Bài giảng kết cấu ô tô phần 1 trường đh công nghiệp quảng ninh

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ - KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG KẾT CẤU Ơ TƠ (Dành cho sinh viên bậc Đại học) (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh, 2020 Chƣơng KHÁI QUÁT CHUNG VỀ ÔTÔ 1.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÔTÔ 1.1.1 Khái niệm Ơtơ phương tiện vận tải đường chủ yếu Nó có tính động cao phạm vi hoạt động rộng Do vậy, tồn giới ơtơ dùng để vận chuyển hành khách hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân quốc phịng 1.1.2 Phân loại ơtơ 1.1.2.1 Dựa vào tải trọng số chỗ ngồi Dựa vào tải trọng số chỗ ngồi, ôtô chia thành loại: - Ơtơ có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ 1,5 ơtơ có số chỗ ngồi chỗ ngồi - Ơtơ có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn 1,5 nhỏ 3,5 có số chỗ ngồi lớn nhỏ 30 chỗ - Ơtơ có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn 3,5 số chỗ ngồi lớn 30 chỗ ngồi - Ơtơ có trọng tải lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn 20 tấn, thường sử dụng vùng mỏ 1.1.2.2 Dựa vào nhiên liệu sử dụng Dựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô chia thành loại: - Ơtơ chạy xăng; - Ơtơ chạy dầu diezel; - Ơtơ chạy khí ga; - Ơtơ đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga); - Ơtơ chạy điện 1.1.2.3 Dùa vào công dụng ôtô Da vo cụng dng, ụtụ chia thành loại: - Ơtơ vận tải; - Ơtơ chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ôtô chở khách đường dài; - Ơtơ chun dùng như: ơtơ cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu ôtô vận tải chuyên dùng (ơtơ xi téc, ơtơ thùng kín, ơtơ tự đổ, ) 1.1.2.4 Dựa theo phân loại ISO * Ơtơ du lịch STT Tªn gäi Sedan, Salon Kombi Limousine Pullman Đặc điểm V cng, 2-4 ca, 4.5 chỗ ngồi Vỏ cứng, 2-4 cửa, 4.6 chỗ ngồi Vỏ cng, 4.6 ca, 4.6 ch ngi Hình dáng Coupộ Vỏ cứng ghế, cửa Cabriolet Ơtơ mui trần Mui dạng xếp, rời, ghế, cửa Vỏ cứng khoang sau rộng, cửa bên, cửa sau Vỏ cứng khoang sau rộng, 2-4 cửa bên, cửa sau Khoang sau chuyên dùng, cửa bên Chở người, chở hàng, nhiều địa hình Kombi Ơtơ chở khách nhỏ (mini bt) Ơtơ bỏn ti (pick-up) ễtụ a nng * Ôtô chở ng-ời (bt) STT Tªn gäi Ơtơ khách loại nhỏ (mini bus) Đặc điểm ễtụ khỏch ng di (bus) ca bên lớn Ơtơ khách thành phố (city bus) 2-3 cửa bên lớn Ơtơ khách liên tỉnh (bus) cửa bên Ơtơ khách thành phố loại hai thân Ơtơ điện chở khách Ơtơ khách du lịch chuyên dụng 9-16 chỗ ngồi Xe kéo, rơ moóc dính liền, nhiều cửa bên Chạy điện thành phố Cú y tin nghi sinh hot Hình dáng * Ôtô tải STT Tên gọi ễtụ ti a dụng Ơtơ tải chun dụng Ơtơ tải tự ễtụ kộo Đặc điểm Cú bung lỏi v thùng chứa hàng Có buồng lái khoang chứa hàng chuyên dùng Có buồng lái thùng tự đổ Có bung lỏi v mõm xoay liờn kt Hình dáng * Đoàn xe STT Tên gọi on xe ch khỏch Đoàn xe vận tải Đoàn xe kéo bán mc trục Đồn xe kéo bán mc vận tải Đồn xe kéo nhiều mc Đồn xe kộo thõn di Đặc điểm Gm xe kộo v rmoúc Gồm xe kéo rơmc Gồm ơtơ kéo bán moúc mt trc Hình dáng Gm xe kộo v bỏn moóc hai trục Gồm xe kéo nhiều moóc nối tiếp Gồm xe kéo bán moóc thân dài 1.2 CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ 1.2.1 Lịch sử xu hƣớng phát triển ôtô Từ năm 1860 ôtô sử dụng động đốt đời Những ôtô sử dụng động mã lực tốc độ cực đại khoảng 20 km/h Sự đời ôtô dùng động đốt thách thức phương tiện vận tải thô sơ thời ngày thúc đẩy ngành vận tải đường phát triển Đến nay, công nghiệp chế tạo ôtô giới phát triển mạnh chế tạo nhiều loại ôtô đại với tốc độ lớn đạt hàng trăm km/h Các gam tải trọng đa dạng, phổ biến từ 0,5 - 10 Đặc biệt có loại ơtơ tải nặng có trọng tải đến 60 Đấy chưa kể đến phương thức vận tải chuyên dụng đồn xe Xu hướng phát triển ơtơ giới là: tăng tải trọng, tăng tốc độ, tăng tính kinh tế nhiên liệu, tăng tính tiện nghi giảm ô nhiễm môi trường Để phục vụ cho xu hướng phát triển nêu thành tựu khoa học kỹ thuật như: tin học, tự động điều khiển, điện tử, vật liệu mới, ngành chế tạo ôtô ứng dụng 1.2.2 Cấu tạo chung Ơtơ bao gồm năm phần chính: động cơ, gầm, hệ thống điện, cabin (vỏ xe) hệ thống thiết bị phụ khác (radio, điều hoà, tời kéo, …) - Động ôtô: động nguồn động lực chủ yếu ôtô Hiện nay, ôtô sử dụng phổ biến động đốt kiểu pittông kỳ - Gầm ôtô: gầm ôtô bao gồm hàng loạt hệ thống: + Hệ thống truyền lực có nhiệm vụ nhận truyền động lực từ động đến bánh xe chủ động + Hệ thống chuyển động gồm khung vỏ, vỏ cầu, bánh xe, hệ thống treo + Hệ thống điều khiển gồm hệ thống lái hệ thống phanh - Điện ôtô: gồm điện động điện thân xe với hệ thống cung cấp điện, hệ thống đánh lửa, hệ thống khởi động, hệ thống tín hiệu chiếu sáng, hệ thống thơng tin, chẩn đốn, 1.3 BỐ TRÍ CHUNG TRÊN ƠTƠ 1.3.1 Bố trí chung ôtô chủ yếu phụ thuộc phụ vào bố trí động hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực (HTTL) tập hợp cụm chức khác Thơng thường bao gồm: Hình 1.1.a Bố trí chung động hệ thống truyền lực ơtơ - Ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục đăng, bánh xe; - Ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục đăng, khớp nối, bánh xe; - Hoặc hộp số khí thuỷ lực (hộp số thuỷ cơ), hộp phân phối, cầu chủ động, trục đăng, khớp nối, bánh xe, v.v Số lượng cụm khác tuỳ thuộc vào tính kỹ thuật ơtơ Trên hình 1.1.a 1.1.b giới thiệu sơ đồ bố trí chung thường gặp ơtơ - Sơ đồ a: động cơ, ly hợp, hộp số đặt hàng dọc phía trước đầu ôtô, cầu chủ động đặt sau ôtô, trục đăng nối hộp số cầu chủ động Chiều dài từ hộp số đến cầu chủ động sau lớn nên trục phải đặt ổ treo Sơ đồ thông dụng quen thuộc nhiều ôtô gặp - Sơ đồ b: động cơ, ly hợp, hộp số chính, cầu ơtơ nằm dọc phía trước, tạo nên cầu trước chủ động Toàn cụm liên kết với thành khối lớn, gọn Nhờ cấu trúc trọng tâm xe nằm lệch hẳn phía đầu ơtơ, kết hợp với cấu tạo vỏ ôtô tạo khả ổn định cao có lực bên tác động, đồng thời giảm độ nhạy cảm với gió bên Song khơng gian đầu ơtơ chật hẹp - Sơ đồ c: động cơ, ly hợp, hộp số, nằm ngang đặt trước ơtơ, cầu trước chủ động Tồn cụm truyền lực làm liền khối, trọng lượng khối động lực nằm lệch hẳn phía trước đầu ơtơ giảm đáng kể độ nhạy cảm ôtô với lực bên nhằm nâng cao khả ổn định tốc độ cao Trong cầu chủ động: truyền bánh trụ thay cho truyền bánh côn - Sơ đồ b, c ngày thông dụng, đặt ơtơ cầu chủ động, có tốc độ cao nhằm đảm bảo trọng lượng phân bố phía trước lớn (kể ôtô đầy tải) điều có lợi cho khả điều khiển ơtơ giảm nhẹ công việc lắp ráp sản xuất - Sơ đồ d: động cơ, ly hợp, hộp số, cầu chủ động làm thành khối gọn phía sau ơtơ, cầu sau chủ động Cụm động nằm sau cầu chủ động Cấu trúc gặp ôtô loại 4, chỗ ngồi, tồn lý cơng nghệ truyền thống hãng sản xuất thực loại ôtô mini buýt - Sơ đồ e: giống sơ đồ d cụm động nằm quay ngược lại, đặt trước cầu sau Hai dạng cấu trúc phù hợp cho việc tăng lực kéo xe, tức đảm bảo khả tăng tốc ôtô tốt, hạ thấp chiều cao đầu ôtô, phù hợp với việc tạo dáng khí động học cho ơtơ cao tốc - Sơ đồ g: động cơ, ly hợp đặt trước xe, hộp số chính, cầu xe đặt sau ơtơ tạo nên khối lớn, trục đăng nối ly hợp hộp số Trục đăng đặt kín vỏ bọc làm tốt việc bảo vệ che bụi cho hệ thống Trọng lượng san cho hai cầu - Sơ đồ h: động cơ, ly hợp đặt trước, hộp số chính, hộp phân phối đặt dọc phía đầu ôtô, cầu trước cầu sau chủ động Nối hộp phân phối cầu trục đăng Sơ đồ thường gặp ôtô có khả việt dã cao, ơtơ chạy đường xấu - Sơ đồ i: động cơ, hộp số, ly hợp, cầu trước thành khối nằm phía đầu ơtơ, đáp ứng nhu cầu tăng trọng lượng lên cầu trước Cầu sau chủ động nối với hộp số thơng qua khớp ma sát, khơng có hộp phân phối Kết cấu đơn giản ơtơ có tính việt dã tốt, ôtô hoạt động mặt đường trơn Hình 1.1.b Bố trí chung động hệ thống truyền lực ôtô 1.3.2 Yêu cầu cách bố trí chung ơtơ Bố trí động tổng thành ôtô phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Hệ số sử dụng chiều dài  phải lớn:  L Trong đó: l: chiều dài thùng chứa hàng (buồng chứa) (m) L: chiều dài tồn ơtơ (m) - Chỗ ngồi người lái phải đảm bảo an toàn dễ thao tác vệ sinh cơng nghiệp, có chỗ để kiểm tra, bảo dưỡng tổng thành - Sự phân bố tải trọng lên cầu phải hợp lý cho bảo đảm yêu cầu kéo, bám, hãm, chuyển hướng ổn định 1.3.3 Bố trí động Trên hình (1.2a) bố trí động phía trước ngồi buồng lái sử dụng nhiều xe tải Ưu điểm: Dễ kiểm tra, bảo dưỡng, điều chỉnh, bố trí cấu điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số, thuận lợi Hình 1-2 Bố trí động ơtơ Nhược điểm: Hệ số  nhỏ, tầm nhìn người lái - Hình (1.2.b,c) động đặt phía trước, buồng lái ta thấy tầm nhìn lái xe tốt, nâng cao , song kiểm tra bảo dưỡng động khó Khắc phục nhược điểm người ta làm buồng lái lật (1.2.h) - Hình (1.2.d): động đặt đằng sau thường sử dụng xe con, xe khách Theo kiểu bố trí vị trí người lái ngồi tốt, khoang hành khách cách nhiệt tốt, kết cấu truyền lực gọn, tăng độ bám Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số phức tạp - Hình (1.2.e): bố trí động sàn, thường sử dụng xe khách có ưu điểm phương án song làm giảm khoảng sáng gầm xe khó kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa Việc điều khiển động cơ, ly hợp, hộp số từ xa nên phức tạp 1.3.4 Bố trí hệ thống truyền lực Có nhiều kiểu bố trí hệ thống truyền lực ôtô, tùy theo tổng số bánh xe số lượng bánh xe chủ động ôtô Ta ký hiệu x 2; x 4; x 4; 6x cơng thức bánh xe, số thứ biểu thị tổng số bánh xe xe (loại bánh kép tính bánh xe), số thứ hai số bánh xe chủ động Kiểu hệ thống truyền lực có ảnh hưởng lớn đến bố trí chung tồn xe Ở sơ đồ hình (1.3a) động đặt phía trước xe dẫn động cầu chủ động phía sau Sơ đồ tương đối phù hợp với ơtơ vận tải tận dụng lực bám xe đầy tải Theo sơ đồ trục truyền đăng tương đối dài nên người ta lắp ổ đỡ trung gian cho trục truyền, ta gặp ôtô Gaz 53, zil 130, MAZ, giải phóng Ở sơ đồ hình (1.3b) động cầu chủ động bố trí phía trước, nên kết cấu hệ thống truyền lực gọn (có thể động cầu chủ động đặt phía sau) Thơng thường loại bố trí sử dụng hệ thống treo độc lập Trong trường hợp toàn cụm động cơ, ly hợp, hộp số, truyền lực chính, vi sai lắp lên khung xe qua gối đỡ cao su đàn hồi Như cụm tổng thành khơng có chuyển động tương đối so với khung xe trình hoạt động Sự dịch chuyển tương đối bánh xe chủ động so với khung xe nhờ bán trục có hai khớp đăng đơn Với loại xe x x hình (1.3c, d k) có thêm hộp phân phối (8) để phân phối mômen xoắn đến cầu có thêm hộp trích cơng suất (7) để truyền mơmen xoắn đến tang tời (10) Có thể truyền động đăng đến cầu cầu sau từ hộp phân phối cầu cầu sau riờng (k) Hình 1.3 Sơ đồ bố trí hệ thèng truyÒn lùc Chƣơng TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÁC CƠ CẤU VÀ CHI TIẾT CỦA ƠTƠ Ơtơ hệ động lực học phức tạp, chuyển động với tốc độ cao loại đường khác nhau, tình trạng chịu tải khơng đơn giản Khi nghiên cứu độ bền kết cấu, chi tiết ôtô tải trọng tĩnh cần xét đến tải trọng động Thông qua tổng hợp tải trọng tĩnh, hệ số an toàn, thống kê xác suất tải trọng động, có chế độ tải trọng tính tốn thiết kế Trên loại ơtơ, giá trị lớn mômen xoắn M emax động xác định, ta coi Memax tải trọng tĩnh Tùy theo điều kiện sử dụng (khi xe chạy) có lúc cấu chi tiết ơtơ chịu tải trọng động lớn thời gian tác dụng ngắn Chúng ta sử dụng hệ số tải trọng động Tải trọng động Kđ = Tải trọng tĩnh Để biểu thị mức độ ảnh hưởng lúc có tải trọng động, ta xét số trường hợp thường gặp phát sinh tải trọng động 2.1 CÁC TRƢỜNG HỢP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG 2.1.1 Đóng ly hợp đột ngột Khi khởi hành ơtơ việc đóng ly hợp đột ngột sinh tải trọng động lớn, tốc độ góc phần bị động tăng lên nhanh thời gian ngắn dẫn đến xuất gia tốc góc mơmen quán tính Ta thấy xe bị giật mạnh động chết máy Hiện chưa có phương pháp giải tích để tính tốn tải trọng động sinh trường hợp Thường sử dụng công thức kinh nghiệm có khái niệm định tính: Kd   i 8 i (2-1) - : hệ số dự trữ mômen ly hợp - i: tỉ số truyền chung cho hệ thống truyền lực ứng với tay số nghiên cứu Kết thí nghiệm đóng ly hợp đột ngột xe A3-51 Khởi hành chỗ với tay số Hệ số Kđ nối ly hợp đột ngột 3,35 3,66 Tỉ lệ mômen động tĩnh ly hợp 1,67 1,82 2,03 2.1.2 Phanh mà không cắt ly hợp 2.1.2.1 Trong trình phanh Những trường hợp khẩn cấp người ta phanh ôtô không cắt ly hợp, lúc tải trọng động gây dạng mômen quán tính Đặc trưng trường hợp biểu diễn sơ đồ sau (hình 2.2): Khi phanh tác dụng cấu phanh nên xe chuyển động chậm dần với gia tốc âm Jp: lúc ly hợp không bị cắt nên thông qua hệ thống truyền lực chuyển thành gia tốc góc âm  trục khuỷu động - chủ yếu bánh đà chuyển động với gia tốc góc âm  nên xuất mơmen qn tính (2-2) M J  J BĐ  Trong đó: - JBĐ: mơmen qn tính bánh đà (kg.m2) -  : gia tốc góc (1/s2) - Mj: tải trọng động (N.m) Hình 2.2 Sơ đồ tính tốn tải trọng động phanh khơng cắt ly hợp Quan hệ  Jp sau;  i0 ih rbx J p (2-3) Trong đó: - i0: tỉ số truyền truyền lực - ih: tỉ số truyền hộp số ứng với tay số sử dụng - rbx: bán kính bánh xe (m) - Jp: gia tốc phanh (m.s-2) Điều kiện phanh tốt Ppmax = P = Gb. có gia tốc phanh lớn J P max   g  Trong đó: - : hệ số bám - g: gia tốc trọng trường (m.s-2) - : hệ số kể đến ảnh hưởng chi tiết chuyển động quay lý thuyết ơtơ  tính: n   1 g. J bx i 1 G.rbx2  g.J BD i02 ih2  G.rbx2 10 Trong đó: - G: trọng lượng ơtơ (N) - Jbx: mơmen qn tính bánh xe (kg.m2) - n: số lượng bánh xe ôtô - : hiệu suất truyền lực mômen lực quán tính lớn là: M J max  J BD i0 ih .g rbx  (2-4) Từ ta có nhận xét: - Nếu .Mms < MJmax ly hợp bị trượt, khơng truyền MJmax xuống hệ thống truyền lực tránh tải trọng động - Nếu MJmax < Mms. ly hợp không bị trượt, MJmax tác động lên hệ thống truyền lực 2.1.2.2 Sau bánh xe bị hãm Mặc dù bánh xe hãm chặt, xe dừng, không cắt ly hợp nên qn tính bánh đà cịn quay góc BĐ dừng hẳn, Mjmax tác dụng lên hệ thống truyền lực làm cho bị xoắn (xét trường hợp ly hợp không trượt) Trước động dừng bánh đà chuyển động chậm dần với gia tốc góc làm xuất lực qn tính M J  J BD dBD dt dBD dt (2-5) Cùng với góc quay BĐ, MJ truyền qua ly hợp, gây xoắn hệ thống truyền lực, quan hệ góc xoắn tính theo:  BD  c ih  n i0 ih (2-6) Trong đó: - c: góc xoắn trục đăng (rad) - n: góc xoắn nửa trục trái (rad) góc xoắn tính theo "sức bền vật liệu" c  M j ih ic n  (2-7) J c G M j i0 ih i 2.J c G Trong đó: - lc, ln: chiều dài trục đăng nửa trục (m) - Jc, Jn: mơmen qn tính độc cực tiết diện trục đăng nửa trục (m4) - G: mô đun trượt vật liệu (N.m-2) Thay giá trị C, n vào (2.6) ta có  ih2 ic i02 ih2 in     BD  M J   (2-8) J G J G c  c  Nếu gọi: C i i i i i  h n J c G 2.J c G h c (N.m.rad-1) 11 (2-9) độ cứng chống xoắn hệ thống truyền lực bánh xe bị hãm lúc mơmen qn tính viết: (2-10) M J  C. BD từ (2.5) (2.10) ta có: J BD  dBD  C. BD dt (2-11) Giải phương trình vi phân (2.11) phương pháp tách biến điều kiện ban đầu (BDO) (tốc độ góc bánh đà lúc bắt đầu chuyển động chậm dần) ta có: J BD C  BDO J BDO C  BD max  bDO (2-12) (2-13) Giá trị MJ có trị số cực đại sử dụng số truyền thẳng i h = số truyền tăng ih < 2.2 TẢI TRỌNG TÍNH TỐN DÙNG TRONG THIẾT KẾ ƠTƠ 2.2.1 Tải trọng tính tốn dùng cho hệ thống truyền lực Tính tốn ơtơ theo tải trọng động phức tạp thay đổi tùy điều kiện sử dụng đường xá Hiện người ta chủ trương tính tốn ơtơ theo tải trọng tĩnh có xét đến điều kiện động cách chọn hệ số an tồn thích hợp đưa vào hệ số tải trọng động thực nghiệm Phương pháp xác định tải trọng tính tốn: tính mơmen từ động mômen theo bám bánh xe mặt đường truyền đến chi tiết nghiên cứu (trong lý thuyết ôtô đề cập đến điều kiện tốt mômen kéo bánh xe chủ động mômen bám Mk = M, MK > M (chỉ dùng phần MK = M) phần MK thừa làm cho bánh xe quay trượt Nếu M > MK không sử dụng hết lực bám chi tiết chịu tải MK) - Mômen truyền từ động đến chi tiết tính tốn tính: MK = Memax.i. (2-14) Trong đó: - Memax: mơmen xoắn lớn động (N.m) - i: tỉ số truyền động đến chi tiết cần tính tốn - : hiệu suất truyền lực từ động đến chi tiết tính tốn - Mơmen tính theo điều kiện bám M J max M  X Pbx .rbx i  (2-15) Trong đó: - X: số lượng bánh xe chủ động - Pbx: tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động (N) - : hệ số bám (0,7  0,8) - rbx: bán kính bánh xe (m) - i: tỉ số truyền từ chi tiết tính tốn đến bánh xe chủ động - : hiệu suất truyền lực từ chi tiết tính tốn đến bánh xe chủ động 2.2.2 Tải trọng tính tốn dùng hệ thống khác 2.2.2.1.Chế độ tải trọng tác dụng lên cấu phanh 12 Ta chọn chế độ tính tốn cho cấu phanh phanh đạt hiệu suất cực đại Mp = M (hoặc Pp = P) sử dụng toàn lực bám xe phanh đến bánh xe (hoặc gần) trượt lê ta có Mp = M = Zbx rbx  Đối với ôtô hai cầu mômen phanh phía trước phía sau xác định m0  M P1   rbx 2.L g b  .hg   M   r m0 g a  .h  bx g  P 2.L (2-16) Trong đó: - Zbx: phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe (N) - L, hg, a, b: chiều dài sở, chiều cao trọng tâm xe, khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước, cầu sau (m) - g: gia tốc trọng trường (m.s-2) - m0: hệ số phân bố tải trọng Thông thường chọn trb = 0,4  0,55 phanh với cường độ cực đại đường có  < tb bánh trước bị khóa cứng trượt lê, tính dẫn hướng cịn  > tb bánh sau bị khóa cứng trước 2.2.2.2 Tải trọng tác dụng lên hệ thống lái - Mômen cực đại tác dụng lên vành tay lái M  Pmax R (N.m) (2-17) R: bán kính vành tay lái (m) Pmax: lực cực đại tác dụng lên vành tay lái, với xe tải chọn khoảng (400  500) N, với xe chọn khoảng (150  200)N Ngoài với chi tiết hệ thống treo cầu tính tốn sức bền ngồi việc dựa vào tải trọng cực đại tác dụng thông qua tải trọng tĩnh phải kể đến hệ số tải trọng động Thực nghiệm rõ hệ số tải trọng động tăng độ cứng hệ thống treo tốc độ chuyển động tăng tải trọng ôtô giảm Vì tính người ta lựa chọn cho thật phù hợp 13 Chƣơng LY HỢP 3.1 CƠNG DỤNG, PHÂN LOẠI, U CẦU 3.1.1 Cơng dụng Trong hệ thống truyền lực ôtô, ly hợp cụm chính, có cơng dụng là: - Nối động với hệ thống truyền lực ôtô di chuyển - Ngắt động khỏi hệ thống truyền lực trường hợp ôtô khởi hành chuyển số - Đảm bảo cấu an toàn cho chi tiết hệ thống truyền lực gặp tải trường hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp 3.1.2 Phân loại 3.1.2.1 Theo phương pháp truyền mômen Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu động đến hệ thống truyền lực người ta chia ly hợp thành loại sau: - Ly hợp ma sát: mômen truyền động nhờ bề mặt ma sát - Ly hợp thuỷ lực: mômen truyền động nhờ lượng chất lỏng - Ly hợp điện từ: mômen truyền động nhờ tác dụng từ trường nam châm điện - Ly hợp liên hợp: mômen truyền động cách kết hợp hai loại kể 3.1.2.2 Theo trạng thái làm việc ly hợp Theo trạng thái làm việc ly hợp người ta chia ly hợp thành loại sau: - Ly hợp thường đóng - Ly hợp thường mở 3.1.2.3 Theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép Theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép người ta chia loại ly hợp sau: - Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa); - Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ngồi lực ép lị xo cịn có lực ly tâm trọng khối phụ ép thêm vào; - Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng mở ly hợp 3.1.2.4 Theo phương pháp dẫn động ly hợp Theo phương pháp dẫn động ly hợp người ta chia ly hợp thành loại sau: - Ly hợp dẫn động khí; - Ly hợp dẫn động thuỷ lực; - Ly hợp dẫn động có cường hố: - Ly hợp dẫn động khí cường hố khí nén; - Ly hợp dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén 3.1.3 u cầu - Ly hợp phải có khả truyền mômen lớn động mà không bị trượt điều kiện sử dụng nào, muốn mômen ma sát sinh ly hợp phải lớn mômen xoắn động 14 - Khi đóng ly hợp phải êm dịu để giảm tải trọng va đập sinh bánh hộp số khởi hành ôtô sang số lúc ôtô chuyển động - Khi mở ly hợp phải dứt khốt nhanh chóng, tách động khỏi hệ thống truyền lực thời gian ngắn - Mơmen qn 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 3.2 BỘ LY HỢP MA SÁT Đối với hệ thống ly hợp, mặt cấu tạo người ta chia thành phận chính: - Cơ cấu ly hợp: phận thực việc nối ngắt truyền động từ động đến hệ thống truyền lực - Dẫn động ly hợp: phận thực việc điều khiển đóng mở ly hợp 3.2.1 Ly hợp ma sát khơ đĩa bị động lị xo ép hình trụ bố trí xung quanh Hình 3.1.a Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô đĩa lị xo trụ bố trí xung quanh - bánh đà; - đĩa ma sát;3 - đĩa ép; - lò xo ép; - vỏ ly hợp; - bạc mở; - bàn đạp; - lò xo hồi vị bàn đạp;9 - đòn kéo; 10 - mở; 11 - bi "T"; 12 - đòn mở; 13 - giảm chấn 15 Nhìn theo B Hình 3.1.b Cấu tạo ly hợp đĩa bị động lị xo trụ bố trí xung quanh 1- trục khuỷu; 2,3 - bulông; - bánh đà; - đĩa ép; - thép truyền lực; - đệm; - bulông; - vỏ ly hợp; 10 - đệm cách nhiệt; 11 - lò xo ép; 12 - vỏ ly hợp; 13 - bi "T"; 14 - bạc mở; 15 - lò xo hồi vị bạc mở; 16 - ống trượt; 17 - mở; 18 - đòn mở; 19 - đai ốc điều chỉnh; 20 - bulông điều chỉnh; 21 - hãm; 22 - quang treo; 23 - cácte ly hợp; 24 - bulông; 25 - chốt; 26 - bi kim; 27 - bulông; 28 - đĩa bị động; 29 - vú mỡ; 31 - bulông; 32 - thép; 33 - trục ly hợp; 34 - ngõng trục ly hợp 3.2.1.1 Cấu tạo Cấu tạo chung ly hợp hình 3.1.a 3.1.b hình 3.1.a thể cấu tạo ly hợp dạng sơ đồ đơn giản hình 3.1.b thể kết cấu thực Cấu tạo ly hợp chia thành nhóm sau: - Nhóm chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở lị xo ép Khi ly hợp mở hồn tồn chi tiết thuộc nhóm chủ động quay với bánh đà - Nhóm chi tiết bị động gồm đĩa bị động (đĩa ma sát), trục ly hợp Khi ly hợp mở hoàn toàn chi tiết thuộc nhóm bị động đứng yên Theo sơ đồ cấu tạo hình 3.1.a, vỏ ly hợp bắt cố định với bánh đà bulông, đĩa ép dịch chuyển tịnh tiến vỏ có phận truyền mơmen từ vỏ vào đĩa ép Các chi tiết 1, 3, 4, gọi phần chủ động ly hợp, chi tiết gọi phần bị động ly hợp Các chi tiết lại thuộc phận dẫn động ly hợp Cấu tạo thực tế ly hợp ma sát khơ đĩa bị động, lị xo trụ bố trí xung quanh thể hình 3.1.b Cũng sơ đồ nguyên lý, cấu tạo ly hợp khơ đĩa ma sát lị xo trụ bố trí xung quanh gồm phận sau: Bộ phận chủ động bao gồm: bánh đà 4, đĩa ép vỏ 12; 16 Bộ phận bị động bao gồm: đĩa ma sát 28, trục ly hợp 33 (và chi tiết quay trục ly hợp) Kết cấu số phận ly hợp: + Lị xo ép có dạng hình trụ bố trí xung quanh với số lượng 9,12, với cách bố trí kết cấu nhỏ gọn khoảng khơng gian chiếm chỗ lực ép lên đĩa ép qua nhiều lị xo lúc Tuy nhiên có nhược điểm lị xo khơng đảm bảo thơng số giống hồn tồn, phải lựa chọn thật kỹ không lực ép đĩa ép khơng làm ma sát mịn không + Đĩa ma sát (đĩa bị động) ly hợp chi tiết đảm bảo yêu cầu ly hợp đóng phải êm dịu Hình 3.2 Cấu tạo đĩa ma sát 1,13:tấm ma sát, 2: lỗ đinh tán, 3:xương đĩa tấm, 4: đinh tán, 5: vành đĩa, 6,9: vành đệm, 10,11: lò xo, 8,12: khung giảm chấn Kết cấu chi tiết đĩa ma sát thể hình 3.2 Để tăng tính êm dịu người ta sử dụng đĩa bị động loại đàn hồi, độ đàn hồi đĩa bị động giải cách kết cấu có hình dạng đặc biệt dùng thêm chi tiết có khả làm giảm độ cứng đĩa Trong kết cấu xương đĩa bị động gồm nhiều chi tiết lắp ghép với để giảm độ cứng xương đĩa hình 3.2 xương đĩa ghép từ vành đĩa với đinh tán Có xẻ rãnh hướng tâm ghép nhiều tấm, đường xẻ chia đĩa bị động làm nhiều phần Xương đĩa tán với ma sát tạo thành đĩa ma sát Trong trình làm việc ly hợp có trượt nên sinh cơng ma sát sinh nhiệt nên ma sát phải có yêu cầu đảm bảo hệ số ma sát cần thiết, có khả chống mài mịn nhiệt độ cao, có độ bền học cao Giữa xương đĩa moayơ đĩa bị động có bố trí giảm chấn, để tránh cho hệ thống truyền lực ôtô khỏi dao động cộng hưởng sinh có trùng hợp tần số dao động riêng hệ thống truyền lực với tần số dao động lực gây nên thay đổi mômen quay động Chi tiết đàn hồi giảm chấn lò xo 11 dùng để giảm độ cứng hệ thống truyền lực giảm tần số dao động riêng khắc phục khả xuất 17 tần số cao Do độ cứng tối thiểu chi tiết đàn hồi giảm chấn bị giới hạn điều kiện kết cấu ly hợp, hệ thống truyền lực ôtô tránh khỏi cộng hưởng tần số thấp Bởi chi tiết đàn hồi giảm chấn cịn có chi tiết ma sát nhằm thu lượng dao động cộng hưởng tần số thấp + Các đòn mở ly hợp (thường 4) có dạng địn bẩy dùng để kéo đĩa ép mở ly hợp Một đầu đòn mở tựa vỏ ly hợp đầu nối với đĩa ép a b Hình 3.3 Địn mở ly hợp - đĩa ép; - đòn mở; - ổ bi kim; - bulơng treo địn mở; - lò xo; - chặn đầu đòn mở; - vỏ ly hợp; 10, 11 - chốt tự lựa; 12 - quang treo đòn mở Về mặt kết cấu địn mở phải có độ cứng vững tốt, mặt phẳng tác dụng lực Khi mở ly hợp đĩa ép dịch chuyển tịnh tiến khớp lề đòn mở lại quay quanh điểm nối đòn mở với tai đĩa ép nên để tránh cưỡng cho địn mở chi tiết nối địn mở với vỏ ly hợp phải có kết cấu tự lựa + Khi mở ly hợp đĩa ép phải dịch chuyển tịnh tiến cịn đóng ly hợp đĩa ép với bánh đà truyền mômen cho đĩa bị động ly hợp nên ly hợp phải có kết cấu chi tiết truyền mômen từ vỏ ly hợp (hoặc bánh đà) sang đĩa ép Như hình 3.1.b chi tiết số đàn hồi để truyền mômen từ vỏ ly hợp sang đĩa ép Trên hình 3.4.b truyền mơmen từ vỏ vào đĩa ép thực lỗ vỏ vấu bánh đà 3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động Trạng thái đóng ly hợp: theo Hình 3.1.a trạng thái lò xo đầu tựa vào vỏ 5, đầu cịn lại tì vào đĩa ép tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động với bánh đà làm cho phần chủ động phần bị động tạo thành khối cứng Khi mômen từ động truyền từ phần chủ động sang phần bị động ly hợp thông qua bề mặt ma sát đĩa bị động với đĩa ép bánh đà Tiếp mơmen truyền vào xương đĩa bị động qua giảm chấn 13 đến moayơ truyền vào trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) Lúc bi "T" 11 đầu địn mở 12 có khe hở từ 3-4 mm tương ứng với hành trình tự bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm 18 Trạng thái mở ly hợp: cần ngắt truyền động từ động tới trục sơ cấp hộp số người ta tác dụng lực vào bàn đạp thông qua đòn kéo mở 10, bạc mở mang bi "T" 11 dịch chuyển sang trái Sau khắc phục hết khe hở bi "T" 11 tì vào đầu địn mở 12 Nhờ có khớp lề đòn mở liên kết với vỏ nên đầu đòn mở 12 kéo đĩa ép nén lò xo lại để dịch chuyển sang phải Khi bề mặt ma sát phận chủ động bị động ly hợp tách ngắt truyền động từ động tới trục sơ cấp hộp số 3.2.2 Ly hợp ma sát khơ hai đĩa bị động lị xo ép hình trụ bố trí xung quanh Đối với số ôtô vận tải cần phải truyền mômen lớn người ta sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động So với ly hợp ma sát khô đĩa bị động, ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động có ưu nhược điểm sau: + Nếu kích thước đĩa bị động lực ép ly hợp hai đĩa truyền mômen lớn ly hợp đĩa + Nếu phải truyền mơmen ly hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn ly hợp đĩa + Ly hợp hai đĩa đóng êm dịu mở lại dứt khoát ly hợp đĩa + Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp ly hợp đĩa 3.2.2.1 Cấu tạo Cấu tạo ly hợp hai đĩa bị động thể hình 3.5 17 1615 10 11 14 13 12 Hình 2.5: Sơ đồ cấu tạo ly hợp hai đĩa - bánh đà; - lò xo đĩa bị động; - đĩa ép trung gian; - đĩa bị động; - đĩa ép; - bulông hạn chế; - lò xo ép; - vỏ ly hợp; - bạc mở; 10 - trục ly hợp; 11 - bàn đạp ly hợp; 12 - lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp; 13 - kÐo; 14 - cµng më; 15 - bi "T"; 16 - đòn mở; 17 - lò xo giảm chÊn Nhìn chung cấu tạo ly hợp hai đĩa bao gồm phận chi tiết ly hợp đĩa Điểm khác biệt ly hợp hai đĩa có hai đĩa bị động liên kết then hoa với trục ly hợp 10 Vì có hai đĩa bị động nên ngồi đĩa ép cịn có thêm đĩa ép trung gian Ở ly hợp hai đĩa phải bố trí cấu truyền mơmen từ vỏ bánh đà sang đĩa ép đĩa trung gian 19 ... khách đường dài; - Ơtơ chun dùng như: ? ?tô cứu thương, cứu hoả, ? ?tô phun nước, ? ?tô cẩu ? ?tô vận tải chuyên dùng (? ?tô xi téc, ? ?tô thùng kín, ? ?tô tự đổ, ) 1. 1.2.4 Dựa theo phân loại ISO * Ơtơ du... in 1. 1.2.3 Dựa vào công dụng «t« Dựa vào công dụng, ? ?tô chia thành loại: - Ơtơ vận tải; - Ơtơ chở hành khách, ơtơ chuyên chở hành khách bao gồm loại: ? ?tô buýt, ? ?tô tắc xi, ? ?tô du lịch, ? ?tô chở... moóc thân dài 1. 2 CẤU TẠO CHUNG CỦA ÔTÔ 1. 2 .1 Lịch sử xu hƣớng phát triển ? ?tô Từ năm 18 60 ? ?tô sử dụng động đốt đời Những ? ?tô sử dụng động mã lực tốc độ cực đại khoảng 20 km/h Sự đời ? ?tô dùng động