Đồ%20án%20ly%20hợp%20xe%209525kg

NỘI DUNG CẦN HOÀN THÀNH : - Phân tích kết cấu chọ phương án thiêt skế ly hợp - Xác định mômen ma sát của ly hợp - Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp - Tính công trượt riêng - Tính

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

Đồ Án Môn:Thiết Kế Tính Toán Ô Tô

Sinh viên thực hiệ

Mã sinh viê Giảng viên Hướng dẫn : Nguyễn Văn Đại

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNG

NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán

đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế.Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em được tổ bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học Trong quá trình tính toán để hoàn thành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các

bạn trong nhóm, và sự hướng dẫn hết sức tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Đại,

giờ đây sau một thời gian làm việc hăng say, nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong Đồ án môn hoc Tính toán thiết kế ôtô Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy chúng

em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của mình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên

cứu mới Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Văn Đại, đã giúp em sớm

hoàn thành tốt Đồ án môn hoc này.Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của

thầy và các thầy giáo trong khoa

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Đạt

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN

Giáo viên đánh giá : Nguyễn Văn Đại

Kết quả đánh giá :

Giáo viên chấm:

Kết quả đánh giá :

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Đề 8

Họ tên sinh viên : Lớp: Khoá :14

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢPI.Số liệu cho trước

- Loại xe : Ôtô tải

II NỘI DUNG CẦN HOÀN THÀNH :

- Phân tích kết cấu chọ phương án thiêt skế ly hợp

- Xác định mômen ma sát của ly hợp

- Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp

- Tính công trượt riêng

- Tính toán sức bên môth số chi tiết chủ yếu của ly hợp

Ngyễn Văn Đại

CHƯƠNG 1.PHÂN TÍCH KẾT CẤU CHỌN PHƯƠN ÁN THIẾT KẾ LY

-Ly hợp đĩa : Phần thụ động có 1,2 hay 3 đĩa ma sát , tuỳ sau tải trọng từng

xe Loại ly hợp ma sát 1 đĩa có kết cấu thụ động và hệ thống dẫn động ly hợp đơn giản , thoát nhiệt tốt , mở dứt khoát ,mômen của các chi tiết thụ động bé ,giá thành rẻ Tuy nhiên khi làm việc dễ xảy ra mòn bề mặt ma sát Hay đĩa masát bị đảo ,dẫn đến ly hợp mở không dứt khoát Loại 2 đĩa đống em dịu hơn do

có nhiều đĩa nên các bề mặt ma sát tiếp xúc với nhau từ từ khi đống ly hợp Tuy nhiên định vị các đĩa ma sát sau khi cắt ly hợp là khó khăn

- Ly hơp côn : Phần đĩa thụ động có hình côn

- Ly hợp hình trống : Phần đĩa thụ động làm theo dạng phanh tang trống

-Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô nữa vì mômen quán tính của các chi tiết thụ động của chúng lớn gây tải trọng va đập lớn lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp

1.2 Ly hợp thuỷ lực:

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen quay bằng cách nhờ tác dụng của trường nam châm

điện Đóng ly hợp êm dịu , ngắt ly hợp dứt khoát , độ tin cậy cao Nhược điểm chính là kết cấu cồng kềnh ,hiệu suất giảm do hao tổn điện từ giá thành cao

2 CHỌN LOẠI LY HỢP , SƠ ĐỒ LY HỢP , SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG LY HỢP 2.1 Chọn loại ly hợp

Qua phân tích sơ bộ như trên ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa để thiết kế cho loại xe được yêu cầu Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ bố trí xung quanh ,lò

xo côn hoặc lò xo dạng đĩa

- Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo ,thoát nhiệt tốt, kích thước gọn , có rộng chỗ để để bố trí cốc ép

,mômem truyền qua bề mặt ma sát rất lớn Tuy nhiên nó có nhược điểm

là lực ép không phân bố không đều , việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó Khi lắp ở động cơ cao tốc lò xo bị biến dạng (cong ) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm ép

- Ly hợp lò xo côn : Dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên bềmặt ma sát đuề hơn Tuy vậy mômen truyển qua bề mặt ma sát lại vì áp suất của lò nhỏ tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở , việc bố trí cóc ép khó khăn do không ian phần giữa chật hẹp , ngoài ra việc điều chỉnh khe

-Mặc dù đối với ly hợp lò xo đĩa côn, việc chế tạo lò xo đĩa rất khó đạtđược đặc tính phi tuyến yêu cầu nhưng với những ưu điểm trên nên tachọn ly hợp lò xo đĩa côn một đĩa ma sát để thiết kế cho xe

Hình 1.1 Đồ thị biểu diễn đặc tính của các lò xo

1 - Lò xo đĩa ; 2 - Lò xo trụ ; 3 - Lò xo côn

2.2 Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp :

Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết Trên ô tô máy kéo hiện nay thường dùng hai loại dẫn động là : dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực Có thể kết hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn mômen từ động cơ truyền đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dang nhanh chóng, không va đập trong quá trình gài số

Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:

1 Dẫn động cơ khí

- Dẫn động cơ khí có cường hóa chân không

- Dẫn động cơ khí có cường hóa thủy lực

- Dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén

Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững chắc cao nên giảmđược dành trình tự do của bàn đạp Dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dich

chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọngđộng Tuy vậy, dẫn động thủy lực có nhược điểm : kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kínkhít cao, đắt tiền, làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí (Khi rò rỉ trên đườngống).

