ĐỒ ÁN 1 ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ LY HỢP MA SÁT KHÔ CỦA TOYOTA VIOS 1.5 E MT 2018

Trong quá trình làm đồ án này, em đã học được rất nhiều điều nhờ sự hướng dẫntận tình của thầy Hồ Duy Khánh và sự góp ý chia sẻ thông tin của các bạn cùng làm đồ án để em có thể hoàn thà

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ LY HỢP MA SÁT KHÔ

CỦA TOYOTA VIOS 1.5 E (MT) 2018

UBND TỈNH BÌNH DƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ LY HỢP MA SÁT KHÔ

CỦA TOYOTA VIOS 1.5 E (MT) 2018

Nội dung

đầy đủ

Các nộidungthànhphần

40

Trình bàyđầy đủ cácyêu cầu tiểuluận

Trình bày

đủ các yêucầu, nhưngthiếu 1 số ýquan trọng

Trình bàyđược 50%

các yêu cầu

Khôngtrình bàyđược theođúng cácyêu cầu

Lậpluận 20

Hoàn toànchặt chẽ,logic

Khá chặtchẽ, logic;

còn sai sótnhỏ 

Tương đốichặt chẽ,logic; cósai sót quantrọng 

Khôngchặt chẽ,logic

Kết luận 20 Phù hợp  Khá phùhợp  Tương đốiphù hợp  Không phùhợp/Thiếu

Vài sai sótnhỏ vềformat, ítlỗi chính tả

Vài chỗkhông nhấtquán vềformat,nhiều lỗichính tả

Thể hiện

sự cẩu thả

về format

và typing,lỗi chính tảrất nhiều

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KỸ THUẬT CĐT&OT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

chấm 1

Cán bộ chấm 2

Điểm thống nhất Phần 1 Đánh giá hình thức quyển tiểu luận: (6 đ)

1 Làm đầy đủ các nội dung yêu cầu  1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KỸ THUẬT CĐT&OT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

chấm 1

Cán bộ chấm 2

Điểm thống nhất Phần 1 Đánh giá hình thức quyển tiểu luận: (6 đ)

1 Làm đầy đủ các nội dung yêu cầu 

của giảng viên 

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT

VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG TRÌNH KỸ THUẬT CĐT&OT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

chấm 1

Cán bộ chấm 2

Điểm thống nhất Phần 1 Đánh giá hình thức quyển tiểu luận: (6 đ)

1 Làm đầy đủ các nội dung yêu cầu 

của giảng viên 

1

2 Nội dung và chất lượng trình bày 2

      Đối với các sinh viên, đồ án môn học nói chung và đồ án thiết kế và tính toán ô tônói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, pháthuy khả năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và công tác về sau này. Bêncạnh mục đích chung là giúp sinh viên cũng cố lại kiến thức đã học, thì với những yêu cầukhi thiết kế đồ án còn giúp cho học viên chủ động hơn trong việc tiếp cận với những kếtcấu thực tế. Để từ đó góp phần tạo nên một nền tảng kiến thức và tiền đề để sinh viên tiếptục ứng dụng và phát triển cho các chuyên môn sau này

Trong quá trình làm đồ án này, em đã học được rất nhiều điều nhờ sự hướng dẫntận tình của thầy Hồ Duy Khánh và sự góp ý chia sẻ thông tin của các bạn cùng làm đồ án

để em có thể hoàn thành đồ án này. Do kiến thức còn hạn chế nên trong đồ án này chắcchắn không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô vàbạn bè

Em xin chân thành cảm ơn!Thành phố Thủ Dầu Một, tháng 4/2022

Học viên thực hiện

Lê Công ThànhTrần Quốc Đạt

Võ Văn Thọ

Nhận xét của GVHD: ThS Hồ Duy Khánh

Nhận xét của giảng viên:  

Điểm bằng số Điểm bằng chữ

Chữ ký giảng viên

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

1 D19OT02 Trần Quốc Đạt Tính toán chương 1, 2, 3

2 D19OT02 Lê Công Thành Vẽ 3D chi tiết và xuất bản vẽ 2D

3 D19OT02 Võ Văn Thọ Tính toán chương 1, 2, 3

MỤC LỤC

BẢNG ĐÁNH GIÁ 3

LỜI NÓI ĐẦU 10

Nhận xét của GVHD: ThS Hồ Duy Khánh 11

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ 12

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LY HỢP ÔTÔ 14

1.1 Công dụng của ly hợp 14

1.2 Phân loại ly hợp 14

1.3 Yêu cầu của ly hợp 14

Chương 2 TÍNH TOÁN MÔ MEN MA SÁT VÀ CHỌN LOẠI SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG 16

2.1 Mômen ma sát của ly hợp 16

2.2.Chọn loại và sơ đồ dẫn động ly hợp 17

2.3.Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp 19

Chương 3 TÍNH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP 21

3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động 21

3.2 Diện tích và bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát 22

3.3 Lực ép của cơ cấu ép 22

3.4 Công trượt riêng của ly hợp 23

3.5 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp 29

3.7 Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu ép 30

3.8 Độ cứng của một lò xo dây xoắn C lx [N/m] 31

3.8.1 Lực tác dụng lớn nhất lên một lò xo ép 32

3.8.2 Kích thước hình học của lò xo 32

3.8.3 Xác định hành trình bàn đạp 35

3.8.4 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp 37

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LY HỢP ÔTÔ1.1 Công dụng của ly hợp

  Ly hợp dùng để truyền mô men quay được êm dịu và để tách truyền động đến hệthống truyền lực được nhanh chóng và dứt khoát. Ngoài ra ly hợp còn dùng như một cơcấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi động cơ làm việc ở chế độ không tải cưỡng bức

cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực

- Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng để cho quá trình làm đồng đều tốc độ củađồng tốc được nhanh chóng, do đó rút ngắn được thời gian gài số. Nghĩa là khi mở ly hợp,phần bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động trong thời gian ngắn nhất, ngược lại

sẽ gây khó khăn cho việc gài số

- Mômen quán tính các chi tiết phần bị động của ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất cóthể nhằm giảm va đập lên bánh răng khi gài số, giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồngtốc cũng như tăng nhanh thời gian gài số

- Phải làm được nhiệm vụ của cơ cấu an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải.Mômen ma sát không được lớn quá để tránh xảy ra hiện tượng gãy trục các đăng

Chương 2 TÍNH TOÁN MÔ MEN MA SÁT VÀ CHỌN LOẠI SƠ

    Mômen ma sát Mms của ly hợp theo [1] được xác định theo công thức sau:

Mms = Memax.β     [N.m]        (2.1)Trong đó:

Mms [N.m]  : Mômen ma sát cần thiết của ly hợp

Memax [N.m]: Mômen xoắn lớn nhất của động cơ. Theo đề Memax = 140 [N.m]

β: Hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn (β >1) để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômenxoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mở rơivào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát bị mòn…). Mặc khác hệ số

β không được quá lớn, vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ

Theo kinh nghiệm, đối với xe tải, xe khách thì: β = 1,6 ÷ 2,25. Vì xe khách có trọnglượng nhỏ, nhưng hoạt động thường xuyên trong những điều kiện đường xá không đảmbảo, nên ta chọn β về phía giới hạn trên của xe, ta chọn β = 2 

b Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra

Hình 1.1 Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh

1. Trục khuỷu, 2. Đĩa bị động, 3. Bánh đà, 4. Bánh răng, 5. Lò xo ép, 6. Đĩa ép

7. Ổ bi tỳ, 8. Trục ly hợp, 9. Càng mở, 10. Tấm ma sát

+ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao

+ Nhược điểm: Áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không đồng đều do bị nung  nóng khác nhau hoặc do gẫy cục bộ

- Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm:

+ Ưu điểm: Áp suất sinh ra ở các bề mặt ma sát là đồng đều, điều khiển nhẹ nhàng.+ Nhược điểm: Độ tin cậy thấp, kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khănnên rất ít sử dụng

- Ly hợp ma sát cơ khí lò xo ép đĩa nón cụt:

   + Ưu điểm:

  • Chỉ có một lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề

   • Điều khiển nhẹ nhàng

   + Nhược điểm: Không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc khi tấm ma sát bị mònnên ly hợp này chỉ sử dụng trên xe du lịch và xe khách cỡ nhỏ, có đặc tính động lực tốt,

5. Ổ bi tỳ, 6.Ống trượt, 7.Đòn mở bàn đạp ly hợp, 8.Thanh đẩy, 9.Càng mở, 10.Đĩa ép

*Ưu, nhược điểm:

    -Ưu điểm:  Kết cấu đơn giản, chắc chắn, độ tin cậy cao

+ Độ cứng vững dẫn động thấp hơn so với dẫn động thủy lực do có nhiều khe hở vàkhâu khớp

Chương 3 TÍNH XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY

HỢP3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động

μ : Là hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát. Theo [1] thì hệ số ma sát μ =0,22 ÷ 0,3. Vì xe làm việc trong điều kiện nặng nhọc, đặc tính động học kém nên ta chọn

hệ số ma sát về giới hạn trên μ = 0,22

zms : Số đôi bề mặt ma sát, vì chọn ly hợp một đĩa ma sát nên zms = 2

p   : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát. Nhằm đảm bảo tuổi thọ cho các tấm

ma sát, theo [1] thì giá trị áp suất cho phép [p] = 1,4.105 ÷ 2,5.105 [N/m2]. Vì ly hợp làm

β M e max

μ R tb .Z ms (2.5)

     Vì vậy, việc xác định công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn và khống chếnhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết

Hình 2.2. Sơ đồ tính toán công trượt

a a

       bị trượt      tốc       với tốc độ ổn định

Đồ thị tốc độ góc

3.4.1 Mômen quán tính qui dẫn J a [kg.m 2 ]

Mômen quán tính qui dẫn Ja  được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtôđang chuyển động, theo [1] ta có:

Ja  = ((G a +G m)

g ). r bx2

(i h .i p .i0) 2.δ t

[kg.m2]      (2.6)Trong đó:

* Tính toán các tỷ số truyền của hộp số.

