Đồ án tính toán thiết kế cụm ly hợp

Khi này mô men từ động cơ được truyền từ phần chủđộng sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 với đĩa ép 3 và bánh đà 4.. - Trạng thái mở ly hợp: Khi c

LỜI NÓI ĐẦU

Với cơ chế mở cửa nền kinh tế đất nước để hội nhập và phát triển, trong nhữngnăm gần đây đất nước ta đã đạt được rất nhiều thành tựu về mọi mặt trong đời sống xãhội Một trong các thành tựu quan trọng nhất đó chính là quá trình công nghiệp hoá, hiệnđại hoá đất nước Ngành giao thông vận tải, trong đó đặc biệt là Ôtô, là một trong nhữngphương tiện phục vụ rất hiệu quả cho quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, thúc đẩy

sự phát triển nền kinh tế

Ngành công nghiệp Ôtô, tuy vẫn còn là một ngành mới song với nhận thức đúng đắn

về tầm quan trọng của ngành công nghiệp này trong những năm gần đây Đảng và Nhànước ta đã có những chính sánh phù hợp thúc đẩy sự phát triển ngành công nghiệp Ôtôtrong nước, từng bước phát triển và tiến tới sẽ sản xuất được Ôtô tại chính nước ta màkhông cần nhập khẩu

Sau khi học xong môn ‘ Tính toán và thiết kế ôtô’ em đã được nhà trường giao cho đềtài: “Thiết kế tính toán Ly hợp cho xe tải” Em nhận thấy đây là đề tài có tầm quan trọng

và đòi hỏi yêu cầu cao Bởi vì với ngành công nghiệp Ôtô của nước ta để tiến tới sẽ sảnxuất được thì việc tính toán thiết kế các cụm chi tiết trong ôtô phải là những yêu cầu đượcxây dựng ngay từ trong những bước đi đầu tiên

Quá trình làm đồ án môn học, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng, được sự giúp đỡ tậntình của thầy và các bạn song do khả năng có hạn và thời gian làm đồ án bị hạn chế nênbản đồ án không tránh khỏi những sai sót Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của của cácthầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy đã giúp đỡ tạođiều kiện để em hoàn thành tốt đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Phần 1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu:

1.1.1 Công dụng:

Trong hệ thống truyền lực ôtô, ly hợp là một thành phần rất quan trọng, nó có chứcnăng chính là:

- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển

- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp khi ôtô khởi hànhhoặc sang số

- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khi gặp quátải hư trong trường hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp

1.1.2 Phân loại:

a Theo phương pháp truyền mômen:

Theo phương pháp truyền mô men từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thốngtruyền lực người ta chia ly hợp thành các loại sau:

- Ly hợp ma sát: mô men truyền động nhờ các bề mặt ma sát

- Ly hợp thuỷ lực: mô men truyền động nhờ năng lượng của chất lỏng

- Ly hợp điện từ: mô men truyền động nhờ tác dụng của trường nam châm điện

- Ly hợp liên hợp: mô men truyền động bằng cách kết hợp hai trong các loại kểtrên

b Theo trạng thái làm việc của ly hợp:

Theo trạng thái làm việc của ly hợp người ta chia ly hợp thành các loại sau:

- Ly hợp thường đóng

- Ly hợp thường mở

c Theo phương pháp sinh lực ép trên đĩa ép:

Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép người ta chia ra thành các loại ly hợpsau:

- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa)

- Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khốiphụ ép thêm vào.

- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp

+ Ly hợp dẫn động cơ khí cường hoá khí nén

+ Ly hợp dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén

- Khi mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng để việc gài số êm dịu, tách động

cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn

- Đảm bảo cho hệ thống truyền lực khi bị quá tải

- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt

- Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng

1.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ly hợp:

- Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo người ta chia thành các bộ phận chính:

- Cơ cấu ly hợp: là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ đến

hệ thống truyền lực

- Dẫn động ly hợp: là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp.

1.2.1 Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh:

a Sơ đồ cấu tạo chung:

5 vỏ ly hợp; 11 bi tỳ;

6 bạc mở ; 12 đòn mở;

13 bộ giảm chấn

- Nhóm các chi tiết chủ động bao gồm: bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo

ép Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng với bánhđà

- Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa bị động (đĩa ma sát), trục ly hợp Khi ly hợp

mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên

- Theo sơ đồ cấu tạo ở hình vẽ thì vỏ ly hợp 5 được bắt cố định với bánh đà 1 bằng các

bu lông, đĩa ép 3 có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ phận truyền mô men từ

vỏ 5 vào đĩa ép Các chi tiết 1, 3, 4, 5 được gọi là phần chủ động của ly hợp Chi tiết số 2được gọi là phần bị động của ly hợp, các bộ phận còn lại thuộc bộ phận dẫn động ly hơp

b Nguyên lý hoạt động:

- Trạng thái đóng ly hợp: ở trạng thái này lò xo 4 một đầu tựa vào vỏ 5, đầu còn lại tì vàođĩa ép số 3 tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động 2 với bánh đà số 1 cho phần chủ động vàphần bị động tạo thành 1 khối cứng Khi này mô men từ động cơ được truyền từ phần chủđộng sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 với đĩa

ép 3 và bánh đà 4 Tiếp đó mô men truyền vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 13đến moay ơ rồi truyền vào trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) Lúc này giữa bi tỳ 11 và đầu

mở 12 có khe hở từ 3 ÷ 4 mm, tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp

- Trạng thái mở ly hợp: Khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp sốngười ta cần tác dụng một lực vào bàn đạp 7 thông qua đòn kéo 9 và càng mở 10, bạc mở

6 mang bi tỳ 11 sẽ dịch chuyển sang trái Sau khi khắc phục hết khe hở, bi tỳ 11 sẽ tì vàođầu đòn mở 12 Nhờ có khớp bản lề của bản lề liên kết với vỏ 5 nên đầu kia của đòn mở

12 sẽ kéo đĩa ép 3 nén lò xo 4 lại để dịch chuyển sang phải Khi này các bề mặt ma sát

giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra và ngắt truyền động từ trục cơtới trục sơ cấp của hộp số.

c Ưu nhược điểm:

+ Đóng không êm dịu

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70 ÷ 80 KGmthì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho ly hợp cồngkềnh

1.2.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh :

a Sơ đồ cấu tạo chung:

Hình 1.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động

b Nguyên lý hoạt động:

Nguyên lý làm việc của ly hợp hai đĩa bị động cũng tương tự như ly hợp một đĩa

c 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

a. Sơ đồ cấu tạo chung:

Cấu tạo của ly hợp thủy lực được trình bày như hình vẽ bao gồm:

Bánh bơm được hàn chặt với vỏ ly hợp và được bắt chặt với vỏ trục khuỷu động cơ(quay cùng với trục khuỷu) Nó có tác dụng quạt dòng chất lỏng sang bánh tuabin thôngqua đó truyền mômen.

Bánh tuabin được đặt trong vỏ ly hợp có thể quay tự do, được nối với trục sơ cấphộp số bằng khớp nối then hoa, nó chịu sự tác động của dòng chất lỏng từ bánh bơmtruyền sang, khi đó nó sẽ quay và truyền chuyển độngcho trục sơ cấp hộp số

c Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm :

+ Khi đóng ly hợp rất êm dịu

+ Làm việc êm dịu, hạn chế va đập khi truyền mô men từ động cơ xuống hệ thốngtruyền lực

+ Có khả năng trượt lâu dài mà không gây hao mòn như ở ly hợp ma sát

- Nhược điểm :

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

nối với trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số) Các bộ phận chủ động, bị động và bộ phận

cố định có thể quay trơn với nhau thông qua các khe hở A, B, C, D Để hiệu suất truyềnđộng cao các khe hở này phải nhỏ Ngoài ra để tăng khả năng truyền mô men từ phần chủđộng sang phần bị động người ta bỏ bột sắt vào khoang kín giữa phần chủ động và phần

bị động

b Nguyên lý hoạt động:

- Nguyên lý làm việc dựa vào lực điện từ tương tác giữa phần chủ động và bịđộng nhờ nam châm điện do cuộn dây 3 sinh ra

- Trạng thái đóng ly hợp: Khi này cuộn dây 3 được cấp một dòng điện một chiều

và nó sẽ trở thành nam châm điện Điện trường của nam châm sẽ khép kín mạch, từ quacác bộ phận cố định 2, phần chủ động 1, phần bị động 4 theo đường mũi tên như hình vẽ.Khi này dưới sự tương tác của lực điện từ phần chủ động 1 sẽ kéo phần bị động 4 quaytheo, mô men được truyền từ động cơ sang trục ly hợp

- Trạng thái mở ly hợp: Khi cần mở ly hợp người ta ngắt dòng điện cấp cho cuộndây 15 Lực điện từ sẽ mất, các chi tiết được quay tự do, ngắt đường truyền mô men từđộng cơ tới trục ly hợp

c Ưu nhược điểm :

Hệ thống dẫn động ly hợp có tác dụng truyền lực bàn đạp của người lái tác động vào bànđạp đến ly hợp để thực hiện việc đóng ngắt ly hợp.

Dẫn động ly hợp thường là dẫn động cơ khí hoặc thủy lực Dẫn động cơ khí có ưuđiểm chung là kết cấu đơn giản dễ chế tạo tuy nhiên chúng cũng có nhược điểm là lựcbàn đạp thường phải lớn và khó bố trí với những ôtô có động cơ đặt xa người lái Dẫnđộng cơ khí được thường được sử dụng trên một số ôtô con và ôtô tải do ôtô con có yêucầu lực bàn đạp nhỏ và ôtô tải thường có bình khí nén nên việc bố trí trợ lực thuận lợi,dẫn động thủy lực hiện nay được sử dụng trên hầu hết các loại ôtô con và ôtô chở khách

do có ưu điểm rất lớn là nhỏ gọn, tạo được lực bàn đạp lớn, dế bố trí trên ôtô và thời giantác 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 sửdụng phổ biến hơn cả trên các loại ôtô là dẫn động thủy lực kết hợp với bộ trợ lực Trợlực trên ôtô con có thể là trợ lực chân không, còn các ôtô tải thì thường sử dụng hệ thốngtrợ 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 đápứng được các yêu cầu của hệ thống dẫn động đã nêu ở trên

9876

- Khi đóng ly hợp : Người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạpkéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi T kéo bi T dịch chuyển sangphải và thôi không ép vào đòn mở nữa Khi đó lò xo ép lại ép đĩa ép và đĩa bị động trở lạitrạng thái làm việc ban đầu

c Ưu nhược điểm :

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

+Mở nhanh và dứt khoát

+Giá thành rẻ

87

Hình 2.2.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.

4.Đòn mở 5.Đĩa ép 6.Đĩa bị động.

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.

b 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 chuyểnsang trái và ép vào đòn mở 4 Đòn mở kéo đĩa ép cùng đĩa bị động tách ra khỏi bề mặtlàm việc và ly hợp được ngắt Đồng thời sự chuyển động tương đối giữa pittông và xylanh của xy lanh phân phối 10 làm mở van khí nén Khí nén từ bình khí đi qua xy lanhphân phối, qua ồng dẫn 1 vào xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh này dịch chuyểnsang 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 thôikhông 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 khoangtrong xy lanh 10 thông với khí trời và do đó không còn áp suất khí nén tác dụng lên xylanh 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 10cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khí nén vẫn vào xylanh công tác tuy nhiên lượng khí nén vào trong xy lanh công tác là không đổi cho nên lyhợp được mở ở một vị trí nhất định

c Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm :

+ 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

δ 9

3 2

Khí nén

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

c Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, dễ bố trí trên xe

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

- Nhược điểm:

+ Các chi tiết cần độ kín khít tốt nên khó khăn trong việc chế tạo và chăm sóc, bảodưỡng

1.3.4 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không:

a Sơ đồ cấu tạo.

Hình 2.4.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.

b Nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực:

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí 4 mở ra đồng thời vanđiều khiển 1 (bằng cao su) đóng van chân không 2 lại Lúc này khoang B được nối vớikhoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo ra sự chênhlệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển động sang trái đẩypittông của xy lanh chính 13 sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống 1 sang xylanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở 3 đẩy bi T 4 épvào đòn mở 5 làm mở ly hợp

1 2

3 4

5 6

C

Hình 2.5.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 đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò xo hồi vị làmvan khí 4 trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí 4 ép chặt làm mở van chân không 2 ra Kếtquả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông với khoang C nữa Haikhoang A và B không có sự chênh lệch áp suất nên không sinh ra trợ lực nữa và các chitiết 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 vanđiều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúc này cả van khí và van chânkhông đều được đóng lại và không khí trong khoang B không đổi, sự chênh lệch áp suấtgiữa 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

c Ưu nhược 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.

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 3.1.

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

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

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

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

b 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 chếtạo lò xo thật chính xác nều không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa ma sát mòn khôngđều và dễ bị cong vênh

1.4.2 Lò xo côn xoắn:

Lò xo công xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 2.1

a Ưu điểm:

-Lò xo côn cho phep chồng lên nhau nên độ cứng tăng lên đáng kể khi chiều cao vàkích thước của lò xo hầu như không thay đổi.

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

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp sẽ 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 đóviệc 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 bắtđầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh, do đó nó đòi hỏi phải tạo đượclực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của lò xo sẽ giảm rất nhanh

1.4.3 Lò xo đĩa: