Đồ Án Tính Toán Thiết Kế Ô Tô Tên Đề Tài Đồ Án Ly Hợp Lò Xo Đĩa.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH DOANH VÀ CÔNG NGHỆ HÀNỘI

KHOA CƠ ĐIỆN VÀ Ô TÔ -*** -

ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔTÊN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN: LY HỢP LÒ XO ĐĨA

Sinh viên thực hiện: Mã sinh viên: Lớp:

Giảng viên hướng dẫn:

HÀ NỘI – 2023

MỤC LỤ

CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ, SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG, CÁC

YÊU CẦU ĐỐI VỚI LY HỢP LÒ XO ĐĨA 2

1.1 CÔNG DỤNG 2

1.2 YÊU CẦU 2

1.3 PHÂN LOẠI 3

1.4 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LY HỢP LÒ XO TRỤ 4

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾ CẤU CỦA LY HỢP LÒ XO ĐĨA 6

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn: Họ và tên sinh viên: Lớp

Tên đề tài: Điểm đánh giá: Xếp loại:

Hà Nội, ngày tháng năm 2023Giáo viên hướng dẫn

(ký và ghi rõ họ tên)

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo, đồ án thiết kế tính toán ô tô là môn học củngcố lại nhiều môn học trong thiết kế máy nhằm giúp cho sinh viên tăng khảnăng giải quyết vấn đề tính toán và thiết kế chi tiết làm cơ sở vận dụng vàoviệc thiết kế trong tương lai Trong quá trình thực hiện đồ án không thể tránhkhỏi những sai xót và thiếu kinh nghiệm Em xin kính mong quý Thầy (Cô)góp ý và chỉ ra những thiếu xót, khuyết điểm của em trong đồ án này, để emcó thể rút kinh nghiệm và cố gắng hoàn thiện tốt hơn kiến thức chuyên ngànhcủa mình.

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô trong bộ môn đã giúp đỡ emtrong quá trình học tập và hoàn thiện đồ án.

CHƯƠNG 1: NHIỆM VỤ, SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG,CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI LY HỢP LÒ XO ĐĨA

1.1 CÔNG DỤNG

- Trong HTTL cơ khí, ly hợp được bố trí nằm giữa động cơ và hộp số.Ly hợp năm tựa vào bánh đà của động cơ Ly hợp nằm tựa trên bánhđà của động cơ và truyền momen động cơ tới trục bị động Bàn đạpđiều khiển ly hợp, bố trí trên buồng lái ô tô để điều khiển nối, ngắtmomen truyền.

- Ly hợp là một cụm quan trọng của HTTL, có công dụng:

+ Nối momen truyền từ bánh đà động cơ tới HTTL Khi gài số hoặcchuyển số, ly hợp ngắt tạm thời dòng truyền, sau đó nối lại để ô tôkhởi hành và chuyển động êm dịu.

+ Là cơ cấu an toàn, bảo vệ HTTL trước tác động của sự thay đổitải trọng (tải trọng động) xuất hiện ở các chế độ quá độ, khi chuyểnđộng trên các đường phức tạp, hoặc khi phanh đột ngột mà ly hợpđang được nối.

1.2 YÊU CẦU

- Yêu cầu Ly hợp đòi hỏi thỏa mãn các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo truyền hết mô men từ động cơ đến HTTL ở mọi điềukiện sử dụng.

+ Khi khởi hành xe, hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êmdịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL.

+ Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóng, dứtkhoát

+ Khối lượng các chi tiết, mô men quán tính của phần bị động lyhợp phải nhỏ, để dễ dàng thực hiện chuyển số.

+ Ly hợp ma sát cần thoát nhiệt tốt, hạn chế tối đa ảnh hưởng củanhiệt độ tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi.

+ Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện trong bảo dưỡngvà tháo lắp

+ Đối với ly hợp lò xo trụ phải dùng nhiều lò xo, yêu cầu các lò xophải có độ cứng và chiều dài tự do như nhau để tránh bị cong vênhbề mặt.

