Giáo trình Tính toán thiết kế ô tô (Phần 1)

 ĐẶNG QUÝ 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2001 
LƯU HÀNH NỘI BỘ 
LỜI NÓI ĐẦU 
 Nền công nghiệp chế tạo ô tô trên thế giới ngày càng phát triển mạnh mẽ. Ở Việt 
Nam, trong thời gian không lâu nữa từ tình trạng lắp ráp xe hiện nay, chúng ta sẽ tiến đến 
tự chế tạo ôtô. Bởi vậy, việc đào tạo đội ngũ kỹ sư có trình độ đáp ứng được những đòi 
hỏi của ngành chế tạo và sửa chữa ô tô là một nhiệm vụ rất quan trọng. 
 Để phục vụ cho mục đích lâu dài nêu trên và trước mắt để đáp ứng cho chương trình 
đào tạo theo học chế tín chỉ, Khoa Cơ Khí Động Lực của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ 
Thuật đã phân công cán bộ giảng dạy biên soạn giáo trình: “Tính toán thiết kế ô tô” 
dùng cho hệ đại học. 
 Giáo trình này có 14 chương, trình bày về bố trí chung trên ô tô, các chế độ tải trọng 
khi xe hoạt động, các hệ thống thuộc phần truyền lực, các cầu xe, các hệ thống treo, 
phanh, lái và khung vỏ của ô tô. 
 Ở giáo trình này sẽ không đề cập nhiều về cấu tạo và nguyên lý hoạt động các chi 
tiết và bộ phận trên ô tô. Vì phần này sinh viên đã được học kỹ ở các môn học thực tập ở 
xưởng. 
 “Tính toán thiết kế ô tô“ là môn học chuyên ngành quan trọng ở năm cuối. Bởi 
vậy, trước khi học môn này, sinh viên phải học trước các môn sau: “Cơ lý thuyết“, “Sức 
bền vật liệu“, “Cấu tạo ô tô“, “Nguyên lý động cơ đốt trong” và “Lý thuyết ô tô”. 
 Giáo trình này đề cập đến những vấn đề cơ bản quan trọng của môn học, phù hợp với 
chương trình qui định của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo đối với ngành thiết kế chế tạo ô tô. 
Nội dung kiến thức ở giáo trình này nhằm trang bị cho sinh viên những hiểu biết vững 
chắc về động lực học và độ bền chi tiết áp dụng cho các bộ phận thuộc phần gầm của ô 
tô. Trên cơ sở đó, sinh viên ra trường có thể tính toán, thiết kế được các chi tiết và bộ 
phận cụ thể của xe. Từ đó, họ có thể chế tạo mới hoặc thiết kế cải tạo để phục vụ cho 
việc sửa chữa, phục hồi và cải tạo ô tô. 
 Do trình độ và thời gian có hạn, bởi vậy giáo trình này chắc sẽ có chỗ chưa hoàn thiện 
và thiếu sót. Rất mong các đồng chí và bạn đọc góp ý. Tôi xin chân thành cảm ơn. 
 Người biên soạn 
 Đặng Quý 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 1
CHƯƠNG I 
BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ÔTÔ 
Bố trí chung trên ô tô bao gồm bố trí động cơ và hệ thống truyền lực. Tùy thuộc vào 
mục đích sử dụng, công dụng và tính kinh tế mà mỗi loại xe có cách bố trí riêng. Nhìn 
chung, khi chọn phương pháp bố trí chung cho xe, chúng ta phải cân nhắc để chọn ra 
phương án tối ưu, nhằm đáp ứng các yêu cầu sau đây : 
- Kích thước của xe nhỏ, bố trí hợp lý phù hợp với các điều kiện đường xá và khí hậu. 
- Xe phải đảm bảo tính tiện nghi cho lái xe và hành khách, đảm bảo tầm nhìn thoáng 
và tốt. 
- Xe phải có tính kinh tế cao, được thể hiện qua hệ số sử dụng chiều dài  của xe. 
Khi hệ số  càng lớn thì tính kinh tế của xe càng tăng . 
L
l
 λ 
Ở đây : 
 l – Chiều dài thùng chứa hàng (xe tải) hoặc chiều dài buồng chứa hành khách (xe 
chở khách) . 
L – Chiều dài toàn bộ của ô tô . 
- Đảm bảo không gian cần thiết cho tài xế dễ thao tác, điều khiển xe và chỗ ngồi phải 
đảm bảo an toàn. 
- Dễ sửa chữa, bảo dưỡng động cơ, hệ thống truyền lực và các bộ phận còn lại . 
- Đảm bảo sự phân bố tải trọng lên các cầu xe hợp lý, làm tăng khả năng kéo, bám ổn 
định, êm dịuv.v của xe khi chuyển động . 
I. BỐ TRÍ ĐỘNG CƠ TRÊN ÔTÔ. 
Các phương án sau đây thường được sử dụng khi bố trí động cơ trên ôtô : 
1. Động cơ đặt ở đằng trước. 
Phương án này sử dụng được cho tất cả các loại xe. Khi bố trí động cơ đằng trước 
chúng ta lại có hai phương pháp như sau : 
a) Động cơ đặt đằng trước và nằm ngoài buồng lái: 
Khi động cơ đặt ở đằng trước và nằm ngoài buồng lái (Hình 1.1a) sẽ tạo điều kiện cho 
công việc sửa chữa, bảo dưỡng được thuận tiện hơn. Khi động cơ làm việc, nhiệt năng do 
động cơ tỏa ra và sự rung của động cơ ít ảnh hưởng đến tài xế và hành khách. 
Nhưng trong trường hợp này hệ số sử dụng chiều dài  của xe sẽ giảm xuống. Nghĩa 
là thể tích chứa hàng hóa hoặc lượng hành khách sẽ giảm. Mặt khác, trong trường hợp này 
tầm nhìn của người lái bị hạn chế, ảnh hưởng xấu đến độ an toàn chung . 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
y n © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 th at 
TP. HC
M
 2
b) Động cơ đặt đằng trước và nằm trong buồng lái (Hình 1.1b) : 
Phương án này đã hạn chế và khắc phục được những nhược điểm của phương án vừa 
nêu trên. Trong trường hợp này hệ số sử dụng chiều dài  của xe tăng rất đáng kể, tầm 
nhìn người lái được thoáng hơn . 
Nhưng do động cơ nằm bên trong buồng lái, nên thể tích buồng lái sẽ giảm và đòi hỏi 
phải có biện pháp cách nhiệt và cách âm tốt, nhằm hạn chế các ảnh hưởng của động cơ 
đối với tài xế và hành khách như nóng và tiếng ồn do động cơ phát ra. 
Khi động cơ nằm trong buồng lái sẽ khó khăn cho việc sửa chữa và bảo dưỡng động 
cơ. Bởi vậy trong trường hợp này người ta thường dùng loại buồng lái lật (Hình 1.1h) để 
dễ dàng chăm sóc động cơ . 
Ngoài ra một nhược điểm cần lưu ý nữa là ở phương án này trọng tâm của xe bị nâng 
cao, làm cho độ ổn định của xe bị giảm . 
2. Động cơ đặt ở đằng sau . 
Phương án này thường sử dụng ở xe du lịch và xe khách . 
Khi động cơ đặt ở đằng sau (Hình 1.1d) thì hệ số sử dụng chiều dài  tăng, bởi vậy thể 
tích phần chứa khách của xe sẽ lớn hơn so với trường hợp động cơ đặt ở đằng trước nếu 
cùng một chiều dài L của cả hai xe như nhau, nhờ vậy lượng hành khách sẽ nhiều hơn . 
Nếu chúng ta chọn phương án động cơ đặt ở đằng sau, đồng thời cầu sau là cầu chủ 
động, cầu trước bị động, thì hệ thống truyền lực sẽ đơn giản hơn vì không cần sử dụng đến 
truyền động các đăng . 
Ngoài ra, nếu động cơ nằm ở sau xe, thì người lái nhìn rất thoáng, hành khách và 
người lái hoàn toàn không bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn và sức nóng của động cơ . 
Nhược điểm chủ yếu của phương án này là vấn đề điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số 
v.vsẽ phức tạp hơn vì các bộ phận nói trên nằm cách xa người lái . 
3. Động cơ đặt giữa buồng lái và thùng xe. 
Phương án động cơ nằm giữa buồng lái và thùng xe (Hình 1.1c) có ưu điểm là thể tích 
buồng lái tăng lên, người lái nhìn sẽ thoáng và thường chỉ sử dụng ở xe tải và một số xe 
chuyên dùng trong ngành xây dựng . 
Trường hợp bố trí này có nhược điểm sau : 
Nó làm giảm hệ số sử dụng chiều dài  và làm cho chiều cao trọng tâm xe tăng lên, 
do đó tính ổn định của xe giảm. Để trọng tâm xe nằm ở vị trí thấp, bắt buộc phải thay đổi 
sự bố trí thùng xe và một số chi tiết khác. 
4. Động cơ đặt ở dưới sàn xe. 
