Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 PHần A Tổng quan về hệ thống treo Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống treo Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -1- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 1_Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo: 1.1.Công dụng: Hệ thống treo ở đây đợc hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe. Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây: -Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tơng đối theo phơng thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức có thể chấp nhận đợc những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (nh lắc ngang, lắc dọc) -Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực) lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ) lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên ). Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhng cũng phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này đợc thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây : +Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đờng tốt hay xe chạy trên các loại đờng khác nhau). +Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định. + Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe. +Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ. + Có độ bền cao + Có độ tin cậy lớn, không gặp h hỏng bất thờng. Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -2- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 1.2.Yêu cầu: Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau : -Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn. -Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt -Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng. 2. Các bộ phận chính của hệ thống treo: Hệ thống treo nói chung gồm các bộ phận chính sau đây : -Bộ phận đàn hồi : là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con ngời (60-80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phơng thẳng đứng. Bộ phận đàn hồi thờng gặp là loại : +Nhíp lá +Lò xo trụ +Lò xo côn hoặc lò xo xếp +Thanh xoắn +Khí nén +Thuỷ lực Hiện nay bộ phận đàn hồi đợc làm có xu hớng mềm mại hơn nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn êm trên mặt đờng. Hiện nay ngời ta dùng các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi độ cứng trong một giới hạn rộng. Khi xe chạy ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải thì độ cứng cần phải có giá trị lớn. Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ phận đàn hồi phụ nh : Nhíp phụ,vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ phận đàn hồi có khả năng thay đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với các bộ phận thay đổi chiều cao trọng tâm của xe. Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -3- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 -Bộ phận dẫn hớng : 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 hớng phải thực hiện tốt chức năng này. Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hớng có cấu tạo khác nhau. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phơng thẳng đứng đợc gọi là quan hệ động học. Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí đợc gọi là quan hệ động lực học của hệ treo. Trong mối quan hệ động học các thông số chính đợc 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 phơng thẳng đứng (z).Mối quan hệ động lực học đợc biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau. -Bộ phận giảm chấn : Đây là bộ phận hấp thụ năng lợng dao động cơ học giữa bánh xe và thân xe. Bộ phận giảm chấn có ảnh hởng 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. -Thanh ổn định : Trên xe con thanh ổn định hầu nh đều có. Trong trờng hợp xe chạy trên nền đờng không bằng phẳng hoặc quay vòng, dới tác dụng của lực li 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 đờng. 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. -Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình : Trên xe con các vấu cao su thờng đợc đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn. Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe. -Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe : Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe. Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -4- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau. 3. Phân loại hệ thống treo theo bộ phận dẫn hớng: Hiện nay ở trên xe ôtô hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính: Hệ thống treo phụ thuộc và Hệ thống treo độc lập. a) b) Hình 1: Sơ đồ hệ treo 1.Thùng xe 2. Bộ phận đàn hồi 3. Bộ phận giảm chấn 4. Dầm cầu 5. Các đòn liên kết của hệ treo Trong hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.1.a) các bánh xe đợc đặt trên dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền. Qua cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc, sự dịch chuyển của một bánh xe theo phơng thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia. Trong hệ thống treo độc lập (hình 1.1b) các bánh xe trên một dầm cầu rời dao động độc lập với nhau. Các bánh xe độc lập dịch chuyển tơng đối với khung vỏ. Trong thực tế chuyển động của xe điều này chỉ đúng khi chúng ta coi thùng hoặc vỏ xe đứng yên. Đối với hệ treo độc lập, căn cứ vào đặc tính động học và đặc điểm kết cấu ngời ta thờng chia làm các loại sau đây : - Treo hai đòn ngang - Treo Mc. Pherson - Treo đòn dọc Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -5- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 - Treo đòn dọc có thanh ngang liên kết - Treo đòn chéo. 3.1. Hệ thống treo phụ thuộc: Đặc trng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng. Trong trờng hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trờng hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực. Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn ốc, bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn. Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì ng- ời ta sử dụng cả bộ nhíp gồm nhiều là nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ và đợc bắt chặt với dầm cầu ở giữa nhíp. Hai đầu nhíp đợc uốn tròn lại để một đầu bắt với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia bắt với thùng hoặc khung xe bằng quang treo để cho cho nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo có khả năng truyền lực dọc và ngang. Hình 2: Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 1.Dầm cầu 2.Lò xo xoắn ốc 3. Giảm chấn 4.Đòn dọc dới 5.Đòn dọc trên 6. Thanh giằng Panhada Nếu nh bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dới và một hoặc hai đòn dọc trên. Đòn dọc dới đợc nối với cầu, đòn dọc trên đợc nối với khớp trụ (hình 1.2). Để đảm bảo truyền đợc lực ngang và ổn định vị trí thùng Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -6- 1 4 5 3 6 2 Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 xe so với cầu ngời ta cũng phải dùng thêm đòn Panhada, một đầu nối với cầu còn đầu kia nối với thing xe. Lò xo xoắn ốc trong trờng hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên cầu. Giảm chấn thờng đợc đặt trong lòng lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian. *Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những u nh ợc điểm: Nhợc điểm: -Khối lợng phần liên kết bánh xe (phần không đợc treo) lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động. Khi xe chạy trên đờng 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 đờng sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đờng. -Khoảng không gian phía dới 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 Hình 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 hiện tợng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe chuyển động. Ưu điểm: -Trong quá trình chuyển động vết bánh xe đợc cố định do vậy không xảy ra hiện tợng mòn lốp nhanh nh hệ thống treo độc lập. Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -7- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 -Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đờng nghiêng). 2 bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế hiện tợng trợt bên bánh xe. -Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa. -Giá thành thấp *Hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp các dạng sau đây: -Treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi nhíp lá. -Treo phụ thuộc có lò xo xoắn ốc và nhiều đòn liên kết (treo nhiều khâu). -Treo phụ thuộc có cấu trúc dạng đòn dọc. *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 đợc 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 đợc hạ thấp. Vấn đề ổn định lái phải tốt, trọng lợng phần không đợc treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động. Vì lí do nh vậy mà hệ thống treo phụ thuộc không đợc sử dụng trên xe có vận tốc cao, có chăng chỉ đợc sử dụng ở những xe có tốc độ trung bình trở xuống và những xe có tính năng việt dã cao. 3.2. Hệ thống treo độc lập: *Đặc điểm : -Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển dịch của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu nh coi thùng xe đứng yên). -Mỗi bên bánh xe đợc liên kết bởi các nh vậy sẽ làm cho khối lợng phần không đợc treo nhỏ nh vậy mô men quán tính nhỏ do đó xe chuyển động êm dịu. -Hệ treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sờn xe nh vậy sẽ hạ thấp đợc trọng tâm của xe và sẽ nâng cao đợc vận tốc của xe. Trong hệ thống treo độc lập còn đợc phân ra các loại sau : Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -8- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 a.Dạng treo 2 đòn ngang b.Dạng treo M.Pherson c. Dạng treo kiểu đòn dọc d.Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết. e. Dạng treo đòn chéo Đặc điểm kết cấu của các dạng treo : 6 5 4 3 2 1 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang 1.Bánh xe 2. Giảm chấn 3. Lò so 4.Đòn trên 5.Đòn dới 6. Đòn đứng 3.2.1. Dạng treo 2 đòn ngang: *Đặc điểm : Hệ treo trên 2 đòn ngang (hình 1.4) đợc sử dụng nhiều trong các giai đoạn trớc đây nhng hiện nay hệ treo này đang có xu hớng ít dần do kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian quá lớn. Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dới. Các đầu trong đợc liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ. Các đầu ngoài đợc liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng. Đòn đứng đợc nối cứng với trục Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -9- Đồ án Tốt Nghiệp Hoàng Tùng Lâm _ Ôtô-K46 bánh xe. Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dới. Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dới. Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này và đợc đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe. *Phần tử đàn hồi trên hệ treo 2 đòn ngang: + Nhíp. Trên xe Fiat nhíp đợc đặt nằm ngang, 2 đầu nhíp đóng vai trò nh đòn nhng đợc bắt chặt vào khung vỏ tại 2 điểm ở khoảng giữa nhíp nh vậy nhíp sẽ có độ cứng nhỏ do đó xe sẽ chuyển động êm dịu. Trên xe Autobiantri nhíp có thể thay thế cho đòn ngang trên của hệ thống treo. Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền nh- ng lại có nhợc điểm là thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động. + Lò xo : Lò xo xoắn ốc (hình 1.5) -Ưu điểm : -Có khối lợng nhỏ -Lắp ráp đơn giản. Hình 5: Một số dạng lò so đặc biệt -Chiếm ít không gian của xe. -Không chịu ảnh hởng do ma sát nên không phải chăm sóc. -Nhợc điểm : -Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hớng -It có khả năng dập tắt dao động Lò xo trụ : -Ưu điểm : Thiết Kế Hệ Thống Treo Mc.Pherson Cho Xe Du Lịch -10-