đồ án thiết kế và tính toán ly hợp xe chevrolet colorado 2 5mt 2024

Ly hợp có các công dụng sau đây:- Truyền mô-men xoắn từ động cơ đến hệ thống truyền lực,- Cát hoặc nối động cơ với hệ thống truyền lực khi cần thiết,- Là cơ cấu an toàn cho động cơ và hệ

[TIÊU ĐỀ PHỤ CỦA TÀI

LIỆU]

[Tiêu đề phụ của tài liệu]

`LỜI NÓI ĐẦU

Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động

và cuộc sống của con người càng được nâng cao Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lạicủa con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết Ô tô là một loại phương tiệnrất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu

đó

Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết

kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích Trong khuôn khổgiới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán ly hợp

xe Chevrolet Colorado 2.5MT 2024 Công việc này đã giúp cho em bước đầu làmquen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế,đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyếttrước đó

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tuấn Anh và sự nỗ lực của bản

thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình Vìbước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi những sai sót,nhầm lẫn Do vậy, em rất mong các thầy (cô) thông cảm và chỉ bảo thêm để em đượchoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2024

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN VĂN A

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

Ly hợp là cụm đầu tiên thuộc hệ thống truyền lực, bảo đảm mỗi liên kết giữađộng cơ và hệ thống truyền lực

Ly hợp có các công dụng sau đây:

- Truyền mô-men xoắn từ động cơ đến hệ thống truyền lực,

- Cát hoặc nối động cơ với hệ thống truyền lực khi cần thiết,

- Là cơ cấu an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải dưới tácdụng tải trọng động phát sinh trong hệ thống truyền lực

Nhờ có ly hợp mà chúng ta thực hiện khởi hành xe từ v = 0 đến vận tốc chuyểnđộng ổn định thấp nhất v min tương ứng với n emin

min 0,105 emin / k h p 0

v  n r i i i (m/s) (1)Trong đó:

n emin : số vong quay ổn định thấp nhất của trục khuỷu động cơ (vg/ph)

r k :bán kính xe (m)

i h ,i p ,i0: tỷ số truyền hộp số , hộp số phân phối , truyền lực chính cầu xe

* Yêu cầu riêng đối với kết cấu khi thiết kế ly hợp như sau

- Đảm bảo độ tin cậy khi truyền mô-men xoắn lớn nhất của động cơ cho hệ thốngtruyền lực mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào

- Đóng êm dịu và hoàn toàn

- Mở nhanh chóng và dứt khoát

- Mô-men quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên cácbánh răng khi gài số

- Thoát nhiệt tốt từ các bề mặt ma sát của phần chủ động và bị động

- Duy trì lực ép ở giới hạn xác định trong quá trình sử dụng (đối với ly hợp ma sát)

- Là cơ cấu an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực khi chịu tác dụng của tảitrọng động

- Điều khiển thuận tiện và nhẹ nhàng

- Dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa

- Cân bằng lực chiều trục khi ly hợp ở trạng thái đóng hoặc mở

* Phân tích các yêu cầu đối với kết cấu ly hợp và các giải pháp kết cấu để thực hiện các yêu cầu trên

- Đảm bảo độ tin cậy khi truyền mô-men xoắn từ động cơ sang hệ thống truyền lực

có ý nghĩa rất quan trọng đối với ô tô khi hoạt động trong đièu kiện đường sá khókhăn, khi ô tô kéo rơ moóc và bán rơ moóc, nghĩa là khi phải đóng mở ly hợpthường xuyên và ly hợp thường xuyên bị trượt Để ly hợp làm việc tin cậy cầnphải đảm bảo truyền mô-men xoắn lớn hơn mô-men xoắn của động cơ (

M Φ>M emax).

- Ly hợp phải đảm bảo đóng êm dịu để không gây ra tải trọng tác dụng lên cáccụm thuộc hệ thống truyền lực Khi đóng đột ngột ly hợp, mô-men xoắn trongcác hệ thống truyền lực có thể tăng gấp 3-4 lần mô-men xoắn lớn nhất của động

cơ, bởi vì khi đó lực ép lên bề mặt ma sát không chỉ do lò xò ép mà còn do độngnăng của các chi tiết phần chủ động ly hợp và bánh đà động cơ

- Khi đóng ly hợp cần đảm bảo tăng tốc nhanh cho ô tô Gia tốc lớn nhất cho phépkhi khởi hành tại chỗ khoảng 3÷4[m/s2] để không gây khó chịu cho hành khách

