Môn học 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 MÃ 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 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 1.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 có yêu cầu Ly hợp nằm động hộp số thường dùng để nối ngắt công suất động 1.2.1 1.2.2 1.2.2.1 - - Công dụng ly hợp Trong hệ thống truyền lực ô tô, ly hợp cụm chính, có cơng dụng: - Nối động với hệ thống truyền lực ô tô di chuyển - Ngắt động khỏi hệ thống truyền lực trường hợp ô tô khởi hành chuyển số - Đảm bảo an toàn cho chi tiết hệ thống truyền lực không bị tải trường hợp phanh đột ngột không nhả ly hợp Ở hệ thống truyền lực khí với hộp số vơ cấp, việc dùng ly hợp để tách tức thời động khỏi hệ thống truyền lực làm giảm đập đầu va đập khớp gài, làm cho trình đổi số dễ dàng Khi nối êm dịu động làm việc với hệ thống truyền lực làm cho momn bánh xe chủ động tăng lên từ từ Do đó, xe khởi hành tăng tốc êm dịu Khi phanh xe đồng thời với việc tách động khỏi hệ thống truyền lực, động hoạt động liên tục, khơng chết máy Do khơng phải khởi động xe nhiều lần Phân loại ly hợp Ly hợp ô tô thường phân loại theo cách: - Phân loại theo phương pháp truyền momen - Phân loại theo trạng thái làm việc ly hợp - Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép - Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp Phân loại theo phương pháp truyền momen Theo phương pháp truyền momen từ trục khuỷu động đến hệ thống truyền lực người ta chia ly hợp làm loại sau: Loại 1: Ly hợp ma sát: ly 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 sát loại đĩa sử dụng rộng rãi, có kết cấu đơn giản dễ chế tạo khối lượng phần bị động ly hợp tương đối nhỏ Còn ly hợp ma sát loại hình nón hình trống sử dụng, phần bị động ly hợp có trọng lượng lớn gây tải trọng lớn tác dụng lên cụm chi tiết hệ thống truyền lực Theo vật liệu chế tạo ma sát gồm: thép với gang, thép với thép, thép với phê dô phê đô đồng, gang với phê đô, thép với phê đô cao su Theo đặt điểm môi trường ma sát gồm có: má sát ướt ma sát khô Ưu điểm: ly hợp ma sát kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Nhược điểm: ly hợp ma sát bề mặt ma sát nhanh mòn tượng trượt tương q trình đóng ly hợp, chi tiết ly hợp bị nung nóng nhiệt tạo phần công ma sát - - - - - - Tuy nhiên ly hợp ma sát sử dụng phổ biến ô tô ưu điểm Loại 2: Ly hợp thuỷ lực: ly hợp truyền momen xoắn lượng chất lỏng Ưu điểm: ly hợp thuỷ lực làm việc bền lâu, giảm tải trọng tác dụng lên hệ thống truyền lực dễ tự động hoá trình điều khiển xe Nhược điểm: ly hợp thuỷ lực chế tạo khô, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ tượng trượt Loại ly hợp thuỷ lực sử dụng tơ, sử dụng số loại xe du lịch, ô tô vận tải hàng nặng vài ô tô quân Loại 3: Ly hợp điện tử: ly hợp truyền momen xoắn nhờ vào tác dụng từ nam châm điện, loại sử dụng ô tô Loại 4: Ly hợp liên hợp: ly hợp truyền momen xoắn cách kết hợp hai loại kể trên, loại sử dụng xe ô tô 1.2.2.2 Phân loạu theo trạng thái làm việc ly hợp Theo trạng thái làm việc ly hợp người ta chia ly hợp thành loại: Ly hợp thường đóng: loại sử dụng hầu hết ô tô Ly hợp thường mở: loại sử dụng số máy kéo bánh C100; C-80; MTZ2,… 1.2.2.