TKMH KCTT - Cao Anh Tài

Tên đề tài: Thiết kế ly hợp ô tô Sinh viên: Cao Anh Tài TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ ƠTƠ    THIẾT KẾ MƠN HỌC KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ NỘI DUNG: THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ Họ tên: Cao Anh Tài Mã sinh viên: 171300403 Lớp : Cơ khí tơ Hệ : Chính quy Khóa : 58 Giáo viên hướng dẫn: PGS.Ts.Vũ Tuấn Đạt Hà Nội MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Hiện nay, giao thơng vận tải nhu cầu cần thiết người xã hội Nó chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân Phương tiện vận tải ngày phát triển hoàn thiện đại với nhiều phương tiện vận chuyển chuyên dùng Trong tơ loại phương tiện đóng vai trị quan trọng việc vận chuyển hàng hóa chuyên trở người Ơ tơ có tính động, dễ sử dụng, phù hợp với nhu cầu giao thông vận tải nước ta Phát triển nghành công nghiệp ô tô nước ta phải gắn kết với tổng thể phát triển chung nước Để đảm nhiệm vai trị quan trọng ngành tơ phải nghiên cứu, sáng tạo, tiếp thu, tìm tịi, học hỏi tiến khoa học kỹ thuật nước bạn Đưa nước ta ngày phát triển, hội nhập với kinh tế giới, sánh vai với cường quốc giới Đối với nước ta nay, với điều kiện giao thơng cịn nhiều khó khăn, đường xá cịn nhiều đèo dốc, địa hình phức tạp nhiều bụi bẩn, đặc biệt phải thường xuyên tăng tải Do sau thời gian vận hành thường hay hư hỏng cụm như: phanh, ly hợp, cầu, nhíp, Nhu cầu thực tế đặt phải nắm bắt thông số kỹ thuật, tiêu làm việc cụm, tính bền chi tiết để phục vụ, sửa chữa, thay thế, củng cố thiết bị, góp phần nâng cao tính an tồn cho người sử dụng, đáp ứng nhu cầu thực tế Em giao nhiệm vụ “Tính tốn thiết kế hệ thống ly hợp cho xe khách“ tham khảo số loại xe thông dụng Ly hợp xe loại ly hợp ma sát khô, đĩa, lị xo trụ, dẫn động thủy lực, trợ lực khí nén CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP 1.1 Những vấn đề chung ly hợp 1.1.1 Công dụng Có nhiệm vụ truyền cắt mơmen từ trục khuỷu động tới hệ thống truyền lực Là cấu an toàn nhằm tránh tải cho hệ thống truyền lực động chịu tải lớn Ly hợp có khả dập tắt tượng cộng hưởng truyền động nhằm nâng cao chất lượng truyền lực 1.1.2 Phân loại - Theo phương pháp truyền mô men chia ra: + Ly hợp ma sát: Mô men truyền động nhờ mặt ma sát + Ly hợp thủy lực: Mô men truyền nhờ chất lỏng + Ly hợp nam châm điện: Mô men truyền nhờ tác dụng trường nam châm điện + Loại liên hợp: Mô men truyền nhờ loại kết hợp - Tùy theo hình dạng chi tiết ma sát chia ra: + Ly hợp đĩa: Phần bị động gồm một, hai nhiều đĩa + Ly hợp nón: Đĩa bị động có dạng hình nón + Ly hợp hình trống: Phần bị động làm theo kiểu má phanh tang trống Loại ly hợp hình nón tang trống ngày khơng dùng tơ mơ men qn tính chi tiết bị động chúng lớn gây nên tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực đóng ly hợp Đối với tơ loại ly hợp ma sát dùng nhiều - Theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa chia ra: Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa): lực ép sinh lò xo + Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ngồi lực ép lị xo cịn có lực ly tâm trọng khối ép thêm vào + Loại ly tâm: ly hợp ly tâm thường sử dụng điều khiển tự động Ở ly hợp lực ly tâm sử dụng để đóng mở ly hợp, cịn áp lực đĩa ép tạo lị xo Ít lực ly tâm sử dụng để tạo áp lực đĩa ép - Theo kết cấu cấu đĩa ép chia ra: + Ly hợp thường đóng + Ly hợp khơng thường đóng 1.1.3 u cầu Ly hợp đòi hỏi yêu cầu sau: - Đảm bảo truyền hết mômen từ động tới HTTL điều kiện sử dụng - Khi khởi hành xe, chuyển số, q trình đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh HTTL - Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dịng truyền nhanh chóng, dứt khốt - Khối lượng chi tiết, momen quán tính phần đĩa bị động ly hợp phải nhỏ, dễ dàng thực chuyển số - Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện bảo dưỡng tháo lắp Ngoài yêu cầu trên, ly hợp chi tiết máy khác, cần đảm bảo độ bền cao, làm việc tin cậy, giá thành hạ 1.2 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc số loại cấu ly hợp Cấu tạo chung ly hợp gồm: - Phần chủ động: + Vỏ ly hợp bắt cố định với bánh đà bu lông + Đĩa ép - Phần bị động: + Đĩa bị động + Trục ly hợp - Phần tạo lực ép: + Lò xo ép - Phần đóng, mở ly hợp: + Bàn đạp + Càng mở + Ổ bi tỳ + Đòn mở 1.2.1 Cụm ly hợp ma sát đĩa lò xo trụ nén biên Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát đĩa lò xo trụ nén biên 1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát; 3- Đĩa ép; 4- Lò xo trụ; 5- Vỏ ly hợp; 6- Bạc mở; 7- Lò xo giảm chấn; 8- Đòn mở; 9- Bi ‘T’;10- Càng mở Nguyên lý làm việc: Ly hợp thuộc loại thường đóng - Trạng thái đóng ly hợp: Bàn đạp ly hợp trạng thái ban đầu Dưới tác dụng lò xo trụ (4), đĩa bị động (2) ép bánh đà (1) đĩa ép (3) lực lị xo (4) Mơmen ma sát tạo lên chúng Mômen xoắn truyền từ phần chủ động tới phần bị động qua bề mặt tiếp xúc đĩa bị động (2) với bánh đà đĩa ép tới trục bị động ly hợp sang hộp số Khi làm việc số nguyên nhân mà mơmen hệ thống chuyền lực lớn giá trị mômen ma sát ly hợp, ly hợp trượt đóng vai trị cấu an tồn tránh tải cho hệ thống truyền lực - Trạng thái mở ly hợp: Khi tác dụng lực điều kiện lên bàn đạp Bàn đạp dịch chuyển làm đòn kéo dịch chuyển làm mở (10) tác động lên ổ bi tỳ (9) dịch sang trái khắc phục khe hở “δ”, tác động đòn mở (8) ép lò xo (4) kéo đĩa ép (3) dịch sang phải tách bề mặt ma sát đĩa bị động khỏi bánh đà đĩa ép Mômen ma sát giảm giần triệt tiêu Ly hợp mở ngắt mômen truyền từ động tới hệ thống truyền lực 1.2.2 Cụm ly hợp ma sát đĩa lị xo đĩa Hình 1.2 sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát đĩa lò xo màng 1-Bàn đạp; 2-Lò xo hồi vị; 3-Đòn kéo; 4-Càng mở; 5-Trục bị động; 6-Ổ bi tỳ; 7-Vỏ ly hợp; 8-Lò xo đĩa; 9-Đĩa ép;10-Đĩa ma sát; 11-Bánh đà; 12-Then hoa; 13-Trục khuỷu Nguyên lý làm việc: Khác với ly hợp lò xo trụ nén biên, loại có lị xo ép dạng đĩa có vành tựa vào vỏ ly hợp, vành nối với đĩa ép Việc đóng mở thực nhờ địn mở, đầu địn mở tựa vào ổ bi mở, đầu nối với đĩa ép, điểm tựa đặt vỏ ly hợp tạo nên cấu đòn bẩy 1.2.3 Cụm ly hợp ma sát đĩa lị xo trụ nén biên Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát đĩa lò xo trụ nén biên 1-Bánh đà; 2-Lò xo ép trung gian; 3- Đĩa ép trung gian ; 4- Đĩa ma sát ; 5Bulong hạn chế; 6-Đĩa ép ngoài; 7-Lò xo trụ ; 8-Vỏ ly hợp; 9-Bạc mở; 10-Trục; 11-Càng mở; 12-Bi ‘T’; 13-Đòn mở; 14-Lò xo giảm chấn Nguyên lý làm việc: Trạng thái đóng ly hợp: trạng thái lò xo đầu tựa vào vỏ ly hợp 8, đầu tựa vào đĩa ép tạo lực ép đẻ ép chặt toàn đĩa ma sát đĩa ép trung gian với bánh đà làm cho phần chủ động phần bị động tạo thành khối cứng Khi mô men từ động truyền từ phần chủ động sang phần bị động ly hợp thông qua bề mặt ma sát đĩa ma sát với đĩa ép trung gian với đĩa ép lò xo ép Tiếp đó, mơ men truyền vào xương đĩa bị động qua giảm chấn 14 đến moay truyền vào trục ly hợp lúc bi T 12 địn mở 13 có khe hở 3-4mm Trạng thái mở ly hợp: cần ngắt truyền động từ động tới trục sơ cấp hộp số, người lái tác dụng lực vào bàn đạp thông qua mở 11, bạc mở mang bi T 12 dịch chuyển sang trái Sau khắc phục hết khe hở bi 12 tỳ vào đòn mở 13 Nhờ có khớp lề địn mở liên kết với vỏ nên đầu đòn mở 13 kéo đĩa ép nén lò xo lại để dịch chuyển sang phải tạo khe hở đĩa ma sát với đĩa ép, đĩa ép trung gian bánh đà Khi bề mặt ma sát phận chủ động bị động ly hợp tách ngắt truyền động từ động tới trục sơ cấp hộp số 1.3 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc số loại dẫn động ly hợp 1.3.1 Dẫn động thủy lực 10 δ 11 Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo dẫn động ly hợp thủy lực Đĩa bị động; Đĩa ép; Lò xo ép; Bi T; Lò xo hồi vị bi T; Xi lanh chính; Lò xo hồi vị bàn đạp; Bàn đạp; Càng mở; 10 Xi lanh công tác; 11 Ống dẫn dầu Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lực Q vào bàn đạp ly hợp 8, nhờ đẩy đẩy pitston xy lanh sang trái, lúc dầu qua ống dẫn dầu 11 vào xy lanh công tác 10, đẩy piston sang phải, làm cho mở ly hợp mở quay quanh tâm O, đồng thời đẩy Bi T mở sang trái Bi T mở tác động nên đầu đòn mở ly hợp tách đĩa ép khỏi bề mặt ma sát Ly hợp mở Khi người ta thả bàn đạp ly hợp 1, tác dụng lị xo hồi vị lò xo ép làm piston xilanh xylanh cơng tác từ từ trở vị trí ban đầu 1.3.2 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén 10 11 12 Hình cấu tạo ly hợp trợ lực khí khí; Xi δ 1.5: Sơ đồ dẫn động thủy lực nén Ống dẫn lanh công tác; Càng mở; Đĩa bị động; Đĩa ép; Lò xo ép; Bi T; Lò xo hồi vị; Bình khí nén; 10 Xi lanh phân phối; 11 Lò xo hồi vị bàn đạp; 12 Bàn đạp Nguyên lý làm việc: Khi người lái tác dụng lực Q lên bàn đạp ly hợp 12, làm cho đòn dẫn động đẩy thân van phân phối 10 sang trái Khi mặt trái thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình nắp cần piston làm cho mở ly hợp quay quanh giá đẩy bi T sang trái Đồng thời với việc nắp bên phải thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn chế hành trình cần piston đầu piston van phân phối tỳ vào phớt van làm van mở Khí nén lúc từ khoang qua van theo đường dẫn khí nén vào xylanh đẩy xylanh lực dịch chuyển làm mở quay quanh giá Ly hợp mở Khi người lái tác dụng vào bàn đạp ly hợp tác dụng lò xo hồi vị 11 kéo bàn đạp trở vị trí ban đầu Đồng thời thơng qua địn dẫn động kéo thân van phân phối sang phải, mặt đầu bên phải piston van phân phối chạm vào mặt bích bên phải thân van piston đẩy sang trái, làm mở ly hợp quay đẩy bạc mở ly hợp 19 sang phải Cùng lúc đó, tác dụng lị xo hồi