Trình bày tổng quan cơ sở lý thuyết hệ thống ly hợp Tính toán cum ly hợp Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp Tính toán lò xo ép hình trụ hoặc hình nón Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp Tính toán thiết kế hệ dẫn động ly hợp có trợ lực và không có trợ lực Thiết kế hệ thống ly hợp
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
- Chúng em muốn tìm hiểu thêm về cấu tạo nguyên lý về các cụm ly hợp trên ô tô nên nhóm chúng em đã chọn đề tài trên
Mục tiêu đề tài
- Tìm hiểu đc các cấu tạo, nguyên lý hoạt động của ly hợp trên ô tô
- Tính toán đc các thông số của cụm ly
Nội dung nhiệm vụ đề tài
- Tính toán được các thông số cơ bản của ly hợp
- Vẽ được các bộ phận của ly hợp
Phương pháp nghiên cứu
- Tham khảo tài liệu từ các trang web về ô tô.
- Tham khảo tài liệu của trường.
Kết cấu của đồ án môn học
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
TỔNG QUANG VỀ LY HỢP
CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
Ly hợp là một cụm quan trọng của hệ thống truyền lực, thực hiện nhiệm vụ:
- Ly hợp dung để chuyền mô men xoắn từ trục khuỷu động cơ đến các cụm tiếp theo của hệ thống truyền lực Khi động cơ làm việc lúc này ly hợp có sự trượt làm cho mo men của bánh xe chủ động tăng lên từ từ do đó xe khởi hành và tăng tốc êm.
- Ly hợp dung để tách nối động cơ với hệ thống truyền lực khi xe khởi hành, dừng, chuyển số và khi phanh xe Ở hệ thống truyền lực cơ khí với hợp số có cấp việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ khỏi hệ thống truyền lực sẽ giảm va đập đầu răng của các bánh răng khi vào số hoặc các khớp gài và làm cho quá trình đổi số dễ dàng.
- Ly hợp còn có cơ cấu an toàn đảm bảo cho động cơ và hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải.
Ly hợp phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền được hết momen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bị trượt ở mọi điều kiện khi hoạt động.
- Khi xe khởi hành hoặc chuyển số quá trình đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên lên hệ thống truyền lực.
- Khi ly hợp mở cần phải ngắt dòng truyền nhanh dứt khoát.
- Khối lượng của các chi tiết, momen quán tính phần bị động của ly hợp để giảm tải trọng động tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số.
- Momen ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng.
- Có khả năng bị trượt quá tải.
- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết của ly hợp khi bị trượt trong quá trình làm việc.
- Giá thành bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn dễ tháo lắp và sửa chữa.
Có nhiều cách phân loại ly hợp:
- Theo phương thức truyền momen:
Ly hợp ma sát 1 đĩa
Hình 2.1 Ly hợp ma sát 1 đĩa
- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản rẻ tiền, mô men quán tính phần bị động nhỏ, thoát nhiệt nhanh và mở dứt khoát, thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa.
- Nhược điểm: Áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát không đều
- Phạm vi sử dụng: Loại này sử dụng phổ biến trên xe tải, xe con.
Ly hợp ma sát 2 đĩa
Hình 2.2 Ly hợp ma sát 2 đĩa
- Ưu điểm: Ly hợp loại hai đĩa này đảm bảo truyền được mômen xoắn lớn hơn và ly hợp đóng êm dịu hơn so với loại ly hợp ma sát một đĩa.
- Nhược điểm: Giá thành cao, kết cấu phức tạp.
- Phạm vi ứng dụng: Dùng trên xe có tải trọng lớn.
Hình 2.3 Ly hợp thủy lực Ưu điểm:
- Ly hợp thủy lực truyền momen nhờ vào nguồn năng lượng của dầu ly hợp nên làm việc bền bỉ.
- Tải trọng tác dụng lên hệ thống truyền lực giảm xuống, tăng tuổi thọ của chi tiết máy.
- Ly hợp thủy lực có khả năng tự bôi trơn nên ít bảo dưỡng để bôi trơn ly hợp.
- Khi sử dụng ly hợp thủy lực, chiều cao của bàn đạp có thể được điều chỉnh tự động.
- Có thể xảy ra sự cố rò rỉ của chất lỏng từ xi lanh của ly hợp thủy lực Sửa chữa chi phí cao.
- Cấu tạo phức tạp, thời gian chế tạo lâu, giá thành cao chủ yếu được dùng cho các ô tô trọng tải lớn.
- Theo cấu tạo của bộ phận ma sát: loại đĩa, loại đĩa côn, loại trống.
- Theo phương pháp điều khiển dẫn động ly hợp:
Ly hợp dẫn động cơ khí
Hình 2.4 Ly hợp dẫn động bằng cơ khí Ưu điểm:
- Dễ sử dụng, điều chỉnh và sửa chữa.
- Mở ly hợp nhanh, dứt khoát.
- Lực cần thiết để mở ly hợp lớn.
- Đóng ly hợp không êm dịu
Ly hợp dẫn động thủy lực
Hình 2.5 Ly hợp dẫn động thủy lực Ưu điểm:
- Lực bàn đạp tương đối lớn
- Hiệu suất dẫn động không cao
Ly hợp dẫn động có trợ lực
Hình 2.6 Ly hợp dẫn động có trợ lực Ưu điểm:
- Lực tác dụng lên bàn đạp nhẹ.
- Nếu trợ lực hỏng thì hệ thống vẫn làm việc.
- Cần phải có máy nén khí và bình chứa khí nén nên khó bố trí
- Khi mất trợ lực thì lực tác dụng lên bàn đạp rất lớn.
- Theo đặc điểm làm việc: ly hợp thường mở và ly hợp thường đóng.
- Theo dạng lò xo ép: lò xo trụ bố trí theo vòng tròn, lò xo côn xoắn, lò xo côn đĩa.
Phân tích hệ thống ly hợp trên xe Toyota Innova 2016
Hệ thống truyền lực trên xe Innova được bố trí với động cơ đặt trước, cầu sau chủ động Cấu tạo gồm li hợp ma sát 1đĩa thường đóng, hộp số cơ khí 5 cấp đối với phiên bản G & J(phiên bản V dùng hộp số tự động 4 cấp), truyền lực chính đơn hypoit.
Innova được trang bị động cơ WT-I 4 xi lanh thẳng hàng, dung tích 2.0L, công suất 134 mã lực giúp cho xe tăng tốc nhanh và hoạt động hiệu quả Toyota Innova sử dụng ly hợp ma sát khô một đĩa.
Hình 2.7 Cụm ly hợp trên xe Innova
Cấu tạo ly hợp ma sát gồm
Kết cấu của ly hợp chia làm ba phần: phần chủ động, phần bị động và cơ cấu điều khiển.
Phần chủ động: gồm bề mặt bánh đà, đĩa ép và vỏ li hợp Vỏ li hợp bắt với bánh đà bằng bulông Giữa đĩa ép và vỏ ly hợp đặt các lò xo ép, được phân bố đều đối xứng qua tâm Số lượng lò xo có thể là: 3, 6, 9 hoặc 12.
Phần bị động: gồm đĩa ma sát đặt giữa bánh đà và đĩa ép Đĩa ma sát lắp với trục ly hợp bằng then hoa Ở ôtô trục ly hợp là trục chủ động của hộp số ( trục sơ cấp) Một đầu trục ly hợp gối lên vòng bi đặt trong hốc ở đuôi trục khuỷu.
Cơ cấu điều khiển li hợp gồm các đòn mở lắp bản lề với vỏ li hợp và đĩa ép, vòng bi tỳ, bạc trượt, càng cua, bàn đạp ly hợp và bộ phận dẫn động cơ khí hay thuỷ lực Ở các xe có công suất lớn để tránh hiện tượng đĩa ép bị xoay với vỏ ly hợp, đĩa ép được nối với vỏ ly hợp bằng lò xo lá hay lắp khớp bằng then trượt.
Cả bộ ly hợp được đặt trong vỏ bao ly hợp.
Khi chưa tác động vào bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của các lò xo, đĩa ép ép chặt đĩa ma sát vào bề mặt làm việc của bánh đà Ly hợp ở trạng thái truyền động lực. Mômen quay của trục khuỷu qua bánh đà và đĩa ép truyền cho đĩa ma sát và trục ly hợp từ đó truyền mômen quay cho bộ phận truyền lực phía sau.
Khi đạp bàn đạp ly hợp, qua cơ cấu dẫn động vòng bi tỳ ép vào đầu đòn mở, kéo đĩa ép về phía sau Đĩa ma sát dịch chuyển trên trục ly hợp để tách khỏi bề mặt của đĩa ép và bánh đà Ly hợp ở trạng thái mở cắt truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực.
Khi nhả bàn đạp ly hợp các lò xo lại ép đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà thành một khối và ly hợp lại truyền động lực Như vậy ly hợp có tác dụng cắt tạm thời truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực để mỗi khi cần ra vào số.
Phân tích hệ thống ly hợp trên xe Toyota Fortuner 2008
Xe Fortuner 2008 được trang bị động cơ xăng V6 2.7cam kép Dung tích xy lanh
2694 cc Mô men xoắn có thể đạt tới 245 (N.m), ngoài ra xe được trang bị hộp số 4 số tự động đảm bảo tính năng vận hành êm ái và dễ dàng Xe Fortuner 2008 được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), hệ thống phân bố lực phanh điện tử (EDB) được tích hợp trong bộ ABS với 4 cảm biến, 4 dòng công suất Và sử dụng hệ thống van phối khí thông minh VVT-i.
Xe sử dụng ly hợp ma sát khô cơ cấu dẫn động bằng thủy lực
Khi chưa tác động vào bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của các lò xo, đĩa ép ép chặt đĩa ma sát vào bề mặt làm việc của bánh đà Ly hợp ở trạng thái truyền động lực. Mômen quay của trục khuỷu qua bánh đà và đĩa ép truyền cho đĩa ma sát và trục ly hợp từ đó truyền mômen quay cho bộ phận truyền lực phía sau.
Khi đạp bàn đạp ly hợp, qua cơ cấu dẫn động vòng bi tỳ ép vào đầu đòn mở, kéo đĩa ép về phía sau Đĩa ma sát dịch chuyển trên trục ly hợp để tách khỏi bề mặt của đĩa ép và bánh đà Ly hợp ở trạng thái mở cắt truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực.
Khi nhả bàn đạp ly hợp các lò xo lại ép đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà thành một khối và ly hợp lại truyền động lực Như vậy ly hợp có tác dụng cắt tạm thời truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực để mỗi khi cần ra vào số.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Lựa chọn cụm ly hợp
3.1.1 Phương án lựa chọn Đối với xe 7 chỗ không đòi hỏi công suất và momen lớn ta chọn ly hợp ma sát khô 1 đĩa với những ưu điểm sau:
- Có khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt
- Thuận lợi cho quá trình bảo dưỡng, sửa chữa
- Đơn giản dễ chế tạo, giá thành thấp
3.1.2 Phương án lựa chọn loại lò xo ép
Lò xo ép trong ly hợp ma sát là một chi tiết quan trọng có tác dụng tạo nên lực ép của ly hợp, lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn bị nén để tạo lực ép chèn lên đĩa ép Khi mở ly hợp các lò xo ép ở trạng thái tăng tải hoặc giảm tải.
Lò xo ép được chế tạo từ các loại thép có độ cứng cao và được nhiệt luyện ổn định lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao.
Kết cấu, kích thước và đặc tính của cụm ly hợp được xác định theo loại lò xo ép. Trong trường hợp ô tô thường được sử dụng lò xo trụ, lò xo đĩa, lò xo côn Kết cấu ở trạng thái tự do do đặc tính biến dạng của các loại lò xo được thể hiện như trên đồ thị.
3.1.3 Phương án lựa chọn dẫn động điều khiển loại ly hợp đĩa ma sát
Dẫn động điều khiển ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lái từ bàn đạp ly hợp đến đòn mở để thực hiện ngắt ly hợp.
Dẫn động ly hợp thường là dẫn động cơ khí, dẫn động thủy lực và dẫn động có trợ lực
Phương án lựa chọn: chọn phương án dẫn động ly hợp thủy lực
3.1.4 Kết luận phương án lựa chọn thiết kế hệ thống ly hợp
Hình 3.1 Thiết kế ly hợp ma sát khô và dẫn động bằng thủy lực.
Qua tìm hiểu, phân tích kết cấu nguyên lý làm việc, hoạt động ta thấy ly hợp ma sát khô một đĩa sử dụng lò xo đĩa và dẫn động thủy lực Phương án này vừa đảm bảo độ tin cậy chính xác giảm sự nặng nhọc cho người lái và đảm bảo tính kinh tế, chế tạo,bảo dưỡng và sửa chữa.
Nội dung tính toán thiết kế ly hợp
Bảng 3.1 Thông số tính toán của xe 7 chỗ
Thông số Giá trị Đơn vị
Khối lượng xe (đầy tải) 2800 Kg
Cầu chủ động Cầu trước
Khối lượng xe đầy tải phân bố lên cầu chủ động
Vị trí động cơ Đặt trước
Loại ly hợp Ma sát khô
Công suất cực đại của dộng cơ / tại số vòng quay động cơ
Momen xoắn cực đại của dộng cơ / tại số vòng quay động cơ
Chiều dài cơ sở 2650 Mm
Chiều rộng cơ sở 1440 Mm
Loại động cơ Xăng 4 kỳ
Bảng 3.2 Thông số tính toán và ký các ký hiệu
Thông số Ký hiệu Giá trị
Hệ số dự trữ của ly hợp β 1,3 - 1,75
Hệ số ma sỏt ly hợp à 0,3 Áp suất giới hạn cho phép [q] 100 - 250
Tỷ số truyền của truyền lực chính i0 4,53
Tỷ số truyền của hộp số tại tay số 1 ih1 4,12
Hiệu suất của hệ thống truyền lực η 0,95
Hệ số cản tổng cộng của mặt đường Ѱ 0,02
Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng (đối với vật liệu gang thép c 500 Độ dày tấm ma sát δ 4 mm
Khối lượng riêng của thép ρ 7800 kg/m 3
Hệ số xác định phần nhiệt truyền để nung nóng bánh đà hoặc đĩa ép (ly hợp
Hệ số biến dạng lốp λ 0,96
Hệ số bám của đường φ 0,8
3.2.1 Xác định momen ma sát mà ly hợp cần truyền
Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được hết momen của động cơ và đồng thời bảo vệ được hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Do vậy momen ma sát của ly hợp được tính theo công thức:
Memax là momen xoắn cực đại của động cơ β là hệ số dự trữ ly hợp
Hệ số dự trữ ly hợp β phải lớn hơn 1 để đảm bảo hết đường truyền momen của động cơ trong mọi trường hợp Hệ số β cũng không được chọn lớn quá để tránh tăng kích thước của đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải đảm bảo được chức năng của cơ cấu an toàn.
Hệ số β được chọn theo thực nghiệm:
- Đối với ô tô tải không kéo mooc: 1,6 ÷ 2,25
- Đối với ô tô tải có kéo mooc: 2,0 ÷ 3,0
3.2.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
Khi thiết kế có thể chọn sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức:
Hình 3.2: Sơ đồ tính toán bán kính trung bình
D2 là đường kính ngoài của đĩa ma sát (cm)
R1 là bán kính trong của đĩa ma sat (cm)
R2 là bán kính ngoài của đĩa ma sát (cm)
C là hệ số kinh nghiệm lấy theo loại ô tô con C = 4,7
2 = 20 2 = 10 (cm) = 100 (mm) Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo công thức:
Khi đĩa ma sát quay với vận tốc ω nào đó thì vận tốc tiếp tuyến ở một điểm bất kỳ vx = ω.Rx Nghĩa là vận tốc trượt ở mép ngoài đĩa lớn hơn mép trong đĩa do đó sẽ nhanh mòn hơn Sự chênh lệch về tốc độ mài mòn càng lớn nếu các bán kính R1, R2 chênh lệch càng nhiều
Bán kính ma sát trung bình:
Số đôi bề mặt ma sát được tính theo công thức
Mms = 234 (N.m) b là bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động b = R2 – R1 = 100 – 60 = 40 (mm) =0,04 (m)
[q] là áp suất cho phép đối với ô tô được giới hạn trong khoảng (100 – 250)
chọn giới hạn [q] = 230 à là hệ số ma sỏt của ly hợp à = 0,3
Số đôi bề mặt ma sát P = 2
Số đĩa bị động của ly hợp n = P 2 = 2 2 =1
Lực ép tác dụng lên đĩa ép:
Ta kiểm tra áp suất bề mặt ma sát theo công thức: q = 4 F Σ π (D 2 −d 2 ) = π ( 4.4756,09 0,2 2
Bề mặt ma sát đảm bảo đủ độ bền cho phép [q] 0 – 250