Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp cho xe SUV 5 chỗ (Link file CAD ở trang cuối)

+Ngoài ra còn đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực khi bị quátải.Như trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác độnglên hệ thống truyền lực nên ly

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… …… 4

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN ÔTÔ………….… … 5

1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại ……… 5

1.1.1 Công dụng 5

1.1.2 Phân loại 5

1.1.3 Yêu cầu 6

1.2 Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh 7

1.2.1 Khi gài số 7

1.2.2 Khi phanh 7

1.3 Ly hợp ma sát 8

1.3.1 Ly hợp ma sát một đĩa 8

1.3.2 Ly hợp ma sát hai đĩa 10

1.4 Ly hợp thuỷ lực 11

1.5 Ly hợp điện từ 12

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 14

2.1 Lựa chọn loại ly hợp 14

2.2 Phương án chọn loại lò xo ép 14

2.2.1 Lò xo trụ 15

2.2.2 Lò xo côn xoắn 15

2.2.3 Lò xo đĩa 16

2.3 Đĩa bị động ly hợp 17

2.4 Lựa chọn phương án dẫn động 17

2.4.1 Dẫn động cơ khí 18

2.4.2 Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén .20

2.4.3 Dẫn động thủy lực 21

2.4.4 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không 23

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 26

3.1 Tính chọn các thông số và kích thước cơ bản 26

3.1.1 Xác định mômen ma sát ly hợp cần truyền 26

3.1.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản 27

3.2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 29

3.2.1 Tính công trượt 29

3.2.2 Kiểm tra công trượt riêng 31

3.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết 32

3.3 Tính bền các chi tiết của ly hợp 32

3.3.1 Lò xo ép 32

3.3.2 Đĩa bị động 36

3.3.3 Tính lò xo giảm chấn 41

3.3.4 Tính truc ly hợp 44

3.4 Tính hệ thống dẫn động ly hợp 51

3.4.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp 51

3.4.2 Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực 53

3.5 Thiết kế bộ trợ lực chân không .55

3.5.1 Xác định lực mà bộ cường hóa phải thực hiện……… 55

3.5.2 Xác định thiết diện và hành trình màng sinh lực……… 56

3.5.3 Tính lò xo hồi vị màng sinh lực……… 56

CHƯƠNG 4 HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP, CHẨN ĐOÁN VÀ KIỂM TRA 59

4.1 Những hư hỏng thường gặp của ly hợp 59

4.1.1 Ly hợp bị trượt 59

4.1.2 Ly hợp ngắt không hoàn toàn 60

4.1.3 Bị rung giật,làm việc không êm khi đóng ly hợp 61

4.1.4 Ly hợp phát ra tiếng kêu 62

4.1.5 Bàn đạp ly hợp bị rung 62

4.1.6 Đĩa ly hợp bị mòn nhanh 63

4.1.7 Bàn đạp ly hợp nặng 63

4.1.8 Hẫng bàn đạp ly hợp 64

4.2 Quy trình kiểm tra,sửa chữa ly hợp 64

4.2.1 Hiện tượng trượt ly hợp 64

4.2.2 Hiện tượng khó sang số hoặc không sang được số………… 64

4.2.3 Hiện tượng rung li hợp khi khởi hành……… 66

4.3 Kiểm tra,sửa chữa ly hợp……… 67

4.3.1 Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát .67

4.3.2 Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp 68

4.3.3 Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở 68

4.3.4 Kiểm tra khớp trượt và vòng bi nhả ly hợp 69

4.3.5 Lắp cơ cấu điều khiển, điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp 69

4.3.6 Bôi mỡ cho các chi tiết……….……70

4.4 Tháo lắp ly hợp……… 70

4.4.1 Tháo bộ ly hợp……….….70

4.4.2 Lắp bộ ly hợp……… 72

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN NHIỆT TRONG SOLIDWORKS 75

5.1 Giới thiệu về phần mềm SolidWorks……….…75

5.2 Tính nhiệt trong SolidWorks Simulation……… 76

5.2.1 Giới thiệu phần mềm Simulation………76

5.2.2 Tính nhiệt nung nóng đĩa ép……… 76

5.2.3 Quy trình tính nhiệt bằng phương pháp phần tử hữu hạn trong Simulation……… 77

5.2.4 Tính toán nhiệt đĩa ép……… 77

5.3 So sánh kết quả tính toán từ SolidWorks so với lý thuyết……….… 81

KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghiệp ô tô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của mộtđất nước, đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam Ô tô phục vụ cho các mục đích thiết yếu của con người như việc vận chuyển hàng hoá, việc đi lại và rất nhiều lĩnh vực khác như: Y tế, cứu hoả, cứu hộ, an ninh, quốc phòng….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lượctrong sự phát triển của đất nước Công nghệ ô tô xuất hiện đã từ rất lâu, trong nhữngnăm gần đây có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, các công nghệ mới được phát minhnhằm hoàn thiện hơn nữa ô tô truyền thống Ngoài ra, người ta còn nghiên cứu phát minh ra ô tô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu hydrô, ô tô có hệ thốnglái tự động… Tuy nhiên trong điều kiện của nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ về ô tô truyền thống

Trên ô tô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau Trong đó ly hợp làmột trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực.Ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu, tính năng điều khiển, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ô tô Nên để chế tạo được một chiếc ô tô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng Do

đó, em đã được giao đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp cho xe con SUV 5 chỗ ” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp và quy trình thiết kế chế tạo

hệ thống ly hợp cho ô tô.Trong quá trình làm đồ án do còn nhiều bỡ ngỡ và chưa có kinh nghiệm thực tiễn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, em rất mong nhận được những góp ý của các thầy để em được bổ sung thêm kiến thức cho mình

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Hoàng Thăng Bình và các thầy trong bộ môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn và chỉ dạy cho em, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Hà Nội, ngày tháng năm 2017

Sinh viên:

Lê Văn Trường

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 1.1 CÔNG DỤNG,PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU

1.1.1 Công dụng

Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô Lyhợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực,nó được bố tríngay sau động cơ và trước hộp số.Do đó nó có các nhiệm vụ sau:

+Nối động cơ với hệ thống truyền lực để truyền mômen từ động cơ đến hệ thốngtruyền lực trong hầu hết quá trình xe chuyển động

+Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực để cắt dòng truyền công suất tới hệthống truyền lực trong những trường hợp cần thiết như khi xe khởi động,khi chuyển

số và khi phanh xe

+Ngoài ra còn đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực khi bị quátải.Như trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác độnglên hệ thống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò là bộ phận an toàn bảo vệ chocác chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải

1.1.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại:

- Theo cách truyền mômen:

+ Ly hợp ma sát: Truyền mô men thông qua các bề mặt ma sát

Fms = .PlxMLH = Fms.Rtb

Ly hợp ma sát có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt:

Ly hợp ma sát khô: Không có dung môi, các đĩa ma sát thường được làm từFerado đồng

Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu

+ Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen thông qua chất lỏng

+ Ly hợp điện từ: Truyền mômen nhờ lực điện từ

+ Ly hợp liên hợp: Mô men được truyền bằng cách kết hợp các phương pháptrên Thông thường là bằng ma sát cộng với thủy lực.

Hiện nay, trên ôtô dùng chủ yếu là ly hợp ma sát và ly hợp thủy lực

- Theo trạng thái làm việc:

+ Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạngthái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các ly hợp trên ôtôdùng loại này

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

Ly hợp trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực màkhông bi trượt

- Phải ngắt dứt khoát, đóng êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên hệthống truyền lực

- Mômen quán tính của phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọngđộng tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số.

- Mô men ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng

- Có khả năng trượt khi bị quá tải

- Có khả năng dập tắt các dao động tần số cao tác động lên hệ thống truyềnlực

- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bịtrượt trong quá trình làm việc

- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏgọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng

1.2 ẢNH HƯỞNG CỦA LY HỢP KHI GÀI SỐ VÀ KHI PHANH

1.2.1 Khi gài số

Khi gài số các chi tiết có chuyển động tương đối, do vậy sinh ra mômenxung lượng va đập và tải trọng động tác dụng lên các chi tiết khác Muốn giảm lựcxung kích tác dụng lên hệ thống truyền lực cần mở ly hợp rồi mới gài số để giảmmômen quán tính phần bị động và các chi tiết của hộp số có liên quan động học đếnphần bị động của ly hợp Như vậy việc ngắt ly hợp khi sang số không những làmcho việc sang số được thực hiện êm dịu mà còn làm giảm tải trọng động tác dụnglên các chi tiết của hệ thống truyền lực giúp làm tăng tuổi thọ cho các chi tiết này

