thuyết minh đồ án thiết kế ô tô đề tài tính toán thiết kế ly hợp ô tô â

SVTH: Huỳnh H ng Anh-ồPhạm H ng Quân GVHD: ồTrương Đình Phong 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong xu th phát tri n chung hiế ể ện nay, các phương tiện giao thông đóng m t vai trò quan trộ ọng trong đời

Trang 2

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THI T K Ô TÔẾẾ

Họ và tên sinh viên: Huỳnh H ng Anh, Phồạm H ng Quân ồ

Thời gian hoàn thành: 4 tháng Giảng viên hướng d n: ẫ Trương Đình Phong

1 Đầu đề thi t k : ế ế TÍNH TOÁN THI T K LY H P Ô TÔ ẾẾỢ

2 Số liệu cho trước: 2 Số liệu cho trước:

 Phân tích và l a chự ọn phương án thiế ết k  Tính toán xác định các thông số cơ bản c a ly h p ủ ợ

B MÔN K THU T Ô TÔ ỘỸẬ

C NG HOÀ XÃ H I CHỘỘỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - T Do - H nh Phúc ựạ

Trưởng B môn ộGiảng viên hướng d n ẫ

Trang 3

1.2.1 Theo tính ch t truy n mô men xo n thì ly hấ ề ắ ợp được chia ra các lo ại: 3

1.2.2 Theo hình d ng c a b phạ ủ ộ ận ma sát cơ khí, có thể chia ra: 3

1.2.3 Theo phương pháp tạo lực ép chia ra: 3

1.2.4 Theo k t c u cế ấ ủa cơ cấu ép chia ra : 3

1.2.5 Theo hệ thống dẫn động ly h p ợ 3

Chương 2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế. 3

2.1 Sơ đồ nguyên lý, ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng các loại ly hơp trên ôtô 4

2.1.1 Ly hợp ma sát một đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh 4

2.1.2 Ly hợp ma sát hai đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh 5

Chương 3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦ U 16 3.1 Thông số cho trước 16

3.2 Tính toán momen ma sát yêu c u c a ly h p ầ ủ ợ 16

Trang 4

3.3.4 Công trượt của ly hợp sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 19

3.3.5 Nhiệt sinh ra do trượt ly h p ợ 24

3.3.6 Tính toán và ch n các thông sọ ố cơ bản của cơ cấu ép 25

3.4 Tính toán thi t k ế ế dẫn động ly h p ợ 29

3.4.1 Tính toán các thông số cơ bản c a hủ ệ thống dẫn động ly h p ợ 29

3.4.2 Tính toán đường kính xi lanh 31

3.4.3 K t c u xi lanh thi t k ế ấ ế ế 32

4 K T LU N ẾẬ 34

TÀI LIỆU THAM KHẢO 35

Trang 5

SVTH: Huỳnh H ng Anh-ồPhạm H ng Quân GVHD: ồTrương Đình Phong

1

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu th phát tri n chung hiế ể ện nay, các phương tiện giao thông đóng m t vai trò quan trộ ọng trong đời sống sinh hoạt con người và hơn thế nữa là nhu cầu hưởng th cụ ủa con người Do đó, đòi hỏi ngành ô tô luôn c n có sầ ự đổi m i, ớ tối ưu hoá về m t kặ ỹ thuật, hoàn thiện hơn về m t công nghặ ệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh t trong quá trình vế ận hành Để đạt được các yêu cầu đó các nhà s n xu t, các kả ấ ỹ sư, trong ngành Công ngh kệ ỹ thuật ô tô c n ph i có m t kiầ ả ộ ến thức sâu r ng, tiếp cận nhiều trong th c tộ ự ế để tìm ra các bi n pháp tệ ối ưu trong quá trình nghiên c u ứ

Đối với các sinh viên, việc th c hiự ện đồ án là h t s c c n thi t, không ế ứ ầ ế nh ng là mữ ột h c phần trong chương trình đào tạo mà còn là cơ hội để sinh viên ọ tìm hi u nghiêng cể ứu sâu hơn về ệ thống đượ h c ph n công Cậ ụ thể là “Thiế ết k ly h p ô tô conợ ”, với nhứng kiến thức đã học được và những tìm hi u th c t tể ự ế ừ các đợt th c tâp m t và hai sẽ ự ộ được hệ th ng, t ng hợp lại trong đồ án này, qua đó có ố ổ thể phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và làm việc sau này

Được sự hướng d n t n tình c a th y ẫ ậ ủ ầ Trương Đình Phong và các thầy trong b môn, cùng v i s c g ng c a bộ ớ ự ố ắ ủ ản thân đã giúp em hoàn thành đồ án này m t cách t t nh t Tuy v y, do th i gian và ki n th c còn h n ch , sộ ố ấ ậ ờ ế ứ ạ ế ự tiếp xúc với thực tế còn ít nên trong đồ án thiết kế không th tránh kh i nh ng sai xót Mong ể ỏ ữ được các thầy góp ý để án đượđồ c hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 08 năm 2021

Sinh viên th c hi n ựệ

Huỳnh H ng Anh-ồPhạm H ng Quânồ

Trang 6

2

Chương 1 TỔNG QUAN V LY H P Ô TÔ ỀỢ

1.1 Công d ng và yêu c u c a ly h p ô tô: ụầủợ

1.1.1 Công dụng:

- Ly h p ô tô là kh p n i gi a tr c khuợ ớ ố ữ ụ ỷu động cơ với hệ thống truyền l c, ự dùng để ngắt, n i truyố ền động từ động cơ đến hệ thống truy n lề ực.

- Ngoài ra, ly hợp còn được dùng như một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền l c khi quá t ự ải.

+ N u kh p n i ly h p không ng ế ớ ố ợ ắt được truyền động từ trục khuỷu động cơ đến hệ th ng truyền l c khi gài s thì việc gài s s h t s c khó kh n và có th gây ố ự ố ố ẽ ế ứ ă ể dập răng, thậm chí có th gây vể ỡ răng hộp số

+ Hơn thế ữ n a, n u ly h p không tế ợ ự động ngắt khi phanh đột ngột thì có thể gây quá t i cho c hả ả ệ thống truy n lề ực.

1.1.2 Yêu cầu:

T các công d ng và các tác d ng c a ly hừ ụ ụ ủ ợp như đã nêu trên, ly hợp ô tô ngoài các yêu c u chung v s c b n và tu i th , nó còn phầ ề ứ ề ổ ọ ải đảm b o các yêu c u ả ầ chính sau:

- Ly h p ph i truyợ ả ền được momen quay l n nh t cớ ấ ủa động cơ trong bấ ỳ điều t k kiện làm vi c nào Hay nói cách khác, momen ma sát c a ly h p ph i luôn lệ ủ ợ ả ớn hơn momen cực đạ ủa động cơ i c

- Tuy nhiên, momen ma sát c a ly hủ ợp không được lớn quá, nhằm đảm bảo nhi m vệ ụ làm cơ cấu an toàn cho hệ thống truy n lề ực.

- Việc m ly h p ph i dở ợ ả ứt khoát và nhanh chóng Nghĩa là, khi mở ly h p, ợ ph n bầ ị động ph i tách hoàn toàn kh i ph n chả ỏ ầ ủ động trong th i gian ng n nh t, ờ ắ ấ ngược lại sẽ gây khó kh n cho vi c gài s ă ệ ố

- Khi đóng ly hợp, yêu c u ph i êm d u Tầ ả ị ức là, momen ma sát hình thành ở ly h p phợ ải tăng từ ừ khi đóng ly hợ t p, có vậy mới tránh được hiện tượng gi t xe và ậ gây dập răng của các bánh răng trong hộp số, cũng như các cơ cấu truyền động khác trong hệ thống truy n lề ực.

- Momen quán tính c a các chi ti t ph n bủ ế ầ ị động ly h p ph i nhợ ả ỏ đến mức thấp nh t có th , nh m gi m các lấ ể ằ ả ực va đập tác dụng lên bánh răng gài số (trường hợp không có đồng tốc), giảm nhẹ điều ki n làm vi c c a bệ ệ ủ ộ đồng tốc, cũng như tăng nhanh thời gian gài s ố

- K t c u ph i g n nhế ấ ả ọ ẹ, điều khi n ph i d dàng và nh nhàng ể ả ễ ẹ - Các b m t ma sát thoát nhi t tề ặ ệ ốt, đảm b o s làm viả ự ệc bình thường

Trang 7

3

1.2 Phân lo i ly h p ô tô: ạợ

Với yêu cầu như vậy, hiện nay trên ô tô máy kéo s d ng nhi u lo i ly h p ử ụ ề ạ ợ Và tùy theo tính ch t truyấ ền mô men, đặc điểm k t c u.ế ấ , có th có các cách phân ể loại sau:

1.2.1 Theo tính ch t truy n mô men xo n thì ly hấ ề ắ ợp được chia ra các lo ại: + Ly hợp ma sát cơ khí: Mô men truyền động nh b m t ma sát ờ ề ặ

+ Ly h p th y l c: Mô men truyợ ủ ự ền động nh các ch t l ng th y lờ ấ ỏ ủ ực + Ly hợp điệ ừn t : Mô men truyền động nh t ờ ừ trường của nam châm điện 1.2.2 Theo hình d ng c a b phạ ủ ộ ận ma sát cơ khí, có thể chia ra:

+ Ly hợp ma sát đĩa phẳng (ph n bầ ị động g m lo i mồ ạ ột đĩa, hai đĩa hay nhiều đĩa)

+ Ly hợp ma sát đĩa côn (phần bị động có dạng hình côn)

+ Ly h p hình tang tr ng hay gu c (ph n bợ ố ố ầ ị động có d ng tang tr ng hoạ ố ặc guốc)

1.2.3 Theo phương pháp tạo lực ép chia ra:

+ Loại lò xo (các lò xo ép có th là lò xo tr bể ụ ố trí xung quanh chu vi đĩa ép, lò xo côn b trí tâm hố ở ay lò xo đĩa)

+ Loại n a ly tâm (l c ép tử ự ạo nên đồng th i b i l c lò xo và l c ly tâm cờ ở ự ự ủa các tr ng kh i phọ ố ụ).

+ Loại ly tâm

1.2.4 Theo k t c u cế ấ ủa cơ cấu ép chia ra:

+ Loại thường đóng: là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong quá trình làm việc, ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn động dưới tác dụng của lực bàn đạp ly hợp

+ Loại không thường đóng: là loại ly hợp không có lò xo ép Đĩa bị động và chủ động được ép vào nhau thông qua một hệ thống đặc biệt, việc đóng mở ly hợp đều phải thông qua hệ thống đòn này dưới tác dụng của lực điều khiển

Trang 8

Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý ly hợp một đĩa dung lò xo trụ bố trí xung quanh 1-Trục động cơ; 2 Bánh đà; 2b Rãnh trên bánh đà; 3- - - Gờ để ắ l p vào rãnh 2b; 3b- Đĩa ép; 4- Mâm ép c a ly h p; 5- Thanh kéo; 6- Giá củợủa đòn mở;7 Đòn mở- ;

8- H p bi t ; 9- ộỳỔ đỡ phía sau c a tr c ly h p; 10- ng làm bủụợỐạc trượt cho bi ổ

tỳ;11 Trụ- c ly h p; 12- Lò xo ép; 13- Các t m ma sát; 14- ợấXương đĩa bị động; 15-

May-ơ của đĩa bị động; 16- Ổ đỡ trước của trục ly h p ợ

a b

Hình 1-2 : Các phương pháp gắn vành ma sát lên xương đĩa bị động

a) Phương pháp dùng đinh tán; b) Phương pháp dùng keo dán

1-Xương đĩa bị động; 2-T m ma sát; 3-ấĐinh tán

Trang 9

5

+ Nguyên lý hoạt động:

Khi ta tác d ng m t l c F tụ ộ ự ừ bàn đạp ly h p, thông qua hợ ệ thống điều khiển b ng th y l c hoằ ủ ự ặc cơ khí, lực sẽ được truyền đề ổ bi t (8), l c này ép ỳ ự ổ bi t ỳ sang trái, kh c ph c khe h kắ ụ ở ỹ thuật 𝛿𝑜, rồi ép lên đầu đòn mở (6) làm cho đầu đòn mở đi vào và kéo thanh kéo số 5 đi ra, do đó kéo đĩa ép (3b) đi ra và nhả đĩa ma sát làm ma sát không ép nữa → mô men không truyền lên đĩa ép nên cắt được ly h p Khi thôi tác dợ ụng lên vào bàn đạp ly h p, các lò xo h i v s kéợ ồ ị ẽ o các cơ cấu điều khiển mở ly hợp trở về vị trí ban đầ → có khe hởu 𝛿𝑜 → ly hợp đóng

+ Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: K t c u gế ấ ọn đơn giản dễ chế ạ t o, thoát nhi t t s a ch a và bệ ốt, ữ ữ ảo dưỡng dễ dàng

- Nhược điểm: L c ép phân bự ố không đều vì lò xo khó đảm bảo được các thông s hoàn toàn gi ng nhau, viố ố ệc điều ch nh khe hỉ ở giữa các b mề ặt ma sát khó, khi l p ắ ở các động cơ cao tốc lò xo bị biến dạng cong dưới tác d ng c a l c ly tâm ụ ủ ự làm gi m l c ép ả ự

+ Phạm vi ứng dụng: loại ly hợp này được s d ng ph bi n trên các lo i xe tử ụ ổ ế ạ ải cỡ nh và trung bình, máy kéo Nỏ goài ra còn được sử dụng trên các lo i xe con ạ 2.1.2 Ly hợp ma sát hai đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh

+ Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý ly hợp hai đĩa dùng lò xo trụ bố trí xung quanh 1-Trục động cơ; 2 Bánh đà; 3b- -Mâm ép - ;4 Đĩa ép trung gian; 5- Thanh kéo;

6-Giá của đòn mở ; 7- Đòn mở; 8- bi t ; 9- ỔỳỔ đỡ phía sau tr c ly h p; 10- ng; ụợỐ

11-Trục sơ cấp c a h p s ; 12- Lò xo ép; 13- ủộốCác đĩa ma sát; 14 Đĩa ép trung -

gian; 15-Moay ơ của đĩa bị động; 16- bi Ổ

Trang 10

6

+ Nguyên lý hoạt động:

- M ly h p: Khi tác d ng lở ợ ụ ực vào bàn đạp ly hợp, lực này sẽ tác động vào cơ cấu điều khiển ép hộp bi tỳ (8) qua trái, kh c ph c khe h ắ ụ ở 𝛿𝑜, đòn mở (7) s kéo ẽ thanh (5) đi ra tách các tấm ma sát khỏi đĩa chủ động

- Đóng ly hợp: Khi thôi tác dụng vào bàn đạp côn, các lò xo h i v sồ ị ẽ kéo cơ cấu điều khiển mở ly hợp tr về vị trí cũ →ở ly hợp được đóng.

+Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: Đóng êm dịu hơn loại một đĩa, có thể truyền được nhưng mô men quay lớn, kích thước đường kính bé hơn loại một đĩa nếu cần tạo ra một lực ép b ng nhau ằ

- Nhược điểm: ế ấ K t c u ph c tứ ạp, kích thước dài, hành trình m và mô men quán ở tính ph n bầ ị động l n, lớ ực điều khiển tăng lên do ph i th ng mô men ma sát ả ắ ở khớp trượt nối các đĩa chủ động và bánh đà, khó đảm bảo yêu cầu mở dứt khoát, hành trình bàn đạp tăng

+ Ph m vi ng dạứụng: ly h p loợ ại này được s d ng r ng rãi các lo i xe t xe ử ụ ỗ ở ạ ải, khách c l n nhỡ ớ ờ có độ tin c y cao và ậ truyền được mô men quay l n ớ 2.1.3 Ly h p ma sát s dợ ử ụng lò xo ép là lò xo đĩa côn.

+ Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1-4: Sơ đồ ấ ạ c u t o ly h p ma sát mợ ột đĩa dùng lò xo đĩa côn

1-Bánh đà, 2-Đĩa ma sát, 3-Đĩa ép, 4-Lò xo đĩa nón cụt,

5-Vòng thép, 6-Đinh tán, 7 ỏ ly hợp, 8-Ổ bi tỳ -V

Trang 29

Tấm ma sát xe con thường được chế tao theo phương pháp dán bằng vật liệu pherado Theo[2], bề dày tám ma sát đối với xe con chọn trong kho ng(2.5÷4.5 ) ả [mm], ch n ọ ms = 3 [mm]

Hình 3-3 B dày t m ma sát : ề ấ 1-đĩa ép; 2 ấ-t m ma sát; 3-xương đĩa ma sát 3.3.6 Tính toán và ch n các thông sọ ố cơ bản của cơ cấu ép

- Lò xo ly hợp được ch t o b ng thép Silic 60C, 60 C2A ho c thép mangan ế ạ ằ ặ 65 hay các bon 85 có ng su t cho phép [ứ ấ ]= 650 ÷ 850 [MN/m ] và [ ]=1000 2 [MN/m2]

- Lò xo được tính toán nhằm đảm b o l c ép F c n thi t cho ly h p Kích ả ự ầ ế ợ thước của lò xo đĩa nón cụt còn phải đảm bảo điều kiện bền và chức năng của đòn m ở

3.3.6.1 L c ép c n thi t cự ầ ế ủa lò xo đĩa côn nón cụt.

Lực ép c n thi t cầ ế ủa lò xo đĩa côn nón cụt được xác đinh theo [2] như sau: F = F k lxo (3.18)

Trang 30

3.3.6.2 Tính kích thước cơ bản và vẽ đặc tính của lò xo ép đĩa nón.

Hình 3-4: Sơ đồ tính toán lò xo đĩa nón cụt

Lực ép do lò xo nón c t t o ra Fụ ạ lx để ép nh t o ra mô men ma sát cho ly hờ ạ ợp nh m t o ra mô men ma sát cho ly hằ ạ ợp được xác định theo [ 2]:

Trang 31

SVTH: Huỳnh H ng Anh-ồPhạm H ng Quân GVHD: ồTrương Đình Phong + E = 2,1.1011 [N/m2]: mô đun đàn hồi kéo nén

+ p = 0,26 H s poat-ệ ố xông, đố ới v i thép lò xo + k1, k2: Các t sỷ ố kích thước của đĩa nón cụt:

Các kích thước Da, d, h sẽ được xác định chính xác sao cho khi lò xo nón cụt được ép phẳng vào ly h p ( =h/2) thì l c ép cợ ự ủa lò xo Flx đạt bằng lực ép yêu

Thay các giá tr vị ừa tính được vào bi u th c (2.20) và nh s d ng công cể ứ ờ ử ụ ụ Solver của Microsoft Excel, ta có di n bi n Flx = f(ễ ế ) được cho ở bảng 2.2 – Bảng mối quan hệ giữa F và lx và đặc tính phi tuyến lò xođĩa nón cụt được th hi n trên ể ệ

Trang 32

28

Hình 3-5: Đặc tính phi tuyến lò xo đĩa nón cụt 3.3.6.3 Kích thước đòn mở ủa lò xo ép đĩa nón cụ c t xẻ rãnh

Kích thước đặc trưng cho đòn mở ủa lò xo đĩa nón cụ c t D cùng các thông i số cơ bả xác định đượn c theo yêu cầu đặc tính làm vi c nêu trên ph i th o mãn ệ ả ả điều kiện bền khi mở ly hợp như sau:

Trong đó: + : Ứng suất lớn nhất tại điểm nguy hiểm + Di: Đường kính đỉnh của đĩa nón cụt [m]

Trang 33

Trang 34

30

Quan hệ giữa các khe h vở ới độ dịch chuyển của bàn đạp Sbd [mm] (còn g i là ọ hành trình bàn đạp) khi ly hợp mở được xác định theo các t sỷ ố truyền c a h ủ ệ thống điều khiển được xác định theo [1] như sau:

𝑧𝑚𝑠: Số đôi bề ặ m t ma sát, 𝑧𝑚𝑠= 2 (đối v i ly hớ ợp ma sát 1 đĩa) dh: Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồ ủa đĩa bịi c động

𝑑: T sỷ ố truyền của đòn mở thường

i : T sdk ỷ ố truyền chung c a toàn b hủ ộ ệ thống điều khi n; b ng tích các t s ể ằ ỷ ố truyền thành ph n tham gia trong hầ ệ ống điều khiển th

𝑖 = 𝑖 𝑖 𝑖 𝑖𝑑𝑘𝑏𝑑𝑡𝑔𝑐𝑚𝑑𝑚 (3-1b)

Với idm là tỷ số truyền của đòn mở thường V i ly h p kiớ ợ ểu lò xo ép đĩa nón cụt thì 𝑖𝑑𝑚 được xác định từ kích thước của đĩa ép, theo kết quả tính (2-17b) 𝑖𝑑𝑚= 2,536

=> Sbd (mzmsdhtgi).cmi.dmi tgi0.ci ( 01 02bdi (3-1c)

Trang 35

31

Hành trình tính toán được phải nằm trong gi i h n t m v i (t m du i chân) ớ ạ ầ ớ ầ ỗ của người lái xe, với xe du lịch: [Sbd] 150 180 [mm] Ch n [S ] = 150 ọ bd

Fmmax : L c l n nh t tác d ng lên lò xo khi m ly h p, theo [1] ự ớ ấ ụ ở ợ : 𝐹𝑚𝑚𝑎𝑥= 𝐹𝑚 được xác đinh theo kết quả tính (2-17b) : 𝐹𝑚𝑚𝑎𝑥= 𝐹𝑚= 2196 93, [N] i : T sdk ỷ ố truyền c a hủ ệ thống điều khiển, chỉ tính đến đỉnh nón

So sánh v i giá tr lớị ực bàn đạp cho phép đố ới v i xe con là [F ] =150 thì bd

lực bàn đạp khi điều khiển c a ly h p thi t kủợế ế nhỏ hơn lực bàn đạp cho phép Người điều khi n có th c m nhểể ảận đượ ực đạp.c l

3.4.2.Tính toán đường kính xi lanh 3.4.2.1.Tính toán đường kính xy lanh chính

Lực tác d ng tụ ừ bàn đạp tác d ng lên piston c a xi lanh công tác chính t o ra ụ ủ ạ