Thiết kế hệ thống ly hợp xe 5 chỗ

1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÔTÔ1.1. Khái niệmÔtô là phương tiện vận tải đường bộ chủ yếu. Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng. Do vậy, trên toàn thế giới ôtô hiện đang được dùng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng.1.2. Phân loại ôtô1.2.1. Dựa vào tải trọng và số chỗ ngồiDựa vào tải trọng và số chỗ ngồi, ôtô được chia thành các loại: Ôtô có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 tấn và ôtô có số chỗ ngồi ít hơn hoặc bằng 9 chỗ ngồi. Ôtô có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn hơn 1,5 tấn và nhỏ hơn 3,5 tấn hoặc có số chỗ ngồi lớn hơn 9 và nhỏ hơn 30 chỗ. Ôtô có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn hơn hoặc bằng 3,5 tấn hoặc số chỗ ngồi lớn hơn hoặc bằng 30 chỗ ngồi. Ôtô có trọng tải rất lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn hơn 20 tấn, thường được sử dụng ở các vùng mỏ.1.2.2. Dựa vào nhiên liệu sử dụngDựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô được chia thành các loại: Ôtô chạy xăng; Ôtô chạy dầu diezel; Ôtô chạy khí ga; Ôtô đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga); Ôtô chạy điện.1.2.3. Dựa vào công dụng của ôtôDựa vào công dụng, ôtô chia thành các loại: Ôtô vận tải; Ôtô chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm các loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ôtô chở khách đường dài; Ôtô chuyên dùng như: ôtô cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu và ôtô vận tải chuyên dùng (ôtô xi téc, ôtô thùng kín, ôtô tự đổ, ...).

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN ÔTÔ………… 6

1.1.Công dụng, yêu cầu, phân loại ……… 6

1.1.1.Công dụng 6

1.1.2.Phân loại 6

1.1.3.Yêu cầu 7

1.1.4 Sơ đồ vị trí ly hợp 8

1.2.Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh 8

1.2.1.Khi gài số 9

1.2.2.Khi phanh 9

1.3.Ly hợp ma sát 9

1.3.1.Ly hợp ma sát một đĩa 10

1.3.2.Ly hợp ma sát hai đĩa 11

1.4.Ly hợp thuỷ lực 12

1.5.Ly hợp điện từ 13

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 15

2.1.Lựa chọn loại ly hợp 15

2.2.Phương án chọn loại lò xo ép 15

2.2.1.Lò xo trụ 15

2.2.2.Lò xo côn xoắn 16

2.2.3.Lò xo đĩa 17

2.3.Đĩa bị động ly hợp 18

2.4.Lựa chọn phương án dẫn động 18

2.4.1.Dẫn động cơ khí 19

2.4.2.Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén .21

2.4.3.Dẫn động thủy lực 23

2.4.4.Dẫn động thủy lực trợ lực chân không 24

2.4.5 Lựa chọn xe tham khảo Mazda 6 27

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 29

3.1.Tính chọn các thông số và kích thước cơ bản 28

3.1.1.Xác định mômen ma sát ly hợp cần truyền 28

3.1.2.Xác định các thông số và kích thước cơ bản 28

3.2.Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 32

3.2.1.Tính công trượt 31

3.2.2.Kiểm tra công trượt riêng 34

3.2.3.Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết 36

3.3.Tính bền các chi tiết của ly hợp 37

3.3.1.Lò xo ép 36

3.3.2.Đòn mở 39

3.3.3.Đĩa bị động 41

3.3.4.Tính lò xo giảm chấn 46

3.3.5.Tính truc ly hợp 48

3.4.Tính hệ thống dẫn động ly hợp 56

3.4.1.Xác định lực và hành trình bàn đạp 56

3.4.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực 58

3.5 Thiết kế bộ trợ lực chân không .61

CHƯƠNG 4 PHƯƠNG ÁN CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 65

4.1.Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 65

4.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 66

4.3.Xác đinh phương pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lông phôi 66

4.3.1.Xác định phương pháp chế tạo phôi 67

4.4.Xác định thứ tự các nguyên công 63

4.5.Xác định chế độ cắt cho các nguyên công 64

4.5.1.Nguyên công 1 64

4.5.2.Nguyên công 2 65

4.5.3.Nguyên công 3 66

4.5.4.Nguyên công 4 67

4.5.5.Nguyên công 5 68

4.5.6.Nguyên công 6 69

CHƯƠNG 5 SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG VÀ ĐIỀU CHỈNH LY

HỢP 74

5.1.Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát 74

5.2.Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp 75

5.3.Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở 76

5.4.Kiểm tra khớp trượt và vòng bi nhả ly hợp 77

5.5.Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp 77

5.6.Những hư hỏng thường gặp và bảo dưỡng sửa chữa 78

5.6.1.Ly hợp bị trượt 78

5.6.2.Ly hợp ngắt không hoàn toàn 79

5.6.3.Ly hợp đóng đột ngột 80

5.6.4.Ly hợp phát ra tiếng kêu 81

5.6.5.Bàn đạp ly hợp bị rung 82

5.6.6.Đĩa ép bị mòn nhanh 82

5.6.7.Bàn đạp ly hợp nặng 83

5.6.8.Hỏng hệ thống dẫn động thủy lực 83

KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sự phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và thu được những thành tựu quan trọng Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng 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 con người Ngoài ra ôtô còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứu hoả, cứu hộ….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước Thực tế nhà 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 công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ tiên tiến trên thế giới trong đó có công nghệ về ôtô Công nghệ ôtô mặc dù là một công nghệ xuất hiện đã lâu nhưng trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống Ngoài ra người ta còn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô truyền thống như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tự động… Tuy nhiên trong điều kiện của nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ về ôtô 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 dịu của 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 chất lượng 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 nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệ thống 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 sản xuất lắp ráp tại nước ta và vẫn được sử dụng khá phổ biến trên các tuyến đường Việt Nam

Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, của

Thầy giáo Nguyễn Trọng Hoan cùng các thầy giáo trong bộ môn Ôtô và xe

chuyên dụng, em đã hoàn thành đồ án của mình Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Trọng Hoan và

các thầy giáo trong bộ môn Ôtô và xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường ĐHBK Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản

đồ án này

Hà Nội, ngày tháng năm 201

Sinh viên:

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 cần thiết như: Khi xe bắt đầu chuyển bánh, khi chuyển số Ngoài ra, trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác động lên hệ thống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò là bộ phận an toàn bảo vệ cho các 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 phương pháp 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 ở trạng thái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các ly hợp trên ôtô dùng loại này

+ Loại ly hợp thường mở: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng 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

- 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 bị trượt 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 thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng

1.1.4 Sơ đồ vị trí của ly hợp trên xe con

gài số để giảm mômen quán tính phần bị động và các chi tiết của hộp số có liên quan động học đến phần bị động của ly hợp Như vậy việc ngắt ly hợp khi sang số không những làm cho việc sang số được thực hiện êm dịu mà còn làm giảm tải trọng động tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực giúp làm 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 lớn dưới 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 lớn hơn Mjmax Trong trường hợp này mômen quán tính sẽ tác dụng lên hệ thống truyền 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

1.3.1.Ly hợp ma sát một đĩa:

4 5

- Khi ngắt ly hợp:



Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩy bạc mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở  và ép vào đầu 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 ngắt dòng 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 bị động bị mòn nên khe hở  bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự do của bàn đạp Do đó khe hở  phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnh thường xuyên

+ 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 lớn làm 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 tự như ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai maoy ở đĩa bị động

13

2 3

4 5

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

+ Giảm được đường kính chung của đĩa ma sát, bánh đà … mà vẫn đảm bảo truyền 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 1.3.Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

số

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

Ƣu nhƣợc 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

Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ

5.Lõi thép bị động nối với hộp số 6.Trục ly hợp

Nguyên lý hoạt động:

- Khi mở ly hợp : Khi không cấp điện cho cuộn dây 3 nên không có lực

từ trong cuộn dây, nên phần chủ động 1 là bánh đà và phần bị động 5 là lõi thép không hút nhau nên khi động cơ không quay mômen không truyền ra trục ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện

từ trong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5 Như vậy khi 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 nên giữa 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 thép với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép được tăng lên

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1.LỰA CHỌN LOẠI LY HỢP

Ly hợp trên ôtô thường dùng là loại ly hợp ma sát dạng thường đóng, có một hoặc hai đĩa bị động

Với đề tài thiết kế ly hợp cho xe ôtô con, với yêu cầu cơ bản là phải có độ bền

và độ tin cậy cao, mặt khác phải sữa chữa và bảo dưỡng dễ dàng nên ta chọn loại ly hợp là ly hợp ma sát Do mômen của động cơ nhỏ nên ta chọn loại ly hợp là ly hợp ma sát một đĩa bị động dạng thường đóng

2.2.PHƯƠNG ÁN CHỌN LOẠI LÒ XO ÉP

abc

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.1

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

Fl

l

lực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp

Ƣu 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 giứ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

Nhƣợc 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 nều không thì lực ép không đều

sẽ làm cho đĩa ma sát mòn không đều và dễ bị cong vênh

- Lực ép lên lò xo lớn, nên thường được dùng trên ôtô có mômen của động cơ trên 50 KGm

- Có thể giảm được không gian của kết cấu do lò xo có thể ép đến khi lò

- 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 hỏi phải tạo được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của

Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp bằng đinh tán hoặc bằng bulông Ở mỗi phía của lò xo đĩa bố trí các vòng trụ xoay hoạt động như một trục xoay khi lò xo đĩa quay Đối với loại bàn ép ly hợp thông thường có các lò xo chịu kéo đẻ nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa

Nhƣợc điểm:

- Việc chế tạo khó khăn

Kết luận: Qua việc tham khảo các loại lò xo ép em quyết định chọn loại lò xo

ép là lò xo đĩa vì tất cả những đăc tính tối ưu của nó

2.3.ĐĨA BỊ ĐỘNG CỦA LY HỢP

Đĩa bị động của ly hợp có cấu tạo gồm hai tấm ma sát được gắn với nhau bằng đinh tán thông qua xương đĩa Xương đĩa lại được tán với moay ơ đĩa bị động

Một trong những yêu cầu của ly hợp là phải đóng êm dịu, yêu cầu này liên quan đến cấu tạo của đĩa bị động của ly hợp

Để tăng tính êm dịu cho ly hợp ta dùng đĩa bị động loại đàn hồi Độ đàn hồi của đĩa được giải quyết bằng cách thiết kế kết cấu có những hình thù nhất định hoặc dùng thêm những chi tiết đặc biệt có khả năng làm giảm độ cứng của đĩa Ở đây để giảm độ cứng của đĩa bị động ta xẻ các rãnh hướng tâm Các đường xẻ rãnh này chia đĩa bị động ra nhiều phần Số lượng các rãnh tuỳ theo đường kính đĩa Các đường xẻ rãnh cũng làm cho đĩa bị động đỡ cong

vênh khi bị nung nóng khi làm việc và làm tăng khả năng thoát các bụi sinh ra trong quá trình ly hợp làm việc do các tấm ma sát bị mòn

ưu điểm rất lớn là nhỏ gọn, tạo được lực bàn đạp lớn, dế bố trí trên ôtô và thời gian tác động nhanh

Để giảm lực của người lái tác dụng lên bàn đạp, trong hệ thống dẫn động

có thể có bố trí bộ phận trợ lực bằng cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc chân không Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn cả trên các loại ôtô là dẫn động thủy lực kết hợp với bộ trợ lực Trợ lực trên ôtô con có thể là trợ lực chân không, còn các ôtô tải thì thường sử dụng hệ thống trợ lực bằng khí nén do có sẵn bình khí nén

Mục đích của việc thiết kế hệ dẫn động ly hợp là dễ bố trí, điều khiển dễ dàng, đảm bảo độ tin cậy đồng thời đảm bảo tính kinh tế Do đó phương án dẫn động phải đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống dẫn động đã nêu ở trên Các phương án dẫn động thường dùng là:

- Dẫn động cơ khí

- Dẫn động cơ khí trợ lực khí nén

- Dẫn động cơ khí trợ lực chân không

Người lái tác dụng lực vào bàn đạp, lực bàn đạp thông qua đòn dẫn động

9 và càng mở 6 làm cho bi T 4 dịch chuyển sang trái tỳ vào đầu đòn mở, đòn

mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi

vị bàn đạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi T kéo bi

T dịch chuyển sang phải và thôi không ép vào đòn mở nữa Khi đó lò xo ép lại ép đĩa ép và đĩa bị động trở lại trạng thái làm việc ban đầu

Ƣu nhƣợc điểm :

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản nên dễ chế tạo và bảo dưỡng, sửa chữa

Mở nhanh và dứt khoát

Giá thành rẻ

- Nhược điểm: Lực ma sát giữa các cơ cấu lớn nên dẫn đến nặng khi đạp

Có thể khắc phục bằng cách sử dụng trợ lực Đóng không êm dịu

10 9

8 7

Hình 2.3.Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trơ lực khí nén

1.Ống dẫn khí 2.Xy lanh công tác 3.Càng mở

7.Bi T 8.Lò xo hồi vị bi T 9.Bình khí nén

10.Xy lanh phân phối 11.Bàn đạp 12.Lò xo hồi vị bàn đạp

Nguyên lý hoạt động :

- Khi ngắt ly hợp: Người lái tác dụng một lực lên bàn đạp 11 làm cho xy lanh phân phối 10 cùng pittông của nó chuyển động sang trái làm cho càng mở 3 đẩy bi T 7 dịch chuyển sang trái và ép vào đòn mở 4 Đòn mở kéo đĩa ép cùng đĩa bị động tách ra khỏi bề mặt làm việc và ly hợp được ngắt Đồng thời sự chuyển động tương đối giữa pittông và xy lanh của xy lanh phân phối 10 làm

mở van khí nén Khí nén từ bình khí đi qua xy lanh phân phối, qua ồng dẫn 1 vào xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh này dịch chuyển sang phải đẩy vào càng mở 3 làm giảm bớt một phần lực cho người lái

- Khi đóng ly hợp : Khi người lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời kéo xy lanh phân phối 10 sang phải làm kéo càng mở 3 thôi không ép vào bi T nữa Khi đó bi T thôi không ép vào đầu đòn mở nữa và các lò xo ép lại ép ly hợp đĩa ép và đĩa bị động trở về trạng thái làm việc ban đầu Khi xy lanh phân phối 10 được kéo về vị trí ban đầu thì đồng thời làm van khí nén đóng lại Lúc này khoang trong xy lanh 10 thông với khí trời và do đó không còn áp suất khí nén tác dụng lên xy lanh công tác nữa và xy lanh công tác cũng thôi không tác dụng lực lên càng mở 3 nữa

- Khi giữ bàn đạp ở một vị trí nào đó : Khi người lái giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì xy lanh phân phối 10 cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khí nén vẫn vào xy lanh công tác tuy nhiên lượng khí nén vào trong xy lanh công tác là không đổi cho nên ly hợp được mở ở một vị trí nhất định

Ƣu nhƣợc điểm :

- Ưu điểm : Khí nén

+ Giảm được lực của người lái tác dụng lên bàn đạp

+ Vẫn đảm bảo an toàn vì nếu trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được

 9

3 2

thông qua càng mở đẩy bi T 4 ép vào đòn mở 3 làm cho đòn mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách ra làm mở ly hợp

- Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, nhờ lò xo hồi vị bi T

5 và lò xo hồi vị bàn đạp 8 đẩy pittông của xy lanh công tác 10 sang trái làm đẩy dầu qua ống 11 trở về xy lanh chính 6 đẩy trả bàn đạp vể vị trí ban đầu Đồng thời nhờ lò xo hồi vị nên bi T cũng được đẩy tách ra khỏi đòn mở làm

mở ly hợp

Ƣu nhƣợc điểm :

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, dễ bố trí trên xe

+ Dẫn động êm, có thể tạo được lực bàn đạp lớn

Hình 2.5.Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

1.Ống dẫn dầu 2.Xy lanh công tác 3.Càng mở

7.Đĩa bị động 8.Lò xo hồi vị bi T 9.Họng hút 10.Bàn đạp 11.Lò xo hồi vị bàn đạp 12.Bộ trợ lực 13.Xy lanh chính

- Nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực:

12

34

56

C

Hình 2.6.Sơ đồ bộ trợ lực chân không

1 Van điều khiển 2 Van chân không

3, 6 Lò xo hồi vị 4 Van khí

5 Màng cao su

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí 4 mở ra đồng thời van điều khiển 1 (bằng cao su) đóng van chân không 2 lại Lúc này

khoang B được nối với khoang khí trời C và khoang B không thông với

khoang chân không A, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B,

làm van chân không chuyển động sang trái đẩy pittông của xy lanh chính 13 sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống 1 sang xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở 3 đẩy bi T 4 ép vào đòn

mở 5 làm mở ly hợp

Khi đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò xo hồi vị làm van khí 4 trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí 4 ép chặt làm mở van chân không 2 ra Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông với khoang C nữa Hai khoang A và B không có sự chênh lệch

áp suất nên không sinh ra trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại

Nhưng

màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không 2 đi theo nên đẩy van điều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúc này cả van khí và van chân không đều được đóng lại và không khí trong khoang B không đổi, sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổn định Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một vị trí nhất định, tức là ly hợp vẫn được mở ở một vị trí nhất định

Ƣu nhƣợc điểm:

- Ưu điểm:

+ Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng

+ Không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực

+ Khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được

Kết luận:

Với ly hợp xe ôtô con nên không cần lực bàn đạp lớn đồng thời cần phải

có kết cấu gọn nhẹ, không gian bố trí hợp lý Qua việc tham khảo sơ bộ các phương án, ta thấy phương án dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không là phương án có nhiều ưu điểm nổi bật Do đó em chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

Như vậy loại ly hợp mà em chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô dạng

thường đóng dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THAM KHẢO _MAZDA 6

8 Công suất cực đại (Kw) 100 ở 6000 vòng/ phút

9 Mômen xoắn cực đại (N.m) 170 ở 4500 vg/ phút

3,454 2,059 1,310 0,970 0,795

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP

3.1.TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN: 3.1.1.Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với các kích thước có thể truyền mômen lớn hơn mômen động cơ Nhờ đó ly hợp có thể truyền hết mômen động cơ đến hệ thống truyền lực mà không bị trượt trong các trường hợp như dầu dính vào tấm 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 Vì trong quá trình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sát của ly hợp, như vậy nếu chọn  nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hết mômen trong các trường hợp giảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn  lớn quá thì ly hợp không đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để có hệ số  lớn cần phải tăng kích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò

Do Me max < 465 (Nm) nên ta chọn ly hợp 1 đĩa theo kinh nghiệm, và chọn bề dày của tấm ma sát  = 4 (mm)

Tính sơ bộ đường kính ngoài D của tấm ma sát theo công thức kinh nghiệm:

255 = 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 việc truyền mô men của đĩa bị động Chọn d = 14 (cm)

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

Rtb = 2 2

3 3rR

rR.3

2



 =

2 12,5 7, 0

dD].(

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 :

)1525).(

1525.(

2,0.28,0.14,3

255.16

45,1 = 0,72

-  : 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

)dD.(

F42 2

N



Thay số vào ta có:

FN =

2.1,0.28,0.1

170.5,1

= 4554 (N)

q =

)15,025,0.(

14,3

4554.4

2

2  = 145032 (N/m

2)  0,145 (MPa)

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

3.2.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 được xác định khi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ t của đĩa chủ động sau một lần đóng ly hợp

3.2.1 Tính công trƣợt:

Khi khởi động hoặc khi sang số, người lái thường đóng mở ly hợp nên sinh ra sự chênh lệch về tốc độ giữa đĩa bị động và đĩa chủ động Điều này bao giờ cũng sinh ra trượt Hiện tượng trượt này sinh ra công ma sát và công này 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 đến gây hao mòn nhanh các chi tiết như đĩa ép, đĩa ma sát Trong điều kiện vận hành 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:

L1 = m a 1

2

Công của động cơ ở giai đoạn thứ hai xảy ra trong khoảng thời gian t2tiêu tốn để tăng tốc độ của trục bị động ly hợp Công này dùng để thắng sức cản chuyển động của ôtô, công trượt ở thời gian nay được tính như sau:

L2 = a m a 2 Ma.( m a).t2

3

2).(

J.2

Trong đó:

- Ma : Mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp và được tính như sau:

Ma = (G. + KFV2)

tl o f h

b.i.i.i

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 : Bán kính làm việc của bánh xe

rb = .r0 Trong đó:

 : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, chọn lốp áp suất thấp,

2

15).25,4 = 395 (mm )

+ 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

f : Hiệu suất của hộp số phụ, f = 1

cđ : Hiệu suất các đăng, cđ = 0,99

0 : Hiệu suất của truyền lực chính, 0 = 0,98



 = 471 (rad/s)

nM :số vòng quay ở thời điểm mômen động cơ lớn nhất, nM = 4500v/p

- 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 tịnh tiến của ôtô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyền lực và bánh xe quy về trục sơ cấp của hộp số

Ja = M.(

o f h

bi.i.i

r

0 1

- t1 : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu

t1 = k

Ma

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 =

kA

A là biểu thức rút gọn tính theo công thức

A = 2.Ja.(m a)Thay số vào ta có:

3.2.2.Kiểm tra công trƣợt riêng:

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

l0 =

i.FL

= 43,6 (J/cm2)

Thỏa mãn l0 < [l0] = 50  70 (J/cm2)

3.2.3 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 gia tăng 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 thoả mãn đối với đĩa ép thì cũng thoả mãn đối với bành đà

Ta tính độ gia tăng nhiệt độ theo công thức:

t =

tm.c

L

 < [T]

- 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

3.3.TÍNH BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA LY HỢP

Ta tính toán lò xo màng:

Da Dc

Pn Di

L2

L1

De P

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

P=

i R

247 =5200 (N) Dựa trên cơ sở xe tham khảo và các yêu cầu trong việc lựa chọn,thiết kế

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:

-.E 2

Ln n

(1 [δ2

-+ (h – l1

2

K - 1

K -

1 1.( h -

K -

1 1))]

( MPa) Chiều cao h = δ.2,2= 2,5.2,2= 5,5(m)

(hệ số 2,2 đảm bảo vựng lực ép không đổi rộng và không lật lò xo) Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép l1= 2,2mm

76 , 0

1 L - (1 [2,52+(5,5–2

79 , 0 - 1

0,76 - 1

.(5,5-2

2

.79 , 0 - 1

0,76 - 1

M

tb

i.R P



=

177

2.0,095 0,25.5200.

=1,39

Kết quả này nằm trong v ùng cho ph ép của β(β=1,3-1,75)

Do vậy kích thước của lò xo đạt tiêu chuẩn

Lò xo đĩa được tính bền bằng cách xác định ứng suất tại điểm chịu tải nhất là tĩnh của phần tử đàn hồi giữa các thành mở với vòng đặc của hình nón

Ứng suất được tính:

σ=

) Da Di (

2  2p

E

Da 2

) Da D (  2  2