Mục lục Trang Lời nói đầu 3 Chơng 1: Tổng quan hệ thống treo 5 1.1. Lịch sử hình thành: 5 1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo: 5 Chơng 2: Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thốngtreo 8 2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo: 8 2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 10 2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 12 2.4. Các thông số cơ bản 13 Chơng 3: Tính toán hệ thống treo trớc 14 3.1.Tính toán nhíp 14 3.2.Tính toán giảm chấn 34 Chơng 4: Tính toán hệ thống treo sau 47 4.1.Tính toán nhíp 47 4.2.Tính toán giảm chấn 62 Chơng 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết cơ bản 69 5.1. Mục đích, yêu cầu của piston 69 5.2. Vật liệu làm piston 69 5.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston 70 5.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 70 5.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston 71 5.6. Xác định chế độ cắt cho các nguyên công: 72 Kết luận 80 Tài liệu tham khảo 81 1 Lời nói đầu Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai trò hết sức quan trọng. Nhu cầu về xe du lịch, xe t nhân trong nớc ngày một cao, chính vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp t nhân, liên doanh, Tuy nhiên trớc thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nớc ngoài cùng với đó là thuế nhập khẩu, Đã làm cho giá xe tăng cao, gây khó khăn cho ngời tiêu dùng. Một yêu cầu đặt ra là phải tăng đợc tỷ lệ nội địa hóa trong ngành ôtô, nhằm giảm đợc giá thành của một chiếc xe bán ra và thúc đẩy đợc các ngành công nghiệp chế tạo máy trong nớc. Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo nên độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp ngời ngồi có cảm giác thoải 2 mái dễ chịu. Đối với đồ án tốt nghiệp đợc giao: Thiết kế hệ thống treo cho xe UAZ và trớc những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nớc chơng 1 Tổng quan hệ thống treo 1.1. Lịch sử hình thành: Xã hội loài ngời khi bắt đầu xuất hiện những phơng tiện vận tải đầu tiên đã quan tâm đến vấn đề dao động của chúng. Ngay từ khi xuất hiện những ph- ơng tiện giao thông là xe kéo, ban đầu ngời ta nối cứng bánh xe với khung xe. Việc di chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho ngời ngồi trên xe. Về sau con ngời tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt đợc các chấn động trên xe. Và khi khoa học phát triển đã tìm đợc nguyên tắc dập tắt các dao động qua đó hình thành nên các hệ thống treo của các xe nh hiện nay. 1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo: 1.2.1. Công dụng: Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác dụng làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe. Trong trờng hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ với bánh thông qua dầm cầu, (hoặc vỏ cầu). Để đơn giản chúng ta coi hệ thống treo nối đàn hồi với khung vỏ với bánh xe. Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng của hệ thống treo. Để đảm bảo công dụng nh đã nêu ở trên hệ thống treo thờng có 3 bộ phận chủ yếu: - Bộ phận hớng. - Bộ phận đàn hồi. - Bộ phận giảm chấn. Bộ phận đàn hồi: nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngợc lại. Bộ phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng kim 3 loại (nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trờng hợp hệ thống treo bằng khí hoặc thuỷ khí). Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lợng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài. Việc biến năng lợng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ô tô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn đ- ợc pittông giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lu. Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài. Bộ phận hớng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hớng còn làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe. 1.2.2. Phân loại: Hệ thống treo ôtô thờng đợc phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hớng và theo phơng pháp dập tắt dao động. 1.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hớng: - Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải đợc liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên khi một bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thì bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản. rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các xe có tốc độ chuyển động không cao lắm. Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó làm đợc cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng. - Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh xe bên trái không có liên kết cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự dịch chuyển của bánh xe kia. Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe mà ngời ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.Hệ thống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấu rời, có độ êm dịu của cả xe cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hớng phức tạp, giá thành đắt. - Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thông qua cao với 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ở hai cầu liền nhau. 4 a) b) Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống treo a) Hệ thống treo phụ thuộc b) Hệ thống treo độc lập 1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi: -Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn. -Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa là cao su kết hợp sợi vải bọc làm cốt; dạng màng phân chia và dạng liên hợp. - Phần tử đàn hồi là thủy khí có loại kháng áp và không kháng áp. - Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế độ xoắn. 1.2.2.3. Phân loại hệ thống treo theo phơng pháp dập tắt dao động: - Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng đòn và dạng ống. - Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong phần tử hớng. 5 Chơng 2 Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thốngtreo 2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo: 2.1.1. Các phơng án bố trí: b) c) d) a) Hình 2.2. Một số phơng án lựa chọn a) Hệ thống treo phụ thuộc (nhíp) b) Hệ thống treo độc lập đặt nghiêng c)Hệ thông treo độc lập thanh xoắn lọai 2 đòn d) Hệ thống treo McPheson (Treo kiểu nến) 6 2.1.2. Phân tích u, nhợc điểm của các phơng án bố trí: 2.