Bài tập lớn tính toán thiết kế ly hợp xe nissan

Đặc điểm kết cấu của ly hợp Ly hợp ma sát có chức năng chính sao: - Truyền momen xoắn từ động cơ đến hôp số - Tách động cơ khỏi hê thống truyền lực khi chuyền số hay khi phanh - Bảo vệ a

BÀI TẬP LỚN :

THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN – MÁY KÉO

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp hóa và hiện đại hóa là nhu cầu tất yếu của một nước phát triển Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực, lĩnh vực giao thông cũng nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt là trong vấn đề vãn chuyển và đi lại Trong các phương tiện giao thông, ô tô được sử dụng phổ biến nhất để phục vụ các nhu cầu con người trong cược sống như vận tải, hàng hóa,

du lịch…Do đó đòi hỏi nghành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hóa về mặt công nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế trong quá trình vận hành Đối với sinh viên , đồ án môn học nói chung và đồ án thiết kế ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế, phát huy khả năng tư duy sáng tạo trong công tác nghiên cứu và quá trình công tác sau này

Được sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn Trần Thanh Bình, các thầy giáotrong bộ môn cùng với sự góp ý của các bạn và sự cố gắng của bản thân trong thơì gian cho phép đã hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất Nhưng do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn chế, sự tiếp xúc thực tế còn ít nên không thể tránh nhiều điều sai sót Mong các thầy cô và các bạn góp ý để đồ án sau này tốthơn Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện:Huỳnh Trọng NhânHải Minh HòaHuỳnh Mẫn Thiên

MỤC LỤC

1. THÔNG SỐ CƠ BẢN 3

2. NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ LY HỢP 3

2.1. Đặc điểm kết cấu của ly hợp 3

2.2. Các yêu cầu đối với ly hợp 3

3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP 5

3.1. CHỌN THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP 5

3.1.1 Chọn hệ số dự trữ β 5

3.1.2. Chọn đường kính ngoài, trong bề dày tấm ma sát 6

3.1.3. Tính lực ép lò xo P 7

3.1.4. Chọn hệ số ma sát µ 7

3.2. TÍNH TOÁN, KIỂM TRA LY HỢP THEO CÔNG TRƯỢT RIÊNG VÀ NHIỆT ĐỘ 8

3.2.1. Công trượt của ly hợp 8

3.2.2. Công trượt riêng của ly hợp 11

3.2.3. Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp 11

3.2.4. Chiều dày tối thiểu của đĩa ép ( theo chế độ nhiệt ): 12

3.3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA ĐỘ BỀN CỦA CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA LY HỢP 13

3.3.1. Tính toán sức bền đĩa bị động 13

3.3.2. Moay ơ đĩa bị động 15

3.3.3. Tính toán đinh tán nối may-ơ với xương đĩa bị động 17

3.3.4. Lò xo ly hợp 19

3.3.5. Lò xo giảm chấn 24

4. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP 28

5. TÍNH TOÁN XY LANH CHÍNH 30

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP

1.NHỮNG SỐ LIỆU BAN ĐẦU

- Loại xe : NISSAN BLUEBIRD 92

- Dung tích xylanh công tác : Vh=1998 (cc)

- Công suất cực đại : Nmax=107 kW ,nN = 6400 vòng/phút

- Momen cực đại : Memax =178,5 Nm/ nM =4800 vòng/phút

2.NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ LY HỢP

2.1. Đặc điểm kết cấu của ly hợp

Ly hợp ma sát có chức năng chính sao:

- Truyền momen xoắn từ động cơ đến hôp số

- Tách động cơ khỏi hê thống truyền lực khi chuyền số hay khi phanh

- Bảo vệ an toàn cho động cơ ( tránh tải trọng lớn truyền lên từ bánh xe chủ động)

và hệ thống truyền lực (khi động nang quay của động cơ tăng đột ngột)

2.2. Các yêu cầu đối với ly hợp

- Ở trạng thái đóng ,ly hợp phải truyền lực momen xoắn cực đại từ động cơ đến

hệ thống truyền lực

- Mở dứt khoát ,tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn

- Kết cấu ly hợp đảm bào đóng êm dịu nhằm giảm tải trọng va đập lên các bánh răng hộp số khi động cơ ôtô sang số

