L<[L] Vậy ống xylanh treo trước đảm bảo thoát nhiệt tốt b) Xylanh treo sau Các thông số: Đường kính ngoài xylanh: D=318 (mm) Đường kính trong xylanh: d=267 (mm) Đường kính ngoài ti đẩy: dt=228,5 (mm) Đường kính lỗ tiết lưu (một lỗ) dvd=6 (mm) Chiều dài ống (phần tiếp xúc dầu): l=198 (mm) Tương tự như phần tính cho treo trước ta có: Trong đó: vr; là vận tốc đầu piston, cũng lấy giá trị trung bình là vr =0,3 (m/s). Thay số vào ta được: Vây ống xylanh treo sau cũng đảm bảo thoát nhiệt tốt. 3.3.3. Tính bền cho thành xylanh ở đây do thực tế kết cấu trụ treo sau chịu áp suất lớn hơn trụ treo trước, nhưng lại có bề dày thành xylanh mỏng hơn tru treo trước, trong khi vật liệu chế tạo xylanh là như nhau. Do đó ta chỉ cần kiểm bền cho trụ treo sau, nếu thoả mãn thì trụ treo trước cũng đảm bảo yêu cầu. Bề dày thành xylanh được tình theo thuyết bền ống mỏng trịu áp lực phân bố đều từ bên trong, với pmax có thể sinh ra trong xylanh treo sau. Theo tài liệu [7] tính toán độ bền của ống mỏng chịu áp lực phân bố đều từ bên trong như sau: Theo phương trình Laplaxo ta có: (3.31) Trong đó: : là ứng suất tương đương của xylanh : là ứng suất pháp a: là hệ số; a=0,035 h: là chiều dày thành xylanh; pmax: áp suất lớn nhất có thể sinh ra trong xylanh treo: Với: F- là diện tích mặt cắt ngang xylanh; : là lực động lớn nhất có thể sinh ra trong trụ treo. : là ứng suất cho phép: Thay các giá trị vào công thức (3.31) ta có: Vậy thành xylanh treo sau đủ bền. Do đó xylanh treo trước cũng đảm bảo yêu cầu. Chương 4 lập mô hình tính toán dao động xe cat777d Chương 4. lập mô hình tính toán dao động xe cat777d 4.1. đặt vấn đề Khoa học công nghệ ngày càng phát triển, những ứng dụng của khoa học công nghệ vào ôtô ngày càng nhiều. Ôtô ngày càng chạy nhanh hơn, các xe tải ngày càng có khối lượng lớn hơn. Những yếu tố phát triển đột biến đó đã đưa đến những áp lực mới cho xã hội như tai nạn giao thông, mức độ phá huỷ đường xá ngày càng nghiêm trọng. Nghiên cứu hoàn thiện các kết cấu của ôtô nhằm nâng cao an toàn chuyển động và giảm ảnh hưởng xấu của dao động với môi trường là một nhu cầu cấp thiết. CAT777D là loại xe mỏ, được đưa vào thử nghiệm ở Việt Nam từ tháng 8/2004. Xe có kích thước và khối lượng tương đối lớn (tải trọng toàn bộ 163293 kg), lại thường xuyên phải làm việc trong điều kiện vùng mỏ, nên các chi tiết trong hệ treo, lốp thường xuyên phải làm việc nặng nhọc. Thực tế cho thấy, ảnh hưởng của dao động tới tuổi bền của hệ treo-lốp là rất lớn. Các trụ treo và lốp hỏng rất nhanh so với các cụm chi tiết khác. Mức độ phá đường cũng rất ghê gớm. Do đó việc nghiên cứu, đánh giá ảnh hưởng của dao động tới độ bền của các chi tiết và mức độ phá đường của xe là rất cần thiết và cấp bách, vì nó không chỉ mang ý nghĩa khoa học mà còn mang ý nghĩa kinh tế thiết thực cho xã hội. Hình 4.1. ảnh xe đang làm việc 4.2. phân tích chọn chỉ tiêu đánh giá dao động 4.2.1. Phân tích mối quan hệ dao động để chọn hàm mục tiêu Hình 4.2. mối quan hệ dao động Từ mối quan hệ dao động ĐƯờNG – xe – người và tính năng làm việc cụ thể của dòng xe mỏ ta có nhận xét sau: Đối với xe mỏ cần phải quan tâm tới các chỉ tiêu sau: Độ êm dịu cho người lái Không gian hạn chế Độ bền chi tiết An toàn động lực học Mức độ ảnh hưởng tới cầu đường