Đồ án môn học KCTT ô tô quân Chơng Phân tích đặc điểm kết cấu 1.1 Công dụng, phân loại: Hệ thống treo tổ hợp cấu thực liên kết bánh xe (cầu xe) với khung xe (vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu an toàn chuyển động sở tạo dao động thân xe bánh xe theo ý muốn, giảm tải trọng va đập cho xe chuyển động địa hình không phẳng Ngoài hệ thống treo dùng để truyền lực mô men tác động bánh xe khung xe (vỏ xe) Hệ thống treo bao gồm phần tử sau: - Phần tử đàn hồi: - Phần tử giảm chấn: - Phần tử hớng: -Phần tử ổn định Hệ thống treo ô tô thờng đợc phân loại dựa vào cấu tạo phần tử đàn hồi, phần tử hớng theo phơng pháp dập tắt dao động a) Theo cấu tạo phần tử hớng - Hệ thống treo phụ thuộc: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bên phải cầu đợc liên kết cứng với dầm cầu liền vỏ cầu cứng Khi dao động chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang mặt phẳng thẳng đứng) bánh xe bên làm ảnh hởng, tác động đến bánh xe bên ngợc lại - Hệ thống treo độc lập: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bánh xe bên phải liên kết cứng với nhau, chúng đợc nối gián tiếp với thông qua khung xe vỏ xe Chính mà dao động hay chuyển dịch bánh xe độc lập - Hệ thống treo cân bằng: hai bánh xe phía hai cầu xe liền có chung phần tử đàn hồi đợc bố trí xung quanh trục cân b) Theo cấu tạo phần tử đàn hồi: Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân Có loại nh sau: - Phần tử đàn hồi kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, xoắn Đây loại phổ biến ô tô quân xe bọc thép bánh - Phần tử đàn hồi khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia dạng liên hợp - Phần tử đàn hồi thuỷ khí có loại kháng áp loại không kháng áp - Phần tử đàn hồi cao su có loại làm việc chế độ nén làm việc chế độ xoắn c) Theo phơng pháp dập tắt dao động: - Dập tắt dao động nhờ giảm chấn thuỷ lực, gồm giảm chấn dạng đòn dạng ống - Dập tắt dao động nhờ ma sát học chi tiết phần tử đàn hồi phần tử hớng 1.2.Yêu cầu hệ thống treo: - Độ võng tĩnh phải nằm giới hạn đủ đảm bảo đợc tần số dao động riêng vỏ xe độ võng động phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển động ôtô đờng xấu nằm giới hạn cho phép, giới hạn va đập lên phận hạn chế - Đảm bảo độ êm dịu cần thiết xe chuyển động Độ êm dịu chuyển động ô tô quân đợc đánh giá qua giá trị cho phép thông số nh tần số dao động riêng, biên độ dao động lớn nhất, gia tốc dao động lớn - Động học bánh xe dẫn hớng giữ bánh xe dẫn hớng dịch chuyển mặt phẳng thẳng đứng - Dập tắt nhanh dao động vỏ bánh xe - Giảm tải trọng động ôtô qua đờng gồ ghề - Trọng lợng phần không treo phải nhỏ Trọng lợng phần không treo bao gồm trọng lợng bánh xe, chi tiết phận dẫn hớng, cầu xe phần trọng lợng phận đàn hồi giảm chấn Giảm trọng lợng phần không treo làm giảm nhiều tải trọng Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân động tác dụng lên phận đàn hồi thân xe Yêu cầu đợc thực tốt hệ thống treo độc lập - Hệ thống treo phải đảm bảo có sức sống cao, độ tin cậy lớn sử dụng Sức sống hệ thống treo ôtô chủ yếu phụ thuộc vào loại sơ dồ treo - Đảm bảo đơn giản, thuận tiện trình bảo dỡng, sửa chữa Yêu cầu chủ yếu phụ thuộc vào số lợng điểm phải bảo dỡng vị trí điểm xe 1.3 Phân tích kết cấu số hệ thống treo: a) Hệ thống treo phụ thuộc: - Hệ thống treo phụ thuộc: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bên phải cầu đợc liên kết cứng với dầm cầu liền vỏ cầu cứng Khi dao động chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang mặt phẳng thẳng đứng) bánh xe bên làm ảnh hởng, tác động đến bánh xe bên ngợc