Thiết kế hệ thống ly hợp trên ô tô 5 chỗ ngồi

TẤT CẢ TÀI LIỆU ĐỀU CÓ BẢN CAD.HÃY LIÊN HỆ QUA TIN NHẮN ĐỂ LẤY MUA BẢN CAD CHỈ VỚI GIÁ 19K. Theo mục tiêu, định hướng phát triển của ngành ôtô nước ta, loại xe con 5 chỗ đến 7 chỗ đặt ra sẽ chiếm một tỷ trọng từ 60% đến 70% trong tổng số ôtô. Vì thế nghiên cứu đề tài phục vụ cho sản xuất, cải tiến những cụm chi tiết cho xe con 5 chỗ là nhiệm vụ đặt ra phù hợp với sự phát triển ngành Công nghiệp ôtô của nước ta trong giai đoạn hiện nay. Mục tiêu đề tài tốt nghiệp là tính toán thiết kế hệ thống ly hợp cho xe ôtô con 5 chỗ trên cơ sở xe ôtô Accent. Hệ thống ly hợp trên xe ôtô là một trong những cụm chi tiết chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện địa hình, môi trường khí hậu và nhiệt độ. Cụm ly hợp lắp trên xe Accent là loại ly hợp ma sát khô một đĩa thường đóng. Lò xo đĩa ép được bố chí xung quanh,có hệ dẫn động điều khiển bằng thủy lực và có trợ lực chân không. Việc nắm vững phương pháp tính toán thiết kế, quy trình vận hành, tháo lắp điều chỉnh, bảo dưỡng các cấp và sửa chữa lớn ly hợp là một việc cần thiết.

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùngvới sự phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượtbậc và thu được những thành tựu quan trọng Khoa học kỹ thuật đã được ápdụng phổ biến trong đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh

tế quốc dân

Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh

tế của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam.Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của conngười Ngoài ra ôtô còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứuhoả, cứu hộ….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là mộttrong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước Thực tếnhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề

án chiến lược dài hạn đến năm 2015, 2020 Cùng với việc chuyển giao côngnghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càngđược tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ tiên tiến trên thế giới trong đó cócông nghệ về ôtô Công nghệ ôtô mặc dù là một công nghệ xuất hiện đã lâunhưng trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liêntục các công nghệ mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtôtruyền thống Ngoài ra người ta còn phát minh ra những công nghệ mới nhằmthay đổi ôtô truyền thống như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybrid, động cơdùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tự động… Tuy nhiên trong điềukiện của nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ vềôtô truyền thống

Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau Trong

đó ly hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ

thống truyền lực của ôtô Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịucủa ôtô, tính năng điều khiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô Nên để chế tạo được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chấtlượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng Do đó em

đã được giao đề tài “ Thiết kế hệ thống ly hợp xe ôtô con 5 chỗ” để nghiêncứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệthống ly hợp cho ôtô Với đề tài được giao, em đã chọn xe MAZDA 6 làm xe

cơ sở để tham khảo các thông số ban đầu Hiện nay loại xe này đang được sảnxuất lắp ráp tại nước ta và vẫn được sử dụng khá phổ biến trên các tuyếnđường Việt Nam

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ

1.1.CÔNG DỤNG , PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU:

1.1.1.Công dụng:

Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô

Ly hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực Do

đó nó có nhiệm vụ tách và nối hai bộ phận này với nhau trong trường hợp cầnthiết như: Khi xe bắt đầu chuyển bánh, khi chuyển số Ngoài ra, trong quátrình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác động lên hệthống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò là bộ phận an toàn bảo vệ chocác chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải

1.1.2.Phân loại:

Có nhiều cách phân loại:

- Theo cách truyền mômen:

+ Ly hợp ma sát: Truyền mô men thông qua các bề mặt ma sát

Fms = .Plx

MLH = Fms.Rtb

Ly hợp ma sát có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt:

Ly hợp ma sát khô: Không có dung môi, các đĩa ma sát thường được làm

từ Ferado đồng

Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu

+ Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen thông qua chất lỏng

+ Ly hợp điện từ: Truyền mômen nhờ lực điện từ

+ Ly hợp liên hợp: Mô men được truyền bằng cách kết hợp các phươngpháp trên Thông thường là bằng ma sát cộng với thủy lực

Hiện nay, trên ôtô dùng chủ yếu là ly hợp ma sát và ly hợp thủy lực

- Theo trạng thái làm việc:

+ Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ởtrạng thái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các lyhợp trên ôtô dùng loại này

+ Loại ly hợp thường mở: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ởtrạng thái mở

- Theo dạng lò xo của đĩa ép:

Ly hợp trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực

mà không bi trượt

- Phải ngắt dứt khoát, đóng êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên

hệ thống truyền lực

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

- Mô men ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng

- Có khả năng trượt khi bị quá tải

- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bịtrượt trong quá trình làm việc

- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thướcnhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng

1.1.4 Sơ đồ vị trí của ly hợp trên xe con

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí ly hợp trên xe con

1.2.ẢNH HƯỞNG CỦA LY HỢP KHI GÀI SỐ VÀ KHI PHANH

1.2.1.Khi gài số:

Khi gài số các chi tiết có chuyển động tương đối, do vậy sinh ra mômenxung lượng va đập và tải trọng động tác dụng lên các chi tiết khác Muốngiảm lực xung kích tác dụng lên hệ thống truyền lực cần mở ly hợp rồi mớigài số để giảm mômen quán tính phần bị động và các chi tiết của hộp số cóliên quan động học đến phần bị động của ly hợp Như vậy việc ngắt ly hợpkhi sang số không những làm cho việc sang số được thực hiện êm dịu mà cònlàm giảm tải trọng động tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực giúplàm tăng tuổi thọ cho các chi tiết này

1.2.2.Khi phanh ôtô:

Khi phanh ôtô toàn bộ hệ thống truyền lực chịu tải trọng động rất lớndưới tác dụng của mômen quán tính của động cơ Mjmax

Mômen Mjmax có thể truyền qua ly hợp khi mômen ma sát của ly hợp lớnhơn Mjmax Trong trường hợp này mômen quán tính sẽ tác dụng lên hệ thốngtruyền lực

Nếu mômen Mjmax lớn hơn mômen ma sát của ly hợp thì ly hợp bị trượt

và hệ thống truyền lực sẽ chịu tải trọng lớn nhất chỉ bằng mômen ma sát của

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Việc điều khiển đóng ngắt ly hợp thông qua các đòn mở và các hệ thống dẫnđộng, hệ thống dẫn động của ly hợp có thể là dẫn động bằng cơ khí , dẫn độngbằng thuỷ lực Ngoài ra còn có thể sử dụng bộ phận trợ lực để giảm lực bànđạp của người lái



truyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệthống truyền động.

- Khi ngắt ly hợp:

Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩybạc mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở  và ép vàođầu trên của đòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép

3 khỏi đĩa bị động làm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắtdòng công suất từ động cơ sang hệ thống truyền lực

Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bịđộng bị mòn nên khe hở  bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự docủa bàn đạp Do đó khe hở  phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất địnhbằng cách điều chỉnh thường xuyên

Ưu nhược điểm:

+ Đóng không êm dịu

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70 

80 KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớnlàm cho ly hợp cồng kềnh

1.3.2.Ly hợp ma sát hai đĩa:

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của ly hợp ma sát hai đĩa cũng tương tựnhư ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai maoy ở

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Đóng êm dịu (do có nhiều bề mặt ma sát)

+ Giảm được đường kính chung của đĩa ma sát, bánh đà … mà vẫn đảm bảotruyền đủ mômen cần thiết của động cơ

- Nhược điểm: Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảo dưỡng

và sữa chữa

1.4 LY HỢP THỦY LỰC

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng

Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực.

