Ô tô vios final 3 1 a

Tính toán ly hợp ô tô vios Tính toán ly hợp ô tô vios Tính toán ly hợp ô tô vios Tính toán ly hợp ô tô vios Tính toán ly hợp ô tô vios Tính toán ly hợp ô tô vios

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘIKHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

  

-BÀI TẬP LỚN

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN KIA MORNING 2021

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN BỘ LY HỢP TRÊN XE KIA MORNING 2021

GVHD : TS NGUYỄN XUÂN TUẤN Nhóm : 1

Lớp : Khóa : Sinh viên:

Hà Nội 2023

1.4 Sơ đồ vị trí ly hợp trong hệ thống truyền lực: 6

CHƯƠNG II: NỘI DUNG THIẾT KẾ TÍNH TOÁN 7

Bảng 1: Các thông số tham khảo của xe du lịch 7

1 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp 7

1.1 Xác định mô-men ma sát mà ly hợp cần truyền 7

1.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản 8

1.3 Tính lò xo giảm chấn 10

2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc ly hợp 12

2.1 Tính công trượt và công trượt riêng 12

2.2 Kiểm tra nhiệt độ trên đĩa ép 14

4 Kiểm bền cho xi lanh công tác 31

5 Kiểm tra bền xi lanh chính 32

- Ly hợp dùng để tách động cơ với hệ thống truyền lực khi khởihành, dừng xe, chuyển số và cả khi phanh xe Ở hệ thống truyềnlực với hộp số cơ khí có cấp, việc dùng ly hợp để tách tức thời độngcơ khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập đầu răng của cácbánh răng khi vào số hoặc của các khớp gài và làm cho quá trìnhchuyển số được dễ dàng.

- Ly hợp còn là cơ cấu an toàn bảo đảm cho động cơ và hệthống truyền lực khỏi bị quá tải do tải trọng động và mô men quántính Ví dụ như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả lyhợp.

1.2 Yêu cầu

Ly hợp phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Đảm bảo truyền hết được mômen của động cơ đến hệthống truyền lực trong mọi điều kiện sử dụng.

- Khi xe khởi hành hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợpphải êm dịu để giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thốngtruyền lực

- Khi ly hợp mở cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóngdứt khoát

- Khối lượng các chi tiết, mômen quán tính của phần bịđộng của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọng động tác dụng lêncác 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

trượt trong quá trình làm việc.

- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi chongười lái, có khả năng tự động hoá dẫn động điều khiển.

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giảnkích thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng.

1.3 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại ly hợp:

+ Theo phương thức truyền mô men từ trục khuỷu động cơ tới hệthống truyền lực, ly hợp được phân thành:

- Ly hợp ma sát: Mô men truyền qua ly hợp nhờ ma sát giữacác bề mặt Ly hợp ma sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sửdụng phổ biến trên ô tô với các dạng sử dụng ma sát khô và masát trong dầu (ma sát ướt).

- Ly hợp thủy lực: Mô men được truyền trong môi trường chấtlỏng nhờ năng lượng thủy động Do khả năng truyền mô men vàtải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên các hệ thốngtruyền lực thủy cơ với kết cấu ly hợp thủy lực và biến mô thủy lực.

- Ly hợp điện từ: Mô men được truyền nhờ từ trường.

- Loại liên hợp: Mô men được truyền nhờ kết hợp các phươngpháp trên.

+ Theo cấu tạo của bộ phận ma sát ta có: loại đĩa, loại đĩa côn,loại trống.

+ Theo phương pháp điều khiển dẫn động ly hợp:

- Ly hợp dẫn động cơ khí: Là dẫn động điều khiển từ bàn đạptới cụm ly hợp thông qua các khâu khớp đòn nối Loại này thườngđược dung trên ô tô con với yêu cầu lực ép nhỏ.

- Ly hợp dẫn động thủy lực: Là dẫn động thông qua các khâukhớp đòn nối và đường ống cùng với các xi lanh thủy lực.

- Ly hợp dẫn động có trợ lực: Là tổ hợp các phương án dẫnđộng cơ khí hoặc thủy lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí,thủy lực áp suất lớn, chân không, khí nén…Trên ô tô ngày naythường sử dụng ly hợp có trợ lực.

+ Theo đặc điểm làm việc: Ly hợp thường đóng và thường mở.

- Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợpluôn 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 hợpluôn ở trạng thái mở.

+ Theo dạng lò xo ép có thể phân loại ly hợp như sau: Lò xo trụ bốtrí theo vòng tròn, lò xo côn xoắn và lò xo côn đĩa.

1.4 Sơ đồ vị trí ly hợp trong hệ thống truyền lực:

Hình 1.1: Động cơ đặt trước cầu sau chủ động

1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số cơ khí; 4 Các đăng; 5 Cụm cầuchủ động

Hình 1.2: Động cơ đặt trước cầu trước chủ động

1 Động cơ; 2 Ly hợp; 3 Hộp số cơ khí; 4 Cụm cầu chủ động

CHƯƠNG II: NỘI DUNG THIẾT KẾ TÍNH TOÁN

Bảng 1: Các thông số tham khảo của xe Toyota vios

Trọng lượng khi xe không tải (N) 10750

Trọng lượng toàn tải (N) Phân bố lên cầu trước (N) Phân bố lên cầu sau (N)

1550093006200

Động cơ

Loại động cơ Số xy lanh

Thể tích công tác

Công suất cực đại (Kw / rpm)

Mômen xoắn cực đại (N.m/rpm)

Vòng quay tối thiểu Vòng quay tối đa

1496 cc 79/6000 140/4200

800 v/p 5800 v/p

Hệ thống truyền lực

Tỷ số truyền ở truyền lựcchính

Tỷ số truyền ở tay số 1

4.4362.56

chức năng của cơ cấu an toàn Hệ số  được chọn theo thựcnghiệm.

Theo tài liệu [1], ta xác định hệ số dự trữ của lyhợp:

Với ô tô con:  = 1,3  1,75Với ô tô tải:  = 1,5  2,25Với ô tô có tính việt dã cao: β = 1,8 3,0Với ô tô tải làm việc có kéo rơ mooc: β = 2,0 3,0 Ta chọn  = 1,5

 Vậy mô men ma sát của ly hợp cần truyền :Mc = .Memax = 1,5.140 = 210 Nm

1.2 Xác định các thông số và kích thước cơ bản

Cơ sở để xác định kích thước của ly hợp là ly hợp phải có khảnăng truyền được mô men xoắn lớn hơn mô men cực đại củađộng cơ.

Tính sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinhnghiệm :

D = 2R = 3,16

eM

Mô men ma sát của ly hợp được xác định theo công thức :Mc = .Memax =  FΣ.Rtb.zµ

Trong đó :  - hệ số ma sát của vật liệu có giá trị 0,25÷0,3Đối với vật liệu hay sử dụng hiện nay ta chọn  =0,3

F - tổng lực ép lên các đĩa ma sát (N) zµ - số đôi bề mặt ma sát.

Rtb - bán kính ma sát trung bình (cm).Khi đó lực ép tổng cộng được tính như sau:

 

Lực ép tổng lên các đĩa là :

Bề mặt ma sát bảo đảm đủ độ bền cho phép.

1.3 Tính lò xo giảm chấn

Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộnghưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi mô men củađộng cơ và của hệ thống truyền lực, đảm bảo truyền mômen mộtcách êm dịu từ đĩa bị động đến moay ơ trục ly hợp.

Giá trị cực đại của mô men giảm chấn được lấy theo mô men bámtính từ các bánh xe chủ động quy về trục ly hợp:

Mmax = 0 11

Rlx : Bán kính đặt lò xo giảm chấn Chọn Rlx = 50 mm = 0,05 m Zlx : Số lượng lò xo giảm chấn

Chọn Zlx = 6

Pms : Lực tác dụng trên vòng ma sát.

Rms : Bán kính trung bình đặt các vòng ma sát Chọn Rms = 30 mm = 0.03 m.

Zms : Số lượng vòng ma sát Chọn Zms = 2.Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn:

S = 17,4 Rlx2 K Zlx

Trong đó : K: Độ cứng của một lò xo K = 1300 N/m.

 S = 17,4 Rlx2 K Zlx = 17,4.0,052.1300.6 = 339,3Nm.

Theo thực nghiệm thường lấy: Mms = 0,25.Mmax = 0,25.231 =57,75 (Nm).

Suy ra: Mlx = Mmax – Mms = 231 – 57,75 = 173,25 (Nm).Ta có lực ép tác dụng lên một lò xo giảm chấn là:

Plx =

Z R = 173,256.0,05 = 577,5 (N)

Số vòng làm việc của lò xo giảm chấn: n0 =

43lx.G.d1,6.P D

Trong đó:

G : Mô đun đàn hồi dịch chuyển G = 8.1010 (N/m2).

 : Là độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đếnvị trí làm việc,  = 2÷4 mm Chọn  = 2 mm = 0,002 m.

d: Đường kính dây lò xo, chọn d = 3 mm = 0,003 m.

D : Là đường kính trung bình của vòng lò xo, chọn D = 16 mm =0,016 m

Thay số vào ta có:

n0 = 0,002.8 1010 0,0034

1,6.577,5 0,0163 = 3,42Lấy n0 = 3 (vòng).

Chiều dài làm việc của lò xo được tính theo công thức: l1 = (n0 +1).d = (3+1).3 = 12 (mm).

Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

l2 = l1 + n0. = 12 + 3.2 = 18 (mm).Lò xo được kiểm tra theo ứng suất xoắn:

 

8.P Dk.d

Plx : Lực ép của một lò xo giảm chấn, Plx = 577,5 N.

D : Đường kính trung bình của vòng lò xo, D = 0,016 m d : Đường kính dây lò xo, d = 3 mm.

4.5,33 1 0,615

1, 284.5,33 4 5,33

Thay các thông số vào công thức tính  ta có:

3,14 0,0033 *1.28 = 10,77.108 (N/m2) ≤ Vậy lò xo đủ bền.

2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc ly hợp

Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượtriêng ωμ được xác định khi ô tô khởi động tại chỗ và mức gia tăngnhiệt độ t của đĩa ép sau một lần đóng ly hợp.

2.1 Tính công trượt và công trượt riêng

a Công trượt :

I M1



Công thức này được xây dựng trên giả thiết vận tốc góc củađộng cơ d và các mô men M ,M , Mdcψ

không đổi trong quá trìnhtrượt ly hợp, trong đóMd Memax.

Ia : Mô men quán tính tương đương với khối lượng chuyển

động tịnh tiến của ô tô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyềnlực và bánh xe quy về trục sơ cấp của hộp số.

i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính i0= 4,436 ih : Tỉ số truyền của hộp số i

h = 2,56 if : Tỉ số truyền của hộp số phụ if=1

Suy ra:

Ia = Gg( rb

9,81 (4,436 2,56.10.353 )2= 1,53 (N m s2) Memax: Mô men cực đại của động cơ, Memax= 140 N.m

M

: Mô men cản chuyển động ô tô quy về trục ly hợp

 2 bh1 0tl

ψ : Hệ số cản tổng cộng của mặt đường, lấy ψ =0,02

K.F.v2 0 Do khi khởi động tại chỗ v 0

4 Wμμ

π (D2− d2)zμ=

D, d : Đường kính trong và ngoài đĩa ma sát

ωμ<[ωμ]=160J/cm2 suy ra ly hợp thỏa mãn điều kiện về công trượtriêng.

2.2 Kiểm tra nhiệt độ trên đĩa ép

Việc tính toán nhiệt trên đĩa ép được thực hiện nhằm kiểm tramức gia tăng nhiệt độ trung bình trên đĩa sau một lần đóng ly hợpkhi khởi động ô tô tại chỗ Trong khi tính toán giả thiết rằng toànbộ lượng nhiệt sinh ra trong quá trình trượt ly hợp được chuyểnthành nhiệt nung nóng đĩa ép (bỏ qua lượng nhiệt truyền vào môi

trường xung quanh) Mức gia tăng nhiệt độ được tính theo côngthức :

 

c: Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng

c=481,5 J/kgoC (đối với vật liệu gang và thép) md

: Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép)  22 

3.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp

Hình 3.11 : Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.

1 Ống dẫn dầu 2.Xy lanh công tác 3.Càng mở 4.Bi T 5.Đĩa ép

6.Đĩa bị động 7.Lò xo ép 8.Lò xo hồi vị bi T 9.Họng hút

10 Bàn đạp 11.Lò xo hồi vị bàn đạp 12.Bộ trợ lực 13.Xy lanh chính.

Với sơ đồ dẫn động như hình 3.11, ta có tỉ số truyền của dẫn độngtính từ bàn đạp ly hợp tới đầu đĩa ép:

idd =

21122221a b d

a b d

Ta chọn các thông số dựa trên tham khảo như sau:a1 = 300 mm a2 = 50 mm

b1 = 200 mm b2 = 70 mmd1 = 26 mm d2 = 20 mmThay số vào ta có:

idd = 30050 .200

70 .202

262 = 10,14

Hành trình bàn đạp Sbd được xác định theo công thức:Sbd = ( + l2).idd

Trong đó:

: Là khe hở giữa đầu trong của lò xo đĩa và ổ bi tỳ, nằm trong khoảng 2 4 mm Chọn  = 2 mm.

l2: Là hành trình làm việc của đầu nhỏ lò xo đĩa.Theo phần tính toán lò xo đĩa: l2 = 18 mm.

Vậy hành trình của bàn đạp là:

Sbd = (2 + 18).10,14 = 202.8 ( mm ).Với hành trình bàn đạp cho phép [Sbd max] =160 mm

=> Hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép.

Lực bàn đạp Qbd cần thực hiện để ngắt ly hợp: Qbd =

Fi 

Với Fn : Là lực cần thiết tác động vào đầu lò xo đĩa để ngắt ly hợp.Theo phần tính toán lò xo đĩa, Fn = 3127 N

dk : Là hiệu suất dẫn động, ta chọn dk = 0,9 Thay số vào ta có:

Qbd =

3.2 Tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không

Hình 3.13 : 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

Chọn lực của người lái tác động lên bàn đạp là : Qnl = 100 (N).

Ta bố trí bộ trợ lực ngay trước xi lanh chính về phía bàn đạp khi đóta xác định được lực mà bộ trợ lực phải sinh ra:

Diện tích màng trợ lực được tính theo công thức: S = Qtl+Pmaxp

3.3.1 Tính toán thiết kế xi lanh công tác

Hành trình làm việc của piston xi lanh công tác : S2 = b1

b2 x (l2 +) = 20070 x (18 + 2) = 57,14 (mm)

Thể tích dầu vào trong xi lanh công tác:

22 2

Thay số vào ta có: V = 57,14 π 202

4 = 17951,9(mm3)

Chọn chiều dầy thành xi lanh t = 4 mm.Đường kính ngoài:

D2 = d2 + 2.t = 20 + 2.4 = 28 mm.

3.3.2 Tính toán thiết kế xi lanh chính

Hành trình làm việc của piston xi lanh chính:

CHƯƠNG III: KIỂM BỀN CỦA CÁC CHI TIẾT CỦA LY HỢP

Hình 3.2.Sơ đồ bố trí đinh tán trên tấm ma sát

Đinh tán được kiểm bền theo ứng suất chèn dập và ứngsuất cắt.

Đinh tán được bố trí trên đĩa theo hai dãy tương ứng với: r1 = 110 mm = 0,11 m

r2 = 140 mm = 0,14 m

Nếu coi lực tác dụng lên đinh tán tỷ lệ thuận với bán kính củavòng tròn bố trí đinh tán Ta có:

F1= Memax.r1

140 0,112(0,112

Fn d

Fn l d

Trong đóc : ứng suất cắt của đinh tán ở từng dãy.

cd : ứng suất chèn dập của đinh tán ở từngdãy.

F : lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy.d là đường kính đinh tán d = 5 mm

n là số lượng đinh tán ở từng dãyChọn n1 = 18

Chọn n2 = 18

l - chiều dài bị chèn dập của đinh tán.

l = 21

chiều dày tấm ma sát Ta có : l = 21

.4 = 2mm

c : ứng suất cắt cho phép của đinh tán: c =40 MPa

cd : ứng suất chèn dập cho phép của đinh tán : cd=25 MPa

Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong:

n1 Π d =

18.3,14 (5.10−3)2=1,1 MPa<¿c

Trong đó: Memax : Mômen lớn nhất của động cơ, Memax =439 Nm.

z1 : Số moay ơ, với ly hợp ma sát một đĩa z1 = 1 z2 : Số then hoa của moay ơ z2 10 L : Chiều dài của moay ơ L =35mm

D : Đường kính ngoài của then hoa D =35mm

d : Đường kính trong của then hoa d =28mm

b : Bề rộng một then hoa b =4mm

Thay số vào ta được:

Ta thấy: c < [c] và cd < [cd] Vậy then hoa đủ bền.

Lực ép cần thiết của lò xo ép được xác định theo công thức F =k Flx 0 

k0 : hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo Chọn k0 =1,05 (1,05÷1,08)

F lực ép cần thiết của ly hợp FΣ = 8787 (N) =>Flx = 1,05.8787 = 9226 (N)

D - D

D - D

E 2.10 5 MPa : Mô đun đàn hồi kéo nén p 0, 26 : Hệ số Poisson

D : Đường kính ngoài của lò xo đĩa ứng với vị trí tỳlên đĩa ép

Chọn De 0,95D2 => De 0,95.300 285 (mm)Chọn sơ bộ:

D : đường kính tại tâm quay O của lò xo đĩa

D  =>

h

1,5 2,0

 => chọn h

eea2

σ =2 Fn Daδ2

(Di+ Da)+E

2(1 − µ2)+

(D − Da) α2+δα

α = 2h (De-Da) = 2.6.(285-190) = 1140Suy ra:

σ = 2.3127 190

2 105

2(1− 0,262)+

(237,5− 190) 11402+3.11402.190

= 0,27 MPa < [σ]=1000 MPa, vậy lò xo thỏa mãn điều kiện bền.

3 Tính toán trục ly hợp

Trục ly hợp cũng đồng thời là trục sơ cấp của hộp số, ở cuối trục cóbánh răng ngiêng liền trục Trục được đỡ bởi hai ổ lăn, một ổ đặttrong bánh đà, một ổ được đặt trên vỏ của hộp số.

IIYA

Trong đó: Trục I : Là trục ly hợp và cũng đồng thời là trục sơ cấpcủa hộp số.

Trục II : Là trục trung gian của hộp số.Trục III : Là trục thứ cấp của hộp số.

Ta sẽ kiểm nghiệm trục tại chế độ mô men lớn nhất Giả sử mômen trên trục là lớn nhất khi hộp số đặt ở tay số 1.

Các thông số tham khảo của các cặp bánh răng hộp số:

Đường kính vòng lăn bánh răng trục sơ cấp d1 = 60 mm =0,06 m.

Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d2 = 110 mm= 0,11 m.

Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d3 = 40 mm =0,04 m.

Đường kính vòng lăn bánh răng trục thứ cấp d4 = 130 mm= 0,13 m.

Ta có mô men truyền qua các trục như sau:Trục I : M1 = Memax = 439 Nm.

Trục II : M2 = M1.i12 = M1.

Hình 3.6 : Sơ đồ các lực tác dụng lên bánh răng trên trục I

Bánh răng trên trục số I là bánh răng nghiêng, ta chọn các thôngsố tham khảo như sau: Đường kính vòng lăn d = 0,06 m.