vị phớt van phân phối đẩy van đóng kín cửa van Khí nén từ xilanh lực theo đường dẫn khí nén vào khoang qua đường thơng với khí trời thân piston ngồi Lúc ly hợp trạng thái đóng hồn tồn 1.3.3 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không i= (2.15) Trong đó: x – chuyển vị làm việc lị xo; x = G – Mô đun đàn hồi trượt; G = 8.104 (N/mm2) Suy ra: i = 4,7 (vòng) Chọn i = (vòng) - Số vòng thực tế lò xo: i0 = i +1,5 = +1,5 = 6,5 (vịng) (Kể thêm vịng mỡi đầu mút) - Chuyển vị lớn lò xo (kể từ chưa chịu tải đến lúc đạt N max) λ= (2.16) Suy ra: λ= - Bước vòng lò xo chưa chịu tải: t=d+ +δ (2.17) Trong đó: δ – khe hở vòng lò xo chịu lực lớn Nmax δ = 0,1.d = 0,1.8 = 0,8 (mm) Suy ra: t = + + 0,8 = 11,36 (mm) - Chiều dài lò xo lúc chưa chịu tải: H0 = (i0 – 0,5).d + i.(t – d) (2.18) Suy ra: H0 = (6,5 – 0,5).8 + 5.(11,36 – 8) = 64,8 (mm) 2.4.4 Kiểm tra bền lò xo ép - Kiểm tra ổn định lò xo: = = 1,62 <  Do lị xo khơng cần đặt ống để phịng ổn định - Kiểm tra theo ứng suất cắt: τ = ≤ [τx] (2.19) Trong : τ - Ứng suất sinh ứng với trường hợp mở ly hợp [τx] - Ứng suât cắt cho phép ; [τx] = 6000 KG/cm2 k – Hệ số tập trung ứng suất ; k = 1,31 Suy : τ = = 428,5 (N/mm2) = 4285 (KG/cm2) < [τx] Vậy lò xo đủ điều kiện bền cắt 2.5 Thiết kế giảm chấn D 2.5.1 Lựa chọn kích thước giảm chấn Hình 2.4 Sơ đồ tính tốn lò xo giảm chấn Lò xo giảm chấn đặt đĩa bị động để tránh tượng cộng hưởng tần số cao dao động xoắn thay đổi mômen động hệ thống truyền lực Đồng thời đảm bảo truyền mômen cách êm dịu từ đĩa bị động đến moay-ơ trục ly hợp Mơmen cực đại có khả ép lị xo giảm chấn xác định sau: (2.20) Trong : Gb - Trọng lượng bám ôtô (N) (N) ϕ - Hệ số bám đường, với đường tốt lấy: ϕ = 0,8; rb - Bán kính làm việc trung bình bánh xe, rb = 0,438 m; io - Tỉ số truyền truyền lực chính, io = 5,3; ih1 - Tỉ số truyền hộp số số truyền 1, ih1 = 6,9; ip - Tỉ số truyền hộp số phụ số truyền thấp, ip = = 742,57 (N.m) Mơmen quay mà giảm chấn truyền tổng mômen quay lực lị xo giảm chấn mơmen ma sát Mmax = M1 + M2 = P1*R1*Z1 + P2*R2*Z2 (2.21) Trong : M1 - Mơmen quay lực lị xo giảm chấn dùng để dập tắt dao độn cộng hưởng tần số cao; M2 - Mômen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng tần số thấp Thường lấy M2 = 25% Mmax = 25%.742,57 = 185,642 (N.m) M1 = Mmax – M2 = 742,57 – 185,642 = 556,928 (N.m) R1 - Bán kính đặt lị xo giảm chấn, chọn R1 = 80 mm; Z1 - Số lượng lò xo giảm chấn đặt moay-ơ, chọn Z1 = 6; R2 - Bán kính trung bình đặt vòng ma sát, chọn R2 = 70 mm; Z2 - Số lượng vịng ma sát (số đơi bề mặt sát), chọn Z2 = 2; µ - Hệ số ma sát vòng ma sát đĩa bị động; P1 - Lực ép lò xo giảm chấn (N) P2 - Lực tác dụng lên vòng ma sát (N) Khi chưa truyền mômen quay, tựa nối đĩa có khe hở λ1 , λ2 tới thành bên moay-ơ Hình 2.5 Sơ đồ bố trí chốt tựa λ1 - Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn lị xo truyền mơmen từ động cơ; λ2 - Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn lị xo truyền mơmen bám từ bánh xe Độ cứng tối thiểu lò xo giảm chấn (hay gọi mômen quay tác dụng lên đĩa bị động để xoay đĩa 1o so với moay-ơ) Độ cứng xác định theo công thức: S = 17,4*R12*K*Z1 (KGcm) (2.22) Trong đó: K - Độ cứng lò xo (KG/cm), K = 1,3 KG/cm; Z1 = - Số lượng lò xo giảm chấn đặt moayơ Ta có: S = 17,4*82*1,3*6 = 8686,08 (KG.cm) Các cửa sổ đặt lị xo moay-ơ có kích thước chiều dài A phải nhỏ chiều dài tự lị xo ít, lị xo ln trạng thái căng ban đầu, thường chọn A = (25 ÷ 27) mm Ta chọn A = 25 mm Hình 2.6 Sơ đồ bố trí cửa sổ moay Khi chuyển mômen quay từ động từ bánh xe qua phận giảm chấn giống cửa sổ moay-ơ đĩa bị động có chiều dài Ở giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ moay-ơ phải bé so với cửa sổ đĩa đoạn a = A1 – A Thường a = (1,4 ÷ 1,6) mm Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng góc (1 ÷ 1,50) → Ta chọn 1,50 Đường kính tựa chọn d = (10 ÷ 12) mm đặt kích thước lỡ B Chọn d = 12 mm Kích thước lỗ B xác định theo khe hở λ1 , λ2 Các trị số λ1 , λ2 chọn khoảng từ (2,5 ÷ 4) mm Chọn λ1 = λ2 = 2,5 mm Vậy kích thước đặt lỡ tựa là: B = d + λ1 + λ2 = 12 + 2,5 + 2,5 = 17 (mm) 2.5.2.Tính tốn bền chi tiết Gọi λ biến dạng toàn lò xo giảm chấn làm việc Chọn λ = 2,5 mm Số vòng làm việc lò xo: (vòng) (2.23) Trong đó: G - Mơđuyn đàn hồi dịch chuyển: G = 8.105 KG/cm2; d - Đường kính dây lị xo giảm chấn, lấy d = mm; D - Đường kính trung bình vịng lị xo, chọn D = 30 mm; n0 - Số vòng làm việc cua lị xo giảm chấn Ta có: (vịng) Chọn no = vòng Chiều dài lò xo trạng thái làm việc: l1 = n0 *d = 9*7 = 63 (mm) Chiều dài lò xo trạng thái tự do: l2 = l1 + λ + 0.5*d = 63 + 2.5 + 0.5*7 = 69 (mm) (2.24) Lò xo giảm chấn kiểm tra bền theo ứng suất xoắn (2.25) Trong : D - Đường kính trung bình vịng lị xo; d - Đường kính dây lị xo; K - Hệ số tập trung ứng suất Hệ số đường kính c = D/d = 30/7 = 4,28 (2.26) Thay vào (2.25) ta được: (KG/cm2) [τ]- Ứng suất cắt cho phép, với vật liệu làm lò xo giảm chấn thép 65T, ta ÷ có: [τ] = 650000 800000 (KG/cm2) Vậy lò xo giảm chấn đảm bảo điều kiện bền 2.6 Kiểm nghiệm bền chi tiết ly hợp 2.6.1 Tính sức bền đĩa bị động Để giảm kích thước ly hợp, ly hợp làm việc điều kiện ma sát khơ chọn vật liệu có hệ số ma sát cao Đĩa bị động gồm ma sát xương đĩa Chọn vật liệu làm xương đĩa thép bon C50, chiều dày xương đĩa chọn δx = mm Chọn vật liệu làm ma sát phê đơ, có chiều dày δ = mm Hình 2.7 Đĩa bị động 1.Moay ; Đinh tán ; Lò xo giảm chấn Tấm ma sát gắn với xương đĩa bị động đinh tán Vật liệu đinh tán chế tạo đồng Đinh tán bố trí dãy đĩa Bán kính dãy đinh tán: r = R2 - = 237 - = 217,75 (mm) Trong đó: b – Bề rộng vành ma sát b = R2 – R1 = 237 – 160 = 77 (mm) Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán xác định theo công thức: ... lò xo màng 1-Bàn đạp; 2-Lò xo hồi vị; 3-? ?òn kéo; 4-Càng mở; 5-Trục bị động; 6-? ?? bi tỳ; 7-Vỏ ly hợp; 8-Lò xo đĩa; 9-? ?ĩa ép;1 0-? ?ĩa ma sát; 11-Bánh đà; 12-Then hoa; 13-Trục khuỷu... biên 1-Bánh đà; 2-Lò xo ép trung gian; 3- Đĩa ép trung gian ; 4- Đĩa ma sát ; 5Bulong hạn chế; 6-? ?ĩa ép ngoài; 7-Lò xo trụ ; 8-Vỏ ly hợp; 9-Bạc mở; 10-Trục; 11-Càng mở; 12-Bi... sát đĩa lò xo trụ nén biên 1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát; 3- Đĩa ép; 4- Lò xo trụ; 5- Vỏ ly hợp; 6- Bạc mở; 7- Lò xo giảm chấn; 8- Đòn mở; 9- Bi ‘T’;1 0- Càng mở Nguyên lý làm việc: