Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

thuyết minh đồ án thuyết kế ly hợp ô tô 1.1. Công dụng và yêu cầu của ly hợp 1.1.1. Công dụng Ly hợp là một cơ cấu dùng để tách và nối động cơ với hệ thống truyền lực (tùy thuộc vào yêu cầu của quá trình điều khiển ôtô máy kéo). Ngoài ra, ly hợp còn được sử dụng như một bộ phận an toàn – không cho phép truyền đến hệ thống truyền lực những mômen có giá trị lớn hơn một giá trị xác định nào đó. 1.1.2. Yêu cầu Ly hợp khi thiết kế phải đảm bảo được các yêu cầu chính sau đây:  Truyền được mômen xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất cứ điều kiện sử dụng nào.  Khi đóng nối phải êm dịu để tránh va đập các bánh răng trong hệ thống truyền lực và để ôtô máy kéo khi khởi hành, tăng tốc không bị giật.  Khi tách phải dứt khoát, nhanh chóng để dễ gài số.  Mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để chuyển số được nhẹ nhàng và giảm mài mòn các bề mặt ma sát của đồng tốc.  Làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực khỏi quá tải khi xuất hiện các tải trọng động lớn.  Điều khiển dễ dàng, lực điều khiển nhỏ.  Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt.  Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa thuận tiện. 1.2. Phân loại Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Người ta phân ra các loại ly hợp sau :  Dựa theo tính chất truyền mô men: Ly hợp đĩa ma sát ; Ly hợp thuỷ lực; Ly hợp điện từ (nam châm điện).  Dựa theo đặc điểm làm việc: Ly hợp thường đóng; Ly hợp không thường đóng  Dựa theo tính chất điều khiển: Ly hợp dẫn động kiểu cơ khí; Ly hợp dẫn động kiểu thủy lực; Ly hợp dẫn động có trợ lực. 1.2.1. Theo tính chất truyền momen 1.2.1.1. Ly hợp ma sát  Ly hợp ma sát này được sử dụng rất phổ biến vì cấu tạo khá đơn giản, khối lượng tương đối nhỏ, hiệu suất cao, giá thành rẻ.  Theo hình dạng các chi tiết ma sát chia ra: ly hợp đĩa (phần bị động gồm một, hai hay nhiều đĩa); ly hợp hình côn (phần bị động có dạng hình côn); ly hợp hình trống hay guốc (phần bị động có dạng tang trống hoặc guốc).  Theo phương pháp tạo lực ép chia ra: loại lò xo (các lò xo có thể là lò xo trụ bố trí quanh chi vi đĩa ép, lò xo côn bố trí ở tâm hay lò xo đĩa); loại nửa ly tâm (lực ép tạo nên đồng thời bởi lực lò xo là lực ly tâm của cá trọng khối phụ); loại ly tâm.  Theo kết cấu của cơ cấu ép chia ra: loại thường đóng và không thường đóng. a) Ly hợp ma sát loại một đĩa  Ly hợp ma sát loại một đĩa dùng lò xo trụ bố trí xung

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển kinh tế mạnh mẽ không ngừng, nhu cầu đi lại, vậnchuyển hàng hóa của con người càng tăng cao hơn Trong đó, các phương tiện giaothông nói chung và ôtô nói riêng, chiếm một số lượng lớn trong việc giải quyết cácnhu cầu của con người Đặc biệt là dòng xe du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãibởi chúng có nhiều tính năng ưu việt Do đó, đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổimới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tínhhiện đại, tính kinh tế trong quá trình vận hành Để đạt được các yêu cầu đó các nhà

sản xuất, các kỹ sư, trong ngành Cơ khí Động lực cần phải có một kiến thức sâu

rộng, tiếp cận nhiều trong thực tế để tìm ra các biện pháp tối ưu trong quá trìnhnghiên cứu Đối với các sinh viên, để thực hiện được các điều đó thì đồ án môn họcnói chung và đồ án thiết kế ôtô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụngnhững kiến thức đã học vào thực tế, phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quátrình nghiên cứu và công tác về sau này

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Văn Tụy và các thầy trong bộ môn,

cùng với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân đã giúp em hoàn thành đồ án này một cáchtốt nhất Tuy vậy, do thời gian và kiến thức còn hạn chế, sự tiếp xúc với thực tế còn

ít nên trong đồ án thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót Mong được các thầygóp ý để bản thân mình được học hỏi them nhiều kiến thức và được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày … tháng 05, 2018.

Sinh viên thực hiện

Hồ Nguyễn Khánh Hân

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LY HỢP ÔTÔ

1.1 Công dụng và yêu cầu của ly hợp

Ly hợp khi thiết kế phải đảm bảo được các yêu cầu chính sau đây:

▪ Truyền được mômen xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất

cứ điều kiện sử dụng nào

▪ Khi đóng nối phải êm dịu để tránh va đập các bánh răng trong hệ thống truyềnlực và để ôtô máy kéo khi khởi hành, tăng tốc không bị giật

▪ Khi tách phải dứt khoát, nhanh chóng để dễ gài số

▪ Mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để chuyển số được nhẹ nhàng vàgiảm mài mòn các bề mặt ma sát của đồng tốc

▪ Làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh cho hệ thống truyền lựckhỏi quá tải khi xuất hiện các tải trọng động lớn

▪ Điều khiển dễ dàng, lực điều khiển nhỏ

▪ Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt

▪ Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh, bảo dưỡng vàsửa chữa thuận tiện

◦ Theo phương pháp tạo lực ép chia ra: loại lò xo (các lò xo có thể là lò xo trụ

bố trí quanh chi vi đĩa ép, lò xo côn bố trí ở tâm hay lò xo đĩa); loại nửa ly tâm (lực

ép tạo nên đồng thời bởi lực lò xo là lực ly tâm của cá trọng khối phụ); loại ly tâm

◦ Theo kết cấu của cơ cấu ép chia ra: loại thường đóng và không thường đóng.) Ly hợp ma sát loại một đĩa

• Ly hợp ma sát loại một đĩa dùng lò xo trụ bố trí xungquanh

▪ Sơ đồ cấu tạo:

4-Đĩa ép; 5-Lò xo ép; 6-Đòn mở (ép); 7-Ổ (bạc) mở; 8-Thân ly hợp

▪ Nguyên lý hoạt động:

Trên hình 1.1 là sơ đồ nguyên lý cấu tạo ma sát loại một đĩa Khi ta tác dụngmột lực F từ bàn đạp ly hợp, thông qua hệ hống điều khiển bằng cơ khí hay thủylực, lực sẽ được truyền đến ổ mở (7), lực này ép ổ mở sang trái, rồi ép lên dầu đòn

mở (6) làm cho đầu đòn mở đi vào và ép lò xo số (5) lại, do đó kéo đĩa ép (4) đi ra

và tách đĩa ma sát không ép nữa  mômen không truyền lên đĩa ép nên cắt được lyhợp Khi thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp, các lò xo hồi vị sẽ kéo các cơ cấu điềukhiển mở ly hợp trở về vị trí ban đầu  ly hợp đóng

▪ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, hành trình mở nhỏ,làm việc bền vững, tin cậy Có rộng chỗ để bố trí cốc ép Sử dụng, sửa chữa và bảodưỡng dễ dàng

▪ Nhược điểm: Không truyền được mômen lớn, nếu muốn truyền được thìđường kính ly hợp phải lớn lực ép phân bố không đều vì lò xo khó đảm bảo đượccác thông số hoàn toàn giống nhau, không có khả năng điều chỉnh lực ép khi các bềmặt ma sát bị mài mòn

• Ly hợp ma sát một đĩa kiểu lò xo côn Chỉ gồm duy nhất một lò xo hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bốtrí ở giữa Nhờ vậy áp suất sinh ra ở các bề mặt ma sát là đồng đều Tuy nhiên độtin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp vàđiều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng

• Ly hợp ma sát một đĩa dùng lò xo đĩa

▪ Nguyên lý làm việc:

Trên hình 1.2 là sơ đồ nguyên lý ly hợp ma sát loại lò xo đĩa

Khi mở ly hợp: Khi tác dụng một lực F vào bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấuđiều khiển, ổ mở (7) ép vào lò xo đĩa kéo đĩa ép đi ra, làm tách đĩa ma sát ra khỏibánh đà, ngắt mômen truyền từ động cơ đến hộp só.

Khi đóng ly hợp: Thôi tác dụng vào bàn đạp, cơ cấu điều khiển thôi tác độngvào ổ mở (7), lò xo đĩa được trả về, đồng thời đĩa ép (4) ép các tấm ma sát vào bánh

đà, lúc này mômen truyền được qua hộp số

▪ Sơ đồ cấu tạo:

1

2

6 7

8

Hình 1.2 – Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát loại lò xo đĩa 1-Bánh đà; 2-Đĩa ma sát; 3-Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp; 4-Đĩa ép; 5-Lò xo ép; 6-Đòn mở (ép); 7-Ổ (bạc) mở; 8-Thân ly hợp.

▪ Ưu điểm: Lực ép là do lực của một lò xo truyền qua các đòn ép tạo ra phân bốđều lên bề mặt ma sát Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ chophép rút ngắn kích thước dài và giảm khối lượng của ly hợp Đặc tính của lò xo là phituyến, rất thích hợp với điều kiện làm việc của ly hợp.

▪ Nhược điểm: Không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và ổ mở khi tấm masát bị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và tải nhỏ có đặc tính độnglực tốt, sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số) rất khó chế tạo được lò xo

có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích thước nhỏ

b) Ly hợp ma sát loại hai đĩa

▪ Nguyên lý hoạt động: Trên hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý ly hợp ma sát loại haiđĩa :

Khi mở ly hợp: Lực tác dụng vào bàn đạp, tác động vào các cơ cấu điều khiển,

ép ổ mở (8) qua trái, đòn mở (7) sẽ kéo cơ cấu tách đĩa (4) đi ra làm tách các tấm

10

Hình 1.3 – Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát loại hai đĩa 1-Bánh đà; 2-Đĩa ma sát; 3-Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp; 4-Cơ cấu tách đĩa ly hợp; 5-Đĩa ép; 6-Lò xo ép; 7-Đòn mở (ép);

8-Ổ (bạc) mở; 9-Thân ly hợp; 10-Đĩa ép trung gian.

▪ Ưu điểm: Đóng êm dịu, kích thước đường kính bé hơn loại một đĩa nếu cầntạo lực ép bằng nhau Chỉ được dùng trên xe tải lớn (vì cần truyền momen quay lớn)

▪ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, kích thước dài, hành trình mở và mômen quántính phần bị động lớn Lực điều khiển tăng lên do phải thắng mômen ma sát ở khớptrượt nối các đĩa chủ động với bánh đà Khó đảm bảo yêu cầu mở dứt khoát, hànhtrình bàn đạp tăng

1.2.1.2 Ly hợp thủy lực

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng.

▪ Sơ đồ cấu tạo

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 :

Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác: Bánh bơm ly tâm và bánh tua binhướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác Trục của bánhbơm được nối với động cơ và trục của bánh tua bin nối với hộp số

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chấtlỏng 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 binlàm bánh này quay theo, nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bánh bơm sangbánh 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

▪ 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

+ Có tính êm dịu cao

▪ 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 vớiđộng cơ đốt trong

1.2.1.3 Ly hợp điện từ

Ly hợp điện từ là loại ly hợp mà mômen hình thành ở ly hợp nhờ mômen điện từ

▪ Sơ đồ cấu tạo:

1

2

3456

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

1.Bánh đà 2.Khung từ 3.Cuộn dây.

4.Mạt sắt 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 thépkhông 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 lựcđiện 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 lớnnên giữa khe hở bánh đà và lõi thép người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từtrường, chúng tạo thành những đường sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõithép với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thépđược tăng lên

▪ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản; Dễ dàng tự động hóa quá trình điều khiển; Các bề

mặt làm việc rất ít bị mài mòn; Có khả năng điều chỉnh vô cấp mômen xoắn; Khôngcần điều chỉnh tròng sử dụng

▪ Nhược điểm: Hiệu suất thấp (do tổn hao năng lượng cho cuộn kích thích);Mômen chịu ảnh hưởng nhiều của nguồn điện; Tốn kém kim loại màu và giá thànhcao Nên việc sử dụng các ly hợp điện từ còn bị hạn chế

▪ Ưu điểm: chế tạo, bảo dưỡng, sửa chữa đơn giản Làm việc tin cậy, giá thànhrẻ

▪ Nhược điểm: Mòn các khớp sau thời gian làm việc, tăng hành trình tự do củabàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp; Bố trí phức tạp, khó khăn nhất là khi ly hợp ở

xa vị trí người lái xe; Hiệu suất thấp khi mòn và cũ; Khi dùng dẫn động cơ khí, vấn

đề làm kín sàn xe và thực hiện truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn do

6

1 2

3 4

5

mở (5), tiến hành mở ly hợp.

▪ Ưu điểm:

◦ Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp

◦ Hiệu suất cao; độ cứng lớn nên giảm được hành trình tự do của bàn đạp

◦ Nhờ các ống cao su liên kết giữa các phần của dẫn động rất mềm, do đó nórất thích hợp khi dùng để điều khiển ly hợp ở khoảng cách xa và trên những cabinkiểu lật

◦ Ngoài ra, dẫn động thủy lực còn cho phép hạn chế tốc độ dịch chuyển củađĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, nhờ đó giảm được giá trị tải trọng động

▪ Nhược điểm:

◦ Kết cấu, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp

◦ Làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí

▪ Phạm vi sử dụng: Ly hợp kiểu cơ khí có trợ lực khí nén được sử dụng trên các

xe tải trọng lớn

b) Ly hợp dẫn động kiểu thủy lực có trợ lực khí nén:

▪ Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1.9 – Sơ đồ nguyên lý ly hợp dẫn động kiểu thủy lực có trợ lực khí nén 1-Xylanh chính; 2-Xy lanh điều khiển; 3-Bình chứa; 4-Máy nén;

5-Van phân phối; 6-Xylanh công tác; 7-Nạng mở.

▪ Nguyên lý trợ lực: Trên hình 1.8 là sơ đồ nguyên lý ly hợp dẫn động thủy lực

có trợ lực khí nén Dưới tác dụng của lái xe từ bàn đạp, dầu trong xylanh chính (1) sẽtheo đường ống để đến xylanh công tác (6) Dầu cao áp sẽ đẩy piston để tiến hành mở

ly hợp Đồng thời áp suất dầu cũng tác dụng lên piston của xylanh (6) điều khiển mởvan cấp khí nén cho hệ thống trợ lực Khí nén từ bình chứa (3) qua van rồi đếnxylanh trợ lực khí nén (2) hỗ trợ thêm lực mở ly hợp Khi thôi tác dụng lên bàn đạp,dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, dầu trong xylanh sẽ trở về, còn khí nén từ xylanhtrợ lực trở về van rồi qua các đường thông ra ngoài khí quyển

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

2.1 Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu

Dựa vào tài liệu [2] ta thấy rằng:

- Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ trong mọi điềukiện làm việc, thì ly hợp phải có khả năng truyền được momen quay lớn hơnmomen xoắn lớn nhất của động cơ Memax Nghĩa là ta phải có:

Mms= β Me max [N.m] (2.1)

Trong đó:

o Mms : mômen ma sát cần thiết ly hợp, [Nm].

o Memax : mômen xoắn lớn nhất của động cơ, [Nm] Đối với máy kéo

momen này lấy bằng momen danh nghĩa Mn của động cơ Theo đề, xe du lịchthiết kế có momen cực đại : Me = 168 [N.m]

o : hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số dự trữ ly hợp  phải đủ lớn (>1) để đảm bảo cho ly hợp truyền hếtmomen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt masát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát

bị mòn,…) Tuy nhiên hệ số  củng không được quá lớn, vì như thế ly hợpkhông làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải

- Đối với ly hợp ma sát có nhiều loại như:

+ Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh chu vi đĩa ép có ưu điểm là kết cấu gọn, cóchổ rộng để bố trí cốc ép Tuy vậy có nhược điểm là lực ép phân bố không đều vì

lò xo khó đảm bảo được các thông số hoàn toàn giống nhau, không có khả năngđiều chỉnh lực ép khi các bề mặt ma sát bị mòn, khi lắp ở các động cơ cao tốc lò

xo có thể bị biến dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép, gâytrượt và mài mòn ly hợp

+ Ly hợp lò xo côn dùng một lò xo côn bố trí ở tâm, lực ép là do lực của một lò xotruyền qua các đòn ép tạo ra nên phân bố đều hơn

Tuy vậy, việc bố tri cốc ép khó khăn hơn do không gian phần giữa chật hẹp hơn.Qua việc phân tích sơ bộ và xe có momen ma sát Mms =300 [N.m], khối lượng toàn

bộ G =2530 (kg) Ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa kiểu lò xo đĩa côn để thiết kế

cho loại xe buýt mà đề yêu cầu vì: xe buýt chủ yếu hoạt động trong điều kiệnkhông nặng nhọc, hoạt động trên đường tốt, có đặc tính động lực học tốt.

2.2.2 Chọn phương án dẫn động ly hợp

Trên ôtô máy kéo hiện nay thường dùng hai loại dẫn động là dẫn động cơ khí vàdẫn động thủy lực Ngoài ra để đảm bảo sự điều khiển nhẹ nhàng, giảm cường độlao động cho người lái và tăng tính tiện nghi người ta còn dùng trợ lực khí nén hoặctrợ lực chân không

+ Dẫn động cơ khí: có ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy Tuy nhiên,củng có nhược điểm hiệu suất thấp nhất là khi dẫn động dài do chổ ngồi của ngườilái nằm xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu khớp dẫn động lớn, giảm độ cứng

và tăng hành trình tự do của bàn đạp Ngoài ra, khi dùng dẫn động cơ khí thì vấn đềlàm kín dàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tập hơn do động cơ đặttrên các gối đỡ đàn hồi

+ Dẫn động thủy lực: có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững cao nên giảm đượchành trình tự do của bàn đạp Dẫn động thủy lực còn hạn chế độ dịch chuyển củađĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọng động Tuy vậy,dẫn động thủy lực có nhược điểm là kết cấu phức tạp và đòi hỏi độ kín khít cao, đắttiền, làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí (khi có rò rỉ trên đường ống)

Do có nhiều ưu điểm được phân tích ở trên nên ta chọn phương án dẫn động thủylực dùng để thiết kế hệ thống dẫn động ly hợp cho xe thiết kế Sơ đồ dẫn động lyhợp:

Hình 2.1- Sơ đồ dẫn động ly hợp lò xo đĩa côn 1-Bánh đà ;2-Xương đĩa ;3-Moay-ơ ;4-Đĩa bị động ;5-Đai ốc ;6-Đĩa ép ;7-Cơ cấu

ép ;8-Ổ mở ly hợp ;9-Xy lanh chính ;10-Cần bàn đạp ;11-Xy lanh làm việc

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

3.1 Tính toán đĩa bị động và đĩa ép

3.1.1 Tính toán momen ma sát của ly hợp

Tính toàn từ công thức (2.1) ở trên, ta có :

Momen ma sát yêu cầu : Mms = 300 [ N.m]

3.1.2 Bán kính hình vành khan của bề mặt ma sát đĩa bị động

Nếu gọi lực ép tổng cộng do cơ cấu ép tạo ra là F [N], đặt tại bán kính trungbình Rtb [m] của đĩa bị động, thì mômen ma sát của ly hợp Mms [N.m] do cơ cấu éptạo ra là:

Mms = μ.F.Rtb.zms (3.1)Trong đó:

+ μ: hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát (tấm ma sát với đĩa ép và tấm

ma sát với bánh đà) và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: vật liệu và tình trạng củađôi bề mặt ma sát; tốc độ trượt tương đối; nhiệt độ, áp suất trên bề mặt ma sát…Tuy nhiên khi thiết kế chỉ chọn hệ số ma sát trong khoảng: μ = 0,22 – 0,3 Ta chọn

μ =0,28

+ zms: số đôi bề mặt ma sát, vì chọn ly hợp một đĩa bị động nên zms = 2

+ p [N/m2] là áp suất pháp tuyến sinh ra ở các đôi bề mặt ma sát dưới tác dụngcủa lực ép F, và với giả thiết áp suất p là phân bố đều trên toàn bộ bề mặt ma sát(p=const) Để đảm bảo tuổi thọ cho các tấm ma sát, giá trị cho phép [p]= 1,4.105-2,5.105 [N/m2] Vì ly hợp có điều kiện làm việc nhẹ nên có thể chọn áp suất theogiới hạn trên p=2,2.105 [N/m2]

Với R1,R2 là bán kính trong và ngoài của hình vành khăn thì momen ma sát của đĩa

bị động ly hợp Mms do cơ cấu ép tạo ra được viết lại ở dạng triển khai theo kíchthước tấm ma sát:

p).Zms

(3.2) Trong đó : Kr là hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát Kr=R1/

R2 Giá trị nhỏ dùng cho xe có động cơ tốc độ trung bình và đặc tính động lực xe tốt(ít phải sang số), có thể chọn Kr theo kinh nghiệm: Kr= 0,53 – 0,75 Ta chọn Kr=0,59

Suy ra bán kính ngoài R2 [m] của bề mặt ma sát đĩa bị động ly hợp được xác địnhtheo áp suất làm việc của các bề mặt ma sát, từ [2] ta có:

R2=  

max 3

R2=3√2.2.0,28 π.1,4.103.1,5.1685.(1−0,593) = 0,131 [m]

= 131 [mm]

Do đó: Bán kính trong của đĩa ma sát là

R1 = Kr.R2 (3.4)

R1 = 0,59.131 = 77 [mm]

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

Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m2] được xác định theo (1-3), từ [2] ta có S=π (R22−R12

Lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo áp suất làmviệc và mô-men ma sát yêu cầu, lực ép của cơ cấu ép được xác định theocông thức (1-4) từ [2] , ta có :

F=

βM e max μRR tb Z ms (3.7)

F= 1,5.168

0,28.0,106.2 =4245,28 [N]

3.1.5 Công trượt riêng của ly hợp

Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo điều kiện áp suất làm việckhông vượt quá giá trị cho phép như tính toán trên là chưa đủ để đánh giá khả năng

chống mòn của ly hợp Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưngvới ô tô máy kéo có trọng lượng khác nhau thì sự hao mòn của ly hợp sẽ khác nhau.

Quá trình đóng mở ly hợp êm dịu bao giờ củng kèm theo sự trượt ly hợp giữacác bề mặt ma sát Sự trượt ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng thời sinh

ra nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trượt Nếu cường độ trượtmạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ lớn, có thể làm cháycục bộ các tấm ma sát làm nung nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng épcủa chúng

Vì vậy, việc xác định công trượt, công trượt riêng để kiểm tra giá trị của chúng

có nằm trong giới hạn cho phép hay không là hết sức cần thiết

Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêucông trượt riêng, được xác định bằng công trượt tổng cộng trên một đơn vị diện tíchlàm việc của các bề mặt ma sát, kí hiệu lr, theo [2] ta có :

lr = z L

ms. π (R22−R12) (3.8)Trong đó :

+ L : Công trượt tổng cộng của ly hợp, [J]

+ zms : Số đôi bề mặt ma sát

+ R2 : Bán kính ngoài hình vành khăn của bề mặt ma sát, [m]

+ R1 : Bán kính trong hình vành khăn của bề mặt ma sát, [m]

Để xác định công trượt ly hợp, ta khảo sát mô hình tương đương: Động cơ –

Hệ thống truyền lực như hình 2.3

Hình 3.1 - Mô hình tương đương: động cơ - hệ thống truyền lực

3.1.5.1 Mô men quán tính quy dẫn Ja [kg.m2]

Mô men quán tính khối lượng qui dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằngđộng năng khi ô tô đang chuyển động

2

t 2

◦ Ga: trọng lượng toàn bộ của xe, ta có

Ga = G g = 2530 9,81= 24819,3 [kg]

Với G là khối lượng toàn bộ xe, theo đề G = 2530 [kg]

g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2] + Gm: trọng lượng toàn bộ rơ mooc hay đoàn xe kéo theo, Gm= 0 [kg]

+ rbx: bán kính làm việc bánh xe, rbx = 300 [mm]

+ ih: tỷ số truyền của hộp số, tính công trượt cho số một

+ ip: Tỷ số truyền của hộp số phụ Không có hộp số phụ: ip= 1

+ i0: tỷ số truyền của truyền lực chính

+δt: Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyềnlực Trong tính toán có thể lấy bằng t=1,05 1,06 Chọnδ =1,05t

) Xác định tỷ số truyền của truyền lực chính i0

Giá trị tỷ số truyền lực chính i0 cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số ihn

được xác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của động cơ emax, theo [2] :

+ ihn : Tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất Với hộp số có số cao nhất

là truyền thẳng nên ihn = 1

◦ emax: Tốc độ góc lớn nhất của động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của ô tô Với N là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của động cơ, chọnmax

b) Xác định tỷ số truyền của tay số 1 - ih1

 Xác định ih1 theo khả năng thắng sức cản lớn nhất trong điều kiện sử dụngcho trước, theo [4] :

ih1

max a bx emax o p t

ψ G r

M i i η



(3.11)Trong đó:

+ ψmax : Hệ số cản lớn nhất của đường Theo đề: ψmax= 0,45

+ ηt : Hiệu suất của hệ thống truyền lực Theo [4], với ôtô du lịch thìt

G φbx.r

M i i η



(3.12)Trong đó:

◦ G G m cd. cd

: Trọng lượng bám của xe, [N]

Với: mcd : Hệ số phân bố lại tải trọng lên các cầu khi xe chuyển động

 i  5,04