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

- Phần chủ động là phần bánh bơm, bánh đà

- Phần bị động là bánh tuốc bin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc

Nguyên lý hoạt động :

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏngcông tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm Khi rakhỏi cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các cánh của bánh tua bin làmbánh này quay theo, nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bánh bơm sang bánhtua bin nhờ dòng chảy chất lỏng

Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việc như một khớp nối thuần túy nên còn gọi là khớp nối thủy lực

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm :

+ Có thể thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục

+ Có khả năng truyền tải mô men lớn

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp, dễ bảo dưỡng sữa chữa

- Nhược điểm :

+ Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụng của

nó trên các hộp số thủy cơ ôtô

+ Hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỉ số truyền nhỏ

+ Độ nhạy quá cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động

cơ đốt trong

1.5 LY HỢP ĐIỆN TỪ

Truyền mômen thông qua lực điện từ

Hình 1.5.Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện từtrong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5 Như vậykhi bánh đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen được truyền từ động

cơ sang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thép không đủ lớn nêngiữa khe hở bánh đà và lõi thép người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từ trường,chúng tạo thành những đường sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõi thépvới nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép đượctăng lên

Ưu nhược điểm :

Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quan trọng nhất có tác dụng tạo lên lực

ép của ly hợp Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn luôn bị nén để tạo lực éptruyền lên đĩa ép Khi mở ly hợp các lò xo ép có thể làm việc ở trạng thái tăng tải(lò xo trụ, lò xo côn) hoặc được giảm tải (lò xo đĩa)

Lò xo ép được chế tạo từ các loại thép có độ cứng cao và được nhiệt luyện,nhằm ổn đinh lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao

Kết cấu, kích thước và đặc tính của cụm ly hợp được xác định theo loại lò xo

ép Trong ly hợp ôtô thường được xử dụng lò xo trụ, lò xo côn và lò xo đĩa, kết cấu

ở trạng thái tự do đặc tính biến dạng (quan hệ lực F và biến dạng ) của các loại

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 1.6.

Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của lực lytâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp

Ưu điểm

- Kết cấu nhỏ gọn, khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép tác dụng lên

đĩa ép lớn

- Đảm bảo được lực ép đều lên các bề mặt ma sát bằng cách bố trí các lò xo

đối xứng với nhau và với các đòn mở

- Luôn giữ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc.

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản.

Nhược điểm

Các lò xo thường không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn toàn,đặc biệt là sau một thời gian làm việc lực ép của các lò xo sẽ không đều nhau Do

đó phải chế tạo lò xo thật chính xác nếu không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa

ma sát mòn không đều và dễ bị cong vênh

- Có thể giảm được không gian của kết cấu do lò xo có thể ép đến khi lò xonằm trên một mặt phẳng.

Nhược điểm

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp chật và khó bố trí bạc mở ly hợp

- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do

đó việc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp

- Lò xo côn có dạng tuyến tính ở vùng làm việc nhỏ, sau đó khi các vòng lò

xo bắt đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh Do đó nó đòi hỏiphải tạo được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của lò xo sẽgiảm rất nhanh

- Lò xo đĩa lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khi đĩa ma sát bị mòn thì

lực ép thay đổi không đáng kể

Nhược điểm:

- Việc chế tạo khó khăn

- Chỉ tạo được lực ép nhỏ không phù hợp xe tải trọng lớn, chủ yếu trên xecon

Kết luận

Qua việc tham khảo các loại lò xo ép trên ly hợp xe con, với các ưu điểm nổitrội ta chọn loại lò xo ép là lò xo đĩa, dạng thường đóng

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Hình 1.7 Cấu tạo truyền mô men giữa động cơ tới đĩa ép

Đĩa ép và đĩa trung gian đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bịđộng Truyền mômen xoắn của động cơ tới đĩa bị động Kết cấu truyền mômen nàyđược thực hiện bằng các vấu, chốt, thanh nối đàn hồi, được thể hiện qua hình 1.10.Đồng thời trong điều kiện luôn chịu nhiệt sinh ra ở bề mặt ma sát Đĩa ép và đĩatrung gian còn đảm bảo việc hấp thụ và truyền nhiệt ra môi trường Các đĩa đượcchế tạo từ gang đặc còn có các gân hoặc rãnh hướng tâm thoát nhiệt ra ngoài Tăng

độ cứng đĩa ép các vấu (a,c) của đĩa ép nằm trong rãnh của vỏ ly hợp đảm bảo liênkết chắc chắn Do xuất hiện ma sát ở liên kết, làm tăng điều khiển mở ly hợp Liênkết bằng thanh nối mỏng đàn hồi (b) đảm bảo di chuyển đĩa ép không có ma sát.Một đầu thanh nối được tán với vỏ ly hợp, đầu còn lại được bắt vào đĩa ép

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở ly hợp xe con và xe tải Ở ly hợphai đĩa liên kết có thể thực hiện nhờ chốt cố định trên bánh đà (d,e) đĩa trung gian

có thể liên kết với bánh đà nhờ vấu hoặc chốt hướng tâm, chốt dọc trục (c,d,e)

1.6.3 Đĩa bị động

Sơ đồ đĩa bị động như hình 1.8

Đĩa bị động được lắp trên then hoa trục bị động gồm: Xương đĩa (5) bằngthép mỏng, tấm ma sát (1) và bộ phận dập tắt dao động (6,10)

Xương đĩa được tán chặt với các cánh hình chữ ‘T’ làm bằng thép lò xo Cáccánh được bẻ vênh về các hướng khác nhau và tán với các tấm ma sát (1) Cấu trúc

như vậy đảm bảo cho các bề mặt ma sát được tiếp xúc tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa

sự cong vênh khi bị nung nóng dẫn đến làm giảm độ cứng dọc trục của đĩa bị động.Các tấm ma sát (1) được cố định vào các cánh chữ ‘T’ theo phương pháp tánđộc lập Bề mặt của tấm ma sát có rãnh thông gió và để thoát sản phẩm mài mòn.Vật liệu tấm ma sát được làm từ nguồn gốc amiang Tấm ma sát có hệ số ma sát cốđịnh, chịu mài mòn cao với khả năng làm việc nhiệt độ lâu dài đến 200OC và tứcthời đến 350OC Tấm ma sát có thể sử dụng phụ da thiếc (ổn định hệ số ma sát),đồng (nâng cao khả năng truyền nhiệt), chì (giảm tốc độ mài mòn, chống xước).Tuổi thọ làm việc của tấm ma sát quyết định tuổi thọ của ly hợp do vậy vật liệu của

nó ngày được hoàn thiện

Hình 1.8 Sơ đồ đĩa bị động

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Dùng để giảm dao động có tần số cao xuất hiện trong hệ thống truyền lực do

có sự kích động cưỡng bức theo chu kì từ động cơ hoặc mặt đường

Nhóm chi tiết hấp thụ năng lượng dao động.

Sử dụng các tấm ma sát bằng pherado hay kim loại chịu mòn

Cấu tạo bộ giảm chấn.

Đa dạng, nhưng đều được bố trí nối giữa xương đĩa bị động với moayơ vàhoạt động theo nguyên tắc hấp thụ và phân tán năng lượng

Xương đĩa bị động được nối với đĩa trong bằng đinh tán Trên đĩa trong cócác cửa sổ chứa lò xò một đầu lò xo tựa trên đĩa trong của xương đĩa, đầu kia tựavào đĩa moayơ

Trạng thái (a) chưa chịu tải lò xo bị nén đẩy các tấm đệm lò xo khắc phục hếtkhe hở cửa sổ

Trạng thái (b): Khi xuất hiện tải hay bị dao động cộng hưởng, xương đĩa vàmoayơ dịch chuyển với nhau 1 góc α chiều dài lò xo bị thu ngắn

Nhờ bố trí lò xo nằm trên chu vi truyền lực do đó, độ cứng của hệ thốngtruyền lực giảm Giúp nâng cao khả năng truyền êm mômen xoắn và hạn chế tảitrọng động do dao động cộng hưởng gây ra

Hình 1.9 Sơ đồ bộ giảm chấn

1.6.5 Đòn mở ly hợp

Đòn mở ly hợp là khâu nối giữa phần dẫn động điều khiển và phần chủ độngđĩa ép ly hợp Đòn mở đảm nhận truyền lực điều khiển để mở đĩa ép trong cụm lyhợp Khi mở ly hợp lực điều khiển cần ép lò xo ép lại Kéo đĩa ép tách các bề mặt

ma sát Lực điều khiển tác dụng lên đòn mở lớn Nên đòn mở thường có từ 3 chiếctrở lên, bố trí đều theo chu vi Đòn mở được liên kết với đĩa chủ động và cùngquay với vỏ ly hợp Đòn mở được chế tạo từ thép hợp kim có trọng lượng và kíchthước nhỏ Tiết diện của đòn mở phụ thuộc vào không gian và phương pháp chếtạo, đúc hoặc dập Phần lớn các ly hợp lò xo đĩa xử dụng lò xo ép xẻ rãnh để tạothành đòn mở

Cấu trúc liên kết tựa được trình bày theo hình 1.10

6 Bạc mở

7 Vỏ ly hợp

1.7 Lựa chọn phương án dẫn động

Dẫn động điều khiển ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lài từ bàn đạp

ly hợp tới đòn mở để thực hiện ngắt ly hợp Dẫn động điều khiển cần phải đảm bảokết cấu đơn giản, dễ xử dụng, điều khiển nhẹ nhàng bằng lực bàn đạp của ngườilái

1.7.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và đượclắp theo nguyên lý đòn bẩy Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kếtcấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao Hệ thống dẫn động nàyđược sử dụng phổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131

Nguyên lý làm việc.

Sơ đồ cấu tạo như hình 1.11

Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (7) sẽ làm cho cần củatrục bàn đạp ly hợp quay quanh tâm O1 kéo đòn dẫn động của ly hợp (9) dịch

chuyển sang phải (theo chiều mũi tên) Làm cho càng mở ly hợp (6) quay quanh

O2 Càng mở gạt bạc mở (4) sang trái (theo chiều mũi tên) tác động vào đầu đòn

mở của ly hợp, kéo đĩa ép tách ra khỏi đĩa ma sát

Khi người lái nhả bàn đạp (7) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (8), bàn đạptrở về vị trí ban đầu duy trì khe hở  giữa bạc mở với đầu đòn mở Nhờ có các lò

xo ép để ép đĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát, ly hợp được đóng lại

Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp thường từ 130  180 mm Trong quátrình làm việc, do hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, nên đĩa masát thường bị mòn, do đó hành trình tự do của bàn đạp ly hợp bị giảm xuống Khicác bề mặt ma sát mòn tới mức nào đó thì hành trình tự do của ly hợp giảm tớimức tối đa, sẽ không tạo được cảm giác cho người lái nữa, đồng thời gây hiệntượng tự ngắt ly hợp Trong trường hợp khác, khi hành trình tự do của bàn đạp lyhợp quá lớn, làm cho người lái đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫnchưa mở hoàn toàn, cũng tạo hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽgây mòn các bề mặt ma sát một cách nhanh chóng

Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điều chỉnhhành trình tự do của bàn đạp ly hợp trong một miền cho phép

D bị nén lại Khi áp lực dầu trong khoang D thắng lực ép của lò xo van một chiều(17) ở van một chiều (16) thì van một chiều mở ra Lúc này dầu từ khoang D theođường ống dẫn dầu (11) (h 1.16) vào xilanh công tác (10) đẩy piston sang phải,làm cho càng mở ly hợp (9) quay quanh O, đồng thời đẩy bạc mở (4) sang trái(theo chiều mũi tên) Bạc mở tác động nên đầu dưới của đòn mở ly hợp tách đĩa ép

ra khỏi bề mặt ma sát Ly hợp được mở

Khi người thả bàn đạp ly hợp (8) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (7) và lò

xo ép làm các piston của xilanh chính và xilanh công tác từ từ trở về vị trí ban đầu.Lúc này dầu từ xilanh công tác (10) theo đường ống dẫn dầu (11) qua van hồi dầu(18) vào khoang D

11 Tấm chắn dầu

12 Cần piston

13 Lá thép mỏng hình sao

14 Phớt làm kín

15 Lò xo hồi vị pisto

16 Van một chiều

17 Lò xo van một chiều 18 Van hồi dầu

Khi người lái nhả nhanh bàn đạp ly hợp (8), thì do sức cản của đường ống vàsức cản của van hồi dầu (18) làm cho dầu từ xilanh công tác (10) không kịp vềđiền đầy vào khoang D Vì thế tạo ra độ chân không ở khoang D Nên dầu từkhoang C qua lỗ cung cấp dầu (a) vào khoang E, rồi sau đó dầu qua lỗ nhỏ ở mặtđầu piston ép phớt cao su (14) để lọt sang bổ sung dầu cho khoang D (tránh hiệntượng lọt khí vào khoang D, khi khoang D có độ chân không) Khi dầu đã khắcphục được sức cản của đường ống và van hồi dầu (18) để trở về khoang D, thìlượng dầu dư từ khoang D theo lỗ bù dầu (b) trở về khoang C, đảm bảo cho ly hợpđóng hoàn toàn

Lỗ bù dầu (b) còn có tác dụng điều hòa dầu khi nhiệt độ cao Lúc nhiệt độ caodầu trong khoang D nở ra, làm áp suất dầu tăng lên, dầu qua lỗ bù dầu (b) vềkhoang C Vì thế khắc phục được hiện tượng tự mở ly hợp

Ưu điểm

Kết cấu gọn, việc bố trí hệ thống dẫn động thủy lực đơn giản và thuận tiện.Đảm bảo đóng ly hợp êm dịu hơn so với hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí

Nhược điểm : Loại hệ thống dẫn động bằng thủy lực không phù hợp với

những xe có máy nén khí Yêu cầu hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực cần có

Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạnchế hành trình của cần piston (15) thì đầu piston van phân phối (14) cũng tỳ vàophớt van (12) và làm van (12) mở ra Khí nén lúc này từ khoang A qua van (12)vào khoang B, rồi theo đường dẫn khí nén (13) vào xilanh (17) và đẩy xilanh lựcdịch chuyển làm đòn dẫn động (18) quay quanh O4 Kết hợp với càng mở ly hợp(16) quay và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang trái Ly hợp được mở

Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp (1) thì dưới tác dụng của lò xohồi vị (6) kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời thông qua đòn dẫn động (8)kéo thân van phân phối (10) sang trái, khi mặt đầu bên phải của piston (14) chạmvào mặt bích bên phải của thân van thì piston (14) được đẩy sang trái, làm càng mở

ly hợp (16) quay và đẩy bạc mở ly hợp (19) sang phải Cùng lúc đó, dưới tác dụng

10 Thân van phân phối

11 Đường dẫn khí nén vào

12 Phớt van phân phối

17 Xilanh công tác 19 Bạc mở ly hợp

1.7.6 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén

Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn và áp lực củadầu trong các xilanh lực Đồng thời kết hợp với áp lực của khí nén lấy từ các máynén khí sơ đồ hình 1.15

Hình 1.12 Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực có cường hóa khí nén

11 Càng mở ly hợp

14 Piston xilanh mởvan

15 Cốc van phân phối

16 Màng ngăn

17 Van xả

18 Van nạp

19 Đường ống dẫn khí

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Nguyên lý làm việc

Khi tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm choquay quanh O1 vàđẩy cần piston của xilanh chính (3) đi xuống Dầu xilanh chính (3) đượcpiston nén lại và theo đường ống (4) vào xilanh thủy lực (8) Áp lực dầu tácdụng vào mặt piston xilanh thủy lực (9) và đẩy cần piston (10) sang phải Làmcàng ly hợp (11) quay quanh O2 đẩy bạc mở (12) sang trái Ly hợp được mở.Đồng thời dầu có áp suất theo đường ống dẫn dầu (13) tác dụng lên pistonxilanh mở van (14) thì đẩy piston (14) cùng cốc van (15) và màng ngăn (16)sang trái Đóng van xả (17) lại và van nạp (18) được mở ra Khí nén từ máynén khí theo đường ống dẫn khí nén (19) qua van nạp (18) vào khoang A, rồitheo lỗ thông xuống khoang B và đẩy piston xilanh (6) cùng cần piston (7)sang phải Kết hợp với lực đẩy của áp lực dầu, đẩy piston xilanh thủy lực (9)cùng cần piston (10) làm cho càng mở ly hợp (11) quay quanh O2 và đẩy bạc

mở ly hợp (12) sang trái Ly hợp được mở Khi thôi tác dụng vào bàn đạp lyhợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (2) kéo bàn đạp về vị trí ban đầu.Piston của xilanh chính (3) dịch lên phía trên và dầu từ xilanh công tác trở vềxilanh chính Đồng thời van xả (17) mở, van nạp (18) đóng lại Khí nén từkhoang B qua lỗ thông sang khoang A và qua van xả (17) rồi theo lỗ trên cốcvan phân phối (15) thông với khí trời ra ngoài Ly hợp đóng hoàn toàn

Ưu điểm :

Có độ việc tin cậy, khi cường hóa khí nén hỏng thì hệ thống dẫn độngbằng thủy lực vẫn hoạt động bình thường Lực tác dụng vào bàn đạp ly hợpnhỏ Hành trình toàn bộ của bàn đạp không lớn Đảm bảo được yêu cầu đóng

ly hợp êm dịu, mở dứt khoát và dùng phù hợp với những xe có máy nén khí

Nhược điểm :

Kết cấu phức tạp, bảo dưỡng, điều chỉnh sửa chữa khó khăn và yêu cầu

độ chính xác của hệ thống dẫn động cao

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP

2.1.TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: 2.1.1 Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với các kích thước có thể truyền mômen lớnhơn mômen động cơ Nhờ đó ly hợp có thể truyền hết mômen động cơ đến hệthống truyền lực mà không bị trượt trong các trường hợp như dầu dính vàotấm ma sát hay tấm ma sát bị mòn hoặc tính chất đàn hồi của lò xo giảm.Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = .Memax

Trong đó:

+ : Là hệ số dự trữ của ly hợp

+ Memax : Mômen cực đại của động cơ, Memax = 170 Nm

Hệ số  có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hợp Vìtrong quá trình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sátcủa ly hợp, như vậy nếu chọn  nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hếtmômen trong các trường hợp giảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn  lớn quáthì ly hợp không đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệthống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để có hệ số  lớn cần phải tăngkích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò

= 20 (cm)Chọn đường kính ngoài của tấm ma sát D = 22cm

D nhỏ hơn đường kính của bánh đà

- Đường kính trong của tấm ma sát:

d = (0,530,75).D =13 19 (cm)

Do động cơ quay với vận tốc cao nên trong quá trình sử dụng phần mép tấm

ma sát sẽ bị mòn lớn hơn phần trong của tấm ma sát nên ảnh hưởng đến việctruyền mô men của đĩa bị động Chọn d = 14 (cm)

- Bán kính ma sát trung bình của tấm ma sát:

Rtb = 23 23

r R

r R 3

2



 =

2 12,5 7,0

d D ].(

q [

.

M 16







Trong đó:

- MLH : Mô men ma sát của ly hợp, MLH = 255 Nm

-  : Hệ số ma sát của cặp vật liệu, chọn  = 0,28

- [q] : Áp suất cho phép tác dụng lên bề mặt ma sát, chọn [q] = 0,2 MPa

- D và d là đường kính trong và ngoài của tấm ma sát

Thay số vào ta có :

) 15 25 ).(

15 25 (

2 , 0 28 , 0 14 , 3

255 16



Từ đây ta xác định được số đĩa bị động của ly hợp:

-  : Hệ số ma sát đối với cặp vật liệu thường dùng trong ôtô,  = 0,28

- FN : Lực ép tổng thể lên bề mặt ma sát

- Rtb : Bán kính ma sát trung bình , Rtb = 10 cm

- i : Số đôi bề mặt ma sát, với ly hợp một đĩa ma sát ta có i = 2

Từ công thức trên suy ra lực ép tổng thể:

FN =

i R k

M i R k

M

tb z

max e tb

F 4

2 2 N



Thay số vào ta có:

F = 1,5.170 = 4554 (N)

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Ta thấy q = 0,145 (MPa) < [q] = 0,2 MPa (thoả mãn)

2.2.TÍNH KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA LY HỢP:

Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượt riêng l0 đượcxác định khi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ t của đĩa chủđộng sau một lần đóng ly hợp

2.2.1 Tính công trượt:

Khi khởi động hoặc khi sang số, người lái thường đóng mở ly hợp nênsinh ra sự chênh lệch về tốc độ giữa đĩa bị động và đĩa chủ động Điều nàybao giờ cũng sinh ra trượt Hiện tượng trượt này sinh ra công ma sát và côngnày biến thành nhiệt làm nung nóng các chi tiết của ly hợp nên lò xo có thể bị

ủ ở nhiệt độ cao và như vậy có thể làm mất khả năng ép của lò xo, dẫn đếngây hao mòn nhanh các chi tiết như đĩa ép, đĩa ma sát Trong điều kiện vậnhành bình thường, công trượt sinh ra lớn nhất khi xe khởi hành tại chỗ

Công của động cơ ở giai đoạn đầu xảy ra trong thời gian t1 tiêu tốn cho

sự trượt tính như sau:

a m

2

M   

Công của động cơ ở giai đoạn thứ hai xảy ra trong khoảng thời gian t2

tiêu tốn để tăng tốc độ của trục bị động ly hợp Công này dùng để thắng sứccản chuyển động của ôtô, công trượt ở thời gian nay được tính như sau:

2 a m

3

2 ) (

J 2

b

i i i r

+  : Hệ số cản tổng cộng của đường

 = f  tg

f : Hệ số cản lăn của đường, f = 0,03

 : Góc dốc của đường, giả thiết  = 00

Vậy  = 0,03 + tg00 = 0,03

+ K : Hệ số cản của không khí

+ F : Diện tích cản chính diện của ôtô

+ V : Vận tốc của ôtô, khi khởi động tại chỗ V = 0 nên KFV2 = 0

rb = 0,935.395 = 370 (mm) = 0,370 m

+ i h 1 : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 i h 1 = 3,454

+ i f 0 : Tỉ số truyền của hộp số phụ, i f 0 = 1

+ i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 4,51

+ tl : Hiệu suất của hệ thống truyền lực

tl = lh.h.f.cđ.0

lh : Hiệu suất của ly hợp, lh = 1

h : Hiệu suất của hộp số ở tay số 1, h = 0,98

- a : Tốc độ góc của trục ly hợp, a = 0 vì ôtô khởi động tại chỗ.

- Ja : Mômen quán tính tương đương với khối lượng chuyển động tịnhtiến của ôtô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyền lực và bánh xe quy vềtrục sơ cấp của hộp số

Ja = M.(

o f h

b

i i i r

0 1

Ma là mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp, Ma = 13,53 N.m

k : Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp, lấy k = 150 N.m/s

Vậy t1 =

150

53 , 13

= 0,09 (s)

- t2 : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn thứ hai

t2 =

k A

A là biểu thức rút gọn tính theo công thức

2.2.2.Kiểm tra công trượt riêng:

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta xác định công trượt riêng theocông thức sau:

l0 =

i F L

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Thỏa mãn l0 < [l0] = 50  70 (J/cm2)

2.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết:

Công trượt sinh ra làm nung nóng các chi tiết : đĩa bị động, đĩa ép, bánh

đà, lò xo.Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bằng cách tính độ giatăng nhiệt độ Ta phải tính kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết như bánh đà, đĩa

ép, đĩa bị động Nhưng do bánh đà thường lớn hơn đĩa ép nhiều nên nếu thoảmãn đối với đĩa ép thì cũng thoả mãn đối với bành đà

Ta tính độ gia tăng nhiệt độ theo công thức:

t =

t m c

L

- mt : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép) lấy tham khảo mt = 5 kg

- [t] : Độ tăng nhiệt độ cho phép Với ôtô con [t] = 10 0C

Thay số vào ta có:

t =

5 5 , 481

27396

5 , 0

= 5,69 0C

Thỏa mãn điều kiện cho phép

2.3.TÍNH BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA LY HỢP

2.3.1.Lò xo ép:

Xét quan hệ biến dạng và lực ép

Hình 2.1 Quan hệ biến dạng với lực ép

Khi tác dụng lực vào lò xo màng thì ban đầu cần 1 lực lớn hơn lực tác dụngvào lò xo trụ cho cùng 1 biến dạng, sau đó khi biến dạng tăng lên thì lò xomàng đảm bảo cho lực điều khiển người lái nhẹ đi

Ta tính toán lò xo màng:

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

Da Dc

Pn Di

L2 L1

De P

Hình 2.2 Sơ đồ tính lò xo màng

Lực ép cần sinh ra để ép đĩa ép khi đóng ly hợp :

P =

i.R

lò xo màng ta chọn các kích thước cơ bản sau:

De: Đường kính ngoài lò xo màng De = 230mm

Di: Đường kính trong lò xo màng Di= 70mm

Dc=166mm, Da=160mm

Chiều dày lò xo màng δ= 2,5mm

Số thanh phân bố đều lên màng Z= 12

Lực tổng hợp P được thể hiện thông qua số kết cấu như sau:

F=32 2

P



 - 1

.E

2 e

1 D

.l



2

2 )

1

K K

Ln n

(1

-.[δ2 + (h – l1

2 K - 1

K -

1 1.( h -

2 1 l.2 K - 1

K -

1 1))]

Trong đó:

K1=

e

a D D

= 0,76 ( Da= 160mm)