CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1. Công dụng, phân loại, yêu cầu. Các bộ phận của hệ thống treo dùng để nối khung hay thân xe với các cầu (bánh xe) ô tô và từng bộ phận, thực hiện các yêu cầu sau đây: - Bộ phận đàn hồi làm giảm nhẹ các tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung, đảm bảo độ êm dịu khi di chuyển và truyền lực, mômen từ đường lên khung xe. - Bộ phận hướng để truyền lực dọc, ngang và mômen từ đường lên khung xe.
Động học của bộ phận hướng xác định tính chất dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung. - Bộ phận giảm chấn để dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo của ô tô. Lực phát sinh giữa bánh xe và đường có thể gộp lại làm ba phản lực chính: lực thẳng đứng Z, lực dọc X và lực ngang Y.1: Lực tác dụng lên các bánh xe trong mặt phẳng tiếp xúc với mặt tựa. a) Các phản lực thành phần tác dụng từ đường lên bánh xe.
b) Lực và mômen truyền từ bánh xe lên khung. Các mômen do các lực X,Y,Z gây nên mômen MX, MY, MZ có thể có giá trị khác nhau đối với bánh xe bên trái hoặc bên phải. Các chi tiết của hệ thống treo truyền những phản 1 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi lực và mômen trên lên khung. Đường mấp mô phát sinh lực động Z và mômen động MX truyên lên thùng xe nhờ bộ phận đàn hồi của hệ thống treo.
Lực dọc X, lực ngang Y và các mômen MY, MZ truyền qua bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo. Theo phần tử đàn hồi: - Loại bằng kim loại (gồm nhíp lá, lò xo xoắn ốc, thanh xoắn). - Loại thủy lực (loại ống). - Loại cao su (gồm loại chịu nén và loại chịu xoắn) Theo bộ phận hướng: - Loại phụ thuộc với cầu liền (gồm loại riêng, loại thăng bằng).
- Loại độc lập với cầu cắt (gồm loại dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng dọc, loại dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang, loại nến với bánh xe dịch chuyển trong mặt phẳng đứng). Theo phương pháp dập tắt chấn động: - Loại giảm chấn thủy lực (gồm loại tác dụng một chiều và loại tác dụng hai chiều). - Độ võng tĩnh ft (độ võng sinh ra do tác dụng của tải trọng tĩnh) phải nằm trong giới hạn đủ để đảm bảo được các tần số dao dộng riêng của vỏ xe và đọ võng động fđ (độ võng sinh ra khi ô tô chuyển động) phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển động của ô tô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép. Ở giới hạn này không có sự va đập lên bộ phận hạn chế.
- Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là khoảng cách hai vết bánh trước và các góc đặt trụ đứng và bánh dẫn hướng không hay đổi). - Dặp tắt nhanh các dao động của vỏ và các bánh xe. - Giảm tải trọng động khi ô tô qua nhưỡng đường gồ ghề. 2 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi 1.
Phân tích kết cấu của hệ thống treo. Hệ thống treo phụ thuộc. Nhíp đặt dọc.2: Sơ đồ kết cấu hệ thống treo phụ thuộc. a) Nhíp dọc nửa êlíp.
Nhíp là một dầm ghép các tấm thép lá mỏng để có độ đàn hồi cao.3: Dạng tổng quát của nhíp Kích thước các lá nhíp nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính hay lá nhíp gốc. Hai đầu lá nhíp chính được uốn thành hai tai 1 để nối với khung. Phần giữa nhíp có bulông căng 4 để siết các lá nhíp lại với nhau. Các quang nhíp 3 giữ cho nhíp không bị xô lệch về hai bên.
3 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi 1. Nhíp đặt ngang. Trong hệ thống treo phụ thuộc, nhíp đặt dọc thường làm nhiệm vụ dẫn hướng, truyền lực đẩy hoặc lực phanh lên khung. Ở ô tô có cầu trước loại liền nhíp được bố trí ngang.4: Nhíp đặt ngang.
Trong trường hợp này khung chỉ nối với cầu. Vì vậy phần được treo của ô tô sẽ không chuyển động ổn định và tốc độ ô tô bị hạn chế. Không làm nhiệm vụ truyền lực đẩy từ khung xuống cầu trước được. Muốn truyền lực đẩy, phải làm các thanh riêng.
Hệ thống treo độc lập. Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết với nhau bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống. Trong hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không quan hệ trực tiếp với nhau. Dầm cầu dẫn hướng; 6.
Ụ cao su hạn chế hành trình dao động.5: Hệ thống treo độc lập. 4 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi Trên hình 1.5 là kết cấu hệ thống treo độc lập thường được sử dụng trên xe du lịch. Ở hệ thống treo này bộ phận hướng gồm đòn trên 1 và đòn dưới 4, chúng kết nối với đòn đứng và dầm cầu dẫn hướng 5 bằng các khớp quay. Trong trưởng hợp này lò xo là bộ phận đàn hồi còn giảm chấn ống 2 được luồn vào bên trong lò xo 3 nên kết cấu rất gọn.
Do các đòn hình nạng, nên lực tác dụng lên khớp quay khi có lực ngang và mômen của bản thân lực ngang sẽ giảm. Bộ phận hướng. Bộ phận hướng dùng để truyền các lực dọc, ngang và mômen tương tác giữa bánh xe với khung vỏ ô tô. Chẳng hạn, để ô tô có thể chuyển động được thì lực kéo Pk đặt tại bánh xe chủ động cần được truyền tới khung xe, nhưng do bộ phận đàn hồi và giảm chấn không có khả năng truyền lực dọc và mômen nên cần phải có bộ phận hướng (thanh đòn 5) để thực hiện nhiệm vụ này.
Bộ phận hướng không chỉ truyền các lực và mômen, nó còn có nhiệm vụ đảm bảo động học các bánh xe trong quá trình chuyển động.6: Các bộ phận cơ bản của hệ treo. Bộ phận đàn hồi; 5. Bộ phận hướng. 5 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi 1.
- Hệ thống treo phụ thuộc: Đối với hệ thống treo phụ thuộc hai bánh xe trái và phải được nối nhau bằng một dầm cứng nên khi dịch chuyển một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh xe còn lại cũng dịch chuyển. Hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe dẫn hướng. - Hệ thống treo độc lập: Đối với hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không có quan hệ trực tiếp với nhau. Vì vậy trong khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang, bánh xe kia vẫn đứng nguyên.
Do đó động học của bánh xe dẫn hướng giữ đúng hơn. Hệ thống treo độc lập cải thiện tính điều khiển, tính ổn định và độ êm dịu chuyển động của ô tô. Bộ phận hướng và phần tử đàn hồi không phụ thuộc vào nhau. Ví dụ như hệ thống treo phụ thuộc có thể là loại nhíp, loại thanh xoắn, loại treo khí.
Ngược lại, hệ thống treo loại thanh xoắn có thể độc lập hoặc phụ thuộc. Các yêu cầu cơ bản mà bộ phận dẫn hướng phải thỏa mãn: - Giữ nguyên động học của các bánh xe khi ô tô chuyển động. Điều nay có nghĩa là khi bánh xe dịch chuyển thì các góc đặt bánh xe, các chiều rộng, chiều dài cơ sở phải giữ nguyên. Nếu xe dịch chuyển theo chiều ngang Ybx (thay đổi chiều rộng cơ sở) sẽ làm lốp mòn nhanh và tăng sức cản chuyển động ô tô trên các loại đất mềm.
Dịch chuyển theo chiều dọc Xbx tuy có giá trị thứ yếu nhưng cũng gây nên sự thay đổi động học của truyền động lái. Việc làm thay đổi góc doãng 𝛼 của bánh xe dẫn hướng là điều nên tránh vì nó kèm theo mômen do hiệu ứng con quay làm cho lốp bị lắc qua lắc lại nhanh. Ngoài ra khi bánh xe lăn với góc nghiêng lớn sẽ làm mòn lốp, sinh ra phản lực ngang Y lớn, làm ô tô khó bám đường hơn. - Tránh thay đổi góc nghiêng 𝛾 của bánh dẫn hướng, vì làm trụ đứng nghiêng về phía sau nên độ ổn định của ô tô sẽ kém đi.
6 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi - Đảm bảo truyền các lực X,Y và các mômen lực từ bánh xe lên khung mà không gây biến dạng rõ rệt, hay không làm dịch chuyển các chi tiết của hệ thống treo. - Giữ được đúng động học của truyền động lái (nếu sự dịch chuyển thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc nhau). - Độ nghiêng của thùng xe phải bé. - Bộ phận hướng phải đảm bảo bố trí thuận tiện và không ngăn cản việc dịch chuyển động cơ về phía trước.
Nếu được bố trí hợp lí thì làm tăng mômen quán tính đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần được treo. - Bộ phận hướng phải có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng. - Trọng lượng bộ phận hướng và phần không được treo phải nhỏ. Kết cấu của bộ phận hướng.
Kết cấu bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc. Nhíp không phải chỉ là bộ phận đàn hồi mà còn là một thành phần của bộ phận hướng. Hệ thống treo phụ thuộc có những ưu, nhược điểm sau: Nhược điểm: - Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động. Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên va đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động.
Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường. - Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn. - Sự nối cứng bánh xe 2 bên dầm liên kết gây nên chuyển vị phụ khi xe chuyển động. Ưu điểm: - Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.
- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng) 2 bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe. - Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa. Giá thành thấp. 7 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Đỗ Đăng Khôi 1.Kết cấu bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo độc lập.