Trong năm chỉ tiêu trên, chỉ tiêu “Độ bền chi tiết” và “An toàn động lực học” là hai chỉ tiêu quan trọng nhất. Vì nó liên quan trực tiếp tới tuổi thọ của xe. Các chỉ tiêu khác cũng quan trọng nhưng có thể giải quyết bằng phương pháp khác. (Độ êm dịu cho người lái có thể dùng giải pháp treo ghế hoặc treo cabin) 4.2.2. Các chỉ tiêu so sánh a) Chỉ tiêu về độ êm dịu Đây là phương tiện chuyên dụng chở đất, than nên chỉ cần quan tâm tới độ êm dịu cho lái xe mà không cần quan tâm tới độ êm dịu hàng hoá. Trong đề tài lấy ngưỡng là cường độ KB theo ISO-2631 để khảo sát: KB =20 giới hạn êm dịu. KB =50 giới hạn điều khiển tốt. KB =125 giới hạn gây bệnh lý. Cường độ dao động KB là một hàm của gia tốc, như vậy để xác đinh KB đối với xe tải phải xác định gia tốc tại Cabine, trong tính toán sau này là , đây chính là gia tốc tại tâm khối lượng được treo ghế. b) Chỉ tiêu về an toàn chuyển động ở hành trình trả của hệ thống treo, bánh xe co xu hướng đi lên, do đó áp lực của bánh xe xuống đường sẽ giảm và bánh xe có thể tách khỏi mặt đường. Việc giảm tải trọng lên đường là một quá trình phức tạp, phụ thuộc kết cấu hệ treo, phụ thuộc vào tần số và biên độ mấp mô của đường. Để khảo sát vấn đề này ta sử dụng hệ số tải trọng động cực tiểu , được định nghĩa như sau: Theo Mitschke [31]: =+0,5 là giới hạn cảnh báo, tại đây phản lực từ đường lên bánh xe đã giảm đi một nửa, báo hiệu hệ thống đường đã xuống cấp, cần có kế hoạch sửa chữa. =0 là giới hạn can thiệp, tại đây tải trọng từ đường tác động lên bánh xe đã giảm hoàn toàn, bánh xe tách khỏi mặt đường không còn khẳ năng chuyền lực. Do vậy các nhà quản lý đường cần phải can thiệp nhanh. c) Chỉ tiêu về hệ số áp lực đường (w) d) Chỉ tiêu về tải trọng động cho độ bền chi tiết Để khảo sát vấn đề này ta sử dụng hệ số tải trọng động cực đại 4.3. xây dựng mô hình treo và mô hình lốp 4.3.1. Mô hình trụ treo Từ kết cấu cụ thể của trụ treo, cho phép ta xây dựng được mô hình tương đương như sau: Hình 4.3. mô hình treo a) Lực đàn hồi của hệ treo (4.1) Fc Với: Hành trình trả Hành trình nén Hình 4.4. Đặc tính đàn hồi b) Lực cản của giảm chấn (4.2) c) Lực cản ma sát nhớt (4.3) Trong đó: 4.3.2. Mô hình lốp và hiện tượng tách bánh Tương tự như hệ thống treo, lốp cũng là một phần tử đàn hồi, cũng có thể được miêu tả như một hệ thống treo, hình 4.5. Trong mô hình lốp, ta thấy lực FZ là lực tương tác bánh xe và đường, có thể gọi là lực khớp đặc biệt. x là chuyển vị lên xuống của cầu, h là chiều cao mấp mô đường, CL là độ cứng hướng kính của lốp. Trong hình 4.6 ta có sơ đồ lực, trong đó FC là lực cắt (nội lực), còn gọi là lực đàn hồi. Hình 4.5. mô hình lốp cat777d Hình 4.6. đặc tính hướng kính của lốp Phương trình cân bằng lực phía bánh xe là: Phương trình cân bằng lực phía nền đường: FZ = FC + CLft Trong đó: FC = C(h-x): lực đàn hồi G = CLft: tải trọng tĩnh FZ: phản lực bánh xe xuống đường FZ,dyn = FC: tải trọng động Khi dao động, bánh xe chuyển động lên xuống bởi hai quá trình nén và trả: Quá trình nén có hai giai đoạn: Giai đoạn cân bằng tĩnh: -ft Ê (h-x) Ê 0 -mg Ê FC Ê 0 Giai đoạn cân bằng động: (h-x) ³ 0 FC ³ 0 Quá trình trả, bắt đầu khi bánh xe tách khỏi mặt đường: (h-x) Ê - ft FC = 0 Tại thời điểm (h-x) = - ft xảy ra một quá trình gọi là "va chạm" hay tách bánh. Đây là thời điểm gián đoạn, làm cho hệ phương trình phi tuyến mạnh. Do đó, lực hướng kính của lốp sẽ là: (4.4) 4.4. Xây dựng mô hình dao động cho xe CAT777D Hình 4.7. mô hình dao động xe cat777d 4.4.1. Định nghĩa hệ toạ độ a) Hệ toạ độ cố định: Chọn điểm chiếu của trọng tâm phần khối lượng được treo (ở trạng thái tĩnh) xuống mặt đường làm hệ toạ độ cố định (O; X; Y; Z). b) Hệ toạ độ suy rộng: Chuyển động của các vật trong cơ hệ được xác định bởi các toạ độ suy rộng sau: ; ; ; ; . 4.4.2. Các quan hệ hình học Phần khối lượng được treo ta cần xác định toạ độ các điểm z1, z2, z3, z4. Do đó ta có quan hệ hình học sau: (4.5) (4.6) (4.7) (4.8) Phần không treo, ta cần xác đinh toạ độ các điểm , , , . Do đó ta có quan hệ hình học sau: , (4.9) (4.10) (4.11) 4.4.3. Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả mô hình dao động Mô hình cần thiết lập là một cơ hệ gồm 5 vật: phần khối lượng được treo ghế (mg), phần khối lượng được treo (M), phần khối lượng không treo trước bên trái (m), phần khối lượng không treo trước bên phải (m) và phần không treo sau (mA). Ta sử dụng phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều vật và phương pháp Newton – Euler để thành lập hệ phương trình vi phân dao động cho cơ hệ. Việc lập phương trình cho hệ con vừa tách là đơn giản. Khi đã có hệ con ta có thể tổ hợp cấu trúc để có hệ tổng hợp, nhờ phương pháp tách vật và ứng dụng nguyên lý đối ngẫu. Phương pháp tách vật và nguyên lý đối ngẫu có các bước sau: 1. Tách vật tại các điểm liên kết. Tại các điểm cắt đặt các lực đối ngẫu. Theo nguyên lý đối ngẫu, các lực đối ngẫu có trị số ngư nhau, cùng phương và hướng tác động ngược nhau. 2. Tại các khối tâm của vật vừa tách, ta chọn làm hệ toạ độ con. Nếu biết các ngoại lực (lực đối ngẫu coi như ngoại lực của hệ con), ta có thể dựa vào điều kiện để thành lập phương trình theo Newton-Euler. 3. Liên kết các hệ con với nhau. a) Hệ phương trình dao động thân xe và ghế Hình 4.8. Phần khối lượng được treo và ghế Phương trình: (1*) (2*) (3*) (4*) b) Hệ phương trình dao động phần không treo trước Hình 4.9. Phần khối lượng không treo trước Phương trình: (5*) (6*) c) Hệ phương trình dao động phần không treo sau Hình 4.10. Phần khối lượng không treo sau Phương trình: (7*) (8*) d) Các lực cắt trong hệ thống treo Các nội lực trong hệ thống treo được xác định theo các công thức (4.1), (4.2), (4.3). Nội lực tại các điểm cắt 1, 2, 3, 4 theo thứ tự được xác định như sau: (9*) (10*) (11*) (12*) e) Các lực đàn hồi hướng kính của lốp Các lực đàn hồi hướng kính của lốp và hiện tượng tách bánh của lốp được xác dịnh theo công thức (4.4), cụ thể như sau: (13*) (14*) (15*) (16*) 4.5. chương trình mô phỏng dao động xe CAT777d Trên cơ sở hệ phương trình vi phân toán học, mà ta vừa xây dựng được từ mô hình dao động xe CAT777D. Ta ứng dụng các thư viện tiện ích trong simulink của matlab. Để mô phỏng dao động của xe CAT777D. Hệ dao động xe CAT777D, bao gồm 8 phương trình vi phân và 8 phương trình lực. Mỗi phương trình được xây dựng thành một mô đun. Việc phân chia và mô tả hệ thống theo các mô đun cho phép thuận tiện trong việc lấy các tín hiệu vào, ra; có thể dễ dàng can thiệp vào các thông số, tuỳ theo từng mục đích nghiên cứu. Hình 4.11. mô đun tổng thể Trong mô đun tổng thể: Khối Machine Frame mô tả các phương trình (1*), (2*) và (3*) Khối Seat mô tả phương trình (4*) Khối Front Suspension mô tả các phương trình (9*) và (10*) Khối Rear Suspension mô tả các phương trình (11*) và (12*) Khối Front Wheel mô tả các phương trình (5*) và (6*) Khối Rear Wheel mô tả các phương trình (7*) và (8*) Khối Front Tyre mô tả các phương trình (13*) và (14*) Khối Rear Tyre mô tả các phương trình (15*) và (16*) Khối Front Road mô tả các kích động mặt đường lên lốp trước Khối Rear Road mô tả các kích động mặt đường lên lốp sau. Sau đây là mô đun cụ thể từng khối a) Khối “Machine Frame” mô tả dao động thân xe (hình 4.8) Hình 4.12. mô đun khối “Machine Frame” Khối “Machine Frame” lấy tín hiệu vào là các lực từ hệ thống treo trước và sau, các tín hiệu này được đưa đến các các khối chức năng con. Khối “Machine Frame” bao gồm cảc 3 phương trình (1*), (2*) và (3*). Các khối chức năng con là khối “z”, “fx” và “fy”. Hình 4.13. khối chức năng “z” Hình 4.14. khối chức năng “fx” Hình 4.15. khối chức năng “fy” b) Khối “Front Suspension” và “Rear Suspension” mô tả hệ thống treo Khối mô tả hệ thống treo Hình 4.16. khối “Front Suspension” & “Rear Suspension” c) Khối “Front Wheel” và “Rear Wheel” 4 phương trình (5*, 6*, 7*, 8*) Khối mô tả phần không treo Hình 4.17. khối “Front Wheel” & “Rear Wheel” d) Khối “Front Tyre” và “Rear Tyre” mô tả các phương trình (13*, 14*, 15*, 16*) Khối mô tả lực hướng kính lốp Hình 4.18. khối “Front Tyre” & “Rear Tyre” 4.6. kết quả mô phỏng của mô hình z (m) t(s) Hình 4.19. chuyển vị thân xe (m) t(s) Hình 4.20. chuyển vị ghế (m/s2) t(s) t(s) Hình 4.21. gia tốc thân xe (m/s2) t(s) Hình 4.22. gia tốc ghế (rad) Hình 4.23. chuyển vị lắc dọc thân xe t(s) (rad) t(s) Hình 4.24. chuyển vị lắc ngang thân xe (m) t(s) Hình 4.25. chuyển vị bánh xe trước bên trái (m) t(s) Hình 4.26. chuyển vị bánh xe trước bên phải (m) t(s) Hình 4.27. chuyển vị cầu sau (rad) t(s) Hình 4.28. chuyển vị lắc ngang cầu sau Ff1 (N) t(s) Hình 4.29. nội lực trong treo trước bên trái Ff2 (N) t(s) Hình 4.30. nội lực trong treo trước bên phải Fr4 (N) t(s) Hình 4.31. nội lực trong treo sau bên trái Fr3 (N) Hình 4.32. nội lực trong treo sau bên phải t(s) FL1 (N) Hình 4.33. phản lực lốp trước bên trái t(s) FL2 (N) t(s) Hình 4.34. phản lực lốp trước bên phải FL4 (N) t(s) Hình 4.35. phản lực lốp sau bên trái FL3 (N) Hình 4.36. phản lực lốp sau bên phải t(s) Nhận xét Đồ thị thu được trên hình 4.19,.. , hình 4.36 là các hàm phụ thuộc vào thời gian. Các đồ thị 4.19 tới 4.24 cho biết mức độ chuyển vị tương đối của phần khối lượng được treo, khi chịu kích động của mặt đường. Thực nghiệm cho thấy khi góc lắc thân xe vượt quá 80 thì xe bắt đầu mất ổn định. Các đồ thị từ hình 4.29 tới hình 4.32, cho thấy nội lực trong hệ thống treo phản ứng như thế nào, khi có kích động từ mặt đường. Từ đồ thị ta có được lực động lớn nhất sinh ra trong trụ treo, đây là cơ sở để kiểm bền các chi tiết trong hệ thống treo. Các đồ thị hình 4.33 tới hình 4.36 cho thấy áp suất lốp tác động lên mặt đường. Kết quả này sẽ trợ giúp các kỹ sư cầu đường, thiết kế đường phù hợp với tải trọng của xe hơn. Chương 5 thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình Chương 5. thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết điển hình 5.1. Mục đích, yêu cầu của piston Piston là một chi tiết quan trọng trong giảm chấn, nó làm nhiệm vụ ngăn cách giữa ngăn trên và ngăn dưới đồng thời làm nhiệm vụ tiết lưu dòng chất lỏng, đặc biệt piston trong treo thuỷ-khí còn đóng vai trò chính là bộ phận dẫn hướng. Piston trong treo thuỷ-khí làm việc trong điều kiện áp suất, nhiệt độ cao và độ mài mòn lớn. Vì vậy, vật liệu chế tạo piston phải có tính chịu nhiệt, chịu va đập và chịu ăn mòn cao. Piston thuộc họ chi tiết dạng hộp. Chi tiết có những bề mặt chính như mặt đáy, mặt lỗ. Độ chính xác của những mặt này yêu cầu khá cao. Ngoài những mặt chính trên chi tiết còn có những mặt phụ có độ chính xác không cao. Khi gia công piston phải đảm bảo yêu cầu sau: Phải đảm bảo độ song song giữa thành piston và đường trục tâm của nó. Phải đảm bảo độ vuông góc giữa mặt đáy và mặt bên của piston. ở đây piston đóng vai trò là bộ phận hướng, nên cần phải đảm bảo độ cứng bề mặt cao, chịu mài mòn tốt. 5.2. Vật liệu làm piston Piston làm việc trong điều kiện chịu tác động của tải trọng va đập lớn, chịu ứng suất đối xứng, hai chiều nên rất dễ bị hỏng mỏi. Trong khi sử dụng, đòi hỏi piston phải làm việc lâu dài, liên tục, trong điều kiện nhiệt độ lớn, áp suất cao, mài mòn lớn. Như vậy, ta dùng vật liệu thép hợp kim 45XHMF để chế tạo piston. 5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston Độ không phẳng và độ không song song của các bề mặt chính trong khoảng 0,05 á 1(mm), Ra = 2,5 á 1,25. Các lỗ có CCX 6 á 8, Ra = 2,5 á 0,63. Dung sai độ không đồng tâm của các lỗ bằng dung sai đường kính lỗ nhỏ nhất. Độ không vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗ trong khoảng 0,01 á 0,05 trên 100mm bán kính. Sau khi gia công, piston cần phải được nhiệt luyện 'hoá bền bề mặt'. Đảm bảo không có hiện tượng rạn nứt trên toàn bộ bề mặt. Không xảy ra hiện tượng tập trung ứng suất ở các góc lượn. 5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết Trên chi tiết có nhiều bề mặt phải gia công trong đó có nhiều bề mặt đòi hỏi độ chính xác CCX 6á8, trên chi tiết cũng có nhiều lỗ phải gia công. Chi tiết có đủ độ cứng vững đảm bảo khi gia công không bị biến dạng. Các bề mặt cần gia công không có vấu lồi thuận lợi cho việc thoát dao. Các lỗ có kết cấu đơn giản, không có rãnh, bề mặt lỗ không đứt quãng. Các lỗ đều là lỗ thông suốt và ngắn, đều có đường tâm song song hoặc vuông góc với mặt đầu. Không có lỗ xiên thuận lợi cho việc gia công. Khi gia công chi tiết ta tạo chuẩn thống nhất để thuận lợi cho việc gá đặt, không có sai số do chọn chuẩn do đó tăng được độ chính xác gia công. Tuy nhiên kết cấu có những nhược điểm sau: Khi gia công khó đảm bảo độ đồng tâm của các lỗ. Chi tiết có chiều dày nhỏ nên việc gá đặt rất phức tạp. Khi đúc chi tiết, trong quá trình đúc tránh để rỗ khí, phôi đúc phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và phải để lại lượng dư cho gia công cơ. 5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston Vì cấu tạo của chi tiết có dạng hộp có nhiều lỗ vậy để đảm bảo điều kiện kết cấu, làm việc cũng như thuận tiện cho việc gia công cơ với vật liệu là 45XHMF nên ta chọn phương pháp đúc phôi. Vì sản xuất loạt nhỏ nên ta dùng phương pháp đúc trong khuôn cát, làm khuôn bằng m