Xem mẫu
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
- - - - - -
Luận Văn
Ứn ụn S un ả
ộn ủ ần
ấu
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-1-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế
quốc dân, có tính cơ động cao, được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực
dân sự cũng như quốc phòng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công
nghệ, nền công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển ngày càng cao, cho ra đời
nhiều loại xe hiện đại và tiện nghi. Việc thiết kế các hệ thống, cụm chi tiết trên ôtô,
đánh giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng được quan tâm nghiên cứu
nhằm nâng cao chất lượng của ôtô.
Hệ thống treo trên ôtô rất đa dạng và có vai trò hết sức quan trọng, nó góp
phần nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô. Bên cạnh quá trình
thiết kế, để đánh giá hệ thống treo thì việc đánh giá chất lượng dao động của hệ
thống treo cũng góp phần không nhỏ trong quá trình kiểm định thiết kế cũng như
đánh giá sự phù hợp giữa thông số cơ bản, thông số kết cấu và điều kiện chuyển
động thực tế của ôtô trên đường.
Hiện nay phương pháp mô phỏng số đang được sử dụng rộng rãi để nghiên
cứu các cơ hệ đặc biệt là hệ dao động của ô tô. Thực tế đã cho thấy Matlab-
Simulink là một trong những phần mềm có khả năng ứng dụng rất cao trong việc
giải các bài toán kỹ thuật bằng cách lập trình, xử lý số và đồ hoạ để mô phỏng,
phân tích một hệ thống động học, giải các bài toán vi phân và phương trình bậc
cao ...
Xuất phát từ những yêu cầu trên, em đã lựa chọn đề tài: “Ứng dụng
Simulink ảo s t d o ng p nt u tr o ô tô”. ề tài đã tập trung
vào tìm hiểu hệ thống treo cho xe du lịch và sử dụng phần mềm atlab-Simulink
7.0 để nghiên cứu mô phỏng hệ dao động của xe.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo .T . guy n gọc uế
cùng các thầy cô trong bộ môn ộng ực, khoa Cơ iện, ại học ông ghiệp
Hà ội đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ cho em trong quá trình thực hiện và
hoàn thành đồ án này.
Em xin trân trọng cảm ơn !
inh viên: guy n Tiến Dũng
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-2-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ------------------------------------------------------------------------------------ - 2 -
CHƯƠNG 1 --------------------------------------------------------------------------------------- - 5 -
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU --------------------------------------------- - 5 -
1.1. Tổng quan đối tượng và phạm vi nghiên cứu ----------------------------------------- - 5 -
1.1.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ---------------------------------------------------- - 5 -
1.1.2. Ý nghĩa khoa học của đề tài ----------------------------------------------------------- - 5 -
1.2. Tổng quan về hệ thống treo. ------------------------------------------------------------- - 5 -
1.2.1. Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo. ------------------------------------------- - 6 -
1.2.2. Các bộ phận chính của hệ thống treo ------------------------------------------------- - 6 -
1.2.2.1. Bộ phận đàn hồi ----------------------------------------------------------------------- - 7 -
a. Nhíp lá: ------------------------------------------------------------------------------------- - 7 -
b. Thanh xoắn: ------------------------------------------------------------------------------- - 8 -
c. Lò xo: --------------------------------------------------------------------------------------- - 8 -
d. Phần tử đàn hồi loại khí: ----------------------------------------------------------------- - 9 -
1.2.2.2. Bộ phận giảm chấn: ---------------------------------------------------------------- - 11 -
a. Giảm chấn hai lớp vỏ: ------------------------------------------------------------------ - 11 -
b. Giảm chấn một lớp vỏ: ---------------------------------------------------------------- - 13 -
e. Ống nhún Vario: ----------------------------------------------------------------------- - 14 -
f. Ống nhún loại 2 ống với hơi áp lực -------------------------------------------------- - 15 -
g. Ống nhún hơi
h. Ống nhún Khí- Thủy lực : ------------------------------------------------------------- - 16 -
1.2.2.3. Thanh ổn định và các đòn dẫn hướng -------------------------------------------- - 18 -
1.2.2.4. Các chi tiết phụ ---------------------------------------------------------------------- - 19 -
1.2.3. Phân loại hệ thống treo. -------------------------------------------------------------- - 19 -
1.2.3.1. Hệ thống treo phụ thuộc: ---------------------------------------------------------- - 20 -
1.2.3.2. Hệ thống treo độc lập: -------------------------------------------------------------- - 21 -
a. Dạng treo 2 đòn ngang: ---------------------------------------------------------------- - 22 -
b. Dạng treo Mc.Pherson: ---------------------------------------------------------------- - 23 -
c. Hệ treo 2 đòn dọc: ---------------------------------------------------------------------- - 24 -
d. Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết: ------------------------------------------- - 25 -
e. Hệ treo đòn chéo: ----------------------------------------------------------------------- - 25 -
CHƯƠNG 2 ------------------------------------------------------------------------------------- - 27 -
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ------------------------------------- - 27 -
2.1. Nội dung nghiên cứu -------------------------------------------------------------------- - 27 -
2.1.1. Nghiên cứu hệ dao động một phần tử khối lượng -------------------------------- - 27 -
2.1.2. Nghiên cứu hệ dao động hai phần tử khối lượng --------------------------------- - 27 -
2.1.3. Khảo sát dao động của ô tô thông qua mô hình dao động liên kết ------------- - 27 -
2.2. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết --------------------------------------------------- - 27 -
2.3. Các chỉ tiêu và mô hình nghiên cứu dao động ô tô --------------------------------- - 28 -
2.3.1. Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động -------------------------------------------------- - 28 -
2.3.1.1. Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động: -------------------------------------- - 29 -
a.Chỉ tiêu về tần số: ----------------------------------------------------------------------- - 30 -
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-3-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
b.Chỉ tiêu về gia tốc dao động. ---------------------------------------------------------- - 30 -
2.3.1.2.Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường - 30 -
2.3.3. M ìn ộn .------------------------------------------------------------------- - 32 -
a. Mô hình ¼ : ----------------------------------------------------------------------------- - 32 -
b. Mô hình dao động liên kết : ----------------------------------------------------------- - 33 -
c. Mô hình 1/2 ---------------------------------------------- Error! Bookmark not defined.
d. Mô hình không gian xe con ----------------------------------------------------------- - 33 -
2.3.4. Hàm kích động.------------------------------------------------------------------------ - 34 -
CHƯƠNG 3 ------------------------------------------------------------------------------------- - 36 -
ỨNG DỤNG SIMULINK MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG --------------------------------- - 36 -
CỦA PHẦN TỬ KHỐI LƯỢNG CỦA CƠ CẤU TREO ------------------------------ - 36 -
3.1. Giới thiệu phần mền Matlab-Simulink 7.0.------------------------------------------ - 36 -
3.1.1. Các khối chức năng có sẵn thường dùng trong phần mềm Matlab-Simulink - 39 -
Thư viện Commomly used blocks:--------------------------------------------------------- - 39 -
Thư viện Continuous ------------------------------------------------------------------------- - 44 -
Thư viện Discrete ---------------------------------------------------------------------------- - 45 -
Thư viện Discontinuities -------------------------------------------------------------------- - 47 -
Thư viện Math Operations ------------------------------------------------------------------ - 49 -
Thư viện Ports & Subsystems -------------------------------------------------------------- - 51 -
Thư viện Sources ----------------------------------------------------------------------------- - 53 -
Thư viện Sinks -------------------------------------------------------------------------------- - 55 -
Thư viện Signal Routing--------------------------------------------------------------------- - 56 -
Thư viện User-Defined Functions ---------------------------------------------------------- - 57 -
Thư viện Look-Up Tables ------------------------------------------------------------------- - 58 -
3.1.2. Tạo mới một khối để mô phỏng trong Matlab Simulink ------------------------ - 59 -
3.1.3. Mô phỏng một khối trong Matlab Simulink -------------------------------------- - 61 -