Phương án này được sử dụng ở xe khách (Hình 1.1e) và nó có được những ưu điểm như 
trường hợp động cơ đặt ở đằng sau. 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 3
Nhược điểm chính của phương án này là khoảng sáng gầm máy bị giảm, hạn chế 
phạm vi hoạt động của xe và khó sửa chữa, chăm sóc động cơ . 
l
L
a)
b)
d)
e)l
L
lc)
h)
L
Hình 1.1 : Bố trí động cơ trên ôtô 
a) Nằm trước buồng lái ; b) Nằm trong buồng lái ; c) Nằm giữa buồng lái và thùng xe 
d) Nằm ở đằng sau ; e) Nằm dưới sàn xe ; h) Buồng lái lật . 
II. BỐ TRÍ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ. 
 Hệ thống truyền lực của ôtô bao gồm các bộ phận và cơ cấu nhằm thực hiện nhiệm vụ 
truyền mômen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động. Hệ thống truyền lực thường 
bao gồm các bộ phận sau : 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 4
 Ly hợp : ( viết tắt LH) . 
 Hộp số : (viết tắt HS) . 
 Hộp phân phối : ( viết tắt P) . 
 Truyền động các đăng : (viết tắt C) . 
 Truyền lực chính : ( viết tắt TC) . 
 Vi sai : (viết tắt VS) . 
 Bán trục (Nửa trục) : ( viết tắt N) . 
Ở trên xe một cầu chủ động sẽ không có hộp phân phối. Ngoài ra ở xe tải với tải trọng 
lớn thì trong hệ thống truyền lực sẽ có thêm truyền lực cuối cùng. 
Mức độ phức tạp của hệ thống truyền lực một xe cụ thể được thể hiện qua công thức 
bánh xe. Công thức bánh xe được ký hiệu tổng quát như sau : 
a x b 
Trong đó : 
a là số lượng bánh xe . 
b là số lượng bánh xe chủ động . 
Để đơn giản và không bị nhầm lẫn, với ký hiệu trên chúng ta quy ước đối với bánh 
kép cũng chỉ coi là một bánh . 
 Thí dụ cho các trường hợp sau : 
4 x 2 : xe có một cầu chủ động (có 4 bánh xe, trong đó có 2 bánh xe là chủ động) 
4 x 4 : xe có hai cầu chủ động (có 4 bánh xe và cả 4 bánh đều chủ động ) . 
6 x 4 : xe có hai cầu chủ động, một cầu bị động (có 6 bánh xe, trong đó 4 bánh xe 
là chủ động) . 
6 x 6 : xe có 3 cầu chủ động (có 6 bánh xe và cả 6 bánh đều chủ động) . 
8 x 8 : xe có 4 cầu chủ động (có 8 bánh xe và cả 8 bánh đều chủ động) . 
1. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 4 x 2. 
a) Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động (4 x 2) : 
 Phương án này được thể hiện ở hình 1.2, thường được sử dụng ở xe du lịch và xe 
tải hạng nhẹ. Phương án bố trí này rất cơ bản và đã xuất hiện từ lâu . 
cĐC
LH
HS
TC VS
N
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 5
Hình 1.2 : Động cơ đặt trước, cầu sau chủ động (4 x 2) 
b) Động cơ đặt sau, cầu sau chủ động (4 x 2) : 
Phương án này được thể hiện ở hình 1.3 thường được sử dụng ở một số xe du lịch và 
xe khách. Trong trường hợp này hệ thống truyền lực sẽ gọn và đơn giản vì không cần đến 
truyền động các đăng. Ở phương án này có thể bố trí động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực 
chính gọn thành một khối . 
Hình 1.3 : Động cơ đặt sau, cầu sau chủ động (4 x 2) 
Một ví dụ điển hình cho phương án này là hệ thống truyền lực cho xe du lịch VW 
1200 (của CHDC Đức) ở hình 1.4 
1
Hình 1.4 : Hệ thống truyền lực xe VW 1200 
1. Bánh răng hình chậu 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 6
2. Vỏ bộ vi sai 
3. Bánh răng bán trục 
(Không vẽ số lùi trên hình vẽ) 
c) Động cơ đặt trước, cầu trước chủ động (4 x 2) : 
Phương án này được thể hiện ở hình 1.5, thường được sử dụng ở một số xe du lịch sản 
xuất trong thời gian gần đây. Cách bố trí này rất gọn và hệ thống truyền lực đơn giản vì 
động cơ nằm ngang, nên các bánh răng của truyền lực chính là các bánh răng trụ, chế tạo 
đơn giản hơn bánh răng nón ở các bộ truyền lực chính trên các xe khác. 
ĐC
Hình 1.5 : Động cơ ở trước, cầu trước chủ động 
Một ví dụ điển hình cho phương án này là cách bố trí hệ thống truyền lực của xe du 
lịch TALBOT SOLARA (của CH Pháp) : 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 7
Hình 1.6 : Hệ thống truyền lực của xe du lịch TALBOT SOLARA 
1 và 2 : cơ cấu sang số lùi (không thể hiện hết ở hình vẽ) 
2. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 4 x 4. 
 Phương án này được sử dụng nhiều ở xe tải và một số xe du lịch. Trên hình 1.7 trình 
bày hệ thống truyền lực của xe du lịch VAZ - 2121 (sản xuất tại CHLB Nga). Ở bên trong 
hộp phân phối có bộ vi sai giữa hai cầu và cơ cấu khóa bộ vi sai đó khi cần thiết . 
LH
ĐC HS
P
C
C
1 2
Hình 1.7 : Hệ thống truyền lực của xe VAZ . 2121 
1. Cơ cấu khoá vi sai giữa hai cầu 
2. Vi sai giữa hai cầu 
3. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 6 x 4. 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 8
ĐC
HS
LH
C
TC
C
TC
Hình 1.8 : Hệ thống truyền lực của xe KAMAZ – 5320 
Phương án này được sử dụng nhiều ở các xe tải có tải trọng lớn. Ở trên hình 1.8 là hệ 
thống truyền lực 6 x 4 của xe tải KAMAZ – 5320 (sản xuất tại CHLB Nga). Đặc điểm cơ 
bản của cách bố trí này là không sử dụng hộp phân phối cho hai cầu sau chủ động, mà chỉ 
dùng một bộ vi sai giữa hai cầu nên kết cấu rất gọn. 
4. Bố trí hệ thống truyền lực theo công thức 6 x 6. 
Phương án này được sử dụng hầu hết ở các xe tải có tải trọng lớn và rất lớn. Một ví 
dụ cho trường hợp này là hệ thống truyền lực của xe tải URAL 375 (sản xuất tại CHLB 
Nga) ở trên hình 1.9 . 
Đặc điểm chính của hệ thống truyền lực này là trong hộp phân phối có bộ vi sai hình 
trụ để chia công suất đến các cầu trước, cầu giữa và cầu sau. Công suất dẫn ra cầu giữa và 
cầu sau được phân phối thông qua bộ vi sai hình nón (Như ở hình 1.8) . 
Ngoài ra có một số hệ thống truyền lực ở một số xe lại không sử dụng bộ vi sai giữa 
các cầu như xe ZIL 131 ,ZIL 175 K  
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 9
ĐC
LH
HS
Trước Sau Giữa
P
o
Hình 1.9 : Hệ thống truyền lực của xe URAL 375 
Truong DH SPKT TP. HCM 
Thu vien DH SPKT TP. HCM - 
Ban qu
yen © T
ruong D
H Su ph
am Ky
 thuat 
TP. HC
M
 9
CHƯƠNG II 
TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC BỘ PHẬN 
VÀ CHI TIẾT CỦA Ô TÔ 
I. KHÁI NIỆM VỀ CÁC LOẠI TẢI TRỌNG. 
 Mục đích của công việc tính toán thiết kế ô tô là xác định kích thước tối ưu của các bộ 
phận và chi tiết của xe. Trong khi đó, kích thước của một chi tiết phụ thuộc vào độ lớn và 
bản chất của ứng suất sinh ra bên trong chi tiết đó khi nó làm việc. Mà ứng suất sinh ra 
trong các chi tiết của ô tô lại phụ thuộc vào chế độ tải trọng tác dụng lên chúng trong các 
điều kiện sử dụng khác nhau. Như vậy, muốn xác định kích thước của các chi tiết để đủ đo ... gang Y lớn và làm ô tô khó bám với đường. 
b) Đối với các bánh dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng γ, vì thay đổi γ là 
làm trụ đứng nghiêng về phía sau nên độ ổn định của ô tô sẽ kém đi. Khi bánh xe dịch 
chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm A-B ( thay đổi góc δ). Góc δ thay đổi sẽ 
làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô không “bám” đúng đường. 
c) Đảm bảo truyền các lực X, Y và các mômen My, Mz từ bánh xe lên khung mà 
không gây nên biến dạng rõ rệt, hay không làm dịch chuyển các chi tiết của hệ thống treo. 
d) Giữ được đúng động học của truyền động lái. Động học của truyền động lái được 
giữ đúng nếu sự dịch chuyển thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không 
phụ thuộc vào nhau. 
e) Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé. Bộ phận hướng có ảnh 
hưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi (gọi tắt là khoảng cách nhíp). Do bộ phận 
hướng ta có khoảng cách này lớn hay bé. Bộ phận hướng còn ảnh hưởng đến vị trí tâm của 
độ nghiêng bên. 