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc: Khi bánh xe dịch chuyển theo phơng thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe (đợc nối cứng) không thay đổi. Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với tr- ờng hợp treo độc lập. Do hai bánh xe đợc nối cứng nên khi có lực bên tác dụng thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bên của xe, nâng cao khả năng chống trợt bên. Hệ treo phụ thuộc đợc dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản so với hệ treo độc lập. Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo d- ỡng. 2.1.2.2. Nhợc điểm của hệ treo phụ thuộc: Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối l- ợng không đợc treo rất lớn. Trên cầu bị động khối lợngnày bao gồm khối lợng rầm thép, khối lợng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và giảm chấn. Nếu là cầu chủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bên trong cầu cộng với một nửa khối lợng đoạn các đăng nối với cầu. Trong truờng hợp là cầu dẫn hớng thì khối lợng của nó còn thêm phần các đòn kéo ngang, đòn kéo dọc của hệ thống lái. Khối lợng không đợc treo lớn sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động không đợc cao và khi di chuyển trên các đoạn đờng gồ ghề sẽ sinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xe kém đi. Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dới gầm xe. Co hai bánh xe đợc lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầm cầu cũng dao động theo cho nên dới gầm xe phải có khoảng không gian đủ lớn. Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên, điều này không có lợi cho sự ổn định chuyển động của ôtô. Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn gây ra một bất lợi khác là khi một bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch của bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngợc lại. Điều đó gây mất ổn định khi xe quay vòng. 2.1.2.3. Ưu điểm của hệ thống treo độc lập: 7 Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có đặc điểm là hai bánh xe hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn định chuyển động cao. Hai bánh xe đợc liên kết bởi các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không đ- ợc treo nhỏ, ôtô chuyển động đạt đợc độ êm dịu cao. Hệ treo không cần sử dụng dầm ngang, khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bên s- ờn xe. Đặc điểm này cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao đợc tốc độ của xe. 2.1.2.4. Nhợc điểm của hệ thống treo độc lập: ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hớng là riêng biệt nên không tránh khỏi sự phức tạp về mặt kết cấu. Sự phức tạp trong kết cấu cũng gây khó khăn cho việc bố trí các hệ thống khác trên ôtô. Hệ thống treo độc lập dầm cầu thờng là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các đoạn đờng gồ ghề rất dễ làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫm đến sự mất ổn định của xe. Giá thành của một hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với hệ thống treo phụ thuộc. 2.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi: - Bộ phận đần hồi kim loại: Bộ phận đần hồi kim loại thờng có 3 dạng chính để lựa chọn: nhíp lá, lò xo xoắn và thanh xoắn. a) b) c) Hình 2.2. Các dạng phần tử đàn hồi kim loại a) Nhíp; b) Lò xo trụ; c) thanh xoắn Nhíp lá thờng đợc dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo thăng bằng. Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận hớng. Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ dàng. Vì thế nhíp lá đợc sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch. Nhíp lá ngoài nhợc điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại còn có nhợc điểm là khối lợng lớn. 8 Lò xo xoắn thờng đợc sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập. Lò xo xoắn chỉ chịu đợc lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải có bộ phận hớng riêng biệt. So với nhíp lá, lò xo xoắn có trọng l- ợng nhỏ hơn. Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng đợc sủ dụng trên một số hệ thống treo độc lập của ôtô. So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn, trọng lợng nhỏ và lắp đặt dễ dàng. Bộ phận đàn hồi kim loại có u điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ. Nhợc điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const). Độ êm dịu của xe chỉ đợc đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có tải trọng thờng xuyên thay đổi. Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại đợc sử dụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay. - Bộ phận đàn hồi bằng khí: Loại này có u điểm là độ cứng của phần tử đàn hồi (lò xo khí) không phải là hằng số do vậy có đờng đặc tính đàn hồi phi tuyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô. Mặt khác tuy theo tải trọng có thể điều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xo khí) cho phù hợp. Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao. Tuy nhiên bộ phận đần hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lợng lớn (vì có thêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hớng riêng). Trên xe du lịch thờng chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng. Còn đối với xe tải, cũng đợc sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn. Các loại xe đua bộ phận đàn hồi dạng này đợc sử dụng nhiều dới dạng hệ thống treo thủy khí điều khiển đ- ợc. - Lựa chọn: Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội địa hóa ngành ôtô ngày càng đợc chú trọng. Yêu cầu đặt ra cho ngời thiết kế trớc hết phải nhắm vào mục tiêu này. Một vấn đề không kém phần quan trọng đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhng phải đảm bảo tối u các yêu cầu kỹ thuật. Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô. Qua những phân tich u nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe du lịch dựa trên xe cơ sở là xe UAZ31512. Đây là sản phẩm kết hợp độc đáo giữa khả năng vợt đờng trờng của xe quân đội và tính tiện nghi của loại xe di chuyển trong thành phố. Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ 9 phận đàn hồi là nhíp. Trớc hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nớc có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp. Nhíp đợc sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo đợc tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ôtô. Xe UAZ31512 hiện tại đang đựơc nhà máy cơ khí THANH XUÂN lắp ráp và bán ra, việc chọn thiết kế bộ phận đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnh tranh. Nhíp còn có thêm u điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị h hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địa hình giao thông phức tạp của nớc ta hiện nay. 2.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn: Giảm chấn sử dụng trên ôtô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sức cản nhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lu nhỏ để hấp thụ năng lợng dao động do phần tử đàn hồi gây ra. Về mặt tác dụng có thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều. Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứng hoặc không đối xứng. Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩa trong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có tác dụng (thờng là ở hành trình trả). Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo của pittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van một chiều) với kích thớc lỗ khác nhau. Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả còn lỗ lớn có tác dụng ở hành trình nén. Nh vậy lực cản của giảm chấn ở hành trình trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống treo. Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2 chiều không đối xứng. 2.4. Các thông số cơ bản Các thông số kỹ thuật của xe UAZ Công thức bánh xe 4x4 Chiều dài cơ sở 4025mm Chiều cao tổng thể 1990mm Chiều rộng tổng thể 1805mm Trọng tải 7 ngời và 100kg Khối lợng xe toàn phần 2150 kg Phân bố khối lợng xe toàn phần (đủ tải) lên cầu trớc lên cầu sau 920 kg 1230 kg khối lợng bản thân phân ra cầu trớc 850 kg 10 [...]... giảm chấn 3.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg Hệ số cản của hệ thống treo K góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịu của xe Tơng tự bộ phận đàn hồi, tùy thuộc cách lắp giảm chấn trên xe Hệ số cản của giảm chấn Kg có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo 3.2.1.1 Hệ số cản của hệ thống treo: 28 Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động ngời ta sử dụng hệ số dập tắt chấn động... sau: = K CM Trong đó: C: độ cứng của hệ thống treo C = Gt ( N / m) ft M: khối lợng đợc treo tính trên một bánh xe : hệ số dập tắt chấn động (ở các ôtô hiện nay = 0, 15ữ0, 3) Lấy = 0, 25 Gt: trọng lợng đợc treo tính trên một bánh xe ở trạng thái tĩnh Gt=3330(N) g: gia tốc trong trờng g = 10(m/s2) ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo ft=14,8(cm) Hệ số cản của hệ thống treo đợc xác định bằng công thức:... thời hệ treo đủ cứng vững Ta có: n = 30 ft ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m) 12 Nếu n120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con ngời dẫn đến mệt mỏi, ảnh hởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo. .. treo trớc Khối lợng không đợc treo: - Khối lợng cầu trớc: mct = 140 kg - Khối lợng một bánh xe có lắp lốp: mbx = 38 kg - Khối lợng 1 bên nhíp: mnhíp = 19 kg Khối lợng không đợc treo: Mctt = mct + 2.mbx +2.mnhíp =140 + 2.38 + 2.19 = 254 (kg) Khối lợng treo trớc: Mtt = Mt - Mctt = 920 - 254 = 666 (kg) Trọng lợng đợc treo (Gtt) phân bố lên một bên nhíp: Gtt = 6660/2 = 3330 (N) Hệ thống treo thiết kế. .. của vật liệu, chèn dập . mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ở hai cầu liền nhau. 4 a) b) Hình 1.1. Sơ đồ hệ thống treo a) Hệ thống treo phụ thuộc b) Hệ thống treo độc lập 1.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo. loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hớng: - Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải đợc liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên. quan hệ thống treo 5 1.1. Lịch sử hình thành: 5 1.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo: 5 Chơng 2: Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thốngtreo 8 2.1. Phân tích các phơng án bố trí hệ thống