THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN CƠ SỞ Ô TÔ TOYOTA VIOS 1.5E MT 2020.

- 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN CƠ SỞ Ô TÔ

TOYOTA VIOS 1.5E MT 2020.

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Tú MSV: 160301382.

Lớp: Cơ khí ô tô 2 – K57.

Giảng viên hướng dẫn: TS Phạm Tất Thắng

Đơn vị: Bộ môn Cơ khí ô tô, Khoa Cơ khí, Trường ĐH Giao thông Vận tải.

Hệ: Chính quy.

HÀ NỘI 2020

MỤC 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 màng 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 9

1.2.3.1 Dẫn động cơ khí 9

1.2.3.2 Dẫn động thủy lực 11

1.2.3.3 Dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén 12

1.2.3.4 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 13

1.3 Giới thiệu về ô tô TOYOTA VIOS 1,5MT 2020 13

1.4 Lựa chọn phương án thiết kế 16

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC HỆ THỐNG LY HỢP THIẾT KẾ 17

2.2 Kết cấu cụm ly hợp thiết kế 17

2.2.1 Kết cấu tổng thể cụm ly hợp thiết kế 17

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 25

2.3.1 Kết cấu chung 25

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

2.3.2.1 Xi lanh chính 27

2.3.3 Trợ lực của ly hợp thiết kế 28

Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP 31

3.1 Xác định mô men ma sát cần thiết của ly hợp 31

3.2 Xác định các thông số cơ bản của ly hợp 31

3.2.1 Xác định các thống số kích thước của đĩa ma sát 31

3.2.2 Xác đinh số lượng đĩa bị động 33

3.3 Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp 33

3.3.1 Kiểm tra áp suất phân bố trên bề mặt ma sát 33

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 Tính toán và phân phối tỉ số truyền 49

3.5.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp 52

3.5.3 Tính toán thiết kế xy lanh công tác 53

3.5.4 Tính toán xy lanh chính 54

Chương IV: HƯỚNG DẪN BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA 56

HỆ THỐNG LY HỢP 56

4.1 Những lưu ý khi sử dụng 56

4.2 Hướng dẫn bảo dưỡng kĩ thuật 56

4.3 Hướng dẫn chẩn đoán sửa chữa các hư hỏng thường gặp 57

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

Là một sinh viên ngành cơ khí ôtô, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán vàthiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết các bộ phận trong cơ cấu trong ô tô là rấtcần thiết Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ án tốt nghiệp, em được giaonhiệm vụ thiết kế, tính toán ly hợp dựa trên cơ sở xe Toyota vios 1.5 MT 2020.Việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế và mô phỏng

mà em đã được học, đồng thời cũng đã giúp em củng cố các kiến thức mà em đãđược học

Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể củathầy 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 sự quantâm giúp đỡ của các thầy cô giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gianhạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được

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 19 tháng 7 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Tú

M1=β M e max

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, đổvỡ…

- 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 quántính của phần bị động phải nhỏ (có khối lượng bé) để nhanh chóng dừng lại khi

mở li hợp

- 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 bềmặt ma sát Muốn tạo nên lực ma sát, cấu tạo bộ ly hợp phải có bộ phận tạo lực

ép (áp lực thẳng đứng) lên các bề mặt ma sát Momen ma sát được truyền từphần chủ động 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 trườnghợp cần thiết, dẫn động ly hợp được lắp thêm bộ phận trợ lực nhằm giảm lựccủa người lái tác dụng trên bàn đạp

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

- Nguyên lý làm việc :

+ Trạng thái đóng ly hợp: Bàn đạp ly hợp ở vị trí ban đầu, dưới tác dụng củacác lò xo hồi vị bố trí trên ly hợp, đĩa bị động được ép giữa bánh đà và đĩa épbằng lực của lò xo đĩa, mô men ma sát được tạo nên giữa chúng Mô men xoắntruyền từ phần chủ động sang phần bị động, qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bịđộng với bánh 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 ở vòng ngoài bộ ly hợp nên việc cân bằng tươngđối dễ hơn

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

- Phạm vi ứng dụng: Hiện nay ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo màng thườngđược sử dụng phổ biến trên xe con, xe du lịch và các ô tô khách

- Sơ đồ truyền lực:

Hình 1.2 Sơ đồ truyền lực ly hợp ma sát khô 1 đĩa lò xo màng

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

- Nguyên lý làm việc :

+ Khi ly hợp đóng: Các lò xo ép được tựa vào vỏ ly hợp và ép chặt đĩa ép , đĩa

bị động vào bề mặt bánh đà Mô men xoắn truyền từ bánh đà, đĩa ép tới đĩa bịđộng 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 menxoắn không truyền được từ động cơ sang trục bị động

+ 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 tháo 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 chođĩa bị động Chính nhờ có momen ma sát này mà momen của động cơ đượctruyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp

- Sơ đồ truyền lực :

Hình 1.4 Sơ đồ truyền lực ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo trụ nén biên

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 ngoài; 6 Bulông hạn chế; 7 Lò xo ép; 8 Vỏ ly hợp; 9 Bạc mở; 10 Trục ly hợp;

11 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

và các chi tiết cơ bản như đối với ly hợp một đĩa Điểm khác biệt là ở ly hợp haiđĩa có hai đĩa bị động số 3 cùng liên kết then hoa với trục ly hợp Vì có hai đĩa

bị động nên ngoài đĩa ép 5 còn có thêm đĩa ép trung gian 3 Ở ly hợp hai đĩaphải bố trí thêm vít truyền lực để truyền mô men từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép

và cả đĩa trung 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, mômen xoắn được truyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phậngiảm chấn, moay ơ, tới trục chủ động của hộp số

+ Trạng thái mở ly hợp: Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp thông quathanh kéo , 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 đầutrong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch sang phải, kéo đĩa ép ngoài tách khỏi đĩa

bị động ngoài, lò xo định vị đẩy đĩa ép trong tiến sát đến đầu bu lông hạn chế,

tách đĩa bị động trong khỏi bánh đà Lực ép của lò xo ép không truyền tới cácđĩa bị động, 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

- 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

- Sơ đồ truyền lực:

Hình 1.6 Sơ đồ truyền lực ly hợp ma sát khô 2 đĩa lò xo trụ nén biên

1.2.3 Dẫn động ly hợp

1.2.3.1 Dẫn động cơ khí

1 2 3 4 5

6 7 8 9

xo ép ko tác dụng lực lên đĩa ép làm đĩa ép tách khỏi đĩa bị động khỏi các bềmặt làm việc làm mở ly hợp

+ Khi đóng ly hợp, người lái ngừng tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp, lò xohồi vị bàn đạp 8 trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi T kéo bi T dịchchuyển sang phải và ngừng ép vào đầu lò xo ép nữa Khi đó đầu kia lò xo ép lại

ép đĩa ép vào đĩa bị động trở lại trạng thái làm việc ban đầu

- Ưu điểm:

+ Độ tin cậy cao, hệ số an toàn cao

+ 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 thểkhắc phục bằng cách sử dụng trợ lực, đóng không êm dịu, hiệu suất không cao.

1.2.3.2 Dẫn động thủy lực

9 10 11

Hình 1.8 Sơ đồ dẫn động thủy lực

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 tác dụng lên bàn đạp ly hợp một lực, làm thanhđẩy đẩy piston 6 dịch chuyển về bên trái bắt đầu đẩy dầu nén piston 10 sangphải Piston 10 đẩy đầu dưới càng mở 9 sang bên phải, đầu trên càng mở 9 sẽdịch chuyển về bên trái đẩy bi T 4 lấp đầy khoảng cách δ tỳ vào đầu lò xo ép.Khi đó đầu còn lại của lò xo ép ko tác dụng lực lên đĩa ép làm đĩa ép tách khỏiđĩa bị động khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp

+ Khi đóng ly hợp, người lái ngừng tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp, lò xo hồi

vị bàn đạp 7 trở về vị trí ban đầu Đồng thời các lò xo hồi vị khác tại các vị trícủa cơ cấu sẽ đẩy cơ cấu về vị trí cũ, dầu sẽ hồi về giống vị trí trung gian Khi

đó đầu kia lò xo ép lại ép đĩa ép vào đĩa bị động trở lại trạng thái làm việc banđầu

- 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 nénkhí.Yêu cầu 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 hợpcủa người lái sẽ lớn

1.2.3.4 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

1

2 3

5 6

4

10 11

12 13

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;

- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp nên khó chế tạo, bảo dưỡng và sửa chữa; cần

độ kín khít cao để tránh rò rỉ dầu và khí; do độ chân không không lớn nên muốn

có trợ lực lớn thì phải tăng kích thước màng sinh lực dẫn đến kết cấu cồngkềnh

1.3 Giới thiệu về ô tô TOYOTA VIOS 1,5MT 2020

Toyota đã thay đổi thiết kế cho hốc hút gió, kiểu dáng hình thang với kíchthước lớn gia tăng sự tự tin mỗi khi xe lăn bánh Cụm đèn với thiết kế vuốt dài

sang hai hướng, gia tăng độ năng động và bế thế cho xe Xe được sử dụng cộngnghệ halogen dạng bóng chiếu cho hệ thống đèn, mạ bên ngoài là lớp kim loại

ấn tượng

Về nội thất: Bảng đồng hồ của xe được thiết kế 3D nổi bật và chia làm 3

khu vực riêng biệt rõ ràng, giúp cho thông tin hiện thị được rõ ràng Vòng đồng

hồ trung tâm còn được mạ viền Crôm ,tích hợp màn hình hiển thị đa thông tingiúp người lái có được sự thuận tiện và dễ dàng khi quan sát thông tin

Xe được trang bị đầu CD 1 đĩa, tích hợp AM/FM , có thể phát nhạc dướicác định dạng MP3/WMA/AAC Ngoài ra, xe còn có khả năng kết nối với cácthiết bị ngoại vi qua cổng AUX/USB Blue tooth việc nghe những bài hát yêuthích Toyota Vios 2020 được trang bị khối động cơ 2NR-FE mới dung tích1.5L 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, với hệ thống điều phối van biếnthiên thông minh kép Dual VVT-i Động cơ có công suất cực đại 107 mãlực/6000 vòng/phút và mômen xoắn cực đại 140 Nm/4200 vòng/phút

Hình 1.11 Ảnh thực tế xe Toyota Vios 1.5E MT 2020.

Một số công nghệ an toàn nổi bật gồm có hệ thống phanh ABS, Hỗ trợ lựcphanh khẩn cấp EBA và Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD Cấu trúcthân xe có thể hấp thụ lực và khung xe có độ bền cao Thân xe được thiết kếgiúp làm giảm chấn thương cho khách bộ hành Xe trang bị túi khí cho cả ngườilái và hành khách phía trước cho tất cả các phiên bản Tuyến hình của xe đượcgiới thiệu và thông số kĩ thuật được giới thiệu trong bảng dưới đây

Hình 1.12 Tuyến hình ôtô Toyota Vios 2020

Bảng các thông số kĩ thuật xe Toyota Vios 1,5E MT 2020:

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô Toyota Vios 2020.

6000

N N N

2.2 Trọng lượng bản thân 11000 N

III Động cơ :

IV Ly hợp :

1.4 Lựa chọn phương án thiết kế

Dựa vào việc kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, lực ép lên đĩa ép đều,không cần sử dụng chi tiết đòn mở, đặc tính làm việc tốt và các xe cơ sở nên emlựa 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 Vios 1.5E MT 2020” Do ly hợp ma sát có kếtcấu đơn giản, không có các chi tiết lắp ở vòng ngoài bộ ly hợp nên việc cânbằng tương đối dễ hơn, hiệu suất cao nên được sử dụng rộng rãi trong các dòng

ô tô Do xe thiết kế có mô men không quá lớn (Mô men xoắn cực đại = 140Nm) nên ta chọn ly hợp có 01 đĩa ma sát, loại lò xo đĩa

Ta chọn sử dụng dẫn động thủy lực có trợ lực chân không có lực bàn đạpnhỏ nên điều khiển dễ dàng; không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợlực; khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được nên ta chọn bộ trợlực chân không cho thiết kế ly hợp ô tô con 5 chỗ dựa trên cơ sở xe Toyota Vios2020

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

THỐNG LY HỢP THIẾT KẾ 2.1 Bố trí cụm ly hợp thiết kế

Hình 2.1 Bố trí cụm ly hợp thiết kế

1 Động cơ ; 2 Ly hợp ; 3 Hộp số; 4 Vi sai; 5 Bán trục; 6 Bánh xe.