3.1.4. Ứng dụng của Matlab Simulink----------------------------------------------------- - 63 -
3.2. Mô hình dao động ----------------------------------------------------------------------- - 63 -
3.2.1. Các giả thiết ---------------------------------------------------------------------------- - 63 -
3.2.2. Thiết lập mô hình --------------------------------------------------------------------- - 64 -
3.2.2.1. Mô hình dao động một phần tử khối lượng ------------------------------------- - 64 -
3.2.2.2. Mô hình dao động hai phần tử ---------------------------------------------------- - 66 -
3.2.2.3. Mô hình dao động liên kết --------------------------------------------------------- - 68 -
3.3. Một số kết quả khảo sát mô hình ------------------------------------------------------ - 72 -
3.3.1. Khảo sát đặc tính dao động của phần tử của hệ thống treo --------------------- - 72 -
3.3.2. Khảo sát đặc tính dao động của hệ hai phần tử trong cơ cấu treo -------------- - 75 -
3.3.3. Khảo sát đặc tính dao động của phần tử của hệ thống treo trong mô hình dao động
liên kết. ----------------------------------------------------------------------------------------- - 76 -
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - 80 -
4.1.Kết luận chung - 80 -
4.2. Hướng phát triển của đề tài - 80 -
TÀI LIỆU THAM KHẢO - 81 -
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-4-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổn qu n ố ượn và ạ vn ên ứu
1.1.1. Đố ượn và ạ vn ên ứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống treo dùng trên xe hai cầu mà chủ yếu
là hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn trụ hoặc nhíp lá và bộ phận
giảm chấn kiểu ống thủy lực. Trên cơ xở ứng dụng MATLAB SIMULINK
mô phỏng dao động của phần tử của hệ thống treo để khảo sát sự ảnh hưởng
của các thông số đặc trưng về kết cấu như độ nhớt của dầu thông qua hệ số
cản c, độ cứng của lò xo k đến biên độ dao động cực đại, gia tốc cực đại, thời
gian ổn định của hệ…ngoài ra cũng có thể khảo sát ảnh hưởng của điều kiện
chuyển động thông qua việc thay đổi tần số và biên độ kích thích đầu vào.
Mặt khác đề tài cũng khảo sát mô hình dao động liên kết thông qua mô hình
phẳng nhằm khảo sát ảnh hưởng của đường và phân bổ tải trọng của xe.
1.1.2. Ý n ĩ ọ ủ ềà
Đề tài đã giải quyết những vấn đề sau :
Tìm hiểu Simulink toolbox trong Matlab
Mô phỏng dao động của phần tử khối lượng bằng Matlab Simulink
Chạy mô phỏng đưa ra kết quả và kết luận
1.2. Tổn qu n về ệ ốn
Hình1.1-Hệ t ống tr o và bố trí ung trên x
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-5-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
1.2.1. C n ụn và yêu ầu ủ ệ ốn
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 đ ứng, lực
dọc và lực bên.
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 t ính năng kỹ
thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác
nhau, hay đường đồi núi, xe du lịch hay chở hàng, chở vật liệu…).
+ 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 phương thẳng đứng nhưng 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 tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường.
+ 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 khung,
vỏ xe 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.
1.2.2. Các bộ ận ín ủ ệ ốn
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-6-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình 1.2- C u tr o trướ và b p ận ín
1.2.2.1. Bộ ận àn ồ
Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, làm giảm nhẹ các tải
trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi
di chuyển nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người
(khoảng 60 – 80 lần/ph). Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe
nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng.
Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là:
a. Nhíp lá
u tr o p ụ t u
Hình 1.3- C dùng nhíp lá
Bó nhíp được làm từ các lá thép cong, gọi là lá nhíp, sắp xếp lại với
nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài. Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng
tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến
tính.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-7-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Trong hệ thống treo nó không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển
động mà còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng và ma sát giữa
các lá nhíp góp phần làm tắt dao động.
Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ
tiền, dễ chăm sóc bảo dưỡng nhưng lại có nhược điểm là khối lượng lớn,
thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ
và sự ổn định khi xe chuyển động, mặt khác vết bánh sẽ thay đổi khi một
bánh bị nâng lên làm phát sinh lực ngang và tính chất bám đường kém và dễ
bị trượt ngang.
b. T n x ắn
Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồ i xoắn của
nó để cản lại sự dao động. Một đầu thanh xoắn được ngàm vào khung hay
một dầm nào đó của xe, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn của hệ thống
treo. Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục cầu chủ động người
ta dùng thanh xoắn thường được gây tải trước (có ứng suất dư) do đó nó chỉ
thích hợp cho một chiều làm việc. Trên các thanh xoắn ở hai phía đều phải
đánh dấu để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp.
Sử dụng thanh xoắn có các đặc điểm sau:
+ Chiếm ít không gian, có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe.
+ Trọng lượng nhỏ, Đơn giản, gọn, giá thành rẻ và dễ chế tạo.
+ Thanh xoắn không có nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm
chấn để dập tắt nhanh dao động.
Trên xe con và xe minibus bộ phận đàn hồi là thanh xoắn được sử dụng
phổ biến chỉ sau lò xo.
c. Lò xo
Bao gồm các dạng là lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ. Do lò xo
trụ có đường kính vòng ngoài không đổi nên biến dạng của nó sẽ thay đổi tỷ
lệ thuận với lực tác dụng, còn đối với lò côn hay lò xo xoắn ốc thì khi tải nhẹ
đầu lò xo sẽ bị nén lại và hấp thụ năng lượng va đập, còn phần giữa lò xo có
độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chịu tải lớn.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-8-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Lò xo có các đặc điểm chính sau:
Ưu ể
- Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn.
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ
hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp, kết cấu gọn nên tiết kiệm không gian và
cho phép hạ thấp trọng tâm xe nhằm nâng cao tốc độ.
Hìn 1.3. C u tạo m t số dạng lò xo.
Nhượ ểm
- Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp
nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao động.
- Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi, còn nhiệm vụ dẫn hướng và
giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên v ới hệ thống treo dùng lò xo
trụ thì có kết cấu phức tạp hơn do nó còn phải bố trí thêm hệ thống đòn dẫn
hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh.
. P ần àn ồ ạ í
Hình 1.4-b p ận àn ồi loại í
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
-9-
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có
tính đàn hồi khi bị nén. Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có
trọng lượng phần lớn được thay đổi khá lớn như ở ôtô trở khách, ô tô vận tải
và đoàn xe. Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng
cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi. Giảm độ cứng
của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn.
Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng
nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe truyền
lên buồng lái và hành khách. Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì
phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều
chỉnh áp suất, lọc, các van v...v...điều chỉnh độ cứng một cách chủ động.
Hình 1.5-Hệ t ống tr o ó b p ận àn ồi loại túi í o su (airbag suspension)
Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn
nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đường. Đồng thời người
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 như: nhíp phụ, vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc b iệt là
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 10 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
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.
1.2.2.2. Bộ ận ả ấn
Trên xe ôtô giảm chấn được sử dụng với các mục đích sau:
+ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên
nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng
tính tiện nghi cho người sử dụng.
+ Đảm bảo dao động của phần không treo (unsprung) ở mức độ nhỏ
nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường đảm bảo tính năng
lái và tăng tốc cũng như chuyển động an toàn.
+ Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,
khả năng an toàn khi chuyển động.
Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi
cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu.
Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác
dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp.
.Gả ấn ớ vỏ
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn
quen thuộc và được dùng phổ biến cho đến nay. Trong giảm chấn, piston di
chuyển trong xy lanh chứa đầy dầu, chia không gian trong thành hai buồng A
và B. ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù. Bao ngoài vỏ trong là
một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng
và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV). Buồng C được gọi là
buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa bên trong là chất lỏng,
không gian còn lại chứa không khí có áp suất bằng áp suất khí quyển.
Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các
van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn.
Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 11 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
1- Khoang vỏ trong;
2- hớt làm kín;
3- Bạc dẫn hướng;
4- Vỏ chắn bụi;
5- Cần piston;
6- Piston;
7- Van cố định;
8- Vỏ ngoài.
Hình 1.6- S ồ u tạo giảm n i lớp vỏ.
+ Nguyên lý làm v ệ
Ở hành trình nén bánh xe tiến lại gần khung xe, lúc đó ta có thể tích
buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang
A và sang khoang C ép không khí ở buồng bù lại. Trên nắp của giảm chấn có
phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn
trong quá trình làm việc.
ở hành trình trả bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng do đó
áp suất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra,
đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B.
Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ
cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên. Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào
kết cấu cụ thể. Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh
trong cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt
để tạo nên lực cản giảm chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả
nhẹ.
Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát
làm cho nóng giảm chấn lên. Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền
vào không khí để cân bằng năng lượng.
+ Ưu điểm của giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc
tin cậy ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 12 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
+ Nhược điểm là khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng
không khí lẫn vào chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn. Hơn nữa việc
lắp đòi hỏi chính xác, tản nhiệt chậm hơn…
b. G ả ấn ộ ớ vỏ
Giảm chấn một lớp vỏ có cấu tạo như sau:
1- Van một chiều;
2- Cần piston;
8
3- Cụm làm kín;
5
4- Xy lanh; 2
1 6
5- Buồng chứa dầu;
6- Piston; 7
7- Van một chiều;
3
8- Khoang chứa khí.
2
Hình 1.7- S ồ u tạo giảm n m t lớp vỏ.
N uyên ý à vệ :
Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế
chức năng của nó là buồng 8 chứa khí nén có P = 2-3 kG/cm2 đây là sự khác
nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ.
Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp, dẫn đến mở
van 1, chất lỏng chảy nên phía trên của piston. Khi piston đi lên làm mở van
7, chất lỏng chảy xuống khoang dưới piston, áp suất trong giảm chấn sẽ thay
đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh
nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, là một trạng thái
không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn. Trong quá trình làm việc do
áp lực dầu chỉ có thể nén lên khí mà piston ngăn cách 4 di chuyển để tạo nên
sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới
giá trị nguy hiểm.
Giảm chấn này có độ nhạy cao kể cả khi piston dịch chuyển rất nhỏ,
tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho
áp suất thay đổi.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 13 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
n ữ ạ ả ấn
*S
. giảm n 2 lớp vỏ b. giảm n 1 lớp vỏ
Hình 1.8- C u tạo giảm n 2 lớp vỏ ( ) và giảm n 1 lớp vỏ (b)
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có các
ưu điểm sau:
+ 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 do không có “áo dầu”.
+ Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng
bố trí nào.
+ Cùng một tác động bên ngoài thì nó dập tắt dao động nhanh hơn.
- Nhược điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ là:
+ Làm việc kém tin cậy, có thể bị bó kẹt trong các hành trình nén hoặc
trả mạnh.
+ Chế tạo phức tạp và giá thành đắt hơn.
e. Ốn n ún V
Với một kết cấu có nét tương tự như ống nhún loại hai ống, Ống nhún
Vario nổi lên đặc điểm là thích nghi nghi được với tình trạng dằng xóc khác
nhau để có thể thay đổi đặc tính giảm chấn :
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 14 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Hình 1.9- Ống n ún v rio
Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của Piston nằm ở vùng trên của ống dầu,
nơi đó được thiết kế những khe nhỏ bên vách để tạo điều kiện cho dầu di
chuyển xuống vùng dưới một cách tương đối dễ dàng, trở lực trên Piston
giảm nhỏ, hiệu ứng giảm chấn vì vậy cũng thấp. Khi xe chở nặng, vị trí cân
bằng của Piston chìm xuống thấp, khi đó dầu từ ngăn trên không dễ dàng
tràn xuống ngăn dưới và ngược lại như trường hợp trên, chúng bắt buộc phải
chạy qua van tiết lưu trên piston chứ không có khe hở bên hông Piston để
lưu thông nữa. Trở lực chuyển động trên làm tăng khả năng dập tắt giao
động của của ống nhún, phần dầu dư do áp lực cao cũng được dẫn qua van
dưới đáy để vô khoang bù trừ như các truờng hợp trên.