Do những ưu điểm vượt trội của dẫn động thủy lực nên ta chọn loại dẫn động lyhợp bằng thủy lực dùng để thiết kế cho xe con

CHƯƠNG 3 : NỘI DUNG TÍNH TOÁN 3.1 Thông số xe tham khảo

3.2 Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:

3.2.1Trọng lượng toàn bộ của ôtô:

Trọng lượng toàn bộ ô tô được xác định theo công thức sau:

G = Ga = 9520(kg) (1-1)

3 2.2 Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:

Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau:

rbx = (mm) (1-2)Trong đó : B : Chiều rộng lốp

d : Đường kính vànhTheo đề : Kí hiệu của bánh xe 9,00-20

Ở đây : B=9.00 (inch) =228.6(mm)

d= 20 (inch) =508 (mm) Thay số vào (1-2) ta được :

rbx = =(9,00+).25,4 =482,6(mm)

3 2.3 Tỷ số truyền của truyền lực chính io:

io =0,377

Trong đó:

- tốc độ quay trục khuỷu khi động động cơ đạt vận tốc lơn nhất

- bán kính làm việc trung bình của bánh xe

- tỷ số truyền của hộp số phụ hoặc hộp số phân phối ở tỷ số truyền cao nhất

- tỷ số truyền cao nhất trong hộp số

- vận tốc lơn nhất của ô tô 90(km/h)

Thông số cho trước 90(km/h)

3.3 Xác định mô men ma sát của ly hợp:

Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ

Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện thì ta phải có :

Trong đó : - Mms : mômen ma sát cần thiết của ly hợp [N.m]

- Memax :mômen xoắn lớn nhất của động cơ [N.m].Theo đề

Hệ số β được chọn theo thực nghiệm :

Đối với ôtô tải: β =1,5÷2,25 Chọn β =1,6

Thay số vào ta có : Mms =Memax.β =402.1,5 =643,2 [N.m]

3.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :

Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :

(3.2)Trong đó :

:Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát: =0,22÷0,3.Xe làm việc trongđiều kiện không nặng nhọc và có tính động lực tốt nên chộn hệ số ma sát theo giới hạn nhỏ Chọn =0,3

Zmz : Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Zmz =2 Dưới tác đụng của lực F , tại bề mặt của tấp ma sát xuất hiện một áp suất p

(N),hướng pháp tuyến Giả sử áp suất p phân bố đều trên bề mặt của đĩa

có đặc tính động lực tốt ít sang số Dưới hạn dùng cho các ô tô đặc tính động lực học kém ,ô tô tải trọng lớn hoặc làm việc trong điều kiện nặng nhọc , với xe tải ta chọn [p] = (N/)

b : Bề rộng của hình vành khăn tấm masát.

q <[q] nên với một đĩa ma sát thì ly hợp vẫn đảm bảo làm việc bền

3.3.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát:

Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m2 ] được xác định theo công thức

S=.(R22 –R12)=3,14.(0,25372 -0,15222 )=0,193[m2 ]

Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :

Rtb = = =0,7368[m]

3.3.3 Lực ép của cơ cấu ép :

Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ dàng tính được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được

áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu :

F = (1-5)F= = 1455 [N]

3.4 Tính công trượt riêng và chế độ nhiệt làm việc của ly hợp :

Khi ly hợp được mở rồi đóng lại trong quá trình khởi hành hoặc chuyẻn số , khi đó đĩa chủ động đang quay với số vòng quay của trục khuỷu , còn đĩa bị động chưa quay hoặc quay với vận tốc khác Trước khi hai đĩa này được nối liền thì bao giờ cũng có sự trượt tương đối giữa chúng

Khi bắt đầu khởi hành , quá trình trượt mãnh liệt nhất Khi chuyển số thì quá trình trượt phụ thuộc nhiều vào trình độ chuyên môn và tay nghề của người láiKhi ly hợp trượt sẽ sinh ra xông ma sát công này biến nhiệt năng đốt nóng các chitiết của lý lợp làm giảm hệ số ma sát và tính đan fhồi của lò xo ép

Để nghiên cứu sự trượt của ly hợp , ta nhận xét quá trình khỏi hành ô tô biểu diễn trrnh hình 3.1

Điểm A tương ứng với thời điểm ô tô bắt đầu dịch chuyển mômen ma sát tăng lên bằng momen cản quy dẫn về trục ly hợp , tức là :

Ma = [KG.m] (3.6)

Ml Ma Kt

C B

Hình 3.1 Quá tình khởi hành ô tô Hình 3.2 Mômen tương đương:

Động cơ - Hệ thống truyền lực

Trong đó : : Hệ số cản tổng cộng của đường =f+tg với f =0,02 là

hệ số cản lăn , =00 là góc dốc của mặt đường =0,02+tg00 =0,02

: Lực cản của không khí Khi khởi hành xe thì =0(vì tốc độ quá nhỏ)

it : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(it=io.ih1.ip): Hiệu suất của hệ thống truyền lực Đối với ôtô

tải=0,9÷0,93.Chọn =0,93Phụ thuộc và tỷ số mômen giữa động cơ và mômen ma sát của ly hợp trong quá trình đóng Tốc độ góc trục ban đầu tăng đến điểm B ( do tăng ga ) sau đó giảm xuống điểm C ( tương ứng với điểm kết thúc trượt ly hợp )

Khoảng thời hian từ O đến C là thời gian ly hợp đóng Trong thời gian mômen

ma sát của ly hợp tăng gần như tỷ lệ thuận với thời gian tức có thể viết =K.t trong

đó k là hệ số đặc trưng cường độ đóng ly hợp Dể xác định công trượt của ly hợp

ta khảo sát mô hình tương đương: động cơ-hệ thống trền lực như hình 3,2

Ja = [kg.m.s2 ] (3.7)Trong đó :

Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô Ga=9525 [KG]

Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ móc Gm =0

- Tăng mô men quay ly hợp đến giá trị mà trượt của ly hợp không còn nữa

Công trượt của động cơ ở giai đoạn đầu của thời gian sẽ tiêu hao cho sự trượt và nung nóng ly hợp Công trượt ở giai đoạn được xã định như sau:

(3.8)Công trượt của động cơ ở giai đoạn thứ 2 thời gian tiêu hao chi việc tăng tốc trục

bị động của ly hợp và sẽ thănhs sức cản chuyển động ô tô

Công trượt ở giai đoạn thứ hai được xác định theo công thức sau

dối với xe tải chọn k=300(N.m/s)

A: là biểu thức được rút gọn tính theo công thức

A=

Rõ ràng ta thấy côg trượt tăng lên theo hiệu số tăng đạt giá trị cực đại khi =0 (xe khởi động tại chỗ ) Tốc độ góc trục khuỷu động cơ khi đóng ly hợp có thể nhận không đổi và đạt giá trị ứng với mômen cực đại của động cơ do đó

3.5 Tính công trượt riêng cho ly hợp:

Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt ,người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng ;được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát được xác định theo công thức sau:

(3.)Trong đó :

L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác đinh ở trên

zms :Số đôi bề mặt ma sát Ly hợp một đĩa bị động nên zms =2

R2 ,R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát [cm]

Thay số vào công thức (3.11) ta có:

Lr = = 160142,2[J/m2 ]=160,1422[KJ.m/cm2 ]

So sánh kết quả tính được giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho phép ta thấy Lr < [Lr] ly hợp đảm bảo bền

3.6 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :

Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng ,ly hợp còn cần phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều đến hệ số masát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự đàn hồi của lo

L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1.10)

v : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt dĩa

bị động thì =0,50

c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có thể lấy c=500[J/kg0K]

m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg]

ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ,[0K] Đối với xe tải sau một lần đóng không quac150K chọn

Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu là :

[kg2.m/J] =27,6[Kg]

3.7 Chiều dày tối thiểu của đĩa ép (theo chế độ nhiệt):

Bề dày tối thiểu của đĩa ép  [m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức :

(3.12)Trong đó :

 :Khối lượng riêng của đĩa ép Với vật liệu làm bằng gang thì =7800[kg/m3 ]

Thay số các đại lượng đã biết vào (3.12) ta có:

δ =0,027 [m] =27 [mm]

CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN SỨC BỀN MỘT SÓ CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA LY HỢP

4.1 Tính toán sức bền của đĩa bị động

-Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85) Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado phêrado đồng hoặc Atbet đồng

-Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán Vật liệu của đinh tán băng thép hoặc nhôm

-Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (4÷)mm.Có thể chọn đường kính đinh tán là 6mm

-Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (÷)mm.Chọn 2,0mm.-Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kinh trong là r1 và bán kính ngoài là r2 Số lượng đinh tán có thể chọn n=16 đinh tán Bề rộng tấm ma sát

b =R2 – R1 ==0,1015(m) =10,15(mm).Ta chọn các kích thước :

r1 = 15,22 + = 15,22+ = 17,7 (mm)

 Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập

- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là:

[N/m2 ] (3.14) Trong đó : d là đường kính đinh tán (6 mm)

Thay số vào (1-14) ta có : τc = =146850[N/m2 ]=14,68[kg/cm2 ]

-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là:

[N/m2 ] (3.15)Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán Chọn l=1[mm]

Thay số vào (3.15) ta có: σd = =11527777[N/m2 ]=115[kg/cm2 ]

Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ]

[] =250 [kg/cm2 ]

 Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài:

-Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là:

τc = =2313334[N/m2 ] = 23,13[kg/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:

= =18159722 [N/m2 ] = 181,5[kg/cm2 ]

Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ]