CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1. Công dụng và phân loại hệ thống treo 1. Công dụng: Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô v ới bánh xe, có tác dụng làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảo đúng đ ộng h ọc bánh xe. - Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định.
- Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo và lực phanh sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mô men phản lực đến gầm và thân xe - Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh hưởng của mặt đường không bằng phẳng. Trong trường hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ với bánh xe thông qua dầm cầu, hoặc vỏ cầu. Để đơn giản chúng ta coi hệ thống treo nối đàn hồi với khung vỏ bánh xe. Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của hệ thống treo Để đảm bảo công dụng như đã nêu ở hệ thống treo thường có 3 b ộ phận chủ yếu: - Bộ phận đàn hồi - Bộ phận giảm chấn - Bộ phận hướng 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 ngược lại.
Bộ phận đàn h ồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc một cụm chi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp h ệ thống treo bằng khí hoặc thủy khí). Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài, việc biến Trang 1 Đồ án tốt nghiệp Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 2,5 t ấn năng lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ô tô là giảm chấn thủy lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được pis- ton giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lưu. Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài.
Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đ ảm bảo cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe. Phân loại: Hệ thống treo ô tô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và theo phương pháp dập tắt dao động 1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng: Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), nên khi một bánh xe bị dịch chuyển (trong mặt phảng ngang hoặc đứng) thì bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển. Ưu điểm của hệ thống treo ph ụ thu ộc là đ ơn giản, rẻ tiền, và đảm bảo 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 ph ần t ử đàn hồi là nhíp thì nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng. Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải vá bánh xe bên trái không có liên kết cứng với nhau. 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 người ta phân ra hệ thống treo đ ộc l ập có s ự d ịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc và đ ồng th ời cả hai mặt phẳng.
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 bộ phận dẫn hướng 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. Trang 2 Đồ án tốt nghiệp Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 2,5 t ấn a) Hệ thống treo phụ thuộc b) Hệ thống treo độc lập Hình 1. 1 Phân loại HT treo 1.
Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi: Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp, lò xo, thanh xoắn. Phần tử đàn hồi là khí nén: bình chứa khí 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 chế độ xoắn.
Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động: Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực dạng đòn và ống Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học trong phần tử đàn hồi và trong phần tử hướng. Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo 1. Các phương án bố trí: a) b) d) c) Hình 1. 2 Một số phương án bố trí a) Hệ thống treo phụ thuộc nhíp Trang 3 Đồ án tốt nghiệp Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 2,5 t ấn b) Hệ thống treo độc lập đặt nghiêng c) Hệ thống treo độc lập thanh xoắn loại 2 đòn d) Hệ thống treo McPherson (treo kiểu nến) 1.
Phân tích ưu, nhược điểm của các phương án bố trí: a) Ưu, nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc: Ưu điểm: Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe (được nối cứng) không thay đổi. Điều này làm cho mòn lốp giảm đối với trường hợp treo độc lập. Do hai bánh xe được nối cứng nên khi có lực bên tác dụng thì lực này được chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bên của xe. Hệ thống treo phụ thuộc dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản hơn so với HT treo độc lập.
Giá thành thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp sửa chữa, bảo dưỡng. 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 và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động. Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền 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. Trang 4 Đồ án tốt nghiệp Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 2,5 t ấn Hình 1. 3 Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất. Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hi ện t ượng xu ất hi ện chuyển vị phụ khi xe chuyển động.
Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc: Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát triển của kỹ thuật thì tốc độ của ô tô ngày càng được nâng cao. Khi tốc độ ô tô ngày càng cao thì yêu cầu về kỹ thuật của ô tô ngày càng khắt khe : trọng tâm của ô tô cần phải được hạ thấp. Vấn đề ổn định lái phải tốt, trọng lượng phần không được treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động. Vì lí do như vậy mà hệ thống treo phụ thu ộc không được sử dụng trên xe có vận tốc cao.
b) Ưu, nhược điểm của hệ thống treo độc lập: Ưu điểm: Khác với HT treo phụ thuộc, HT 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 được liên kết bở các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không được treo nhỏ, ô tô chuyển động đạt được độ êm dịu cao. Hệ treo không cần s ử dụng dầm ngang, khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bên sườn xe. Đặc điểm này cho phép hạ thấp trọng tâm xe do đó nâng cao đ ược tốc độ của xe.
Nhược điểm: Ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng 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 h ệ th ống khác trên ô tô. HT treo độc lập dầm cầu thường là dầm cầu r ời nên khi xe đi trên Trang 5 Đồ án tốt nghiệp Thi ết k ế h ệ th ống treo xe t ải 2,5 t ấn các đoạn đường gồ ghề rất dễ làm thay đổi các góc đặt bánh xe, d ẫn đ ến s ự mất ổn định của xe. Giá thành của hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với hệ th ống treo phụ thuộc.
Phương án thiết kế hệ thống treo xe tải 2. Hệ thống treo trước Hệ thống treo có ba phần tử: Phần tử dẫn hướng, phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn. Nhiệm vụ chính của bộ phận đàn hồi là tiếp nhận và truyền lực thẳng đứng từ đường lên khung xe, giảm tải trọng động và đảm bảo độ êm dịu cho ô tô khi chuyển động trên những đoạn đường khác nhau. Bộ phận đàn hồi của xe tải thường sử dụng các loại sau: + Loại lò xo trụ + Loại lò xo thanh xoắn + Loại nhíp a) Nhíp b) Lò xo trụ c) Thanh xoắn Nhíp: là bộ phận đàn hồi được sử dụng rất nhiều trong ô tô.
Ch ức năng chính là đàn hồi theo phương thẳng đứng. Chức năng dẫn hướng truyền lực dọc, ngang, có thể cả lực bên. Chức năng giảm chấn đảm nhi ệm nh ờ gi ảm chấn, ma sát giữa các lá nhíp, ma sát trong các lớp cao su. Nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn, rẻ tiền, sửa chữa thay thế cũng rất đơn giản.
Với những đặc điểm trên chọn bộ phận đàn hồi của hệ thống treo là hệ nhíp.