- Phần bị động của ly hợp có moment quán tính nhỏ để giảm thời gian sang số

- Lực ép lên các bề mặt ma sát không truyền đến các cụm lân cận khác (động

cơ ,hộp số )

- Ly hợp điều khiển dễ dàng , lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt ,có tuổi thọ cao

- Kết cấu li hợp đơn giản,dễ điều chỉnh ,chăm sóc

- Điều chỉnh nhẹ nhàng

Sơ đồ ly hợp ma sát trên hình 1.1

Phần chủ động: bánh đà 1 , dĩa ép 3 , các chốt dẫn hướng 4 , thân ly hợp 6 , các lò xo ép 5

Phần bị động : đĩa bị động 2 với các tấm ma sát và moay ơ ,trục ly hợp 11

Cơ cấu mở ly hợp :đòn mở 10, ô bi 7 , bạc mở 9 ống dẫn hướng bạc mở ly hợp 8

Hình 1.1 Sơ đồ ly hợp một đĩa ma sát

3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP

Nội dung;

- Chọn thông số cơ bản của ly hợp

- Tính kiểm tra ly hợp theo công trượt và nhiệt đô

- Tính toán , kiểm tra độ bền của các chi tiết chính của ly hợp

- Tính toán cơ cấu điều khiển

3.1.Chọn thông số cơ bản của ly hợp

- Đĩa ma sát mòn trong quá trinh sử dụng

Nếu chọn hệ số ß nhỏ : ly hợp không truyền hết moment của động cơ Nếu chon hệ số ß lớn : ly hợp khong làm được chức năng an toàn không tránh được quá tải cho hệ thống truyền lực khi động cơ thay đổi chế độ làm việc và ngược lại .Nhưng khi ß quá lớn thì áp suất lên

đĩa ép lớn ,phải tăng kích thước đĩa ma sát hay tăng hệ số đĩa ma sát

và kết quả là lực tác dung lên bàn đạp sẽ lớn

Hệ số dự trữ ß chọn theo kinh nghiệm bảng 1.3

μ hệ số ma sát, tùy thuộc vật liệu bề mặt ma sát

ta chọn bề mặt m a sát giữa amian và gang μ = 0,3 ÷ 0,35

chọn μ = 0,3

thế vào công thức (1) :

PƩ = = 4890 (N/m)

3.1.4 Chọn hệ số ma sát μ

- Hệ số ma sát μ tùy thuộc vật liệu các bể mặt ma sát

- Chọn bề mặt m a sát giữa amian và gang μ = 0.3 ÷0,35

chọn μ = 0.3

- Áp suất riêng trên bề mặt ma sát được tính theo công thức kinh nghiệm :

q = ≤ [ q ]

 q = = 0,2 KN/m2 < [ q ] đĩa ma sát đảm bảo bền khi làm việc

[ q ] của bề mặt ma sát giữa amian va thép [ q ] = (0,15 ÷ 0.2 )

Số đòn mở ly hợp có thể chọn n = 3 hoặc n=4

Chon n =4

3.1.5 Tính hành trình dĩa ép.

Để đảm bảo cho ly hợp mở hoàn toàn khe hở giữa các bề mặt nằm trong khoảng

Δ0 = ( 0,5 ÷ 1,0 ) mm như vậy tổng hành trình của dĩa ép ƩΔ0 = ( 1,0 ÷ 2,0 ) mmđối với ly hợp một dĩa Chọn ƩΔ0 = 1,0 mm

3.2 Tính toán, kiểm tra ly hợp theo công trượt riêng và nhiệt

độ

3.2.1 Công trượt của ly hợp.

+Giai đoạn 1: Tăng moment ma sát của ly hợp Ml từ 0 đến giá trị bằng

Ma Lức đó xe bắt đầu khời động tại cỗ

Ma =[(Ga+Gm) ψ + Pω] ( 2.3)

Trong đó ;

- Ma moment cản chuyển động quy dẩn về trục ly hợp

- Ψ hệ số cản tổng cộng của đường Tính cho đường có Ψ = 0,15

- Pω lực cản của không khí khi khởi hành Pω = 0 (vì tốc độ quá nhỏ)

- It tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(it= i0.ih1.ip)

- ηt hiệu suất của hệ thống truyền lực đối với ô tô con

- Ga Trọng lượng toàn bộ của xe Ga = 1210

- Gm Trọng lượng toàn bộ của romooc Gm = 0

Đối với xe du lịch và xe con k=50 ÷150 ,chọn k= 100 (Nm/s)

A: là biểu thức rút gọn.tính theo công thức:

A =

Khi công trượt tăng lên hiệu số ( tăng và đạt giá tri cực đai ωa =0 (xe khởi động tại chỗ) tốc độ góc trục khuỷu động cơ khi đóng ly hợp có thể thừa nhận làkhông đổi và đạt giá trị ứng với moment cực đại của động cơ do đó

= = =502,4 (rad/s)

t1= ==0,051 (s)

t2 = = = 0,938 (s)

Ja = (2.4)

Ja ;moment quán tính của các khối lượng chuyển động tịnh tiến của xe máy kéo

và rơ móoc quy dẫn về trục ly hợp

δt ; hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực.

Trong tính toán thiết kế lấy δt = 1,05 ÷1,06 Chọn δt = 1,05

- Giá trị tuyệt đối của công trượt L chưa phản ánh được khả năng chống mài mòn và điều kiện làm việc của ly hợp Các ly hợp có kích thước khác nhau, dù

có cùng L sẽ có điều kiện làm việc khác nhau và bị mài mòn khác nhau Vì vậy,

để đánh giá ly hợp về những phương diện trên, người ta dùng một đại lượng tương đối gọi là công trượt riêng :

Lr = = = 1365893,39 [J/m2]

Lr = 1365,89 [KJ/m2]

Với :

- L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định ở trên

- i : Số đôi bề mặt ma sát Ly hợp một đĩa bị động nên i =2

- R2 ,R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng tron của hình vành khăn bề mặt

ma sát [mm]

Công trựơt cho phép đối với xe con là : Lr ≤1200 [KJ/ m2] So sánh kết quả giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho phép ta thấy chúng chênh lệch nhau không đáng kể vì vậy ly hợp làm việc vẫn đảm bảo được tuổi thọ

3.2.3 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp.

Công trượt của ly hợp biến thành nhiệt năng làm nung nóng các chi tiết của nó,

do đó khi tính toán thiết kế ly hợp phải tiến hành kiểm tra nhiệt độ làm việc xem

có vượt quá nhiệt độ cho phép không

Thực tế cho thấy, chi tiết bị đốt nóng mạnh nhất là đĩa bị động vì chúng trực tiếpthu nhận nhiệt Bánh đà có kích thước và khối lượng lớn nên ít bị nung nóng hơn so với đĩa ép, vì vậy ta tính toán nhiệt đối với đĩa ép

Để xác định mức tăng nhiệt độ của đĩa ép, ta giả thiết nhiệt do ly hợp sinh ra không truyền vào môi trường xung quanh, khi đó ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau:

γ.L =m.c.ΔT

Trong đó :

- L : Công trượt toàn bộ của ly hợp

- γ : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt dĩa bị động thì γ = 0,50

- c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có thể lấy c = 481,5 (J/kg.0K)

- m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg)

- ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng (0K) Đối với xe con sau một lần đóng không quá 10 0K

Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu là :

m ≥ = = 0,88 kg

Bề dày tối thiểu của đĩa ép δ (m) được xác định theo khối lượng tính toán chế

độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức :

ρ : Khối lượng riêng của đĩa ép Với vật liệu làm bằng gang thì ρ = 7800(kg/m3)

Thay số các đại lượng đã biết vào (2.8) ta có:

δ ≥ = 0,0061(m) Chọn δ = 25 (mm)

3.3 Tính toán kiểm tra độ bền của các chi tiết chính của ly hợp.

Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập

- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là :

d

dtb

- τc < [ τc] , σd < [σd] kết luận đinh tán ở vòng trong đủ bền

Kiểm tra đinh tán ở vòng trong

- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là:

- τc < [ τc] , σd < [σd] kết luận đinh tán ở vòng trong đủ bền

*Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài

- Memax : Mô men cực đại của động cơ Memax = 178.5 (N.m).

- Z1 : Số lượng moay ơ riêng biệt, với ly hợp một đĩa bị động thì Z1=1

- Z2 : Số then hoa của moay ơ Z2 =10

- L : Chiều dài moay ơ L = 40,6 (mm) = 0,0406 (m)

- D : Đường kính ngoài của then hoa D =29(mm) = 0,029(m)

- d : Đường kính trong của then hoa d = 23 (mm) = 0,023 (m)

- b : Chiều rộng then hoa b = 4 (mm) = 0,004 (m)

Lần lượt thay số vào công thức (3.4) và (3.5) ta có:

3.3.3Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động:

Hình 4 Sơ đồ tính toán đinh tán gắn xương đĩa bị động với moay-ơ.

Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đườngkính d = (6÷10) mm Đối với xe con chọn d = 6 (mm)

*Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập :

- Ứng suất cắt của đinh tán :

τc = = = 12146823,5 (N/m2) = 121.4(kg/cm2 )

- Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:

σd = = =57211538,46 (N/m2) = 572.1 (kg/cm2 )

Trong đó:

Hình 5 Cấu tạo lò xo đĩa côn lắp đặt.

- Phương án 1 (Hình a): Lò xo tác dụng lên đĩa ép qua vành ngoài

- Phương án 2 (Hình b): Lò xo tác dụng lên đĩa ép qua vành trong

Phương án 1 được sử dụng rộng rãi vì phương án này có kết cấu cơ cấu mở đơn giản ( Chiều lực mở từ ngoài vào)

Phương án 2 tuy cách lắp lò xo đơn giản,lực mở và ứng suất trong lò xo nhỏ hơn nhưng ngày nay ít sử dụng vì kết cấu cơ cấu mở phức tạp hơn

Ở đây ta chọn phương án 1 khi lắp đĩa ép

- Lực ép của lò xo đĩa côn.

Lực ép cần thiết của lò xo đĩa côn được tính theo công thức:

Flx = k0 PƩ = 1,05 4890 = 5134,93 (N)

Trong đó: + PƩ lực ép cần thiết của ly hợp PƩ = 4890 ( N)

+ ko : Hệ số tính đến sự giản nở ,sự nới lỏng của lò xo.ko=(1,05÷1,08).chọn ko=1,05

2 1

- Các kích thước cơ bản của lò xo ép đĩa nón cụt

Hình 7 Sơ đồ tính toán lò xo đĩa côn (? Là λ )

Lực tác dụng lên đĩa ép ký hiệu là Fm ,còn lực tác dụng lên lò xo đĩa côn để mở

ly hợp Flx

Việc tính toán lò xo đĩa nhằm xác định độ biến dạng của nó khi lắp đặt.Lò xo tạo được lực ép cần thiết lên đĩa ép.Lực ép của lò xo tác dụng lên đĩa ép được tính theo công thức sau:

Flx = (3.6)

Trong đó:

- λ : Khoảng dịch chuyển của lò xo ở chổ đặt lực ép Fm do sự quay của vành liền quanh vòng tỳ

- l2 = l2’ + l2’’ :Dịch chuyển của lò xo ở đầu phần đòn mở khi mở ly

Ở đây: l2’ = λ (Dc – Di)/(De – Dc) Thành phần dịch chuyển gây ra sự thayđổi góc nghiêng của vành lò xo

l2’’ :Biến dạng uốn của các cánh đòn mở.Do l2’’ rất nhỏ nên l2 ≈ l2’

- E : Mô đuyn đàn hồi của lò xo côn,với thép lò xo E = 2,1 1011

Flx = 7,072 1011 1,2 λ.[4.10-6 +(0,004 – 2 λ).(0,004 -0,5 2 λ)]

Khi lò xo nón cụt được ép phẳng vào ly hợp (λ= = =0,002 ) thì lực ép của lò xo

Flx = 5134,93 (N)

*Các kích thước cơ bản của đòn mở lò xo ép đĩa nón cụt

- Kích thước đặc trưng cho đòn mở của lò xo đĩa côn Di cùng các thông số

cơ bản xác định được theo yêu cầu đặc tính làm việc nêu trên phải thỏa mãn điều kiện bền bền khi mở ly hợp:

- σ = (3.8)

- D = (3.9)

- α = Arc tan (3.10)

Trong đó :

