Báo cáo thực hành thiết kế 2 thực hiện tính toán và vẽ 3d “cơ cấu ly hợp” và “ dẫn Động ly hợp” dựa vào các thông số Đã Được cho sẵn

Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng đến tính êm dịu của ô tô, tính năng điều khiển của ô tô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ô tô.. Công dụng, phân loại đối với ly hợp *

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ

…………

BÁO CÁO THỰC HÀNH THIẾT KẾ 2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

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 hóa, du lịch,

…Do đó đòi hỏi nghành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hóa 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

Trên ô tô, người ta chia ra thành các cụm tổng thành khác nhau Trong đó

ly hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực của ô tô Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng đến tính êm dịu của ô tô, tính năng điều khiển của ô tô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ô tô Nên để thiết kế một chiếc ly hợp rất quan trọng

Trong học phần “Thực hành thiết kế 2” nhóm chúng em đã được phân công thực hiện tính toán và vẽ 3D “cơ cấu ly hợp” và “ dẫn động ly hợp”

dựa vào các thông số đã được cho sẵn

Trong quá trình thực hiện học phần, nhóm chúng em đã học được rất nhiều điều nhờ sự hướng dẫn tận tình của thầy T.S Nguyễn Quang Cường

Do kiến thức còn hạn chế nên bài thực hành này chúng em còn nhiều thiếu sót Chúng em mong nhận được sự góp ý của thầy, cô, để chúng em có thể thực hiện các bài thực hành thiết kế môn học tiếp theo

Hà nội, ngày , tháng , năm 2024

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA

LY HỢP 1.1 Giới thiệu phương án thiết kế

1.1.1 Công dụng, phân loại đối với ly hợp

* Công dụng:

Ly hợp trên ô tô là bộ phận kết nối động cơ với hệ thống truyền lực

(HTTL) Ly hợp có nhiệm vụ ngắt đường truyền công suất từ động cơ tới HTTL và giúp cho xe có thể khởi hành từ trạng thái đứng yên Ngoài ra,

ly hợp còn đóng vai trò của bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của HTTL khỏi bị quá tải

* Phân loại ly hợp:

Dựa vào tính chất truyền mômen, người ta phân ra các loại:

Theo phương thức truyền mô men từ trục khuỷu động cơ tới hệ thống truyền lực các ly hợp ô tô được phân thành:

+ Ly hợp ma sát cơ khí: Mô men truyền qua ly hợp nhờ ma sát 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)

+ Ly hợp thủy lực: Mô men được truyền nhờ môi trường chất lỏng Do khả năng truyền mô men và tải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên các hệ thống truyền 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

- Theo cấu tạo của bộ phận ma sát ta có:

+ 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 phương pháp điều khiển dẫn động ly hợp:

+ Ly hợp cơ khí: Là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm ly hợp thông qua các khâu khớp đòn nối Loại này thường được dùng trên ô tô con với yêu cầu lực ép nhỏ

+ Ly hợp dẫn động thủy lực: Là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn

nối và đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.

+ Ly hợp dẫn động có trợ lực: Là tổ hợp các phương án dẫn động 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 nay thường sử dụng trợ lực điều khiển ly hợp

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

+ Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng thái đóng,

khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các ly hợp trên ô tô dùng loại này

+ Loại ly hợp thường mở: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng thái mở

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

1.1.2 Yêu cầu

Ly hợp phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Truyền hết mô men của động cơ;

- Ngắt dứt khoát, đóng êm dịu để tạo điều kiện chuyển số dễ dàng và giảm tải động tác dụng lên HTTL;

- Mô men quán tính của phần bị động phải là nhỏ nhất có thể để giảm tải cho bộ đồng tốc khi sang số, giúp cho quá trình chuyển số diễn ra nhanh hơn;

- Mô men ma sát không thay đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng;

- Thoát nhiệt tốt để tránh làm quá nhiệt các chi tiết khi ly hợp làm việc trong điều kiện khắc nghiệt;

