Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1. Công dụng, phân loại, yêu cầu với hệ thống treo 1. Công dụng Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi giữa khung hoặc vỏ xe với các cầu xe, các bánh xe của ô tô thực hiện các chức năng như sau: Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp xe hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và dập tác dụng lên xe do măt đường không bằng phẳng. Bảo vệ hành khách và hành lý cải thiện tính ổn định của xe.
Dập tắt các dao động thằng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường không bằng phẳng tạo nên. Xác định dao động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo, lục phanh sinh ra do ma sát giữa mặt đường và bánh xe, lực bên và các mô men phản lực tới gầm và thân xe. Hệ thống treo gồm 3 bộ phận chính: đàn hồi, dẫn hướng và giảm chấn. 1 – Bánh xe 2 – Dầm cầu 3 - Giảm chấn 4 – Bộ phận đàn hồi 5 – Bộ phận dẫn hướng Hình 1.1: Các bộ phận cơ bản về hệ thống treo 9 Bộ phận đàn hồi: Có tác dụng làm dịu êm sự chuyển động của thên xe khi đi trên đường bằng cách biến đồi tần số dao động giữa hai phần của hệ thống treo thành tần số dao động phù hợp, phù hợp với trạng thái sinh lý của con người Nối mềm giữa bánh xe và thùng xe giảm tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung xe, đảm bảo êm dịu khi chuyển động.
Có đường đặc tính đàn hồi phù hợp với các chế độ hoạt động của xe Bộ phận dẫn hướng: Xác định tính chất chuyển động (động học) của bánh xe với khung, vỏ xe Tiếp nhận và truyền lực, mô men giữa bánh xe với khung vỏ xe Bộ phận giảm chấn: Dập tắt dao động từ mặt đường lên khung xe phát sinh trong quá trình xe chuyển động 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 1. Phân loại hệ thống treo Phân loại hệ thống treo dựa theo các căn cứ sau: - Theo bộ phận đàn hồi chia ra: + Loại bằng kim loại có các dạng: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn + Loại thuỷ lực: kết hợp giữa khí nén và giảm chấn thuỷ lực + Loại khí buồng khí nén dạng gấp, dạng sóng, có buồng khí nén phụ + Loại cao su: cá gối cao su, ống cao su đàn hồi - Theo bộ phận dẫn hướng: + Loại phụ thuộc với cầu liền (gồm có loại riêng, loại thăng bằng). + Loại độc lập (một đòn, hai đòn) - Theo phương pháp dập tắt dao động chia ra + Loại giảm trấn thuỷ lực: tác dụng 1 chiều, 2 chiều + Loại ma sát cơ: trong bộ phần đàn hồi, dẫn hướng 10 1. Yêu cầu về hệ thống treo Trên hệ thống treo sự liên kết giữa bánh xe, khung xe và vỏ xe.
Để tạo điều khiện cho cho hoạt động êm ái hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn khác xe như lắc, lắc dọc. Do vậy hệ thống treo cần phải có những yêu cầu cơ bản như: - Hệ thống treo phải phù hợp với điều khiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các con đường khác nhau. - Có độ bền cao - Bánh xe chuyển động trong một giới hạn không gian hạn chế. - Qua hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích của hệ thóng treo là làm mềm theo phương thẳng đúng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe.
- Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường - Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung xe hoặc vỏ xe Ngoài yêu cầu trên hệ thống treo cần phải đảm bảo các yêu cầu đặc biệt sau đây: - Có tần số dao động riêng của vỏ thích hợp, tần số dao động được xác định bằng độ võng tĩnh (𝑓𝑡 ) - Có độ võng động (𝑓đ ) đủ để cho không sinh ra và đập lên các ụ đỡ cao su - Có độ dập tắt dao động của vỏ và bánh xe thích hợp - Đảm bảo cho sự tương ứng giữa động học của bánh xe và động học của truyển động lái - Đảm bảo cho chiểu rộng cơ sở và góc đặt các trụ đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi - Khi quay vòng hoặc phanh thì ô tô không bị nghiêng trục đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi Đối với xe con chúng ta cần phải quan tân đến các yêu cầu sau: 11 - Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá cao. - Có khả năng chống rung và chống ồn từ bánh xe lên thùng và vỏ xe - Đảm báo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng. Cấu tạo chung về hệ thống treo 1. Bộ phần đàn hồi Chức năng: là bộ phần quan trọng của hệ thống treo.
Ở mỗi lại xe bộ phần này là bộ phận mềm được nối giữa khung hoặc thân xe với cầu xe nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người. Bộ phận được bố trí khác nhau trên xe cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng. Hiện nay trên ô tô được sử dụng rất nhiều kiểu đàn hồi như thanh xoắn, nhíp, lò xo…. 1 – Bộ phận đàn hồi nhíp lá 2 – Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 3- Bộ phận đàn hồi thanh xoắn Hình 1.2: Các kiểu đàn hồi Bộ phần đàn hồi kiểu nhíp lá: Nhíp lá với cấu tạo đơn giản, dễ lắp ráp, dễ chế tạo, giá thành rẻ phù hợp với các loại xe đòi hỏi độ êm không cao nó thường dùng ở nhiều loại xe buýt, xe 12 tải nặng.
Các lá nhíp được làm từ các lá thép mỏng, có độ đàn hồi cao, các lá thép được uốn cong và được sắp xếp theo chiều tăng dần chiều dài lá thép, chúng được kẹp chặt bởi bu lông ở trung tâm, sử dụng cao su để ngăn cách làm giảm rung động. Cả hai đầu lá dài nhất còn được gọi là lá chính được uốn tạo thành mắt nhíp, để có thể gắn với khung xe hoặc dầm xe. Khi xe di chuyển qua mặt đường mấp mô, nhíp sẽ dãn ra do tải mặt đường tác dụng lên các lá nhíp, sau đó chúng sẽ có xu hướng quay trở về trạng thái ban đầu do đó nó có chức năng như một là xo đàn hồi. 1- Bulong trung tâm 2- Vòng kẹp Hình 1.3: Kết cấu bộ nhíp - Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản, chắc chắn và giá thành sản xuất thấp.
Độ cứng vững để giữ cầu xe ở vị trí trính xác, nên không cần sử dụng các thanh nối. + Chế tạo và sửa chữa đơn giản. + Với chức năng là bộ phận dẫn hướng nhíp có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên kung xe. + Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.
13 - Nhược điểm + Trọng lượng nhíp nặng hơn tất cả các bộ phận đàn hồi loại khác, kể cả giảm chán chiếm từ (5-8) % trọng lượng bản thân ô tô + Tuổi thọ thấp do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tập, do lực tác động và lập lại nhiều lần. + Việc bố trí nhíp ở bánh trước khó vì muốn đảm bảo độ võng tính và độ vòng lớn thò phải làm nhíp dài mà càng dài càng khó bố trí. + Vì vậy nhíp lá thường được bố trí trên các xe thương mại lớn và tải trọng nặng, cần độ bền cao. Bộ phận đàn hồi kiểu lò xo trụ Lò xo được làm từ dây thép lò xo đặc biệt được uốn thành ống.
Khi đặt tải lên lò xo sẽ bị xoắn do là xo bị nén. Lúc này năng lượng ngoại lực được dự trữ và va đập được giảm bớt. Là một cơ cấu đàn hòi khi bộ phận chịu lực theo phương thẳng đứng, chịu lực nén tốt, có độ cứng cao, phản ứng nhanh với các tác động nhỏ từ mặt đường nên tính êm dịu của xe được tăng cao khi được trang bị bộ phần đàn hòi kiểu này. Lò xe thường được sử dụng trên các hệ thống treo độc lập.4: Bộ phận đàn hồi kiểu lò xo trụ - Ưu điểm + Nếu có cùng một độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhẹ hơn nhíp 14 + Khi làm viêc các vành lò xo không ma sát như các lá nhíp + Không phải bảo dưỡng chăm sóc thường xuyên như nhíp - Nhược điểm + Chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn các nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn phải do các phần tử khác đảm nhiệm + Vì vậy nếu kể chung cả hai phần tử thì hệ thống treo lò xo trụ kết cấu phức tạp hơn hệ thống treo loại nhíp Bộ phận đàn hồi kiểu thanh xoắn: Thanh xoắn là một thanh trụ được làm từ thép có khả năng chịu xoắn cao.
Một đầu được gắn cố định trên khung xe đầu còn lại gắn với càng A. Loại này chỉ có chức năng đàn hồi khi chịu lực tác dụng theo phương thẳng đứng còn lại chức năng khác do có phần tử khác của hệ thống treo đảm nhiệm. Khi ta đi vào đường mấp mô càng A sẽ lắc quanh trục của thanh xoắn, làm cho thanh xoắn lại, sau đó nó sẽ có xu hướng quay về trạn thái ban đầu.5: Các dạng đàn hồi kiểu thanh xoắn Thanh xoán có thể có thể có tiết diện tròn (hình 1.5a, b) hay tấm (hình 1.5e) hay ghép chùm (hình 1. Phổ biến nhất là loại tròn vì chế tạo đơn giản có khả năng tăng độ bóng bề mặt để tăng độ bền, - Ưu điểm + Làm giảm khoảng sáng gầm xe từ đó chiều cao trọng tâm giúp tăng khả năng ổn đinh xe.
15 + Bố trí hệ thống treo đơn giản. + Mức độ hấp thu năng lượng trên một đơn vị lướn hơn so với các phần tử đàn hồi khác. + Hệ thống treo nhẹ - Nhược điểm + Không có khả năng kiểm soát dao động. Bộ phận dẫn hướng 1.
Hệ thống treo phụ thuộc 1- Bánh xe 2- Thùng xe 3- Giảm chấn 4- Dầm cầu 5- Phần tử đàn hồi Hình 1.6: Hệ thống treo phụ thuộc Hệ thống treo phụ thuộc có thiết kế các bánh xe được kết nối với nhau bằng một dầm cầu liền, dầm cầu này sẽ nối với thân xe.