Áp dụng kiểu dẫn động cầu trước đồng nghĩa với việc các nhà sản xuất cóthể giảm bớt các chi tiết cấu thành, giúp hạ thấp chi phí sản xuất, khối lượng xecũng giảm đi khiến cho chiếc xe "uống" ít xăng hơn Do thiết kế của kiểu dẫnđộng cầu trước này không cần phải có trục truyền động và cầu trục sau nên toàn

bộ cơ cấu truyền động và hệ thống vi sai có thể được bố trí trong cùng một khốigọn gàng và đơn giản Cấu trúc này giúp nhà sản xuất dễ bố trí các hệ thống phụtrợ như hệ thống treo, hệ thống phanh, đường dẫn nhiên liệu, hệ thống xảthải.v.v

Thêm vào đó, do không có vi sai cầu sau nên thể tích khoang hành lý sẽđược tăng lên đáng kể Chúng ta có thể thấy rằng những loại xe thường đượctrang bị hệ thống dẫn động cầu trước là các loại sedan cỡ nhỏ, cỡ trung, các loại

xe mini, xe điện thậm chí là cả những chiếc sedan cỡ lớn, Crossover và SUV

Do yêu cầu tiết kiệm nhiên và giảm giá thành nên hầu hết các phân khúc xengày nay đều có phiên bản dẫn động cầu trước để đáp ứng nhu cầu của mọi đốitượng khách hàng

2.2 Kết cấu cụm ly hợp thiết kế

2.2.1 Kết cấu tổng thể cụm ly hợp thiết kế

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

Mặt cắt dọc cụm ly hợp được trình bày trên hình 2.2:

từ vỏ lên đĩa ép, và có khả năng đàn hồi Mô men từ động cơ được truyền từtrục khuỷu 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 thểtrượt dọc theo các rãnh Lực ép từ lò xo dạng đĩa (16) truyền tới đĩa ép có tácdụng kẹp chặt đĩa ma sát (4) với bánh đà (2) và hạn chế sự dịch chuyển của đĩaép

- Phần bị động gồm: Đĩa ma sát (4) (với các chi tiết như: Xương đĩa, moay ơ,các tấm 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 đĩanhờ các đinh tán bằng thép, nhưng cho phép dịch chuyển nhỏ đối với moay ơ.Giữa các vành thép có các ô cửa sổ nhỏ, lồng vào đó là các lò xo giảm chấn.Một đầu của lò xo giảm chấn tỳ vào moay ơ, đầu kia tỳ vào cửa sổ Sự dịchchuyển nhỏ giữa moay ở và các vành thép chỉ được thực hiện khi các lò xo bịbiến dạng tiếp, và đủ lớn để thắng lực ma sát giữa các tấm ma sát và vành thép

- Khi bàn đạp li hợp ở vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo hồi vị bố trí trên lihợp, đĩa bị động được ép giữa bánh đà và đĩa ép bằng lực lò xo đĩa, mô men masát được tạo ra giữa chúng và được truyền qua các chi tiết truyền lực ( thanhhoặc chốt ) Mô men xoắn được truyền từ phần chủ động tới phần bị động, qua

bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động với bánh đà và đĩa ép tới trục bị động của lihợp sang hộp số

- Khi ly hợp đóng, đĩa ép sẽ ép chặt đĩa bị động với bánh đà đang quay, lò xo bịnén và giảm cấn khi đĩa bắt đầu quay sẽ quay cùng bánh đà Giữa hai bề mặt masát còn có các lò xo đệm bề mặt bằng phẳng, lò xo này cho phép tấm vật liệu sátuống cong về phí trong và yếu đi trong khi li hợp bắt đầu đóng, gọi là đóng êmdịu.

- Khi mở ly hợp, tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp, đầu càng gạt và ổ bi tỳdịch chuyển theo, ép lò xo ép, tách các bề mặt ma sát của đĩa bị động ra khỏibánh đà và đĩa ép Mô men ma sát giảm và triệt tiêu, ly hợp được tách , thựchiện ngắt mô men truyền từ động cơ tới hộp số Kết cấu đơn giản , quá trìnhtách dứt khoát nhanh chóng ngắt mô men truyền từ động cơ tới HTTL

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 xươngđĩa thành những hình rẻ quạt đều nhau, các cánh được uốn vênh về các hướngkhác nhau và tán với tấm ma sát 1 Cấu trúc như vậy đảm bảo cho các bề mặt

ma sát tiếp xúc tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung nóng dẫnđến làm giảm 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 lênđều đặn.

- Bề mặt tấm ma sát có xẻ rãnh thông gió để thoát nhiệt và thoát hạt mài Tuổithọ làm việc của tấm ma sát quyết định chất lượng của ly hơp Tấm ma sát đồihỏi có hệ số ma sát ổn định, chịu mài mòn cao, làm việc lâu dài ở nhiệt độ

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 khảnăng xuất hiên cộng hưởng ở tần số cao Vì giới hạn của kích thước ô cửa sổ vàđảm bảo truyền hết mô men xoắn nên không thể giảm thấp độ cứng của các lò

xo giảm chấn, hiện tượng cộng hưởng ở tần số thấp được giảm nhiều nhờ cáctấm ma sát ở vành trong moay ở, các tấm ma sát dịch chuyển tương đối đối vớimoay ơ và biến động năng thành nhiệt năng thoát nhanh ra môi trường qua cácrãnh thoát nhiệt được xẻ trên tấm ma sát

2.2.2.2 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 dichuyển dọc trục Lỗ trong của vỏ có gờ nhỏ giữ vòng lò xo khóa nhằm cố định

lò xo ép dạng đĩa

Hình 2.8 Vỏ ly hợp

2.2.2.3 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

ép cần 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 vớiđĩa bị động được gia công nhẵn Mặt đối diện có các gờ lồi, một số gờ tạo nêncác điểm tựa cho lò xo ép Sự liên kết truyền mô men từ của các đĩa được thựchiện bằng các vấu, chốt, thanh nối đàn hồi…Liên kết bằng thanh nối mỏng đànhồi 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 sửdụng rộng rãi ở ly hợp xe con và xe tải

Lò xo ép dạng màng được chế tạo từ thép đàn hồi có độ cứng cao và đượcnhiệt luyện nhằm ổn địn lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao Phầnphía trong có các rãnh dài xẻ hướng tâm và được kết thúc bằng các lỗ tròn tạođiều kiện cho lò xo có khả năng biến dạng tốt, đồng thời tiếp xúc đều với ổ bi tỳ

mở ly hợp

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 xohoạt động 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 biếndạng 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 xolàm tăng biến 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

để tránh 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

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

2.2.2.5 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 đượcbắt vào đĩa ép Phương pháp liên kết này được sử dụng rộng rãi ở ly hợp xe con

và xe tải

Liên kết bằng vấu như hình (a) của đĩa ép nằm trong rãnh của vỏ ly hợpđảm 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

ly hợp 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 2.11 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 cótải trọng nhỏ Dẫn động thủy lực gồm hai xy lanh, một là xy lanh chính cónhiệm vụ tạo áp lực thủy lực trong hệ thống và xy lanh công tác có nhiệm vụtạo lực đẩy cho càng mở tách động vào ổ bi mở Đường kính của xy lanh chínhlớn hơn đường kính của xy lanh công tác nên tăng được tỷ số truyền cho phầndẫn 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 đượcđóng lại, áp suất chất lỏng trong đường ống và trong xy lanh giảm tới áp suấtkhí quyển.

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 khôngđược cao do hay có các sự cố với dẫn động thủy lực

2.3.2 Kết cấu các bộ phận dẫn động của ly hợp thiết kế

2.3.2.1 Xi lanh chính

Hình 2.12 Xilanh chính ly hợp

1 Đầu vào; 2 Vỏ bọc cao su; 3 Khóa hãm; 4 Guốc ben; 5 Piston; 6.Guốc ben; 7 Vít; 9 Vòng hãm; 10 Chốt tỳ; 11 Đĩa tỳ; 12 Ống chặn lò xo; 13 Lò xo hồi vị; 14.

Gioăng cao su.

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 xohồi 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 áplực dầu khi ta tác dụng vào bàn đạp ly hợp

2.3.2.2 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

để điều khiển piston dịch chuyển, từ đó điều khiển càng mở ly hợp tiến hành

mở ly hợp thông qua cần đẩy

Hình 2.13 Xylanh công tác.