f) Bộ phận hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ôtô thuận tiện và không 
ngăn cản việc dịch chuyển động cơ về phía trước. Như thế có thể sử dụng khoảng không 
gian trong khung xe. Bộ phận hướng có thể tăng độ êm dịu chuyển động nếu bố trí lại các 
phần được treo một cách hợp lí thì làm tăng mômen quán tính đối với trục ngang đi qua 
trọng tâm phần được treo. Loại bộ phận hướng cũng ảnh hưởng đến sự dịch chuyển trục 
các đăng chính đối với sàn ô tô và chiều rộng của sàn giữa các vành chắn bùn. 
g) Bộ phận hướng phải có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng. Điều này phụ thuộc 
nhiều ở số khớp, số điểm phải bôi trơn của hệ thống treo và số cácđăng (đối với bánh chủ 
động). 
 169
h) Trọng lượng bộ phận hướng và đặc biệt là phần không được treo phải bé. 
II. KẾT CẤU CỦA BỘ PHẬN DẪN HƯỚNG. 
1. Kết cấu bộ phận hướng trong hệ thống treo phụ thuộc: 
Sơ đồ đơn giản nhất của hệ thống treo phụ thuộc là hai nhíp có dạng nửa êlip (hình 
11.2a). Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ phụ thuộc vào thông số của nhíp, nghĩa là 
nhíp không phải chỉ là bộ phận đàn hồi mà còn là một thành phần của bộ phận hướng. 
Hệ thống treo phụ thuộc, loại thường thấy hiện nay (hình 11.2a) có ưu điểm là kết 
cấu đơn giản và rẻ tiền: nhíp vừa làm cả nhiệm vụ đàn hồi, dẫn hướng và giảm chấn. Hệ 
thống treo phụ thuộc dễ chăm sóc, nhất là khi số khớp quay ngày càng ít và sử dụng rộng 
rãi loại cao su trong khớp quay vì cao su không cần phải bôi trơn. Sử dụng loại hệ thống 
treo phụ thuộc lốp cũng ít mòn vì khi ô tô quay vòng chỉ có thùng xe nghiêng còn cầu vẫn 
thăng bằng. 
Hệ thống treo phụ thuộc có một loạt nhược điểm. Khi nâng một bên bánh xe lên, vết 
bánh xe sẽ thay đổi (∆B trên hình 11.6) phát sinh lực ngang Y làm tính chất “ bám đường “ 
của ô tô kém đi và ô tô dễ bị trượt ngang. Hệ thống treo ở các bánh xe, đặc biệt là bánh xe 
chủ động có trọng lượng phần không được treo rất lớn. 
∆B∆Β
αbx
Hình 11.6: Aûnh hưởng tác động hệ thống treo lên độ dịch chuyển góc của các bánh xe. 
2. Kết cấu bộ phận hướng trong hệ thống treo độc lập một đòn. 
Sơ đồ hệ thống treo độc lập với sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang và có 
bộ phận hướng trên một đòn được trình bày trên hình 11.7. 
 170
α∆B
B
p
b
o
B/2
h
Hình 11.7: Hệ thống treo độc lập một đòn. 
Khi bánh xe dịch chuyển về phía trên hay phía dưới thì góc nghiêng α của bánh xe 
thay đổi nhiều do đó phát sinh mômen hiệu ứng con quay. 
 Nhược điểm về động học của cầu cắt loại hệ thống treo độc lập là chiều dài cầu 
ngắn vì vậy sự thay đổi chiều rộng cơ sở ∆B và góc nghiêng α tương đối lớn (hình 11.7). 
Nếu đặt hệ thống treo này ở bánh dẫn hướng thì các nhược điểm của nó càng rõ. Vì vậy 
trong những năm gần đây ít khi người ta đặt bộ phận hướng loại này trên bánh dẫn hướng . 
3. Kết cấu bộ phận hướng trong hệ thống treo độc lập với cơ cấu hướng hai đòn. 
Sơ đồ cơ cấu hướng của hệ thống treo độc lập có hai đòn ngang có chiều dài bằng 
nhau (cơ cấu hướng hình bình hành), có hai đòn ngang có chiều dài khác nhau (cơ cấu 
hướng hình thang) được trình bày trên hình 11.8 a,b. 
Khi sử dụng loại cơ cấu hướng hình bình hành, lúc ta nâng hay hạ bánh xe một đoạn h 
thì mặt phẳng quay của bánh xe sẽ chuyển dịch nhưng luôn song song với nhau (do tính 
chất của hình bình hành). Do đó khắc phục hoàn toàn sự phát sinh mômen hiệu ứng con 
quay và triệt tiêu được sự rung của bánh xe đối với trục đứng của hệ thống lái. Trường hợp 
này có thể hoàn toàn khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh xe, 
nhưng sự thay đổi ∆B tương đối lớn. Do đó lốp chống mòn và độ ổn định ngang của bánh 
xe sẽ kém đi. 
 Theo các kết cấu hiện có hệ thống treo độc lập có cơ cấu hướng hình thang, khi nâng, 
hạ bánh xe một đoạn h góc quay α của bánh xe sẽ giới hạn trong khoảng 5o÷6o (hình 
11.8b). 
 171
ba
.
r2
α
r3
.∆Β
Zbxr1
.
a) b)
h
h
.
∆Β
Zbx
Hình 11.8: Sơ đồ động học hệ thống treo độc lập của bánh xe với cơ cấu hướng 
hai đòn hình bình hành và hình thang. 
Với trị số α như vậy mômen hiệu ứng con quay sẽ tự triệt tiêu do lực ma sát trong hệ 
thống. Đồng thời sự thay đổi chiều rộng vết bánh xe sẽ được bù lại do độ đàn hồi của lốp, 
nên lốp không bị trượt trên mặt tựa. Đối với các lốp hiện nay ∆B không nên vượt quá 4÷ 
5mm. Thường lấy 65,055,0
r
r
1
3 ÷= (hình 11.8 b). 
4. Cơ cấu hướng trong hệ thống treo độc lập loại nến. 
Cơ cấu hướng loại nến đảm bảo khi dịch chuyển 
bánh xe không làm thay đổi các góc đặt bánhxe α, γ, δ. 
Chiều rộng cơ sở B có thể sẽ thay đổi một ít nhưng nhờ 
độ nghiêng ngang của bánh dẫn hướng bù lại nên coi 
như không đổi. Trọng lượng phần không được treo loại 
 này bé nhất. (hình 11.9). Bộ phận hướng loại nến cũng 
 làm triệt tiêu hoàn toàn sự lắc của bánh xe (hiện tượng 
 “vẩy” bánh xe) đối với trụ đứng; vì vậy sẽ làm mất khả 
 năng phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi các bánh 
 xe dịch chuyển thẳng đứng. Hình 11.9: Sơ đồ hệ thống 
 treo loại nến 
 Nhược điểm của bộ phận hướng loại nến là: 
1.Vì thu gọn kết cấu của bộ phận hướng nên lực ngang và mômen do lực ngang ở 
bánh xe tác dụng lên cơ cấu đòn có giá trị lớn, nên tuổi thọ của cơ cấu giảm. 
 172
2. Độ dịch chuyển tịnh tiến hai chiều của bộ phận hướng lớn nên khó giảm ma sát 
trong bộ phận hướng cũng như khó đảm bảo độ kín. 
3. Khó bố trí được hệ thống treo lên ô tô đặc biệt là khi bánh xe có độ dịch chuyển 
lớn, nhất là đối với phần tử đàn hồi là loại lò xo xoắn ốc. Lò xo xoắn ốc sẽ làm tăng độ dài 
của nến. 
5. Kết cấu bộ phận hướng trong hệ thống treo loại thăng bằng. 
Trong các ô tô ba cầu, cầu thứ hai và thứ ba thường đặt gần nhau. Hệ thống treo của 
hai cầu này thường làm loại thăng bằng để đảm bảo tải trọng thẳng đứng bằng nhau ở hai 
bánh xe giữa và bánh xe sau bên trái cũng như bên phải. Hệ thống treo tương tự như vậy 
đôi khi cũng ứng dụng trên ô tô bốn cầu và nhiều rơmóoc. Hệ thống treo trong trường hợp 
này có thể là loại hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập mà ta đã khảo sát ở trên. 
Trong nhiều trường hợp, hệ thống treo thăng bằng thường là loại nhíp. Như vậy chỉ 
cần dùng một nhíp cho cả hai bánh xe ở cùng một phía (hình 11.10). 
2 1
43
Hình 11.10: Hệ thống treo thăng bằng. 
1. Bộ nhíp. 2, 3. Đòn dẫn hướng. 4. Trục. 
Nhíp đóng vai trò đòn thăng bằng, nó không chịu các lực dọc và các mômen phản lực. 
Các cầu được nối với khung bằng hệ đòn dẫn hướng 2 và 3 (thường một đòn 2 và hai đòn 3 
cho một cầu). Các lực dọc và mômen phản lực truyền lên khung qua các đòn này. Đặc tính 
dịch chuyển của các bánh xe trong mặt phẳng dọc sẽ phụ thuộc vào bốn khâu bản lề tạo 
bởi tâm các khớp nối của các đòn dẫn hướng. Phần giữa của nhíp nối với khung bằng trục 
lắc 4, hai đầu nhíp tỳ lên hai dầm cầu. 
Trong trường hợp khoảng cách hai cầu giữa và sau lớn mà trong sản xuất chỉ có loại 
nhíp ngắn có thể treo riêng từng cầu và làm đòn nối giữa hai nhíp, ta cũng biến hệ thống 
treo thành hệ thống treo thăng bằng. Ví dụ trên hình 11.1 có các đòn 1, 3 và thanh 2 có tính 
chất như đòn thăng bằng cứng, nghĩa là nếu nâng một bánh xe của cầu sau lên thì bánh xe 
cầu giữa sẽ hạ xuống và ngược lại. Điều khác nhau so với loại cầu thăng bằng trước đây là 
mômen phản lực tác dụng lên các bánh xe sẽ bằng nhau. Như vậy độ dịch chuyển của cầu 
 173
dưới tác dụng của mômen phản lực sẽ bé đi. Nhưng hệ thống treo thăng bằng kiểu ghép 
này chỉ nên dùng ở đường bằng phẳng. 
1
2 3
v
Hình 11.11: Hệ thống treo thăng bằng đảm bảo cân bằng các mômen phản lực. 
III. TÍNH TOÁN BỘ PHẬN DẪN HƯỚNG 
Ở phần lớn kết cấu của hệ thống treo độc lập, bộ phận đàn hồi chỉ chịu tải trọng 
thẳng đứng còn lực bên và tiếp tuyến là do các chi tiết của bộ phận dẫn hướng chịu. 
Khi tính độ bền các chi tiết của bộ phận dẫn hướng có thể lấy hệ số động tương 
đương như khi tính toán cầu ô tô. 
Hệ thống treo độc lập với cơ cấu hướng hai đòn ( hình 11.5) được sử dụng ở ô tô du 
lịch và ô tô tải nhiều cầu có tính năng thông qua cao. 
Để xác định các kích thước cơ bản của bộ phận dẫn hướng ta tính toán tải trọng theo 
ba trường hợp đã tính với nửa trục và cầu chủ động. 
• Trường hợp I: Lực kéo hay lực phanh cực đại : Xi = Xi max 
X1 max =Z1.ϕ ; ϕ =0,7 ÷ 0,8: hệ số bám dọc. Lực ngang Y = 0. 
• Trường hợp II: Lực ngang cực đại : Y= Ymax = m1 G1 ϕ1; ϕ1 = 1 hệ số bám ngang, 
hệ số m1 = 1. Lực dọc Xi = 0. 
• Trường hợp III: Lực thẳng đứng cực đại : Zi = Zi max 
Zi max = Kđ
2
1G ; Kđ : hệ số tải trọng động. 
 Kđ = 2 ÷ 3 đối với ô tô có tính năng thông qua thấp; 
 Kđ = 3 ÷ 4 đối với ô tô có tính năng thông qua cao. 
Sau đây là tính toán các trường hợp cụ thể: 
1. Trường hợp I: 
 Có tác dụng đồng thời của các lực: Z1p = Z1t = Z1 và X1p = X1t = X1 (hình 11.12) 
 174
bx
1P1
1 g2
G.mZ −= ; 
2
.G.mX 1P11
ϕ= ; có thể tính 
2
G.mZ 1P11 = . 
Z1 từ cam của trụ quay tác dụng lên thanh đứng của bộ phận dẫn hướng (hình 11.12a). 
Trên đoạn cánh tay đoàn (b1 –r1) lực này sẽ gây momen Z1 (b1 –r1) cân bằng với mômen 
Fr2. 
Lấy mômen đối với điểm A 1, ta có Fr2 = Z1 (b1 –r1) 
Do đó: 
2
11
1 r
rbZF −= 
Lực phanh X1 gây nên tải trọng lên khớp trên và dưới: Xt và Xd 
2
1t r
bXX = và 
2
1d r
aXX = 
 Mômen phanh Mp = X1rbx qua đĩa tì của phanh có khuynh hướng quay thanh đứng của 
bộ phận dẫn hướng. Trong mặt phẳng chứa bánh xe Mp cân bằng với mômen Sr2. Nhờ đó ta 
tính được giá trị của S; 
2
bx
1 r
rXS = 
Do đó hợp lực của khớp quay trên và khớp quay dưới ta có: 
2
bx
1t r
br
XXS
−=− ; 
2
bx
1d r
ar
XXS
+=+ 
Lực do 
1
1 l
lXU = do lực X1 gây ra trong thanh kéo ngang của hình thang lái (hình 
11.12a) 
l - khoảng cách từ giữa vết bánh xe đến trụ đứng; 
l1 - khoảng cách từ cổ ngỗng quay đến trục thanh kéo ngang. 
U sinh ra các lực Ut và Ud ; bằng cách lần lượt lấy mômen với điểm A1 và B1 của lực 
U ta có: 
21
1t r
b.
l
lXU = ; 
21
1d r
a.
l
lXU = 
Như vậy trong trường hợp này đòn trên chịu nén hay kéo do lực (F -Ut ) và uốn do lực 
(S –Xt). Đòn dưới chịu uốn trong mặt phẳng vuông góc với trục ô tô do lực Z2, Z1 (Z2 lực 
nén lò xo phía trái: 
1
1
12 a
rZZ = ) và uốn trong mặt phẳng nằm song song với khung do lực 
(S+Xd) cũng như chịu kéo do các lực (F + Ud). 
 175
Ea
b1
r2
l a
b
rbxr1
l l1
Z1t
l
Z1t Z2t
F1t
Qt F1t
m1G1
Y1t
Y1t
rbx-b
Y
Qt
F1p Qp
F1p
Y1p
Qp Y1p
hg
Z2p Z1p
B
Z1p
T1
T1
Hình thang lái
B/2
hg
a)
b)
E
m1G1
U
C
X1
Z1
Z2
Z1
Ud F
B1
C
FUt A1 S XtA1
C X1
B1 Xd
SZ1
Z1
X1
Hình 11.12: Sơ đồ tính toán để chọn các kích thước cơ bản của bộ phận hướng 
ở hệ thống treo độc lập. 
2. Trường hợp II: 
 Trên hình 11-12b các lực Z1p và Z1t được tính theo các công thức: 
bx
1g1
t1 gB
h2
1
2
GZ −⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ϕ+= 
 176
bx
1g1
p1 gB
h2
1
2
GZ −⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ϕ−= 
Để tăng độ dự trữ bền, có thể tính Z1p , Z1t không trừ đi trọng lượng gbx: 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ϕ+=
B
h2
1
2
GZ 1g1t1 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ϕ−=
B
h2
1
2
GZ 1g1p1 
Còn các lực: 
1
1g1
t1 B
h2
1
2
GY ϕ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ϕ+= 
1
1g1
p1 B
h2
1
2
GY ϕ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ϕ−= 
Phản lực trượt ngang Y1 tác dụng lên cánh tay đòn (rbx – b) sinh ra mômen Y1(rbx –b) 
cân bằng với mô men do lực Q tác dụng lên đòn dưới của bộ phận hướng. Ở đây là lực chỉ 
chung cho cả hai bên trái và phải. Do đó: 
2
bx
t1t r
br
YQ
−= ; 
2
bx
p1p r
br
YQ
−= 
Trong trường hợp II, tải trọng tác dụng lên đòn trên của ngỗng quay bên phải làm đòn 
trên chịu nén hay uốn dọc do lực (F1p+Qp). Đòn dưới ngỗng quay phải chịu uốn do lực Z1p, 
Z2p và chịu kéo do lực (F1p+ Qp + Y1p). 
Đòn trên của ngỗng quay bên trái chịu nén hay chịu kéo do lực (F1t –Qt). Đòn dưới 
ngỗng quay trái chịu nén hay chịu kéo do lực (Y1t + Qt – F1t ) vàbị uốn do lực Z1t, Z2t . 
3. Trường hợp III: 
 Lực F1t = F1p = F được xác định khi: 
 Z1t = Z1p = Kđ
2
G1 ⇒ Z2t =Z2p = Kđ
2
G1 .
1
1
a
r
Do đó: F = Kđ 
2
G1
2
11
r
)rb( −
Lực Z1t = Z1p nén lò xo vừa nêu trong trường hợp II. Đòn trên trong trường hợp này 
chịu nén hay uốn dọc do lực F. Đòn dưới trái chịu uốn do lực Z2t, đòn dưới phải chịu uốn do 
Z2p; cả hai đòn chịu kéo do lực F. 
Trường hợp các đòn của hệ thống treo đặt nghiêng theo mặt phẳng ngang hay mặt 
phẳng dọc khi tính phải kể đến các góc nghiêng. 
Các đòn của hệ thống treo thường chế tạo bằng thép 30, 35 hay 40. Đôi khi thanh 
đứng ở giữa chế tạo bằng thép 30X hay 40X, các đòn của hệ thống treo đôi khi dập từ thép 
ít cácbon 10 hay 15. 
 177