Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và ngành công nghiệp chế tạo ô tô nói riêng trong những thập kỷ gần đây, ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã có những bước phát triển nhanh chóng vượt bậc.Dần được hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người cũng như của các ngành kinh tế khác. Đặc biệt tại Việt Nam nền công nghiệp ô tô trong những năm gần đây đang có những phát triển mạnh mẽ. Điều đó đòi hỏi cho những kỹ sư của chúng ta phải không ngừng nâng cao hiểu biết và sự sáng tạo trong thực tế để có thể theo kịp tiến độ phát triển trên thế giới, nhằm đóng góp công sức của mình cho sự phát triển của ngành ô tô nói riêng và của nền kinh tế nói chung.
Trang 1LỜI NÓI ĐẦU:……….… 3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP……….4
1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại ly hợp.…… 4
1.1.1 Công dụng………4
1.1.2 Phân loại ……… 5
1.1.3 Yêu cầu ……… 6
1.2 Kết cấu các dạng cơ cấu ly hợp……… ………… 7
1.2.1 Ly hợp ma sát khô……….7
1.2.2 Ly hợp thủy lực………… ………… …… … ………….8
1.3 Kết cấu một số loại dẫn động ly hợp ………… ……… ……… 9
1.3.1 Yêu cầu……… …… …… ……… ………11
1.3.2 Đặc điểm một số phương án dẫn động thường dùng……… ….14
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế 17
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CƠ CẤU LY HỢP …… ……… 19
2.1 Xác định các thông số cơ bản của ly hợp.… ……… … …… 19
2.1.1.Xác định mô men ma sát của ly hợp.……….…… ……….… 19
2.1.2 Mô men ma sát sinh ra trong ly hợp.…… ……… 20
2.1.3 Các thông chính của đĩa bị động ly hợp……… 20
2.1.4 Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp……… 21
2.1.5 Lực ép tổng cộng lên ly hợp……… 25
2.2 Tính toán thiết kế đòn mở và lò xo ép………… ………… .25
2.3 Thiết kế đĩa bị đông ly hợp… ……… ……… 26
2.3.1 Thiết kế lò xo giảm chấn………….…….…… …….……… 27
2.4 Thiết kế đĩa ép ly hợp………… …….……… ……… … 31
2.5 Thiết kế trục ly hợp……… ……… 32
2.6 Tính toán các thông số dẫn đông ly hợp ……… … 33
2.6.1 Thiết kế hệ thống dẫn động ly hợp……… … 33
Trang 22.6.2 Xác định lực tác dụng của người lái để mở ly hợp………34
2.6.3 Xác định hành trình bàn đạp của ly hợp………35
2.6.4 Xác định công mở của ly hợp……….36
Thông số kỹ thuật của xe Toyota vios 2007………37
CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LY HỢP……… .38
3.1 Giới thiệu về phần mềm solid works ………… 38
3.2 Quy trình công nghệ lắp ráp ly hợp: ……….…… … 39
3.2.1 Các phương pháp lắp ráp……… 39
3.2.2 Lựa chọn phương pháp lắp ghép……… 39
3.2.3 Phân nhóm lắp ghép và sơ đồ quy trình lắp ghép nhóm……… 40
3.2.3.1 Phân nhóm lắp ghép……… 40
3.2.3.2 Lập sơ đồ lắp ghép nhóm……….……… 41
3.3 Mô phỏng một số chi tiết của hệ thống ly hợp ……… 42
3.3.1 Bản vẽ lắp cụm chi tiết……… 43
3.3.2 Bảng tổng hợp hình vẽ solidworks các chi tiết……… 44
KẾT LUẬN:………… … ……… …… ……… 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO:…… ……… ……… … 51
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung vàngành công nghiệp chế tạo ô tô nói riêng trong những thập kỷ gần đây, ngành côngnghiệp chế tạo ô tô đã có những bước phát triển nhanh chóng vượt bậc.Dần đượchoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người cũng như của cácngành kinh tế khác
Đặc biệt tại Việt Nam nền công nghiệp ô tô trong những năm gần đây đang cónhững phát triển mạnh mẽ Điều đó đòi hỏi cho những kỹ sư của chúng ta phảikhông ngừng nâng cao hiểu biết và sự sáng tạo trong thực tế để có thể theo kịp tiến
độ phát triển trên thế giới, nhằm đóng góp công sức của mình cho sự phát triển củangành ô tô nói riêng và của nền kinh tế nói chung Sau một quá trình tìm hiểu vànghiên cứu cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy Th.S Nguyễn Thành Công em
đã được giao và thực hiện đề tài tốt nghiệp : “tính toán thiết kế và mô phỏng hệ
thống ly hợp xe con ”.
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và được sựhướng dẫn giúp đỡ tận tình của Thầy hướng dẫn Th.S Nguyễn Thành Công và cácthầy trong bộ môn Cơ khí Ôtô Trường ĐH Giao Thông Vận Tải Hà Nội Do khảnăng và trình độ còn nhiều hạn chế nên đề tài không tránh khỏi được những sai sót
Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy trong bộ mô Cơ khí Ôtô và cácbạn đồng nghiệp để đề tài của em được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cám ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Th.S NguyễnThành Công cũng như các thầy cô trong bộ môn Cơ khí ô tô - Khoa cơ khí và cácbạn đồng nghiệp đã giúp đỡ cho em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tuyến
Trang 4
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP
1.1 Công dụng,yêu cầu và phân loại ly hợp:
Ly hợp là một trong những cụm chủ yếu của ôtô, là một khớp nối dùng đểtruyền mô men xoắn từ trục khuỷu của động cơ đến các cụm tiếp theo của hệ thốngtruyền lực, dùng để tách, nối giữa động cơ với hệ thống truyền lực khi khởi hành,dừng xe, chuyển số và cả khi phanh xe
Khi phanh xe ly hợp giúp cho việc tách động cơ và hệ thống đảm bảo động
cơ làm việc ổn định liên tục và không bị chết máy
Ly hợp được dùng như một cơ cấu an toàn bảo đảm động cơ và hệ thốngtruyền lực không bị quá tải dưới tác dụng của tải trọng động và mô men quán tính
1.1.2 Phân loại ly hợp:
Ly hợp đang được sử dụng hiện nay trên các loại ôtô thường được chia làm 4loại theo các cách sau:
- Theo phương pháp truyền mô men xoắn
- Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ma sát
- Theo trạng thái làm việc
- Theo phương pháp dẫn động điều khiển ly hợp
a Theo phương pháp truyền mô men xoắn:
- Ly hợp ma sát: Là loại ly hợp truyền mô men xoắn nhờ bề mặt ma sát
Trang 5- Ly hợp thuỷ lực: Là loại ly hợp truyền mô men xoắn bằng nănglượng của dòng chất lỏng (thường là dầu).
- Ly hợp điện từ: Là loại ly hợp truyền mô men xoắn nhờ tác dụng từ
trường của nam châm điện
- Ly hợp loại liên hợp: Là loại ly hợp truyền mô men xoắn bằng cách kết hợp các loại trên
Hiện nay ly hợp ma sát hình đĩa được sử dụng rộng rãi vì có kết cấu đơn giản, khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ
Ly hợp ma sát có ưu điểm là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Tuy nhiên nó cũng cónhược điểm cơ bản là bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt tương đối giữachúng với nhau trong quá trình đóng mở ly hợp và thực hiện chức năng cơ cấu antoàn Các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo ra bởi một phần công masát Tuy vậy ly hợp ma sát hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi vì nó vẫn đảm bảođược những điều kiện làm việc
Hiện nay trên ôtô sử dụng rộng rãi nhất là loại ly hợp đĩa ma sát khô (một hoặc hai đĩa)
b Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ma sát:
- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa): Lực ép sinh
ra do các lò xo
- Loại nửa ly tâm: Lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâmcủa trọng khối phụ ép thêm vào Loại này được sử dụng trên ôtô du lịch và ôtô vậntải nhỏ vì ở đây mô men cực đại của động cơ tương ứng với số vòng quay tươngđối cao
- Loại ly tâm: Ly hợp ly tâm thường sử dụng khi điều khiển tự động, ở lyhợp loại này lực ly tâm dùng để đóng và mở ly hợp, còn áp lực trên đĩa ép sinh rabởi lò xo, ít khi lực ly tâm sử dụng để tạo ra áp lực trên đĩa ép
Trang 6c Theo trạng thái làm việc:
- Ly hợp thường đóng: loại này được sử dụng ở hầu hết các ôtô hiện nay
- Ly hợp thường mở: Loại này thường được sử dụng trên các máy kéo
d Theo phương pháp dẫn động điều khiển ly hợp:
Theo phương pháp này ly hợp được chia làm 2 loại:
- Ly hợp điều khiển tự động
- Ly hợp điều khiển cưỡng bức: Loại này để điều khiển người ta phải tácdụng một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp Loại này được sửdụng hầu hết trên các ôtô hiện nay dùng ly hợp ở trạng thái luôn đóng Theo đặcđiểm kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động điều khiển có các loạidẫn động
+ Dẫn động điều khiển bằng cơ khí
+ Dẫn động điều khiển bằng thuỷ lực
+ Dẫn động điều khiển bằng trợ lực
1.2.3 Yêu cầu:
- Truyền được mô men xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất
kì điều kiện nào
- Đóng êm dịu để tăng từ từ mô men quay liên tục của hệ thống truyền lực,không gây ra tải trọng va đập các bánh răng, giúp khởi hành không bị giật làm chongười lái có cảm giác dễ chịu khi điều khiển
- Mở dứt khoát và nhanh chóng để dễ dàng gài số
- Mô men quán tính của phần bị động phải nhỏ để giảm các lực va đập gây ratrên các bánh răng
- Do được dùng như một cơ cấu an toàn nên hệ số dự trữ mô men ma sát phảinằm trong giới hạn cho phép
- Điều khiển dễ dàng, lực đạp bàn đạp phải nhỏ
Trang 7- Thoát nhiệt nhanh chóng đảm bảo làm việc bình thường trong những điềukiện khó khăn.
- Kết cấu đơn giản, đảm bảo cho quá trình bảo dưỡng được thuận lợi và nhanhchóng nhất
1.2 Kết cấu các dạng cơ cấu ly hợp điển hình:
1.2.1 Ly hợp ma sát khô:
Phổ biến nhất là loại ly hợp ma sát khô thường đóng một hoặc hai đĩa bịđộng
a Ly hợp ma sát một đĩa lò xo trụ ép ngoại biên
Hình 1.2: Kết cấu ly hợp ma sát một đĩa lò xo trụ ép ngoại biên
1- Bánh đà , 2- Đĩa ma sát , 3- Đĩa ép , 4- Lò xo trụ, 5- Vỏ ly hợp 6- Bi “T”, 7- Đòn mở
Ly hợp một đĩa bị động được ứng dụng rộng rãi trên tất cả các loại ô tô
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, rẻ tiền, mô men quán tính phần bị động nhỏ, thoátnhiệt nhanh và mở dứt khoát, thuân tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa
- Nhược điểm: Đóng không êm dịu bằng ly hợp nhiều đĩa
Trang 8* Ly hợp loại này được chia làm ba phần:
- Phần chủ động: Là phần được lắp ghép trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đàđộng cơ bao gồm bánh đà, đĩa ép, vỏ ly hợp và các lò xo ép
- Phần bị động: Bao gồm những chi tiết luôn có chuyển động quay cùng vớitrục của ly hợp khi ly hợp mở bao gồm trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số), đĩa ma sát
- Cơ cấu mở: Gồm có đòn mở, bạc mở, lò xo hồi vị
Khi cần truyền mô men quay lớn mà kích thước bố trí cần nhỏ người ta dùng ly hợpnhiều đĩa bị động Ở ôtô thường gặp ly hợp hai đĩa bị động
b Ly hợp hai đĩa ma sát lò xo ép ngoại biên
2
5 4
3 1
6
7
Hình 1.3 : Ly hợp hai đĩa ma sát lò xo ép ngoại biên
1 Bánh đà , 2 Lò xo đĩa ép trung gian ,3 Đĩa ép trung gian
4 Đĩa ma sát, 5.Đĩa ép ngoài , 6 Vỏ ly hợp , 7 bạc mở
- Ưu điểm: Ly hợp nhiều đĩa bị động là đóng êm dịu
- Khuyết điểm: Mở không dứt khoát và kết cấu phức tạp
Ly hợp hai đĩa ma sát lò xo ép ngoại biên:
- Phần chủ động: Bao gồm bánh đà, đĩa ép, lò xo nén biên và vỏ ly hợp
- Phần bị động: Bao gồm trục bị động và hai đĩa bị động
Trang 9Hai đĩa bị động hoàn toàn giống nhau, các đĩa bị động này tương đối cứng, cáctấm ma sát của đĩa bị động được lắp trực tiếp lên xương đĩa bằng các đinh tán nhờvậy mà giảm được hành trình di chuyển của đĩa ép so với trường hợp có lắp tấmgợn sóng Ly hợp loại hai đĩa này bảo đảm truyền được mô men xoắn lớn hơn và lyhợp đóng êm dịu hơn so với loại ly hợp ma sát một đĩa.
- Cơ cấu mở bao gồm, đòn mở và bạc mở
c Ly hợp một đĩa lò xo đĩa
1
6 8
Hình 1.4: Kết cấu ly hợp một đĩa ma sát lò xo đĩa.
1-Vỏ, 2- Trục ly hợp, 3-Vòng bi mở, 4-Lò xo giảm chấn,5-Lò xo đĩa
6-Đinh tán , 7-Đĩa ép, 8-Bánh đà, 9-Trục khuỷu động cơ ,10-Ổ bi
11- Xương đĩa ma sát, 12-Đĩa ma sát , 13-Cơ cấu dẫn động ly hợp
14-Lò xo hồi vị, 15-Đinh tán, 16-May ơ đĩa ma sát, 17-Càng mở.
Ly hợp một đĩa ma sát khô lò xo ép kiểu đĩa có cấu tạo bao gồm:
- Phần chủ động: Bánh đà động cơ, vỏ ly hợp, đĩa ép, lò xo đĩa
- Phần bị động: Đĩa bị động, trục ly hợp
- Phần còn lại là các cơ cấu mở và cơ cấu truyền lực
Trang 10Hình 1.5: Sơ đồ ly hợp thuỷ lực.
1-Đĩa bơm; 2-Tuốc bin.
Khi động cơ làm việc, đĩa bơm quay do lực ly tâm chất lỏng chuyển động từ tâmvới vận tốc tuyệt đối V1 theo các cánh bơm ra ngoài rìa với tốc độ tuyệt đối V2
(V2>V1) bắn vào cánh tuốc bin, buộc đĩa này phải quay theo Chất lỏng tiếp tục dichuyển từ rìa vào tâm đĩa tuốc bin và sang đĩa bơm, chu kì tuần hoàn được lặp đilặp lại
Trang 11-Ưu điểm so với ly hợp ma sát:
+ Cho phép khởi động động cơ và dừng ôtô khi đang gài số
+ Khi tăng sức cản của ôtô thậm chí cho đến lúc dừng lại động cơ vẫn không bịtắt
+ Giảm khá nhiều tải trọng động tác dụng lên động cơ và hệ thống truyền lực khithay đổi đột ngột chế độ làm việc của ôtô Do đó tăng được thời gian phục vụ + Đảm bảo tăng tốc cho ôtô nhanh chóng và êm dịu
+ Điều khiển đơn giản
+ Tạo điều kiện để tự động hoá việc điều khiển
+ Không cần điều chỉnh trong khi sử dụng
- Nhược điểm của ly hợp thuỷ lực:
+ Trong điều kiện làm việc rất thuận lợi ly hợp vẫn bị trượt do đó gây tiêu haonhiên liệu
+Cần phải dùng dầu đặc biệt có độ nhớt ít và nhiệt độ đông đặc thấp
+Không thể phanh ôtô bằng phương pháp gài số khi dừng tại chỗ
1.3 Các loại dẫn động ly hợp điển hình:
1.3.1 Yêu cầu:
Hệ dẫn động phải điều khiển dễ dàng, gọn nhẹ, đơn giản
Mục đích của việc thiết kế dẫn động ly hợp là làm sao giảm lực bàn đạp củangười lái đồng thời đảm bảo tính kinh tế và hiệu quả cao trong quá trình sử dụng Dẫn động ly hợp được phân thành các loại sau:
- Dẫn động cơ khí; - Dẫn động cơ khí – trợ lực (lò xo hoặc khí nén)
- Dẫn động thuỷ lực; - Dẫn động cơ khí – cường hoá khí nén
Đánh giá hệ thống dẫn động bởi các chỉ tiêu sau:
+ Lực bàn đạp:
Pbđ 15 KG với xe du lịch Pbđ 20 KG với xe tải
+ Hành trình bàn đạp:
Trang 12Sbđ 150 mm với xe du lịch Sbđ 200 mm với xe tải.
+ Công mở ly hợp:
Am 2,3 KG.m với xe du lịch Am 3 KG.m với xe tải
Để giảm lực bàn đạp và công mở ly hợp thì các chi tiết chịu lực phải có độcứng thích hợp và lực ma sát ở các khâu khớp phải nhỏ
1.3.2 Đặc điểm của một số phương án dẫn động thường sử dụng:
a Dẫn động cơ khí:
Hình 1.6: Sơ đồ dẫn động cơ khí.
1- Bàn đạp ly hợp, 2-Lò xo hồi vị , 3-Thanh kéo, 4-Nạng mở
5-Bi mở , 6-Lò xo đĩa , 7-Đĩa ép, 8-Đĩa ma sát.
* Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động cơ khí:
- Ưu điểm: kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, dễ điều chỉnh và sửa chữa, mở ly hợpnhanh,dứt khoát, giá thành thấp
- Nhược điểm:
+ Lực cần thiết để mở ly hợp lớn, tiêu hao sức lao động của người lái
+ Đóng ly hợp không êm dịu nên phải đưa vào một số cơ cấu khác để khắcphục
Trang 13b Dẫn động cơ khí có cường hoá khí nén:
2 1
3 4 5 6
9 10
Hình 1.7: Sơ đồ dẫn động cơ khí có cường hoá khí nén.
1-Bàn đạp ly hợp, 2-Lò xo hồi vị, 3-Đòn dẫn động, 4-Xylanh phân phối 5-Lò xo hồi vị van, 6-Van, 7-Lò xo hồi vị piston, 8-Piston , 9-Thanh đẩy 10-Bình chứa khí nén, 11-Đường ống dẫn ,12-Xylanh công tác
13-Lò xo hồi vị, 14-Cần đẩy , 15-Nạng mở, 16-Bi mở,17-Lò xo đĩa 18-Đĩa ép, 19-Đĩa ma sát.
*Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động cơ khí có cường hoá khí nén
+ Ưu điểm: lực tác dụng lên bàn đạp của người lái nhẹ, chăm sóc, sửa chữa được
dễ dàng, an toàn khi làm việc vì nếu trợ lực hỏng thì hệ thống vẫn làm việc bìnhthường
+ Nhược điểm: cần phải có máy nén khí và bình chứa khí nén nên khó bố trí trêncác xe con yêu cầu nhỏ gọn, khi mất cường hoá thì lực tác dụng lên bàn đạp rất lớn,kết cấu phức tạp, số chi tiết nhiều
Trang 14c Dẫn động thuỷ lực có cường hoá chân không:
Hình 1.8: Sơ đồ dẫn động lực có cường hoá chân không.
1-Bàn đạp, 2-Lò xo hồi vị, 3-Đòn đẩy điều khiển, 4-Xylanh cường hoá; 5-Van chân không, 6-Đế van, 7-Màng cao su, 8-Lò xo hồi vị màng cao su 9-Xylanh chính, 10-Lò xo hồi vị, 11-Đường ống dẫn dầu, 12-Xylanh lực 13-Nạng mở, 14-Bi mở, 15-Lò xo đĩa, 16: Đĩa ép, 17-Đĩa ma sát.
* Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không.
+ Ưu điểm: lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, không tốn công suất của xe cho bộcường hoá, khi có hư hỏng ở bộ phận cường hoá thì hệ thống vẫn làm việc được. + Nhược điểm: do sự chênh áp không lớn muốn có lực cường hoá lớn thì phảităng kích thước màng sinh lực dẫn tới kết cấu cồng kềnh, khó bố trí trên xe
Trang 15d Dẫn động thuỷ lực.
Hình 1.9: Sơ đồ dẫn động thuỷ lực.
1-Bàn đạp, 2-Lò xo hồi vị bàn đạp, 3-Thanh đẩy, 4-Xylanh chính
5-Lò xo hồi vị xylanh chính, 6-Đường ống dẫn dầu, 7-Xylanh lực 8-Nạng mở, 9-Bi mở, 10-Lò xo đĩa, 11-Đĩa, 12-Đĩa ma sát
* Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động thủy lực:
+ Ưu điểm: kết cấu gọn, dễ bố trí trên xe, làm việc an toàn, dẫn động êm
+ Nhược điểm: các chi tiết đòi hỏi độ chính xác cao, lực bàn đạp tương đối lớn,khi hỏng hệ thống dẫn động không khắc phục được ngay
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế:
Qua sự phân tích về đặc điểm của một số loại ly hợp thường gặp trang bị trên
xe con, em lựa chọn phương án thiết kế ly hợp ma sát khô dạng đĩa thường đóng và
có lò xo ép kiểu đĩa
Trang 16* Phân tích đặc điểm cấu tạo
- Bánh đà : là chi tiết của bộ phận chủ động được lắp trực tiếp với trục khuỷu nhờ các bu lông định vị Công dụng của bánh đà là để truyền mô men xoắn Bánh
đà thường được chế tạo bằng gang,co khả năng chịu nhiệt cao
- Đĩa ép : làm bằng gang hợp kim, có khả năng thoát nhiệt tốt Mặt tiếp xúc vớiđĩa ma sát được gia công nhẵn Mặt đối diện có bề mặt không cần chính xác thường
có các gờ lồi, gờ tạo điểm tựa cho các lò xo ép hoặc tạo các điểm truyền mô men xoắn giữa vỏ và đĩa ép
- Lò xo ép : được dặt xung quanh một hoặc hai hang hoặc ở trung tâm Số lượng và đường kính lò xo được chọn sao cho đảm bảo lực ép cần thiết lên các đĩa
và không gian bố trí
- Đĩa ma sát ( đĩa bị động) Là bộ phận để gắn tấm ma sát lên có thể là bằng đinh tán hoặc gián bằng keo đặc biệt Để đảm bảo quá trình nối và tách ma sát ra khỏi các bề mặt ma sát một cách êm dịu và rứt khoát
- Tấm ma sát : đảm bảo hệ số ma sát cần thiết, có khả năng chống mài mòn lớn
ở nhiệt độ cao
* Nguyên lí làm việc:
+ Trạng thái mở khi chưa có lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp
Hình 1.10 Trạng thái mở của ly hợp ma sát khô một đĩa
Trang 17- Trạng thái mở ( trạng thái không thường xuyên làm việc): người lái tác dụnglên bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điều khiển kéo đĩa ép di chuyển ngượcchiều ép của lò xo, bề mặt ma sát giữa bánh đà, đĩa bị động và đĩa ép được giảiphóng Phần chủ động quay theo động cơ, lực ép không còn nữa ( không còn sựnối giữa phần chủ động và bị động) đĩa ma sát không được truyền mô men sẽquay theo bánh xe chủ động Khi nhả hoàn toàn bàn đạp ly hợp ,ly hợp sẽ trở lạitrạng thái đóng
+ Trạng thái đóng khi chưa có lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp:
Hình 1.11 Trạng thái đóng của ly hợp ma sát khô một đĩa
1.Bàn đạp ly hợp , 2 Cần đẩy, 3 Xy lanh chính, 4.ống dầu thủy lực
5.Xy lanh cắt ly hợp, 6 Càng cắt ly hợp , 7.Vòng bi cắt ly hợp, 8.Lò xo ép
9 Đĩa ép, 10 Đĩa ma sát
- Trạng thai đóng ( trạng thái thường xuyên làm việc): dưới tác dụng của lò xo
ép, đĩa ép, đĩa bị động và bánh đà bị ép sát với nhau tạo nên bề mặt làm việc Cácchi tiết này tạo thành một khối Mô men xoắn từ trục khuỷu động cơ truyền từ bánh
đà qua các bề mặt ma sát truyền đến moay ơ đĩa bị động tới trục bị động ( trục sơcấp hộp số)
- Giữa 2 quá trình trên có sự trượt tương đối trong thời gian ngắn tuy nhiên phát sinh nhiệt rất lớn gây mài mòn và giảm tuổi thọ của chi tiết
Trang 18
CHƯƠNG II THIẾT KẾ CƠ CẤU LY HỢP
2.1 Xác định thông số cơ bản ly hợp
Kích thước của ly hợp được xác định từ cơ sở có khả năng truyền mô menquay lớn hơn mô men quay của động cơ trong phạm vi cho phép Tính toán ly hợptheo mômen quay lớn hơn mô men quay của động cơ nhằm đảm bảo truyền hết mômen quay của động cơ đến hệ thống truyền lực trong trường hợp đĩa ma sát bị dầunhờn dính vào hoặc khi các bề mặt ma sát bị mài mòn, chai cứng giảm hệ số bám,hoặc khi các lò xo ép mất đi tính đàn hồi so với trạng thái mới sử dụng
Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ sang hệthống truyền lực trong mọi trường hợp mà không bị trượt thì ly hợp phải có trị số
mô men ma sát đủ lớn Nó được đặc trưng bởi hệ số dự trữ mô men của ly hợp Hệ
số này phải lớn hơn 1nhưng cũng không được quá lớn để tránh trường hợp hệ thốngtruyền lực bị quá tải, kích thước của đĩa bị động quá lớn Hệ số dự trữ ly hợp βđược chọn theo công thức kinh nghiệm
Ôtô con: β = 1,3 - 1,75.
Ôtô tải không có kéo moóc: β = 1,6 - 2,25.
Ôtô tải có kéo moóc: β = 2,0 - 3,0.
2.1.1.Xác định mô men xoắn lớn nhất truyền qua bộ ly hợp.
Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mô mên quay của động cơ thì ly hợp phátsinh ra một mô men ma sát luôn luôn lớn hơn hoặc bằng mô men quay cực đại củađộng cơ trong suốt quá trình sử dụng
Mô men ma sát M của ly hợp được tính theo công thức:
(N.m) [ 2.1]
Trong đó: Ml: Mô men ma sát của ly hợp KG.m hoặc N.m
Mđ: Mô men xoắn của động cơ Đối với ôtô Mđ =Memax
Memax: Mô men xoắn cực đại của động cơ Memax = 14,4(KG.m) =144 N.m
Trang 192.1.2 Mô men ma sát sinh ra trong ly hợp
Muốn truyền mô men xoắn lớn từ động cơ đến hộp số mà không mất mát côngsuất thì mô men ma sát phát sinh ra trong bộ ly hợp phải bằng môn men lớn nhất cóthể truyền qua bộ ly hợp
M = M = 183,64 (N.m)
2.1.3 Các thông số chính của đĩa bị động ly hợp
* Đường kính ngoài của đĩa bị động
Trang 20D : đường kính ngoài của đĩa ma sát (cm)
* Đường kính trong của đĩa bị động
d = ( 0,53 – 0,75).D (cm)
Đối với động cơ có số vòng quay thấp ta lấy 0,53
Đối với động cơ có số vòng quay cao ta lấy 0,75
Đối với xe ô tô con Toyota Vios2007 ta chọn 0,53
Thay số: d = 0,53.18,1 = 9,6 (cm) R = 0,5.9,6 = 4,8 (cm)
* Bán kính trung bình của đĩa bị động
R = = = 6,93 (cm)
2.1.4 Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp:
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi độtngột thả bàn đạp ly hợp Trường hợp này không tốt nên phải tránh
- Đóng ly hợp một cách êm dịu: Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởiđộng tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ratrong quá trình đóng ly hợp Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên
ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này
Công trượt của ly hợp L được chia làm 2 thành phần:
+ L : công trượt ở giai đoạn đầu, trong thời gian t Công nay sẽ tiêu tán cho sựtrượt và nung nóng ly hợp
Trang 21Đối với xe con k = 50 150 (N.m/s), chọn k =150 (N.m/s)
Vậy công trượt toàn bộ của ly hợp sẽ là:
G: Là trọng lượng toàn bộ của ôtô, G=1520.9,81 = 14911,2 (N)
Gm: Là trọng lượng toàn bộ của rơ moóc, Gm=0
: Hệ số cản tổng cộng của đường
=f tg
f: Hệ số cản lăn của đường, f=0,02
: Góc dốc của đường ( giả thiết =0 )
Vậy = f = 0,02
k: Hệ số cản của không khí k=0,2-0,35
v: Vận tốc xe (v=0)
Trang 22F: Diện tích cản chính diện của xe.
: Hệ số tính đến sự biến dạng của lốp, chọn = 0,95
r : bán kính thiết kế của lốp Cỡ lốp 185/65R15
rb: Bán kính làm việc của bánh xe được tính theo công thức:
r = =0,95.( B + ) = 0,95 ( 0,65.185 + 15 ) = 295,2 (mm)B: Chiều rộng lốp xe d : Đường kính vành bánh xe
i 0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính i 0 = 5,125
ih = 4,12 (tỷ số truyền của hộp số ở vị trí tay số 1)
h: Hiệu suất hộp số ở tay số 1, h = 0,98
cđ: Hiệu suất các đăng, cđ = 0,99
0: Hiệu suất truyền lực chính, 0 = 0,97
Thay vào công thức ta có:
Thay vào công thức ta có:
M = [ (14911,2 + 0 ).0,02 + 0] = 4,44 (N.m)
m: Tốc độ góc của động cơ lấy tương ứng với mô men cực đại (rad/s)
: Với nM là số vòng quay cực đại của động cơ n = 4200(v/ph)
m = = 439,6 ( )
Trang 23a: Tốc độ góc của trục ly hợp, khi bắt đầu khởi hành xe đứng yên tại chỗnên a= 0.
* Ja: Mô men quán tính của ôtô qui dẫn đến trục ly hợp được xác định theo côngthức:
[2.10]
Thay số vào công thức [2.10] ta có:
J = = 0,3 (N.m.s )
- Thời gian đóng mở ly hợp t 0 =t 1 +t 2 , giá trị t 0 phải nằm trong phạm vi cho phép
để đảm ly hợp làm việc êm dịu
A: Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức:
Thay số vào công thức :
t = M k a = = 0,03 (s)
t2= = =1,32 (s)
vậy t = 0,03 + 1,32 = 1,35 (s) thỏa mãn điều kiện
Thay số vào biểu thức tính công trượt ta có:
Trang 24n : số lượng đòn mở ; i : tỉ số truyền của đòn mở.
* Đối với lò xo đĩa côn cụt lực sinh ra bởi lò xo còn được tính theo công thức:
P = [(f- )(f- ) + ] (N)
E : mô đun đàn hồi , E = 2,1.10 (N/m )
: chiều dày của đĩa lò xo (m), = 1-20 (mm) chọn = 3.10 (m)
: độ dịch chuyển của lò xo đĩa (m)
A : hệ số Poát –Xông ( đối với thép A = 0,3)
f :chiều cao của hình côn cụt bên trong (mm) f = 0,6- 0,9 (mm) chọn
f = 0,9 (mm)
D : đường kính ngoài của lò xo đĩa
* Ứng suất pháp cực đại ở mặt trong đĩa hình côn tại tiết diện cắt :
