MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .3 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 4 1.1. Giới Thiệu Xe Tải Thùng Veam Hyun Dai HD65……………………… 4 1.2. Giới Thiệu Chung Về Hệ Thống Treo…………………………………… .6 1.2.1. Công dụng…………………………………………………………………… 6 1.2.2. Phân loại hệ thống treo……………………………………………………… 7 1.2.3. Yêu cầu của hệ thống treo………………………………………………… .7 1.3. Các Loại Hệ Thống Treo Thường Gặp……………………………………8 1 .3.1. Hệ thống treo phụ thuộc nhíp lá loại nhíp đơn………………………………8 1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc nhíp lá loại nhíp kép……………………………… .9 1.3.3. Hệ thống treo phị thuộc sử dụng phần tử đàn hồi khí nén………………… 11 1.3.4. Hệ thống treo phụ thuộc loại cân bằng……………………………………….12 1.4. Lựa Chọn Phương Án Thiết Kế………………………………………… 13 CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO THIẾT KẾ….14 2.1. Kết Cấu Hệ Thống Treo Trước……………………………………………14 2.2. Kết Cấu Hệ Thống Treo Sau…………………………………………… 15 2.3. Kết Cấu Một Số Chi Tiết Hệ Thống Treo…………………………………16 2.3.1. Nhíp lá………………………………………………………………… 16 2.3.2. Các vấu cao su và gối đỡ cao su……………………………………… 16 2.3.3. Bộ phận giảm chấn…………………………………………………………….17 CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO…………… 20 3.1. Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Treo Trước………………………………20 3.1.1. Thiết Kế Phần Tử Dẫn Hướng Và Đàn Hồi…………………………….20 3.1.1.1. Xác định chiều dài tổng quát của bộ nhíp…………………………… .20 3.1.1.2. Xác định mô men tổng hợp J ∑ .20…………………………………… 3.1.1.3. Xác định tiết diện của các lá nhíp 21 3.1.1.4. Xác định chiều dài từng lá nhíp………………………………………….22 3.2. Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Treo Sau .28 3.2.1. Thiết Kế Phần Tử Dẫn Hướng Đàn Hồi 28 3.2.1.1. Xác định tải trọng phân bố lên nhíp chính ( c Z ) và nhíp phụ ( p Z ).28 3.2.1.2 Đường đặc tính của nhíp kép 30 3.2.1.3 Xác định chiều dài tổng quát của cả bộ nhíp 31 3.2.1.4 Xác định mô men quán tính tổng cộng ( J ∑ ) .32 3.2.1.5 Xác định tiết diệm của các lá nhíp . 33 3.2.1.6 Xác định chiều dài từng lá nhíp .34 3.3. Kiểm Tra Bền Lá Nhíp 37 3.3.1. Đối với bộ nhíp trước 38 3.3.2. Đối với bộ nhíp sau 39 3.3.3. Tính bền chốt nhíp .40 3.4. Thiết Kế Phần Tử Giảm Chấn .40 3.4.1. Thiết thiết kế giảm chấn ống thủy lực hai chiều 40 3.5. Tính Toán Kiểm Tra Bền Giảm Chấn .48 3.5.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn 48 3.5.2 Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy 49 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình phát triển của đất nước, ô tô là loại phương tiện vận tải có vai trò đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, nó có vai trò thiết yếu trong quá trình đi lại,vận chuyển hàng hoá, cũng như an ninh quốc phòng, ôtô có tính năng cơ động đơn giản và tiện lợi hơn rất nhiều so với những phương tiện vận tải khác. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô tô Việt Nam đang từng bước nâng cao tỉ lệ nội địa hoá trong ngành ôtô. Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi tiết trên ô tô, cũng như việc đánh giá khả năng làm việc của chúng sẽ góp phần to lớn trong mục tiêu chung của cả ngành công nghiệp ô tô. Hệ thống treo trên ôtô là hệ thống có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần tạo nên sự hoàn hảo của một chiếc xe. Hiện nay có rất nhiều loại hệ thống treo khác nhau, mỗi loại đều có ưu, nhược điểm riêng. Vì vậy việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kết cấu của xe sẽ nâng cao sự an toàn khi chuyển động tính ổn định,tiện nghi và độ êm dịu cho xe. Xuất phát từ những yêu cầu trên, em đã lựa chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống treo xe tải dựa trên cơ sở xe HuynDai HD 65”. Do thời gian với kiến thức thực tế còn hạn chế, nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các bạn. Đồ án được hoàn thành đúng thời gian nhờ sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy giáo PGS. TS Đào Mạnh Hùng cùng các thầy, cô trong bộ môn cơ khí ôtô trường Đại học GTVT.Em xin chân thành cảm ơn!! Ngày 17 tháng 12 năm 2012 Sinh viên thực hiện Nguyễn Đức Cương Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU VỀ XE TẢI THÙNG VEAM HYUNDAI HD65 Hyundai HD65 là dòng xe thương mại của tập đoàn Hyundai Hàn Quốc với các sản phẩm Hyundai HD65, mui bạt và thùng kín. Đặc điểm nổi bật của xe Hyundai HD65 là ngoại thất được thiết kế hiện đại và năng động, kiểu dáng khí động học giúp tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu khi vận hành. Hyundai 2,5 tấn có trọng tải 2,5 tấn với công suất cực đại 120PS, động cơ thế hệ mới D4DB hoạt động mạnh mẽ, bền bỉ và đặc biệtmứctiêu hao nhiên liệu thấp, phù hợp với điều kiện đường sá Việt Nam. Gầm xe HD65 chắc khỏe, khả năng quá tải cao nhất trong các dòng xe cùng phân khúc trên thi trường. Bản vẽ tuyến hình xe cơ sở (Xe tải Veam HD65) Hình 1.1 Bản vẽ tuyến hình xe cơ sở SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 4 Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng Bảng thông số kỹ thuật xe tham khảo MODEL XE TẢI HYUNDAI HD65TL (2,5 TẤN) KIỂU DẪN ĐỘNG 4x2, Tay lái thuận, 03 chỗ ngồi Model: D4DB-d – 4 Xylanh thẳng hàng – TURBO Euro 2 Dung tích xi lanh(cc) 3,907 Công suất Max (Ps/rpm) 120/2900 Momen xoắn cực đại Kgm/rpm) 294/2000 Tỷ số nén 18 Tiêu hao nhiên liệu (lit/km) 11 HỘP SỐ Số sàn điều khiển bằng tay 5 số tiến, 1 số lùi Kích thước ngoài (mm) 6230x2030x2335 Kích thước thùng (mm) 4340x1920x380 Chiều dài cơ sở (mm) 3375 Khoảng sáng gầm xe (mm) 235 Bán kính vòng quay nhỏ nhất (m) 6 Khả năng vượt dốc (tan) 0.41 Tự trọng (KG) 2780 Tải trọng (KG) 2500 Tổng trọng lượng (KG) 5475 Tốc độ tối đa (Km/h) 103 Số chỗ ngồi 03 Bình nhiên liệu (lít) 100 CỠ LỐP Trước/sau : 7.00R 16 – 12 PR HỆ THỐNG LÁI Trục vít – ecu bi trợ lực thủy lực HỆ THỐNG PHANH Trước/sau: Dạng tang trống mạch kép thuỷ lực, trợ lực chân không HỆ THỐNG TREO Nhíp hợp kim dạng nửa elip, ống giảm chấn thuỷ lực. NỘI THẤT Điều hoà/Cassette có TRANG THIẾT BỊ 01 Lốp dự phòng, 01 bộ đồ nghề sửa chữa. 1.2 Giới thiệu chung về hệ thống treo 1.2.1 Công Dụng SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 5 Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng - Đỡ thân xe lên trên cầu xe; cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe; hạn chế những chuyển động không muốn có khác của bánh xe. - Bộ phận của hệ thống treo thực hiện nhiệm vụ hấp thụ và dập tắt các dao động, rung động, va đập mặt đường truyền lên. - Đảm nhận khả năng truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe : - Công dụng của hệ thống treo được thể hiện qua các phần tử của hệ thống treo: + Phần tử đàn hồi: - Có nhiệm vụ đưa vùng tần số dao động của xe phù hợp vùng tần số thích hợp với người sử dụng. - Nối mềm giữa bánh xe và thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung trên các địa hình khác nhau đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động. - Có đường đặc tính đàn hồi phù hợp với các chế độ hoạt động của xe. + Phần tử dẫn hướng: - Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe đối với khung, vỏ xe. - Tiếp nhận và truyền lực, mô men giữa bánh xe với khung vỏ xe. + Phần tử giảm chấn: - Dập tắt dao động phát sinh trong quá trình xe chuyển động từ mặt đường lên khung xe trong các địa hình khác nhau một cách nhanh chóng. - Đảm bảo dao động của phần không treo nhỏ nhất, sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao khả năng bám đường và an toàn trong chuyển động. + Phần tử ổn định ngang: Với chức năng là phần tử đàn hồi phụ làm tăng khả năng chống lật thân xe khi có sự thay đổi tải trọng trong mặt phẳng ngang. + Các phần tử phụ khác: vấu cao su, thanh chịu lực phụ, .có tác dụng tăng cứng, hạn chế hành trình và chịu thêm tải trọng. 1.2.2 Phân loại hệ thống treo Việc phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau : SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 6 Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng - Theo loại bộ phận đàn hồi chia ra : + Loại bằng kim loại ( gồm có nhíp lá, lò xo, thanh xoắn ) + Loại khí ( loại bọc bằng cao su - sợi, màng, loại ống ). + Loại thuỷ lực (loại ống ). + Loại cao su. - Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra : + Loại phụ thuộc với cầu liền. + Loại độc lập ( một đòn, hai đòn, .). -Theo phương pháp dập tắt dao động chia ra : + Loại giảm chấn thuỷ lực ( loại tác dụng một chiều, loại tác dụng 2 chiều ). +Loại ma sát cơ ( ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn hướng). - Theo phương pháp điều khiển có thể chia ra: + Hệ thống treo bị động ( không được điều khiển) + Hệ thống treo chủ động ( Hệ thống treo có điều khiển) 1.2.3 Yêu cầu của hệ thống treo - Đảm bảo cho ô tô có tính năng êm dịu tốt khi chạy trên đường cứng và bằng phẳng. - Đảm bảo cho xe chạy với tốc độ giới hạn khi chạy trên đường xấu mà không có va đập lên các U đỡ. - Đảm bảo động học đúng của các bánh xe dẫn hướng khi chúng dao động trong mặt phẳng thẳng đứng. - Dập tắt các dao động nhanh của thùng xe và vỏ xe. - Giảm độ nghiêng bên của thùng xe khi quay vòng - Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết khung và vỏ 1.3 Các loại hệ thống treo thường gặp Hiện nay trên ô tô đang được ứng dụng rất nhiều các loại hệ thống treo khác nhau, nhằm phục vụ mục đích giảm tối đa tác tác động khi ô tô di chuyển. Đối với xe tải thì hệ thống treo đến nay vẫn được sử dụng rộng rãi và phổ biến là hệ SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 7 Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng thống treo phụ thuộc gồm nhiều loại khác nhau tương ứng với mỗi đặc điểm kết cấu riêng của xe 1.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi nhíp lá loại nhíp đơn: 4 7 1 2 C C C - C 6 5 3 Hình 1.2. Hệ thống treo trước phụ thuộc loại nhíp đơn 1: Bộ lá nhíp; 2: Kẹp nhíp chống xô ngang; 3: Gối cao su; 4: Bu lông 5: Ụ cao su hạn chế hành trình; 6: Ống giảm chấn; 7: Dầm Dọc Đặc điểm nối cứng hai bánh xe bằng dầm cầu liền, khi bánh xe dịch chuyển qua một gờ cao, bộ phận đàn hồi biến dạng, bánh xe bên phải nhấc cao và thực hiện chuyển vị: góc xoay và vết… bánh xe bên trái thực hiện chuyển vị phụ thuộc qua góc xoay so với thân xe. Sự tác động “ phụ thuộc” như vậy, ảnh hưởng tới khả năng tiếp nhận các lực, mô men truyền giữa bánh xe và thân xe. Vị trí bánh xe được quyết định bởi chiều dài của bộ nhíp và điểm quay cố định trên thân xe. Lực thẳng đứng thực hiện truyền qua bộ nhíp và gây biến dạng bộ phận đàn hồi. lực dọc , lực ngang và mô men quay truyền qua bộ nhíp, dầm cầu tới thân xe. Như vậy bộ nhíp và các khớp liên kết quyết định khả năng truyền lực và mô men. Trong trường hợp nhíp lá không đủ độ cứng, khả năng truyền lực bị hạn chế, HTT được bố trí thêm các đòn với vai trò là bộ phận dẫn hướng. Ưu điểm : - Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định, do vậy độ mòn lốp sẽ ít. SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 8 Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng - Khi chịu lực bên hai bánh xe liên kết cứng làm hạn chế hiện tượng trượt bên của bánh xe - Công nghệ chế tạo đơn giản, số lượng các chi tiết ít, dễ tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng giá thành thấp Nhược điểm : - Khối lượng phần không được treo lớn, dễ phát sinh lực va đập và ảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động. - Kết cấu dầm cầu cứng đặt dưới thân xe, chiếm không gian lớn, trọng tâm xe cao, làm giảm thể tích chứa hàng hóa sau ô tô - Sự nối cứng giữa hai bánh xe nhờ vào dầm cầu liền gây nên các trạng thái điển hình về động học, nếu bố trí hệ thống treo này cho cầu trước dẫn hướng sẽ làm xấu đi tính ổn định trong khi chuyển động trên đường không bằng phẳng Phạm vi ứng dụng hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi nhíp lá đa số sử dụng trên xe tải, xe khách, xe buýt và treo sau của xe du lịch, với xe có tính việt dã cao với tốc độ không lớn lắm thường dùng thường dùng hệ thống treo phụ thuộc cho cả hai cầu trước và sau 1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi nhíp lá loại nhíp kép: * Cấu tạo + Nhíp kép gồm 2 bộ nhíp: chính và phụ. Khi xe không tải và non tải chỉ có một mình nhíp chính làn việc, khi tăng tải đến một giá trị quy định thì nhíp phụ làm việc cùng nhíp chính làm tăng độ cứng của hệ thống treo. + Nhíp phụ có thể đặt dưới hay trên nhíp chính. Nhíp phụ đặt dưới thì độ cứng của hệ thống treo thay đổi êm dịu hơn, vì nhíp phụ tham gia từ từ vào quá trình chịu tải, không đột ngột như đặt trên nhíp chính. SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 9 Đồ án thiết kế hệ thống treo GVHD: PGS.TS Đào Mạnh Hùng Hình 1.3 : Hệ thống treo nhíp kép 1.Khung xe; 2.Giá đỡ nhíp chính; 3.Chốt nhíp:4.Tấm ốp vấu; 5.Giá đỡ nhíp phụ; 6.Bộ nhíp phụ; 7.Bộ nhíp chính; .Quang nhíp; 9.Kẹp nhíp; 10.Con trượt; 11.Miếng dệm vát; 12.Dầm cầu; 13.Đệm bulong + Nhíp chính cũng tham gia cả vai trò đàn hồi và dẫn hướng. + Gối đỡ trước của nhíp chính liên kết với khung và được xoay quanh chốt nhíp. Gối đỡ sau được đặt trên quang treo. Phần giữa của bộ nhíp liên kết chặt với cầu xe thông qua quang nhíp và chêm vát. b) Ưu điểm: tương tự như nhíp đơn, phù hợp với xe có tải trọng lớn, tải trọng thay đổi đột ngột và trong giới hạn lớn. c) Nhược điểm: mang nhược điểm chung của hệ thống treo nhíp lá, ngoài ra do có hai bộ nhíp nên kết cấu phức tạp hơn, khối lượng lớn hơn, công tác bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế phức tạp và lâu hơn. d) Ứng dụng: hệ thống treo nhíp kép thường sử dụng trên các xe có tải trọng tác dụng lên cầu thay đổi trong giới hạn lớn và đột ngột. Ứng dụng hệ thống treo nhíp kép cho xe chạy êm dịu khi không hay non tải và nhíp đủ cứng khi đầy tải 1.3.3 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi khí nén hoặc thuỷ khí SVTH : Nguyễn Đức Cương Page 10 . xe tải 2,5 tấn trên cơ sở xe ô tô HuynDai HD 65 (Hệ thống treo trước, treo sau)” . Em chọn phương án thiết kế như sau: + Thiết kế hệ thống treo phụ thuộc. và độ êm dịu cho xe. Xuất phát từ những yêu cầu trên, em đã lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ thống treo xe tải dựa trên cơ sở xe HuynDai HD 65 . Do thời gian