lại Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc (1-Thân xe; 2-Giảm chấn; 3-Dầm cầu; 4-Nhíp) - Phần lớn ô tô sử dụng quân đội ta loại cầu cầu chủ động có hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp (UAZ-469, UAZ 31512; GAZ-66; ZIL-131; URAL-375; KRAZ-255; BRDM-2;) Trên hình (1.2) thể cấu tạo hệ thống treo trớc xe UAZ 31512: Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân Hình 1.2: Hệ thống treo trớc ô tô UAZ- 31512 1-Giá đỡ trớc;2- Khung xe; 3- Tang đệm; 4- Đệm; 5- Giá treo giảm chấn; 6Giảm chấn ; 7- Giá sau; 8- Bạc cao su lắp giảm chấn giá; 9- Đệm trớc ; 10- Đệm sau ; 11- Quang nhíp; 12- Đệm quang nhíp; 13- Nhíp;14- Đệm; 15-Trục đỡ Hình 1.4: Hệ thống treo sau xe UAZ-31512 1-Trục giá đỡ nhíp; 2- Khung xe; 3- Giá giảm chấn; 4- Giảm chấn;5- Tang đệm; 6- Trục đỡ giảm chấn; 7- Quang nhíp; 8- Vấu hạn chế; 9- Đệm ; 10- Nhíp ; 11- Giá đỡ sau Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân + Hệ thống treo xe UAZ-31512 loại hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi nhíp lá, dập tắt dao động nhờ giảm chấn ống thuỷ lực - Hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp có cấu tạo đơn giản, rẻ tiền nhíp vừa làm nhiệm vụ phần tử đàn hồi vừa làm nhiệm vụ phần tử hớng, đơn giản bảo dỡng kỹ thuật, lốp xe bị mòn quay vòng có khung xe nghiêng cầu xe không bị nghiêng Nhợc điểm hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp là: có khối lợng phần không treo lớn, giảm độ êm dịu chuyển động; khó có đợc hệ treo mềm để có hệ treo mềm cần phải nâng cao khung (vỏ) so với cầu xe; xác suất xuất dao động bánh xe dẫn hớng lớn, ảnh hởng xấu tới ổn định chuyển động thẳng; tuổi thọ nhíp nhỏ Để tăng tuổi thọ nhíp ngời ta áp dụng phơng pháp gia công phun hạt vào mặt nhíp, sử dụng nhíp có tiết diện ngang hợp lý, cố định đầu nhíp phần tử cao su, bôi mỡ chì nhíp đệm nhíp (đệm chất dẻo, đồng hợp kim chống mòn), đánh bóng bề mặt nhíp b) Hệ thống treo độc lập: - Hệ thống treo độc lập: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bánh xe bên phải liên kết cứng với nhau, chúng đợc nối gián tiếp với thông qua khung xe vỏ xe Chính mà dao động hay chuyển dịch bánh xe độc lập Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống treo độc lập hệ thống treo độc lập thờng sử dụng lò xo trụ xoắn phần tử đàn hồi Trong trình sử dụng không cần phải bôi trơn, không bị bụi bẩn có độ bền cao, có khối lợng phần không treo nhỏ, bảo đảm hành trình làm việc xe lớn bảo đảm tạo đợc treo mềm Nhợc điểm Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân hệ thống treo độc lập kết cấu dẫn động đến bánh xe phức tạp, tăng số lợng khớp nối đồng thời tăng khối lợng công việc chăm sóc bảo dỡng kỹ thuật, trọng tâm xe thay đổi thân xe dao động c) Hệ thống treo cân bằng: Hai bánh xe phía hai cầu xe liền có chung phần tử đàn hồi đợc bố trí xung quanh trục cân Hệ thống treo cân thờng gặp xe nhiều cầu có tính thông qua cao Những xe có ba bốn cầu bố trí hai cầu liền Hệ thống treo cầu thờng hệ thống treo cân phụ thuộc Ví dụ nh cầu cầu sau ô tô ZIL-131; URAL-4320; KRAZ-255B; Hình 1.4: Hệ thống treo cân với phần tử hớng giằng cầu Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân Hình 1.5: Hệ thống treo cân sử dụng nhíp để truyền lực dọc Khi sử dụng hệ thống treo cân bằng, trờng hợp ô tô chuyển động địa hình gồ ghề, bánh xe bảo đảm tiếp xúc với bề mặt đờng, mà nâng cao tính thông qua cho ô tô Ngoài ra, hệ thống treo cân có u điểm cho phép trục cầu cầu sau lệch góc lớn (khoảng 240) để bảo đảm khả bám bánh xe với bề mặt đờng Hệ thống treo cầu sau cầu ô tô ZIL-131, URAL375 KRAZ-255B hệ thống treo cân hai nhíp dọc nửa êlíp Hệ treo bảo đảm tải trọng thẳng đứng cầu cầu sau 1.4 Chọn phơng án thiết kế Qua phân tích kết cấu hệ thống treo trên, từ nhiệm vụ đề tài đợc giao là:Thiết kế hệ thống treo trớc cho xe huy UAZ 31512 tham khảo tài liệu xe UAZ 31512 Tôi chọn chọn phơng án thiết kế nh sau: + Hệ thống treo xe thiết kế loại hệ thống treo phụ thuộc + Phần tử đàn hồi nhíp lá, đóng vai trò phần tử hớng + Giảm chấn giảm chấn ống thủy lực tác dụng chiều có van giảm áp lắp cầu trớc cầu sau Hoàng Huy Toàn Đồ án môn học KCTT ô tô quân Chơng tính toán thiết kế hệ thống treo trớc Bảng thông số đầu vào toán thiết kế HTT UAZ-31512: STT Thông số Công thức bánh xe Khối lợng xe không tải Trọng tải Khối lợng toàn phần đủ tải kg kg kg Trị số 4x4 1680 800 2480 - Phân cầu trớc kg 1130 - Phân cầu sau Khối lợng phần treo kg kg 1350 2070 - Phân cầu trớc kg 922 kg kg 1148 410 - Phân cầu trớc kg 210 - Phân cầu sau Chiều dài toàn kg mm 200 4025 mm 1785 mm mm mm 1990 220 215-380 N/mm 460 N/mm 510 - Phân cầu sau Khối lợng phần không treo - Chiều rộng 10 - Chiều cao Khoảng sáng gầm xe Kích thớc lốp Độ cứng hớng kính lốp: - Lốp trớc 11 12 - Lốp sau Hệ thống treo Độ cứng nhíp Phụ thuộc - Nhíp trớc Hoàng Huy Toàn Đơn vị N/mm 10 50 Đồ án môn học KCTT ô tô quân - Nhíp sau 13 Hệ số cản giảm chấn nén 14 Hệ số cản giảm chấn trả Ghi chú: N/mm N.S/mm N.S/mm 38 2,4 7,8 2.1 Xác định thông số hệ thống treo Xác định hệ số phân bố khối lợng phần treo: y = Jy (2.1) M a.b Trong đó: M: Khối lợng phần treo ôtô M = 2070 kg ( Theo taì liệu [I] ) a,b: Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trớc, cầu sau a = 1,32 m b = 1,06 m ( tính theo khối lợng treo phân bố lên cầu ) Jy: Mô men quán tính khối lợng phần đợc treo trục qua trọng tâm phần treo vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe, xác định theo công thức sau: J y = A.M.L (Nms-1) (2.2) Trong đó: A: Hệ số kinh nghiệm, lấy A = 0,21 M: Khối lợng phần treo ôtô NS2/m L: Chiều dài sở ôtô m L = 2,38 m( đo thực tế ) Do ta có : Jy = 0,21.2070.2,38 Hoàng Huy Toàn 11 Đồ án môn học KCTT ô tô quân y = 0,21.2,382 1,32.1,06 = 0,85 Do 0,8 < y< 1,2 nên coi phần trớc phần sau xe dao động độc lập với Khối lợng phần treo phân bố lên cầu: - Khối lợng phần treo phân bố lên cầu trớc: M =922 kg - Khối lợng phần treo phân bố lên cầu sau: M = 1148 kg Xác định xác định độ cứng treo : Ct = M Trong đó: - M: khối lợng phần treo ô tô (N.s2/m) - : tần số dao động riêng khối lợng phần treo (rad/s) Để đảm bảo độ êm dịu ô tô quân sự, tính toán độ cứng phần treo, tần số dao động riêng khối lợng phần treo thờng chọn khoảng: =10 ữ15(rad / s ) Ta chọn: = 10,41(rad/s), suy : Ct = M 922 = 10, 412 = 49957, 69( N / m) 50000( N / m) 2 Xác định hành trình tĩnh bánh xe: ft = g (2.3) Trong đó: -ft : Hành trình tĩnh bánh xe -g: Gia tốc trọng trờng, lấy g = 9,81 m/s - : Tần số góc dao động riêng khối lợng phần treo (đã chọn trên) = 10,41(rad/s) ; Thay giá trị vào công thức (2.3) ta đợc: Hoàng Huy Toàn 12 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Thông số ban đầu để thiết kế giảm chấn hệ số dập tắt dao động h khối lợng phần treo a) Xác định kích thớc giảm chấn Thiết kế giảm chấn đợc bắt đầu t việc chọn kích thớc Kích thứơc giảm chấn đờng kính xi lanh công tác dx hành trình dịch chuyển pit tông Hp hành trình dịch chuyển pít tông thờng đợc xác định theo điều kiện bố trí chung thiết kế hệ thống treo ,thông thờng hành trình dịch chuyển pít tông nhỏ (7 ữ 8)d x Trong hệ thống treo phụ thuộc việc chọn H p phụ thuộc chủ yếu vào tổng biến dạng phận đàn hồi Giảm chấn hệ thống treo thờng đợc bố trí nghiêng