- σ :ứng suất lớn nhất tại điểm nguy hiểm ( điểm B hình 7), N/m2

- Di đường kính đĩa côn [m]

α = Arc tan = 0,2 (rad)

- Thế số vào công thức (3.7) ta có kết quả , σ = 760,2 MN/m2

So với ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo [σ] =1000 [MN/m2] thì lò xo đĩa nón cụt đã thiết kế thỏa mãn điều kiện bền

3.3.5 lo xo giảm chấn:

- Bán kính đặt lò xo thường được chọn theo đường kính ngoài mặt bích moay-ơ và nằm trong giới hạn sau: R = (29÷130)mm Chọn R = 50 (mm)

- Số lượng lò xo giảm chấn : Theo xe tham khảo n = 6

Lực cực đại tác dụng lên một lò xo được xác định theo công thức sau:

Fmax gc = (N) (3.11)

Trong đó:

- R: Bán kính đặt các lò xo giảm chấn.R = 50 (mm)

- n: Số lượng lò xo giảm chấn.n = 6

- Mms: Mômen ma sát của ly hợp.Mms= β Me max 1,5 178,5 =267,8[N.m]

- Mmsgc: Mômen ma sát giảm chấn.Theo kinh nghiệm :

Mmsgc = (0,06÷0,17).Memax = (0,06÷0,17).160= (9,6 ÷ 27,2) = 20[N/m]

Thay số vào công thức (3.11) : Fmax gc = =825,8 N

-Đường kính trung bình của vòng lò xo :

Đường kính trung bình của lò xo thường được chọn trong giới hạn sau:

-Chiều dài làm việc của lò xo giảm chấn :

Chiều dài làm việc của lò xo giảm chấn ứng với khe hở giữa các vòng bằng

0 được xác định bằng công thức sau:

Llv = no.d = 4,28.3 = 12,8 (mm)-Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do :

Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do được xác định theo công thức sau:

Lmax = Llv+λ+0,5.d = 12,8+3+0,5.3 = 17,3(mm)-Độ cứng của lò xo :

Độ cứng của lò xo được xác định theo công thức sau:

Clx = = =55055,6 (N/m)

-Kiểm nghiệm lò xo giảm chấn :

Lò xo giảm chấn được kiểm nghiệm theo ứng suất xoắn:

τ = (3.12)

Trong đó:

- Fmaxgc: Lực cực đại tác dụng lên một lò xo giảm chấn.Fmaxgc= 825,8(N)

- D: Đường kính trung bình của vòng lò xo.D = 15 (mm)

- d: Đường kính dây lò xo.d = 3 (mm)

- k: Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải được chọn theo tỷ

τ < [τ] lò xo giảm chấn làm việc đảm bảo bền

Bảng: thông số và đặc tính làm việc của lò xo giảm chấn:

Đường kính trung bình của lò xo(mm) 15

Số vòng làm việc của lò xo (vòng) 4,8

Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do(mm) 18,9

Chiều dài làm việc của lò xo (mm) 14,4

Lực ép lớn nhất lên một lò xo (N) 733,3

4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY H

-

Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực và cơ khí kết hợp

Các kích thước cơ bản và các thông số động học của cơ cấu dẫn động ly hợp của xe tham khảo Mockbur 402 theo sơ đồ ở hình trên

- δ01: Khe hở cần thiết giữa piston của xilanh chính với thanh truyền lực củabàn đạp δ01=0,5÷1 (mm) Chọn δ01=1 (mm).

- δ02: Hành trình đóng lổ thông bù dầu trong xilanh chính δ02=1,5÷2 (mm).Chọn δ02=2 (mm)

- Hành trình tự do của bàn đạp: Để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và

bạc mở,được xác định bằng công thức sau:

S0 = δ0 inm ibđ +(δ01 +δ02) ibđ = 3 2,21 5,71 +(1 +2) 5,71 =55,01(mm)

- Hành trình làm việc của bàn đạp ly hợp:

Slv = λm idm inm .ibd = 2,5 5,31 2,21 5,71 = 167,64 (mm)

Trong đó :

λm: Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp λm = δm .i + δdh

o δm : khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp δm = 0,75 ÷ 1 [mm] chọn

Lực cần thiết của người lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp là:

Đối với xe du lich thì [Fbd ]=150 [N]