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép Theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép ngồi người ta thường chia ly hợp loại sau: Loại 1: Ly hợp lò xo: ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, gồm loại sau: Lò xo đặt xung quanh: lò xo bố trí vịng trịn đặt hai hàng Lò xo trung tâm Theo đặt điểm lị xo dùng xo trụ, lị xo đĩa, lị xo Trong loại ly hợp dùng lị xo bố trí xung quanh áp dụng phổ biến ô tô nay, có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo lực ép, lớn theo yêu cầu có độ tin cậy cao Loại 2: Ly hợp điện từ: lực ép lực điện từ Loại 3: Ly hợp ly tâm: loại ly hợp dùng lực ly tâm để tạo lực ép để đóng mở ly hợp Loại 4: - 1.2.2.4 1.2.3 Ly hợp ly tâm: loại ly hợp dùng lực ép sinh ngồi lực ép lị xo cịn có lực ép trọng khối phụ ép thêm vào Loại có kết cấu phức tạp sử dụng số ô tô du lịch ZIN-110, POBEDA,… Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp Theo phương pháp dẫn động ly hợp người ta chia ly hợp thành loại sau: Loại 1: ly hợp điều khiiển tự động Loại 2: ly hợp điều khiển cưỡng Để điều khiển ly hợp người lái phải tác động lực, cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp Loại sử dụng hầu hết ô tô dùng ly hợp loại đĩa ma sát trạng thái ln đóng Theo đặt điểm kết cấu, nguyên lý làm việc hệ thống dẫn động ly hợp người ta chia thành loại sau: Dẫn động khí Dẫn động thuỷ lực khí kết hợp Dẫn động trợ lực, trợ lực khí, khí nén, thuỷ lực Nhờ có trợ lực mà người lái điều khiển ly hợp dễ dàng nhẹ nhàng Yêu cầu ly hợp Ly hợp hệ thống chủ yếu tơ, làm việc ly hợp phải đảm bảo yêu cầu sau: - 1.3.1 Truyền hết momen động mà không bi trượt điều kiện sử dụng Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh hợp số khởi hành ô tô sang số lúc ô tơ chuyển động Mở ly hợp phải dứt khốt nhanh chóng, tách động khỏi hệ thống truyền lực thời gian ngắn Momen quán tính phần bị động ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh khởi hành sang số Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc, bảo dưỡng, tuổi thọ cao Ly hợp làm nhiệm vụ phận an toàn để tránh tải cho hệ thống truyền lực Tất yêu cầu trên, đề cặp đến trình chọn vật liệu, thiết kế tính tốn chi tiết ly hợp 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động ly hợp Sơ đồ cấu tạo ly hợp loại đĩa ma sát khô 10 : tỉ số truyền dẫn động tính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép : lực đạp cần thiết người lái để mở ly hợp Đối với ô tô du lịch ta chọn: Thay số vào công thức ta có : Ta thấy: Vậy với lực bàn đạp không nằm giới hạn cho phép lực bàn đạp ly hợp xe ô tô du lịch Do cần thiết để tính thêm trợ lực để đóng ngắt ly hợp Hành trình bàn đạp xác định theo cơng thức: Trong đó: : hành trình làm việc bàn đạp : hành trình tự bàn đạp : hành trình cho phép bàn đạp Với ô tô du lịch ta có Ta có: - Hành trình làm việc bàn đạp tính theo cơng thức: Trong đó: : Dịch chuyển đầu mở ngắt ly hợp coi tạo dịch chuyển là dihj chuyển gây nên đầu đĩa quay quanh điểm dịch chuyển biến dạng thanh theo sơ đồ ta thấy: Trên thực tế, biên dạng nhỏ nhiều so với nên bỏ qua ¸qua ta thấy: 72 : tỉ số truyền dẫn động tính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép - Hành trình tự bàn đạp tính theo cơng thức: Trong đó: : khe hở đầu đòn mở bi T nằm khoảng Ta chọn Thay số vào công thức ta được: Ta thấy: => Vậy hành trình bàn đạp 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 cơng tác xác định: Trong đó: : hành trình bi mở xác định công thức: 73 Thay vào công thức ta được: Thể tích dầu xy lanh cơng tác: Trong đó: : 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 ) Đường kính ngồi: Trong đó: : chiều dày thành xy lanh Chọn - Kiểm nghiệm bền cho xy lanh cơng tác: Bán kính trung bình xy lanh cơng tác: Ứng suất xy lanh: 74 A A B B P Hình 2.11 Biểu