góc so với đờng thẳng hành trình pít tông thờng xấp xỉ gấp hai lần hành trình pít tông giảm chấn hệ thống treo độc lập -Đờng kính xi lanh công tác dx=34(mm) -Hành trình dịch chuyển pít tông Hp=200(mm) Theo sơ đồ chiều dài giảm chấn hành trình nén : Ln=Lk+Hp Trong đó: Lk- Chiều dài kết cấu giảm chấn Lk= Li LI- Chiều dài cụm i giảm chấn Chiều dài cụm giảm chấn chọn nh sau: Ly=(0,75ữ1,50)dx Chọn Ly=1,1dx=1,1.34=37,4(mm) Lc=(0,4ữ0,9)dx Chọn Lc=0,7dx=0,7.34=23,8(mm) Lo=(0,75ữ1,10)dx Chọn Lo=0,9dx=0,9.34=30,6(mm) Lm=(1,1ữ1,5)dx Chọn Lm=1,3dx=1,3.34=44,2(mm) Vậy Lk=Ly+Lc+Lo+Lm=37,4+23,8+30,6+44,2=136(mm) Ta có Ln=Lk+Hp=136+200=336(mm) Đờng kính đòn bẩy pít tông đờng kính xi lanh chọn nh sau: Hoàng Huy Toàn 14 Đồ án môn học KCTT ô tô quân -dd=(0,4ữ0,6)dx Chọn dd=0,4dx=0,4.34=13,6(mm) -d1=1,1dx=1,1.34=37,4(mm) -D1=(1,25ữ1,50)dx Chọn D1=1,41dx=1,4.34 =47,6(mm) -D=1,1D1=1,1.47,6=52,36(mm) b) Xác định lỗ tiết lu dầu Để tính đợc lỗ tiết lu dầu cần phải xác định hệ số cản giảm chấn hành trình nén hành trình trả Hệ số cản giảm chấn quy dẫn bánh xe xác định theo công thức sau: K=h0.M Trong : K-Hệ số cản quy dẫn giảm chấn h0-Hệ số dập tắt dao động khối lợng phần treo M-Khối lợng phần treo phân bố lên cầu K=5100(N/m) Hệ số cản giảm chấn đợc xác định Ka=K i cos (=300) Trong : Ka-Hệ số cản quy dẫn giảm chấn i-Tỉ số truyền bố trí giảm chấn -Góc nghiêng giảm chấn xo vói đờng thẳng đứng Chọn tỷ số hệ số cản giảm chấn hành trình trả hành trình nén K at ,8 = = ,25 K an ,4 Vận tốc tính toán giảm chấn Vp=(0,2ữ0,3) m/s Chọn Vp=0,25(m/s) Xác định tiết diện lỗ tiết lu dầu giảm chấn S= Q 2.10 q.g Hoàng Huy Toàn 15 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Trong đó: S-Tiết diện lỗ tiết lu dầu giảm chần à0-Hệ số lu lợng à0=0,60ữ0,75 Chọn à0=0,65 -Trọng lợng riêng dầu G/cm3 q-áp suất dầu KG/cm2 g-Gia tốc trọng trờng g=980cm/s2 Q-lu lợng dầu qua lỗ tiết lu giảm chấn cm3/s -Trong hành trình nén +Q=Qn=Fd.Vp Qn-Lu lợng dầu hành trình nén Fd-Diện tích đòn bẩy pít tông Fd= dd2 13 ,6 = ,14 = 145 mm = 1,45 cm2 4 Q=1,45.25=36,2 cm3/s +q=qn= pan K an V p 2, 4.25 = = = 16,5 (KG/cm2) Fd Fd 36, qn-áp suất dầu khoanh khoang dới pitatông giảm chấn hành trình nén Kan-Hệ số cản giảm chấn hành trình nén Vậy S= 36 ,2 ,87 = ,0091cm ,65 2.10 16 ,5.980 -Trong hành trình trả +Q=Qt=(Fp-Fd).Vp Trong : Qt-Lu lợng dầu hành trình trả Fp-Diện tích pít tông Fp= d x2 342 = ,14 = ,07 cm 4 Q=(9,07-1,45).25=190,5(cm3/s) +q=qt= K V Pat 78.25 = at p = = 213 ,54( KG / cm ) (Fp Fd ) (Fp Fd ) 9,07 1,45 qt-áp suất dầu khoang pít tông giảm chấn hành trình trả Hoàng Huy Toàn 16 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Kat-Hệ số cản giảm chấn hành trình trả Vậy S= 190 ,5 ,87 = ,0133cm ,65 2.10 213 ,54.980 c) Tính toán kiểm tra làm việc giảm chấn theo chế độ nhiệt Các số liệu ban đầu : -Hệ số cản giảm chấn K +Hành trình nén Kn=2,4 +Hành trình trả Kt= 7,8 -Vận tốc dịch chuyển pít tông giảm chấn Vp=250(mm) -Đờng kính giảm chấn D=52(mm) -Chiều dài khoang chứa dầu giảm chấn L = 336(mm) Để tính toán kiểm bền cho giảm chấn bao gồm : -Xác định công suất khuếch tán giảm chấn : Nt = Kt + Kn 2,4 + 7,8 Vp = 250 = 318750( Nmm / s) 2 Nt=318,75(Nm/s) -Xác định nhiệt nung nóng thành giảm chấn (t) , công thức : t= Nt +t K t F Trong : t0 : Nhiệt độ môi trờng ta lấy t0 = 400 Kt : Hệ số truyền nhiệt vào không khí thành ống giảm chấn Đối với giảm chấn thành ống trụ , hệ số truyền nhiệt xác định theo công thức sau : Kt = 4.Vb0,7 D 0,3 Trong : Vb : Vận tốc dòng không khí lấy vận tốc dòng không khí vận tốc ôtô D: Đờng kính thành ống giảm chấn D = 52 mm Kt = 1,16.(50ữ70)w/m2 độ Chọn Kt = 1,16.70 w/m2 độ F: Diện tích làm mát ống giảm chấn Hoàng Huy Toàn 17 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Công thức : F = .D.L Thay số ta có F = 3,14.52.336 = 54862 mm2 = 0,054862 m2 Vậy nhiệt độ thành ống giảm chấn : t= 318,75 + 40 = 113 C 1,16.70.0,054862 Nằm khoảng [t] = 110 ữ 1200C giảm chấn đảm bảo bền 2.3 Tính toán dao động ô tô Các giả thiết mô hình khảo sát: trên, ta xác định tần số dao động riêng phần treo, hệ số dập tắt dao động phần treo, hành trình tĩnh, hành trình động bánh xe Những thông số cha đủ để đánh giá độ êm dịu chuyển động ôtô nói chung, đồng thời ta xét dao động khối lợng phần treo mà cha kể đến ảnh hởng phần không treo đến dao động Để đánh giá đầy đủ độ êm dịu chuyển động ôtô, phải xét hệ dao động có khối lợng phần treo phần không treo Khi tiến hành xét hệ dao động hai khối lợng cần xác định thông số nh: Tần số dao động riêng cao tần thấp tần, hệ số dập tắt dao động ứng với tần số cao tần số thấp Từ thông số nhân đợc, xây dựng đờng đặc tính tần số biên độ dao động ôtô Qua đờng đặc tính xác định đợc biên độ dao động khối lợng phần treo, khối lợng phần không treo, xác định đợc gia tốc dao động khối lợng phần treo, đồng thời qua đờng đặc tính cho phép đánh giá-ứng với vận tốc chuyển động ôtô vùng vận tốc sử dụng ứng với sóng mặt đờng có chiều dài bớc sóng xẩy tợng cộng hởng (Hệ số dập tắt dao động phù hợp cha) a) Các giả thiết: Quá trình tính toán dao động ôtô đợc tiến hành với giả thiết sau: -Dao động ôtô xảy mặt phẳng dọc xe -Dao động ôtô dao động ổn định -Nguồn kích thích dao động sang mặt đờng, có dạng nh sau; Hoàng Huy Toàn 18 Đồ án môn học KCTT ô tô quân q = q0sint (2.5) Trong đó; q0 : Biên độ lớn sóng mặt đờng : Tần số kích động sóng mặt đờng 2.V = 3,6.S t : Thời gian hết quãng đờng bớc sóng V: Vận tốc chuyển động ôtô S: Bớc sóng mặt đờng t= S Thời gian chu kỳ T Va b) Mô hình khảo sát: Ta sử dụng ký hiệu với ký hiệu sau suốt trình tính toán: z - chuyển dịch thẳng đứng trọng tâm thân xe theo trục Z - chuyển dịch khối lợng phần không treo q- kích thích động học lên bánh xe Hoàng Huy Toàn 19 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Hình 2.8: Sơ đồ khảo sát dao động ôtô Khảo sát dao động: Trong mục khảo sát dao động ô tô lần lợt theo trình tự sau: - Thiết lập hệ phơng trình vi phân - Xây dựng đặc tính tần số biên độ Chỉ khảo sát chế độ tải trọng đầy tải, chế độ chuyển động nh sau: - Coi xe chuyển động đờng với vận tốc V = 50 (km/h) - Biên dạng đờng hình sin có biên độ q0=30 (mm) - Bớc sóng mặt đờng số S = 4000 (mm) a) Thiết lập hệ phơng trình vi phân mô hình ta chọn phơng pháp lập hệ phơng trình vi phân phơng trình Lagrange loại II Phơng trình Lagrange loại II đợc mô tả nh sau: E p E E d E k ( ) k + n + = Fi dt q i qi qi q i (2.6) i=1,2, ,n n- số toạ độ suy rộng (số bậc tự hệ) qi- toạ độ suy rộng thứ i Hoàng Huy Toàn 20 Đồ án môn học KCTT ô tô quân q i - đạo hàm toạ độ suy rộng Ek- động hệ En- hệ Ep-năng lợng khuếch tán hệ Fi- lực suy rộng tác dụng theo phơng toạ độ qi Xuất phát từ phơng trình ta lần lợt tính thành phần: - Động hệ: E k = ( M z + m. ) (2.7) - Thế hệ đợc xác định từ vị trí cân tĩnh, số gia tất phần tử: E n = (C p1 2p1 + C L1 2L1 ) (2.8) - Năng lợng khuếch tán hệ là: E p = ( K1 2p1 + K L1 2L1 ) (2.9) Trong đó: Cp- hệ số cứng treo trớc CL- hệ số cứng lốp K, KL - hệ số cản giảm chấn treo lốp cầu trớc quy tâm bánh xe: K = cos K a i Trong -Góc nghiêng giảm chấn so với phơng thẳng đứng Ka = 2,4 + 7,8 Kn + Kt = = 5,1 (Ns/mm) 2 Ka = 5100 ( Ns/m ) i- Tỷ số truyền bố trí giảm chấn loại ống treo phụ thuộc i = Vậy: Với giảm chấn trớc Hoàng Huy Toàn 21 Đồ án môn học KCTT ô tô quân K= cos 30 0.5100 12 = 3825 (Ns/m) p , p , L , L - biến dạng vận tốc biến dạng treo lốp xe t- ơng ứng cầu trớc qi , q i - chiều cao mấp mô mặt đờng đạo hàm điểm tiếp xúc với bánh xe cầu trớc Từ hình vẽ ta xác định đợc biến dạng vận tốc biến dạng phần tử Chỉ số ký hiệu tơng ứng với ký hiệu hình vẽ p = z ; p = z ; (2.10) L = q ; L = q ; Sau thay (2.10) vào (2.9) (2.8), nhận đợc: 1 E n = C P ( z ) + C L ( q ) 2 (2.11) 1 E p = K ( z ) + K L ( q ) 2 Lấy đạo hàm biểu thức (2.7), (2.11) theo toạ độ suy rộng, theo vận tốc suy rộng theo thời gian nh phơng trình (2.6) ra, ta đợc biểu thức nh sau: d E k ( ) = M z ; dt z d E k ( ) = M ; dt E n = C p ( z ) + Cl ( q ) ; E p z E k E k E n = = 0; = C p ( z ) z z = K ( z ) ; E p = K ( z ) K l ( q ) Sau thay giá trị nhận đợc vào phơng trình (2.6) ta đợc hệ phơng trình vi phân sau: (2.12) M z + K z + C p z K C p = m. + ( K + K l ). + (C p + Cl ). K z C p z = K l q + Cl q b) Xây dựng đặc tính tần số biên độ Hoàng Huy Toàn 22 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Để xây dựng đặc tính tần số biên độ lợng ra, ta dùng toán tử Laplace, đa ẩn hệ phơng trình vi phân dạng hàm ảnh biến đổi tiếp để đa hệ phơng trình vi phân dạng hệ phơng trình đại số có ẩn hàm truyền, sau giải hệ phơng trình đại số để tìm hàm truyền Laplace Hàm truyền tần số nhận đợc cách thay p hàm truyền Laplace j. - với tần số kích thích Sau có hàm truyền tần số, ta xây dựng đặc tính tần số biên độ áp dụng vào (2.12) tức dùng biến đổi Laplace để đa hệ phơng trình vi phân dạng hệ phơng trình có ẩn hàm ảnh, ta đợc: [ M p + K p + C ].Z ( p) [ K p + C ]. ( p) = [m p + ( K + K ) p + (C + C )]. ( p) [ K p + C ].Z ( p) = [ K p + C ].q( p ) p p l p l p l l Chúng ta sử dụng ký hiệu sau: = (K + Kl ) M K ; nZ = ; n = m M m hz = K ; M z2 = CP ; M n01 = ; z2 = Kl ; m Cp M ; = 012 = Cl m (C p + Cl ) m ; ; (p2 + nz.p + z2).Z(p)- (hz.p + z2).(p) = (2.13) (p2 + n.p + 2).(p) - (hz.p + z2 ). Z(p) = (n01.p+012).q(p) Thông thờng lực cản lốp (đợc thể thông qua hệ số n01) có giá trị nhỏ nên bỏ qua: Nếu đặt hệ số nh sau: a11= (p2 + nz.p + z2); a12 = - (hz1 + z12) ; a21 = (p2 + n.p + 2) ; a22= -(hz2.p + z22 ).2; Thì hệ phơng trình (2.13) đợc viết lại: a11.Z(p)+ a12.(p) = (2.14) a21.Z(p) + a22.(p) = 012 q(p) Lấy vế phơng trình hệ (2.14) chia cho q(p), ta đợc hệ phơng trình có ẩn hàm truyền: Hoàng Huy Toàn 23 Đồ án môn học KCTT ô tô quân a11.Wz(p)+a12.W(p)=0 (2.15) a21.Wz(p) + a22.W(p) = 012 Viết dới dạng ma trận hệ phơng trình trên: a11 a12 x Wz(p) = W (p) 01 a21 a22 (2.16) Nh nói ta chọn kích động động học có dạng hàm điều hòa: q = q0.sin(t); Sau giải hàm truyền chuyển dịch, ta tìm hàm truyền vận tốc, gia tốc hàm truyền lực động tác dụng xuống đờng, Hàm truyền từ mặt đờng gia tốc khối lợng treo: WZ ( p) = z( p ) p z ( p) = = p WZ ( p) q( p) q( p) (2.17) Hàm truyền từ mặt đờng biến dạng nhíp: WZtd ( p ) = Z td ( p ) z ( p ) ( p ) = = WZ ( p) W ( p ) q( p ) q( p) (2.10) Hàm truyền từ mặt đờng lực động tác dụng xuống đờng: ( p) WFd ( p ) = CL = CL W ( p ) q( p) (2.18) Để nhận đợc hàm truyền tần số (hay gọi hàm truyền Fourier) ta thay p = j. hàm truyền Laplace tìm đợc Các hàm truyền Fourier có dạng phức nh sau: Wz = C1+j.D1; W = C2+j.D2 ; c) Các kết tính toán dao động: Giải toán dao động chơng trình Matlab ta thu đợc kết sau: Hoàng Huy Toàn 24 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Hoàng Huy Toàn 25 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Dựa vào đờng đặc tính tần số biên độ dao động ôtô đánh giá đợc: - ứng với vận tốc chuyển động ôtô phạm vi vận tốc sử dụng ứng với sóng mặt đờng có chiều dài bớc sóng xảy tợng cộng hởng tần số thấp tần số cao - Hệ số dập tắt dao động phù hợp cha Song sử dụng đờng đặc tính tần số biên độ dao động cha đủ điều kiện để xác định giá trị tuyệt đối biên độ dao động khối lợng phần treo, khối lợng phần không treo, gia tốc dao động khối lợng phần treo Bởi giá trị tuyệt đối phụ thuộc vào chiều cao mấp mô mặt đờng (q0) Khi cho trớc chiều cao mấp mô mặt đờng, sử dụng đờng đặc tính tần số biên độ dao động xác định đợc giá trị tuyệt đối kể + Chuyển dịch khối lợng phần không treo có hai giá trị lớn : vùng cộng hởng tần số thấp ảnh hởng dao động khối lợng treo lên nó, hai trùng tần số kích thích tần số dao động riêng khối lợng không treo Trong số trờng hợp biên độ chuyển dịch khối lợng không treo tơng ứng với cộng hởng tần số thấp vợt giá trị biên độ tơng ứng với cộng hởng tần số cao + Biên độ gia tốc khối lợng phần không treo có hai giá trị lớn vùng cộng hởng tần số cao giá trị tăng lên ảnh hởng khối lợng treo ảnh hởng khối lợng không treo đến gia tốc khối lHoàng Huy Toàn 26 Đồ án môn học KCTT ô tô quân ợng phần không treo lớn so với ảnh hởng đến chuyển dịch Điều đợc giải thích biểu thức có Kết Luận Hệ thống treo phận quan trọng xe, chất lợng hệ thống ảnh hởng lớn đến chất lợng hoạt động xe phải đảm bảo khả êm dịu cho ngời trang bị xe xe loại đờng không phẳng.Nh hệ thống treo ảnh hởng lớn đến chất lợng hoạt động xe Cùng với phát triển công nghệ chế tạo xe, hệ thống treo xe hoàn thiện sở hệ thống treo xe sản xuất từ trớc,để thoả mãn yêu cầu ngày cao chuyển động xe tốc độ, độ tin cậy, tính êm dịu, Tuy nhiên đất nớc ta sử dụng nhiều loại xe Liên Xô (trớc ) số nớc XHCN Trong hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp đợc sử dụng phổ biến Qua nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống treo phụ thuộc dùng nhíp, biết số nhợc điểm nhng loại hệ thống treo có nhiều u điểm nh: chế tạo đơn giản,giá thành rẻ, phải chăm sóc bảo dỡng làm việc tin cậy, chắn Qua trình làm đồ án tốt nghiệp trình độ thân nhiều hạn chế, nên không tránh khỏi sai sót Cuối xin chân thành cảm ơn giáo viên hớng dẫn-TS Nguyễn Văn Trà -Chủ nhiệm môn xe ô tô quân thầy giáo môn bạn bè lớp giúp đỡ nhiều trình thực đồ án Hoàng Huy Toàn 27 Đồ án môn học KCTT ô tô quân Tôi xin chân thành cảm ơn! Tài liệu tham khảo Nguyễn Hữu Cẩn Thiết kế tính toán ôtô máy kéo Phan Đình Kiên Nguyễn Phúc Hiểu NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1971 Lý thuyết ô tô Quân Vũ Đức Lập Nguyễn Phúc Hiểu Học viện Kỹ thuật Quân - 2000 Hớng dẫn thiết kế môn học Kết cấu tính toán ôtô Quân Tập Vũ Đức Lập Học viện Kỹ thuật Quân - 1986 ứng dụng máy tính tính toán Xe quân Vũ Đức Lập Nhà xuất Quân đội nhân dân- 2001 Cấu tạo ôtô Tập Phạm Đình Vi Vũ Đức Lập Học viện Kỹ thuật Quân - 1995 Dao động ôtô Học viện Kỹ thuật Quân 1994 Hoàng Huy Toàn 28 [...]... Ta có : h0 = 1= 0,2 10,41 = 2,08 (rad/s) 2.2 Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống treo: 1 Tính toán thiết kế nhíp:( không thiết kế) 2.Tính toán thiết kế giảm chấn: Bộ phận giảm chấn của hệ thống treo ôtô thờng là các giảm chấn thuỷ lực (có thể là giảm chấn ống hoăc giảm chấn đòn ) Tính toán thiết kế giảm chấn là xác định các kích thớc cơ bản của giảm chấn ,xác định các tiết diện của lỗ tiết... quan trọng của xe, chất lợng của hệ thống ảnh hởng lớn đến chất lợng hoạt động của xe vì nó phải đảm bảo khả năng êm dịu cho ngời và trang bị trên xe khi xe đi trên các loại đờng không bằng phẳng.Nh vậy hệ thống treo ảnh hởng rất lớn đến chất lợng hoạt động của xe Cùng với sự phát triển của công nghệ chế tạo xe, hệ thống treo của xe đang dần dần hoàn thiện trên cơ sở hệ thống treo của các xe đã sản xuất... chung khi thiết kế hệ thống treo ,thông thờng hành trình dịch chuyển của pít tông nhỏ hơn (7 ữ 8)d x Trong hệ thống treo phụ thuộc việc chọn H p phụ thuộc chủ yếu vào tổng biến dạng của bộ phận đàn hồi Giảm chấn trong hệ thống treo này thờng đợc bố trí nghiêng một góc so với đờng thẳng còn hành trình pít tông của nó thờng xấp xỉ gấp hai lần hành trình pít tông của giảm chấn trong hệ thống treo độc lập -Đờng... tính toán: z - chuyển dịch thẳng đứng của trọng tâm thân xe theo trục Z - chuyển dịch của khối lợng phần không treo q- kích thích động học lên bánh xe Hoàng Huy Toàn 19 Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự Hình 2.8: Sơ đồ khảo sát dao động của ôtô 2 Khảo sát dao động: Trong mục này sẽ khảo sát dao động ô tô lần lợt theo trình tự sau: - Thiết lập hệ phơng trình vi phân - Xây dựng đặc tính tần số biên độ Chỉ. .. phần treo, hành trình tĩnh, hành trình động của bánh xe Những thông số trên cha đủ để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô nói chung, đồng thời ở trên ta mới chỉ xét dao động của khối lợng phần treo mà cha kể đến sự ảnh hởng của phần không treo đến dao động đó Để có thể đánh giá đầy đủ độ êm dịu chuyển động của ôtô, phải xét cả một hệ dao động trong đó có cả khối lợng phần treo và phần không treo. .. nhiệt Hoàng Huy Toàn 13 Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự Thông số ban đầu để thiết kế giảm chấn là hệ số dập tắt dao động h 0 của khối lợng phần treo a) Xác định các kích thớc cơ bản của giảm chấn Thiết kế giảm chấn đợc bắt đầu t việc chọn các kích thớc cơ bản của nó Kích thứơc cơ bản của giảm chấn là đờng kính xi lanh công tác dx và hành trình dịch chuyển của pit tông Hp hành trình dịch chuyển của pít... nhận đợc ở trên vào phơng trình (2.6) ta đợc hệ phơng trình vi phân sau: (2.12) M z + K z + C p z K C p = 0 m. + ( K + K l ). + (C p + Cl ). K z C p z = K l q + Cl q b) Xây dựng đặc tính tần số biên độ Hoàng Huy Toàn 22 Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự Để xây dựng các đặc tính tần số biên độ của các lợng ra, ta dùng toán tử Laplace, đa các ẩn của hệ phơng trình vi phân về dạng hàm ảnh... phân về dạng hệ phơng trình có ẩn là các hàm ảnh, ta đợc: [ M p + K p + C ].Z ( p) [ K p + C ]. ( p) = 0 [m p + ( K + K ) p + (C + C )]. ( p) [ K p + C ].Z ( p) = [ K p + C ].q( p ) 2 p p 2 l p l p l l Chúng ta sử dụng các ký hiệu sau: = (K + Kl ) M K ; nZ = ; n = m M m hz = K ; M z2 = CP ; M n01 = ; z2 = Kl ; m Cp M ; 2 = 012 = Cl m (C p + Cl ) m ; ; (p2 + nz.p + z2).Z(p)- (hz.p + z2).(p) =... z2).(p) = 0 (2.13) (p2 + n.p + 2).(p) - (hz.p + z2 ). Z(p) = (n01.p+012).q(p) Thông thờng thì lực cản của lốp (đợc thể hiện thông qua các hệ số n01) có giá trị nhỏ nên có thể bỏ qua: Nếu đặt các hệ số nh sau: a11= (p2 + nz.p + z2); a12 = - (hz1 + z12) ; a21 = (p2 + n.p + 2) ; a22= -(hz2.p + z22 ).2; Thì hệ phơng trình (2.13) sẽ đợc viết lại: a11.Z(p )+ a12.(p) = 0 (2.14) a21.Z(p) + a22.(p) = 012 q(p).. .Đồ án môn học KCTT ô tô quân sự ft1 = 9,81 = 0,09 m 10, 412 5 Xác định hành trình động của bánh xe: fđ = ft (1,0- 1,5) Ta có: Ta chọn: fđ1 = fđ2 = fđ = 1.03x0,09 = 0,0932 m 6 Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện đảm bảo khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất: fđ -min (2.4) Trong đó : - - khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh của ô tô(m), = 0.22 m -min- Khoảng sáng gầm xe sau khi bánh xe dịch