Tải bản đầy đủ

Khảo sát động học hệ thống treo xe matiz (link bản full+ bản vẽ ở trang cuối)

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO VÀ ĐỘNG HỌC HỆ
THỐNG TREO
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống treo
1.1.1. Công dụng
-

Hệ thống treo ở đây được 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 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 muốn có khác của bánh xe (như 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 ).
1.1.2. Phân loại hệ thống treo
Hệ thống treo có thể được phân loại như sau:
• Hệ thống treo phụ thuộc: Các bánh xe được đặt trên 1 dầm cầu

cứng, khi bánh xe bên này dao động sẽ gây nên một chuyển vị
nào đó ở bánh bên kia. Bộ phận đàn hồi của hệ treo này thường
là nhíp lá hoặc lò xo xoắn.
• Hệ thống treo độc lập: Các bánh xe đặt trên 1 dầm cầu rời dao
động độc lập với nhau. Dựa theo đặc tính động học và đặc điểm
kết cấu người ta còn phân ra các loại sau:
- Dạng treo 2 đòn ngang
- Dạng treo Mc. Pherson
- Dạng treo kiểu đòn dọc

3


- Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh liên kết
- Dạng treo đòn chéo
1.1.3. Yêu cầu.
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết
phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực. Quan hệ này được
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 đường tốt hay chạy trên các loại đường khác
nhau).
-Có tần số dao động riêng thích hợp với từng loại ôtô để đảm bảo độ
êm dịu cần thiết.
-Có độ võng động đủ để không sinh ra va đập lên các ụ đỡ.
-Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động giữa vỏ xe và cầu xe.
-Khi quay vòng hoặc khi phanh thì vỏ ôtô không bị nghiêng quá giới
hạn cho phép.
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 học và động lực học của chuyển động bánh xe.
1.1.4. Cấu tạo chung.
Mặc dù có nhiều chi tiết, nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo
được quy thành ba bộ phận chính sau:
-Bộ phận hướng: dùng để xác định động học và tính chất dịch
chuyển tương đối của các bánh xe với khung hay vỏ ôtô. Bộ phận hướng
dùng để truyền các lực dọc, lực ngang cũng như các mômen từ bánh xe lên
khung hay vỏ ôtô.
-Bộ phận đàn hồi: dùng để truyền các lực thẳng đứng và giảm tải
trọng động khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng nhằm đảm


bảo độ êm dịu cần thiết.

4


-Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát ở hệ thống treo sinh ra lực cản
để dập tắt dao động của ôtô
1.2 Động học hệ thống treo.
1.2.1 Khái niệm động học hệ thống treo.
Động học hệ thống treo nghiên cứu mối quan hệ động học giữa bánh
xe với khung xe khi bánh xe thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng
Các thông số chính được xem xét trong động học hệ thống treo là :
sự dịch chuyển (chuyển vị ) của bánh xe trong không gian ba chiều khi vị
trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng. Các dịch chuyển này ảnh
hưởng đáng kể đến khả năng truyền các lực (ba chiều) và các mômen (theo
ba trục) khi bánh xe ở các vị trí khác nhau.
Nếu bánh xe dịch chuyển tương đối đối với khung xe (chuyển vị z)
(hình 1.1) hoặc thân xe nghiêng đi một góc γ, dịch bên vết bánh xe Δy, góc
tự điều khiển bánh xe β, và thay đổi tâm quay tức thời bánh xe. Các mối
quan hệ này gọi là quan hệ động học của hệ thống treo.

Hình 1.1 Quan hệ chuyển vị của hệ treo hai đòn ngang.
a. Bánh xe dịch chuyển z

b. Khi thùng xe nghiêng ψ

Các kết cấu hiện nay rất đa dạng về kích thước, hình dáng và vị trí
bố trí các đòn treo, bởi vậy quan hệ động học của chúng rất khác nhau .
Sự dịch bên Δy của bánh xe gây nên mòi mòn lốp và làm giảm khả
năng truyền lực bên của bánh xe. Mặt khác sự thay đổi vết lốp liên quan

5


đến khả năng ổn định của xe, do vậy giá trị lêch bên Δy đã khống chế sao
cho nhỏ nhất.
1.2.2 Khái niệm và cách xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng
ngang.
Tâm quay tức thời của bánh xe là một khái niệm trừu tượng, được
dùng trong khi xem xét động học của hệ treo. Người ta sử dụng khái niệm
này nhằm xác định khả năng chuyển vị của bánh xe trong không gian.
Trên hình 1.2 trình bày phương pháp xác định tâm quay tức thời của
và tâm nghiêng tức thời của cầu xe đối với hệ treo độc lập có phần tử
hướng loại hai đòn treo ngang xe. Nếu kéo dài đường tâm đòn trên và đòn
dưới (nối khớp trong và ngoài) chúng gặp nhau tại P. P được gọi là tâm
quay tức thời của bánh xe. Điểm K là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt
đường, khả năng chuyển dịch tiếp theo của K sẽ theo các mũi tên. Vì hệ
treo cho hai bên là đối xứng vì vậy chỗ cắt nhau của mặt phẳng dọc đối
xứng của xe với đường PK sẽ là tâm nghiêng tức thời của xe S. Khi vị trí
của bánh xe thay đổi so với thân xe P và S sẽ thay đổi. Giá trị thay đổi của
nó không lớn so với kích thước của xe. Bởi vậy người ta có thể đánh giá
chất lượng động học hệ thống treo.

Hình 1.2 Xác định tâm quay tức thời của bánh xe P và tâm nghiêng cầu xe S
Phương pháp xác định tâm nghiêng quay trên mặt phẳng dọc xe chỉ
ra trên hình 1.3. Qua khớp cầu trên và dưới (phía ngoài đòn ngang) kẻ hai
đường song song với đường tâm của khớp trụ trong, chúng cắt nhau tại O 1.
O1 là tâm quay của bánh xe trên mặt phẳng dọc. Khả năng dịch chuyển tiếp

6


theo của bánh xe theo hướng chỉ mũi tên. Khi các khớp phụ phía trong
(điểm liên kết với thân xe) được bố trí song song thì tâm O 1 nằm xa vô
cùng, sự dịch chuyển của bánh xe chỉ xảy ra theo phương thăng đứng.

Hình 1.3 :Phương pháp xác định tâm quay bánh xe trên mặt phẳng dọc xe O1
1.3 Động học hệ thống treo độc lập dạng treo Mc. Pherson
1.3.1. Đặc điểm.
Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang.
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 để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý.
Sơ đồ cấu tạo của hệ treo (Hình 1.4) bao gồm: một đòn ngang dưới,
giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B.
đầu còn lại được bắt vào khung xe. Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm
chấn. Lò xo có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn.
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.

7


Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo hệ treo McPherson
1- Giảm chấn đồng thời là trụ đứng; 2- Đòn ngang dưới; 3- Bánh xe; 4Lò xo; 5- Trục giảm chấn; P: tâm quay bánh xe; S: tâm quay tức thời
theo mp ngang của thùng xe.

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 trấn cần phải cú độ cứng
vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay
đổi cần thiết.
1.3.2. Mối quan hệ động học của hệ treo Mc. Pherson
Mối quan hệ giữa các chuyển vị được xem xét như ở hệ treo hai đòn
ngang. Khi bánh xe dịch chuyển theo phương Z, sẽ gây nên sự thay đổi góc
nghiêng bánh xe γ dịch chuyển bên Δy,góc điều khiển β.
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, độ chụm trước của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe,
đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của
trụ xoay dẫn hướng. Các quan hệ giữa các thông số đú phụ thuộc vào sự

8


chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động
học của hệ treo.
Trong tính toán xác định độ dài đòn ngang dưới để sao cho khi bánh
xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng thì độ sai lệch khoảng cách bánh
xe (∆B) và độ sai lệch góc nghiêng (∆δ) của trụ xoay đứng thay đổi trong
ghới hạn cho phép.
1.3.3. Xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng ngang.
Việc xác định tâm quay tức thời của bánh xe và tâm nghiêng của cầu
xe trên mặt phẳng ngang chỉ ra trên hình 1.4. Nếu kéo dài đường trục của
đòn ngang dưới và kẻ đường vuông góc với đường tâm trụ đứng giả tưởng
(nối hai tâm khớp trên và dưới của đòn đứng),chúng sẽ gặp nhau tại P (tâm
quay tức thời trong mặt phẳng ngang). Nối PK cắt mặt phẳng đối xứng tại
S (tâm nghiêng cầu xe trên mặt phẳng ngang). Tâm nghiêng cầu xe trên
mặt phẳng dọc xác định trên hình 1.5

