Thiết kế hệ thống ly hợp xe toyota 2018

Khi nối đóng li hợp phải êm dịu để tăng từ từ momen xoắn lên trục của hệthống truyền lực, không gây va đập và các bánh răng khi vào số, lúc ô tô khởihành không bị giật, người lái, hành k

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ

Tên đề tài: Thiết kế hệ thống ly hợp ô tô dựa trên cơ sở xe Toyota

Corolla Altis 1.8E 2020

Sinh viên: Phạm Hồng Quân

GVHD : TS Phạm Tất Thắng

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP Ô TÔ 2

1.1 Những vấn đề chung về ly hợp 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.2 Phân loại 2

1.1.3 Yêu cầu 3

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp thường gặp 3

1.2.1 Cấu tạo chung 3

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm ly hợp thường gặp 4

1.2.2.1 Ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo đĩa 4

1.2.2.2 Ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ nén biên 6

1.2.2.3 Ly hợp ma sát khô 2 đĩa lò xo trụ nén biên 8

1.2.3 Dẫn động ly hợp 10

1.2.3.1 Ly hợp sử dụng dẫn động cơ khí 10

1.2.3.2 Ly hợp sử dụng dẫn động thủy lực 11

1.2.3.3 Ly hợp sử dụng dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén 12

1.2.3.4 Ly hợp sử dụng dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 12

1.3 Giới thiệu về ô tô Corolla Altis 1.8E 2020 13

1.4 Lựa chọn phương án thiết kế 16

1.4.1 Lựa chọn phương án thiết kế cụm ly hợp 16

1.4.2 Lựa chon phương án thiết kế dẫn động ly hợp 16

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LY HỢP THIẾT KẾ 16

2.1 Bố trí ly hợp trong hệ thống truyền lực của xe Toyota Corolla Altis 1.8E 17

2.2 Kết cấu cụm ly hợp thiết kế 17

2.2.1 Kết cấu chung cụm ly hợp 18

2.2.2 Kết cấu các bộ phận cơ bản của cụm ly hợp thiết kế 19

2.3 Kết cấu dẫn động ly hợp 26

2.3.1 Kết cấu chung 26

2.3.2 Kết cấu các bộ phận của ly hợp thiết kế 27

2.3.3 Trợ lực của ly hợp thiết kế 29

Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP 32

3.1 Xác định mô men ma sát cần thiết của ly hợp 32

3.2 Xác định các thông số cơ bản của ly hợp 32

3.2.1 Xác định các thống số kích thước của đĩa ma sát 32

3.2.2 Xác đinh số lượng đĩa bị động (số đôi bề mặt ma sát) 34

3.3 Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp 34

3.3.1 Kiểm tra áp suất phân bố trên bề mặt ma sát 34

3.3.2 Công trượt riêng 34

3.3.3 Kiểm tra sự tăng nhiệt độ của đĩa ép 37

3.4 Tính toán một số chi tiết của ly hợp 38

3.4.1 Tính bền một số chi tiết của ly hợp 38

3.4.2 Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp 41

3.4.3 Lò xo ép ly hợp 44

3.5 Tính toán, thiết kế dẫn động ly hợp 49

3.5.1 Xác định lực và hành trình của bàn đạp 49

3.5.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp 52

3.5.3 Tính toán thiết kế xy lanh công tác 52

3.5.4 Tính toán thiết kế xy lanh chính 54

Chương IV: HƯỚNG DẪN BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LY HỢP 55

4.1 Những lưu ý khi sử dụng 55

4.2 Hướng dẫn bảo dưỡng kĩ thuật 55

4.3 Hướng dẫn chẩn đoán sửa chữa các hư hỏng thường gặp 55

KẾT LUẬN 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO 60

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành công nghiệp ô tô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tếcủa một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam Ô tôphục 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, cứuhộ… Sự ra đời của thương hiệu xe hơi VINFAST là minh chứng rõ ràng cho việcphát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiếnlược trong sự phát triển của đất nước

Trên ô tô, 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 thốngtruyền lực của ô tô Ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ô tô, tính năngđiều khiển của ô tô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô.Nên để chế tạo được một chiếc ô tô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chếtạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng Do đó em đã được giao đề tài “Thiết kế hệthống ly hợp ô tô dựa trên cơ sở xe Corolla Altis 1.8E 2020” để nghiên cứu tìmhiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ô tô và quy trình thiết kế chế tạo hệ thống lyhợp cho ô tô

Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thểcủa thầy giáo TS Phạm Tất Thắng cùng các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí Ô tô,

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

Em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy: TS Phạm Tất Thắng

và các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí Ô tô, Trường Đại học Giao Thông Vận Tải

đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này

Hà Nội, ngày 12 tháng 5 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Phạm Hồng Quân

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP Ô TÔ

Đóng vai trò là cơ cấu an toàn bảo vệ toàn bộ hệ thống truyền lực trước tácđộng của sự thay đổi tải trọng (tải trọng động) xuất hiện ở các chế độ quá độ, khichuyển động trên các loại đường phức tạp, hoặc khi phanh đột ngột mà ly hợpđang được nối

1.1.2 Phân loại

a) Theo phương pháp truyền mô men: Mô men truyền từ trục khuỷu động cơ đến

hệ thống truyền lực, ly hợp được chia thành các loại sau:

M1=β M e max (1.1)

trong đó:

M1 : Momen ma sát sinh ra trong ly hợp (N.m);

M e max : Momen xoắn lớn nhất của động cơ (N.m);

β: Hệ số dự trữ của ly hợp (phải lớn hơn 1)

Khi nối (đóng) li hợp phải êm dịu để tăng từ từ momen xoắn lên trục của hệthống truyền lực, không gây va đập và các bánh răng khi vào số, lúc ô tô khởihành không bị giật, người lái, hành khách đỡ mệt, hàng hóa không bị xô, đổ vỡ…

Li hợp tách (mở) phải dứt khoát và nhanh chóng sẽ cắt truyền lực từ động cơxuống hệ thống truyền lực, giúp cho việc gài số được dễ dàng Momen quán tínhcủa phần bị động phải nhỏ (có khối lượng bé) để nhanh chóng dừng lại khi mở lihợp

Đảm bảo cho hệ thống truyền lực không chịu những lực quá tải lớn, đột ngột

nó làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn (li hợp trượt) nên hệ số β phải nằm tronggiới hạn phù hợp

Đảm bảo các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt, để li hợp tách dứt khoát Kếtcấu ly hợp đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng, giảm giá thành khibảo dưỡng và sửa chữa li hợp

1.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp thường gặp

1.2.1 Cấu tạo chung

Ly hợp ma sát làm việc trên cơ sở truyền momen xoắn thông qua các bề mặt

ma sát Muốn tạo nên lực ma sát, cấu tạo bộ ly hợp phải có bộ phận tạo lực ép (áplực thẳng đứng) lên các bề mặt ma sát Momen ma sát được truyền từ phần chủđộng sang phần bị động thông qua chi tiết ma sát

Các bộ phận chính của ly hợp bao gồm:

+ Phần chủ động: bánh đà, đĩa ép, vỏ ly hợp, các lò xo ép

+ Phần bị động: Đĩa bị động cùng với bộ phận giảm chấn và trục ly hợp

Việc điều khiển đóng ngắt ly hợp được thực hiện nhờ các đòn mở và hệthống dẫn động: ổ bi và bạc mở, các đòn dẫn động và bàn đạp Trong trường hợpcần thiết, dẫn động ly hợp được lắp thêm bộ phận trợ lực nhằm giảm lực củangười lái tác dụng trên bàn đạp

1.2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của các cụm ly hợp thường gặp

1.2.2.1 Ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo đĩa

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo đĩa

- Nguyên lý làm việc :

+ Trạng thái đóng ly hợp: Bàn đạp ly hợp ở vị trí ban đầu, dưới tác dụng của các

lò xo hồi vị bố trí trên ly hợp, đĩa bị động được ép giữa bánh đà và đĩa ép bằnglực của lò xo đĩa, mô men ma sát được tạo nên giữa chúng Mô men xoắn truyền

từ phần chủ động sang phần bị động, qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động vớibánh đà và đĩa ép tới trục bị động của ly hợp, sang hộp số

+ Trạng thái mở ly hợp: Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp, bàn đạp dịchchuyển, đầu trong càng gạt và ổ bi tỳ dịch chuyển sang trái, khắc phục khe hở, ép

lò xo ép, kéo đĩa ép dịch chuyển sang phải, tách các bề mặt ma sát của đĩa bịđộng ra khỏi bánh đà và đĩa ép Mô men ma sát giảm và triệt tiêu, ly hợp được

mở, thực hiện ngắt mô men truyền từ động cơ tới hộp số Ở trạng thái mở, lựcđiều khiển cần thắng lực ép của lò xo ép để dịch chuyển đĩa ép sang phải

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, lực ép lên đĩa ép đều, khôngcần sử dụng chi tiết đòn mở, đặc tính làm việc tốt Do không có các chi tiết lắp ởvòng ngoài bộ ly hợp nên việc cân bằng tương đối dễ hơn

- Nhược điểm: Mô men truyền được không lớn, đóng ngắt kém êm dịu

- Đường truyền công suất:

+ Bánh đã được liên kết với vỏ ly hợp qua các bulong, vậy nên khi bánh đà dẫnđến vỏ ly hợp quay, vỏ ly hợp truyền momen đến đĩa ép thông qua các thanhtruyền lực, nhờ đó đĩa ép được ép vào đĩa bị động, momen được truyền đến trục

ly hợp

+ Khi ly hợp ở trạng thái đóng, lò xo đĩa đẩy đĩa ép và làm cho đĩa bị động bị épchặt vào bánh đà, nhờ vậy tạo được momen ma sát giữa đĩa ép và bánh đà cho đĩa

bị động Chính nhờ có momen ma sát này mà momen của động cơ được truyền từbánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp.

- Sơ đồ đường truyền công suất:

Hình 1.2 Sơ đồ đường truyền công suất qua cụm ly hợp

- Phạm vi ứng dụng: Hiện nay ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo màng thường được

sử dụng phổ biến trên xe con, xe du lịch và các ô tô khách

1.2.2.2 Ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ nén biên

Hình 1.3 Ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ nén biên

1 Bánh đà; 2 Đĩa bị động; 3 Đĩa ép; 4 Lò xo màng; 5 Vỏ ly hợp; 6 Bạc mở;

- Nguyên lý làm việc :

+ Khi ly hợp đóng: Các lò xo ép được tựa vào vỏ ly hợp và ép chặt đĩa ép , đĩa bịđộng vào bề mặt bánh đà Mô men xoắn truyền từ bánh đà, đĩa ép tới đĩa bị động

và trục ly hợp

+ Khi mở ly hợp: Bàn đạp được điều khiển đẩy ổ bi tỳ sang trái khắc phục khe

hở, sau đó đẩy tiếp đòn mở sang trái Đầu ngoài đòm mở dịch chuyển sang phải,kéo đĩa ép và nén cá lò xo ép, tách các bề mặt ma sát ra khỏi nhau Mô men xoắnkhông truyền được từ động cơ sang trục bị động

+ Đóng không êm dịu

+ Truyền được mô men không lớn

- Đường truyền công suất:

+ Bánh đã được liên kết với vỏ ly hợp qua các bulong, vậy nên khi bánh đà dẫnđến vỏ ly hợp quay, vỏ ly hợp truyền momen đến đĩa ép thông qua các thanhtruyền lực, nhờ đó đĩa ép được ép vào đĩa bị động, momen được truyền đến trục

ly hợp

+ Khi ly hợp ở trạng thái đóng, lò xo ép đẩy đĩa ép và làm cho đĩa bị động bị épchặt vào bánh đà, nhờ vậy tạo được momen ma sát giữa đĩa ép và bánh đà cho đĩa

bị động Chính nhờ có momen ma sát này mà momen của động cơ được truyền từbánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp.

- Sơ đồ đường truyền công suất:

Hình 1.4 Sơ đồ đường truyền công suất qua cụm ly hợp

1.2.2.3 Ly hợp ma sát khô 2 đĩa lò xo trụ nén biên

Hình 1.5 Ly hợp ma sát khô 2 đĩa lò xo trụ nén biên

1 Bánh đà; 2 Lò xo đĩa ép trung gian; 3 Đĩa ép trung gian; 4 Đĩa ma sát; 5 Đĩa ép

Càng mở; 12 Bi “T”; 13.Đòn mở; 14.Lò xo giảm chấn

- Đặc điểm: Nhìn chung cấu tạo của ly hợp hai đĩa cũng bao gồm các bộ phận vàcác chi tiết cơ bản như đối với ly hợp một đĩa Điểm khác biệt là ở ly hợp hai đĩa

có hai đĩa bị động số 3 cùng liên kết then hoa với trục ly hợp Vì có hai đĩa bịđộng nên ngoài đĩa ép 5 còn có thêm đĩa ép trung gian 3 Ở ly hợp hai đĩa phải bốtrí thêm vít truyền lực để truyền mô men từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép và cả đĩatrung gian

- Nguyên lý làm việc :

+ Trạng thái đóng ly hợp: Lực ép của các lò xo ép chặt các đĩa ép ngoài, đĩa bịđộng ngoài, đĩa ép trung gian, đĩa bị động trong, bánh đà thành một khối, mô menxoắn được truyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phận giảmchấn, moay ơ, tới trục chủ động của hộp số

+ Trạng thái mở ly hợp: Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp thông qua thanhkéo , càng mở đẩy ống trượt dịch chuyển sang trái, khắc phục khe hở giữa ổ bi tỳ

và đầu trong đòn mở Ổ bi tỳ tiếp tục ép lên đầu trong đòn mở, đẩy đầu trongsang trái, đầu ngoài đòn mở dịch sang phải, kéo đĩa ép ngoài tách khỏi đĩa bịđộng ngoài, lò xo định vị đẩy đĩa ép trong tiến sát đến đầu bu lông hạn chế, táchđĩa bị động trong khỏi bánh đà Lực ép của lò xo ép không truyền tới các đĩa bịđộng, mô men từ động cơ bị ngắt

- Ưu điểm:

+ Đóng êm dịu

+ Truyền được mô men lớn hơn ly hợp 1 đĩa

- Nhược điểm: Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảodưỡng sửa chữa

- Sơ đồ đường truyền công suất:

Hình 1.6 Sơ đồ đường truyền công suất qua cụm ly hợp

- Phạm vi ứng dụng: thường được sử dụng trên các loại ô tô tải trọng lớn, hoặc ô

tô có kéo rơ mooc hay bán rơ mooc

1.2.3 Dẫn động ly hợp

1.2.3.1 Dẫn động cơ khí

Hình 1.7 Sơ đồ dẫn động cơ khí

1.Đĩa bị động; 2 Đĩa ép; 3 Đòn mở; 4.Bi T; 5 Lò xo hồi vị bi T; 6.Càng mở; 7.Bàn

- Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cao, hệ số an toàn cao

+ Kết cấu đơn giản nên dễ chế tạo và bảo dưỡng, sửa chữa

1.Đĩa bị động; 2.Đĩa ép; 3.Đòn mở; 4.Bi T; 5.Lò xo hồi vị bi T; 6 Xy lanh chính; 7 Bàn đạp; 8 Lò xo hồi vị bàn đạp; 9 Càng mở; 10 Xy lanh công tác; 11 Ống dẫn dầu.

- Nguyên lý làm việc:

+ Khi mở ly hợp người lái phanh xe, tác động lực điều khiển lên bàn đạp 8, đẩy

xy lanh 6 sang trái , dầu theo đường ống dẫn dầu 11 đến xy lanh 10 đẩy xy lanh

10 sang phải, đẩy càng mở 9 sang trái ép ổ bi T 4 lên đòn mở 3 và mở ly hợp + Khi thôi tác dụng lực điều khiển, bên trong ly hợp: lò xo ép đẩy đĩa ép về vị trí đóng, đòn mở trở lại vị trí ban đầu, nạng gạt có lò xo hồi vị kéo về vị trí tự do Bên ngoài , bàn đạp dưới tác dụng của lò xo hồi vị dịch chuyển về vị trí ban đầu

- Ưu điểm: Thời gian chậm tác dụng ngắn, đạt hiệu quả cao, có thể bố trí các xylanh xa nhau, kết cấu gọn, việc bố trí dẫn động thủy lực đơn giản và thuận tiện

Có thể đảm bảo việc đóng ly hợp êm hơn so với đẫn động ly hợp bằng cơ khí.Ống dẫn dầu không có biến dạng lớn, nên hệ thống dẫn động có độ cứng cao

- Nhược điểm: Giảm hiệu quả tác dụng nếu như thất thoát dầu, lực tác dụng lênbàn đạp vẫn lớn, dẫn động này không phù hợp với những xe có máy nén khí.Yêucầu dẫn động cần độ chính xác cao

1.2.3.3 Dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén

2 1

3 4 5 6

9 10

11 12 13 14 15 16

17 18 19

Hình 1.9 Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén

1, Bàn đạp ; 2, Lò xo hồi vị ; 3, Đòn dẫn động ; 4, Xy lanh chính ; 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, Xy lanh công tác ; 13, Lò xo hồi vị ; 14, Cần đẩy ; 15, Càng mở ;

16, Bi mở ; 17, Lò xo ép ; 18, Đĩa ép ; 19, Đĩa ma sát.

- Nguyên lý làm việc :

+ Khi đạp bàn đạp 1, vỏ xy lanh chính dịch chuyển sang trái, 2 khoang của xylanh chính nối thông với nhau khí nén dẫn tới xy lanh công tác 12 tác động lựcngắt ly hợp

+ Khi nhả bàn đạp , dưới tác dụng của lò xo ép , lò xo hồi vị , các đòn và thanh kéo trở về vị trí ban đầu, van 6 đóng lại, xy lanh chính và xy lanh công tác xả khí nén ra khí quyển, đảm bảo ly hợp đóng hoàn toàn

- Ưu điểm: Giảm được lực của người lái tác dụng lên bàn đạp; vẫn đảm bảo antoàn vì nếu trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc

- Nhược điểm: Phải cần máy nén khí; khi mất trợ lực thì lực điều khiển ly hợp củangười lái sẽ lớn

1.2.3.4.Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

- Nguyên lý làm việc:

+ Khi mở ly hợp người lái phanh xe, tác động lực điều khiển lên bàn đạp 10, đẩy

xy lanh 2 sang phải , kéo càng mở 3 sang trái ép ổ bi T 4 lên đòn mở 7 và mở lyhợp

+ Khi thôi tác dụng lực điều khiển, bên trong ly hợp: lò xo ép đẩy đĩa ép về vị tríđóng, đòn mở trở lại vị trí ban đầu, nạng gạt có lò xo hồi vị kéo về vị trí tự do.Bên ngoài , bàn đạp dưới tác dụng của lò xo hồi vị dịch chuyển về vị trí ban đầu

- Ưu điểm: Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng; không tốn công suất cũngnhư nhiên liệu cho bộ trợ lực; khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việcđược

- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp nên khó chế tạo, bảo dưỡng và sửa chữa; cần độkín khít cao để tránh rò rỉ dầu và khí; do độ chân không không lớn nên muốn cótrợ lực lớn thì phải tăng kích thước màng sinh lực dẫn đến kết cấu cồng kềnh

Hình 1.10 Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

1.Ống dẫn dầu; 2.Xy lanh công tác; 3.Càng mở; 4.Bi T; 5.Đĩa ép; 6.Đĩa bị động; 7.Lò

xo ép; 8.Lò xo hồi vị bi T; 9.Họng hút; 10.Bàn đạp; 11.Lò xo hồi vị bàn đạp;

12.Bộ trợ lực.

1.3 Giới thiệu về ô tô Corolla Altis 1.8E 2020

Toyota là thương hiệu xe nổi tiếng trên toàn thế giới và phổ biến tại thịtrường Việt Nam, dòng xe được ưu chuộng bởi động cơ bền bỉ, tiết kiệm nhiênliệu.Toyota Corolla Altis là mẫu xe sedan hạng C của hãng xe Toyota, Nhật

Bản Ra mắt lần đầu tiên vào cuối những năm 60, cho đến nay Toyota CorollaAltis 2020 đã bước sang thế hệ thứ 12 Tại thị trường Việt Nam, Corolla Altis làđối thủ của những cái tên: Mazda 3, Kia Cerato, Hyundai Elantra, Honda Civic,

Tuy nhiên Corolla Altis 1.8E 2020 lấy lòng người tiêu dùng Việt Nam nhờ giábán chỉ thấp ngang các mẫu xe sedan hạng B như xe Chevrolet Cruze hay xeHonda City… bên cạnh đó là chính sách dịch vụ sau bán hàng khá tốt của các đại

lý Toyota tại Việt Nam Dưới đây là xe Toyota Corolla Altis 1.8E 2020:

Hình 1.11 Xe Toyota Corolla Altis 1.8E 2020

Dưới đây là tuyến hình xe Toyota Corolla Altis 1.8E 2020

Hình 1.12 Tuyến hình xe ô tô Toyota Corolla Altis 1.8E 2020

Bảng các thông số kĩ thuật xe Toyota Corolla Altis 1.8E 2020:

Bảng 1 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô Toyota Corolla Altis 1.8E 2020

I Thông số kích thước

1.1 Kích thước tổng thể

1.3 Chiều rộng cơ sở (trước/sau) 1520/1520 mm

6500

N N N

III Động cơ

IV Ly hợp

4.1 Loại ly hợp Ly hợp ma sát 1 đĩa lò xo đĩa

4.2 Loại dẫn động ly hợp Dẫn động ly hợp thủy lực, trợ lực chân

không

1.4 Lựa chọn phương án thiết kế

1.4.1 Lựa chọn phương án thiết kế cụm ly hợp

Dựa vào việc phân tích các đặc điểm cấu tạo, ưu điểm, nhược điểm và dựavào các xe cơ sở nên em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống ly hợp như sau:

“Thiết kế ly hợp ô tô con 5 chỗ dựa trên cơ sở xe Toyota Corolla Altis 1.8E2020” Do ly hợp ma sát có kết cấu đơn giản, không có các chi tiết lắp ở vòngngoài bộ ly hợp nên việc cân bằng tương đối dễ hơn, hiệu suất cao nên được sửdụng rộng rãi trong các dòng ô tô Do xe thiết kế có mô men không quá lớn (Mômen xoắn cực đại = 173 Nm) nên ta chọn ly hợp có 01 đĩa ma sát, loại lò xo đĩa.

1.4.2 Lựa chon phương án thiết kế dẫn động ly hợp

Dựa vào việc phân tích các đặc điểm cấu tạo, ưu điểm, nhược điểm và dựavào các xe cơ sở cùng với những ưu điểm ly hợp sử dụng dẫn động thủy lực cótrợ lực chân không có lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng; không tốn côngsuất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực; khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫnlàm việc được nên ta chọn bộ trợ lực chân không cho thiết kế ly hợp ô tô con 5chỗ dựa trên cơ sở xe Toyota Corolla Altis 1.8E 2020

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

HỆ THỐNG LY HỢP THIẾT KẾ 2.1 Bố trí ly hợp trong hệ thống truyền lực của xe Toyota Corolla Altis 1.8E

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực

1.Động cơ ; 2.Ly hợp ; 3.Hộp số; 4.Vi sai ; 5.Trục truyền lực

Áp dụng kiểu dẫn động cầu trước đồng nghĩa với việc các nhà sản xuất có thểgiảm bớt các chi tiết cấu thành, giúp hạ thấp chi phí sản xuất, khối lượng xe cũnggiảm đi khiến cho chiếc xe "uống" ít xăng hơn Do thiết kế của kiểu dẫn động cầutrước này không cần phải có trục truyền động và cầu trục sau nên toàn bộ cơ cấutruyền động và hệ thống vi sai có thể được bố trí trong cùng một khối gọn gàng

và đơn giản Cấu trúc này giúp nhà sản xuất dễ bố trí các hệ thống phụ trợ như hệthống treo, hệ thống phanh, đường dẫn nhiên liệu, hệ thống xả thải.v.v

Một lợi thế khác của loại FWD chính là không gian nội thất có thiết kế rộng rãihơn Vì không cần phải có những hốc lớn trên khung xe để bố trí các kết cấu cơkhí truyền động nên nhà sản xuất có thể dễ dàng bố trí không gian nội thất Ví dụnhư nội thất bên trong mẫu sedan Corolla Altis 1.8E, chúng ta có thể thấy hàngghế ngồi phía sau khá thoải mái nhờ sàn xe bằng phẳng và không hề có chỗ gồghề, cho dù nó chỉ là một chiếc xe nhỏ

Thêm vào đó, một chiếc xe FWD chắc chắn sẽ không có vi sai cầu sau nên thểtích khoang hành lý sẽ được tăng lên đáng kể Chúng ta có thể thấy rằng nhữngloại xe thường được trang bị hệ thống dẫn động cầu trước là các loại sedan cỡnhỏ, cỡ trung, các loại xe mini, xe điện thậm chí là cả những chiếc sedan cỡlớn, Crossover và SUV Do yêu cầu tiết kiệm nhiên và giảm giá thành nên hầu hếtcác phân khúc xe ngày nay đều có phiên bản dẫn động cầu trước để đáp ứng nhucầu của mọi đối tượng khách hàng

2.2 Kết cấu cụm ly hợp thiết kế

2.2.1 Kết cấu tổng thể của ly hợp thiết kế

Cụm ly hợp thiết kế là ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo đĩa

Kết cấu cụm ly hợp được trình bày trên hình 2.2:

Hình 2.2 Ly hợp ma sát một đĩa lò xo đĩa

1.Vỏ ngoài ly hợp; 2.Bánh đà; 3.Vỏ trong ly hợp; 4.Đĩa ma sát; 5.Ổ bi; 6.Trục khuỷu; 7.Trục sơ cấp; 8 Bu lông; 9.Đinh tán moay ơ; 10.Xương đĩa; 11.Tấm ma sát; 12.Đĩa ép; 13.Bu lông; 14.Vỏ ngoài ly hợp; 15.Đinh tán; 16.Lò xo đĩa; 17.Moay ơ; 18.Ổ bi T;

19.Bạc lót; 20.Ống gài; 21.Lò xo giảm chấn.

- Phần chủ động gồm: Vỏ ly hợp (1) được liên kết với bánh đà động cơ (2) bằngbulong (8), đĩa ép cùng các chi tiết gắn trên vỏ ly hợp (lò xo màng và đòn mở).Đĩa ép nối với vỏ (1) bằng các thanh ngang đảm bảo truyền được mô men xoắn từ

vỏ lên đĩa ép, và có khả năng đàn hồi Mô men từ động cơ được truyền từ trụckhuỷu tới bánh đà sang đĩa ép nhờ các rãnh trên bánh đà và các vấu của đĩa ép.Như vậy đĩa ép có thể dịch chuyển dọc trục so với bánh đà và các vấu có thể trượtdọc theo các rãnh Lực ép từ lò xo dạng đĩa (16) truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹpchặt đĩa ma sát (4) với bánh đà (2) và hạn chế sự dịch chuyển của đĩa ép

- Phần bị động gồm: Đĩa ma sát (4) (với các chi tiết như: Xương đĩa, moay ơ, cáctấm ma sát, bộ phận giảm chấn) và trục ly hợp

2.2.2 Kết cấu các bộ phận cơ bản của cụm ly hợp thiết kế

2.2.2.1 Đĩa bị động

Hình 2.3 Đĩa bị động ở trạng thái lắp

- Đĩa bị động được lắp trên then hoa trục bị động, bao gồm moay ơ, xương đĩabằng thép mỏng có độ dày từ 2÷3 mm, tấm ma sát và bộ phận dập tắt dao độngxoắn

- Moay ơ nằm trong cùng có then hoa di trượt trên trục bị động Phần ngoài củamoay ơ có dạng hình hoa thị Trên các phần trống có chỗ để lắp lò xo trụ giảmchấn Ôm ngoài là hai vành thép lá, 2 vành này được tán chặt trên xương đĩa nhờcác đinh tán bằng thép, nhưng cho phép dịch chuyển nhỏ đối với moay ơ Giữacác vành thép có các ô cửa sổ nhỏ, lồng vào đó là các lò xo giảm chấn Một đầucủa lò xo giảm chấn tỳ vào moay ơ, đầu kia tỳ vào cửa sổ Sự dịch chuyển nhỏgiữa moay ở và các vành thép chỉ được thực hiện khi các lò xo bị biến dạng tiếp,

và đủ lớn để thắng lực ma sát giữa các tấm ma sát và vành thép

Hình 2.4 Đĩa bị động ở trạng thái tháo dời

1 Tấm ma sát; 2 Cánh lò xo; 3 Xương đĩa; 4 Lò xo giảm chấn; 5 Đĩa Moay ơ;

- Xương đĩa được làm bằng thép mỏng có những rãnh hướng kính chia xương đĩathành những hình rẻ quạt đều nhau, các cánh được uốn vênh về các hướng khácnhau và tán với tấm ma sát 1 Cấu trúc như vậy đảm bảo cho các bề mặt ma sáttiếp xúc tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung nóng dẫn đến làmgiảm độ cứng dọc trục của đĩa bị động.

Hình 2.5 Xương đĩa

A Sườn thép gợn song; B,C Đinh tán,1 Mặt phía bánh đà ; 2 Mặt phía mâm ép.

- Các tấm ma sát 1 được cố định vào các cánh chữ T theo phương pháp tán độclập: Tấm ma sát 1 với các mặt 2 cánh chữ T vênh trái và ngược lại Khi mở lyhợp, xương đĩa và các miếng thép đàn hồi nằm ở trạng thái tự do Khi đóng lyhợp, các miếng thép này được ép phẳng, nhờ đó lực ép bề mặt ma sát tăng lên đềuđặn

- Bề mặt tấm ma sát có xẻ rãnh thông gió để thoát nhiệt và thoát hạt mài Tuổi thọlàm việc của tấm ma sát quyết định chất lượng của ly hơp Tấm ma sát đồi hỏi có

hệ số ma sát ổn định, chịu mài mòn cao, làm việc lâu dài ở nhiệt độ 200oC

- Bộ phận giảm chấn:

Khi có sự xoay tương đối các lò xo trụ (hoặc cao su chống xoắn) bị nén lại,

so với việc nối cứng moay ở và xương đĩa thì độ cứng của hệ thống truyền lực ởđây nhỏ hơn, tần số dao động riêng của hệ thống giảm đi, hạn chế được khả năngxuất hiên cộng hưởng ở tần số cao Vì giới hạn của kích thước ô cửa sổ và đảmbảo truyền hết mô men xoắn nên không thể giảm thấp độ cứng của các lò xo giảmchấn, hiện tượng cộng hưởng ở tần số thấp được giảm nhiều nhờ các tấm ma sát ởvành trong moay ở, các tấm ma sát dịch chuyển tương đối đối với moay ơ và biếnđộng năng thành nhiệt năng thoát nhanh ra môi trường qua các rãnh thoát nhiệtđược xẻ trên tấm ma sát

2.2.2.2 Bánh đà

Bánh đà của động cơ vừa là chi tiết của động cơ vừa là chi tiết của bộ phậnchủ động Bánh đà được bắt chặt vào trục khuỷu nhờ các bu lông định tâm, trên

bề mặt của nó được gia công nhẵn làm bề mặt tựa của ly hợp

Hình 2.7 Bánh đà ly hợp

Mép ngoài của mặt bánh đà có các lỗ ren để bắt với vỏ ly hợp, đồng thời cócác chốt định tâm đảm bảo đồng tâm giữa bánh đà và vỏ, đảm bảo khả năngtruyền tốt mô men Bánh đà làm bằng gang có khả năng dẫn nhiệt cao Phần lõmphía trong có các lỗ thoát dầu, mở, bụi, các lỗ được khoan xiên tạo điều kiện chodầu mỡ thoát ra ngoài theo lực ly tâm

2.2.2.3 Vỏ ly hợp

Vỏ ly hợp được làm bằng thép dập có các lỗ để bắt và định tâm với bánh đà.Trên vỏ có các gờ lồi để liên kết với đĩa ép, nhưng vẫn cho phép đĩa ép di chuyểndọc trục Lỗ trong của vỏ có gờ nhỏ giữ vòng lò xo khóa nhằm cố định lò xo épdạng đĩa

Hình 2.8 Vỏ ly hợp

2.2.2.4 Đĩa ép

Đĩa ép đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bị động, truyền lực ép

từ lò xo đĩa tới ép chặt cụm ly hợp vào bánh đà Để đảm bảo chức năng đó đĩa épcần quay cùng tốc độ và truyền mô men xoắn của động cơ tới đĩa bị động

Hình 2.9 Đĩa ép

Đĩa ép được làm bằng gang, có khả năng dẫn nhiệt tốt Mặt tiếp giáp với đĩa

bị động được gia công nhẵn Mặt đối diện có các gờ lồi, một số gờ tạo nên cácđiểm tựa cho lò xo ép Sự liên kết truyền mô men từ của các đĩa được thực hiệnbằng các vấu, chốt, thanh nối đàn hồi…Liên kết bằng thanh nối mỏng đàn hồiđảm bảo di chuyển đĩa ép không có ma sát Một đầu thanh nối được tán với vỏ ly

hợp, đầu còn lại được bắt vào đĩa ép Phương pháp liên kết này được sử dụngrộng rãi ở ly hợp xe con và xe tải.

Đầu trong của lò xo được mài lõm tạo nên rãnh tròn nhằm giảm diện tíchtiếp xúc với ổ bi mở và tạo điều kiện kiểm tra độ mòn của mép trong lò xo saumột thời gian làm việc nhất định Vòng ngoài của lò xo được liên kết với đĩa épnhờ vòng khóa lò xo Phần giữa lò xo liên kết với vỏ ly hợp, cho phép lò xo hoạtđộng như một đòn có điểm tựa giữa

Lò xo ép ở trạng thái tự do có dạng hình nón, ở trạng thái lắp đã bị biến dạng

để gây nên lực ép Do trạng thái của vỏ và đĩa ép nên lò xo luôn luôn có xu hướng

ép đĩa ép vào bánh đà Khi mở ly hợp, ổ bi tỳ ép đầu trong của lò xo làm tăngbiến dạng của lò xo, nhưng lại kéo đầu ngoài của ly hợp vào với vỏ, như vậy đĩa

ép có thể dịch chuyển ra, tách các bề mặt làm việc

Lò xo không đặt trực tiếp lên đĩa ép mà được đặt qua tấm đệm cách nhiệt đểtránh sự nung nóng làm ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của lò xo Nhượcđiểm của loại bố trí này là khó đảm bảo được lực ép đồng đều trên chu vi đĩa ép.Điều này không thỏa mãn sẽ làm mài mòn không đều đĩa ép, đĩa ma sát, ảnhhưởng tới khả năng truyền và ngắt mô men của động cơ.

Hình 2.11 Đường đặc tính làm việc của lò xo

1 Lò xo đĩa 2 Lò xo trụ

Qua đồ thị so sánh đường đặc tính làm việc của lò xo trụ và lò xo đĩa Điểm

a tương ứng với vị trí khi ly hợp đóng, điểm b (lò xo đĩa) và điểm b’ (lò xo trụ)tương ứng với vị trí khi ly hợp mở hoàn toàn Ta thấy điểm b’ cao hơn điểm b cónghĩa ứng với một lực ép khi ly hợp đóng (điểm a) thì lực mở của lò xo trụ lớnhơn lực mở của lò xo đĩa Mặt khác khi tấm ma sát bị mòn thì lực ép của ly hợpdùng lò xo trụ giảm còn lực ép dùng lò xo đĩa lại tăng, ly hợp vẫn làm việc tốt.Mặc dù lò xo đĩa có những ưu điểm nổi bật song lò xo đĩa mới chỉ sử dụngrộng rãi trên ô tô con và tải nhỏ vì rất khó đảm bảo độ côn và độ cứng đều trêntoàn bộ đĩa trong quá trình nhiệt luyện

2.2.2.6 Chi tiết truyền lực

Hình 2.12 Các dạng chi tiết truyền lực

Liên kết bằng thanh nối mỏng đàn hồi như hình (b) đảm bảo di chuyển đĩa ép không có ma sát Một đầu thanh nối được tán với vỏ ly hợp, đầu còn lại được bắt vào đĩa ép Phương pháp liên kết này được sử dụng rộng rãi ở ly hợp xe con và xetải

Liêu kết bằng vấu như hình (a) của đĩa ép nằm trong rãnh của vỏ ly hợp đảm bảo liên kết chắc chắn, nhưng có thể xuất hiện ma sát khi mở ly hợp

2.3 Kết cấu dẫn động ly hợp

2.3.1 Kết cấu chung

Cơ cấu dẫn động ly hợp dẫn động bằng thủy lực được dùng khi vị trí của lyhợp không thuận tiện cho việc dùng cáp hay thanh truyền hoặc ở những động cơ

có tính năng kỹ thuật cao

Dẫn động ly hợp bằng thủy lực đảm bảo truyền lực từ bàn đạp tới càng gạttrong ly hợp thông qua chất lỏng nhờ bình cấp dầu, xy lanh chính, xy lanh côngtác và các ống dẫn dầu

Hình 2.13 Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

1.Ống dẫn dầu; 2.Xy lanh công tác; 3.Càng mở; 4.Bi T; 5.Đĩa ép; 6.Đĩa bị động; 7.Lò

xo ép; 8.Lò xo hồi vị bi T; 9.Họng hút; 10.Bàn đạp;11.Lò xo hồi vị bàn đạp;

12.Bộ trợ lực.

Dẫn động thủy lực được sử dụng rộng rãi trên các loại xe con và xe tải có tảitrọng nhỏ Dẫn động thủy lực gồm hai xy lanh, một là xy lanh chính có nhiệm vụ

tạo áp lực thủy lực trong hệ thống và xy lanh công tác có nhiệm vụ tạo lực đẩycho càng mở tách động vào ổ bi mở Đường kính của xy lanh chính lớn hơnđường kính của xy lanh công tác nên tăng được tỷ số truyền cho phần dẫn động,thu ngắn hành trình bàn đạp của ly hợp.

Nguyên lý làm việc: Xy lanh chính nhận dầu cấp từ bình chứa dầu, tạo ápsuất chất lỏng, dầu chảy qua đường ống vào xy lanh công tác tác động lên pittông, đẩy đòn đẩy và làm xoay càng gạt thực hiện việc mở li hợp

Khi nhả bàn đạp các chi tiết được hồi vị về vị trí ban đầu, ly hợp được đónglại, áp suất chất lỏng trong đường ống và trong xy lanh giảm tới áp suất khíquyển

Dẫn động điều khiển ly hợp bằng thủy lực cho phép làm việc êm, có kích thướcnhỏ gọn, tỷ số truyền dẫn động hợp lý, thường gặp trên ô tô con thông dụng

Ưu điểm của dẫn động thủy lực là độ nhạy lớn, có thể bố trí khoảng cách xa.Tuy nhiên nhược điểm là lực tác động lên bàn đạp lớn, độ tin cậy không được cao

do hay có các sự cố với dẫn động thủy lực

Xy lanh chính là một bộ phận quan trọng của hệ thống dẫn động thủy lựcđiều khiển ly hợp, đảm nhận chức năng tạo áp suất để truyền năng lượng điềukhiển từ bàn đạp tới xy lanh công tác điều khiển càng mở đóng ngắt ly hợp.

Cấu tạo xy lanh chính bao gồm: Xy lanh, piston, bình dầu, cần đẩy, lò xo hồi

vị, vòng làm kín

Vỏ xy lanh chính của ly hợp được chế tạo bằng gang có mặt bích và lỗkhoan để bắt trên giá đỡ Xy lanh dài đường kính nhỏ để nhanh chóng tăng áp lựcdầu khi ta tác dụng vào bàn đạp ly hợp

2.3.2.2 Kết cấu xy lanh công tác

Xylanh công tác gồm xylanh, piston, vành cao su làm kín, lò xo hồi vị vàcần đẩy

Xy lanh chính có nhiệm vụ nhận áp suất dầu thủy lực từ xy lanh chính đểđiều khiển piston dịch chuyển, từ đó điều khiển càng mở ly hợp tiến hành mở lyhợp thông qua cần đẩy

Hình 2.15 Xylanh công tác

1 Vít xả khí; 2 Piston; 3.xylanh công tác; 4 Bọc chắn bụi; 5 Lò xo hồi vị.