ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TREO TRƯỚC TRÊN XE TOYOTA VIOS 2014
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
Mục Lục HỆ THỐNG TREO TRƯỚC TRÊN XE TOYOTA VIOS 2014
Mục Lục. 1
Danh Mục Hình Ảnh. 4
Mở đầu 7
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO.. 9
1.1 Công dụng của hệ thống treo.9
1.2 Phân loại hệ thống treo.9
1.3 Yêu cầu đối với hệ thống treo. 10
1.4 Cấu tạo và các bộ phận chính trên hệ thống treo. 11
1.4.1 Bộ phận đàn hồi11
1.4.2 Bộ phận dẫn hướng. 16
1.4.3 Bộ phận giảm chấn. 17
1.5 Nghiên cứu 1 số loại hệ thống treo phổ biến hiện tại21
1.5.1 Hệ thống treo phụ thuộc. 21
1.5.2 Hệ thống treo độc lập. 24
Chương 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG TREO TRÊN TOYOTA VIOS. 26
2.1 Giới thiệu chung về xe Toyota vios 2014.26
2.2 Các cụm, hệ thống chính của xe Toyota Vios. 28
2.2.1. Động cơ. 28
2.2.2. Hệ thống truyền lực. 28
2.2.3 Ly hợp. 28
2.2.4 Các đăng. 29
2.2.5. Hệ thống điều khiển. 29
2.3 Hệ thống treo trên xe Toyota vios. 30
2.3.1 Hệ thống treo Macpherson. 30
2.3.2 Hệ thống treo loại thanh xoắn. 32
2.4. Cấu tạo, kết cấu các bộ phận chính của hệ thống treo trên Toyota Vios 2014. 33
2.4.1 Bộ phận dẫn hướng. 33
2.4.2 Bộ phận đàn hồi34
2.4.3 Bộ phận giảm chấn. 36
2.4.3.1 Cấu tạo. 36
2.4.3.2 Nguyên lý hoạt động. 37
Chương 3: CHUẨN ĐOÁN VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG TREO TRÊN TOYOTA VIOS.41
3.1 Các hư hỏng thường gặp và nguyên nhân. 41
3.2. Quy trình kiểm tra chuẩn đoán. 42
3.2.1. Lốp (mòn hay không đúng)42
3.2.2. Góc đặt bánh trước/sau. 43
3.2.3. Bi moayơ. 49
3.2.4. Giảm chấn phía trước, lò xo trụ và giảm chấn phía sau. 50
3.2.5. Lò xo trụ phía sau. 51
3.2.6. Thanh ổn định phía trước. 56
3.2.7. Đòn treo phía trước. 66
3.3. Quy trình bảo dưỡng và sửa chữa giảm chấn. 66
CHƯƠNG 4 : MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO TOYOTA VIOS BẰNG PHẦN MỀM CARSIM.. 69
4.1 Giới thiệu phần mềm Carsim.. 69
4.2 Mô phỏng hệ thống treo độc lập Toyota Vios trên phần mềm Carsim.. 72
4.2.1 Nhập dữ liệu vào phần mềm.. 72
4.2.2 Xuất dữ liệu phần mềm.. 77
4.2.3 Kết luận. 79
KẾT LUẬN.. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 81
Danh Mục Hình Ảnh
Hình 1.1 cấu tạo cơ bản hệ thống treo.12
Hình 1.2 Cấu tạo chung của hệ thống treo loại nhíp. 13
Hình 1.3 Kết cấu nhíp chính. 13
Hình 1.4 Vị trí của nhíp chính và phụ. 14
Hình 1.5 Lò xo thường. 15
Hình 1.6 Lò xo cải tiến. 15
Hình 1.7 Thanh xoắn và vị trí16
Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động của giảm chấn.19
Hình 1.9 Giảm chấn kiểu ống đơn. 20
Hình 1.10 Cấu tạo giảm chấn kiểu ống kép. 21
Hình 1.11 Hệ thống treo phụ thuộc. 22
Hình 1.12 Hệ thống treo độc lập. 25
Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống treo Macpherson. 32
Hình 2.2 Hệ thống treo kiểu thanh xoắn. 34
Hình 2.3 Thanh cân bằng. 35
Hình 2.4 Lò xo trụ. 35
Hình 2.51 số dạng thanh xoắn. 36
Hình 2.6 Moomen tác động lên thanh xoắn. 37
Hình 2.7 Cấu tạo giảm chấn kép. 38
Hình 2.8 Quá trình nén của giảm chấn. 39
Hình 2.9 Quá trình giãn của giảm chấn. 40
Hình 3.1. Kiểm tra độ đảo lốp. 44
Hình 3.2. Thứ tự đảo lốp. 44
Hình 3.3. Đo chiều cao xe. 45
Hình 3.4. Mô tả cách đo góc đặt bánh xe. 46
Hình 3.5. Tháo bu lông và tháo cảm biến tốc độ và ống mềm phanh. 47
Hình 3.6. Hai đai ốc của bộ giảm chấn. 47
Hình 3.7. Moay ơ cầu trước. 48
Hình 3.8. Độ dài ren ở đầu thanh răng. 49
Hình 3.9. Lắp kìm kẹp vào bánh. 50
Hình 3.10. Tháo 2 bu lông và ngắt cụm phanh đĩa. 50
Hình 3.11. Đánh dấu ghi nhớ lên đĩa và moay ơ. 51
Hình 3.12. Kiểm tra độ rơ moay ơ cầu xe. 51
Hình 3.13. Kiểm tra độ đảo moay ơ cầu xe. 51
Hình 3.14. Ấn và kéo giảm chấn trước. 52
Hình 3.15. Ấn và kéo cần giảm chấn sau. 52
Hình 3.15. Tháo cụm lót bọc đệm năp nệm ghế sau. 53
Hình 3.16. Cụm lưng ghế sau. 53
Hình 3.17. Móc vòng lưng ghế sau. 54
Hình 3.16. Tháo 2 kẹp và bọc lưng ghế sau. 54
Hình 3.17. Tháo 2 bu lông, móc vòng và lưng ghế sau. 55
Hình 3.18. Vấu của phần hãm giắc và tháo dây điện cảm biến tốc độ. 55
Hình 3.19 Tháo đai ốc và tách dây điện cảm biến tốc độ. 56
Hình 3.20. Tách ống mềm sau trái/ phải56
Hình 3.21. Nới lỏng 2 bu lông dầm sau. 56
Hình 3.22 Tháo 2 đai ốc và miếng hãm đệm.. 57
Hình 3.23. Tháo bu lông và tháo giảm chấn. 57
Hình 3.24. Tháo nắp che đầu tay gạt nước phía trước. 58
Hình 3.25. Tháo cụm tay gạt và lưỡi gạt nước. 58
Hình 3.26. Tháo tấm thông hơi59
Hình 3.27. Tháo ống dẫn nước. 59
Hình 3.28. Tháo mô tơ và thanh nối gạt nước. 60
Hình 3.29. Nhả khớp 3 vấu hãm.. 60
Hình 3.30. Ngắt kẹp dây điện. 60
Hình 3.31. Tháo 8 bu lông và tấm bên ngoài phía trên vách ngăn. 61
Hình 3.32. Tháo tấm cách âm nắp lỗ trục lái61
Hình 3.33. Dùng đai an toàn cố định cụm trục lái62
Hình 3.34. Nới và tháo bu lông của cụm trục lái trung gian. 62
Hình 3.35. Tháo nắp lỗ trục lái62
Hình 3.35. Lắp SST (vòng đệm B) vào phần ren của đầu thanh nối63
Hình 3.36. Tách đầu thanh nối ra khỏi cụm cầu trước. 63
Hình 3.37. Lắp STT vào phần ren của khớp cầu dưới63
Hình 3.38. Tách đòn treo dưới phía trước ra khỏi cụm cầu trước. 64
Hình 3.39. Tháo cụm thanh nối ổn định. 64
Hình 3.40. Lắp móc treo động cơ. 65
Hình 3.41. Tháo bu lông và tách thanh điều khiển. 65
Hình 3.42. Tháo dầm ngang hệ thống treo. 66
Hình 3.43. Tháo cơ cấu lái66
Hình 3.44. Tháo 2 buu lông và giá bắt thanh ổn định. 67
Hình 3.44. Đòn treo phía trước. 67
Hình 4.1 Màn hình giao diện Carsim.. 71
Hình 4.2 Bộ giải mô hình toán học. 72
Hình 4.3: Giao diện của phần mềm thay đổi model xe. 75
Hình 4.4: Giao diện thông số xe Toyota Vios 2014. 75
Hình 4.5: Thông số cơ bản của xe. 76
Hình 4.6: Thông số hệ thống treo. 76
Hình 4.7: Giao diện tùy chỉnh hệ thống treo trước. 77
Hình 4.8: Các dạng địa hình. 77
Hình 4.9: Các đồ thị hiển thị78
Hình 4.10: Giao diện tùy chỉnh thông số mặt đường. 78
Hình 4.11 Xuất video và đồ thị79
Hình 4.13: Video mô phỏng xe chạy với mấp mô. 79
Hình 4.14: Các đồ thị mô phỏng 1. 80
Hình 4.15: Video mô phỏng xe chạy trên đường sin. 80
Hình 4.16: Các đồ thị trong thí nghiệm 2. 81
Mở đầu
Hiện nay ô tô là ngành đang được chú trọng và đẩy mạnh phát triển trong nước ta và trên toàn thế giới, là ngành chiếm tỉ trọng cao trong vận tải hành khách và hàng hóa.
Ở Việt Nam thì ôtô là chủ đề rất được quan tâm, đặc biệt là những ứng dụng công nghệ mới trên xe. Vì thế việc nghiên cứu về ô tô là cực kì cần thiết, nó là cơ sở để các nhà nhập khẩu cũng như các nhà sản xuất trong nước kiểm tra chất lượng xe khi nhập cũng như sau khi xe xuất xưởng, mang lại sự thoải mái và tiện lợi cho người sử dụng.
Khi xe di chuyển lưu thông trong giao thông, có nhiều yếu tố tác động như: tải trọng, vận tốc, lực cản khí, điều kiện mặt đường… những yếu tố này thay đổi thường xuyên và gây ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình chuyển động của xe. Chúng làm quá trình chuyển động của xe không ổn định, gây ức phiền hà cho người dùng, ảnh hưởng tuổi thọ xe… và đặc biệt là gây mất an toàn và của cải cho người sở hữu.
Với yêu cầu ngày càng cao của công nghệ về kỹ thuật cũng như về tính thẩm mỹ thì tính tiện nghi của ô tô ngày càng phải hoàn thiện hơn, đặc biệt cần tạo cảm giác thoải mái nhất cho người ngồi trên xe đó là lí do mà các hệ thống ngày càng được nâng cấp, các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã và đang không ngừng nâng chất lượng sản phẩm của mình về kiểu dáng, độ bền, và đặc biệt sự tiện nghi dành cho người sử dụng. Và một trong những nghiên cứu nhằm đáp ứng những yêu cầu trên đó là nghiên cứu và phát triển hệ thống treo.
Chính vì lý do trên nên em đã chọn đề tài của mình: Nghiên cứu và thử nghiệm hệ thống treo trước trên xe Toyota vios 2014. Nội dung đồ án gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo trên ô tô
Chương 2:Tìm hiểu hệ thống treo trên Toyota Vios 2014
Chương 3: Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống treo Toyota Vios 2014.
Chương 4: Khảo sát hệ thống treo bằng phần mềm Carsim
Vì thời gian hạn chế và do dịch bệnh nên trong quá trình thực hiện đề tài, em còn nhiều thiếu sót cần sửa đổi mong các thầy cô thông cảm và góp ý cho em để em có thể hoàn thiện hơn sau này, và em rất cảm ơn thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
1.1 Công dụng của hệ thống treo.[1]
Hệ thống treo là 1 bộ phận quan trọng của xe ô tô, chúng quyết định cảm giác lái của xe êm ái hoặc xóc nảy, ổn định hay không ổn định. Nói một cách dễ hiểu đây là bộ phận đóng vai trò quyết định trong việc chuyển động của toàn bộ thân xe, đặc biệt là khi xe di chuyển qua những cung đường không bằng phẳng.
Khi xe quay vòng, thân xe luôn có xu hướng xoay xung quanh trục song song với chiều thân xe, khi điều này xảy ra có thể làm cho chiếc xe bị lật ngang gây nguy hiểm cho người ngồi trong xe. Khi xe tăng tốc từ vị trí đứng yên hay phanh đột ngột khi đang di chuyển, thân xe có xu hướng bị lật về phía sau hoặc trước do lực quán tính tác động lên thân xe làm cho bánh xe mất khả năng bám đường khi tăng tốc hoặc phanh đột ngột.
Hệ thống treo hoạt động đồng thời cùng với hệ thống lái và hệ thống phanh để tạo sự ổn định khi xe di chuyển trên đường. Góc king-pin và caster được tạo ra bằng một khâu khớp của hệ thống treo để cho phép sự điều khiển mượt mà của vô lăng với các bánh xe phía dẫn hướng.
Hệ thống treo tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương thẳng đứng với thân xe một cách êm dịu, hạn chế tới mức thấp nhất có thể những chuyển động không mong muốn như lắc dọc, lắc ngang.
Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường không bằng phẳng.
1.2 Phân loại hệ thống treo.
Theo kết cấu thì hệ thống treo sẽ bao gồm:
- Hệ thống treo độc lập: là một hệ thống treo mà hai bánh xe và cầu xe đều có thể chuyển động độc lập với nhau. Không có một chuyển động tương đối nào xảy ra giữa 2 bánh xe, có nghĩa rằng các bánh xe đều được kết nối với khung xe một cách độc lập. Khi xe di chuyển qua các bề mặt gồ ghề, sự dao động của một bánh xe bất kỳ sẽ không ảnh hưởng tới các bánh xe còn lại và ngược lại.
- Hệ thống treo phụ thuộc: Là một hệ thống treo mà các bánh xe phía trước hoặc sau của xe được kết nối với nhau bằng một dầm cầu đồng nhất. Khi xe di chuyển qua các bề mặt gồ ghề hoặc mấp mô mặt đường, sự dao động của một bên bánh xe sẽ kéo theo chuyển động tương đối của bên còn lại.
Phân loại theo loại đặc tính nối mềm: Bằng phần tử đàn hồi kìm loại, bằng khí nén, bằng thủy lực,….
1.3 Yêu cầu đối với hệ thống treo
+ Đảm bảo nối mềm phù hợp với tính êm dịu chuyển động yêu cầu tức là hệ thống có tần số dao động riêng nằm trong giới hạn (60 : 1200 lần/phút).
+ Giảm tối thiểu va đập cứng, hạn chế xung lực tác dụng từ bánh xe lên khung.
+ Đảm bảo hệ số bám trung bình của các bánh xe với nền đường.
+ Dập tắt nhanh dao động của thân xe khi đi trên đường.
+ Trọng lượng phân không treo phải nhỏ.
+ Hạn chế đến mức nhiều nhất các chuyển động theo phương không mong muốn, nhất là ở các bánh xe dẫn hướng, nhằm đảm bảo tính điều khiển của ôtô.
+ Có độ bền cao.
+Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động lực học và động học của chuyển động bánh xe.
+ Tại các vị trí liên kết với khung vỏ không gây nên tải trọng lớn đảm bảo tuổi thọ của các liên kết.
+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kĩ thuật của xe như chạy được trên nhiều địa hình khác nhau,
+ Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian hạn chế.
1.4 Cấu tạo và các bộ phận chính trên hệ thống treo
Về cơ bản, một hệ thống treo thông thường được cấu thành từ ba bộ phận chính: bộ phận đàn hồi, bộ phần giảm chấn và cơ cấu hướng.
Hình 1.1 cấu tạo cơ bản hệ thống treo.
1.4.1 Bộ phận đàn hồi
- Bộ phần đàn hồi là một bộ phận quan trọng của hệ thống treo, có chức năng hấp thụ tác động do điều kiện mặt đường gây ra, chuyển thành dao động và tích trữ năng lượng đó trong phần tử đàn hồi.
Bộ phận đàn hồi là bộ phận mềm nối giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (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.
Trên xe hiện nay thì bộ phận đàn hồi thường gặp sẽ là các loại như: Nhíp lá, lò xo trụ, lò xo côn, thanh xoắn,….
1.4.1.1 Hệ thống treo loại lá nhíp[1]
Hình 1.2 Cấu tạo chung của hệ thống treo loại nhíp
Bộ nhíp lá được sử dụng khá phổ biến trên nhiều ô tô tải, hành khách du lịch với dầm cầu liền. Nhíp được làm từ các lá thép cong gọi là là nhíp.Bộ nhíp gồm nhiều lá nhíp, sắp xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài và ghép lại với nhau bằng bulong trung tâm.
Bộ nhíp được liên kết với nhau bằng bulong quang nhíp dạng chữ U, với khung xe bằng bộ phận treo trước thông qua chốt nhíp và bộ phận treo sau ở dạng quang treo hoặc quang tì. Bộ phận treo trước và sau được bắt với khung xe bằng đinh tán hay bulong.
Nhìn chung nhíp dài hơn thì mềm hơn. Nhíp nhiều lá hơn thì chịu tải lớn hơn, song nhíp sẽ cứng hơn và tính êm dịu chuyển động sẽ kém hơn.
a, Nhíp chính
Hình 1.3 Kết cấu nhíp chính
Hai đầu của nhíp chính được uốn cong tạo thành 2 tai nhíp dùng để gắn nhíp vào khung hay vào 1 dầm nào đó thông qua mõ nhíp và chốt nhíp.
Độ cong của mỗi lá nhíp được gọi là độ võng, do lá nhíp ngắn có độ võng lớn vì vậy độ cong của nó lớn hơn các nhíp dài.
b, Nhíp phụ
Nhíp phụ thường được sử dụng ở xe tải và một số xe khác khi có sự thay đổi lớn về tải trọng, với mục đích vừa bảo đảm cả tính êm dịu và độ bền của nhíp. Khi không tải hoặc tải nhỏ thì chỉ có nhíp chính làm việc, như vậy độ êm dịu sẽ tăng. Khi đủ tải lúc đó nhíp phụ mới làm việc cùng nhíp chính. Khi này do tải trọng lơn hơn nên cả nhíp chính và nhíp phụ cùng làm việc để giảm ứng suất trên mỗi lá nhíp bảo đảm độ bền của nhíp.
Hình 1.4 Vị trí của nhíp chính và phụ
c, Đặc điểm của nhíp
- Do bản thân nhíp đủ độ cứng vững để giữ cầu xe ở vị trí xác định nên không cần sử dụng các thanh nối (đảm nhiệm luôn chức năng bộ phận hướng).
- Do nội ma sát trong nhíp lớn nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt đường. Vì vậy, nhíp thường được sử dụng cho những ôtô thương mại lớn, tải nặng và cần độ bền cao.
1.4.1.2 Lò xo
a, Lò xo thường
Lò xo được làm từ dây thép lò xo, là một loại thép đặc biệt, được quấn thành hình ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do ống lò xo bị nén. Lúc này năng lượng ngoại lực được dự trữ trong lò xo và va đập được giảm bớt.
Hình 1.5 Lò xo thường
b, Lò xo cải tiến.
Khi lò xo được làm từ dây thép có đường kính không đổi thì biến dạng của lò xo sẽ thay đổi tỉ lệ thuận với lực tác dụng. Điều đó có nghĩa là nếu dùng lò xo mềm, nó sẽ không đủ cứng để chịu tải lớn và ngược lại nếu dùng lò xo cứng để chịu tải lớn thì nó lại giảm tính êm dịu chuyển động khi tải nhỏ.
Hình 1.6 Lò xo cải tiến
Để khắc phục nhược điểm này người ta có thể sản xuất các loại lò xo cải tiến. Ví dụ đối với loại lò xo có đường kính dây ở hai đầu nhỏ thì độ cứng ở hai phần đầu lò xo sẽ thấp hơn ở phần giữa. Do đó khi tải nhẹ thì hai đầu lò xo sẽ bị nén lại và hấp thụ năng lượng va đập. Mặt khác phần giữa lò xo có độ cứng lớn hơn sẽ đủ cứng để chịu tải lớn.
Các lò xo bước không đều hoặc lò xo côn cũng có hiệu quả tương tự.
c, Đặc điểm lò xo
- Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng là lớn hơn so với nhíp;
- Do không có nội ma sát như trong nhíp nên lò xo thường phải bố trí giảm chấn kèm theo để dập tắt nhanh dao động;
- Do không có khả năng chịu lực ngang nên cần phải có các thanh liên kết (đòn treo, thanh ngang, thanh giằng, ...) để đỡ cầu xe.
1.4.1.3 Loại thanh xoắn[1]
Hình 1.7 Thanh xoắn và vị trí
Thanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó để cản lại sự xoắn. Một đầu thanh xoắn được ngàm chặt vào khung hay một dầm nào đó của thân ôtô, đầu kia được gắn vào một kết cấu chịu tải xoắn của hệ thống treo.
Đặc điểm của thanh xoắn:
- Do mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với nhíp và lò xo nên hệ thống treo loại thanh xoắn có kết cấu nhỏ gọn;
- Cách bố trí hệ thống treo đơn giản, thuận tiện;
- Thanh xoắn cũng không có nội ma sát nên cũng thường phải lắp kèm giảm chấn để dập tắt nhanh dao động.
1.4.1.4 Đệm khí
Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính đàn hồi khi bị nén. Trong hệ thống treo sử dụng phần tử đàn hồi là đệm khí thường được kết hợp với giảm chấn thuỷ lực trong một kết cấu.
Trong hệ thống treo sử dụng phần tử đàn hồi là đệm khí thì áp suất khí nén được tự động điều chỉnh cho phù hợp với mức tải nên phần tử đàn hồi có đặc tính rất tốt. Đệm khí có những ưu điểm sau:
- Nó khá mềm khi ôtô không có tải nhưng độ cứng có thể tăng khi tăng tải bằng cách tăng áp suất không khí bên trong khoang khí. Nó tạo ra độ êm dịu chuyển động tối ưu nhất với bất kỳ mức tải nào
- Độ cao gầm xe cũng được giữ không đổi ngay cả khi tải thay đổi bằng cách điều chỉnh áp suất không khí.
Tuy nhiên hệ thống treo dùng đệm khí cần một số những thiết bị như máy nén khí, cơ cấu điều khiển áp suất, ... nên hệ thống trở nên phức tạp do đó phạm vi sử dụng còn hẹp.
1.4.1.5 Vấu cao su
Trên xe con các vấu cao su thường được 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. Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
Ưu điểm:
- Có độ bền cao, không có tiếng ồn, không cần bôi trơn, bảo dưỡng. Cao su có thể thu năng lượng trên một đơn vị diện tích lớn hơn thép 5 đến 10 lần.
- Trọng lượng của bộ phận bằng cao su bé và đường đặc tính của cao su là phi tuyến tính nên dễ thích hợp với đường đặc tính mà ta mong muốn.
Nhược điểm:
- Xuất hiện dưới dạng thừa, dưới tác dụng của tải trọng kém nhất là tải
trọng thay đổi. Thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi, đặc biệt là độ cứng của cao su sẽ tăng lên khi làm việc ở nhiệt độ thấp. Cần thiết phải đặt giảm chấn và bộ phận dẫn hướng.
Ưu khuyết điểm của cao su phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng cao su và công nghệ chế tạo.
1.4.2 Bộ phận dẫn hướng
Bộ phận dẫn hướng dùng để xác định động học và tính chất dịch chuyển của các bánh xe tương đối với khung hay vỏ xe. Nó còn được dùng để truyền lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh), lực ngang cũng như các mô men phản lực và mô men phanh.
Bộ phận dẫn hướng có ảnh hưởng tới khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi (gọi tắt là khoảng cách nhíp). Do bộ phận dẫn hướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé. Bộ phận dẫn hướng còn ảnh hưởng tới vị trí tâm của độ nghiêng bên.
Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống dẫn hướng trên ô tô thuận tiện, có thể sử dụng khoảng không gian trong khoang xe. Bộ phận dẫn hướng có thể tăng độ êm cho chuyển động nên bố trí lại phần được treo hợp lý thì làm tăng mô men quán tính đối với trục ngang đi qua trọng tâm phần được treo.
Bộ phận dẫn hướng phải có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng. Điều này phụ thuộc vào số khớp, số điểm phải bôi trơn của hệ thống treo và số các đăng (đối với bánh xe chủ động).
Trọng lượng bộ phận dẫn hướng và đặc biệt là phần không được treo phải nhỏ. Khi giảm được trọng lượng phần không được treo sẽ làm tăng độ êm dịu của xe.
1.4.3 Bộ phận giảm chấn
Khi xe bị xóc do mặt đường gồ ghề các lò xo của hệ thống treo sẽ hấp thụ các chấn động đó. Tuy nhiên, vì lò xo có đặc tính tiếp tục dao động, và vì phải sau một thời gian dài thì dao động này mới tắt nên xe chạy không êm.Nhiệm vụ của bộ giảm chấn là hấp thu dao động này.Bộ giảm chấn không những cải thiện độ chạy êm của xe mà còn giúp cho lốp xe bám đường tốt hơn và điều khiển xe ổn định hơn.
1.4.3.1 Nguyên tắc hoạt động[2]
Giảm chấn sử dụng trên ôtô dựa theo nguyên tắc tạo ra sức cản nhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ để hấp thụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra
Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động của giảm chấn.
Để thực hiện nguyên lý này, cấu tạo của giảm chấn gồm một ống xi lanh và một pittông. Trên thân pittông có làm các lỗ nhỏ để thông hai khoang ở hai phía pittông với nhau. Trong các khoang chứa của xi lanh người ta đổ dầu đặc biệt gọi là dầu giảm chấn.
Trong hệ thống treo một đầu của vỏ xi lanh được nối với phần không được treo (cầu ôtô), một đầu của cần pittông được nối với phần được treo (thân ôtô). Khi thân ôtô dao động khoảng cách giữa cầu và thân ôtô thay đổi do đó pittông của giảm chấn sẽ dịch chuyển tương đối trong xi lanh với tần số và biên độ của dao động. Khi pittông dịch chuyển sẽ nén dầu ở một khoang và dầu có áp suất sẽ phải đi qua lỗ tiết lưu để sang khoang bên kia. Do có sức cản ở lỗ tiết lưu nên năng lượng dao động của hệ thống treo được giảm chấn hấp thụ biến thành nhiệt năng và toả ra môi trường xung quanh.
1.4.3.2 Phân loại giảm chấn
- Phân loại theo vận hành: Kiểu tác dụng đơn, kiểu đa tác dụng
- Phân loại theo cấu tạo: kiểu ống đơn và ống kép
- Phân loại theo môi chất làm việc: kiểu thủy lực và nạp khí.
a, Kiểu ống đơn
Loại giảm chấn này chỉ có một xi lanh với khoang làm việc mà không có khoang chứa
Hình 1.9 Giảm chấn kiểu ống đơn
Đặc điểm
- Tỏa nhiệt tốt vì ống đơn tiếp xúc trực tiếp với không khí
- Một đầu ống được nạp khí áp suất cao và hoàn toàn cách li với chất lỏng nhờ có pittong tự do. Kết cấu này đảm bảo khi vận hành sẽ không xuất hiện lỗ xâm thực, bọt khí nhờ vậy làm việc ổn định.
- Giảm tiếng ồn rất nhiều.
* Quá trình làm việc[2]
- Hành trình ép (nén)
Tong quá trình nén cần pittong chuyển động xuống làm cho áp suất trong buồng dưới cao hơn áp suất trong buồng trên. Vì vậy chất lỏng trong buồng dưới bị ép lên buồng trên qua van pittong. Lức này lực giảm chấn được sing ra do sức cản dòng chay của van. Khi cao áp tạo ra một sức ép rất lớn buộc nó phải chảy nhanh và êm lên buồng trên trong vận hành nén. Điều này đảm bảo duy trì ổn định lực giảm chấn.
- Hành trình trả (giãn)
Trong hành trình giãn cần pittong chuyển động lên làm cho áp suất buồng trên cao hơn buồng dưới. Vì vậy chất lỏng trong buồng được ép xuống buồng dưới qua van pittong, sức cản dòng chảy của vanb tác dụng như lực giảm chấn.
Vì pittong chuyển động lên, một phần cần chuyển dịch ra khỏi nên thể tích chỗ trông trong chất lỏng giảm xuống. Để bù cho khoảng hụt này pittong tự do được đẩy lên .
Các bộ giảm chấn có cấu tạo kiểu ống đơn không cho phép ống này bị biến dạng, vì biến dạng sẽ làm cho pittong và pittong tự do không thể di chuyển tự do lên xuống được. Bộ phận giảm chấn thường được trang bị một vỏ bảo vệ ngăn tác động từ bên ngoài.
b, Kiểu ống kép
Ở loại giảm chấn này xi lanh được chia làm hai khoang: xi lanh trong (khoang làm việc) và xi lanh ngoài (khoang chứa).
Hình 1.10 Cấu tạo giảm chấn kiểu ống kép
1. Khoang vỏ trong; 2. Phớt làm kín; 3. Bạc dẫn hướng; 4. Vỏ chắn bụi; 5. Đũa đẩy; 6. Piston.
Quá trình làm việc:
- Hành trình nén (ép)
Tốc độ chuyển động của cần pittong cao: Khi pittong chuyển động xuống, áp suất trong buồng A (buồng dưới) sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy van một chiều của pittong và chảy vào buồng B mà không gặp phải lực cản nào đáng kể. Đồng thời 1 lượng dầu tương đương sẽ được chảy vào pittong sẽ bị ép qua van lá của van đáy và chảy vào buồng chứa. Đây là lúc mà lực giảm chấc được sức cản dòng chảy tạo ra.
Tốc độ chuyển động cần pittong kém: Khi đó van một chiều của oittong và van lá của van đáy sẽ không mở vì áp suất trong buồng A nhỏ. Tuy nhiên vì có các lỗ nhỏ trong van pittong và van đáy nên dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, vì vậy chỉ tạo ra lực cản nhỏ.
- Hành trình trả (giãn)
Tốc độ pittong cao: Khi pittong chuyển động lên, áp suất trong buồng B sẽ tăng cao. Dầu sẽ đẩy van lá và chảy vào buồng A. Lúc này sức cản dòng chảy đóng vai trò giảm chấn. Để bù vào khoảng hụt do cần pittong chuyển động lên một lượng dầu sẽ được chảy qua van một chiều vào buồng A mà không có sức cản đáng kể.
Tốc độ chuyển động cần pittong thấp: Khi đó cả van lá và van một chiều vẫn sẽ đóng vì áp suất trong buồng B ở trong pittong thấp. Vì vậy dầu trong buồng B chảy qua lỗ nhỏ trong van pittong vào buồng A, vì vậy chỉ tạo ra lực cản nhỏ
1.5 Nghiên cứu 1 số loại hệ thống treo phổ biến hiện tại
1.5.1 Hệ thống treo phụ thuộc
Hình 1.11 Hệ thống treo phụ thuộc
Ở hệ thống này, các bánh xe được nối trên 1 dầm cầu liền, các chi tiết hệ thống treo sẽ nối dầm cầu với thân xe. Cái tên “phụ thuộc” cũng xuất phát từ đó, vì ở hệ thống này, dao động của hai bánh xe ảnh hưởng và phụ thuộc lẫn nhau. Các kiểu hệ thống treo phụ thuộc có thể kể đến là treo liên kết Satchell, liên kết Watt, nhíp lá,…
· Cấu tạo cơ bản của hệ thống[3]
Hai bánh xe trái và phải được liên kết với nhau bằng một dầm cầu cứng. Hệ thống treo phụ thuộc có thể sử dụng nhíp làm bộ phận đàn hồi hoạc có thể dùng lò xo làm bộ phận đàn hồi.
- Bộ phận giảm chấn thường sử dụng là ống giảm chấn. Khi sử dụng nhíp thì nhíp làm bộ phận dẫn hướng đồng thời làm bộ phận đàn hồi. Khi sử dụng lò xo làm bộ phận đàn hồi thì có thêm bộ phận dẫn hướng riêng.
- Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp thì các lá nhíp được bó lại và có thể đặt trên hay dưới cầu xe.
· Nguyên lý hoạt động[2]
Khi ô tô chạy trên đưng do mặt đưng không bằng phẳng làm cho khung xe dao động theo phương thẳng đứng. Bộ phận đàn hồi (nhíp lá), bộ phân giảm chấn (giảm xóc) được bắt với khung xe nên khi khung xe dao động làm cho hai bộ phận này dao động theo.
- Bộ phận đàn hồi (nhíp lá) do các lá nhíp được ép sát vào nhau nhờ gông nên khi nhíp dao động sẽ sinh ra ma sát giữa các lá nhíp.Làm cho xe vừa chuyển động êm dịu và đao động cũng được dập tắt từ từ .
- Bộ phận giảm chấn (giảm xóc): Là bộ phận hấp thụ năng lượng cơ học giữa bánh xe và thân xe. Ngày nay thường sử dung loại giảm chấn thủy lực có tác dụng hai chiều trả và nén ở hành trình nén của giảm chấn (bánh xe dịch chuyển đến gần khung xe) giảm chấn giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung ở hành trình trả (bánh xe dịch chuyển ra xa khung) giảm chấn giảm bớt xung lực va đập của bánh xe trên nền đường , tạo điều kiện đặt “êm” bánh xe trên nền đường và giảm bớt phản lực truyền ngược từ mặt đường tác dụng vào thân xe.
- Thanh ổn định: Khi xe chuyển động trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dười tác dụng của lực li tâm hoặc độ nhiêng của khung xe, phản lực thẳng đứng của hai bánh xe trên một cầu thay đổi dẫn tới tăng độ nghiêng của thùng xe
và làm xấu khả năng truyền lực dọc lực bên của banh xe với mặt đường. Nhờ thanh ổn định sẽ san đều phản lực thẳng đứng ở hai bánh xe giúp cho xe chuyển động ổn định hơn.
Ngoài ra xe còn có bộ phận đòn truyền lực có tác dụng truyền một phần tải trọng của khung xe xuồng cầu.
· Đặc điểm của hệ thộng treo phụ thuộc
a, Ưu điểm hệ thống treo phụ thuộc:
- Cấu tạo hệ thống khá đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo trì bảo dưỡng.
- Hệ thống treo phụ thuộc có độ cứng vững để chịu được tải nặng thích hợp cho các dòng xe tải hoặc bán tải.
- Khi xe vào cua thì thân xe cũng ít bị nghiêng giúp người ngồi cảm giác ổn định, chắc chắn hơn.
- Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng nhờ thế lốp xe ít bị bào mòn.
- Về cơ bản hệ thống treo phụ thuộc thích hợp cho các dòng xe tải chở hàng nặng hoặc có thể lắp cho trục bánh sau ở các dòng xe phổ thông, xe con.
b, Nhược điểm
• Phần khối lượng không được treo lớn và hệ thống treo phụ thuộc có đặc thù cứng nhắc không có độ linh hoạt cho mỗi bánh nên độ êm của xe rất kém.
• Giữa bánh xe phải và trái mỗi khi chuyển động có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau thông qua hệ thống dầm cầu nên chúng dễ bị ảnh hưởng dao động và rung lắc qua lại lẫn nhau.
• Khi vào đoạn đường cua xe dễ bị trượt bánh nếu đi với tốc độ cao nhất là trong điều kiện mặt đường trơn trượt.
,...
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nỗ lực của bản thân và sự hướng dẫn tận tình của thầy, em đã hoàn thành được đồ án theo đúng tiến độ với đề tài “Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống treo trước Toyota Vios 2014 ”, tập trung vào các nội dung chính sau:
Phần 1 Tổng quan về hệ thống treo.
Phần 2 Tìm hiểu hệ thống treo của Vios.
Phần 3 Bảo dưỡng và sửa chữa các thành phần hệ thống treo.
Phần 4 Mô phỏng thông qua phần mềm Carsim.
Tuy nhiên đồ án còn có hạn chế :
Các thông số lý thuyết còn cần có các kiểm chứng bằng thực nghiệm. Trong điều kiện kinh tế và thiết bị kĩ thuật còn hạn chế, việc thí nghiệm kiểm chứng chưa thực hiện được.
Tuy đã có nhiều cố gắng song do trình độ còn hạn chế, thiếu tính kiểm nghiệm trên xe thực tiễn đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp quý báu của các thầy và các bạn sinh viên.
Cuối cùng, một lần nữa trân trọng cảm ơn thầy - người hướng dẫn trực tiếp, đồng thời xin cảm ơn các thầy trong Bộ môn Ô tô.Cảm ơn các bạn trong lớp đã giúp đỡ để tôi hoàn thiện đồ án của mình.