1.3 PHÂN LOẠI

- Theo phương pháp truyền momen:

+ Ma sát: momen truyền qua ly hợp nhờ ma sát giữa các bề mặt masát Ly hợp ma sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sử dụng phổbiến 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 năngtruyền êm mô men và giảm tải trọng động, các bộ truyền thủy lựcđược dùng trên các HTTL thủy cơ với kết cấu ly hợp thủy lực vàbiến mô men thủy lực.

+ Điện tử: mô men truyền qua ly hợp nhờ các lực điện tử.+ Liên hợp các dạng kể trên.

- Theo trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp:

+ Ly hợp thường đóng dùng trên ô tô Ly hợp chỉ mở khi có tácđộng

+ Ly hợp thưởng mở: được dùng trên các xe máy công trình, máykéo Ly hợp chỉ được đóng khi có tác động điều khiển.

- Theo phương pháp dẫn động điều khiển ly hợp:

+ Dẫn động cơ khí ; là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm lyhợp thông qua các khâu khớp, đòn nối Loại này được dùng trên ôtô con, với yêu cầu lực ép nhỏ.

+ Dẫn động thủy lực: là dẫn động thông qua các khẩu khớp đòn nốivà đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.

+ Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơkhí hoặc thủy lực với các bộ phận trợ lực bản đạp: cơ khí, thủy lựcáp suất lớn, chân không, khí nén Trên ô tô ngày nay thường sửdụng trợ lực điều khiển ly hợp.

- Theo số lượng đĩa bị động của ly hợp:

+ Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ động và phần bị động,ly hợp ma sát được chia ra một đĩa, hai đĩa và nhiều đĩa: Ly hợpmột đĩa đơn giản trong chế tạo, thuận lợi trong bảo dưỡng, đặc biệtcó khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ nênthường gặp trên ô tô hiện nay Tuy nhiên, do bị giới hạn bởi giá trịmô men truyền lớn nhất, nên trên ô tô có công suất động cơ lớn sửdụng ly hợp hai đĩa Ly hợp nhiều đĩa được sử dụng trong hộp số tựđộng chuyển số của HTTL thủy cơ.

1.4 SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LY HỢP LÒ XO TRỤ

Hình 1.4 Sơ đồ trạng thái làm việc của ly hợp lò xo trụ

Trong đó:1 - Bánh đà

2 - Đĩa ma sát (bị động)3 - Đĩa chủ động (đĩa ép)4 - Bàn đạp

5 - Vỏ ly hợp6 - Ổ bi tỳ7 - Trục ly hợp8 - Lò xo đĩa9 - Càng gạt10 - Đòn kéo dọc

- Nguyên lý hoạt động của ly hợp lò xo đĩa:

+ Khi ly hợp ở trạng thái đóng, lò xo 8 có xu thế ép vào, đẩy đĩachủ động áp sát vào đĩa bị động, đĩa bị động áp sát vào bánh đà vànhờ có lực ma sát, mômen được truyền từ trục khuỷu - bánh đà qua

đĩa ma sát và then hoa đến trục sơ cấp của hộp số, các chi tiết trêntạo thành một khối cùng quay theo bánh đà.

+ Khi người lái muốn ngắt ly hợp (trạng thái mở), người lái đạpchân côn, lực sẽ được truyền qua dây cáp hoặc piston thủy lực sẽlàm tác động lên càng cua ly hợp, ép đĩa tỳ vào lò xo đĩa được nốicứng với đĩa chủ động và kéo đĩa chủ động dịch chuyển sang phảivà tách đĩa ma sát ra khỏi bánh đà Lúc này đĩa ma sát ở trạng tháitự do, các bề mặt bị hở ra và mômen động cơ không thể truyền quađĩa tới trục sơ cấp hộp số.

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾ CẤU CỦA LY HỢP LÒ XO ĐĨA2.1 KẾT CẤU CHUNG

- Bao gồm 3 phần :

+ Phần chủ động : Vỏ ly hợp, Đĩa ép, Càng mở, Lò xo.+ Phần bị động: Đĩa ma sát,Trục bị động, Ổ bi tỳ.

+ Cơ cấu điều khiển : Bàn đạp, Thanh kéo, Xilanh, Cụm càng ngắt.

Hình 2.1 Kết cấu chung của ly hợp

2.2 PHẦN CHỦ ĐỘNG2.2.1 Đĩa ép

Hình 2.2.1 Đĩa ép

– Nhiệm vụ: Đĩa ép đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bị

động, truyền lực ép từ lò xo ép tới ép chặt cụm li hợp Để đảm bảochức năng đó, đĩa ép cần quay cùng tốc độ và truyền mô men xoắncủa động cơ tới các đĩa bị động Đồng thời, trong điều kiện luôn chịunhiệt sinh ra ở các bề mặt ma sát, đĩa ép còn đảm bảo việc hấp thụ vàtruyền nhiệt ra môi trường.

– Kết cấu truyền momen này thực hiện bằng các vấu, chốt, thanh đàn

hồi Liên kết bằng các thanh nối mỏng đàn hồi đảm bảo di chuyểnđĩa ép không có ma sát Một đầu thanh nối được tán với vỏ ly hợp,đầu còn lại được bắt vào đĩa ép (tỳ) Phương pháp này được sử dụngrộng rãi ở xe con và xe tải

2.2.2 Vỏ ly hợp

Hình 2.2.2 Vỏ ly hợp

– Nhiệm vụ: Có nhiệm vụ cố định các chi tiết khác, và là nơi kẹp lò xo

đĩa và giữ lò xo đĩa khi chi tiết này làm việc.

– Làm bằng thép dập có các lỗ để lắp và định tâm với bánh đà Trên vỏ

có các gờ lồi hoặc lỗ để liên kết với đĩa ép và bên trong có các gờđịnh vị lò xo ép.

2.2.3 Lò xo đĩa

Hình 2.2.3 Lò xo đĩa

– Nhiệm vụ: Lò xo 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 lênđĩa ép.

– Lò xo được bố trí theo dạng điểm tựa ở mép ngoài Lực ép sinh ra

của lò xo đĩa tác động lên đĩa ép ở gần điểm tựa Đĩa ép dịch chuyểncùng chiều lực điều khiển tác dụng vào đòn mở Kết cấu đặt lò xo đĩađơn giản, giảm lực mở ly hợp và ứng suất trong đĩa Trong trườnghợp này, để mở ly hợp đầu đòn mở bị kéo ra cùng với ổ bi tỳ, liên kếtgiữa đòn mở và ổ bi tỳ đảm nhận theo hướng kéo/dẫn đến kết cấuphức tạp

2.3 PHẦN BỊ ĐỘNG2.3.1 Đĩa ma sát

Hình 2.3.1 Đĩa ma sát

– Nhiệm vụ: Truyền momen từ bánh đà đến trục sơ cấp hộp số.

– Đĩa ma sát được lắp trên then hoa trục bị động(trục sơ cấp hộp số).Đĩa ly hợp có thể dịch chuyển dọc theo trục, nhưng khi đĩa quay thìtrục cũng phải quay theo Đĩa ma sát hình tròn, mỏng được làm từthép với một moay ơ đặt ở giữa, bề mặt ngoài của đĩa ly hợp đượctán chặt với các cánh hình chữ T làm bằng thép lò xo Các cánh đượcbẻ xương về các hướng khác nhau và tán với tấm ma sát Cấu trúcnhư vậy, đảm bảo cho các bề mặt ma sát được tiếp xúc tốt, ôm sátnhẹ nhàng , ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung nóng dẫn đến làmgiảm độ cứng dọc trục của đĩa bị động.

– Các tấm ma sát được cố định vào các cánh chữ T theo phương pháptán độc lập: tấm ma sát bên trái với các mặt cánh chữ T vênh trái vàngược lại Khi mở ly hợp, xương đĩa và các miếng thép đàn hồi nằmở trạng thái tự do Khi đóng ly hợp, các miếng thép này được épphẳng, nhờ đó lực ép bề mặt ma sát tăng lên đều đặn.

– Bộ phận giảm chấn ở đĩa ma sát bao gồm 2 nhóm chi tiết cơ bản:+ Nhóm chi tiết đàn hồi (các lò xo giảm chấn) dùng để giảm daođộng có tần số cao xuất hiện trong httl do có sự kích thích cưỡng bứctheo chu kỳ từ động cơ hoặc mặt đường.

+ Nhóm chi tiết hấp thụ năng lượng dao động sử dụng các tấm masát (bằng vật liệu ma sát hay kim loại chịu mòn) đặt giữa các bề mặtcó dịch chuyển tương đối.

– Ở trạng thái ban đầu, lò xo bị nén đẩy các tấm đệm lò xo và khắcphục hết khe hở của cửa sổ Khi làm việc, momen xoắn có thể truyềnqua lò xo, xương đĩa và moay ơ có khả năng dịch chuyển tương đốivới nhau Khi xuất hiện truyền tải hay bị dao động cộng hưởng,xương đĩa và moay ơ dịch chuyển 1 góc α, lò xo bị ép, hai cửa sổdịch chuyển tương đối Nhờ bố trí lò xo nằm trên chu vi truyền lực,

độ cứng xoắn của HTTL giảm, giúp nâng cao khả năng truyền êmmomen xoắn và hạn chế tải trọng động do dao động cộng hưởng gâynên Nhờ bộ giảm chấn, biên độ dao động ở tần số cao hay thấp bịsuy giảm, góp phần làm êm dịu quá trình truyền momen xoắn.

2.4 CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN 2.4.1 Ổ Bi Tỳ

Hình 2.4.1 Ổ bi tỳ

– Nhiệm vụ: Ổ bi tỳ là một chi tết khá quan trọng trong cấu tạo cóvai trò đóng và cắt ly hợp Ổ bi được gắn trên ống trượt có thểchuyển động trượt dọc trục, nó đã được bôi mỡ đầy đủ tại nhàmáy và không cần bảo dưỡng trong suốt thời gian sử dụng.– Ổ bi tỳ hấp thụ chênh lệch tốc độ quay giữa càng cắt li hợp (bộ

phận không quay) và lò xo đĩa (bộ phận quay) Sau đó truyềnchuyển động của càng cắt vào lò xo đĩa.

– Ổ bi tỳ tự định tâm dùng để tránh tiếng ồn do ma sát giữa lò xođĩa và vòng bi cắt ly hợp.

– Ổ bi tỳ tự định tâm sẽ tự động điều chỉnh giữ cho đường tâmcủa vòng bi cắt ly hợp (trục khuỷu) thẳng với đường tâm củatrục sơ cấp hộp số.

CHƯƠNG 3: TÍNH BỀN CHO CỤM LY HỢP3.1 Chọn thông số xe

Kích thước DxRxC(mm) 4885x1840x1445Chiều dài cơ sở (mm) 2825Công suất cực đại ([kW]hp/rpm) [123]165/6500Mômen xoắn cực đại(Nm/rpm) 199/4600Trọng lượng không tải (kg)(Gb) 1520Trọng lượng toàn tải(kg) 2030Thông số bánh xe 215/55R17

Hệ số cản tổng cộng trên mặt đường 0.02Hiệu suất truyền lực 0.93Tỷ số truyền truyền lực chính 4.55Tỷ số truyền tay số 1 4.1Tỷ số truyền của hộp số phụ 1

3.2 Tính bền cho cụm ly hợp3.2.1 Momen cần truyền

- Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được momen động cơ

và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải.Với haiyếu tố trên momen ma sát của ly hợp được tính như sau:

Trong đó: – Momen cực đại của động cơ– Hệ số dự trữ ly hợp của ly hợp

- Việc lựa chọn hệ số một cách hợp lý có ý nghĩa rất quan trọng trongquá trình thiết kế ly hợp Nếu chọn nhỏ thì không đảm bảo truyền hết

momen vì trong quá trình làm sử dụng lực ép của lò xo giảm dần xuốnglàm giảm momen ma sát của ly hợp Nếu chọn lớn thì ly hợp không đảmbảo được chức năng của cơ cấu an toàn, tránh Httl khỏi bị quá tải Theokinh nghiệm, độ giảm lực ép của lò xo do mỏi chiếm 810% và do độmòn của đĩa ma sát là 1520%.

=> Chọn hệ số dự trữ của ly hợp β=1.3 (đối với ô tô con)Momen cần truyền là:

D - Đường kính ngoài của bề mặt ma sát d - Đường kính trong của bề mặt ma sát+ Lực ép tổng được tính:

Trong đó: – Bán kính ma sát tương đương với cánh tay đòn đặt lực

– Số đôi bề mặt ( – hệ số ma sát (Chọn

=> Áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát là:=pa

= 0.151Mpa

Giá trị giới hạn của q đối với ô tô con là q = 0.18 ÷ 0.23 Mpa

3.2.3 Công trượt của ly hợp

- Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp:

+ Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay

cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp

+ Đóng ly hợp một cách êm dịu, Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp

khi xe khởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đócông trượt sinh ra.

- Công trượt được tính theo công thức đơn giản như sau:

Trong đó: –Vận tốc góc ban đầu của động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí;

– Khối lượng quán tính của đĩa bị động – Momen cực đại của động cơ

-momen cản chuyển động ô tô quy về trục ly hợp+ –Vận tốc góc ban đầu của động cơ xăng sử dụng bộ chế hòa khí

Trong đó :- Vận tốc của động cơ tại thời điểm đạt momen cựcđại

– Số vòng quay ứng với momen cực đại

+ - momen cản chuyển động ô tô quy về trục ly hợp

Trong đó: G - Tải trọng toàn tải (N) - Hệ số cản tổng cộng mặt đường

=0 Do khi khởi động tại chỗ v=0 - bán kính làm việc của bánh xe - Tỷ số truyền ở tay số 1

– Tỷ số truyền của truyền lực chính

–Hiệu suất truyền lực của hệ thống (Chọn 0.93) Bán kính làm việc của bánh xe được tính:

Trong đó: B-Chiều rộng lốp

d-Đường kính vành 40.6 17.35 –Hệ số biến dạng của lốp ( =>

+ – Khối lượng quán tính của đĩa bị động

Trong đó: - Khối lượng toàn tảig – gia tốc trọng trường-

=> Công trượt của ly hợp là:0.5528(N/m)

- Công trượt riêng là công trượt trên 1 đơn vị diện tích bề mặt các tấm

ma sát, đặc trưng cho sự hao mòn tấm ma sát:

Trong đó : – Công trượt riêng – Công trượt

- Diện tích bề mặt ma sát – Số lượng đôi bề mặt (

3.2.4 Lò xo đĩa

Hình 3.2.1 Sơ đồ tính toán lò xo đĩa

- Đo được: ;;;;

h = 2.7; δ=2;α=5; l1=h/2 = 1.35

- Lò xo đĩa được tính bền bằng cách xác định ứng suất tại điểm chịu tải

lớn nhất ở trạng thái biến dạng tối đa (thành đĩa phẳng) Điểm chịu tải lớnnhất là tâm của phần nối giữa các thanh mở với vành ngoài của hình nón(điểm O) Ứng suất được tính là:

Trong đó: – Lực cần tác dụng lên đĩa để ngắt ly hợpE - Modun đàn hồi ( )

Lực cần tác dụng lên đĩa để ngắt ly hợp là =406.5N=> Ứng suất là:

Trong đó:

=>

[] = 1400Mpa