 Ta có tỷ số truyền của truyền lực chính i0 được xác định theo tốc độ chuyển độnglớn nhất của xe Vmax [m/s] ứng với tốc độ góc lớn nhất của động cơ ωemax [rad/s],theo [1] thì ta có:

Theo [1] phần thiết kế hộp số thì đối với động cơ diesel và cho xe tải thì theo kinhnghiệm ωemax = ωN [rad/s]

 Xác định tỷ số truyền ih : ta xác định công trượt cho số một nên ih = ih1.

Giá trị tỷ số truyền số thấp nhất ih1, theo [1] phần thiết kế hộp số được xác định nhưsau:

ih1 ≥ 

ψmax.G a .r bx

M e max .i0.η t       (2.8)Trong đó:

ψmax : Hệ số cản chuyển động lớn nhất của đường, theo đề ψmax = 0,482

r bx

i t .η t       [N/m]       (2.9)Trong đó:

a : Tốc độ góc trục ly hợp. Tính cho lúc khởi hành xe nên a = 0 [rad/s]

Ma : Mô men cản chuyển động của ôtô qui dẫn về trục ly hợp, theo tính toán ở trên ta

có Ma = 5,783 [N.m]

Ja : Mô men quán tính khối lượng của ôtô qui dẫn về trục ly hợp, tính toán ở trên ta

t0  theo công thức (2.10). Thiết lập bài toán tối ưu theo mục tiêu t0 = 2 [s] như đã chọn.Chỉ định biến thay đổi là ô (cell) giá trị x của kd đã cho. Thiết lập điều kiện cho bài toánvới hai điều kiện: kd > 0 và kd ≤ β.1,5 (ở đây 1,5 là giá trị xét đến tải trọng động làm tăng

hệ số dự trữ khi đóng ly hợp)

Ta cho trước kd = x =1. Tính t0 theo (2.10) ta được t0 = 5.078. Xác lập bài toán tối ưuvới ô (cell) tính toán t0 làm ô mục tiêu (Set Target Cell) có giá trị đặt trước (Value of) cầnphải đạt tới là 2

Ô giá trị cần phải thay đổi (By changing cells) để đạt mục tiêu là ô (cell) cho trướcgiá trị bất kỳ (kd = x = 1)

t1 = t2

M a

( k d .M e max −M a) Trong đó:

t1 : Thời gian trượt của giai đoạn I (giai đoạn ứng với tốc độ góc trục khuỷu và trục ly hợp

là hằng số)

t2 : Thời gian trượt của giai đoạn II ( giai đoạn ứng với mômen ma sát hình thành ở lyhợp lớn hơn mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp)

Thay các đại lượng đã biết vào (2.11) ta tính được thời gian trượt t1,t2:

(628.31−0).2.0,52 ¿ 2,99.140−5,826 ¿

(2.11)

l = 106547,2883

2.π (0,1552−0,085252)  = 1011940.326(J/m2) ≈ 1011,940 [KJ/m2]

3.5 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp

Tính toán, kiểm tra nhiệt độ nung nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt lyhợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số

ma sát, không gây ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xo ép…

Theo [1] thì với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ta làm nung nóng đĩa ép được xác định nhưsau:

.L = m.c.∆T        (2.14)Trong đó:

L[J] : Công trượt toàn bộ của ly hợp

 : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép, với ly hợp một đĩa bị động thì  =0,5

c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép hoặc gang có thểlấy c = 481,5 [J/kg.K]

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

∆T[K]. : Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng

Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành của ôtô( ứng với hệ số cản của đường ψ = 0,02) không vượt quá 10K

δt  ≥ 

m

π ( R22−R12) ρ       (2.15)Trong đó :

3.7.1 Ưu nhược điểm của lò xo trụ

+ Trong thời gian làm việc có trường hợp một lò xo trụ bị gãy thì đòi hỏi phải thaynguyên bộ lò xo cho nên không tiết kiệm được vật liệu

+ Khi làm việc có trường hợp lò xo bị ram lại cho nên không đảm bảo được lực ép, khilắp ráp cần phải có lớp cách nhiệt cho nên làm phức tạp thêm kết cấu

3.7.2 Tính toán lò xo dây xoắn hình trụ

  Lò xo thường được chế tạo bằng thép silic 60C, 60C2A hoặc thép măng gan 65 haythép các bon 85 có ứng suất cho phép [τ] = 650÷850 [MN/m2] và σ = 1000 [MN/m2]. Lò

Ta chọn phương pháp gắn tấm ma sát vào đĩa bằng phương pháp đinh tán nên theo [1] thì:

lm = 0,25.δms.zms        (2.18)Với  δms là bề dày của một tấm ma sát, đối với xe du lịch thì: δms =3,5÷6. Ta chọn δms = 5.Thay vào (2.18) ta có: lm = 0,25.5.2  = 2,5 [mm] = 0,0025 [m]

Thay các giá trị đã có vào biểu thức (2.17) ta được:

Clx = 

435,8 0,0025.(1−1,65

2 ) = 30506 [N/m].

3.8.1 Lực tác dụng lớn nhất lên một lò xo ép

Theo [1] thì lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo là Flxmax(N) và được tính theocông thức sau:

m = δm.zms + δdh       (2.20)

Với: δm[m] : Khe hở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát. Theo [1] thì đối với ly hợpmột đĩa zms = 2 thì δm = 0,75 ÷ 1[mm]. Ta chọn δm = 0,8 [mm]

a Đường kính dây lò xo d[m] và đường kính trung bình D[m] được xác định từ công thức ứng suất τ [N/m 2 ]:

d ≥ √ 8.k

π [τ].(D

d ) F lx max

       (2.21)Trong đó:

b Số vòng làm việc của lò xo:

  Số vòng làm việc của lò xo nlv được tính theo Clx[N/m] từ bảng B1-2 theo [1] đượcxác định như sau:

     - Chiều dài tự do của lò xo Lmax [mm] được xác định khi không chịu tải, theo [1] ta có:

Lmax = Lmin + max       (2.24)Trong đó:

max : Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất Flxmax

3.8.3 Xác định hành trình bàn đạp.

Khi mở ly hợp, đĩa ép sẽ tách khỏi đĩa bị động với khe hở tối thiểu giữa các đôi bềmặt ma sát δm nhằm đảm bảo cho đĩa ma sát bị động ly hợp tách hoàn toàn khỏi đĩa épcũng như bánh đà động cơ

Thực tế trước khi tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp có khoảng chạy khôngtải để khắc phục tất cả các khe hở có thể có trong hệ thống điều khiển, khoảng chạykhông này được gọi là hành trình tự do của bàn đạp ly hợp

Quan hệ giữa các khe hở với độ dịch chuyển của bàn đạp ly hợp Sbd [mm] khi mở lyhợp được xác định theo các tỷ số truyền của hệ thống điều khiển. Theo [1] ta có:

Sbd = (δm.zms +  δdh).idk + δ0

a

b c d e f  + (δ01 + δ02). a b  .        (3.1)Trong đó:

δm [mm]: Khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp. Ly hợp 1 đĩa thì δm =0,75÷1 [mm]. Chọn δm = 0,8 [mm]

δdh [mm]: Độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động, δdh

= 0,25÷1 [mm]. Chọn δdh = 0,5[mm]

δ0 [mm]: Khe hở tự do cần thiết giữa đòn mở và bạc mở. Xe du lịch  δ0 = 2÷3[mm], tachọn δ0 = 2.5 [mm]

δ01  [mm]:   Khe   hở   tự   do   cần   thiết   giữa   bàn   đạp   và   hệ   thống   dẫn   động,   δ01  =0,5÷1[mm], chọn δ01 = 0,5 [mm]

   • lxlct  [mm], d2 [mm]: Tương ứng là hành trình, đường kính xy lanh côngtác

-Vậy lực đạp cần thiết ở bàn đạp của hệ thống điều khiển tính toán so với giá trị giới

KẾT LUẬN

Sau một thời gian tìm hiểu về kết cấu thực tế của ly hợp và thông qua quá trình tínhtoán thiết kế ly hợp cho ôtô thì em nhận thấy kết cấu của ly hợp đã thiết kế là phần nào đãphù hợp với yêu cầu đề ra. 

Trong quá trình làm đồ án này, em đã học được rất nhiều điều nhờ sự hướng dẫn tậntình của các thầy bộ môn và sự góp ý của các bạn cùng làm đồ án để em có thể hoànthành đồ án này. Nhưng bên cạnh đó do kiến thức còn hạn chế cũng như sự nhận thức cònthiếu chính xác ở một số kết cấu, nên ly hợp thiết kế không tránh khỏi những sai sót ở kếtcấu của một số chi tiết. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và bạn bè