Chương 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TREO 1. Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống treo 1. Công dụng hệ thống treo Hấp thụ dao động và rung lắc: Một trong những chức năng chính của hệ thống treo là hấp thụ dao động và rung lắc, khi xe gặp phải một số chướng ngại vật trên đường như, mấp mô, ổ gà và bề mặt không bằng phẳng. Lúc này, lò xo và giảm xóc hoạt động cùng nhau để giảm tác động của những va chạm này, mang lại cảm giác lái êm ái và thoải mái cho người lái và hành khách trên xe.
Nâng đỡ trọng lượng của xe: Hệ thống treo đồng thời cũng giúp nâng đỡ trọng lượng của xe, phân bổ đều lên cả 4 bánh. Giúp chiếc xe ổn định và cân bằng tốt hơn, điều này rất quan trọng để duy trì kiểm soát và xử lý trong quá trình tăng tốc, phanh gấp hay vào cua. Giảm độ vặn của thân xe: Hệ thống treo cũng có thể giúp giảm độ vặn của thân xe khi vào cua, tức là khi thân xe nghiêng sang một bên do lực ly tâm. Các thanh chống lật và các bộ phận khác của hệ thống treo có thể giúp giữ cho ô tô nằm ngang và ngăn thân xe không bị lật quá mức.
Phân loại hệ thống treo - Theo kết cấu hệ thống treo người ta chia ra: Hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc. - Hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời và giữa chúng liên hệ với nhau bằng khớp nối, loại này được dùng trên một số xe du lịch. - Hệ thống treo phụ thuộc dầm cầu là một thanh liền được dùng phổ biến trên các xe vận tải và chở hành khách. - Phân loại theo đặc tính nối mềm: Bằng phần tử đàn hồi kim loại, bằng khí nén, bằng thủy lực, liên hợp cơ - thuỷ khí.
Yêu cầu hệ thống treo - Đảm bảo nối mềm phù hợp với tính êm dịu chuyển động yêu cầu tức là hệ thống có tần số dao động riêng nằm trong giới hạn (60- 120) lần/phút. - Giảm tối thiểu va đập cứng, hạn chế xung lực tác dụng từ bánh xe lên khung. - Đảm bảo hệ số bám trung bình của các bánh xe với nền đường. - Dập tắt nhanh dao động của thân xe khi đi trên đường.
- Trọng lượng phần không treo phải nhỏ. - Hạn chế đến mức nhiều nhất các chuyển động theo phương không mong muốn, nhất là ở các bánh xe dẫn hướng, nhằm đảm bảo tính điều khiển của ôtô. - Nghiêng ngang thùng xe nhỏ: ôtô con 6° từ 8°; ôtô khách 6° từ 12°; ôtô tải 6° từ 12°. - Tại các vị trí liên kết với khung vỏ không gây nên tải trọng lớn đảm bảo tuổi thọ của các liên kết.
- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như chạy được trên nhiều địa hình khác nhau. - Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian hạn chế. - Quan hệ động học của bánh xe phải hợp thỏa mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động lực học và động học của chuyển động bánh xe - Có độ bền cao, độ tin cậy lớn trong điều kiện sử dụng phù hợp với tính năng kỹ thuật, không gặp hư hỏng bất thường. Các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động 1.
Hệ thống treo xe con gồm các bộ phận chính a) Bộ phận đàn hồi Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người. Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng. 4 Trên xe con bộ phận đàn hồi thường gặp là loại: - Nhíp lá. - Lò xo côn hoặc lò xo xếp.
Đặc điểm của nhíp: - Bản thân kết cấu bộ nhíp đã có đủ độ cứng vững để giữ cho cầu xe ở đúng vị trí nên không cần sử dụng các liên kết khác. - Nhíp thực hiện được chức năng dập tắt dao động nhờ sự ma sát giữa các lá nhíp. - Nhíp có đủ sức bền để chịu tải trọng nặng. - Vì có ma sát giữa các lá nhíp nên nhíp khó hấp thu các rung động nhỏ từ mặt đường.
Bởi vậy nhíp được sử dụng phổ biến cho các xe tải trọng trung bình đến lớn. Nhíp được làm bằng một số tấm bằng thép lò xo uốn cong, được gọi là lá nhíp các lá xếp chồng lên nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Tập lá nhíp này được ép với nhau bằng một bulông hoặc tán đinh ở giữa, và để các lá không bị xô lệch, chúng được kẹp giữ ở một số vị trí. Một đầu lá dài nhất (lá nhíp chính) được uốn cong thành vòng để lắp ghép với khung xe hoặc các kết cấu khác, đầu còn lại có thể uốn cong hoặc để thẳng tỳ trượt trên gối nhíp sau (rimen nhíp).
Nhíp càng dài thì càng mềm. Số lá nhíp càng nhiều thì nhíp càng cứng, chịu được tải trọng lớn hơn. Tuy nhiên, nhíp cứng sẽ ảnh hưởng đến độ êm dịu của hệ thống treo. Kết cấu: Các lá nhíp được lắp ghép thành bộ, có bộ phận kẹp ngang để tránh khả năng xô ngang khi nhíp làm việc.
5 Cấu tạo bộ nhíp: - Bộ nhíp chính được lắp từ nhiều lá nhíp lò xo 1á có chiều dài khác nhau nhờ các ốp nhíp và bulông định tâm, trong đó có từ một đến hai lá nhíp chính được uốn tai nhíp để lắp với chốt và bạc chốt nhíp. - Bộ nhíp phụ (không có lá nhíp chính), dùng để lắp phía trên bộ nhíp chính trên các ô tô tải lớn. Khi tải nhỏ chỉ có bộ nhíp chính làm việc, khi tải lớn cả nhíp chính và nhíp phụ cùng làm việc. Cấu tạo nhíp xe - Lá nhíp chính (lá nhíp cái): Lá nhíp chính làm bằng thép lò xo, mặt cắt hình thang và có chiều dài, độ cong khác nhau tùy theo từng loại xe, hai đầu (hoặc một đầu) được uốn cong tạo thành tai nhíp để lắp bạc và chốt nhíp trên giá nhíp ở khung xe.
6 - Chốt nhíp, bạc chốt nhíp, giá lắp nhíp và các vấu cao su: Chốt và bạc chốt nhíp làm bằng thép tốt, dùng để lắp bộ nhíp vào khớp nhíp ở khung xe, chốt có khoan lỗ để bơm mỡ bôi trơn Giá nhíp có định được tán chặt vào khung xe dùng để lắp chốt nhíp, dẫn hướng và truyền lực từ câu xe lên khung xe, giá di động lặp với khung xe qua chốt xoay, dùng để lắp chốt nhíp và dịch chuyển khi lá nhíp chính đàn hồi. Các vấu cao su lắp chặt trên khung xe, dùng để hạn chế hành trình đàn hồi và tăng độ cứng của các lá nhíp khi qua tải. Ngoài ra còn có thể có các đệm nhíp để cải thiện sự trượt và giảm ma sát. - Lá nhíp phụ: Lá nhíp phụ có cầu tạo như lá nhíp chính, có chiều dài ngắn hơn lá nhíp chính và các lá nhíp phụ ngắn đần và có độ cong lớn hơn lá phía trên đề tạo sự cọ xát ma sát dập tắt nhanh sự dao động và giảm độ cứng của bộ nhíp.
Khi lắp các lá nhíp trên mặt các lá nhíp được bôi một lớp mỡ phần chì để giảm ma sát. Lá nhíp phụ trên xe 7 - Ốp nhíp: Ốp nhíp được tán chặt vào hai đầu của một số lá nhíp, dùng để ốp chặt một số lá nhíp phụ với lá nhíp chính, số ốp nhíp có từ 4 - 6 cái trong một bộ nhíp. - Quang nhíp và bu lông định vị: Quang nhíp có ren, đai Ốc hãm và các tấm đệm, dùng lắp chặt bộ nhíp vào dầm cầu. Bu lông định vị dùng để lắp và định vị các lá nhíp của bộ nhíp có nhiều lá với nhau, tránh bị xô lệch trong quá trình chịu lực.
Đối với bộ nhíp có bulông định tâm, các lá nhíp có khoan một lỗ ở giữa lá nhíp. Ngày nay hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp (lò xo lá) được sử dụng rộng rãi. Có độ cứng vững, định vị cầu xe chính xác, không cần sử dụng các thanh nổi, cầu tạo đơn giản, đàn hồi giảm chấn êm dễ bảo dưỡng nhưng có khối lượng lớn, diện tích lắp đặt lớn. Riêng đối với hệ thống lò xo hình trụ còn sử dụng trên một số Ô tô con, do có cầu tạo diện tích lắp đặt nhỏ, gọn.
b) Bộ phận dẫn hướng Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ. Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học.
Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo. Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là: Sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng. Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau. 8 c) Bộ phận giảm chấn Đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa bánh xe và thân xe.
Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động. Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén. Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung. d) Thanh ổn định Trên xe con thanh ổn định hầu như đều có.
Trong trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường. Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn. Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U. Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ đỡ cao su.