MỞ ĐẦU 1.1Tổng quan về vấn đề Hệ thống treo là một phần quan trọng trong cấu trúc của một chiếc xe ô tô, hệ thống này ảnh hưởng đến sự an toàn, thoải mái êm dịu và hiệu suất làm việc của người lái xe. Hệ thống treo giúp duy trì sự ổn định của xe trên mọi địa hình, làm giảm sóc nảy khi di chuyển trên những cung đường gồ ghề. Với xu thế phát triển hiện nay của ngành ô tô, việc cải thiện hệ thống treo ngày càng được đòi hỏi cao hơn, thách thức các kỹ sư trong việc đưa ra các phương án treo phù hợp cho từng loại xe trong khi vẫn đảm bảo được độ êm dịu, giá thành phù hợp với từng loại đó. Các vấn đề của hệ thống treo phải đối mặt thường là các yếu tố môi trường.
Do hoạt động trong nhiều môi trường khác nhau và trong nhiều điều kiện thời tiết. Các vật liệu sử dụng trong hệ thống treo phải được chọn lọc sao cho bền vững với thời gian và môi trường, không gây ô nhiễm và có khả năng tái chế. Ở những xe có tải trọng cao, hệ thống treo còn phải là một bộ phận dễ dàng thay thế hoặc sửa chữa khi xảy ra hư hỏng, đồng thời giá thành còn phải phù hợp với thị hiếu của người kinh doanh vận tải. Từ đó đặt ra cho các nhà thiết kế những thách thức trong việc chế tạo ra một hệ thống phù hợp cho từng loại xe.
Hệ thống treo là một phần thiết yếu của một chiếc xe ô tô. Nó ảnh hưởng đến khả năng vận hành và độ an toàn lẫn êm dịu của người sử dụng và cả hàng hóa mà chiếc xe ấy chuyên chở theo. Việc cải thiện liên tục trong công nghê và mục tiêu bền vững đã đặt ra những thách thức mới cho việc phát triển hệ thống treo ngày càng hiệu quả và tiến bộ hơn.2 Lý do chọn đề tài Hệ thống treo ô tô được bắt đầu vào những năm đầu của ngành công nghiệp ô tô ở cuối thế kỷ 19. Các hệ thống ban đầu đơn giản và chủ yếu dựa trên những cấu trúc cơ học đơn giản để giảm chấn các tác động từ đường xấu và giúp xe ổn định hơn khi di chuyển.
Về sau con người đã tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt được các chấn động khi Trang 1 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Nhật Trường ngồi trên xe. Ngày nay, với xu hướng phát triển kéo theo nhu cầu một chiếc xe có độ êm dịu cùng các cải tiến hiện đại đòi hỏi hệ thống treo phải có bước tiến trong việc đảm bảo độ êm dịu cho người sử dụng lẫn độ an toàn cho hàng hóa khi vận chuyển, đồng thời tăng cường khả năng vận tải trong điều kiện khắc nghiệt, trọng tải vận chuyển lớn. Trong khi đòi hỏi ở chi phí có thể chấp nhận được, bảo dưỡng dễ dàng, sửa chữa nhanh gọn khi gặp hỏng hóc. Tối ưu hệ thống treo có thể đảm bảo sức khỏe cho người sử dụng, đồng thời gia tăng khả năng vận chuyển hàng hóa.
Từ đó đóng góp cho ngành giao thông vận tải nước nhà phát triển và phát triển các ngành chế tạo trong nước và các ngành hậu cần của ô tô tăng tiến trên đà phát triển.3 Phương pháp nghiên cứu Dựa trên cơ sở lý thuyết đã được học từ các môn: Lý thuyết ô tô, Sức bền vật liệu, Dao động ô tô, Công nghê chế tạo và lắp ráp ô tô, … và các môn học thực hành: Thức tập khung gầm ô tô,… em có được những kiến thức cơ bản để có thể tính toán thiết kế một hệ thống treo cơ bản dành cho một chiếc xe có tải trọng lớn.4 Lý do giới hạn đề tài Do còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức và kinh nghiệm của bản thân trong việc tính toán thiết kế nên đề tài tính toán thiết kế hệ thống treo của xe Hino 15 tấn được giới hạn trong việc tính toán các thông số của hệ thống treo lá nhíp, phân tích các lực tác dụng, kiểm tra điều kiện bền, thiết kế giảm chấn, thanh giằng,. của hệ thống bao gồm các phần chính như: hệ thống treo trước và sau, hệ thống giảm chấn trước và sau. Cuối cùng là một vài hư hỏng thường gặp của hệ thống này và các phương án sửa chữa, bảo dưỡng dành cho hệ thống.4 Cấu trúc đề tài Đề tài được chia làm 5 chương với thứ tự thiết kế từ hệ thống treo cầu trước, giảm chấn trước và hệ thống treo sau. Cuối cùng là một số hư hỏng của hệ thống cũng như phương án sửa chữa thích hợp.
Trang 2 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Nhật Trường Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết về hệ thống treo trên xe ô tô 2.1 Chức năng và yêu cầu của hệ thống treo Hệ thống treo là bộ phận có nhiệm vụ nối đàn hồi khung vỏ ô tô với hệ thống chuyển động nhằm giảm va đập truyền từ mặt đường lên khung vỏ nhằm tạo độ êm dịu khi chuyển động. Yêu cầu của hệ thống treo: - Nối mềm giữa phần được treo và phần không được treo. - Tạo điều kiện cho bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không mong muốn có khác của bánh xe (Lắc ngang, lắc dọc). - Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe: bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo, lực phanh, lực đẩy), lực bên (lực ly tâm, lực gió), mômen chủ động, mômen phanh.
Để thực hiện được điều này hệ thống treo được thiết kế phải đảm bảo: - Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe đó là xe có thể chạy trên địa hình phức tạp. - Bánh xe có khả năng dịch chuyển trong một giới hạn không gian hạn chế. - Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý, thoả 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 bánh xe. - Không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ xe.
- Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo các tần số dao động riêng của vỏ xe và độ võng động phải đảm bảo vận tốc của xe khi chuyển động trên đường xấu phải nằm trong giới hạn cho phép, ở giới hạn này không có sự va đập lên các bộ phận hạn chế. Trang 3 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Nhật Trường - Độ võng của bánh xe dẫn hướng vẫn gữ đúng khi bánh xe dẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là khoảng cách giữa hai bánh xe trước và các góc đặt trụ đứng và bánh dẫn hướng không bị thay đổi). - Dập tắt nhanh các dao động khi ôtô đi qua đường ghồ ghề. - Hệ thống treo còn phải đủ cứng vững và độ bền để làm việc an toàn Để đảm bảo các chức năng và ổn định trong các điều kiện vận hành, hệ thống treo gồm có 3 phần tử chủ yếu sau: - Phần tử 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 hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết hoặc một cụm chi tiết bằng kim loại (nhíp, lò xo, thanh xoắn ,. - Phần tử dẫn hướng: có tác dụng đảm bảo đúng động học bánh xe, đảm bảo xi chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, momen giữa khung vỏ và bánh xe. - Phần tử giảm chấn: có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra ngoài. Việc biến năng lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát thủy lực của dòng chất lỏng qua lỗ tiết lưu đến khoang bên cạnh và tỏa nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn và tỏa ra ngoài.2 Phân loại hệ thống treo Có nhiều cách để phân loại hệ thống treo theo nhiều tiêu chí khác nhau: Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng: - Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên khi một bánh xe bị chuyển dịch thì bánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển.
Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có phần tử 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 và bánh xe bên trái không có liên kế cứng. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự dịch chuyển của bánh xe kia. Hệ thống treo độc lập chỉ sư dụng ở những xe có kết cầu rời, có độ êm dịu cả xe cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt.
Trang 4 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Trần Nhật Trường - 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 2 cầu liền kề nhau. Theo bộ phận đàn hồi: -Loại bằng kim loại: + Hệ thống treo loại nhíp lá + Hệ thống treo loại lò xo xoắn ốc + Hệ thống treo loại thanh xoắn - Loại khí: + Khí nén có bình chứa là cao su kết hợp sợi vải bọc làm cốt: dạng màng phân chia và kết hợp - Loại thủy lực - Hệ thống treo loại thủy khí + Kháng áp. + Không kháng áp. Theo phương pháp dập tắt dao động: + Dập tắt dao động nhờ giảm chấn thủy lực: 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 hướng.2 Chọn phương án thiết kế Các dòng xe hiện nay sử dụng hệ thống treo với nhiều dạng khác nhau. Có kết cấu thay đổi theo từng xe cụ thể. Nhưng tóm gọn lại vẫn ở các loại chính là: treo phụ thuộc, treo độc lập và treo cân bằng (đối với các xe có tải trọng lớn và có 3 cầu trở lên).1 Giới thiệu về hệ thống treo độc lập Ở hệ thống treo độc lập các bánh xe không có tác dụng trực tiếp lên nhau khi di chuyển. Các bánh xe không ảnh hường tới nhau khi một bên chuyển động trên một mặt phẳng, một bên chuyển động trên đường gồ ghề.