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

Hình 2.14 Các trạng thái làm việc của xilanh công tác

Trong ô tô hiện nay thường sử dụng hai loại xi lanh công tác là loại tự điềuchỉnh và loại có thể điều chỉnh được Đối với loại tự điều chỉnh thì ngay trongbuồng xi lanh công tác bố trí một lò xo côn hồi vị Lò xo này luôn luôn ép cầnđẩy vào càng cắt ly hợp Nhờ vậy mà hành trình tự do của bàn đạp không thayđổi Đối với loại thứ hai thì nếu ly hợp bị mòn, vị trí của lò xo đĩa thay đổi,vòng bi cắt ly hợp không áp sát vào lò xo đĩa làm hành trình tự do của bàn đạpthay đổi Do đó ta buộc phải điều chỉnh vít lắp ở đầu cần đẩy để càng ly hợp épsát vào vòng bi.

Trong xy lanh công tác có bố trí vít xả khí nhằm xả không khí lọt vào hệthống dẫn động thủy lực Công việc xả khí là một công việc cần thiết và đượcthực hiện khi bảo dưỡng, sửa chữa kỹ thuật

2.3.3 Trợ lực của ly hợp thiết kế

Dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không tận dụng được ưu điểm của kiểudẫn động thuỷ lực và giảm được lực bàn đạp nhờ có trợ lực Tuy nhiên độ chânkhông sử dụng cho bộ trợ lực không lớn nên cũng không thể tăng lực mở nhưmong muốn

Cấu tạo chung của trợ lực chân không: Bầu trợ lực chân không có hìnhdáng một hộp tròn bằng kim loại, trong đó có chứa màng trợ lực, van khí trời vàvan chân không cùng các lò xo Có một thanh nối xuyên tâm của hộp làmnhiệm vụ nối giữa piston của xy lanh chính với các liên kết từ bàn đạp ly hợp

Hình 2.16 Cấu tạo bộ trợ lực chân không.

1.Bình dầu; 2.Ống dầu; 3.Xylanh chính; 4.Đòn đẩy; 5.Bộ trợ lực; 6.Thanh điều khiển; 7.Ống chân không; 8.Xylanh trợ lực; 9.Màng cao su; 10.Pit tông; 11.Thân van; 12 Van; 13.Chạc liên kết; 14.Trục nối; 15.Lò xo hồi vị; A,B các khoang; I,II.Đường dẫn

Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực:

Khi chưa đạp bàn đạp: Pit tông 10, trục nối 14 và thanh điều khiển 6 bị lò

xo hồi vị kéo về bên phải Vành ngoài của van 12 tách khỏi đế của van ngoài,vành trong của van 12 tỳ chặt vào đế van trong (mặt đầu của trục nối 4) Cửavan ngoài được mở Khoang A thông với khoang B nhờ đường dẫn khí I,II Cửavan trong đóng kín Cả hai buồng có áp suất bằng áp suất chân không nên bộ trợlực chưa làm việc

Khi đạp bàn đạp: Thanh điều khiển 6 thắng lực lò xo hồi vị 15, van 12 dịchchuyển sang trái Khi van 12 áp sát để van ngoài, đường dẫn khí I đóng lại.Thanh điều khiển 6 tiếp tục di chuyển, tách đế van trong trên trục nối 14 ra khỏivan 12, mở cửa van Đường dẫn khí II nối thông buồng B với khí quyển quakhông gian bên trong van 12, bộ lọc khí Buồng A là áp suất chân không, buồng

B là áp suất khí quyển Độ chênh lệch áp suất giữa hai phía của màng cao su 9đẩy thân pit tông trợ lực 11 sang trái Màng 9 cùng với đòn đẩy 4 thực hiện lựcđẩy theo chiều tác dụng của lực bàn đạp trên thanh điều khiển 6, tác dụng vàoxylanh chính thủy lực thực hiện quá trình tăng áp suất dầu trong xylanh chính

để mở ly hợp Lực của bàn đạp tác dụng lên trục nối 14 và đòn đẩy được trợ lựcbởi lực của bộ trợ lực chân không

Khi nhả bàn đạp: Dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp sẽ kéo thanh điềukhiển 6 sang phải, trở về vị trí ban đầu, mang theo van 12 Trục nối 14 ép sát

vào vành trong của van 12, đóng cửa van trong, tách buồng B với khí quyển,sau đó trục nối 14 đẩy van 12 thực hiện mở cửa van ngoài thông buồng B vsbuồng A, kết thúc quá trình trợ lực.

Ghi chú: Tùy thuộc vào giá trị lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp được tính toán

ở chương III sẽ quyết định việc có sử dụng bộ trợ lực cho hệ thống dẫn động