nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình của Thầy đã giúp đỡ hết sức mình, cung cấp nhiều thông tin quý báu và tạo điều kiện cho chúng em trong quá trình thực hiện đồ án này trong tình hình dịch bệnh diễn ra phức tạp.
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặc vấn đề
Lý do chúng tôi chọn đề tài thiết kế hệ thống ly hợp trên ô tô là vì ly hợp đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong cấu trúc của xe Chúng tôi mong muốn tìm hiểu sâu hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và khả năng vận hành của ly hợp để nâng cao kiến thức và ứng dụng trong thực tiễn.
Ly hợp là một bộ phận quan trọng trong ô tô, giúp việc chuyển số diễn ra một cách êm dịu Nó đóng vai trò kết nối trục ra của động cơ với trục vào của hộp số thông qua cơ chế ăn khớp giữa chúng.
Mục tiêu
- Trình bài được công dụng, các yêu cầu và phân loại ly hợp trên ô tô.
- Nắm đươc kết cấu nguyên lý hoạt động của ly hợp.
Đo đạc kích thước chính xác là bước quan trọng để tạo ra các bản vẽ 3D và 2D Qua việc thu thập số liệu từ ly hợp thật trên ô tô, chúng ta có thể xây dựng mô hình ly hợp trên phần mềm 3D và 2D một cách hiệu quả.
Nội dung
- Sử dụng số liệu đo được trên ly hợp thực tế từ đó mô phỏng trên phần mềm.
- Nêu được các công dụng yêu cầu phân loại của ly hợp
- Lựa chọn các phương án tính toán và thiết kế được các cụm ly hợp
Hình 1.1: Ly hợp trên ô tô
Phương pháp nghiên cứu
- Sử dụng nguồn thông tin internet.
- Các số thực tế đo được trên ly hợp thật.
- Sử dụng phần mềm mô phỏng 3D Solidwork.
- Trao đổi thảo luận giữa các thành viên trong nhóm về nội dụng đồ án cũng như phân bố công việc đảm nhiệm nhiệm vụ của từng thành viên.
Kết cấu đồ án môn học
- Chương 1: Giới thiệu đề tài
- Chương 2: Ly hợp trên ô tô
- Chương 3: Thông số đo kiểm và bản vẽ thiết kế
LY HỢP TRÊN Ô TÔ
Công dụng
Ly hợp là thiết bị kết nối trục khuỷu với hệ thống truyền lực, giúp truyền mô men quay một cách êm ái Nó cũng cho phép ngắt kết nối truyền động đến hệ thống truyền lực một cách nhanh chóng và hiệu quả khi cần thiết.
- Khi chịu tải quá lớn ly hợp đóng vai trò như một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động cơ.
Yêu cầu
Ly hợp cần phải truyền tải mô men xoắn tối đa của động cơ mà không gặp hiện tượng trượt trong mọi điều kiện Điều này đòi hỏi ma sát của ly hợp phải lớn hơn mô men xoắn của động cơ để đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định.
Khi kết nối, cần thực hiện một cách nhẹ nhàng để tránh gây va đập cho hệ thống truyền lực Ngược lại, khi ngắt kết nối, cần phải thực hiện nhanh chóng và dứt khoát để thuận lợi cho việc gài số và giảm thiểu tải trọng động lên hộp số.
Mô men quán tính của phần bị động cần phải được giữ ở mức thấp để đảm bảo hiệu suất Ly hợp đóng vai trò quan trọng như một bộ phận an toàn trong hệ thống Hệ thống điều khiển cần phải dễ dàng, với lực tác động lên bàn đạp côn phải nhẹ nhàng.
Bộ ly hợp có thiết kế đơn giản và gọn nhẹ, giúp thoát nhiệt hiệu quả khi trượt Với giá thành hợp lý và tuổi thọ cao, sản phẩm này dễ dàng tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng, mang lại tiện lợi cho người sử dụng.
Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ hoạt động, bánh đà quay và đĩa ma sát được ép chặt lên bánh đà nhờ lực từ đĩa ép Lực ma sát này giúp các chi tiết kết hợp lại, tạo thành một khối đồng nhất quay theo bánh đà.
Để tách ly hợp, bạn cần đạp vào bàn đạp côn thông qua đòn bẩy và khớp nối, khiến bạc mở bị đẩy vào kéo đĩa ép ra, làm cho các bề mặt bị hở ra.
Kết cấu chung
Cụm ly hợp ma sát gồm có 3 phần:
Phần chủ động của hệ thống bao gồm bánh đà được lắp cố định trên trục khuỷu, nắp ly hợp được gắn chặt với bánh đà thông qua các bu lông Mâm ép được lắp đặt qua cần đẩy và giá đỡ trên nắp ly hợp, đồng thời mâm ép quay cùng với nắp ly hợp và bánh đà.
Phần bị động của hệ thống ly hợp bao gồm đĩa ly hợp (đĩa ma sát) và trục bị động (trục sơ cấp của hộp số) Đĩa ly hợp được trang bị moay ơ lắp then hoa trên trục bị động, giúp truyền mô men cho trục này và cho phép đĩa ly hợp trượt dọc trên trục bị động trong quá trình ngắt và nối ly hợp.
Cơ cấu điều khiển ngắt ly hợp gồm có 2 loại:
- Loại cơ khí gồm có: bàn đạp, thanh kéo, càng cắt, vòng bi cắt ly hợp.
- Loại thủy lực gồm có: bàn đạp,xy lanh chính, xy lanh con, càng cắt, vòng bi cắt ly hợp.
Hình 2.1: Kết cấu chung ly hợp 2.4.1 Bánh đà
Hình 2.2: Kết cấu bánh đà
Bánh đà là một bộ phận quan trọng trong động cơ, giúp tạo ra mô men quán tính khối lượng và hỗ trợ khởi động thông qua vòng răng khởi động Trên bánh đà, các lỗ khoan xiên cho phép lưu thông không khí, giúp loại bỏ nhiệt độ, bụi bẩn và dầu mỡ Nếu các lỗ này bị tắc, khả năng tản nhiệt sẽ bị giảm sút Hơn nữa, bánh đà được thiết kế dày để hấp thụ lượng nhiệt lớn phát sinh từ hoạt động của ly hợp.
Bánh đà được gia công với bề mặt nhẵn nhằm tạo ra độ ma sát cần thiết Trên bề mặt này, các lỗ được khoan để lắp đặt các bộ phận của ly hợp Ngoài ra, một lỗ khoan ở giữa bánh đà còn được sử dụng để lắp bạc đạn đỡ trục sơ cấp của hộp số.
Bạc đạn ở tâm của bánh đà giữ vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ đầu ngoài cùng của trục sơ cấp hộp số Nó hoạt động như một ổ lót dẫn hướng, có thể là bạc đạn bi hoặc ống lót đồng, và cả hai loại đều cần được bôi trơn để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Bánh đà khối lượng kép
Hình 2.3: Kết cấu bánh đà khối lượng kép
Bánh đà, thường được sử dụng trong động cơ Diesel, có chức năng hấp thu rung động và giảm chấn cho động cơ Lò xo bên trong bánh đà giúp làm êm dịu dòng công suất truyền ra, đồng thời giảm mỏi cho các bộ phận của ly hợp và hộp số.
Võ ly hợp là một chi tiết quan trọng trong phần chủ động, được chế tạo từ thép tấm, giúp giảm khối lượng và kích thước của ly hợp Mặc dù vậy, chi phí sản xuất vẫn khá cao.
- Chức năng chính là nối và cắt công suất động cơ chính xác, kịp thời.
Nắp ly hợp được gắn với bánh đà thông qua bu lông, dẫn đến việc tốc độ quay của nắp ly hợp tương đương với tốc độ quay của trục khuỷu Do đó, việc cân bằng và khả năng tỏa nhiệt của nắp ly hợp là rất quan trọng trong quá trình ăn khớp.
Nắp ly hợp được trang bị các lò xo nhằm ép đĩa ép vào đĩa ly hợp, giúp tăng cường hiệu suất hoạt động Các loại lò xo sử dụng có thể là lò xo trụ hoặc lò xo đĩa, mỗi loại đều có những đặc điểm riêng biệt trong việc tạo ra lực ép cần thiết.
- Có 2 loại mâm ép cơ bản: mâm ép lò xo trụ, mâm ép lò xo màng.
2.4.2.1 Mâm ép lò xo màng
- Kiểu lò xo này dạng tròn, mỏng, được chế tạo từ thép lò xo Được tán bằng đinh tán hoặc bắt chặt bu lông vào nắp ly hợp.
- Lò xo đĩa được sử dụng rất phổ biến trên các xe du lịch, xe tải nhỏ và các xe hiện đại ngày nay nhờ các ưu điểm sau:
+ Lực bàn đạp ly hợp nhỏ.
+ Lực tác dụng lên mâm ép đều hơn lò xo trụ.
+ Lực lò xo không giảm ở tốc độ cao.
+ Các lá tản nhiệt có thể được lắp trên đĩa ép.
+ Vì dạng tròn nên dễ cân bằng.
+ Cấu trúc đơn giản hơn lò xo tròn.
2.4.2.2 Mâm ép lò xo trụ
Hình 2.6: Cấu tạo mâm ép lò xo trụ
Mâm ép lò xo trụ bao gồm một số lò xo trụ, giá đỡ và cần nhả ly hợp, trong đó lò xo đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp áp lực lên đĩa ép.
- Số lò xo được sử dụng tùy thuộc và nhiệm vụ của đĩa được thiết kế.
2.4.3 Vòng bi đóng ngắt ly hợp
Hình 2.7: Kết cấu vòng bi mở ly hợp
Ổ bi chặn thường được lắp trên lõi có rãnh lắp của càng mở ly hợp Ổ bi (vòng bi) có khả năng trượt tịnh tiến trên ống trượt, giúp thực hiện việc đóng ngắt ly hợp hiệu quả.
Chức năng của hệ thống này là hấp thụ sự chênh lệch tốc độ giữa càng cắt ly hợp không quay và lò xo đĩa đang quay, nhằm truyền chuyển động từ càng cắt vào lò xo đĩa một cách hiệu quả.
2.4.4 Đĩa ma sát (đĩa ly hợp)
Cấu trúc của đĩa ly hợp gồm:
Mặt ma sát, thường được chế tạo từ amian hoặc các vật liệu chịu nhiệt độ cao khác, kết hợp với dây đồng đan hoặc đúc lại, có vai trò quan trọng trong việc truyền công suất Chúng tiếp xúc đồng đều với bề mặt ma sát của đĩa ép ly hợp và bánh đà, giúp đảm bảo quá trình truyền động êm ái và không bị trượt.
Moayơ đĩa ly hợp là bộ phận được lắp đặt giữa các tấm, cho phép chuyển động nhẹ theo chiều quay của lò xo giảm chấn, giúp giảm va đập khi áp lực bị ngắt Với thiết kế ăn khớp bằng then hoa vào trục sơ cấp của hộp số, moayơ này giúp đĩa ly hợp di chuyển dọc trục trong quá trình hoạt động.
Cao su chịu xoắn được sử dụng trong moay ơ ly hợp để giảm thiểu va đập quay khi vào ly hợp, thông qua việc dịch chuyển nhẹ theo hình tròn Một số loại đĩa có lò xo giảm chấn cũng thực hiện chức năng tương tự như cao su chịu xoắn.
Phân loại
Hiện nay ly hợp trên ô tô thương được phân loại theo 4 cách sau:
- Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
- Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
- Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
- Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
2.5.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì ta chia ly hợp thành 4 loại sau:
Loại 1: Ly hợp ma sát là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau:
Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có:
- Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa):
Ly hợp ma sát một đĩa là thiết bị phổ biến trong hầu hết ôtô và máy kéo, nhờ vào thiết kế đơn giản và gọn nhẹ Nó cho phép việc mở ly hợp một cách dễ dàng và dứt khoát, đồng thời có mô men quán tính của phần bị động nhỏ.
Ly hợp ma sát hai đĩa thường được sử dụng trên xe tải lớn do khả năng truyền mô men quay lớn Mặc dù có ưu điểm trong việc đóng ly hợp êm dịu nhờ vào sự tiếp xúc từ từ của các bề mặt ma sát, nhưng kiểu ly hợp này cũng có nhược điểm như kết cấu phức tạp và khó khăn trong việc tách biệt các đĩa bị động khỏi phần chủ động.
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
Hình 2.10: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa
2 Lò xo đĩa ép trung gian
12 Lò xo hòi vị bàn đạp ly hợp
- Ly hợp ma sát loại hình nón
- Ly hợp ma sát loại hình trống.
Ly hợp ma sát loại đĩa hiện nay được sử dụng phổ biến nhờ vào cấu trúc đơn giản, dễ sản xuất và khối lượng phần bị động tương đối nhỏ.
Kiểu hình nón và hình trống hiện không còn được sử dụng do mô men quán tính lớn của phần bị động, gây ảnh hưởng tiêu cực đến việc gài số Thay vào đó, kiểu ma sát đĩa trở nên phổ biến, với nhiều cấu tạo khác nhau như một đĩa, hai đĩa hoặc nhiều đĩa.
Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có:
- Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng.
- Thép với phêrađô cao su.
Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có:
- Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu) Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo
Nhược điểm của ly hợp ma sát là bề mặt ma sát nhanh mòn do trượt tương đối trong quá trình đóng ly hợp, dẫn đến việc các chi tiết bị nung nóng bởi nhiệt từ công ma sát Mặc dù vậy, ly hợp ma sát vẫn được ưa chuộng trong các ôtô hiện nay nhờ vào những ưu điểm nổi bật của nó.
Loại 2: Ly hợp thủy lực là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu)
Ly hợp thủy lực là loại ly hợp mà mô men ma sát được hình thành nhờ ma sát chất lỏng Ưu điểm nổi bật của ly hợp này là tính êm dịu, nhờ vào đặc tính dễ trượt của chất lỏng, giúp giảm tải trọng động cho động cơ và hệ thống truyền lực.
Ly hợp thủy lực thường gặp khó khăn trong việc gài số do mô men dư, ngay cả khi động cơ có số vòng quay thấp Để khắc phục, ly hợp thủy lực thường được kết hợp với ly hợp ma sát cơ khí, giúp ngắt hoàn toàn ly hợp khi gài số Ưu điểm của ly hợp thủy lực bao gồm độ bền cao, giảm tải trọng động lên hệ thống truyền lực và dễ dàng tự động hóa quá trình điều khiển xe.
Ly hợp thủy lực có nhược điểm như khó chế tạo, giá thành cao và hiệu suất truyền lực thấp do hiện tượng trượt Vì vậy, loại ly hợp này ít được sử dụng trên ôtô, chủ yếu chỉ xuất hiện ở một số mẫu ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài loại ôtô quân sự.
Loại 3: Ly hợp điện từ là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Ly hợp liên hợp, hay còn gọi là ly hợp loại 4, là thiết bị truyền mômen xoắn thông qua sự kết hợp của hai loại ly hợp khác nhau, chẳng hạn như ly hợp thủy cơ Tuy nhiên, loại ly hợp này ít được sử dụng trong các phương tiện ôtô.
2.5.2 Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp:
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại:
- Ly hợp thường đóng: Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.
- Ly hợp thường mở Loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như:C -
2.5.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép:
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau:
Loại 1 Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau:
- Lò xo đặt xung quanh Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hàng.
- Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn).
Lò xo đĩa (hay lò xo màng) là một trong những loại lò xo phổ biến được sử dụng trong ly hợp của ôtô hiện nay Với cấu trúc gọn nhẹ, lò xo đĩa có khả năng tạo ra lực ép lớn và hoạt động đáng tin cậy, đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật trong ngành công nghiệp ôtô.
Hình 2.11: Ly hợp sử dụng lò xo đĩa
Hình 2.12: Ly hợp sử dụng lò xo trụ
Loại 2 Ly hợp điện từ: Lực ép là lực điện từ.
Ly hợp ly tâm loại 3 sử dụng lực ly tâm để điều khiển việc đóng và mở ly hợp Tuy nhiên, loại ly hợp này ít được áp dụng trên các ôtô quân sự.
Ly hợp nửa ly tâm loại 4 là một thiết bị sử dụng lực ép từ lò xo kết hợp với lực ly tâm từ trọng khối phụ để tạo ra hiệu ứng ép mạnh mẽ Tuy có cấu trúc phức tạp, nhưng loại ly hợp này ít được sử dụng phổ biến trong thực tế.
2.5.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp:
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
Loại 1 Ly hợp điều khiển tự động.
Ly hợp điều khiển cưỡng bức loại 2 yêu cầu người lái phải tác động lực lên hệ thống dẫn động để điều khiển Loại ly hợp này chủ yếu được sử dụng trên các ôtô trang bị ly hợp đĩa ma sát, luôn ở trạng thái đóng.
Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì người ta lại chia ra thành 3 loại sau:
Dẫn động bằng cơ khí là hệ thống điều khiển từ bàn đạp tới cụm đèn nổi, thường được sử dụng trên xe con với yêu cầu lực ép nhỏ.
- Dẫn động bằng thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.
Dẫn động có trợ lực là sự kết hợp giữa các phương pháp dẫn động cơ khí và thủy lực, cùng với các bộ phận trợ lực bàn đạp như cơ khí, thủy lực áp suất cao, chân không và khí nén Hiện nay, trợ lực điều khiển ly hợp là một tính năng phổ biến trên ôtô.
THÔNG SỐ ĐO KIỂM VÀ BẢN VẼ CHI TIẾT
Tên bộ phận Thông số đo Hình ảnh Đinh tán d đầu đinh: ỉ8mm d thân đinh: ỉ5,5mm Độ dày mũ:
Lò xo giảm chấn d: ỉ3mm
Bán kính uốn xoắn: 10mm
Lò xo nhỏ d lũ xo: ỉ0,75mm r uốn xoắn:
9,75mm Trụ cao: 11,25mm d mũ: ỉ3mm d trục: ỉ2mm
Chốt dừng d đầu chốt: ỉ9mm d thân chốt: ỉ7mm Độ dày mũ: 1mm
Dày: 1,75mm d ngoài: ỉ123,9mm d trục: ỉ30mm
M5 Đĩa ma sát d trong: ỉ125mm d ngoài: 180mm
12 lỗ M5mm Đĩa ép d ngoài: 180mm d lỗ trong: ỉ45mm Dày: 0,75mm
4 lỗ lắp chốt dừng: ỉ7mm
12 lỗ lắp đinh tán ghép đĩa ma sát Đĩa áp suất ly hợp d đĩa: ỉ190mm d trong: 126,5mm
Moayơ ly hợp d ngoài: ỉ43mm
Chiều cao răng ngoài: 8mm
0,6, 24mm răng Đường hình ngoài: ỉ26mm d chân răng:
Bánh đà d ngoài: 241,9mm d trong: ỉ60mm
4 lỗ không ren: ỉ12 sõu 8 Dày: 17,75mm
5 lỗ ren M5(ỉ5,25mm) ứng với lỗ trên nắp ly hợp.
Dày: 2mm Cao: 17,5mm d trong: ỉ30mm
3 lỗ không ren: ỉ5,25mm Đường kính trong:
Tâm khớp với moayơ Đệm lò xo
Dày: 0,25mm d trong: ỉ50mm d ngoài: ỉ60mm
Cạnh vát: 6mm Đĩa đồng tâm
Dày: 3,75mm d trong: ỉ26mm d ngoài: ỉ37mm