1.2.2 Khi phanh ôtô

Khi phanh ôtô toàn bộ hệ thống truyền lực chịu tải trọng động rất lớn dướitác dụng của mômen quán tính của động cơ Mjmax

Mômen Mjmax có thể truyền qua ly hợp khi mômen ma sát của ly hợp lớn hơnMjmax Trong trường hợp này mômen quán tính sẽ tác dụng lên hệ thống truyền lực

Nếu mômen Mjmax lớn hơn mômen ma sát của ly hợp thì ly hợp bị trượt và hệthống truyền lực sẽ chịu tải trọng lớn nhất chỉ bằng mômen ma sát của ly hợp

Nếu khi thiết kế ly hợp lấy hệ số dự trữ của ly hợp  lớn hơn hệ số dự trữ của

độ bền của trục các đăng thì có thể trục các đăng bị gãy do quá tải

động, hệ thống dẫn động của ly hợp có thể là dẫn động bằng cơ khí , dẫn động bằngthuỷ lực Ngoài ra còn có thể sử dụng bộ phận trợ lực để giảm lực bàn đạp củangười lái.

1.3.1 Ly hợp ma sát một đĩa

4 5

Nguyên lý hoạt động:

- Khi ly hợp ở trạng thái đóng:

Dưới tác dụng của lò xo ép 5 làm đĩa ép 3 ép đĩa bị động với bánh đà, nhờvậy tạo được sự ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động và làm cho chúng épsát vào nhau Do đó khi động cơ quay thì mô men của động cơ được truyền từ bánh

đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệ thống truyền động

- Khi ngắt ly hợp:

Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩy bạc

mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở  và ép vào đầu trên củađòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép 3 khỏi đĩa bị độnglàm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắt dòng công suất từ động cơsang hệ thống truyền lực

Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bị động bịmòn nên khe hở  bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự do của bàn đạp

Do đó khe hở  phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điềuchỉnh thường xuyên

Ưu nhược điểm:

+ Đóng không êm dịu

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70  80KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho

ly hợp cồng kềnh

1.3.2 Ly hợp ma sát hai đĩa

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của ly hợp ma sát hai đĩa cũng tương tự như ly hợp

ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai maoy ở đĩa bị động

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

1.4 LY HỢP THỦY LỰC

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng

Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

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 nhược điểm:

- Ưu điểm :

+ Có thể thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục

+ Có khả năng truyền tải mô men lớn

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp, dễ bảo dưỡng sữa chữa

- Nhược điểm :

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

nó trên các hộp số thủy cơ ôtô

+ Hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỉ số truyền nhỏ

+ Độ nhạy quá cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp vớiđộng cơ đốt trong

1.5 LY HỢP ĐIỆN TỪ

Nguyên lý hoạt động:

- Khi mở ly hợp : Khi không cấp điện cho cuộn dây 3 nên không có lực từtrong cuộn dây, nên phần chủ động 1 là bánh đà và phần bị động 5 là lõi thép khônghút nhau nên khi động cơ không quay mômen không truyền ra trục ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện từtrong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5 Như vậykhi bánh đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen được truyền từ động cơsang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thép không đủ lớn nên giữakhe hở bánh đà và lõi thép người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từ trường, chúngtạo thành những đường sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõi thép với nhaulàm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép được tăng lên

Cấu tạo:

Truyền mômen thông qua lực điện từ

1 2

3 4 5 6

Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ

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

Ưu nhược điểm :

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 LỰA CHỌN LOẠI LY HỢP

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

Với đề tài thiết kế ly hợp cho xe ôtô con, với yêu cầu cơ bản là phải có độ bền và độtin cậy cao, mặt khác phải sữa chữa và bảo dưỡng dễ dàng nên ta chọn loại ly hợp là

ly hợp ma sát Do mômen của động cơ nhỏ nên ta chọn loại ly hợp là ly hợp ma sátmột đĩa bị động dạng thường đóng

2.2 PHƯƠNG ÁN CHỌN LOẠI LÒ XO ÉP

a

b c

Fl

l

2.2.1 Lò xo trụ

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

Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của 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

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 chế tạo lò xo thật chính xác nều không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa

ma sát mòn không đều và dễ bị cong vênh

2.2.2 Lò xo côn xoắn

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

- 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

đó việc 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 bắt đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh, do đó nó đòi hỏiphải tạo được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của

lò xo sẽ giảm rất nhanh

2.2.3 Lò xo đĩa

Một lò xo đĩa loại DST

Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.1

Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp bằngđinh tán hoặc bằng bulông Ở mỗi phía của lò xo đĩa bố trí các vòng trụ xoay hoạt

động như một trục xoay khi lò xo đĩa quay Đối với loại bàn ép ly hợp thôngthường có các lò xo chịu kéo đẻ nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa.

Ưu điểm:

- Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu đơn giản và nhỏ gọn

- Lò xo đĩa có đặc tính làm việc hợp lý vì trong vùng làm việc lực ép thayđổi không dáng kể theo biến dạng Do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khiđĩa ma sát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể

Nhược điểm:

- Việc chế tạo khó khăn

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

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

2.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG

Hệ thống dẫn động ly hợp có tác dụng truyền lực bàn đạp của người lái tácđộng vào bàn đạp 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 ưu điểm chung là kết cấu đơn giản dễ chế tạo tuy nhiên chúng cũng có nhượcđiểm là lực bàn đạp thường phải lớn và khó bố trí với những ôtô có động cơ đặt xangười lái Dẫn động cơ khí được thường được sử dụng trên một số ôtô con và ôtô tải

do ôtô con có yêu cầu lực bàn đạp nhỏ và ôtô tải thường có bình khí nén nên việc bốtrí trợ lực thuận lợi, dẫn động thủy lực hiện nay được sử dụng trên hầu hết các loạiôtô con và ôtô chở khách do có ưu điểm rất lớn là nhỏ gọn, tạo được lực bàn đạplớn, dế bố trí trên ôtô và thời gian tác động nhanh.

Để giảm lực của người lái tác dụng lên bàn đạp, trong hệ thống dẫn động cóthể có bố trí bộ phận trợ lực bằng cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc chân không Hiệnnay, được sử dụng phổ biến hơn cả trên các loại ôtô là dẫn động thủy lực kết hợpvới bộ trợ lực Trợ lực trên ôtô con có thể là trợ lực chân không, còn các ôtô tải thìthường sử dụng hệ thống trợ lực bằng khí nén do có sẵn bình khí nén

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

Người lái tác dụng lực vào bàn đạp, lực bàn đạp thông qua đòn dẫn động 9

và càng mở 6 làm cho bi T 4 dịch chuyển sang trái tỳ vào đầu đòn mở, đòn mở kéođĩa ép và đĩa bị động tách khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp

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

Sơ đồ kết cấu:



9 8 7 6

 Lực ma sát giữa các cơ cấu lớn nên dẫn đến nặng khi đạp

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

87

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

ra khỏi bề mặt làm việc và ly hợp được ngắt Đồng thời sự chuyển động tương đốigiữa pittông và xy lanh của xy lanh phân phối 10 làm mở van khí nén Khí nén từbình khí đi qua xy lanh phân phối, qua ồng dẫn 1 vào xy lanh công tác 2 đẩy pittôngcủa xy lanh này dịch chuyển sang phải đẩy vào càng mở 3 làm giảm bớt một phầnlực cho người lái

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 nénđóng lại Lúc này khoang trong xy lanh 10 thông với khí trời và do đó không còn ápsuất khí nén tác dụng lên xy lanh công tác nữa và xy lanh công tác cũng thôi khôngtác dụng lực lên càng mở 3 nữa.

- Khi giữ bàn đạp ở một vị trí nào đó :

Khi người lái giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì xy lanh phân phối

10 cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khí nén vẫnvào xy lanh công tác tuy nhiên lượng khí nén vào trong xy lanh công tác là khôngđổi cho nên ly hợp được mở ở một vị trí nhất định

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

- Nhược điểm :

+ Phải cần máy nén khí

+ Khi mất trợ lực thì lực điều khiển của người lái rất lớn

2.4.3 Dẫn động thủy lực Nguyên lý làm việc:

- Khi ngắt ly hợp :

Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp, dầu từ xy lanh chính 6 qua ốngdẫn 11 vào xy lanh công tác 10 đẩy pittông của xy lanh này đi sang phải thông quacàng mở đẩy bi T 4 ép vào đòn mở 3 làm cho đòn mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách

ra làm mở ly hợp

- Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, nhờ lò xo hồi vị bi T 5 và

lò xo hồi vị bàn đạp 8 đẩy pittông của xy lanh công tác 10 sang trái làm đẩy dầu quaống 11 trở về xy lanh chính 6 đẩy trả bàn đạp vể vị trí ban đầu

Đồng thời nhờ lò xo hồi vị nên bi T cũng được đẩy tách ra khỏi đòn mở làm

mở ly hợp

Khí nén

10.Xy lanh công tác 11.Ống dẫn dầu.

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 chămsóc, bảo dưỡng

2.4.4 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không

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

3 4 5

6

C

Hình 2.6.Sơ đồ bộ trợ lực chân không

1 Van điều khiển 2 Van chân không 3, 6 Lò xo hồi vị

4 Van khí 5 Màng cao su

Nguyên lí hoạt động:

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí 4 mở ra đồng thờivan điều khiển 1 (bằng cao su) đóng van chân không 2 lại Lúc này khoang B đượcnối với khoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo

ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển độngsang trái đẩy pittông của xy lanh chính 13 sang trái làm dầu trong xy lanh chínhtheo ống 1 sang xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải quacàng mở 3 đẩy bi T 4 ép vào đòn mở 5 làm mở ly hợp

Khi đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò xo hồi

vị làm van khí 4 trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí 4 ép chặt làm mở van chânkhông 2 ra Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông vớikhoang C nữa Hai khoang A và B không có sự chênh lệch áp suất nên không sinh

ra trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu

Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại Nhưng màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không 2 đi theo nên đẩyvan điều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúc này cả van khí và vanchân không đều được đóng lại và không khí trong khoang B không đổi, sự chênhlệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổn định Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một

vị trí nhất định, tức là ly hợp vẫn được mở ở một vị trí nhất định

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

Với ly hợp xe ôtô con nên không cần lực bàn đạp lớn đồng thời cần phải cókết cấu gọn nhẹ, không gian bố trí hợp lý Qua việc tham khảo sơ bộ các phương án,

ta thấy phương án dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không là phương án có nhiều

ưu điểm nổi bật Do đó em chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực trợ lựcchân không

Như vậy loại ly hợp mà em chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô dạng thườngđóng dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE SUV 5 CHỖ

3,7001,9471,3001,0290,8370,6803,724

Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = .MemaxTrong đó:

+ : Là hệ số dự trữ của ly hợp

+ Memax : Mômen cực đại của động cơ, Memax = 200 Nm

Hệ số  có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hợp Vì trongquá trình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sát của ly hợp,như vậy nếu chọn  nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hết mômen trong cáctrường hợp giảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn  lớn quá thì ly hợp không đảmbảo chức năng của cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quátải Hơn nữa, để có hệ số  lớn cần phải tăng kích thước của các đĩa ma sát, tăng sốđĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò xo dẫn đến tăng kích thước ly hợp.

Đối với xe con  = 1,3 ÷ 1,75ta chọn  = 1,4.(theo BG tính toán thiết kế ô tô)Vậy : MLH = 1,4.200 = 280 (Nm)

3.1.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp

Chọn đường kính ngoài của tấm ma sát D = 25cm

D nhỏ hơn đường kính của bánh đà

- Đường kính trong của tấm ma sát:

d = (0,53 ¿ 0,75).D =13 ¿ 19 (cm)

Do động cơ quay với vận tốc cao nên trong quá trình sử dụng phần mép tấm ma sát

sẽ bị mòn lớn hơn phần trong của tấm ma sát nên ảnh hưởng đến việc truyền mômen của đĩa bị động Chọn d = 15 (cm)

- [q] : Áp suất cho phép tác dụng lên bề mặt ma sát, chọn [q] = 0,2 MPa.

- D và d là đường kính trong và ngoài của tấm ma sát

- kz : hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sát trong các

bộ phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và đĩa bị động, đối với lyhợp ôtô lấy kz = 1

-  : Hệ số ma sát đối với cặp vật liệu thường dùng trong ôtô,  = 0,28

- FN : Lực ép tổng thể lên bề mặt ma sát

- Rtb : Bán kính ma sát trung bình , Rtb = 10 cm

- i : Số đôi bề mặt ma sát, với ly hợp một đĩa ma sát ta có i = 2

Từ công thức trên suy ra lực ép tổng thể:

Trong đó A là diện tích làm việc của một bề mặt ma sát, A =

4

N F

q =

4.5000

3,14.(0,252−0,152) = 159236 (N/m2)  0,159 (MPa)

Ta thấy q = 0,159 (MPa) < [q] = 0,2 MPa (thoả mãn)

3.2 TÍNH KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA LY HỢP

Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượt riêng l0 được xácđịnh khi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ t của đĩa chủ động saumột lần đóng ly hợp

3.2.1 Tính công trượt

Khi khởi động hoặc khi sang số, người lái thường đóng mở ly hợp nên sinh

ra sự chênh lệch về tốc độ giữa đĩa bị động và đĩa chủ động Điều này bao giờ cũngsinh ra trượt Hiện tượng trượt này sinh ra công ma sát và công này biến thành nhiệtlàm nung nóng các chi tiết của ly hợp nên lò xo có thể bị ủ ở nhiệt độ cao và nhưvậy có thể làm mất khả năng ép của lò xo, dẫn đến gây hao mòn nhanh các chi tiếtnhư đĩa ép, đĩa ma sát Trong điều kiện vận hành bình thường, công trượt sinh ralớn nhất khi xe khởi hành tại chỗ

2

a 0 emax emax ψ

Ia

: Mô men quán tính tương đương với khối lượng chuyển động tịnh củaôtô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyền lực và bánh xe quy về trục sơ cấpcủa hộp số

2 b a

rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Dựa vào cỡ lốp đã cho 255/55R19 ta tính được bán kính thiết kế:

 : Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp, chọn lốp áp suất thấp, =0,935

Vậy : rb = 0,935.382=357 ( mm) = 0,357 (m)

i0

: Tỉ số truyền của truyền lực chính : i0=4,705

ih1 : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1: ih1 = 3,700

M M

3.2.2 Kiểm tra công trượt riêng

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

Thay số vào ta có:

l0 =

39186 314.2 = 62 (J/cm2)

Thỏa mãn l0 < [l0] = 50  70 (J/cm2)

3.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh ra làm nung nóng các chi tiết : đĩa bị động, đĩa ép, bánh đà,

lò xo.Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bằng cách tính độ gia tăng nhiệt

độ Ta phải tính kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết như bánh đà, đĩa ép, đĩa bị động.Nhưng do bánh đà thường lớn hơn đĩa ép nhiều nên nếu thoả mãn đối với đĩa ép thìcũng thoả mãn đối với bành đà

Ta tính độ gia tăng nhiệt độ theo công thức:

t =

t

L

c m

 < [T]

- mt : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép) lấy tham khảo mt = 5 kg

- [t] : Độ tăng nhiệt độ cho phép Với ôtô con [t] = 10 0C

Thay số vào ta có:

t =

0,5.39186481,5.5 = 8,13 0C

t<[t] =>Thỏa mãn điều kiện cho phép

3.3 TÍNH BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA LY HỢP

3.3.1 Lò xo ép

Xét quan hệ biến dạng và lực ép:

Khi tác dụng lực vào lò xo màng thì ban đầu cần 1 lực lớn hơn lực tác dụng vào lò

xo trụ cho cùng 1 biến dạng, sau đó khi biến dạng tăng lên thì lò xo màng đảm bảocho lực điều khiển người lái nhẹ đi

Cơ cấu ép được dùng để tạo lực ép cho đĩa ép của ly hợp thường đóng xe con là lò

xo đĩa kiểu nón cụt nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo trụ

Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép măng gan 65 có ứng suất tiếp cho phép

[] = 650 ÷ 850(MN/m2)

  =1000(MN/m2)

Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa mãnlực F cần thiết cho ly hợp Kích thước của lò xo đĩa nón cụt còn phải bảo đảm điềukiện bền với chức năng là đòn mở

Ta dùng lò xo ép là loại lò xo nón cụt xẻ rãnh

Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa nón cụt được xác định theo công thức

lx 0

F =k P k0 : Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo Chọn k0 = 1,05

L2

L1

DeP

DkD



c 2 e

DkD



l1 : Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép.

E 2.10  5 MPa : Môdun đàn hồi kéo nén

 p 0, 26

: Hệ số Poisson

De : Đường kính lớn nhất của lò xo đĩa ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép.

De(0,94 0,97).D 2 ,(với D2là đường kính ngoài tấm ma sát).

D1,3

e a

Thấy F N>F lx => Vậy thỏa mãn lực ép yêu cầu.

3.3.2 Đĩa bị động

Hình vẽ Đĩa bị động trên xe con

Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa được ghép với nhau bằng đinhtán, xương đĩa lại được ghép với moay ơ đĩa bị động bằng đinh tán Đĩa bị độngđược kiểm bền cho hai chi tiết là đinh tán và moay ơ

a) Đinh tán:

+) Với đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xương đĩa, thường được chếtạo từ đồng hoặc nhôm với đường kính 4  6 mm Đinh tán được bố trí theo vòngtròn nhiều dãy (thường là hai dãy) Đinh tán được kiểm bền theo ứng suất chèn dập

- Memax : Mômen lớn nhất của động cơ, Memax = 200 Nm.

- r1, r2 : Bán kính vòng trong và vòng ngoài của các dãy đinh tán

Ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong, vòng ngoài:

n1 πd24

≤ [ σc]

;

n2 πd24

- c1 , c1 : Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài

- cd1 , cd2 : Ứng suất chèn dập của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài

- F1 , F2 : Lực tác dụng lên đinh tán ở mỗi dãy

- n : Số đinh tán bố trí ở mỗi vòng, chọn n1 = n2 = 12

- d: Đường kính đinh tán, chọn d = 5 mm = 0,005 m

- l : Chiều dày bị chèn dập của đinh tán, lấy l = 2 mm = 0,002 m

- [c] : ứng suất cắt cho phép, [c]= 30 MPa

- [cd] : ứng suất chèn dập cho phép, [cd] = 80 MPa

Ta nhận thấy F1 < F2 nên c1 < c2 và cd1 < cd2 do vậy ta chỉ kiểm tra cho đinh tán

ở vòng ngoài

Ta có các số liệu tham khảo: r1 = 90 mm = 0,09 m

r2 = 110 mm = 0,11 m

Thay số vào ta có:

F2 =

M e max r2

2 (r12+r22) = 2 2

200.0,112.(0, 09 0,11 ) = 545 (N)

545

2313052.0,005

cd

= 4541667 (N/m2) = 4,54 MPa < [cd]

Như vậy ta thấy : c < [c] , cd < [cd]

Vậy đinh tán nối các tấm ma sát với xương đĩa đủ bền

+) Với các đinh tán nối đĩa bị động với moay ơ cũng được kiểm nghiệmtương tự như trên Các đinh tán nối đĩa bị động với moay ơ được chế tạo bằng thépvới đường kính từ 6  10 mm

Lực tác dụng lên đinh tán được tính theo công thức:

F =

M e max r

Với r là bán kính đặt đinh tán, chọn tham khảo r = 55 mm = 0,055 m

Chiều dài chèn dập của đinh tán :l = 4 mm

Với các ứng suất giới hạn : [c] = 30 MPa ;

[cd] = 80 MPa

Thay số vào ta có:

σ c=3636

4 π 0 , 00824

Moay ơ thường được thiết kế với độ dài đủ lớn để đĩa bị động đỡ bị đảo, với

ly hợp làm việc trong điều kiện bình thường chiều dài của moay ơ thường đượcchọn bằng đường kính then hoa trên trục ly hợp L = D

LHình 3.4.Sơ đồ cấu tạo moay ơ đĩa bị động

Then hoa của moay ơ được tính theo chèn dập và cắt:

- z1 : Số moay ơ, với ly hợp ma sát một đĩa có z1 = 1.

- z2 : Số then hoa của moay ơ

- L : Chiều dài của moay ơ

- D, d : Đường kính ngoài và trong của then hoa