Tức là, mô men ma sát hình thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu tru
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
- -
THUYẾT MINH ĐỒ ÁN Ô TÔ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÉP KIỂU
LÒ XO TRỤ VÀ CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN THỦY LỰC TRÊN Ô TÔ KHÁCH
Trang 2Lời cảm ơn
LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng em xin cảm ơn sâu sắc đến cha mẹ đã cổ vũ, động viên, hỗ trợ
về tinh thần cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành tốt tiểu luận này
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Văn Bình đã luôn quan tâm chỉ dạy, theo dõi, giúp đỡ tận tình trong suốt khoảng thời gian em thực hiện tiểu luận
Và hơn hết, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn trân trọng đến quý thầy cô trường Đại học Cần Thơ đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báo cho chúng em trong thời gian vừa qua để chúng em có đủ kiến thức, điều kiện để thực hiện đề tài này Đồng thời chúng em cũng rất biết ơn các cán bộ trực ở thư viện khoa công nghệ, trung tâm học liệu, phòng máy đã hỗ trợ giúp đỡ chúng em trong thời gian qua
Đồng cảm ơn đến các tác giả trong các quyển sách báo, internet, anh chị đi trước
đã tìm tòi, nghiên cứu đúc kết kinh nghiệm làm tài liệu để em có thể tham khảo trong quá trình thực hiện đề tài
Sau cùng tôi xin cảm ơn các bạn cùng lớp Cơ khí ô tô, khoa Công nghệ, trường Đại học Cần Thơ đã tận tình giúp đỡ, hỗ trợ cho tôi thực hiện tiểu luận này
Cần Thơ, ngày tháng năm 2022
Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 3Mục Lục
LỜI CẢM ƠN ii
TÓM TẮT Error! Bookmark not defined MỤC LỤC Error! Bookmark not defined. DANH MỤC HÌNH iv
DANH MỤC BẢNG 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 5
CHƯƠNG I ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHÍNH 5
1.1 Công dụng của bộ ly hợp 5
1.2 Các yêu cầu đối với ly hợp 5
1.3 Phân loại ly hợp 5
1.4 Phương pháp thiết kế bộ ly hợp 9
1.5 Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp 10
CHƯƠNG II 11
THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÉP KIỂU LÒ XO TRỤ VÀ CƠ CẤU THỦY LỰC 11
2.1 Đĩa ép và đĩa ép trung gian: 11
2.2 Tính toán lò xo ép dây xoắn hình trụ 13
2.3 Thân và vỏ hộp 16
2.4 Đòn mở 17
2.5 Tính toán điều khiển ly hợp 18
CHƯƠNG III 26
KIỂM TRA ĐIỀU CHỈNH SỬA CHỮA LY HỢP 26
3.1 Ly Hợp Trượt 26
3.2 LY HỢP NHẢ KHÔNG HOÀN TOÀN: 27
TÀI LIỆU THAM KHẢO 28
Trang 4Danh Mục Hình
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Ly hợp ma sát đĩa phẳng 6
Hình 1.2 Ly hợp lò xo cơ khí hình trụ 7
Hình 1.3 Ly hợp cơ khí lò xo đĩa côn 8
Hình 1.4 Sơ đồ dẫn động ly hợp 10
Hình 2.1: Kích thước hình học của dây lò xo 15
Hình 2.2 Sơ đồ chịu lực của đòn mở 18
Hình 2.3 Sơ đồ dẫn động thủy lực trong ly hợp 19
Hình 2.4 Kết cấu xilanh chính 22
Hình 2.5 Kết cấu xi lanh làm việc 23
Hình 2.6 Tiết diện cắt ngang và sơ đồ mô men tác dụng lên bàn đạp ly hợp 24
Trang 5Chương I: Phương án thiết kế bộ ly hợp chính
- Ngoài ra, ly hợp còn là cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải
1.2 Các yêu cầu đối với ly hợp
- Đảm bảo truyền được moment lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào Hay nói cách khác, moment ma sát của ly hợp luôn luôn lớn hơn cực đại của động cơ
- Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu Tức là, mô men ma sát hình thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu truyền động khác trong
hệ thống truyền lực
- Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng Nghĩa là khi mở ly hợp, phần
bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động Như vậy momen quán tính quy dẫn của trục khuỷu và momen xoắn của động cơ bị triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp khi gài
số, nếu không sẽ gây khó khăn cho việc gài số
- Ly hợp phải làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn nên do đó hệ số dự trữ phải nằm trong giới hạn