Hình 1.5 Xác định tâm nghiêng dọc của hệ treo McPherson O1
Đối với cầu dẫn hướng, khớp B là khớp cầu nối,khớp A có góc lắc
nhỏ nên thường là khớp cao su dày. Do vỏ giảm chấn và trục phải xoay
tương đối khi quay vòng,nên lò xo có thể đặt một đầu trên một ổ bi
tựa,hoặc đầu trục giảm chấn có một ổ bi tựa để giảm ma sát khi xoay.

9


Đối với cầu không dẫn hướng ,khớp B ở dạng trụ,còn khớp A chỉ có
ổ tựa cao su dày.
1.4 Tổng quan về phần tử hướng.
1.4.1.

Khái quát về phần tử hướng
Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô

men từ mặt đường lên khung xe. Phần tử hướng quyết định đến động học
hệ thống treo. Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển
của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay
vòng của ô tô. Để đảm bảo chức năng, nhiệm vụ này, phần tử hướng cần
đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động. Điều này có
nghĩa là khi bánh xe chuyển động thẳng đứng, các góc đặt bánh xe, các
chiều rộng, chiều dài cơ sở phải giữ nguyên. Dịch chuyển bánh xe theo
chiều ngang (thay đổi chiều rộng cơ sở) sẽ làm lốp mòn nhanh và tăng sức
cản chuyển động của ô tô trên nền đất mềm. Dịch chuyển bánh xe theo
chiều dọc tuy có giá trị thứ yếu nhưng gây nên sự thay đổi động học của
chuyển động lái. Thay đổi góc doãng của bánh xe dẫn hướng là điều nên
tránh, vì nó kèm theo hiện tượng mô men hiệu ứng con quay, làm cho bánh
xe lắc xung quanh trục đứng. Khi bánh xe lăn với góc nghiêng lớn, sẽ làm
lốp mòn, sinh ra phản lực ngang lớn làm xe khó bám đường.
- Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng γ vì khi

γ thay đổi làm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi. Khi
bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thay
đổi góc δ ), làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô không
bám đúng đường.
- Đảm bảo truyền lực ngang, lực dọc, mô men từ bánh xe lên khung xe
mà không gây biến dạng rõ rệt, không làm dịch chuyển các chi tiết của bánh
xe.

10


- Giữ được đúng động học của dẫn động lái, nghĩa là sự dịch chuyển
thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc vào
nhau.
- Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé. Phần tử
dẫn hướng có ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi tuỳ
theo phần tử dẫn hướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé, phần tử dẫn
hướng còn ảnh hưởng đến vị trí tâm của độ nghiêng bên.
- Phần tử dẫn hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tô
được thuận tiện.
- Kết cấu phần tử dẫn hướng phải đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảo
dưỡng.
- Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo.
- Hệ thống treo 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 hướng phải đảm bảo làm tốt chức năng này. Với mỗi
hệ treo,bộ phận dẫn hướng có chức năng khác nhau.
Nó có thể có những chi tiết khác nhau tuỳ thuộc hệ thống treo phụ
thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn. Nó gắn
liền với các dạng hệ thống treo.
Trong hệ thống treo phụ thuộc hoặc độc lập phần tử hướng có thể là:
nhíp,đòn treo,thanh giằng. . .
a. Hệ thống treo phụ thuộc với bộ phận dẫn hướng là thanh giằng: 2 thanh
(hình 1.6a) hoặc 4 thanh (hình 1.6b)
Đối với kết cấu phần tử hướng dạng hai thanh là hai đòn treo dọc
cùng với thanh giằng ngang. Nó có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực
ngang và các mômen từ bánh xe qua dầm cầu, qua các phần tử của bộ phận
hướng lên khung ôtô.

