Tính toán thiết kế ly hợp xe 16 chỗ

Đồ án kết cấu tính toán ô tô Tính toán thiết kế ly hợp xe 16 chỗ Mục tiêu là tính toán thiết kế hệ thống ly hợp cho xe ôtô 16 chỗ ngồi trên cơ sở xe ôtô FORD TRANSIT. Hệ thống ly hợp trên xe ôtô là một trong những cụm chi tiết chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện địa hình, môi trường khí hậu và nhiệt độ. Cụm ly hợp lắp trên FORD TRANSIT là loại ly hợp ma sát khô 1 đĩa thường đóng. Các lò xo ép được bố trí xung quanh, có hệ dẫn động điều khiển bằng cơ khí và có cường hóa khí nén.

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TỔNG QUAN HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ÔTÔ 5

1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI LY HỢP TRÊN Ô TÔ 5

1.1 Công dung của ly hợp: 5

1.2 Phân loại ly hợp 5

1.2.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen 5

1.2.2 Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp 7

1.2.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép 7

1.2.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp 7

1.3 Yêu cầu ly hợp 8

2 CÁC HỆ THỐNG LY HỢP PHỔ BIẾN : 9

2.1 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 9

2.1.1 Ly hợp ma sát khô một đĩa 9

2.1.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa 9

2.2 Cấu tạo chung của ly hợp loại đĩa ma sát khô 10

4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG 17

4.1.Dẫn động cơ khí : 18

4.2.Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén : 19

4.3.Dẫn động thủy lực 20

4.4.Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 21

5.TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 23

5.1.Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền 24

5.2.Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp: 24

6.TÍNH KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA LY HỢP 26

6.1 Tính công trượt 26

6.2.Kiểm tra công trượt riêng 29

6.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết 30

6.4.Tính bền các chi tiết của ly hợp 30

6.5.3.Thiết kế bộ trợ lực chân không: 46

6.5.3.1.Xác định lực mà bộ cường hóa phải thực hiện: 46

6.5.3.2.Xác định thiết diện màng sinh lực và hành trình màng sinh lực 46

6.5.3.3.Tính lò xo hồi vị màng sinh lực: 47

KẾT LUẬN CHUNG 49

TÀU LIỆU THAM KHẢO 50

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô.

Mục tiêu là tính toán thiết kế hệ thống ly hợp cho xe ôtô 16 chỗ ngồi trên cơ sở xe ôtô FORD TRANSIT Hệ thống ly hợp trên xe ôtô là một trong những cụm chi tiết chịu ảnh hưởng lớn của điều kiện địa hình, môi trường khí hậu và nhiệt độ Cụm ly hợp lắp trên FORD TRANSIT là loại ly hợp ma sát khô 1 đĩa thường đóng Các lò xo ép được bố trí xung quanh, có hệ dẫn động điều khiển bằng cơ khí và có cường hóa khí nén.

Việc nắm vững phương pháp tính toán thiết kế, quy trình vận hành, tháo lắp điều chỉnh, bảo dưỡng các cấp và sửa chữa lớn ly hợp là một việc cần thiết Từ đó ta có thể nâng cao khả năng vận chuyển, giảm giá thành vận chuyển, tăng tuổi thọ của xe, đồng thời giảm cường độ lao động cho người lái.

Do lần đầu tiên thiết kế tính toán với khối lượng kiến thức tổng hợp còn có những mảng chưa nắm vững cho nên dù đã rất cố gắng tham khảo các tài liệu và bài giảng của các môn có liên quan song bản đồ án của em không thể tránh được những sai sót Hơn nữa do hạn chế về trình độ và thời gian, kinh nghiệm thực tế còn thiếu, còn một số vấn đề mà em chưa thể đi sâu vào chi tiết được mà em chỉ dùng những thông số tham khảo của xe.Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình giúp em hoàn thành nhiệm vụ được giao.

Sinh viên thiết kế

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ÔTÔ

1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI LY HỢP TRÊN Ô TÔ 1.1.1 Nhiệm Vụ của ly hợp:

Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô Ly hợp là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực, ly hợp ôtô được bố trí ngay sau động cơ, trước hộp số Nó có công dụng:

+ Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển.

+ Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số.

+ Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải (như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp).

Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số được dễ dàng Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.

Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không bị chết máy) Do đó, không phải khởi động động cơ nhiều lần.

1.1.2 Phân loại ly hợp

Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách: + Phân loại theo phương pháp truyền mômen + Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.

+ Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép + Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.

1.1.2.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen

Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau :

* Loại 1: Ly hợp ma sát - là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó

Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ Còn ly hợp ma sát loại hình nón và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực.

+ Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có : - Thép với gang.

- Thép với thép.

- Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng - Gang với phêrađô.

- Thép với phêrađô cao su.

+ Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có : - Ma sát khô.

- Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu) Ưu điểm của ly hợp ma sát là : kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.

Nhược điểm của ly hợp ma sát là : các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp, các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát.

Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay do những ưu điểm của nó.

* Loại 2: Ly hợp thủy lực - là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu).

Ưu điểm của ly hợp thủy lực là : làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe.

nhỏ do hiện tượng trượt.

Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới được sử dụng ở một số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân sự.

* Loại 3 : Ly hợp điện từ - là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.

* Loại 4 : Ly hợp liên hợp - là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ) Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.

1.1.2.2 Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp

Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau : + Ly hợp thường đóng : loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.

+ Ly hợp thường mở: loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như C-80, C-100, MTZ2

1.1.2.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép

Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly

+ Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn).

Theo đặc điểm kết cấu của lò xo có thể dùng lò xo trụ, lò xo đĩa, lò xo côn.

Trong các loại trên thì ly hợp dùng lò xo trụ bố trí xung quanh được áp dụng khá phổ biến trên các ôtô hiện nay, vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được lực ép lớn theo yêu cầu và làm việc tin cậy.

Loại 2 : Ly hợp điện từ - lực ép là lực điện từ.

Loại 3 : Ly hợp ly tâm - là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp Loại này ít được sử dụng trên các ôtô quân sự.

Loại 4 : Ly hợp nửa ly tâm - là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào Loại này có kết cấu phức tạp nên chỉ sử dụng ở một số ôtô du lịch như ZIN-110, POBEDA

1.1.2.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp

Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau : + Loại 1 : Ly hợp điều khiển tự động.

+ Loại 2 : Ly hợp điều khiển cưỡng bức.

Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ dẫn động ly hợp Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái

Ly hợp là một trong những cụm chính của hệ thống truyền lực trên ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau :

+ Truyền hết mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện làm việc nào Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ (có nghĩa là hệ số dự trữ mômen  của ly hợp phải lớn hơn 1).

+ Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động.

+ Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn (vì mở không dứt khoát sẽ làm cho khó gài số được êm dịu).

+ 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 ; nhanh chóng có sự đồng tốc giữa bánh răng chủ động và bánh răng bị động của hộp số và gài số được êm dịu, giảm các va đập lên bánh răng.

+ Mô men ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng.

+ Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ tránh gây mệt mỏi cho người lái

+ Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt.

+ 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.

+ Ly hợp làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh quá tải cho hệ thống truyền lực Ly hợp có khả năng trượt khi bị quá tải.

Tất cả những yêu cầu trên, đều được đề cập đến trong quá trình chọn vật liệu, thiết kế và tính toán các chi tiết của ly hợp.

1.2.1.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa

1- bánh đà ; 2- lò xo đãi ép trung gian ; 3- đĩa ép trung gian ; 4- đĩa ma sát5- đĩa ép ngoài ; 6- bulông hạn chế ; 7- lò xo ép ; 8- vỏ ly hợp ; 9- bạc mở10- trục ly hợp ; 11-bàn đạp ; 12- lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp ; 13- thanh kéo

14- càng mở ; 15- bi ‘’T’’ ; 16- đòn mở ; 17- lò xo giảm chấn

1.2.2 Cấu tạo chung của ly hợp loại đĩa ma sát khô

Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo thì người ta chia thành 2 bộ phận :

+ Cơ cấu ly hợp : là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực.

+ Dẫn động ly hợp : là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp.

Trong phần này, ta xét cấu tạo của cơ cấu ly hợp, nó gồm 3 phần chính : bánh đà, đĩa ma sát và đĩa ép.

+ Nhóm các chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo ép Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng bánh đà.

+ Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa ma sát, trục ly hợp Khi ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên.

Theo sơ đồ cấu tạo Hình 1.1 - vỏ ly hợp 5 được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các

bulông, đĩa ép (3) có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ phận truyền mômen từ vỏ (5) vào đĩa ép Các chi tiết bánh đà (1), đĩa ép (3), lò xo ép (4), vỏ ly hợp (5) được gọi là phần chủ động của ly hợp và chi tiết đĩa ma sát (2) được gọi là phần bị động của ly hợp Các chi tiết còn lại thuộc bộ phận dẫn động ly hợp ( Đối với một số ôtô vận tải khi

cần phải truyền mômen lớn người ta sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động ).

Bộ phận dẫn động điều khiển ly hợp gồm : bàn đạp ly hợp, đòn dẫn động, càng mở ly hợp, đòn mở ly hợp và bạc mở ly hợp Ngoài ra, tùy theo từng loại ly hợp mà có thể thêm các bộ phận dẫn động bằng thủy lực, bằng khí nén như các xy lanh chính và xy lanh công tác.

1.2.3 Ly hợp thủy lực

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng.

Hình 1.3.Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực.

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

- Phần chủ động là phần bánh bơm, bánh đà.

- Phần bị động là bánh tuốc bin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc Nguyên lý hoạt động :

Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác: Bánh bơm ly tâm và bánh tua bin hướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác Trục của bánh bơm được nối với động cơ và trục của bánh tua bin nối với hộp số.

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng công tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm Khi ra khỏi cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các cánh của bánh tua bin làm bánh này quay theo, nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bánh bơm sang bánh tua bin nhờ dòng

chảy chất lỏng.

Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việc như một khớp nối thuần túy nên còn gọi là khớp nối thủy lực.

Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.1- Bánh đà; 2- Khung từ; 3- Cuộn dây; 4- Mạt sắt.5- Lõi thép bị động nối với hộp số; 6- Trục ly hợp.

Nguyên lý hoạt động:

- Khi mở ly hợp : Khi không cấp điện cho cuộn dây 3 nên không có lực từ trong cuộn dây, nên phần chủ động 1 là bánh đà và phần bị động 5 là lõi thép không hút nhau nên khi động cơ không quay mômen không truyền ra trục ly hợp.

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện từ trong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5 Như vậy khi bánh đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen được truyền từ động cơ sang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thép không đủ lớn nên giữa khe hở bánh đà và lõi thép người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từ trường, chúng tạo thành những đường sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõi thép với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép được tăng lên.

1.3.CÁC KIỂU DẪN ĐỘNG:1.3.1.Dẫn động cơ khí :

Sử dụng các cơ cấu truyền lực bằng cơ khí để truyền lực đóng hoặc ngắt ly hợp.

Người lái tác dụng lực vào bàn đạp, lực bàn đạp thông qua đòn dẫn động 9 và càng mở 6 làm cho bi T 4 dịch chuyển sang trái tỳ vào đầu đòn mở, đòn mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp.

- Khi đóng ly hợp :

Người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi T kéo bi T dịch chuyển sang phải và thôi không ép vào đòn mở nữa Khi đó lò xo ép lại ép đĩa ép và đĩa bị động trở lại trạng thái làm việc ban đầu.

1.3.2.Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén :

Hình 2.5.Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trơ lực khí nén.1- Ống dẫn khí; 2- Xy lanh công tác; 3- Càng mở; 4- Đòn mở; 5- Đĩa ép

6- Đĩa bị động; 7- Bi T; 8- Lò xo hồi vị bi T; 9- Bình khí nén10- Xy lanh phân phối; 11- Bàn đạp; 12- Lò xo hồi vị bàn đạp.

Nguyên lý hoạt động :

- Khi ngắt ly hợp: Người lái tác dụng một lực lên bàn đạp 11 làm cho xy lanh phân phối 10 cùng pittông của nó chuyển động sang trái làm cho càng mở 3 đẩy bi T 7 dịch chuyển sang trái và ép vào đòn mở 4 Đòn mở kéo đĩa ép cùng đĩa bị động tách ra khỏi bề mặt làm việc và ly hợp được ngắt Đồng thời sự chuyển động tương đối giữa pittông và xy lanh của xy lanh phân phối 10 làm mở van khí nén Khí nén từ bình khí đi qua xy lanh phân phối, qua ồng dẫn 1 vào xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh này dịch chuyển sang phải đẩy vào càng mở 3 làm giảm bớt một phần lực cho người lái.

- Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời kéo xy lanh phân phối 10 sang phải làm kéo càng mở 3 thôi không ép vào bi T nữa Khi đó bi T thôi không ép vào đầu đòn mở nữa và các lò xo ép lại ép ly hợp đĩa ép và đĩa bị động trở về trạng thái làm việc ban đầu Khi xy lanh phân phối 10 được kéo về vị trí ban đầu thì đồng thời làm van khí nén đóng lại Lúc này khoang trong xy lanh 10 thông với khí trời và do đó không còn áp suất khí nén tác dụng lên xy lanh công tác nữa và xy lanh công tác cũng thôi không tác dụng lực lên càng mở 3 nữa - Khi giữ bàn đạp ở một vị trí nào đó :

Khi người lái giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì xy lanh phân phối 10 cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khí nén vẫn vào xy lanh công tác tuy nhiên lượng khí nén vào trong xy lanh công tác là không đổi cho nên ly

Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp, dầu từ xy lanh chính 6 qua ống dẫn 11 vào xy lanh công tác 10 đẩy pittông của xy lanh này đi sang phải thông qua càng mở đẩy bi T 4 ép vào đòn mở 3 làm cho đòn mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách ra làm mở ly hợp - Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, nhờ lò xo hồi vị bi T 5 và lò xo hồi vị bàn đạp 8 đẩy pittông của xy lanh công tác 10 sang trái làm đẩy dầu qua ống 11 trở về xy lanh chính 6 đẩy trả bàn đạp vể vị trí ban đầu.

Đồng thời nhờ lò xo hồi vị nên bi T cũng được đẩy tách ra khỏi đòn mở làm mở ly hợp.

1.3.4.Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không:

Hình 2.7.Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.1.Ống dẫn dầu.2.Xy lanh công tác.3.Càng mở.

Hình 2.8.Sơ đồ bộ trợ lực chân không.

1 Van điều khiển 2 Van chân không 3, 6 Lò xo hồi vị 4 Van khí 5 Màng cao su

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí 4 mở ra đồng thời van điều khiển 1 (bằng cao su) đóng van chân không 2 lại Lúc này khoang B được nối với

khoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển động sang trái đẩy pittông của xy lanh chính 13 sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống 1 sang xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở 3 đẩy bi T 4 ép vào đòn mở 5 làm mở ly hợp.

Khi đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò xo hồi vị làm van khí 4 trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí 4 ép chặt làm mở van chân không 2 ra Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông với khoang C nữa Hai khoang A và B không có sự chênh lệch áp suất nên không sinh ra trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu.

Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại Nhưng

màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không 2 đi theo nên đẩy van điều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúc này cả van khí và van chân không đều được đóng lại và không khí trong khoang B không đổi, sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổn định Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một vị trí nhất định, tức là ly hợp vẫn được mở ở một vị trí nhất định.

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN XE

2.1.BẢNG THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA XE FORD TRANSIT: Thông số kỹ thuật xe 16 chỗ ngồi: FORD TRANSIT

-Phân ra cầu trước: -Phân ra cầu sau :

3730 Kg 1800 kg 1930 kg

Với đề tài thiết kế ly hợp cho xe du lịch 16 chỗ ngồi, với yêu cầu cơ bản là phải có độ bền và độ tin cậy cao, mặt khác phải sữa chữa và bảo dưỡng dễ dàng nên ta chọn loại ly hợp là ly hợp ma sát Do mômen của động cơ nhỏ nên ta chọn loại ly hợp là ly hợp ma sát một đĩa bị động dạng thường đóng.

2.3 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LY HỢP MA SÁT KHÔ:

So với ly hợp ma sát khô một đĩa bị động thì ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động có những ưu nhược điểm sau :

+ Nếu cùng một kích thước đĩa bị động và cùng một lực ép như nhau thì ly hợp hai đĩa truyền được mômen lớn hơn ly hợp một đĩa.

+ Nếu phải truyền một mômen như nhau thì ly hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa.

+ Ly hợp hai đĩa khi đóng êm dịu hơn nhưng khi mở lại kém dứt khoát hơn ly hợp

một đĩa.

+ Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa.

Theo sơ đồ cấu tạo Hình 1.2 - cũng bao gồm các bộ phận và các chi tiết cơ bản như đối

với ly hợp một đĩa Điểm khác biệt là ở ly hợp hai đĩa có hai đĩa ma sát (4) cùng liên kết then hoa với trục ly hợp (10) Vì có hai đĩa ma sát nên ngoài đĩa ép (5) còn có thêm đĩa ép trung gian (3) ở ly hợp hai đĩa phải bố trí cơ cấu truyền mômen từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép và cả đĩa ép trung gian Vì nhược điểm của ly hợp hai đĩa là mở không dứt khoát nên ở những loại ly hợp này thì người ta phải bố trí cơ cấu để tạo điều kiện cho ly hợp khi mở được dứt khoát Trên hình 1.1.b thì cơ cấu này được thực hiện bởi lò xo đĩa ép trung gian (2) và bu lông điều chỉnh (6) Khi mở ly hợp thì lò xo (2) sẽ đẩy đĩa ép trung gian (3) tách khỏi đĩa ma sát bên trong và khi đĩa ép trung gian chạm vào đầu bu lông điều chỉnh (6) thì dừng lại nên đĩa ma sát bên ngoài cũng được tự do.

2.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LY HỢP THỦY LỰC:

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm :

+ Có thể thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục + Có khả năng truyền tải mô men lớn.

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp, dễ bảo dưỡng sữa chữa - Nhược điểm :

+ Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụng của nó trên các hộp số thủy cơ ôtô.

+ Hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỉ số truyền nhỏ.

+ Độ nhạy quá cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động cơ đốt trong.

2.5.ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA LY HỢP ĐIỆN TỪ:

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm :

+ Khả năng chống quá tải tốt + Bố trí dẫn động dễ dàng - Nhược điểm :

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.1 Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép.

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của lực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp.

Ưu điểm:

- Kết cấu nhỏ gọn, khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép tác dụng lên đĩa ép lớn - Đảm bảo được lực ép đều lên các bề mặt ma sát bằng cách bố trí các lò xo đối xứng với nhau và với các đòn mở.

- Luôn giứ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc - Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản.

Nhược điểm:

- Các lò xo thường không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn toàn, đặc biệt là

sau một thời gian làm việc lực ép của các lò xo sẽ không đều nhau Do đó phải chế tạo lò Fl

l

xo thật chính xác nều không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa ma sát mòn không đều

-Lò xo côn cho phep chồng lên nhau nên độ cứng tăng lên đáng kể khi chiều cao và kích thước của lò xo hầu như không thay đổi.

- Lực ép lên lò xo lớn, nên thường được dùng trên ôtô có mômen của động cơ trên

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp sẽ chật và khó bố trí bạc mở ly hợp.

- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do đó việc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp.- Lò xo côn có dạng tuyến tính ở vùng làm việc nhỏ, sau đó khi các vòng lò xo bắt đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh, do đó nó đòi hỏi phải tạo được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của lò xo sẽ giảm rất nhanh

2.6.3.Lò xo đĩa:

Một lò xo đĩa loại DST

Hình 2.3 Lò xo đĩa

Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.1

Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp bằng đinh tán hoặc bằng bulông Ở mỗi phía của lò xo đĩa bố trí các vòng trụ xoay hoạt động như một trục xoay khi lò xo đĩa quay Đối với loại bàn ép ly hợp thông thường có các lò xo chịu kéo đẻ nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa.

Ưu điểm:

- Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu đơn giản và nhỏ gọn.

- Lò xo đĩa có đặc tính làm việc hợp lý vì trong vùng làm việc lực ép thay đổi không dáng kể theo biến dạng Do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khi đĩa ma sát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể.

Nhược điểm: - Việc chế tạo khó khăn.

Kết luận: Qua việc tham khảo các loại lò xo ép ta quyết định chọn loại lò xo ép là lò xo

đĩa vì tất cả những đăc tính tối ưu của nó.

2.7 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG.

Hệ thống dẫn động ly hợp có tác dụng truyền lực bàn đạp của người lái tác động vào bàn đạp đến ly hợp để thực hiện việc đóng ngắt ly hợp.

Dẫn động ly hợp thường là dẫn động cơ khí hoặc thủy lực Dẫn động cơ khí có ưu điểm chung là kết cấu đơn giản dễ chế tạo tuy nhiên chúng cũng có nhược điểm là lực bàn đạp thường phải lớn và khó bố trí với những ôtô có động cơ đặt xa người lái Dẫn động cơ khí được thường được sử dụng trên một số ôtô con và ôtô tải do ôtô con có yêu

cầu lực bàn đạp nhỏ và ôtô tải thường có bình khí nén nên việc bố trí trợ lực thuận lợi, dẫn động thủy lực hiện nay được sử dụng trên hầu hết các loại ôtô con và ôtô chở khách do có ưu điểm rất lớn là nhỏ gọn, tạo được lực bàn đạp lớn, dế bố trí trên ôtô và thời gian tác động nhanh.

Để giảm lực của người lái tác dụng lên bàn đạp, trong hệ thống dẫn động có thể có bố trí bộ phận trợ lực bằng cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc chân không Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn cả trên các loại ôtô là dẫn động thủy lực kết hợp với bộ trợ lực Trợ lực trên ôtô con có thể là trợ lực chân không, còn các ôtô tải thì thường sử dụng hệ thống trợ lực bằng khí nén do có sẵn bình khí nén.

Mục đích của việc thiết kế hệ dẫn động ly hợp là dễ bố trí, điều khiển dễ dàng, đảm bảo độ tin cậy đồng thời đảm bảo tính kinh tế Do đó phương án dẫn động phải đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống dẫn động đã nêu ở trên.

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản nên dễ chế tạo và bảo dưỡng, sửa chữa Mở nhanh và dứt khoát.

Giá thành rẻ.

- Nhược điểm: Lực ma sát giữa các cơ cấu lớn nên dẫn đến nặng khi đạp Có thể khắc phục bằng cách sử dụng trợ lực Đóng không êm dịu.

2.7.2.Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén :

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm :

+ Giảm được lực của người lái tác dụng lên bàn đạp.

+ Vẫn đảm bảo an toàn vì nếu trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được.

Khí nén

+ Kết cấu đơn giản, dễ bố trí trên xe.

+ Dẫn động êm, có thể tạo được lực bàn đạp lớn - Nhược điểm:

+ Các chi tiết cần độ kín khít tốt nên khó khăn trong việc chế tạo và chăm sóc, bảo dưỡng.

2.7.4.Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không:

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng.

+ Không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực + Khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được - Nhược điểm:

+ Kết cấu phức tạp nên khó chế tạo, bảo dưỡng và sữa chữa + Cần độ kín khít cao để tránh rò rỉ dầu và khí.

+ Do độ chân không không lớn nên muốn có lực trợ lực lớn thì phải tăng kích thước màng sinh lực dẫn đến kết cấu cồng kềnh.

Kết luận:

Với ly hợp xe du lịch 16 chỗ ngồi nên không cần lực bàn đạp lớn đồng thời cần phải có kết cấu gọn nhẹ, không gian bố trí hợp lý Qua việc tham khảo sơ bộ các phương án, ta thấy phương án dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không là phương án có nhiều ưu điểm nổi bật Do đó em chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không.Như vậy loại ly hợp chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô dạng thường đóng dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không.

2.8.TÍNH CHỌN CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 2.8.1.Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với các kích thước có thể truyền mômen lớn hơn mômen động cơ Nhờ đó ly hợp có thể truyền hết mômen động cơ đến hệ thống truyền lực mà không bị trượt trong các trường hợp như dầu dính vào tấm ma sát hay tấm ma sát bị mòn hoặc tính chất đàn hồi của lò xo giảm.

Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức: Mc = .Memax

Trong đó:

+ : Là hệ số dự trữ của ly hợp.

+ Memax : Mômen cực đại của động cơ, Memax = 375 Nm.

Hệ số  có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hợp Vì trong quá trình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sát của ly hợp, như vậy nếu chọn  nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hết mômen trong các trường hợp giảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn  lớn quá thì ly hợp không đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để có hệ số  lớn cần phải tăng kích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò xo Chọn đường kính ngoài của tấm ma sát D = 33cm.

D nhỏ hơn đường kính của bánh đà - Đường kính trong của tấm ma sát:

d = (0,53 ¿ 0,75).D =17 ¿ 25 (cm).

Do động cơ quay với vận tốc cao nên trong quá trình sử dụng phần mép tấm ma sát sẽ bị mòn lớn hơn phần trong của tấm ma sát nên ảnh hưởng đến việc truyền mô men của

- [q] : Áp suất cho phép tác dụng lên bề mặt ma sát, chọn [q] = 0,2 MPa - D và d là đường kính trong và ngoài của tấm ma sát.

- kz : hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sát trong các bộ phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và đĩa bị động, đối với ly hợp ôtô lấy k = 1.