tiểu luận THIẾT kế ô tô CHỦ đề TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM bền bộ LY hợp MA sát của XE TOYOTA INNOVA 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH  Mơn học: THIẾT KẾ Ơ TƠ CHỦ ĐỀ: TÍNH TOÁN, KIỂM NGHIỆM BỀN BỘ LY HỢP MA SÁT CỦA XE TOYOTA INNOVA 2016 Mà MÔN HỌC: LỚP: GVHH: PGS.TS NGUYỄN MẠNH CƯỜNG SV THỰC HIỆN LÊ NGỌC HẢI TRẦN HỒNG ĐỨC TRẦN HỒ MINH QUANG NGUYỄN QUỐC HUY MSSV 20145490 20145488 20145590 20145518 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… … ……………………………………………………………………………… …….……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………… TP Hồ Chí Minh,Thứ… Ngày… Tháng… Năm… Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .- NỘI DUNG - CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ LY HỢP Ô TÔ .- 1.1 Sơ đồ cấu trúc vị trí ly hợp hệ thống truyền lực - - 1.1.1 Sơ đồ cấu trúc - - 1.1.2 Sơ đồ vị trí ly hợp hệ thống truyền lực .- - 1.2 Cơ sở lý thuyết ly hợp - - 1.2.1 Công dụng ly hợp .- - 1.2.2 Phân loại ly hợp - - 1.2.2.1 Phân loại theo phương pháp truyền momen .- 1.2.2.2 Phân loạu theo trạng thái làm việc ly hợp - 1.2.2.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép - 1.2.2.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp - 1.2.3 Yêu cầu ly hợp - - 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động ly hợp - 1.3.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp loại đĩa ma sát khô .- - 1.3.2 Cấu tạo chung ly hợp loại đĩa ma sát khô - 10 - 1.3.3 Nguyên lý làm việc ly hợp đĩa ma sát khô - 11 - 1.4 Các phận ly hợp ma sát khô - 12 - 1.4.1 Đĩa ép đĩa trung gian .- 12 - 1.4.2 Đĩa bị động .- 13 - 1.4.3 Bộ giảm chấn - 15 - 1.4.4 Đòn mở ly hợp .- 16 - 1.5 Phương án lựa chọn lò xo ép - 16 - 1.5.1 Lò xo trụ - 17 - 1.5.2 Lị xo - 18 - 1.5.3 Lò xo đĩa - 19 - 1.5.4 Phương án lựa chọn - 20 - 1.6 Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp .- 20 - 1.6.1 Kết cấu ly hợp đĩa ma sát - 20 - 1.6.1.1 Kết cấu ly hợp lắp xe ZIN-130 - 20 1.6.1.2 Kết cấu ly hợp lắp xe ZIN-53 - 22 1.6.1.3 Ly hợp lắp xe innova - 24 1.6.2 1.7 Kết luận - 25 - Lựa chọn phương án dẫn động điều khiển ly hợp - 25 - 1.7.1 Phương án Dẫn động ly hợp khí - 25 - 1.7.2 Phương án Dẫn động ly hợp thủy lực - 28 - 1.7.3 Phương án Dẫn động ly hợp khí có cường hóa khí nén - 30 - 1.7.4 Phương án Dẫn động ly hợp thủy lực có cường hóa khí nén - 32 - 1.8 Giới thiệu xe Toyota 2016 - 35 - CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP - 37 2.1 Các thông số kỹ thuật xe Toyota Innova 2016 (Bản G) - 37 - 2.2 Tính tốn thiết kế ly hợp - 38 2.2.1 Xác định moment ma sát ly hợp - 38 2.2.2 Xác định bán kính ma sát trung bình đĩa bị động - 38 2.2.3 Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát - 39 2.2.4 Xác định công trượt sinh q trình đóng ly hợp - 40 2.2.5 Cơng trượt riêng ly hợp - 43 - 2.2.6 Kiểm tra theo nhiệt độ chi tiết .- 44 - 2.3 Tính tốn sức bền số chi tiết ly hợp - 46 - 2.3.1 Tính tốn bền đĩa bị động - 46 - 2.3.1.1 Tính tốn bền đinh tán - 46 2.3.1.2 Tính tốn bền moay bị động - 49 - 2.3.2 Lò xo ép - 51 - 2.3.3 Lò xo giảm chấn ly hợp - 55 - 2.3.4 Tính tốn trục ly hợp - 60 - 2.4 Tính tốn thiết kế dẫn động ly hợp - 69 2.4.1 Xác định lực hành trình bàn đạp khơng có trợ lực - 69 - 2.4.2 Thiết kế dẫn động thủy lực - 72 - 2.4.2.1 Tính tốn thiết kế xy lanh cơng tác - 72 2.4.2.2 Tính tốn thiết kế xy lanh .- 75 2.4.3 Thiết kế trợ lực chân không - 76 - 2.4.3.1 Xác định lực mà cường hóa phải thực .- 76 2.4.3.2 Xác định thiết diện màng sinh lực hành trình màng sinh lực - 77 2.4.3.3 Tính lị xo hồi vị màng sinh lực - 77 KẾT LUẬN - 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO - 81 - LỜI NĨI ĐẦU Ơtơ phương tiện vận tải chủ yếu tương lai Nó đóng vai trị quan trọng đời sống người phát triển quốc gia Ơtơ khơng phương tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách, hàng hóa mà ngày ơtơ cịn tác phẩm nghệ thuật, thể vẻ đẹp sang trọng hịan mỹ Ơtơ phương tiện chủ chốt ngành giao thông vận tải không ngừng phát triển quy mô chất lượng để tạo điều kiện cho kinh tế phát triển Vì nước ta Đảng nhà nước trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô Trong trình phát triển kinh tế xã hội nước ta với chủ trương “Cơng nghiệp hố-hiện đại hố” có nhiều loại ơtơ nhập lắp ráp Việt Nam Dòng xe du lịch ngày sử dụng rộng rãi chúng có nhiều tính ưu việt: Điều khiển dễ dàng, an tồn, độ bền tốt kích thước nhỏ gọn nên lại nhẹ nhàng, dễ dàng đường hẹp, đặc biệt thành phố với nhiều phương tiện giao thông lưu thông đường Với mục tiêu nghiên cứu thiết kế hệ thống ly hợp theo hướng giảm nhẹ lao động cho người lái, giảm hành trình bàn đạp, song kết cấu phải đơn giản nên em giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống ly hợp cho xe Với nội dung vậy, em tập trung nghiên cứu tính tốn kiểm nghiệm xe sở innova, tính tốn thiết kế trợ lực chân khơng Phần cịn lại đồ án tính tốn thiết kế hệ dẫn động xây dựng quy trình bảo dưỡng ly hợp Ly hợp có kết cấu đơn giản, lực điều khiển người lái nhẹ đảm bảo hành trình bàn đạp hợp lý Các phận thiết kế sản xuất nước NỘI DUNG CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ BỘ LY HỢP Ô TÔ 1.1 1.1.1 Sơ đồ cấu trúc vị trí ly hợp hệ thống truyền lực Sơ đồ cấu trúc Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc ly hợp Trục khuỷu; Càng mở; Bánh đà; Lò xo hồi vị mở; Đĩa bị động; Lò xo ép; Đòn mở; 10 Vỏ ly hợp; Bàn đạp; 11 Đĩa ép Bi T ; 1.1.2 Sơ đồ vị trí ly hợp hệ thống truyền lực Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống truyền lực xe tơ Hình 1.3 Sơ đồ truyền lực động đặt trước cầu sau chủ động Động cơ; Trục cardan; Ly hợp; Cụm cầu chủ động; Hộp số khí; 1.2 Cơ sở lý thuyết ly hợp Ly hợp phận quan trọng động ô tô Ly hợp dùng để truyền chuyển động quay momen xoắn từ trục sang trục khác F Qbd =i n dd ηdk Trong đó: ≤ [Qbd ] Fn: lực cần thiết tác động vào đầu lò xo đĩa để ngắt ly hợp Fn=4902 N 274,5 (=) = 0,35 0,08 2=4901,786( N ) ≈ 4902 N FM c N μ Rt b i ηdk : hiệu suất dẫn động Chọn ηdk =0,9 idd: tỉ số truyền dẫn động tính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép idd=12,15 [ Qbd ]: lực đạp cần thiết người lái để mở ly hợp Đối với ô tô du lịch ta chọn: [ Qbd ] =150 N Thay số vào công thức ta có : Qbd T a t h ấ y : Fn =idd ηdk = 48 N ≤[ Q 49 4] 02 12,15.0,9 bd = N 44 Qbd >[Qbd ] 8, ≈ ≤¿(448∈15 0) N V Q b d t í = n h ậy với êm trợ lực để đóng ngắt ly lực Hành trình bàn đạp Sbd xác định theo công thức: Sbd =l2 idd +δ idd=S1+ S0 ≤[ Sbd ] Trong đó: t h N hợp S1: hành trình làm việc bàn đạp S0: hành trình tự bàn đạp [ S Qbd D ] khôn o : nằm đ l ó bàn đạp g giới hạn c cho ầ phép n lực t bàn h đạp i ly ế hợp t xe ô tô du đ lịch ể b d h n h t r ì n h c h o p h é p c ủ a b n h [ S b d ] = đ p V i Ta có : t d u l ị c h t a c ó m m H àn h trì nh m vi ệc củ a bà n đạ p S1 đư ợc tín t h e o c ô n g t h ứ c : S = T r o n g đ ó : l2: Dịch chuyển đầu mở ngắt ly hợp coi tạo dịch chuyển l' 2là dihj chuyển gây nên đầu đĩa quay quanh + điểm O l' '2 dịch chuyển biến dạng thanh l =l' 2 l' ' theo sơ đồ ta thấy: l' =l D c −D i =2 D e − Dc 220−60 =8 mm 260−220 Trên thực tế, biên dạng l' '2 nhỏ nhiều so với l' nên bỏ qua l' '2 ¸qua ta thấy: l 2=l' + l' 2' =l'2 =8 mm ldd: tỉ số truyền dẫn động tính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép idd=12,15 - Hành trình tự bàn đạp S0 tính theo cơng thức: S0 =δ idd=3.12,15=36,45 mm Trong đó: δ : khe hở đầu đòn mở bi T δ nằm khoảng δ =(3 ÷5) mm Ta chọn δ =3 mm Thay số vào công thức ta được: Sbd =S1+ S0=97,2+36,45=133,65 mm≈134 mm≤[ Sbd ] Ta thấy: Sbd ∈[ Sbd ]≤¿(134∈150) mm => Vậy hành trình bàn đạp Sbd thỏa mãn giới hạn cho phép 2.4.2 Thiết kế dẫn động thủy lực 2.4.2.1 Tính tốn thiết kế xy lanh cơng tác Hình 2.10 Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực thủy lực Hành trình làm việc piston công tác S2 xác định: S2=S1 c d Trong đó: S1: hành trình bi mở xác định công thức: S1=l2+δ =8+ 3=11 mm Thay vào công thức ta được: c 180 S =S =11 =33 mm d 60 Thể tích dầu xy lanh công tác: π.S d V 2= π 33 302 =23326,325 mm3 ≈23326 mm3 = Trong đó: d2=30 mm: đường kính xy lanh cơng tác (được chọn phần tính tỉ số truyền dẫn động tính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép idd) Đường kính ngồi: D2=d2 +2 t =30+2.4=38 mm Trong đó: t : chiều dày thành xy lanh Chọn t =4 mm - Kiểm nghiệm bền cho xy lanh cơng tác: Bán kính trung bình xy lanh cơng tác: R = tb D2+ d2 = 38+30 =17 mm Ứng suất xy lanh: p a2 σ r= 2 b −a (1− r b2 ) p a2 σ θ= 2 b −a (1+ r b2 ) a2+b2 p( 2 a −b ) a2 p( 2 a −b ) Hình 2.11 Biểu đồ ứng suất xy lanh Trong đó: p: áp suất ống a d2 2 bd 50 40 a12 d 212 360 30 Q =2,57 106 N / m2 p= = 448 π.d π 0,032 4 r: khoảng cách từ điểm xy lanh đến tâm xy lanh d2 30 a a 2: bán kính = =15 mm=0,015 m 2= 2D2 238 b : bán kính ngồi b = = =19 mm=0,019 m 2 2 Từ biểu đồ momen ta thấy điểm nguy hiểm điểm nằm mép xy lanh Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất: σ b 22+ a2 td 2 b2 =σ −σ = p( )−(− p)= p( ) θ1 r2 b −a b −a 2 2 Thay số vào ta có: b2 =p(( )=2,57 10 b −a σ td 2 0,0192 0,0192−0,0152 )=1,36.10 N /m Vật liệu chế tạo xylanh gang CY24-42 có [ σ ]=2,4 107 N / m2 Ta thấy: σ td ∈[ σ ]≤¿(1,36 107∈2,4 107) N / m2 => Vậy xy lanh công tác đủ bền 2.4.2.2 Tính tốn thiết kế xy lanh Hành trình làm việc piston 302 S3= S2 d2 2=33 402 d1 =18,562 mm Thể tích dầu thực tế xy lanh phải lớn tính tốn hiệu suất dẫn động dầu < Nên thể tích dầu: V 3=1,1 V =1,1 23326=25658,6 mm3 Đường kính d1=40 mm=0,04 m Đường kính ngồi: D1=d1 +2 t =40+ 2.4=48 mm Trong đó: t : chiều dày thành xy lanh Chọn t =4 mm - Kiểm nghiệm bền cho xy lanh cơng tác: Bán kính trung bình xy lanh cơng tác: R = D1+ d1 tb = 48+ 40 =22 mm Tương tự kiểm tra xy lanh công tác: p: áp suất ống a d2 2 bd 50 40 360 30 a12 d 212 Q 448 p= = =2,57 106 N / m2 2 π.d π 0,03 4 r: khoảng cách từ điểm xy lanh đến tâm xy lanh d1 40 a a 1: bán kính = = 20 mm=0,02 m 1= 2D 248 b : bán kính ngồi b = = =24 mm=0,024 m 2 2 Từ biểu đồ momen ta thấy điểm nguy hiểm điểm nằm mép xy lanh Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất: b1 2.0,0242 =p ( σ td 2 )=2,57.10 ( 0,0242−0,022 b −a )=1,68 107 N / m2 Vật liệu chế tạo xylanh gang CY24-42 có [ σ ]=2,4 107 N / m2 Ta thấy: σ ∈[ σ ]≤¿(1,68 107∈2,4 107) N / m2 td => Vậy xy lanh đủ bền 2.4.3 Thiết kế trợ lực chân không 2.4.3.1 Xác định lực mà cường hóa phải thực Ta có lực bàn đạp Qbd cần thiết để ngắt ly hợp Qbd =448 N >[Qbd ]=150 N Để giảm bớt lực người lái cần tác dụng lên bàn đạp ly hợp ta lắp thêm trợ lực tác động lên bàn đạp ta chọn Qbdc =250 N Ta bố trí cường hóa trước xy lanh phía bàn đạp, ta xác định lực cường hóa cần sinh ra: Qc=(Qbd−Q ) bdc a1 =( 448−250) a2 360 =1426 N 50 Vậy cường hóa chân khơng phải sinh lực Qc=1426 N ta chọn lực để mở qua lực cường hóa Qm =150 N 2.4.3.2 Xác định thiết diện màng sinh lực hành trình màng sinh lực Thiết diện màng sinh lực: Qc + Pmax S= P Trong đó: Qc: lực cường hóa chân khơng cần sinh Qc =1426 N Pmax: lực lớn tác dụng lên lò xo Ta chọn: Pmax =15 % Qc=15 %.1426=213,9 N ≈ 214 N P: độ chênh áp suất trước sau sinh lực Ta chọn P=5 104 N / m2 ứng với chế độ làm việc không tải động Thay số vào ta có: S= Qc + Pmax = 1426+214 P =0,0328 m2=32800 mm2 104 Đường kính màng sinh lực xác định bang công thức: α m= √ √ 4S = 4.32800 π =204,358 mm ≈ 204 mm π Hành trình màng sinh lực: Sm =S3=18,562 mm Trong đó: Hành trình làm việc piston d S3 = S 302 2 d1 2 =33 40 =18,562 mm Ta chọn: Sm =20 mm 2.4.3.3 Tính lị xo hồi vị màng sinh lực Khi cường hóa sinh hết lực lúc lị xo hồi vị chịu tải lớn Để xác định kích thước lị xo hồi vị ta chọn tải trọng lớn tác dụng lên là: Pmax =15 % Qc=15 %.1426=213,9 N≈ 214 N Lực lò xo ban đầu: Pbđ =7 % Qc=7 %.1426=99,82 N ≈ 100 N Xác định số vòng làm việc lò xo: n = λ G d4 803 D2 ( P ¿ ¿ max−P )¿ b đ Trong đó: λ: độ biến dạng lị xo từ vị trí chưa làm việc đén vị trí làm việc λ= Sm =20 mm=0,02 m G: modun đàn hồi dịch chuyển G=8.1010 N / m2 d : đường kính dày làm lị xo, chọn d= mm=0,003 m D: đường kính trung bình lị xo giảm chấn, chọn D=30 mm=0,03 m Thay thông số vào công thức ta : 803 D2 ( P ¿ ¿ max−P b n0= )= đ =2,2 vòng ¿ λ.G d S 10 0,02.8 10 0,003 ố 803 0,032.(214−100) v ò n g t o n b ộ c ủ a l ò x o : n=n0+1=2,2+1=3,2 vòng Giả thiết khe hở cực tiểu vòng lò xo mở hết ly hợp là: δkh=1,5mm N ê n c h i ề u d i c ủ a l ò x o l ứ n g l ò x o s u ấ t đ ủ x o ắ n : đ i ề u Pmax D k τ= π d3 l=n d +δkh d +Sm=3,2.3+1,5.3 + 20=34,1 mm Trong đó: k : hệ số ảnh hưởng k =1,13 b L ò x o đ ợ c ề Thay thông n số vào ta Pmax D.k 214 0,03.1,13 τ =6,84.10 = N / m= t h e o π π 0,003 Vật liệu chế tạo lò xo thép 60T có ứng suất cho phép [ τ ] =7.108 N / m2 k i ể m b ề n k i ệ n Ta thấy: τ ∈[ τ ]≤¿(6,84 108∈7 108) N / m2 = > V ậ y KẾT LUẬN Trong thời gian 12 tuần, với giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Mạnh Cường em hoàn thành nhiệm vụ giao “ Tính tốn thiết kế ly hợp dựa xe Innova 2016 ” Quá trình tính tốn thực hiên quy trình, kết tính tốn hồn tồn đảm bảo độ bền, độ xác đảm bảo tính kinh tế chi tiết hệ thống Qua trình tìm hiểu, tính tốn em thấy: Việc hồn thành nhiệm vụ “ Tính tốn thiết kế ly hợp dựa xe Innova 2016 ” hội tốt để em tổng kết lại kiến thức học suốt năm qua Và bước quan trọng để em tiếp cận gần ngành cơng nghiệp tơ nói chung Dù cố gắng để hồn thiện nhiệm vụ cịn nhiều bỡ ngỡ, kiến thức thân hạn chế, chưa có nhiều hội tiếp cận với thực tế… nên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì em mong có nhận xét đánh giá đóng góp thầy để đồ án em hồn thiện áp dung vào thực tế Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Cường giúp em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO ... hợp truyền momen xoắn bề mặt ma sát, gồm loại sau: + Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có: ly hợp ma sát loại đĩa, ly hợp ma sát loại hình nón, ly hợp ma sát loại hình trống Hiện nay, ly hợp ma. .. kết cấu cụm ly hợp .- 20 - 1.6.1 Kết cấu ly hợp đĩa ma sát - 20 - 1.6.1.1 Kết cấu ly hợp lắp xe ZIN-130 - 20 1.6.1.2 Kết cấu ly hợp lắp xe ZIN-53 - 22 1.6.1.3 Ly hợp lắp xe. .. 11 Tấm ma sát; 1.6.2 Kết luận Qua kết cấu ly hợp ta chọn phương án – ly hợp lắp xe innnova làm sở để thiết kế tính tốn cụm ly hợp cho xe chỗ 1.7 Lựa chọn phương án dẫn động điều khiển ly hợp 1.7.1