- Làm bộ phận an toàn, bảo vệ hệ thống truyền lực khi gặp quá tải
- Ngoài ra còn có các yêu cầu như lực điều khiển nhỏ, dễ dàng, hệ số ma sát cao
và ổn định, thoát nhiệt tốt, hiệu suất cao, kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh và chăn sóc dễ dàng
1.3 Phân loại ly hợp
Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp
Trang 6Chương I: Phương án thiết kế bộ ly hợp chính
Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân ra các loại ly hợp sau :
1.3.1 Ly hợp ma sát cơ khí
Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ sự ma sát của các
bề mặt ma sát cơ khí Loại này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế
- Theo hình dạng của bộ phận ma sát, 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)
+ Kiểu hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô men quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số Kiểu ma sát đĩa dùng phổ biến và tuỳ theo cấu tạo có thể có kiểu một đĩa, kiểu hai đĩa hoặc có thể nhiều đĩa
Hình 1.1 Ly hợp ma sát đĩa phẳng
+ Ly hợp ma sát một đĩa được dùng ở hầu hết trên tất cả các loại ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và mô men quán tính của phần bị động nhỏ
+ Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn to (vì cần truyền mô men quay lớn) Nhược điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát (khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly hợp là
Trang 7Chương I: Phương án thiết kế bộ ly hợp chính
êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát được tiến hành từ từ hơn)
- Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra : + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ
II Ưu điểm: Kiểu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu một lò xo bị gẫy ly hợp vần làm việc được) Nhược điểm: là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ
Trang 8Chương I: Phương án thiết kế bộ ly hợp chính
không đều Phạm vi sử dụng: Loại này được sử dụng phổ biến trên xe tải máy kéo và một số xe con
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm : chỉ gồm duy nhất một lò xo hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa Nhờ vậy áp suất sinh ra ở các bề mặt ma sát là đồng đều Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt :
Hình 1.3 Ly hợp cơ khí lò xo đĩa côn
1 Bánh đà; 2 Đĩa ma sát; 3 Đĩa ép; 4 Lò xo đĩa nón cụt; 5 Vòng thép; 6 Đinh tán; 7 Vỏ ly hợp; 8 Ổ bi tỳ
Nguyên lý làm việc tương tự như ly hợp ma sát cơ khí lò xo trụ nhưng ở đây ổ bi
tỳ 8 tác dụng trực tiếp lên lò xo đĩa nón cụt (không có đòn mở)
Ưu điểm: Chỉ có một lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ Đặc tính của là xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như loại lò xo hình trụ; vì vậy điều khiển nhẹ nhàng hơn
Trang 9Chương I: Phương án thiết kế bộ ly hợp chính
Nhược điểm: không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát bị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và khách cở nhỏ có đặc tính động lực tốt, sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số)
1.3.2 Ly hợp ma sát thuỷ lực
Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát chất lỏng
ưu điểm nổi bậc của ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) nhờ vậy giảm được tải trọng động cho động cơ và hệ thống truyền lực
Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mô men dư (dù số vòng quay của động cơ rất thấp) gây khó khăn cho việc gài số Vì vậy ly hợp thủy lực thường được dùng kết hợp với một ly hợp ma sát cơ khí để ngắt hoàn toàn ly hợp khi gài số
Ngoài ra ly hợp thuỷ lực luôn luôn có sự trượt (ít nhất 2 3%) do vậy gây thêm tổn hao công suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe Mặc khác ly hợp thủy lực đòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít cũng như dầu đặc biệt (có độ nhờn và nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt v.v ) nên giá thành ly hợp nói riêng và ôtô nói chung rất cao Vì vậy ly hợp loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các loại xe đặc biệt có công suất riêng lớn
1.3.3 Ly hợp điện từ
Đó là loại ly hợp mà mô men hình thành ở ly hợp nhờ mo men điện từ Ly hợp điện từ truyền động êm dịu Tuy vậy kết cấu kồng kềnh nên ít dùng trên ôtô mà thường được sử dụng trên tàu hoả, máy công trình
1.4 Phương pháp thiết kế bộ ly hợp
- Qua phân tích trên, tham khảo các thông số của ô tô, tham khảo tương đốivới
số liệu kỹ thuật của ô tô cần thiết ta chọn loại ly hợp cho xe tải 15000kg là ly hợp ma sát khô một đĩa có lò xo trụ bố trí xung quanh vì có nhiều ưu điểm hơn sovới các loại ly hợp khác
Trang 10Chương I: Phương án thiết kế bộ ly hợp chính
bộ ly hợp giúp mở ly hợp
- Ưu điểm: Kết cấu gọn, việc bố trí hệ thống thủy lực đơn giản và thuận tiện Có thể đảm bảo việc đóng ly hợp êm dịu hơn so với hệ thống dẫn động bằng cơ khí Ống dẫn dầu không có biến dạng lớn, nên hệ thống dẫn động thủy lực có độ cứng cao Đồng thời hệ thống dẫn động thủy lực có thể dùng đóng mở 2 ly hợp
- Nhược điểm: Hệ thống dẫn động bằng thủy lực không phù hợp với những xe
có máy nén khí Yêu cầu hệ thống dẫn động bằng thủy lực có độ chính xác cao
- Phương án này phải đảm bảo nguyên tắc:
+ Lực bàn đạp phải đủ lớn để có cảm giác mở ly hợp
+ Sử dụng chắc chắn nhẹ nhàng
+ Dể chăm sóc, bảo dưỡng và sữa chữa
Trang 11Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
CHƯƠNG II THIẾT KẾ BỘ PHẬN ÉP KIỂU LÒ XO TRỤ VÀ CƠ CẤU
THỦY LỰC 2.1 Đĩa ép và đĩa ép trung gian:
2.1.1 Công dụng:
Đĩa ép và đĩa ép trung gian là bộ phận dùng để ép chặt đĩa ma sát với bánh đà
Nó là bộ phận dùng để tải nhiệt cho đĩa ma sát trong thời gian hoạt động sinh ra nhiệt, nghĩa là nhận nhiệt của đĩa ép truyền ra môi trường ngoài là không khí
2.1.2 Yêu cầu:
Phải có độ cứng vững cao để tạo ra được lực ép phân bố đều trên bề mặt ma sát nhờ vào các lò xo ép
Phải có diện tích đủ lớn để truyền tải nhiệt ra môi trường bên ngoài
Khi cắt ly hợp đĩa ép và đĩa ép trung gian khômg làm ảnh hưởng đến đường truyền công suất của hệ thống truyền lực
2.1.3 Kết cấu:
Đĩa ép ngoài và đĩa ép trung gian phải quay cùng với bánh đà, khi mở hoặc đóng
ly hợp hợp phải có khả năng chuyển dịch theo chiều trục do đó :
Đối với đĩa ép trung gian : phải có cơ cấu định vị để tránh trường hợp ly hợp căt không hoàn toàn Về mặt kết cấu thì đĩa trung gian gần giống với đĩa ép nhưng chiều dày làm việc dày hơn và được quay trơn
Đối với đĩa ép ngoài :Được bắt với thân ly hợp thông qua cơ cấu đòn bẩy Về mặt kết cấu đĩa ép ngoài có hình dạng rất phức tạp ngoài bề mặt làm việc được mài bóng ra thì mặt bên kia của đĩa ép phải làm các gân tản nhiệt, phải có chô lõm vào để định vi các
lò xo ép, phải có những mấu lồi để bắt các đòn bẩy cho quá trình đóng mở ly hợp, đĩa
ép ngoài còn làm nhiệm vụ quan trọng nữa là thoát nhiệt cho nên về kích thước đĩa ép tương đối lớn và khối lượng cũng lớn
Trang 12Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
2.1.4 Vật liệu chế tạo đĩa ép
Xuất phát từ nhiệm vụ của đĩa ép cho nên vật liệu chế tạo đĩa thường được đúcbằng gang xám có cấu trúc péclic Để tăng độ vững bền và tuổi thọ các đĩa ép của lyhợp người ta đã chế tạo chúng bằng gang hợp kim Ngoài ra để cường hoá các chỗ đúccục bộ người ta có đặt cốt bằng dây đồng đường kính 57mm được uốn cong theo hình khung để đúc Nhờ các biện pháp trên mà độ bền các đĩa ép này so với những đĩa khác được đúc bằng gang thường sẽ tăng gần 1,5 lần
Các đĩa ép ngoài và trung gian chế tạo bằng gang xám có tính chất tốt như : CY24-48, C18-36 hay CY15-32, hoặc trong một số rất ít trường hợp chế tạo bằng gang hợp kim với tổng số chất hợp kim crôm, kẽm, môlíp đen không quá 2%
2.1.5 Các thông số cơ bản
Dựa vào các thông số cơ bản đã được tính toán trong bản Thuyết minh đồ án ô tô phần Tính toán và thiết kế đĩa phụ động ly hợp chính trên ô tô tải tải trọng 900 KG
Ta có bản số liệu các thông số cơ bản sau:
Hệ số dự trữ moment của vòng ma sát 𝛽 1,5
2.1.6 Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt)
Bề dày tối thiểu đĩa ép 𝛿[𝑚] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt (m) ở trên có thể được xác định theo công thức:
Trang 13Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
𝜌 : Khối lượng riêng của đĩa ép
Với vật liệu làm bằng gang 𝜌 ≈ 7800 [𝑘𝑔/𝑚3]
Thế số các đại lượng đã biết, ta xác định được bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế độ nhiệt do trượt:
2.2 Tính toán lò xo ép dây xoắn hình trụ
Vật liệu chế tạo lò xo ly hợp là thép silic 60C, 60C2A hoặc thép măng-gan 65 có ứng suất tiếp cho phép là [τ]= 650-850 (MN/m2) và [σ]= 1000(MN/m2)
Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa mãn lực ép F cần thiết cho ly hợp
2.2.1 Lực ép cần thiết của một lò xò F lx [N] khi làm việc (TL[1]-T11):
0 [ ]
lx lx m
Trang 14Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
min
: Hệ số dự trữ ly hợp khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế, theo kinh nghiệm min =(0,8 0,85 ) Ta chọn = 0,8 min = 0,8.1,5 = 1,2
m
l : Lượng mòn tổng cộng cho phép của các tấm ma sát, tính bằng [m]:
Với là độ dày một tấm ma sát, với xe du lịch ms = ms 2, 5 4, 5
m
l = 0,5. ms Z ms=0,5.2,5.2 = 2,5 mm Thay vào ta được:
3
364,59 1, 2
1 29167, 2 /2,5.10 1,5
Trang 15Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
Hình 2.1: Kích thước hình học của dây lò xo 2.2.5 Đường kính dây lò xo d, đường kính trung bình D
Quan hệ đường kính dây lò xo d và đường kính trung bình D được xác định theo
công suất ứng suất tiếp tác dụng lên lò xo :
max 3
- k là hệ số tăng ứng suất, chọn tỷ số D/d = 5 ứng với k = 1,31 (TL[1]-T13)
Từ đó ta xác định được đường kính dây lò xo theo công thức:
Với G là mô đuyn đàn hồi dịch chuyển, G =0,81.1011[N/m2] (TL[1]-T13)
2.2.7 Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin [mm]
Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin được xác định khi lò xo chịu tải lớn nhất Flxmaxvới khe hở tối thiểu giữa các vòng làm việc của lò xo là L [mm]
Lmin = (nlx-1).(d + 1) + (1,5 ÷ 2) d + 2 [mm]
Trong đó:
Trang 16Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
- (nlx – 1): Số bước lò xo
- (1,5 ÷ 2): Số vòng không làm việc; được tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế, chọn 1,5
- 2: Khe hở giữa các vòng tỳ với vòng làm việc
=> Lmin = (9 - 1) (3 + 1) + 1,5.3 + 2 = 38,5 mm = 0,0385 m
2.2.8 Chiều dài tự do của lò xo Lmax [mm] theo[]:
Chiều dài tự do của lò xo Lmax được xác định khi không chịu tải
Lmax = Lmin + [mm] max
2.2.9 Chiều dài làm việc của lò xo Llv [mm]
Được xác định khi chịu lực ép Flx
- Vỏ được đúc bằng gang và định vị với động cơ nhờ các chốt định vị, định vị với hộp số nhờ mặt bích của nắp hộp số
Trang 17Chương II: Thiết kế bộ phận ép kiểu lò xo trụ và cơ cấu thuỷ lực
2.4 Đòn mở
Các đòn mở được phân bố đều theo chu vi, một đầu tựa trên thân ly hợp còn đầu kia nối với đĩa ép Theo (TL[1]-T37) số lượng đòn mở ly hợp có từ ( 3 5 ), nhưng không được ít hơn 3, ta chọn số đòn là 3
Các đòn mở phải có độ cứng vững cao, các khớp nối phải có ma sát nhỏ và kết cấu bù được sự không tương ứng về mặt động học giữa đầu đòn mở và đĩa ép ( đĩa ép luôn dịch chuyển theo chiều trục ly hợp, còn đầu đòn mở nối với đĩa ép lại quay quanh gối đỡ của nó tựa trên thân ly hợp
Ta sử dụng đòn mở cho ly hợp thiết kế có kết cấu và phương pháp lắp đặt đòn
mở loại: Ổ bi kim và thanh xoắn Với loại kết cấu này sự tương ứng về mặt động học được bù lại nhờ con lăn 1 có thể quay tự do quanh trục 2 của đòn mở
Khe hở o giữa phiến tỳ và ổ mở đảm bảo ly hợp luôn luôn đóng kể cả khi các tấm ma sát mòn đến giới hạn cho phép
Vật liệu chế tạo đòn mở là thép 35
Có [σu]= 700 MN/m2=700N/ mm2Khi nào mở ly hợp thì đòn mở sẽ chịu gây ra bởi mô men tạo ra do lực tác dụng lên đầu đòn mở vì vậy ta kiểm tra theo ứng suất của đòn
Đòn mở: idm=g/h= 3,8 – 5,5 chọn idm = 4 (TL[1]-T19)
Lực tác dụng lên đầu dưới của đòn mở theo công thức sau:
.
z d d