- Tránh cộng hưởng trong HTTL với các dao động tần số cao của động cơ;

- Tuổi thọ cao, kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp, dễ bảo dưỡng sửa chữa

1.2 Tính toán các thông số cơ bản của ly hợp

* Các thông số được giao:

Table 1

G a 1(N) 8200 i0 3,54

1.2.1 Tính toàn mô men ma sát cần thiết của ly hợp

Để đảm bảo cho ly hợp truyền được hết mô men của động cơ đồng thời

bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải thì ly hợp phải sinh ra được một mô men ma sát luôn luôn lớn hơn hoặc bằng mô men quay cực đại của động cơ trong quá trình sử dụng, tức là hệ số dự trữ phải luôn luôn lớn hơn hoặc bằng

M ms=M emax β [N.m] (1) Trong đó:

+ M ms[N m]:Mô men ma sát cần thiết của ly hợp

+ M emax[N m]: Mô men xoắn lớn nhất của động cơ Theo số liệu đã cho: có

M emax=120[ N m]

Hệ số dự trữ mô men của ly hợp β phải đủ lớn (β >1) để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mô men xoắn của động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó ( khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào, khi các lò xo ép bị giảm

quá lớn, nếu chọn quá lớn thì ly hợp không đảm bảo được chức năng của

cơ cấu an toàn, tránh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để

đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò xo Điều này dẫn đến hệ quả là

khối lượng, kích thước chung của ly hợp tăng lên và tăng giá thành sane xuất

như đã nói ở trên và đặc biệt chú ý xét đến nhiều điều kiện làm việc nặng nhọc của xe, đặc tính động lực học của xe thiết kế

Hệ số dự trữ của ly hợp:

+ Với ô tô con: β=1,3 ÷ 1,75

+ Với ô tô tải : β=1,5 ÷ 2,25

+ Với ô tô có tính việt da cao: β=1,8 ÷ 3,0

+ Với ô tô có rơ mooc β=1,8 ÷ 3,0

Thay các thông số vào biểu thức (1) ta có:

M ms=M emax β=120.1,3=156[N m]=156000[N mm]

1.2.2 Tính toán các thông số kích thước, số lượng cơ bản của ly hợp

a, Tính toán đĩa ma sát

*) Bán kính ngoài của đĩa ma sát:

R2=1,58√M emax

C (cm) (2) Trong đó: M emax :mô men cực đại của động cơ

C – Hệ số kinh nghiệm

C=4,7 đối với ô tô con

C=3,6 đối với ô tô tải

C=1,9 đối với ô tô tảilàm việc trong điều kiệnnặng nhọc

Thay các thông số vào công thức (2):

R2=1,58√M emax

C =1,58√1204,7=7,984 ( cm)=79,84(mm)

*) Bán kính trong của đĩa ma sát:

R1=(0,53÷ 0,75) R2

→ R1=(0,53 ÷ 0,75) R2=0,53.79,84=42,31(mm)

*) Bán kính trung bình hình học:

R tb=R2+R1

79,84 +42,31

2 =61,07 (mm)

*) Bán kính ma sát trung bình:

R ms= 2 3

(R¿ ¿ 23−R13) (R¿¿ 2 2

−R12

)= 2 3

(79,843−42,313) (79,842−42,312) =63,00(mm) ¿

¿

*) Xác định số lượng đĩa bị động

- Xác định số đôi bề mặt ma sát:

p= M ms

μ[ P] R ms (3)

Trong đó:

[P]=2 π Rtb b [q ]: lực ép cho phép lên đĩa bị động

b=R2−R1=79,84−42,31=37,53(mm)

[q]−Áp lực cho phép trên đĩa bịđộng

- Ô tô con: [q]=0,18 ÷ 0,23 MPa

- Ô tô tải: [q]=0,14 ÷ 0,21 MPa

- Ô tô tải siêu nặng: [q]=0,20 MPa

→ Chọn[q]=0,23(MPa)=0,23(N m m−2)

→[P]=2 π Rtb b [q]=2.3,14 61,07 37,53 0,23=3310,125 [N ]

→ Chọn μ=0,35

Thay tất cả thông số vào công thức (3):

p= M ms μ[ P] R ms=

156000 0,35.3310,125.63=2,13

→ Chọn p=2

→ Số đĩama sát :n= p

2=

2

2=1

1.2.3 Tính toán kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp

Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp

giữa các đôi về mặt ma sát Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng thồi sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với về mặt trượt Nếu cường độ trượt mạnh quá sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn, có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát, làm nung nóng lò xo ép từ đó có thể làm giảm khả năng ép của chúng

Vì vậy, việc xác định công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn và khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết

a, Công trượt

Công trượt toàn bộ của ly hợp:

L=L1+L2=M a(ω m−ω a)(t1

2+

2

3t2)+ 1

2J a(ω m−ω a)2(4) Trong đó:

- M a : Mô men cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp

M a=[(m a+m n)gϕ+KF v2

] r bx

i h .i p i0

+ m a : Khối lượngtoàn bộ của ô tô

m a=G a 1+G a 2

g =

8200+ 6800 9,81 =1529,05(kg)

+ m n : Khối lượng toànbộ của rơ mooc , m n=0

+Từ ký hiệulốp :185/60 R15, H=0,6.185=111(mm)

→ r bx=0,93.(d2.25,4+ H)= 0,93.(152 .25,4+111)=280,395(mm)

¿0,2804 (m)

+ KF v2 =0 do khi khởi động tại chỗ v=0

+ i h=tỷ số truyềnhộp số chính, i h=i h 1=3,43

+ i p :tỷ số truyền hộp số phụ , i p=0

+ i0:tỷ số truyềnlực chính;i0=3,54

+ g : giatốc trọngtrường , g=9,81(m/s2

)

+ϕ :hệ số cản của đường , ϕ=0,02

→ M a=[(m a+m n)gϕ+KF v2

] r bx

i h .i p .i0

¿[(1529,05+0) 9,81.0,02+0]. 0,2804

3,43.3,54=6,928(N m)

- J a :mô menquán tính của ô tô và rơ mooc quy dẫn về trục ly hợp

J a=(m a+m n). r bx

2

(i¿¿h i p i0)2=1529,05. 0,2804

2

(3,43.3,54) 2 =0,8154 (kg m s2) ¿

- ω m :tốc độ quay của trục khuỷu , ω m=3,14 n m

30 =

3,14.4200

30 =439,6 (rad /s)

- ω a :tốc độ góc của trục ly hợp ,ω a=0 khikhởi động tại chỗ

- Khoảng thời gian đóng ly hợp t1 tính như sau:

t1=M a

K

K−hệ số tỷ lệ kể đến mức độ tăng của mômen khi đóng ly hợp

S )

S )

→ Chọn K=100 ( Nm

S )

→ t1=M a

K =

6,928

100 =0,06928(s)

- Khoảng thời gian t2 theo công thức:

t2= A

√K

A=√2 J a(ω m−ω a)=√2 0,8154.(439,6−0)=26,775

→ t2= A

√K=

26775

√100 =2,6775(s)

Thay tất cả các thông số vào công thức (4):

L=L1+L2=M a(ω m−ω a)(t1

2+

2

3t2)+ 1

2J a(ω m−ω a)2

¿ 6,928 (439,6−0)(0,069282 +

2

3.2,6775)+ 1

2 0,8154 (439,6−0)

2

¿84328,39(J )

b, Công trượt riêng

l0= L

π (R22

−R12 ) p ≤[l0] (5)

- L :Côngtrượt ; L=8432839(J )

- R2:Bán kinhngoài đĩa masát ; R2=79,84 mm=0,07984 m

- R1:Bánh kínhtrong đĩama sát ; R1=42,31 mm=0,04231m

- p :Số lượngbề mặt ma sát ; p=2

→ l0= L

π (R22

−R12

) p=

84328,39

π (0,07984 2 −0,04231 2).2=¿

1.2.4 Thiết kế tính toán dẫn động ly hợp

a, Các yêu cầu đối với dẫn động ly hợp

Chất lượng của dẫn động ly hợp được đánh giá bằng những thông số sau:

- W c :Côngngười lái sinh ra để ngắt ly hợp

Các thông số này được giới hạn bởi các quy định trong các quy chuẩn Trong thiết kế, tính toán dẫn động ly hợp ô tô có thể tham khảo các số liệu sau:

Đối với ô tô con:

[W c]=23 J ;[Q bd]=150 N ;[S bd]=140÷ 160 mm

Đối với ô tô tải và ô tô chở khách:

[W c]=30 J ;[Q bd]=250 N (nếu không có trợ lực)

và[Q bd]=150 N (nếu có trợ lực) ;[S bd]=180 mm

Dẫn động ly hợp có thể là cơ khí hoặc thủy lực Để giảm lực điều khiển của người lái, trong hệ thống dẫn động có thể bố trí bộ phận trợ lực Hiện nay, được sử dụng phổ biến hơn là các loại trợ lực chân không hoặc khí nén

b, Tính toán dẫn động ly hợp

* Các thông số cơ bản

Các số liệu ban đều để tính toán dẫn động là lực [Q bd] và hành trình [S bd] cho phép trên bàn đạp và các thông số của ly hợp

Tỷ số truyền của dẫn động tính từ bàn đạp đến đĩa ép được xác định như sau:

i dd=S lv

∆ '=i bd i dt i cm i dm

Trong đó:

- ∆ ' : Hành trình đĩa ép

- i bd : Tỷ số truyền bàn đạp

- i cm : Tỷ số truyền càng mở ly hợp (i cm=1,4 ÷ 2,2 ¿

- i dm : Tỷ số truyền của các đòn mở (i dm=3,8 ÷ 5,5 ¿

Khi tính toán, hành trình đĩa ép được lấy theo điều kiện đảm bảo ly hợp ngắt hoàn toàn

Đối với dẫn động thủy lực tỷ số truyền từ xylanh chính đến xilanh chấp hành được tính như sau

i dt= x c

x ch=

d ch2

d c2

Trong đó:

- x c: hành trình của piston xilanh chính

Với phần dẫn động thủy lực có thể không tham gia vào việc tạo tỷ số truyền, nghĩa là d c=d chvà i dt= 1 Xilanh chính và xilanh chấp hành thường được chế tạo với

Chọn d c=d ch= ¿27 mm Hành trình toàn bộ của xilanh chính thường lớn hơn hành trình làm việc của nó 20- 25% do có một đoạn hành trình không tải trước khi pitons bịt lỗ bù dầu trong xilanh và bắt đầu tạo áp suất làm việc

* Tính toán tỉ số truyền của dẫn động tính từ bàn đạp tới đĩa ép ( dẫn động

thủy lực)

Hành trình tự do của bàn đạp S td

S td=δ i bd i tl i cm Với δ :khe hở giữa đầu đònmở và vòng bimở (δ=2 ÷ 4 mm)

S td = 15÷ 30 mm: đối với ô tô con

S td= ¿25 ÷ 40mm : đối với ô tô tải và ô tô khách Với giả thiết đề bài là xe con nên ta chọn : S td=15 mm

Chọn :

i cm=1,5

Ta tính được:

i bd= S td

δ i tl i cm=

15 2.1 1,5=5

Từ tỷ số tuyền dẫn động :

i dd=i bd i dt i cm i dm

→ i dd=5.1 1,5.3,8=28,5

Figure 1 Sơ đồ tính toán dẫn động thủy lực