11


Hình 1.6 Treo phụ thuộc
Đối với kết cấu ở hình 1.6b là loại sử dụng bốn thanh giằng dọc và
một thanh giằng ngang làm các phần tử của bộ phận dẫn hướng. Các thanh
giằng này đều có một đầu bắt với cầu xe bằng các khớp bản lề có cao su và
một đầu còn lại bắt với khung cũng bằng các khớp bản lề có cao su.
Ngoài các thanh giằng của bộ phận hướng nói trên còn bố trí thanh
ổn định với mục đích giảm sự biến dạng chênh lệch lớn giữa các phần tử
đàn hồi hai bên bánh xe bảo đảm ổn định cho thân ôtô.
b. Hệ thống treo độc lập với bộ phận dẫn hướng là các thanh đòn: đòn dọc
(hình 1.7) đòn ngang (hình 1.8) đòn chéo (hình 1.14).
Hệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫn
hướng giữa bánh xe (hoặc cầu xe) với khung ôtô bằng các đòn dọc. Các
đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe. Số lượng đòn
dọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc
(hình 1.6) hoặc hệ thống treo độc lập (hình 1.7).
Nếu đòn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu kéo hoặc nén
thì trong bộ phận hướng phải có thêm một đòn ngang (hình1.7).
Trên hình 1.7 là sơ đồ và cấu tạo của hệ thống treo độc lập phần tử
đàn hồi là lò xo với đòn treo dọc. Loại này chỉ bố trí hai đòn treo dọc phía
dưới. Để các đòn treo có thể chịu được các lực dọc, lực ngang và mômen
thì các đòn treo này phải có cấu tạo sao cho độ cứng vững lớn. Thường thì

12


đòn treo loại này có kết cấu dạng hộp với tiết diện tương đối lớn. Một đầu
đòn treo được cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại được liên kết bản lề
với khung hoặc dầm ôtô. Khớp bản lề có chiều dài tương đối lớn nhằm
mục đích để các đòn dọc có thể chịu được lực ngang hoặc mômen theo các
hướng khác nhau.
Vì lò xo có dạng hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bên
trong lò xo để bố trí giảm chấn. Do những đặc điểm cấu tạo trên nên hệ
thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo
nhỏ.

Hình 1.7
1 - khung ôtô; 2 - phần tử đàn hồi lò xo; 3 - giảm chấn ống thuỷ lực; 4 bánh xe; 5 - đòn treo dọc; 6 - khớp bản lề.

Hệ thống treo với hai đòn ngang có cấu tạo như sau:
- Một đòn phía trên và một đòn phía dưới (hình 1.13a). Mỗi một đòn
không phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo dạng khung hình tam
giác hoặc hình thang. Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được
chức năng của bộ phận hướng. Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kết
bản lề với khung hoặc dầm ôtô. Đầu còn lại được liên kết với đòn đứng
bởi các khớp cầu. Bánh xe được cố định với đòn đứng. Nếu là bánh xe
dẫn hướng thì bánh xe cùng đòn đứng có thể quay quanh một trụ để quay
bánh xe khi ôtô quay vòng.

13


Nếu chiều dài của đòn ngang trên và đòn ngang dưới bằng nhau thì
hai đòn ngang như hai cạnh của một hình bình hành. Do đó khi bánh xe
dao động lên xuống thì bánh xe còn bị trượt ngang do khoảng cách giữa
hai bánh xe thay đổi (hình 1.13a), điều này sẽ làm lốp bánh xe chóng mòn.
Vì vậy để khắc phục nhược điểm này thì người ta thường bố trí đòn ngang
trên có kích thước ngắn hơn đòn ngang dưới và khi đó hai đòn ngang như
hai cạnh của một hình thang vuông (hình 1.13b). Nhờ bố trí như vậy nên
khi bánh xe dao động lên xuống thì khoảng cách giữa hai bánh xe thay đổi
không dáng kể, hạn chế mài mòn lốp bánh xe.

Hình 1.8 Treo độc lập
Cấu tạo cụ thể của hệ thống treo hai đòn ngang được mô tả trên hình
1.13c

14


Đòn treo trên có dạng hình tam giác hai đầu phía trong được liên kết
bản lề hoặc cầu với khung hoặc dầm ôtô. Đầu ngoài được liên kết bằng
khớp cầu với đòn xoay đứng trên đó lắp bánh dẫn hướng. Đòn dưới dạng
thanh đơn có một đầu liên kết bản lề hoặc khớp cầu với khung hoặc dầm
ôtô, đầu còn lại liên kết với trụ xoay đứng. Để tăng cường khả năng truyền
lực dọc, lực ngang và mômen trong bộ phận hướng còn bố trí thêm thanh
giằng.
Hệ thống treo đòn chéo:cấu tạo và bố trí chung của hệ thống treo
đòn chéo được mô tả trên hình 1.14

Hình 1.9 Treo độc lập đòn chéo
c. Trong hệ thống treo bộ phận dẫn hướng cũng có thể là bộ phận đàn hồi
Hệ thống treo phụ thuộc, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là bộ phận
dẫn hướng.
Hệ thống treo phụ thuộc phần từ đàn hồi là nhíp có thể được bố trí
ở cầu bị động (cầu dẫn hướng) như trên hình 1.15a hoặc bố trí ở cầu chủ
động như trên hình 1.15b.
Trong cả hai trường hợp trên nhíp vừa là phần tử đàn hồi đồng thời
làm luôn bộ phận dẫn hướng. Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp
có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh
xe qua cầu xe lên khung. Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền các
mômen từ bánh xe lên khung đó là mômen kéo hoặc mômen phanh. Vì

15


nhíp làm luôn bộ phận hướng nên ở các sơ đồ này chúng ta không thấy các
đòn treo và thanh giằng.
Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tai nhíp
bắt lên khung hoặc dầm có một đầu cố định còn một đầu di động. Đối với
nhíp sau thường đầu cố định ở phía trước còn đầu di động ở phía sau để
phù hợp với khả năng chịu lực đẩy (lực kéo tiếp tuyến) và lực kéo (lực
phanh) tác dụng từ bánh xe qua cầu xe lên nửa nhíp phía trước có đầu cố
định. Đối với nhíp trước đầu cố định ở phía trước hay phía sau còn phụ
thuộc vào vị trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúng động học giữa hệ thống
treo và hệ thống lái.

Hình 1.10 Treo phụ thuộc
Hệ thống treo độc lập với giảm chấn cũng là bộ phận dẫn hướng (treo
Mc. Pherson).
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

16


độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có
những thay đổi cần thiết.
1.4.2.

Cấu tạo của bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng của hệ treo rất đa dạng, nó bao gồm:
- Thanh đòn liên kết.
- Các khớp trụ,khớp cầu.
a. Thanh đòn liên kết.
Hình dạng của các thanh đòn liên kết tùy thuộc vào việc truyền lực
và không gian bố trí, ở các hệ treo khác nhau hình dạng của thanh đòn tùy
thuộc kết cấu cụ thể.
Các thanh, đòn có tiết diện đặc trưng chế tạo từ thép
(C45V;34Cr4V;41Cr4V) có chất lượng cao, hoặc từ hợp kim nhôm (AlZn
MgCu1; 5F50; AlMgF44) được đúc trong điều kiện công nghệ đúc hoàn
thiện. Để tạo nên các dạng thanh kết cấu các thanh đòn loại này có thể
ghép các chi thiết bằng mối ghép bu lông.
Ngày nay các thanh liên kết còn được chế tạo phổ biến bằng phương
pháp dập,hàn,có thiết diện hợp. Phương pháp này rẻ tiền,trọng lượng kết
cấu nhỏ. Một vài dạng thanh có hình dạng tiết diện phức tạp
Đối với hệ treo có đòn liên kết, đòn ngang quyết định độ cứng liên
kết giữa hai bên. Bởi vậy các tiết diện cần hợp lí,vị trí bố trí đòn ngang liên
kết được xem xét trên cơ sở đảm bảo liên kết “mềm” giữa hai bên bánh xe
theo cá quan hệ động học tối ưu.

17


Hình 1.11 Các chi tiết chế tạo từ phương pháp đúc

Hình 1.12 Các chi tiết chế tạo bằng phương pháp đúc,hàn

18


Hình 1.13 Các chi tiết chế tạo từ phương pháp đúc

Hình 1.14 Các dạng tiết diện và bố trí đòn ngang trong hệ treo có đòn liên kết
Với các kết cấu này, việc gia công,chế tạo có ý nghĩa quan trọng,
quyết định độ bền và khả năng làm việc của đòn.
b. Các khớp trụ và khớp cầu:
Khớp cầu bao gồm:quả cầu, bạc nhựa, vỏ và thân. Ngày nay các
khớp cầu thường được chết tạo liền khối. Trên vỏ của khớp cầu có các lỗ
để bắt với các đòn.

Hình 1.15 Các dạng khớp cao su

19


CHƯƠNG 2
ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO XE MATIZ
2.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống hệ thống treo xe Matiz.
Hệ thống treo xe Matiz bao gồm hệ treo trước và treo sau. Hệ thống
treo trước xe Matiz là hệ thống treo độc lập kiểu Mc Pherson và treo sau là
hệ thống treo phụ thuộc kiểu đòn treo với các phần tử đàn hồi là nhíp với
dầm xoắn.
Các hệ thống treo trên xe Matiz gồm 3 bộ phận chính:
- Phần tử đàn hồi là lò xo: có chức năng biến dao động tần số
cao thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe
các lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu
chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
- Phần tử giảm chấn là loại thủy lực 1 lớp (loại ống đơn): dùng
để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách biến năng lượng dao động của
thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ
năng thành nhiệt năng.
- Phần tử hướng là các đòn treo dưới có tiết diện hình chữ I đặt
ngang (treo trước) và dọc xe (treo sau), giảm chấn ở treo trước cũng có
chức năng dẫn hướng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ
mặt đường lên vỏ xe. Động học của bộ phận hướng xác định đặc tính dịch
chuyển của bánh xe đối với khung vỏ xe và ảnh hưởng tới tính ổn định
ngang, dọc và tính quay vòng của ôtô.
Ngoài ra trong hệ thống treo trên xe Matiz còn có các phần tử phụ
như thanh giằng ngang, ụ cao su, thanh ổn định, các kết cấu liên kết của
các phần tử với khung vỏ xe vv…

20


2.2. Hệ thống treo trước xe Matiz (kiểu Mc Pherson).
Treo trước của xe Matiz là hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi là
lò xo kiểu “nến”

Hình 2.1 Hệ thống treo trước xe Matiz
1-Thanh chống; 2-Tổng lắp giảm chấn; 3-Giá đỡ giảm xóc; 4-Đệm đỡ; 5-Đệm
đỡ ; 6-Bạc đỡ; 7-Bạc ; 8 -Giá chặn lò xo ; 9-Giá chặn lò xo dưới; 10-Hãm
giảm chấn; 11-Lò xo; 12- Ống giảm chấn; 13- Bạc kín dầu trong; 14-Ổ bi
trong; 15-Trục khớp nối dẫn hướng; 16-Bu lông siết đòn treo ; 17-Chốt hãm ;
18-Đai ốc hoa ; 19-Vòng đệm ; 20-Ống lót thanh ổn định ; 21-Chặn bụi đòn
treo ; 22-Vòng siết ; 23-Bạc lót đòn treo ; 24-Đòn treo ; 25-Thanh ổn định ;
26-Đế thanh ổn định; 27-Thanh đỡ dọc

21


Đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với khung xe, đầu
ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thuỷ
lực. Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ
ôtô. Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ
giảm chấn còn một dầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ôtô. Trục bánh
xe được lắp cố định với trụ xoay đứng (vỏ giảm chấn).
Trong hệ thống treo trước đòn treo dưới chỉ có một thanh nên được
bố trí thêm một thanh giằng. Ngoài ra cầu trước là cầu chủ động đồng thời
bánh xe là dẫn hướng nên trụ xoay đứng là vỏ giảm chấn có thể quay
quanh trục của nó khi bánh xe quay vòng. Để tăng tính ổn định của phần
thân vỏ của xe trong hệ thống này được bố trí thêm thanh ổn định.
Thanh ổn định: khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng
hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm hoặc độ nghiêng thùng
xe,phản lực thẳng đứng của hai bánh xe lên một cầu thay đổi, dẫn tới tăng
độ nghiêng thùng xe gây lật và xấu khả năng truyền lực dọc, lực bên của
bánh xe với mặt đường. Mômen chống lật tăng lên đảm bảo thùng xe
nghiêng nhỏ hơn và san đều tải trọng thẳng đứng ở bánh xe. Thanh ổn định
đảm nhận chức năng này, nó làm việc chỉ khi nào có sự chênh lệch phản
lực thẳng đứng đặt lên bánh xe. Trên xe Matiz thanh ổn định có dạng hình
chữ U. Các đàu của chữ U nối với đòn treo dưới (càng I) còn thân nối với
vỏ bằng ổ đỡ bằng cao su.
Đặc điểm :
• Do hệ thống treo ít chi tiết nên khối lượng không được treo nhỏ, và
đặc tính bám đường của bánh xe tốt. Vì vậy độ êm dịu chuyển và
tính ổn định tốt

22


• Trong hệ thống treo của xe Matiz các lò xo chỉ đỡ thân xe, nó không
có tác dụng định vị các bánh xe (đó là chức năng của các thanh liên
kết) nên có thể dùng lò xo mềm hơn
• Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nên
giúp hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ. Điều này giúp hạ thấp
trọng tâm xe, làm tăng tính ổn định của xe
• Thanh ổn định trong hệ thống treo trước để giảm sự lắc ngang khi xe
quay vòng và cải thiện tính ổn định cà các tính năng khác.
• Hệ thống tương đối nhỏ gọn nên chiếm ít không gian, nên giúp tăng
không gian sử dụng của khoang động cơ.
• Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thống treo là lớn, nên có sự
thay đổi nhỏ của góc đặt bánh trước do lỗi lắp hay do lỗi chế tạo chi
tiết.

Vì vậy, trừ độ chụm, bình thường không cần điều chỉnh các

góc đặt bánh xe.
2.3. Hệ thống treo sau của xe Matiz
Treo sau của xe Matiz là kiểu treo phụ thuộc lò xo trụ, với các đòn
treo dọc xe. Kiểu này được sử dụng chủ yếu ở hệ thống treo sau của xe có
động cơ đặt trước, cầu trước chủ động, và được dùng chủ yếu trên các xe
du lịch nhỏ. Để tăng tính ổn định trong hệ thống treo sau, tránh lắc ngang
hệ thống được tranh bị thêm tay đòn ngang.
Đặc điểm của hệ thống treo sau kiểu đòn kéo với dầm xoắn trên xe
Matiz :
• Vì sự định vị của cầu xe được thực hiện nhờ các thanh liên kết nên
hệ thống sử dụng lò xo mềm điều này giúp tăng độ êm dịu chuyển
động cho xe.

23


• Do bố trí hình học của các thanh nối, nên ngăn được chúi mũi xe khi
phanh và xệ phần sau khi xe tăng tốc.

Hình 2.2 Hệ thống treo sau xe Matiz
1-Bộ giảm chấn; 2-Hãm giảm chấn; 3-Giá đỡ lò xo trên; 4-lò xo; 5-Vòng
đệm; 6-Ống lót; 7-Tay đòn ngang ; 8 –Dầm cầu sau ; 9-Vòng bít dầui; 10Ổ bi trong; 11-vòng đo tốc độ của ABS; 12-Ổ bi ngoài; 13- Chốt hãm; 14Đai ốc hoa; 15-Nắp chặn; 16-Đòn treo dọc

• Có cấu tạo đơn giản và kích thước tương đối nhỏ gọn, khối lượng
không được treo nhỏ nên tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn. Mặt
khác nó cũng cho phép tạo ra không gian bên trong xe rộng hơn.
- Việc sử dụng lò xo làm giảm đến mức tối thiểu ma sát trong hệ
thống treo, những va đập nhỏ từ mặt đường có thể được hấp thụ, giúp
cải thiện độ êm dịu chuyển động của xe

24


2.4. Đặc điểm kết cấu của một số chi tiết thuộc hệ thống treo của xe
Matiz
a) Giảm chấn
- Khi xe chịu va đập từ mặt đường, các lò xo bị nén và giãn để hấp
thụ những va đập đó. Tuy nhiên vì lò xo có đặc điểm dao động liên tục, và
vì dao động của nó chỉ tắt hẳn sau 1 thời gian dài, điều này là không mong
muốn vì nó làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe. Muốn xe chuyển
động êm dịu thì dao động của xe cần được nhanh chóng dập tắt. Giảm
chấn trên xe có chức năng dập tắt nhanh chóng dao động của xe đồng thời
còn giúp các lốp xe bám đường tốt hơn và cải thiện tính ổn định lái.
- Phần tử giảm chấn dùng để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách
biến năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các
giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng.
- Trên cả hai hệ thống treo trước và treo sau của xe Matiz đều dùng
là loại giảm chấn thủy lực kiểu ống một lớp vỏ, tác dụng hai chiều.

Giảm chấn trước

Giảm chấn sau

Chiều dài lớn nhất

475 mm

Chiều dài ngắn nhất

321 mm

Hành trình

154 mm

Chiều dài lớn nhất

394 mm

Chiều dài ngắn nhất

257 mm

Hành trình

137 mm

Nguyên lý làm việc :

25


Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý làm việc của giảm chấn trên xe Matiz

• Khi nén : Trong kỳ nén, cần pittông đi xuống, làm áp suất dầu trong
buồng cao hơn buồng trên. Vì vậy dầu trong buồng dưới bị đẩy lên
buồng trên qua van piston. Lúc này lực cản được sinh ra bởi sự cản
dòng chảy của van. Khí áp suất cao cũng gây ra áp suất cao trong
dầu ở buồng dưới, đẩy nó lên buồng trên một cách nhanh chóng và
êm dịu trong kỳ nén. Điều này đảm bảo lực cản ổn định
• Khi trả : Trong quá trình trả cần piston di chuyển lên trên, làm cho
áp suất dầu ở trên cao hơn buồng dưới. Vì vậy dầu ở buồng trên bị
đẩy xuống buồng dưới qua van piston và sự cản sinh ra bởi van đóng
vai trò như một lực cản. Do cần chuyển động lên phía trên một phần
cần đi ra khỏi xi lanh nên thể tích dầu bị nó chiếm chỗ giảm xuống.
Để bù lại piston tự do được đẩy lên phía trên (bởi khí cao áp bên
dưới nó) một đoạn tương đương với thể tích bị thiếu hụt này.
So với loại giảm chấn 2 lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm
sau:

26


- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể
làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.
- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn.
- Ở nhiệt độ thấp (Vùng băng giá) giảm chấn không bị bó kẹt ở
những hành trình đầu tiên.
- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc
nghiêng bố trí nào. Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp
vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc. pherson và hệ treo đòn dọc có
thanh ngang liên kết.
Nhược điểm:
- Loại giảm chấn 1 lớp vỏ: đó là vấn đề về công nghệ và bao kín
(tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng). Phớt bao kín
hỏng trước ống dẫn hướng của cần piston.
- Loại 2 lớp vỏ: ống dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao
kín.
b) Lò xo

- Lò xo là phần tử đàn hồi có chức năng biến dao động tần số cao
thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các
lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu
chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
- Khi bánh xe đi qua mấp mô, lò xo của hệ thống treo bị nén lại rất
nhanh. Do lò xo có xu hướng ngay lập tức trở về chiều dài có tải ban đầu
của nó nên nó sẽ giãn ra, nâng thân ôtô lên phía trên. Tuy nhiên, do lò xo
tích luỹ năng lượng trong quá trình nén nên nó phải giãn ra vượt quá chiều
dài bình thường của nó để giải phóng năng lượng. Chuyển động lên phía
trên của thân ôtô cũng giúp lò xo vượt quá chiều dài ban đầu của nó. Khi
thân ôtô dịch chuyển xuống nó ấn lò xo nén lại quá chiều cao chịu tải bình

27


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×