Nghiên cứu mô phỏng hệ thống treo nhíp lá trên xe Toyota Land Cruiser HJ60LG-MZ

Abstract

This study presents an integrated evaluation of the mechanical strength and dynamic characteristics of a leaf spring suspension system for the Toyota Land Cruiser HJ60LG-MZ SUV by combining the Finite Element Method (FEM) and a quarter-car modeling approach. FEM results indicate that the maximum Von Mises stress reaches 437.3 MPa at the spring eye region, while the maximum displacement of 4.39 mm occurs at the center of the leaf spring. The safety factor ranges from 2.7 to 3.9, confirming that the structure operates within the elastic deformation regime. Dynamic simulations showed that the root mean square acceleration (a_RMS) varies from 0.73 m/s² to 0.96 m/s², corresponding to ride comfort levels from “fairly uncomfortable” to “uncomfortable” according to the ISO 2631-1:1997 standard. The study proposes a novel integrated approach that enables a comprehensive assessment of the suspension system from structural durability to operational performance. The findings provide a significant scientific basis for quantifying dynamic behavior and optimizing the design of leaf spring suspension systems in SUVs and light-duty trucks.

Tóm tắt

Nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá đồng thời độ bền cơ học và đặc tính động lực học của hệ thống treo nhíp lá trên xe Toyota Land Cruiser HJ60LG-MZ bằng cách kết hợp phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và mô hình hóa một phần tư xe. Kết quả FEM cho thấy ứng suất Von-Mises cực đại đạt 437,3 MPa tại vùng mắt nhíp và chuyển vị lớn nhất là 4,39 mm tại tâm nhíp. Hệ số an toàn từ 2,7 đến 3,9 chỉ ra kết cấu vận hành ổn định trong miền biến dạng đàn hồi. Việc mô phỏng động lực học cho thấy chỉ số gia tốc hiệu dụng (a_RMS) đạt từ 0,73 đến 0,96 m/s², tương ứng mức độ từ “khá khó chịu” đến “khó chịu” theo tiêu chuẩn ISO 2631-1:1997. Bên cạnh đó, một phương pháp tiếp cận tích hợp mới đã được đề xuất, cho phép đánh giá toàn diện hệ thống từ độ bền kết cấu đến hiệu suất vận hành. Đây là cơ sở khoa học quan trọng trong việc định lượng đặc tính động học và tối ưu hóa thiết kế hệ thống treo nhíp lá trên các dòng xe SUV và xe tải hạng nhẹ.