đồ ứng suất xy lanh Trong đó: : áp suất ống : khoảng cách từ điểm xy lanh đến tâm xy lanh : bán kính : bán kính ngồi Từ biểu đồ momen ta thấy điểm nguy hiểm điểm nằm mép xy lanh Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất: 75 Thay số vào ta có: Vật liệu chế tạo xylanh gang CY24-42 có Ta thấy: => Vậy xy lanh cơng tác đủ bền 2.4.2.2 Tính tốn thiết kế xy lanh Hành trình làm việc piston Thể tích dầu thực tế xy lanh phải lớn tính tốn hiệu suất dẫn động dầu < Nên thể tích dầu: Đường kính Đường kính ngồi: Trong đó: : chiều dày thành xy lanh Chọn - Kiểm nghiệm bền cho xy lanh công tác: Bán kính trung bình xy lanh cơng tác: Tương tự kiểm tra xy lanh công tác: : áp suất ống : khoảng cách từ điểm xy lanh đến tâm xy lanh : bán kính : bán kính ngồi Từ biểu đồ momen ta thấy điểm nguy hiểm điểm nằm mép xy lanh 76 Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất: Vật liệu chế tạo xylanh gang CY24-42 có Ta thấy: => Vậy xy lanh đủ bền 2.4.3 2.4.3.1 Thiết kế trợ lực chân không Xác định lực mà cường hóa phải thực Ta có lực bàn đạp cần thiết để ngắt ly hợp 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 Ta bố trí cường hóa trước xy lanh phía bàn đạp, ta xác định lực cường hóa cần sinh ra: Vậy cường hóa chân khơng phải sinh lực ta chọn lực để mở qua lực cường hóa 2.4.3.2 Xác định thiết diện màng sinh lực hành trình màng sinh lực Thiết diện màng sinh lực: Trong đó: : lực cường hóa chân khơng cần sinh : lực lớn tác dụng lên lò xo Ta chọn: : độ chênh áp suất trước sau sinh lực Ta chọn ứng với chế độ làm việc khơng tải động Thay số vào ta có: Đường kính màng sinh lực xác định bang cơng thức: 77 Hành trình màng sinh lực: Trong đó: Hành trình làm việc piston Ta chọn: 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 lò xo hồi vị ta chọn tải trọng lớn tác dụng lên là: Lực lị xo ban đầu: Xác định số vòng làm việc lò xo: Trong đó: : độ biến dạng lị xo từ vị trí chưa làm việc đén vị trí làm việc : modun đàn hồi dịch chuyển : đường kính dày làm lị xo, chọn : đường kính trung bình lị xo giảm chấn, chọn Thay thơng số vào cơng thức ta : Số vịng tồn lò xo: Giả thiết khe hở cực tiểu vòng lò xo mở hết ly hợp là: 78 Nên chiều dài lò xo Lò xo kiểm bền theo ứng suất xoắn: Trong đó: : hệ số ảnh hưởng Thay thông số vào ta Vật liệu chế tạo lò xo thép 60T có ứng suất cho phép Ta thấy: => Vậy lò xo đủ điều kiện bền 79 KẾT LUẬN Trong thời gian 12 tuần, với giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Mạnh Cường em hồn thành nhiệm vụ giao “ Tính tốn thiết kế ly hợp dựa xe Innova 2016 ” Q 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 q 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 công nghiệp ô tô nói chung Dù cố gắng để hồn thiện nhiệm vụ nhiều bỡ ngỡ, kiến thức thân cịn hạn chế, chưa có nhiều hội tiếp cận với thực tế… nên không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong có nhận xét đánh giá đóng góp thầy để đồ án em hoàn 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! 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 ... 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 sát loại đĩa sử... trên, đề cặp đến trình chọn vật liệu, thiết kế tính tốn chi tiết ly hợp 1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động ly hợp Sơ đồ cấu tạo ly hợp loại đĩa ma sát khơ 10 Hình 1.4.1 Hình ảnh ly hợp ma sát khô đĩa... 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 toán cụm ly hợp cho xe chỗ 1.7 Lựa chọn phương án dẫn động điều khiển ly hợp 1.7.1