bài tập lớn môn thiết kế ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

BÀI TẬP LỚN MÔN THIẾT KẾ Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn Lê Quang Trí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

BÀI TẬP LỚN MÔN THIẾT KẾ Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn Lê Quang Trí

Sinh viên thực hiện Hồ Tuấn Kiệt

MSSV 19154079

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trong công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp hoá và hiện đại hoá lànhu cầu tất yếu của một nước phát triển Cùng với sự phát triển của các lĩnh vực, lĩnh vực giao thông cũng nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt là trong vấn đề vận chuyển hàng hóa và đi lại Trong các phương tiện giao thông, ô tô được sử dụng phổ biến nhất để phục vụ các nhu cầu của con người trong cuộc sống như vận tải hàng hoá, du lịch Do đó đòi hỏi ngành ôtô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế, trong quá trình vận hành Đối với các sinh viên, đồ án môn học nói chung và đồ án thiết kế và tính toán ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và công tác về sau này Bên cạnh mục đích chung là giúp sinh viên cũng cố lại kiến thức đã học, thì với những yêu cầu khi thiết kế đồ án còn giúp cho học viên chủ động hơn trong việc tiếp cận với những

kết cấu thực tế Để từ đó gốp phần tạo nên một nền tảng kiến thức và tiền đề để sinh viên tiếp tục ứng dụng và phát triển cho các chuyên môn sau này Trong quá trình làm đồ án này, em đã học được rất nhiều điều nhờ sự hướng dẫn

tận tình của thầy Lê Quang Trí và sự góp ý chia sẻ thông tin của các bạn cùng làm đồ án để em có thể hoàn thành đồ án này Do kiến thức còn hạn chế nên trong đồ án này chắc chắn không tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy và bạn bè.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Hồ Tuấn Kiệt

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

1.2 Phân loại của ly hợp 6

1.3 Yêu cầu của ly hợp 6

1.4 Cấu tạo của ly hợp 7

1.4.1 Ly hợp ma sát loại một đĩa: 7

Cấu tạo: Ly hợp loại này có từ ba đến chín lò xo xoắn hình trụ 7

1.4.2 Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa: 9

Lựa chọn phương án thiết kế 21

Thông số cơ bản của xe 22

2.2 Tính toán các kích thước cơ bản của ly hợp xe Toyota Innova 2018 23

2.3 Thiết kế lò xo ép bố trí xung quanh 26

2.3.1 Lực ép cần thiết của lò xo khi làm việc 26

2.3.2 Độ cứng của lò xo ép 26

2.3.3 Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo ép 27

2.3.4 Ứng suất xoắn của lò xo ép 28

2.3.5 Số vòng làm việc của lò xo ép 28

2.3.6 Các thông số kích thước của lò xo ép 29

2.4 Tính toán thiết kế lò xo giảm chấn 30

2.4.1 Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo giảm chấn 30

2.4.2 Độ cứng của lò xo giảm chấn 30

2.4.3 Ứng suất xoắn của lò xo giảm chấn 30

2.4.4 Số vòng làm việc của lò xo giảm chấn 31

2.4.5 Các thông số kích thước của lò xo ép 31

2.5 Tính toán đĩa bị động 32

2.5.1 Diện tích vành khăn của tấm ma sát 32

2.5.2 Công trượt tổng cộng của ly hợp 32

2.5.3 Công trượt riêng của ly hợp 35

2.5.4 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp 35

2.5.5 Bề dày tối thiểu của đĩa ép ( theo chế độ nhiệt) 36

CHƯƠNG 3 TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN CỦA CÁC CHI TIẾT TRONG LY HỢP.373.1 Tính bền của đĩa bị động 37

3.2 Tinh toán sức bền của moay ơ đĩa bị động 39

3.4 Tính bền đinh tán nối moay ơ 40

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM THẢO 43

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LY HỢP Ô TÔ

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

1.1.Ly hợp là gì và công dụng?

Trong cấu tạo hộp số ô tô, ly hợp (clutch) là bộ phận quan trọng kết nối trục khuỷu của động cơ với các bộ phận khác của hộp số Công dụng của ly hợp ô tô là dẫn động cho hộp số bằng cách đóng (hợp) và mở (ly) tùy theo điều khiển của người lái, theo đómomen lực sẽ được nối hoặc ngắt, giúp xe chuyển động tiến, lùi hoặc dừng lại.

1.2.Phân loại của ly hợp

Dựa vào tính chất truyền mômen, người ta phân ra các loại:+ Ly hợp ma sát cơ khí.

+ Ly hợp thủy lực.+ Ly hợp điện từ.

- Dựa vào hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí có thể chia ra:+ Ly hợp ma sát đĩa phẳng.

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

+ Ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống).- Theo đặc điểm làm việc, có thể chia ra:

+ Loại thường đóng + Loại không thường đóng.

1.3.Yêu cầu của ly hợp

- Ly hợp phải truyền được momen xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong mọi điều kiện, vì vậy ma sát của ly hợp phải lớn hơn momen xoắn của động cơ- Khi kế nối phải êm diệu để không gây ra va đập ở hệ thống truyền lực

- Khi tách để nhanh và dứt khoát để dễ gài số và tránh gây tải trọng động cho hộp số

- Momen quán tính của phần bị động phải nhỏ

- Ly hợp phải làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn do đó hệ số dự trữ phải nằm trong giới hạn

- Điều khiển dễ dàng- Kết cấu đơn giản và gọn

- Đảm bảo thoát nhiệt tốt khi ly hợp trượt

1.4.Cấu tạo của ly hợp

- Nguyên lý hoạt động:

+ Khi bánh đà đang quay:

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

 Ấn bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điều khiển sẽ ấn ba đòn mở ly hợp xuống,các đầu kia của đòn mở sẽ nâng mâm ép lên.

 Lúc này đĩa ma sát không bị ép vào mặt bánh đà nên tự do và đứng yên cùngvới trục sơ cấp của hộp số.

 Trong lúc đó bánh đà vẫn quay, nhờ vậy liên hệ giữa động cơ và hộp số tạmgián đoạn.

+ Sau khi cài số:

 Buông chân ly hợp, bạc đạn chà trở về vị trí cũ, không còn ép lên ba đòn mởnữa, các lò xo ép lại ấn mâm ép đè đĩa ma sát bám vào bánh đà.

 Liên kết giữa động cơ và hộp số lúc này được nối trở lại.

Hình 1.2

1.4.2 Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa:

Cấu tạo: Ly hợp ma sát nhiều đĩa:

Hình 1.3

1 – Bàn đạp ly hợp; 2 – Đòn mở; 3 – Đĩa ép phía sau; 4 – Đĩa ép phía trước; 5 – Lòxo; 6 – Bánh đà; 7- Bulong bắt nối giữa vỏ của bộ ly hợp và bánh đà; 8 – Càng mở; 9– Bạc trượt; 10 – Lò xo ép; 11 – Vòng bi tỳ.

 Hình a: Ly hợp ở vị trí đóng. Hình b: Ly hợp ở vị trí mở.

Nguyên lý hoạt động của ly hợp nhiều đĩa ma sát:

+ Ly hợp ma sát loại nhiều đĩa cũng có nguyên lý tương tự như ly hợp ma sát loại mộtđĩa, chỉ khác là ở loại này có thêm các đĩa ép để lò xo tỳ vào.

+ Khi ly hợp đóng:

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

 Vỏ ly hợp được bắt chặt trên bánh đà bằng bulông nên luôn luôn quay với bánhđà.

 Hai đĩa ép số 3 và 4 ép chặt đĩa ma sát vào bánh đà, đĩa ép số 3 ép đĩa ma sátphía sau vào đĩa ép số 4.

 Đĩa ép số 4 ép chặt đĩa ma sát trước vào bánh đà thành một khối nhờ lò xo épsố 10 (Lò xo này luôn luôn ở trạng thái làm việc).

 Khi trục khuỷu của động cơ quay làm cho bánh đà quay và làm quay đĩa masát.

 Moayơ của đĩa ma sát được lắp trượt lên trục sơ cấp của hộp số bằng các rãnhthen hoa Do đó khi đĩa ma sát quay làm cho trục sơ cấp của hộp số quay nênmô men quay của động cơ được truyền qua hộp số.

+ Khi ly hợp mở, dưới tác dụng của lực bàn đạp theo chiều mũi tên như hình vẽ:

 Lực này được truyền đến càng mở số 8 qua hệ thống dẫn động (đòn kéo), làmcho càng mở tỳ vào bạc trược số 9 và đẩy bạc trượt dịch chuyển lên phía trước. Trên bạc trượt có gắn vòng bi tỳ số 11, vòng bi này tỳ vào đầu của đòn mở số

* Ưu và nhược điểm của ly hợp nhiều đĩa ma sát so với một đĩa:

So sánh Ly hợp một đĩa ma sátLy hợp nhiều đĩa ma sátCấu tạo – Đơn giản, rẻ tiền.

– Kích thước vỏ ly hợp

lớn (Nếu cùng truyền trịsố moment quay của động

– Phức tạp (nhiều đĩa masát).

– Kích thước vỏ ly hợpnhỏ hơn do đường kính

cơ) ngoài đĩa ma sát nhỏ hơn.

Quá trình đóng mở – Đóng mở dứt khoát, êm.-Thoát nhiệt tốt.

Đóng mở không dứtkhoát, kém êm hơn donhiều đĩa phải đóng cùnglúc nên có độ trễ.– Thoát nhiệt không tốt.

nhiều loại ô tô hiện

nay (xe du lịch, xe tảinhẹ) vì kết cấu đơn giản.

– Xu hướng dùng cho cácxe đua, xe tải hạng nặng.

- Cấu tạo:

Hình 1.4

Nguyên lý hoạt động:

Hình 1.5

+ Khi chưa tác dụng lực lên bàn đạp:

 Lò xo đĩa bung ra đẩy đĩa ma sát tỳ chặt vào bánh đà tạo thành khối cứng. Do đó lực truyền động từ trục khuỷu được truyền qua trục ly hợp (ly hợp

+ Khi người điều khiển tác dụng lực lên bàn đạp:

 Thông qua cơ cấu điều khiển lực sẽ tác dụng lên bạc đạn chà và đẩy bạc đạnchà đi vào làm lò xo đĩa ép lại, đĩa ma sát không tỳ vào bánh đà nữa.

 Do đó lực truyền động quay từ trục khuỷu sẽ không truyền qua trục ly hợp (lyhợp mở).

1.4.4 Ly hợp lò xo trụ

Lò xo trụ được sử dụng để cung cấp áp lực tác dụng lên đĩa ép Số lượng lò xo trụ sửdụng thay đổi tùy thuộc vào nhiệm vụ của đĩa được thiết kế Các lò xo trụ tác dụng lênnắp ly hợp và đĩa ép Cần ép ly hợp được thiết kế để kéo đĩa ép ra khỏi đĩa ly hợp.Một đầu của cần ép ly hợp dính vào đĩa ép, đầu còn lại tự do và được thiết kế để épvào trong.

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

- Cấu tạo:

Hình 1.6

- Nguyên lí hoạt động:

Hình 1.7

+ Ở trạng thái hợp thì các lò xo trụ ép mạnh vào đĩa ép làm cho đĩa ly hợp được ép

chặt vào bánh đà để truyền mô men của động cơ đến trục sơ cấp hộp số.

+ Khi đạp bàn đạp ly hợp thì vòng bi sẽ ép mạnh vào ba cần ép làm cho đĩa ép thảlỏng đĩa ly hợp, nên mô men từ bánh đà không được truyền đến trục sơ cấp hộp số.

Đây chính là trạng thái ngắt của ly hợp.

* So sánh ưu và nhược điểm của ly hợp lò xo đĩa và lò xo trụ:

Lò xo đĩa được sử dụng rất phổ biến ở các xe du lịch, xe tải nhỏ và các xe hiện naynhờ các ưu điểm hơn so với lò xo trụ (thường dùng ở xe tải hạng nặng, xe đua):

 Lực bàn đạp ly hợp được giữ ở mức thấp nhất. Lực tác dụng của nó lên mâm ép đều hơn lò xo trụ.

 Đĩa ly hợp có thể mòn rộng hơn mà không làm giảm áp lực vào đĩa ép. Lực lò xo không giảm ở tốc độ cao.

 Các lá tản nhiệt có thể được lắp trên đĩa ép.

 Vì các chi tiết có dạng tròn và không có các chi tiết lắp ở vòng ngoài bộ ly hợpnên cân bằng tốt hơn.

 Có cấu trúc đơn giản hơn lò xo trụ.

 Độ mòn của các tấm ma sát không ảnh hưởng đến sức ép do lò xo màng tạonên, do đó tránh được tình trạng bộ ly hợp quay trượt.

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

1.4.5 Ly hợp thủy lực:- Cấu tạo:

Hình 1.8

+ Ly hợp thủy lực (biến mô thủy lực) thường dùng trong hộp số tự động Bộ biến mônày vừa truyền vừa khuếch đại mô men từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làmmôi trường làm việc.

Hình 1.9

+ Các bộ phận chính của ly hợp thủy lực là: Stato; Cánh bơm và cánh tua bin đặt đốidiện nhau.

 Bên trong bơm và tua bin đều có các cánh dẫn hướng chất lỏng.

 Bơm cùng vỏ của ly hợp thủy lực tạo thành một khối cứng, moayơ của khốinày lắp chặt trên đầu trục khủyu của động cơ.

 Tua bin lắp chặt trên đầu trục sơ cấp của hộp số, vòng đệm bao kín có nhiệmvụ ngăn không cho chất lỏng lọt ra ngoài.

 Stato được bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp một chiều và trục stato. Biến mô được đổ đầy dầu thủy lực cung cấp bởi bơm dầu.

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

Hình 1.10

- Nguyên lý hoạt động:

Hình 1.11

+ Khác với ly hợp ma sát họat động theo nguyên tắt ma sát khô, ly hợp thủy lực đượctruyền momen bằng chất lỏng.

Hình 1.12

+ Khi cánh bơm được dẫn động bởi trục khuỷu, dầu trong cánh bơm sẽ quay với cánhbơm theo cùng một hướng Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầubắt đầu chảy ra phía ngoài tâm của cánh bơm Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa,dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh bơm và đập vào các cánh của tuabin làm cho tuabin bắt đầuquay cùng một hướng với cánh bơm Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của cánhtuabin, khi nó chạm vào phần trong của cánh tuabin, bề mặt cong bên trong này sẽhướng dòng dầu chảy ngược trở lại cánh bơm và chu kì lại bắt đầu.

* Ưu và nhược điểm của ly hợp thủy lực:

 Xuất hiện hiện tượng trượt ly hợp.

 Hiệu suất truyền lực thấp => Tiêu tốn nhiên liệu.

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

 Không thể đóng ly hợp gài số, đẩy xe hoặc nhả phanh khi xuống dốc khi khởiđộng động cơ như ly hợp ma sát, nếu không có cơ cấu gài đặc biệt.

 Khó khăn trong vấn đề tắng tốc sau khi dừng xe (độ trễ biến mô).

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VÀ TÍNH TOÁN LY HỢP XE TOYOTA INNOVA2018

2.1 Giới thiệu về xe Toyota Innova 2018

Xe Toyota Innova 2018 là một ý tưởng được tạo ra được tính toán bởi một loại các yếu tố chủ chốt,kể cả sự gia tăng vóc dáng cho người ngồi trên xe,khoảng không gian tiện nghi nhất có thể và tối đa hóa nơi khoang giữ hành lý Thân xe dài và rộng hơn sovới xe Zace nhưng không làm mất đi dáng vẻ quyến rũ bên ngoài với việc thiết kế theo kiểu một khối, như một dòng chảy liên tục từ đầu tới cuối xe Cửa sổ lớn tạo cảmgiác một không gian mở.Bảng táp lô hiện đại theo phong cách xe du lịch, hiển thị đầy đủ các chức năng và dễ dàng quan sát.Khoang hành khách rộng rãi và sang trọng giúp người ngồi có tư thể ngồi thoải mái và dễ chịu, ghế xe có thể sắp xếp dễ dàng tuỳ theo số hành khách ngồi trên xe và nhu cầu sử dụng như kiểu gập của xe Limousine.

Một đặc điểm mới, nổi bật của Innova là động cơ mới, hiệu suất cao Với động cơ xăng 2 lít công nghệ VVT-i mới nhất có hệ thống điều khiển phối khí thông minh theocác chế độ hoạt động của xe và thường được sử dụng cho các loại xe du lịch Bên cạnh đó, Toyota đã vượt qua những hạn chế về độ lớn của số vòng quay động cơ nhằmđạt cả hai mục tiêu là công suất mạnh mẽ nhưng tiết kiệm nhiên liệu.

Hình 1.1 Kiểu dáng xe TOYOTA INNOVA nhìn trước và sau xe.

Hình 1.2 Kiểu dáng xe TOYOTA INNOVA khi nhìn ngang xe.

Innova xe 7 chỗ được đổi mới vê thiểt kế và kiểu dáng thể thao Nhìn từ trước xe, Innova tạo ra ấn tượng với lưới mái và lên xuống dễ dàng Từ phía sau, Innova trông trang nhã với thiết kế thanh thoát của cụm đèn sau phản xạ đa chiều làm nổi bật tính sang trọng và năng động tản nhiệt cùng màu thân xe, kết hợp hài hoà với đường viền lưới tản nhiệt mạ Crôm tôn thêm sự sang trọng của xe Hệ thống đèn pha halogen phản xạ đa chiều, đèn sương mù trước cùng các chi tiết mạ Crôm, chiều rộng xe lớn, trọng tâm thấp giúp hành khách thoải của xe.Innova có 7 chỗ ngồi nếu tính luôn cả tài xế gồ 8 người,xe có 10 kiểu sắp xếp linh hoạt và các ghế ngồi êm ái và có thể điều

Downloaded by ANH LE (bachvan14@gmail.com)

chỉnh nhiều cách giúp tạo ra khoang hành lý rộng rãi, không gian thoải mái Bảng điều khiển trung tâm và các chi tiết nội thất được thiết kế ốp gỗ đẹp và sang; bảng đồng hồ điện tử trang bị màn hình hiển thị đa thông tin; hệ thống âm thanh hoàn hảo với MP3, AM/FM, CD player 6loa; điều hoà hai dàn lạnh với các cửa gió cá nhân giúphành khách tự điều chỉnh; kính chiếu hậu điều khiển điện, các nút điều khiển phía người lái, tay lái trợ lực gật gù và chìa khoá điều khiển từ xa Khung gầm xe TOP, lò xo cuộn, đòn kép và thanh cân bằng cho hệ thống treo sau với cấu trúc 4 điểm liên kết với lò xo cuộn và tay đòn bên tạo sự ổn định cao, vận hành êm ái nhờ giảm xóc tốt Innova hội tụ đầy đủ nhất những tính năng an toàn, tiên tiến của Toyota với khung xe GOA có cấu trúc đặc biệt chắc chắn Khung xe có những vùng co rụm và thanh chịu lực hông xe giúp giảm thiểu chấn thương cho hành khách; hệ thống phanh bó cứng ABS, van phân phối lực phanh theo tải trọng cho phanh sau; hệ thống van cơ khí điều chỉnh phanh giữa bánh trước và bánh sau theo tải trọng trên cầu sau; đèn báo phanh trên cao, cảm biến lùi; các ghế ngồi đều có dây an toàn, túi khí cho người lái…

Lựa chọn phương án thiết kế

Bộ ly hợp chính hiệu của Toyota đảm bảo khả năng chủ động đóng và ngắt dòng công suất trong các điều kiện vận hành khác nhau.

- Vật liệu ma sát:

Đĩa Ly hợp có vật liệu ma sát được làm từ chất dẻo tổng hợp, cao su, sợi thủy tinh và rất nhiều các vật liệu khác nhằm đảm bảo sự truyền lực của bộ ly hợp một cách đáng tin cậy và ổn định