Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp dựa trên xeFOTON M4 350 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 1.1.Công dụng,phân loại và yêu cầu: 1.1.1.Công dụng: Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô. Ly hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực,nó được bố trí ngay sau động cơ và
GVHD : Dương Quang Minh MỤC LỤ MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU -3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 4 1.1.Công dụng,phân loại và yêu cầu: 4 1.1.1.Công dụng: 4 1.1.2.Phân loại: 4 1.1.3.Yêu cầu: 5 1.2.Ly hợp ma sát: 5 1.2.1.Ly hợp ma sát một đĩa: 6 1.2.2.Ly hợp ma sát hai đĩa: .9 1.2.3.Ly hợp ma sát một đĩa sử dụng lò xo đĩa: 11 1.2.4.Phân tích kết cấu của một số chi tiết chính: 13 1.3.Ly hợp thủy lực : 19 1.4.Ly hợp điện tử : 20 CHƯƠNG 2 : KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN XE FOTON M4 350 22 2.1.Các thông số tham khảo của xe Foton M4 22 2.1.1.Công dụng của xe 22 2.2.Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp lắp trên xe ôtô 23 2.2.1.Lựa chọn loại ly hợp 23 2.2.2.Kết cấu ly hợp lắp trên xe Foton m4 350 .24 2.2.3.Phươngpháp chọn loại lò xo ép: 25 2.2.4.Đĩa bị động của ly hợp: 26 2.3.Lựa chọn phương án dẫn động .27 2.3.1.Dẫn động cơ khí : 27 2.3.2.Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén : .29 2.3.3.Dẫn động thủy lực : .30 2.3.4.Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không: .31 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 34 3.1.Tính chọn các thông số và các kích thước cơ bản: .34 3.1.1.Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền 34 3.1.2.Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp: .34 3.2.Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp: .37 3.2.1 Tính công trượt: .37 3.2.2.Kiểm tra công trượt riêng: .38 3.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết: 38 SVTH : Đỗ Quang Anh 1 GVHD : Dương Quang Minh 3.3.tính bền các chi tiết của ly hợp: 39 3.3.1.Lò xo đĩa: 39 3.3.2.Đĩa bị động: 42 3.3.3.Tính lò xo giảm chấn: 46 3.3.4.Trục ly hợp: 49 3.4.Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp: 55 3.4.1.Xác định lực và hành trình bàn đạp: 55 3.4.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực: 56 3.4.3.Thiết kế bộ trợ lực chân không: .58 CHƯƠNG 4: SỬA CHỮA VÀ BẢO DƯỠNG LY HỢP 61 4.1 Chuẩn đoán hư hỏng ly hợp 61 4.1.1 Bị trượt khi đóng ly hợp .61 4.1.2.Bị rung giật, làm việc không êm khi đóng ly hợp 62 4.1.3 Ly hợp không cắt được hoàn toàn 63 4.1.4.Ly hợp phát ra tiếng kêu 65 4.1.5 Bàn đạp ly hợp rung 66 4.1.6 Đĩa ly hợp chóng mòn 66 4.1.7 Bàn đạp ly hợp nặng .66 4.2 Quy trình kiểm tra, sửa chữa ly hợp 68 4.2.2 Hiện tượng trượt li hợp 68 4.2.2.Hiện tượng khó sang số hoặc không sang được số 68 4.2.3 Hiện tượng rung li hợp khi khởi hành 69 4.2.4.Hiện tượng li hợp bị kêu 70 4.3.Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ -82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 SVTH : Đỗ Quang Anh 2 GVHD : Dương Quang Minh LỜI NÓI ĐẦU Công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một đất nước, đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam Ô tô phục vụ cho các mục đích thiết yếu của con người như việc vận chuyển hàng hoá, đi lại của con người.Ngoài ra nó còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như: Y tế, cứu hoả, cứu hộ, an ninh, quốc phòng….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước Thực tế nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài hạn năm 2015 đến 2020 Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ tiên tiến trên thế giới trong đó có công nghệ về ôtô Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau Trong đó ly hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực của ôtô Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điều khiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô Nên để chế tạo được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng Do đó em đã được giao đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp dựa trên xeFOTON M4 350” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệ thống ly hợp cho ôtô Với đề tài được giao, em đã chọn xe FOTON M4 350 làm xe cơ sở để tham khảo các thông số ban đầu Hiện nay loại xe này đang được sản xuất lắp ráp tại nước ta và là một trong các loại xe gia đình và xe tải đời mới rất được ưa chuộng với giá cả hợp lý Trong thời gian được giao đề tài, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của Thầy giáo – Dương Quang Minh cùng các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, em đã hoàn thành đồ án của mình Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong bộ môn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Dương Quang Minh và các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, Trường ĐHCNGiao Thông Vận Tải đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này Vĩnh Yên, ngày tháng năm 2021 Sinh viên: Đỗ Quang Anh SVTH : Đỗ Quang Anh 3 GVHD : Dương Quang Minh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 1.1.Công dụng,phân loại và yêu cầu: 1.1.1.Công dụng: - Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô Ly hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực,nó được bố trí ngay sau động cơ và trước hộp số.Do đó nó có các nhiệm vụ sau: +Nối động cơ với hệ thống truyền lực để truyền mômen từ động cơ đến hệ thống truyền lực trong hầu hết quá trình xe chuyển động +Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực để cắt dòng truyền công suất tới hệ thống truyền lực trong trường hợp cần thiết như khi xe khởi động,khi chuyển số , khi phanh xe +Ngoài ra còn đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực khi bị quá tải.Như trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác động lên hệ thống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò là bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải 1.1.2.Phân loại: Có nhiều cách phân loại: *Theo cách truyền mômen:-Ly hợp ma sát:Truyền mô men thông qua các bề mặt ma sát Ly hợp ma sát có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt: + Ly hợp ma sát khô:Không có dung môi,các đĩa ma sát thường được làm từ Ferado đồng + Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu Hiện nay trên ôtô thường dùng loại ly hợp ma sát khô dạng đĩa,thường đóng với lực ép được tạo bởi các lò xo và có trang bị bộ phận giảm chấn.Đây là loại ly hợp có cấu tạo đơn giản,làm việc tin cậy và tuổi thọ cao Trong ly hợp ma sát khô có thể có một hoặc hai đĩa bị động.Ly hợp một đĩa được sử dụng trên các loại xe ôtô con và ôtô tải công suất nhỏ,còn ly hợp hai đia được dùng trên các loại ôtô tải và ôtô chở khách cỡ lớn - Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen thông qua chất lỏng - Ly hợp điện từ: Truyền mômen nhờ lực điện từ - Ly hợp liên hợp: Mô men được truyền bằng cách kết hợp các phương pháp trên Thông thường là bằng ma sát cộng với thủy lực Hiện nay, trên ôtô dùng chủ yếu là ly hợp ma sát và ly hợp thủy lực *Theo trạng thái làm việc: - Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng thái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các ly hợp trên ôtô dùng loại này - Loại ly hợp thường mở: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng thái mở * Theo dạng lò xo ép của đĩa ép: SVTH : Đỗ Quang Anh 4 GVHD : Dương Quang Minh - Ly hợp sử dụng lò xo trụ bố trí theo vòng tròn - Ly hợp sử dụng lò xo dạng côn xuắn - Ly hợp sử dụng lò xo dạng đĩa Dạng lò xo côn đĩa đang được sử dụng khá phổ biến trên các loại xe du lịch hiện đại.Thông dụng hơn cả trên các ôtô tải và ôtô chở khách là ly hợp sử dụng các lò xo trụ bố trí theo vòng tròn * Theo hệ thống dẫn động ly hợp: - Ly hợp dẫn động cơ khí - Ly hợp dẫn động thuỷ lực * Theo trợ lực dẫn động: - Trợ lực cơ khí - Trợ lực thủy lực - Trợ lực khí nén - Trợ lực chân không * Theo phương pháp điều khiển ly hợp ma sát khô có thể phân ra là tự động hoặc không tự động.Hầu hết điều khiển các loại ly hợp trên ôtô là không tự động.Ly hợp điều khiển tự động chỉ được đặt trên một số loại ôtô con có dung tích xylanh nhỏ.Việc tự động hóa ngắt ly hơp được thực hiện trực tiếp nhờ lực ly tâm hoặc tự động điều khiển nhờ hệ thống điện tử mà không có sự can thiệp của người lái 1.1.3.Yêu cầu: Ly hợp trên ôtô là một trong những cụm chi tiết quan trọng,nó cần đảm bảo được các yêu cầu sau đây : - Truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bị trượt - Ngắt dứt khoát, đóng êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên hệ thống truyền lực - Mômen quán tính của phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọng động tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số - Mô men ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng - Có khả năng trượt khi bị quá tải - Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bị trượt trong quá trình làm việc - Có khả năng dập tắt các dao động tần số cao tác động lên hệ thống truyền lực - Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe - Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng 1.2.Ly hợp ma sát: SVTH : Đỗ Quang Anh 5 GVHD : Dương Quang Minh Trên các loại ôtô hiện nay sử dụng phổ biến nhất là loại ly hợp ma sát Các bộ phận chính của ly hợp bao gồm phần chủ động và phần bị động: - Phần chủ động:Gồm có bánh đà, đĩa ép, vỏ ly hợp, các lò xo ép - Phần bị động:Gồm đĩa bị động, các bộ phận giảm chấn và trục ly hợp Việc điều khiển đóng ngắt ly hợp thông qua các đòn mở và các hệ thống dẫn động, hệ thống dẫn động của ly hợp có thể là dẫn động bằng cơ khí , dẫn động bằng thuỷ lực Ngoài ra còn có thể sử dụng bộ phận trợ lực để giảm lực bàn đạp của người lái 1.2.1.Ly hợp ma sát một đĩa: 1.2.1.1.Sơ đồ nguyên lý làm việc: 1 23 4 5 7 6 13 11 10 9 8 12 Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa dẫn động cơ khí 1 Bánh đà 2 Đĩa bị động 3 Đĩa ép 4 Vỏ ly hợp 5 Lò xo ép 6 Bạc mở 7 Bàn đạp li hợp 8 Lò xo hồi vị 9 Đòn kéo 10 Càng mở 11 Bi ‘T’ 12 Đòn mở 13 Lò xo giảm chấn 1.2.1.2.Nguyên lý hoạt động: - Khi ly hợp ở trạng thái đóng:Dưới tác dụng của lò xo ép 5 làm đĩa ép 3 ép đĩa bị động với bánh đà, nhờ vậy tạo được sự ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động và làm cho chúng ép sát vào nhau Do đó khi động cơ quay thì mô men của động cơ được truyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệ thống truyền động - Khi ngắt ly hợp:Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩy bạc mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở và ép vào đầu trên của đòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép 3 khỏi đĩa bị động làm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắt dòng công suất từ động cơ sang hệ thống truyền lực SVTH : Đỗ Quang Anh 6 GVHD : Dương Quang Minh Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bị động bị mòn nên khe hở bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự do của bàn đạp Do đó khe hở phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnh thường xuyên 1.2.1.3.Kết cấu cụ thể: Ta phân tích kết cấu ly hợp lắp trên xe ZIL-130: - Đĩa ép 3 bị ép bởi lò xo ép 8 bố trí xung quanh vỏ ly hợp 9.Vỏ ly hợp được lắp ghép với bánh đà 2 nhờ các bulông 23 Đĩa ép 3 và vỏ ly hợp 9 liên kết với nhau bằng lò xo lá 4, mỗi lò xo lá có một đầu được tán cố định với vỏ ly hợp bằng các đinh tán và đầu còn lại được lắp cố định với đĩa ép 3 bằng các bulông Do đó, đã tạo nên sự liên kết cứng giữa đĩa ép với vỏ ly hợp (vỏ trong) theo phương pháp tuyến để đảm bảo truyền được mômen xoắn, đồng thời đảm bảo được sự di chuyển dọc trục của đĩa ép khi mở và đóng ly hợp - Đĩa bị động của ly hợp trên xe ZIL-130:Xương đĩa bị động được chế tạo bằng thép và có xẻ rãnh Đĩa ma sát được lắp ghép với xương đĩa bằng các đinh tán Bộ giảm chấn gồm 8 lò xo giảm chấn đặt xung quanh cách đều nhau cùng tấm ma sát Xương đĩa được ghép chặt với moayơ đĩa bị động bằng các đinh tán Đinh tán được chế tạo bằng thép - Đòn mở ly hợp 16 (hình 1.2):Gồm có 4 chiếc và được chế tạo bằng thép Mỗi đòn mở thì đầu ngoài liên kết khớp bản lề với đĩa ép 3 qua các ổ bi kim Phần giữa đòn liên kết bản lề với càng nối qua ổ bi kim Càng nối gối tựa lên vỏ ly hợp bằng đai ốc hình chỏm cầu Các đai ốc này bị ép vào vỏ ly hợp bằng đệm đàn hồi, mỗi đệm đàn hồi này được cố định vào vỏ ly hợp bằng hai bu lông nhỏ Nhờ có mối liên kết như vậy mà càng nối có thể chuyển động xoay để tạo ra tâm quay thay đổi ở giữa đòn mở ly hợp, cần thiết cho sự di chuyển của đĩa ép khi mở và đóng ly hợp Đai ốc chỏm cầu còn có tác dụng điều chỉnh đầu đòn mở để các đòn mở cùng nằm trong mặt phẳng song song với mặt phẳng của đĩa ép - SVTH : Đỗ Quang Anh 7 GVHD : Dương Quang Minh Hình 1.2 Ly hợp lắp trên xe ZIL-130 1 Trục khuỷu ; 2 Bánh đà ; 3 Đĩa ép ; 4 Tấm thép truyền lực ; 5 Bao của lò xo 6 Bulông bắt chặt lò xo ; 7 Cácte bộ ly hợp ; 8 Lò xo ép ; 9 Vỏ trong ly hợp ; 10 Đệm cách nhiệt ; 11 Bi “T” ; 12 Khớp nối ; 13 Lò xo trả về khớp nối ; 14 Bạc dẫn hướng của khớp nối ; 15 Càng mở ly hợp ; 16 Đòn mở ; 18 Êcu điều chỉnh ; 19 Đế tựa của bulông điều chỉnh ; 20 Chốt ; 21 Nắp của cácte ly hợp ; 23 Bulông bắt chặt vỏ ly hợp ; 24 Chốt chẻ ; 25 Vành răng bánh đà ; 26 Đĩa ma sát ; 27 Vú mỡ ; 28 Nút ; 29 Trục ly hợp ; 30 Ổ bi trước của trục ly hợp - Bạc mở ly hợp gồm có ổ bi tỳ 11 và bạc trượt (hình 1.2) Trong ổ bi tỳ có đủ lượng mỡ dự trữ để bôi trơn trong suốt quá trình sử dụng mà không cần bổ xung thêm - Lò xo hồi vị bạc mở ly hợp 13 dùng để giữ bạc mở luôn có khe hở với đầu đòn mở, đảm bảo cho ly hợp luôn đóng hoàn toàn và khi đóng ly hợp thì bạc mở nhanh chóng tách khỏi đầu đòn mở 1.2.1.4.Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: Kết cấu gọn, dễ điều chỉnh và sữa chữa Mở dứt khoát Thoát nhiệt tốt nên đảm bảo tuổi thọ cao cho bộ ly hợp - Nhược điểm: Đóng không êm dịu SVTH : Đỗ Quang Anh 8 GVHD : Dương Quang Minh Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70 80 KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho ly hợp cồng kềnh 1.2.2.Ly hợp ma sát hai đĩa: 1.2.2.1.Sơ đồ nguyên lý hoạt động: 123 4 5 7 6 13 11 10 9 8 12 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa 1 Bánh đà 2 Đĩa bị động 3 Đĩa ép 4 Vỏ ly hợp 5 Lò xo ép 6 Bạc mở 7 Bàn đạp li hợp 8 Lò xo hồi vị 9 Đòn kéo 10 Càng mở 11 Bi ‘T’ 12 Đòn mở 13 Lò xo giảm chấn Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của ly hợp ma sát hai đĩa cũng tương tự như ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai mayơ ở đĩa bị động 1.2.2.2.Kết cấu cụ thể của ly hợp ma sát khô hai đĩa: Ly hợp lắp trên xe MA-5335 là ly hợp hai đĩa ma sát khô (hình 2.5) - Bộ phận chủ động của ly hợp : gồm bánh đà 24 bắt với vỏ trong ly hợp 19 bằng các bu lông Để thực hiện mở ly hợp một cách nhanh chóng và dứt khoát thì giữa đĩa ép trung gian 26 và bánh đà 24 có đặt lò xo đẩy 1 Lò xo đẩy có tác dụng đẩy đĩa ép trung gian ra khỏi bề mặt tiếp xúc với đĩa bị động 25 khi mở ly hợp SVTH : Đỗ Quang Anh 9 GVHD : Dương Quang Minh Hình 1.4 Ly hợp lắp trên xe MA-5335 1 Lò xo đẩy đĩa ép trung gian ; 2 Bulông hạn chế ; 3 Vỏ trong ly hợp ; 4 Đai ốc điều chỉnh ; 5 Đòn mở ly hợp ; 6 Càng nối đòn mở ly hợp ; 7 Đai ốc điều chỉnh đòn mở ; 8 Tấm hãm ; 9 Quang treo ; 10 Lò xo đỡ tấm chặn ; 11 Bi “T” ; 12 ống bơm mỡ ; 13 Càng mở ly hợp ; 14 Tấm chặn đầu đòn mở ; 15 Trục của càng mở ly hợp ; 16 Tay đòn ; 18 Nắp của cácte ly hợp ; 19 Vỏ trong ly hợp ; 20 Lò xo ép ; 21 Đệm cách nhiệt ; 22 Đĩa ép ngoài ; 23 Nút xả mạt ; 24 Bánh đà ; 25 Đĩa ma sát ; 26 Đĩa ép trung gian ; 27 Thanh tựa ; 28 Moayơ ; 29 Bulông bắt chặt các tấm đĩa ; 30 Lò xo giảm chấn Để đảm bảo khe hở cần thiết giữa các bề mặt ma sát của ly hợp khi mở ly hợp, đồng thời đảm bảo cho đĩa ép trung gian, đĩa ép ngoài và bánh đà thành một khối mà vẫn đảm bảo đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài có thể di trượt được thì người ta dùng một cơ cấu gồm có đai ốc điều chỉnh 4 được kẹp chặt vào đĩa ép trung gian Khi các bề mặt ma sát của tấm ma sát của đĩa bị động bị mòn nhiều, nhờ có cơ cấu đó sẽ làm cho đĩa ép trung gian di chuyển đến gần bánh đà hơn Đai ốc 4 có vòng cách tỳ lên vỏ ly hợp, đẩy cho bulông hạn chế di chuyển dọc trục của nó, nên duy trì được khe hở cần thiết giữa các bề mặt ma sát khi mở ly hợp SVTH : Đỗ Quang Anh 10