Đang tải... (xem toàn văn)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento CHƯƠNG 1 4 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 4 1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 4 1.1.1. Công dụng 4 1.1.2. Yêu cầu 4 1.1.3. Phân loại 5 1.1.3.1. Hệ thống treo độc lập 5 1.1.3.2. Hệ thống treo phụ thuộc 10 1.1.3.3. Hệ thống treo khí nén 12 1.1.3.4. Hệ thống treo tích cực 13 1.2. Cấu tạo chung của hệ thống treo 17 1.2.1. Bộ phận đàn hồi 17 1.2.1.1. Nhíp lá 17 1.2.1.2. Lò xo trụ 19 1.2.1.3. Thanh xoắn 21 1.2.1.4. Phần tử đàn hồi loại khí nén 21 1.2.1.5. Phần tử đàn hồi thuỷ khí 23 1.2.2. Bộ phận hướng 23 1.2.2.1. Bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc 23 1.2.2.2. Bộ phận hướng của hệ thống treo độc lập 23 1.2.3. Bộ phận giảm chấn 24 1.2.4. Thanh ổn định ngang 25 1.2.5. Các bộ phận khác 26
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento MỤC LỤC CHƯƠNG 1 .4 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 4 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 4 1.1.1 Công dụng .4 1.1.2 Yêu cầu 4 1.1.3 Phân loại 5 1.1.3.1 Hệ thống treo độc lập 5 1.1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc 10 1.1.3.3 Hệ thống treo khí nén .12 1.1.3.4 Hệ thống treo tích cực 13 1.2 Cấu tạo chung của hệ thống treo 17 1.2.1 Bộ phận đàn hồi 17 1.2.1.1 Nhíp lá 17 1.2.1.2 Lò xo trụ 19 1.2.1.3 Thanh xoắn .21 1.2.1.4 Phần tử đàn hồi loại khí nén .21 1.2.1.5 Phần tử đàn hồi thuỷ khí 23 1.2.2 Bộ phận hướng 23 1.2.2.1 Bộ phận hướng của hệ thống treo phụ thuộc 23 1.2.2.2 Bộ phận hướng của hệ thống treo độc lập 23 1.2.3 Bộ phận giảm chấn 24 1.2.4 Thanh ổn định ngang 25 1.2.5 Các bộ phận khác 26 CHƯƠNG 2 27 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO DỰA TRÊN XE 27 KIA SORENTO .27 2.1 Bộ phận đàn hồi 28 2.1.1 Đặc tính đàn hồi yêu cầu .28 2.1.2 Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước 30 2.2 Kiểm nghiệm bộ phận giảm chấn sau .34 2.2.1 Các kích thước và thông số cho trước của giảm chấn 36 2.2.2 Xác định tiết diện lưu thông qua các van giảm tải 38 2.2.3 Tính toán nhiệt .39 2.3.Tính toán thiết kế giảm chấn trước 40 2.3.1.Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn 47 CHƯƠNG 3……………………………………………….…………………… 50 BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO TREN XE KIA SORENTO 50 3.1 Những vấn đề trong quá trình bảo dưỡng định kỳ 50 3.1.1Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo trước 50 3.1.2 Quy trình bảo dưỡng hệ thống treo sau 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……………………………………………….… ………69 SVTH: Đặng Thế Hoàng 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… ….…71 SVTH: Đặng Thế Hoàng 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento LỜI NÓI ĐẦU Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển và đạt được nhiều thành tựu to lớn Ngày nay cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống treo có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài ”Tính toán thiết kế hệ thống treo dựa trên xe KIA SORENTO” Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống treo của ôtô KIA SORENTO nói riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn Trong quá trình làm việc của hệ thống treo không thể tránh khỏi những hư hỏng, hao mòn các chi tiết Vì vậy đề tài này còn đề cập đến vấn đề chẩn đoán hư hỏng, sửa chữa Được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Trần Ngọc Vũ cùng các thầy giáo trong khoa, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này Vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn Vĩnh Yên, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện Đặng Thế Hoàng SVTH: Đặng Thế Hoàng 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Công dụng Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu hay hệ thống chuyển động Hệ thống treo nói chung gồm ba bộ phận chính : Bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng, và bộ phận giảm chấn Mỗi bộ phận đảm nhận nhiệm vụ và chức năng riêng biệt + Bộ phận đàn hồi : Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng giảm va đập và tải trọng tác động lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ôtô khi chuyển động + Bộ phận dẫn hướng : Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, lực ngang cũng như các mômen phản lực, mômen phanh tác dung lên xe Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung và vỏ + Bộ phận giảm chấn : Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơ năng thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh Ngoài ba bộ phận chính trên trong hệ thống treo của các ôtô du lịch còn có thêm bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang Bộ phận này có tác dung làm giảm độ nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau : Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tỉnh ft, và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép, khi xe quay vòng tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao cụ thể là : SVTH: Đặng Thế Hoàng 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc thay đổi không đáng kể Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động hiệu quả và êm dịu Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là phần không được treo Kết cấu đơn giản để bố trí, làm việc bền vững tin cậy 1.1.3 Phân loại Hiện nay có nhiều loại hệ thống treo khác nhau Nếu phân loại theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng thì hệ thống treo được chia ra hai loại: hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc 1.1.3.1 Hệ thống treo độc lập Đặc điểm của hệ thống treo này là: - 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 như coi thùng xe đứng yên) - Mỗi bên bánh xe được liên kết bởi các như vậy sẽ làm cho khối lượng phần không được treo nhỏ như 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 sườn xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm của xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe - Ưu điểm : + Nó cho phép tăng độ võng tỉnh, độ võng động, do đó tăng độ êm dịu chuyển động của xe + Nó cho phép giảm dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng momen con quay + Tăng khả năng bám đường, cho nên tăng được tính ổn định và điều khiển -Nhược điểm : Có kết cấu phức tạp, đắt tiền đặc biệt với cầu chủ động Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau : a Dạng treo 2 đòn ngang: SVTH: Đặng Thế Hoàng 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới Mỗi đòn không phải chỉ là 1 thanh mà thường có cấu tạo hình tam giác hoặc hình thang Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận hướng 1- Bánh xe; 2- Giảm chấn; 2 3- Lò so; 1 3 4 4- Đòn trên; 5 5- Đòn dưới; 6- Đòn đứng 6 Hình 1.1 - Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe b Dạng treo Mc.Pherson Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0 Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong xe để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý Sơ đồ cấu tạo của hệ treo trên hình 1.2 bao gồm: đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng làm nhiệm vụ của trụ xoay đứng có một đầu được bắt khớp cầu với đầu ngoài của đòn ngang tại B, đầu còn lại được bắt vào khung xe Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn Lò xo được đặt lồng vào giữa vỏ giảm chấn và trục giảm trấn 1- Giảm chấn đồng thời A là trụ đứng; 2- Đòn ngang dưới; 3- Bánh xe; 4- Lò xo; 5- Trục giảm trấn Hình 1.2 - Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson SVTH: Đặng Thế Hoàng 6 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết Hình 1.3 - Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Chúng phải đảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe, trụ xoay dẫn hướng và khoảng cách giữa hai vết bánh xe (hình 1.3-a), độ chụm trước của bánh xe (hình 1.3-c) và góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng (hình 1.3-b) Các quan hệ giữa các thông số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động học của hệ treo c Hệ treo 2 đòn dọc Hệ treo hai đòn dọc (hình vẽ 1.4) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc Các đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe Một đầu của đòn dọc được gắn cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lề với khung hoặc dầm ôtô Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, SVTH: Đặng Thế Hoàng 7 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento lực dọc, và là bộ phận dẫn hướng Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt 1- Khung vỏ; 2- Lò xo; 3- Giảm chấn; 4- Bánh xe; 5- Đòn dọc; 6- Khớp quay Hình 1.4 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá thành hạ Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu chủ động d Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập ở đây hệ treo được phân loại là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc SVTH: Đặng Thế Hoàng 8 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento 1- Bánh xe; 2- Khớp quay trụ; 4 5 3- Đòn dọc; 6 1 4- Thùng xe; 2 3 5- Lò xo; 6- Giản chấn Hình 1.5 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết (hình vẽ 1.5) có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác Cũng giống như các hệ treo độc lập khác, hệ treo đòn dọc có thanh liên kết bộ phận đàn hồi của nó có thể là lò xo trụ xoắn Lò xo được đặt giữa khung và đòn dọc Để tiết kiệm không gian, lò xo thường được lồng vào giảm chấn e Hệ treo đòn chéo Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe SVTH: Đặng Thế Hoàng 9 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP : Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Kia Sorento 1-Dầm cầu; 2- Đòn chéo; 3- Các đăng Hình 1.6 - Sơ đồ hệ treo đòn chéo Trong hệ treo đòn chéo (hình vẽ 1.6) chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn hay dùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo có đặc điểm nổi bật ở chỗ: khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơn các loại đã xét ở trên Riêng độ chụm trước cửa bánh xe thì thay đổi không đáng kể Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại hệ thống treo rất đa dạng và phong phú, với đủ mẫu mã và chủng loại Nhưng đối với ôtô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập cho hệ treo trước như: hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo Mc.Pherson, hệ thống treo đòn dọc, đòn chéo là những loại có cấu tạo đơn giản, ít số chi tiết, khối lượng phần không được treo nhỏ, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng Còn treo sau thì đa số là dùng hệ treo phụ thuộc nhưng cũng có không ít xe dùng hệ thống treo độc lập 1.1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc Là hệ thống đặc trưng dùng với dầm cầu liền Bởi vậy, dịch chuyển của các bánh xe trên một cầu phụ thuộc lẫn nhau Việc truyền lực và mô men từ bánh xe lên khung có thể thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ các thanh đòn SVTH: Đặng Thế Hoàng 10