Tài liệu ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÔTÔ II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHO XE TẢI 20 TẤN pdf

Trong quá trình tính toán để hoàn thành bài tậ lớn môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự hướ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHAM KỸ THUẬT VINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÔTÔ II:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHO XE TẢI

20 TẤN

Giáo viên hướng dẫn : DƯƠNG XUÂN MỸ Sinh Viên Thực Hiện : LÊ ĐỨC THUẬN Lớp : ĐHCN Ô TÔ A-K4

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNG NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan,Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán

đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế.

Sau khi học xong môn học ÔTÔ 2, chúng em được tổ bộ môn giao làm nhiệm

vụ bài làm đồ án môn học Trong quá trình tính toán để hoàn thành bài tậ lớn môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự hướng dẫn hết sức tận

tình của thầy giáo Dương Xuân Mỹ, giờ đây sau một thời gian làm việc hăng say,

nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong bài tập lớn môn hoc Tính toán thiết kế ôtô Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp

đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa

về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình.

Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của mình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới Cảm

ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Dương Xuân Mỹ đã giúp em sớm hoàn thành tốt

đồ án môn hoc này.

Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong

khoa

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Lê Đức Thuận

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN

Giáo viên hướng dẫn: Dương Xuân Mỹ

Kết quả đánh giá :

Giáo viên chấm:

Kết quả đánh giá :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ÔTÔ II

Tên đề tài :

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHO XE TẢI 20 TẤN

A Số liệu cho trước

- Xe tải tự đổ 20 tấn

- Trọng lượng xe không tải 11 tấn

- Ma sát khô một đĩa , cơ cấu ép là lò xo hình trụ

- Tốc độ tối đa : 92Km/h

- Mô men xoắn lớn nhất 1275N.m

- Xe tham khảo KAMAZ KD

B Phần thiết kế và tính toán

1 Xác định mô men ma sát của ly hợp, xác định hệ số dự trữ mô men

2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp

3 Tính công trượt riêng

- Tính công trượt của ly hợp khi khởi động ô tô máy kéo

- Xác định công trượt riêng

- Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết

NỘI DUNG TÍNH TOÁN

I Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:

I.1 Trọng lượng toàn bộ của ôtô:

Trọng lượng toàn bộ ô tô được xác định theo công thức sau:

G = Ga =2660(kg) (1-1)

I.2 Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:

Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau:

rbx = ) 25 , 4

2 (B  d (mm) (1-2)Trong đó : B : Chiều rộng lốp

d : Đường kính vànhTheo đề : Kí hiệu của bánh xe 8,4-15

Ở đây : B = 8,4 (inh) = 213,36 (mm)

d = 15 (inh) = 381 (mm) Thay số vào (1-2) ta được : rbx = ) 25 , 4

2

2

15 4 , 8

I.3 Tỷ số truyền của truyền lực chính io :

ta có io =5,14

II Xác định mô men ma sát của ly hợp:

Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ

Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện thì ta phải có :

M ms   M e max   P R tb Z ms [N.m]

Trong đó : - Mms : mômen ma sát cần thiết của ly hợp [N.m]

- Memax :mômen xoắn lớn nhất của động cơ [N.m].Theo đề

Memax=1275 [N.m] = 1275 x 9,81 = 12,51 KN/m

- β : hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để đảm bảo ly hợp truyền hết mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lo xo ép bị giảm tính đàn hồi ,khi các tấm ma sát bị mòn ,…) Mặt khác hệ số β

cũng không được lớn quá vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho

hệ thống truyền lực khi quá tải

Hệ số β được chọn theo thực nghiệm :

Đối với ôtô tải: β = 1,65 ÷ 2,25 Chọn β =1,95

Thay số vào ta có : Mms =Memax.β =166,7.1,95 =325,06 [N.m]

III Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp :

III.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :

Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :

R2 =

 3

max

1 2

.3

R ms

e

K p Z

Zmz : Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Zmz =2

P : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát Để đảm bảo tuổi thọ cho các tấm

ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.105÷2,5.105 [N/m2 ].Vì ly hợp làm việc trong điều kiện nhẹ nên có thể chộn áp suất theo giới hạn trên: p=1,76.105 [N/m2 ]

KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát ,

2

.3

3

3 5

3

3 max

Suy ra bán kính trong R1 của tấm ma sát là : R1 =R2.0,6=190.0,66=125,4 (mm)

 Khi chọn số đôi bề mặt ma sát bằng 2 thì phải kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát bằng công thức sau :

 q i b R

M q

tb



2

.2 max

Rtb :Bán kính trung bình của tấm masát Rtb =0,159[m]

b : Bề rộng của hình vành khăn tấm masát.b=190-125,4=64,6[mm]

µ: hệ số masát Vật liệu tấm masát là pherado đồng có µ=0,25

[q]=250 KN/m2 áp lực riêng cho phép trên tấm bề mặt ma sát

i:Số đôi bề mặt ma sát.i=2(Một đĩa bị động)

Thay vào công thức ta có:





2 10 25 , 0 0646 , 0 159 , 0 14 , 3 2

7 , 166 95 , 1

3 2

q<[q] nên với một đĩa ma sát thì ly hợp vẫn đảm bảo bền khi làm việc

III.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát:

Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m2 ] được xác định theo công thức :

S=.(R22 –R12)=3,14.(0,192 -0,1252 )=0,06 [m2 ]Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :

125,019,0

15,019,0.3

23

2

2 2

3 3

2 1

2 2

3 1

3 2

R R

[m]

III.3 Lực ép của cơ cấu ép :

Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ dàng tínhđược lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được áp suất làm việc

đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu :

F =

ms tb

e

Z R

M

.

7 , 166 95 , 1

IV Tính công trượt riêng của ly hợp :

Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly

hợp Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ôtô máy kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly hợp cũng khác nhau.

Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ky hợp giữa các đôi bề mặt ma sát Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bè mặt ma sát mòn đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt Nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn ,có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát ,làm nung nong lò xo ép ,từ đó có thể làm giảm tính đàn hồi của lò xo

Vì vậy việc xác định công trượt ,công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự

mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết

IV.1 Mô men quán tính quy dẫn Ja [kg.m.s 2 ]:

Mô men quán tính khối lượng quy dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động xác định theo công thức sau:

o p h

bx m

a

i i i

r g

G G



.

Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô Ga=2660 [KG]

Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơmóc Gm =0

bx m

a

i i i

r g

G G



4038 , 0 81 , 9

Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công thức sau:

Ma =   

t t

bx m

a

i

r P G

G



 



Ma =   

t t

bx m

a

i

r P G

G







93 , 0 14 , 5 1 124 4

4038 , 0

0 02 , 0 0

IV.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t 2 ):

Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn :

Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức:

t1=

k

M a

[s] (1-8)Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức :

Thay số vào công thức (1-10) ta có:

 m a

a J

1 , 1

88 , 6

 [s]

IV.4 Tính công trượt tổng cộng :

Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau:

2 2

2 2

036 , 0 0 26 , 230 1

IV.5 Tính công trượt riêng cho ly hợp:

Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt ,người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng ;được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát được xác định theo công thức sau:

1 2 2 R R z

L L

ms r





Trong đó :

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

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

R2 ,R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát [cm]

Thay số vào công thức (1-10) ta có:

190 125 , 4  2,30.

2

14 , 2946

Công trựơt cho phép đối với xe con là :Lr =10÷12 [KG.m/cm2 ]

So sánh kết quả tính được giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho phép ta thấy Lr<[Lr ] vì vậy ly hợp làm việc đảm bảo được tuổi thọ

IV.6 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :

Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng ,ly hợp còn cần phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều đến hệ số ma sát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự đàn hồi của lo xo ép ,…

Với ly hợp một đĩa nhiệt sinh ra làm nung nong đĩa ép được xác định theo công thức:

Trong đó :

L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1-9)

v : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt dĩa bị động thì v=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/kg0K]

m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg]

ΔTT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ,[0K]

Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đố với mỗi lần khởi hành của ôtô(ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 100K

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

31 , 0 10 5 , 481

14 , 2946 5 , 0

L v

IV.7 Chiều dày tối thiểu của đĩa ép (theo chế độ nhiệt):

Bề dày tối thiểu của đĩa ép  [m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức :





R22 R12

m



Trong đó :

 :Khối lượng riêng của đĩa ép Với vật liệu làm bằng gang thì =7800[kg/m3 ]

Thay số các đại lượng đã biết vào (1-12) ta có:

0 , 19 0 , 125  7800 0,0618.