- Giải pháp kết cấu đảm bảo ly hợp đóng êm dịu là nhờ tính chất đàn hồi của đĩa bịđộng ly hợp như sau

+ Xương đĩa 1 được xẻ các rãnh hướng kính, tạo thành các cánh được uốn vềhai phía, tạo độ đàn hồi khi đóng ly hợp;

+ Giữa tấm ma sát 2 và xương đĩa có đặt lò xo tấm gợn sóng 3 Khi dóng lyhợp, quá trình đĩa ép ép phẳng lò xo tấm chính là quá trình cho ly hợp đóng

êm dịu;

+ Sử dụng bộ giảm chấn xoắn ở đĩa bị động ly hợp Ở kết cấu đĩa bị động (hình3.2) các lò xo 11 của bộ giảm chấn xoắn được đặt vào các lỗ khoét ở moay-ơđĩa bị động 8 và ở đĩa 13 Khi các tấm ma sát tiếp xúc với các bề mặt ma sát củađĩa ép và bánh đà thì phần xương đĩa sẽ xoay tương đối với moay-ơ đĩa bị động,đồng thời có tác dụng nén các lò xo giảm chấn xoán lại Quá trình đó là quátrình tạo ra sự đóng êm dịu ly hợp Tuy nhiên, ảnh hưởng của lò xò giảm chấnxoắn không đáng kể vì biến dạng của các lò xò giảm chấn khi đóng ly hợpkhông lớn

- Giải pháp kết cấu để đảm bảo ly hợp đóng hoàn toàn là trong cơ cấu ly hợp phải

có khe hở ∆ giữa ổ bi bạc mở và đầu cuối các đòn mở ∆ = 3÷4 [mm], nhờ vậy mà lyhợp đóng hoàn toàn Khe hở này tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợpkhoảng 30÷40 [mm] Trong quá trình làm việc, do tấm ma sát bị mài mòn nên khe

hở này thay đổi, vì vậy phải có kết cấu điều chỉnh để duy trì khe hở này trong quátrình sử dụng

- Để giảm tải trọng động tác dụng lên các bành răng trong quá trình gài số vàgiảm ma sát ở đồng tốc thì mô-men quán tính của phần bị động phải nhỏ Tải trọng

va đập đầu răng khi gài số tỷ lệ với mô-men quán tính phần bị động của ly hợp.Xung va đập khi đóng ly hợp gấp 50÷200 lần xung va đập phát sinh khi sang số cóngắt ly hợp

- Giảm mô-men quán tính phần bị động ly hợp bằng cách giảm đường kính đĩa

bị động và khối lượng tấm ma sát Đường kính đĩa bị động ly hợp ô tô tải trọng lớn

thường không lớn hơn 400[mm] Chiều dày tấm ma sát của đĩa bị động khoảng3,3÷4,7 [mm] Do vậy, việc giảm kích thước, khối lượng đĩa bị động là khó thựchiện vì các thông số này được xác định dựa trên cơ sở mô-men xoắn cần truyền của

ly hợp Ngoài ra, khi cần giảm đường kính đĩa bị động thì phải tăng số lượng đĩa bịđộng Phương án này là tăng số cặp bề mặt ma sát khi giảm đường kính đĩa dẫn đếnmô-men quán tính không giảm mà còn tăng lên

- Sử dụng tấm ma sát có hệ số ma sát μ cao cho phép giảm đường kính đĩa bịđộng Nhưng khi đó có thể tăng khối lượng tấm ma sát nên mô-men quán tính phần

bị động sẽ không giảm được Do vậy, giảm mô-men quán tính phần bị động chỉ cóthể giảm khối lượng đĩa bị động Đĩa bị động thương làm từ tấm thép mỏng, độ dàykhoảng 2÷3 [mm]

- Tình trạng kỹ thuật của ly hợp phụ thuộc vào trạng thái nhiệt của ly hợp Vìvậy cần duy trì chế độ nhiệt không đổi đối với ly hợp Khi ô too khởi hành tại chỗ,xảy ra trượt là lớn nhất sẽ dẫn đến đốt nóng các chi tiết của ly hợp Khi ly hợp trượttrong một thời gian dài, nhiệt độ bề mặt ma sát có thể vượt quá 300 , ngay cả ở℃, ngay cả ởnhiệt độ 200 , hệ số ma sát sẽ giảm khoảng 2 lần và các tấm ma sát sẽ mòn nhanh℃, ngay cả ở

và bị cong vênh

- Để thoát nhiệt cho các bề mặt ma sát của ly hợp, người ta làm các lỗ thông gió

ở các-te và trên vỏ ly hợp để tạo ra sự tuần hoàn không khí; các đòn mở có kết cấudạng cánh quạt gió để làm mát ly hợp; đĩa bị động xẻ rãnh trên bề mặt để thoát nhiệt

và tuần hoàn khí Để tránh ảnh hưởng của nhiệt độ cao đến các lò xo ép, người ta sửdụng đệmc ác nhiệt đặt dưới lò xo trên đĩa ép

- Để dập tắt dao động xoắn của hệ thống truyền lực, người ta sử dụng bộ giảmchấn xoắn đặt trên đĩa bị động Các phần tử lò xo bộ giảm chấn xoắn nằm ở đĩa bịđộng có tác dụng làm giảm độ cứng xoắn của đĩa bị động và hệ thống truyền lực vàtất nhiên là tần số dao động riêng của cả hệ thống đều giảm đi

- Trong quá trình sử dụng, lực ép của các lò xo ép giảm đi do bề mặt tấm ma sát

bị mài mòn, có thể dẫn đến trượt ly hợp

- Cần thiết phải duy trì lực ép của lò xo ép trong giới hạn xác định đảm bảo hệ số

sự trữ mô-men (β) cần thiết trong quá trình sử dụng Để đạt được yêu cầu này,) cần thiết trong quá trình sử dụng Để đạt được yêu cầu này,người ta sử dụng các kết cấu: lò xo ép dạng đĩa; có kết cấu điều chỉnh lực ép với lò

xo côn bố trí trung tâm; giảm độ cứng lò xo ép bằng việc sử dụng lò xo trụ bố trí haidãy

- Điều khiển ly hợp thuận tiện và nhẹ nhàng Điều khiển ly hợp gồm mở ly hợp,giữ ly hợp ở trạng thái mở và đóng ly hợp Điều khiển giữ ly hợp ở vị trí mở vàđóng ly hợp là 1 phần công việc nặng nhọc nhất Điều khiển ly hợp thuận tiện vànhẹ nhàng là đòi hỏi chi phí lực cơ bắp là nhỏ nhất Có thể trong dẫn động có trợlực để lực tác dụng lên bàn đạp yêu cầu khoảng 200÷250 [N] Yêu cầu này rất quantrọng đối với ô tô sử dụng ở trong thành phố (ô tô buýt) vì các lái xe phải sử dụng lyhợp đến 2000 lần trong một ca làm việc

Hình 1.3: Các phương án bố trí lò xo ép

1 Đĩa ép; 2 Đệm cách nhiệt; 3 Lò xo ép; 4 Vỏ ly hợp

- Điều khiển ly hợp thuận tiện thì hành trình toàn bộ của ly hợp yêu cầu khoảng150÷180 [mm]

- Ly hợp ma sát cần phải được cân bằng, bởi vì lực ép của phần chủ động vàphần bị động của ly hợp khi nó làm việc có thể đạt giá trị rất lớn Nếu lực nàykhông được cân bằng thì nó sẽ tạo ra tải trọng phụ tác dụng lên ổ trục của trụckhuỷu động cơ, các trục hộp số và gây ra mài mòn chúng Độ không cân bằng chophép đối với ly hợp tuỳ theo kích thước nằm trong khoảng 0,2÷0,8 [N.cm]; độkhong cân bằng đối với đĩa chủ động ly hợp khoảng 0,1÷0,25 [N.cm] Cân bằng lyhợp được thực hiện bằng cách khoan các lỗ trên các chi tiết

* Kết cấu của ly hợp có thể phân loại như sau

- Theo phương pháp truyền mô men từ trục khuỷu động cơ tới hệ thống truyền lực chia ra:

+ Ma sát: mô men truyền qua ly hợp nhờ ma sáy giữa các bề mặt ma sát Ly hợp

ma sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sử dụng phổ biến trên ô tô với các dạng

sử dụng ma sát khô và ma sát trong dầu (ma sát ướt)

+ Thủy lực: mô men truyền qua ly hợp nhờ chất lỏng, Do khả năng truyền êm mômen và giảm tải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên các hệ thốngtruyền lực thủy cơ với kết cấu ly hợp thuyẻ lực và biến mô men thủy lực

+ Điện tử: mô men truyền qua ly hợp nhờ các lực điện từ

+ Liên hợp của các dạng kể trên

Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ dộng và phần bị động, ly hợp ma sátđược chia ra một đĩa, hai đĩa và nhiều đĩa:

Ly hợp một đĩa đơn giản trong chế tạo, thuận lợi trong bảo dưỡng, đặc biệt cókhả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ nên thường gặp trên ô tô hiệnnay Tuy nhiên, do bị giới hạn bởi giá trị mô men truyền lớn nhất, nên trên ô tô cócông suất động cơ lớn sử dụng ly hợp hai đĩa Ly hợp nhiều đĩa được sử dụng tronghộp số tự dộng chuyển của hệ thống thủy lực thủy cơ

- Theo trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp ma sát được chia thành

+ Ly hợp thường đóng: dùng trên ô tô Ly hợp chỉ mở khi có tác động điều khiển.+ Ly hợp thường mở: được dùng trên cá xe máy công trình, máy kéo Ly hợp chỉđược đóng khi có tác động điều khiển

- Theo phương pháp tạo lực ép, đảm bảo tạo nên mô men ma sát được chia thành

+ Lò xo trụ, lò xo côn, lò xo dạng đĩa với các dạng bố trí: xung quanh chu vihoặc trung tâm của ly hợp

+ Loại ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép cho ly hợp ma sát Loại này được

sử dụng trên các ô tô rất nhỏ

+ Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra bao gồm các của lò xo ép, và lựu ly tâm

- Theo phương pháp dẫn động điều khiển ly hợp thường sử dụng các dạng sau

+ Dẫn động cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm ly hợp thông quacác khớp, đòn nối Loại này được dùng trên ô tô con, với yêu cầu lực ép nhỏ

+ Dẫn động thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp nối và đường ống vớicác cụm truyền chất lỏng

+ Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp của cá phương pháp dẫn dộng cơ khí hoặc thủy

lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất lớn, chân không, khínén Trên ô tô ngày nay thường sử dụng trợ lực điều khiển ly hợp

Ly hợp ma sát một đĩa ma sát khô được sử dụng phổ biến trên ô tô Cấu tạo các

bộ phận của ly hợp một đĩa có lò xo ép dạng đĩa được trình bày trên hình 1.4 Toàn bộ

lý hợp nằm giữa động cơ, hộp số và được bảo vệ bởi các te 1

Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản: chủ động, bị động, dẫn động điều khiển

Phần chủ động gồm: vỏ ly hợp 2 được liên kết với bánh đà động cơ 7 bằng bu lông, đĩa ép 3 cùng với các chi tiết gắn lên vỏ ly hợp ( lò xo ép, đòn mở 11) Đĩa ép 3 nối với vỏ 2 bằng các thanh 16, đảm bảo truyền được mô men xoắn từ vỏ lên đĩa ép,

và có khả năng đàn hồi Lực ép từ lò xo dạng đĩa 11 truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động 4 với bánh đà 7

Phần bị động gồm: đĩa bị động 4 ( với các chi tiết: xương đĩa bị động, các tấm masát 8, moay ơ 5, bộ phận giảm chấn xoắn 10 ), và trục ly hợp 6

Phần dẫn động gồm các chi tiết liên kết từ bàn đạp 14, đòn kéo 15 tới càng gạt

12, ổ bi tỳ 9, đòn mở 11 ( là một phần của lò xo ép dạng đĩa) Càng gạt 12 có điểm tựa

cố định trên các te chung của cụm 1, đòn mở có điểm tựa trên vỏ ly hợp 2

Hình 1.4: Ly hợp ma sát khô một đĩa có lò xo ép dạng đĩa

1 Các te; 2 Vỏ ly hợp; 3 Đĩa ép; 4 Đĩa bị động; 5 Moay ơ đĩa bị động;

6 Trục ly hợp; 7 Bánh đà; 8 Tấm ma sát; 9 Ổ bi tỳ; 10 Lò xo giảm chấn; 11 Lò xo ép và đòn mở; 12 Càng gạt; 13 Trục khuỷu; 14 Bàn

đạp; 15 Đòn kéo; 16 Thanh truyền mô men xoắn.

1.5 Cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa

Ly hợp ma sát khô hai đĩa là một khớp nối ma sát trong đó để truyền mô-menxoắn người ta sử dụng hai đĩa bị động Ly hợp hai đĩa cho phép truyền được mô-men xoắn lớn mà kích thước tương đối nhỏ gọn Nó được sử dụng rộng rãi trên các

ô tô tải cỡ lớn và các ô tô buýt

Ly hợp hai đĩa ma sát khô bao gồm các nhóm chi tiết sau:

+ Phần chủ động: bánh đà 13, vỏ ly hợp 7, đĩa ép ngoài 8, đĩa ép trung gian 11;+ Phần bị động: các đĩa bị động 9, 12; trục bị động;

+ Các chi tiết tạo lực ép: lò xo ép 6;

+ Các chi tiết của cơ cấu mở: đòn mở 4, ổ bi và bạc mở 5;

+ Dẫn động điều khiển: nạng mở, thanh kéo, bàn đạp ly hợp

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý kết cấu ly hợp

hai đĩa

1 Lò xo; 2 Bu-lông; 3, 10 Chốt; 4 Đòn mở; 5 Bạc mở; 6 Lò xo ép; 7 Vỏ

ly hợp; 8 Đĩa ép ngoài; 9, 12 Đĩa bị động; 11 Đĩa ép trung gian; 13 Bánh

đà

Vỏ ly hợp 7 được bắt chặt lênbánh đà 13, có liên kết với đĩa épngoài 8 và đĩa ép trung gian 11, chốtdẫn hướng 10 nằm trong các rãnh củacác đĩa Do đó, đĩa ép ngoài, đĩa éptrung gian có thể dịch chuyển tự do theo chiều trục và truyền mô-men xoắn từ bánh

đà đến các đĩa bị động được lắp then hoa với trục bị động ly hợp

Trên hình 1.2 đưa ra kết cấu ly hợp ma sát khô hai đĩa, lò xo ép bố trí xungquanh với kết cấu chống dính khi mở ly hợp bằng cơ cấu 4 có cam tỳ 13 được bắtlên đĩa ép trung gian bằng vít Trong quá trình sử dụng không phải điều chỉnh cơcấu này.

Hình 1.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa, lò xo ép bố trí xung quanh.

1 Bánh đà; 2 Bộ giảm chấn xoắn; 3 Đĩa bị động; 4 Cơ cấu chống dính; 5 Đòn mở; 6 Ổ bi bạc mở; 7 Nạng mở; 8 Vòng tỳ; 9 Lò xo ép; 10 Vỏ ly hợp; 11 Đĩa ép ngoài;

12 Đĩa ép trung gian; 13 Cam tỳ.

* Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát

a) Lò xo ép

Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quan trọng, có tác dụng tạo nên lực ép của

ly hợp ma sát Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn luôn bị nén để tạo lực ép truyền

lên đĩa ép Khi mở ly hợp các lò xo ép có thể làm việc ở trạng thái tăng tải ( lò xo trụ,côn) hoặc được giảm tải ( lò xo đĩa).

Lò xo ép được chế tạo từ các loại thép đàn hồi có độ cứng cao, và được nhiệtluyện nhằm ổn định lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao Kết cấu, kíchthước, và đặc tính của ly hợp được xác định theo loại lò xo ép

pháp bố trí lò xo ép (hình 1.6)

Lò xo ép được bố trí phân bố đều lực ép trên chu vi của đĩa ép, đảm bảo khi mở

ly hợp đĩa ép dịch chuyển song phẳng theo hướng trục tạo điều kiện mở dứt khoát.Các lò xo trụ được bố trí theo chu vi đảm bảo ép đều lên bề mặt ma sát nhờ có sự

bố trí đối xứng các lò xo và đòn mở Lò xo ép được bố trí trên một hoặc hai đường chu

vi của đĩa ép, hoặc bố trí lồng nhau Lò xo ép được định tâm chắc chắn trên đĩa ép vàtrên vỏ ly hợp nhờ vấu hay cốc dẫn hướng Để tránh ảnh hưởng nhiệt độ truyền từ đĩa

ép tới lò xo ép, kết cấu bố trí các tấm đệm cách nhiệt 2 Nhiệt độ tối đa ở lò xo ép cầnnhỏ hơn 250oC

Lò xo đĩa đảm nhận chức năng tạo lực ép Lò xo đĩa được bố trí theo 2 dạng

- Bố trí điểm tựa của lò xo đĩa trên vỏ ly hợp ở giữa: lực ép sinh ra của lò xođĩa tác động lên đĩa ép bằng mép ngoài Đĩa ép dịch chuyển ngược chiều

Hình 1.5: Các loại lò xo ép a) Lò xo trụ, b) Lò xo côn, c) Lò xo đĩa