f. Ốn n ún ạ 2 ốn vớ ự
Hình 1.10- loại 2 ống với i p lự ( ) và loại i (b)
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 15 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
Loại ống nhún Dầu-Khí kết hợp hoạt động theo nguyên tắc kết hợp
tính ưu việt của loại hai ống và loại một ống ở trên. Điểm cần lưu ý của loại
này là trong trạng thái đứng yên của xe thì phần dưới ống nhún không phải
chứa đầy dầu, mà 1/3 thể tích trong đó là khí nén (6-7bar). Như vậy, quá
trình nhún và giãn bao giờ cũng có sự hỗ trợ đàn hồi của buồng khí, lưu
chuyển từ ngăn trên xuống dưới và ngược lại và n hư đã trình bày ở các loại
trên, sự tham gia đàn hồi ngược chiều của các lớp khí giúp cho việc d ập tắt
dao động nhanh chóng hơn, loại ống nhún này đặc biệt thích hợp cho các
lọai xe đi địa hình xấu, rung xóc tần số cao, mạnh và đột ngột.
Với yêu cầu chế tạo chính xác cao, đòi hỏi kiểm tra bảo dưỡng gắt gao ,
loại ống giảm chấn trên chỉ dùng cho những xe có yêu cầu đặc biệt, đôi khi
cũng được sử dụng trong bộ bánh xe hạ cánh của những máy bay cánh quạt
thể thao loại nhỏ.
g. Ốn n ún
Đó là sự kết hợp hoạt động của một "Lò xo khí nén" ( Khác với lò xo
kim loại hay nhíp) với một bộ giảm chấn theo nguyên lý Hơi và Dầu. Hình
vẽ cấu tạo (h 1.8.b) thể hiện rõ nguyên tắc hoạt động, ở phần dưới các kết cấu
không có gì đặc biệt về nguyên lý, ở phần trên chính là đặc điểm nổi bật
trong cấu tạo của loại ống nhún này, ở đó trong một ống kín, khí nén được
dẫn vào dưới 1 áp lực điều khiển được, tùy mức độ áp lực khí nén ở trong đó
mà độ đàn hồi của lò xo khí thay đổi được, tạo ra sự chủ động trong việc
thay đổi khoảng làm việc cũng như hiệu quả tôt nhất cho cả bộ Giảm xóc-
Khử dao động. Tuy nhiên, lò xo khí thường được kết hợp thêm một lò xo cơ
khí khác nhằm mục đích giới hạn việc hoạt động của lò xo khí trong phạm vi
điều chỉnh độ cao gầm xe cũng như tăng giảm hệ số đàn hồi khi xe có tải
trọng thay đổi lớn chứ không đảm đương hoàn toàn tải trọng của xe .
Bất tiện là loại ống hơi này chỉ hoạt động khi máy đã nổ, nếu vô ý tắt
máy ở những chỗ có gờ cao thì đôi khi xe hạ xuống làm hư hại vỏ xe, do đó
người ta đã phải lắp thêm bộ phận cảnh báo khi mở và tắt máy.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 16 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
h. Ốn n ún K í- T ủy ự
Hình 1.11- ống n ún í-t y lự
Đây là tổng hợp của lò xo đàn hồi có giảm chấn cùng với lò xo khí
thủy lực, trong hệ thống này, Piston của phần đàn hồi cũng như trục của nó
đồng thời là trục của bộ giảm chấn. Phần lò xo khí nằm trong một khối cầu
bao bọc bởi một màng cao su đặc biệt. Phần tích trữ khí cùng với không gian
mặt trên của Piston được nối với nhau bởi 1 đường ống thủy lực.
Khi ống nhún và lò xo bị đè xuống, dầu bị ép chạy theo ống nối chạy
sang buồng khí nén, khí bị nén mạnh, tăng áp suất làm tăng thêm sức đàn hồi
của lò xo khí, lò xo này cùng với lò xo kim loại tác động trực tiếp lên khung
xe, tạo sức đàn hồi tổng hợp thay đổi được theo tải trọng. Không những thế,
trên đường ống dẫn dầu và khí về để ép túi khí, người ta còn bố trí thêm van
điều khiển nhằm chủ động thay đổi mức tác động của dầu và khí nén lên túi
khí, đưa đến việc thay đổi độ cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống nhún.
Cũng nhờ cơ chế hồi tiếp như vậy, mà khỏang cách giữa trục bánh xe và
khung xe gần như được giữ nguyên bất chấp tải trọng, khi xe nặng dầu ép
mạnh làm túi khí đội lên mạnh hơn, khi xe nhẹ áp lực dầu giảm túi khí mềm
đi giảm bớt tác động lên khung xe. Tài xế có thể tự điều chỉnh van điều
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 17 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
khiển cho phù hợp tình trạng tải trọng và đường xá.
Loại ống nhún giảm chấn trên đây giá thành cao, vận hành phức tạp, lại
thêm hệ thống nén khí cao áp rất đắt đỏ, nên hầu như không được phổ biến.
1.2.2.3. T n ổn ịn và òn ẫn ướn
Hình 1.12- T n ổn ịn trong u tr o
Trên các loại xe con ngày nay thanh ổn định hầu như đều có. Trong
trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới
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 đường. 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, một đầu chữ U được nối với phần không được treo,
còn đâu kia được nối với thân vỏ xe, các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su.
Bộ phận dẫn hướng có nhiệm vụ tru yền các lực dọc, lực ngang và các
mômen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe. Nó có thể có những chi tiết khác
nhau tùy thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp,
lò xo hay thanh xoắn. Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí
theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học. Khả năng truyền lực
ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 18 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
òn liên ết và dẫn ướng, kết u lắp gi p ụm tr o lập
Hình1.13- C
1.2.2.4. C ế ụ
Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm
chấn vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của piston nhằm hạn chế hành
trình làm việc của bánh xe. Ngoài ra còn có đệm cao su cũng có tác dụng
giảm chấn. Vấu cao su có những ưu điểm sau:
+ Có thể được làm dưới mọi hình dạng khác nhau.
+ Không có tiếng ồn khi làm việc, không phải bôi trơn.
Hình 1.14- C ệm o su
1.2.3. P ân ạ ệ ốn
Có nhiều cách phân loại hệ thông treo như:
- phân loại theo bộ phận đàn hồi chia ra: loại sử dụng bộ phận đàn hồi
bằng kim loại (nhíp lá, lò xo xoắn…); loại khí; loại thủy lực; cao su…
- phân loại theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra: cơ cấu treo phụ thuộc
với cầu liền; loại độc lập với cầu cắt.
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 19 -
- BỘ MÔN ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
==============================================================
- phân loại theo phương pháp dập tắt chấn động: loại dùng giảm chấn
thủy lực; loại giảm chấn nhờ ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi hoặc
bộ phận dẫn hướng)
Nhưng khi phân loại người ta chủ yếu dựa vào sơ đồ bộ phận dẫn
hướng và chia ra 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ
thuộc:
Hình 1.15- S ồ ệ t ống tr o
) Hệ t ống tr o p ụ t u ; b) Hệ t ống tr o lập.
1- Thùng xe; 2- Bộ phận đàn hồi; 3- Bộ phận giảm chấn;
4- Dầm cầu; 5 - Các đòn liên kết của hệ treo.
1.2.3.1. Hệ ốn ụ uộ
Trong hệ thống treo phụ thuộc hình 1.12-a các bánh xe được đặt trên
một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm
cầu liền đó. Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng
sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.
h.a. dùng nhíp lá
h.b. dùng lò xo trụ
Hình 1.16- S ồ ệ t ống tr o p ụ t u dùng lò xo l (a) và lò xo trụ(b)
==========================================================
SINH VIÊN: NGUYỄN TIẾN DŨNG GVHD: PGS.TS. NGUYỄN NGỌC QUẾ
- 20 -
nguon tai.lieu . vn