1 , 3

V Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp :

V.1 Tính toán sức bền của đĩa bị động

-Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát

khô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương

đĩa Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85) Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado phêrado đồng hoặc Atbet đồng

-Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán Vật liệu của đinh tán băng thép hoặc nhôm

-Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (3÷)mm.Đối với xe tải có thể chọn đường kính đinh tán là 4mm

-Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (÷)mm.Chọn 1,5mm.-Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kinh trong là r1 và bán kính ngoài là r2 Số lượng đinh tán có thể chọn n=36 đinh tán Dãy ngoài có bán kính là

r2=82 [mm] ,với số lượng đinh tán là n2=20 Dãy trong có bán kính là r1=68 [mm] ,với số lượng đinh tán là n1=16

Lực tác dung lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :

 2

2

2 1

1 max 1

2

r r

r M

2 max 2

2

r r

r M

068 , 0 7 , 166

2 2

082 , 0 7 , 166

2 2





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

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

4

2

1

1

d n

78 , 170

F

d

1

1



 [N/m2 ] (1-15)Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán Chọn l=1[mm]

Thay số vào (1-15) ta có: 2134750

005 , 0 001 , 0 16

78 , 170





d

21,76 [kg/cm2 ]Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [c] =100 [kg/cm2 ]

[d] =250 [kg/cm2 ]

 Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài:

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

89,5246874

005,0.20

94,2054

2 2

, 0 001 , 0 20

94 , 205

F

d

=20,99 [kg/cm2 ]Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [c] =100 [kg/cm2 ]

[d] =250 [kg/cm2 ]

V.2 Tính toán Moay-ơ đĩa bị động :

 Chiều dài moay-ơ được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động

,moay-ơ được lắp với xư,moay-ơng đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục bằng then hoa Tính toán moay-ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa

Trong đó : kd là hệ số kinh nghiệm kd =4,0÷4,6 chọn kd =4,6

Memax =166,7 [N.m]: mômen cực đại của động cơ

Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4D=1,4.22=30,8[mm]

Khi làm việc then hoa của moay-ỏ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được kiểm nghiệm theo công thức sau:

-Ứng suất cắt:

e c

d D b L Z Z

.42 1

max

(1-17)

e cd

d D L Z Z

max

.8

(1-18)

Trong đó :

Memax :Mô men cực đại của động cơ Memax =166,7[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 =6

L : Chiều dài moay-ơ L=30,8[mm]=0,0308[m]

D : Đường kính ngoài của then hoa D=22[mm]=0,022[m]

d : Đường kính trong của then hoa d=18[mm] = 0,018[m]

b : Chiều rộng then hoa b =5 [mm]=0,005[m]

Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có:

17 , 6168831 )

018 , 0 022 , 0 (

005 , 0 0308 , 0 6 1

7 , 166 4

0308 , 0 6 1

7 , 166 8

 c 100 kg/cm2  cd 200 kg/cm2

So sánh kết quả tính được với ứng suất cho phép ta thấy ly hợp làm việc đảm bảo bền

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

Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đường kính d=(6÷10)mm Đồi với xe tải chọn d=8 (mm)

Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau:

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

Đinh tán được bố trí một dãy với đường kính là d =54 [mm] ,số lượng đinh tán chọnn=8 (đinh)

Lực tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức sau:

11 , 2111 054

, 0

7 , 166 2

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

-Ứng suất cắt của đinh tán :

16 , 9337894 4

008 , 0 14 , 3 8

11 , 2111 4

.

2



d n

33 , 43981458 008

, 0 001 , 0 8

11 , 2111



d l n

F d

=448,33 [KG/cm2]Trong đó:

Lực tác dụng lên mỗi lò xo cho phép trong giới hạn sau:

-Đối với xe du lịch và xe con : Flx ≤(60÷70)kg =(600÷700)N

V.3.1.Lực ép cần thiết của một lò xo:

Lực ép cần thiết tính cho một lò xo được xác định theo công thức sau:

lx

o lx

z

F k

Trong đó :

-F :lực ép cần thiết của ly hợp F=4089[N]

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

ko=1,08

-zlx :Số lượng lò xo ép zlx=6

Thay số vào công thức (1-19) ta có:

2 , 448 6

4089 08 , 1

m

lx lx

Thay số vào công thức (1-20) ta có:

86 , 25611 66

, 1

328 , 1 1 0035 , 0

2 , 448

-m:Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp Độ biến dạng này chính bằng

độ dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp và được xác đinh theo công thức sau:

m=m.zms+dh

Với: -m:Khe hở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát.m=(0,75÷1)mm.Chọn m=0,80mm