Thuyết minh Đồ Án Ô tô tính toán thiết kế Đĩa phụ Động của bộ ly hợp chính trên Ô tô du lịch

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.. - Đóng êm dịu để tăng từ từ moment quay lên trục của hệ t

BỘ 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 ĐĨA PHỤ ĐỘNG CỦA BỘ LY HỢP CHÍNH TRÊN Ô TÔ DU

Lời 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 2020

Sinh viên thực hiện Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Mục lục

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG Error! Bookmark not defined DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Error! Bookmark not defined. CHƯƠNG I 2

PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ LY HỢP CHÍNH 2

1.1 Công dụng của bộ ly hợp 2

1.2 Các yêu cầu đối với ly hợp 2

1.3 Phân loại ly hợp 2

1.4 Phương án thiết kế bộ ly hợp 4

1.5 Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp 4

CHƯƠNG II 6

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 6

2.1 Xác định các thông số cơ bản 6

2.2 Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 8

2.3 Tính khối lượng thông qua nhiệt độ ly hợp 10

CHƯƠNG III 12

THIẾT KẾ ĐĨA THỤ ĐỘNG LY HỢP 12

3.1 Xương đĩa 12

3.2 Vòng ma sát 12

3.3 Tính toán đinh tán 14

3.4 Moayơ đĩa thụ động 15

3.5 Tính toán đinh tán lắp mayơ với xương đĩa 17

3.6 Giẩm chấn xoắn 18

CHƯƠNG IV 21

KIỂM TRA ĐIỀU CHỈNH SỬA LY HỢP 21

4.1 Ly hợp trượt 21

4.2 Ly hợp nhả không hoàn toàn 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO 23

Danh mục hình

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ dẫn động ly hợp 4

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán đĩa ma sát 7

Hình 3.1 Đĩa thụ động 13

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí đinh tán trên tấm ma sát 14

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo moay ơ đĩa thụ động 16

Hình 3.4 Lò xo giảm chấn 18

Hình 3.5 Lò xo giảm chấn 18 Hình 3.6 Lò xo giảm chấn Error! Bookmark not defined.

Chương I: Phương Án Thiết Kế Bộ Ly Hợp Chính

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

- Đóng êm dịu để tăng từ từ moment quay lên trục của hệ thống truyền lực, không gây ra va đập ở các bánh răng Ngoài ra khi ly hợp đóng êm dịu thì ô tô khởi hành và tăng tốc từ từ không giật, làm cho người lái và hành khách đỡ mệt

- Ngắt hoàn toàn moment truyền từ động cơ đến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn

- Moment quán tính của các chi tiết phần phụ động phải nhỏ để giúp gài số tốt hơn

- 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

- Ly hợp thủy lực: truyền lực moment nhờ chất lỏng Loại ly hợp thủy lực nói chung có kết cấu phức tạp hơn các loại ly hợp khác; áp suất cao đòi hỏi ly hợp phải kín phức tạp và đòi hỏi phải có loại dầu đặc biệt Loại ly hợp thủy tĩnh không

có chất tự điều chỉnh và tiêu hao công suất lớn do tiết lưu dòng chất lỏng để thay đổi số vòng quay trục bị động) So với loại ly hợp thủy tĩnh ly hợp thủy động có

Chương I: Phương Án Thiết Kế Bộ Ly Hợp Chính

nhiều ưu điểm hơn đặt biệt loại này giảm khá nhìu tải trọng lên động cơ và hệ thống truyền động khi thay đổi đột ngột chế đọ làm việc của ô tô ngoài ra ly hợp thủy động làm tăng khả năng chuyển động của ô tô nhất là khi hoạt động trên vùng lầy hoặc cát nhờ sự tăng từ từ tốc độ chuyển động từ số không đến cực đại ở mỗi số truyền không gây ra giật cho nên sự bám với đường được tốt hơntuy nhiên

ly hợp thủy động không đảm bảo việc mở ly hợp được dứt khoát do có moment quay còn dư trên trục bị động; trong điều kiện rất thuận lợi ly hợp vẫn bị trược; không thể phanh ô tô khi dừng tại chổ bằng phương pháp gài số và kết cấu lại quá phức tạp

- Ly hợp nam châm điện: Do kết cấu của nó tương tự như một nam châm điện nên hiệu suất thấp (vì tổn hao năng lượng cho cuộn kích thích) Moment do

ly hợp ma sát điện từ tạo ra chịu ảnh hưởng nhiều của nguồn điện nên không ổn định, khi chế tạo thì tốn kếm kim loại màu nên dẫn đến giá thành cao

- Ly hợp ma sát: Truyền moment nhờ các bề mặt ma sát ở loại này có các loại đĩa ly hợp, ly hợp hình côn và ly hợp hình tang trống Loại ly hợp hình côn và hình tang trống ngày nay không còn được sử dụng trên ô tô máy kéo nữa vì moment quán tính của các chi tiết thụ động lớn gây tải trọng va đập lớn lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp

- Trên ô tô máy kéo loại ly hợp ma sát đuọc sử dụng nhiều nhất do có các ưu điểm sau: kết cấu đơn giản, hiệu suất cao, giá thành rẻ, kích thước tương đối nhỏ gọn Trong ly hợp ma sát chia ra làm ly hợp một đĩa và ly hợp nhiều đĩa Ly hợp nhiều đĩa ma sát chỉ sử dụng trong trường hợp cần truyền moment ma sát lớn, để giảm kích thước của ly hợp, vì là xe khách 900kg nên ta chọn loại ly hợp 1 đĩa vì

có ưu điểm là kết cấu đơn giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, moment quán tính của các chi tiết bị động nhỏ, giá thành rẻ

-Ly hợp lò xo côn dùng một lò xo côn bố trí ở giữa nên lực ép bề mặt ma sát nhiều hơn Tuy vậy moment truyền qua bề mạt ma sát lại nhỏ vì áp suất của lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở, việc bố trí cốc ép khó khan do không gian phần giữa chật hẹp Ngoài ra việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát cũng không dễ

Chương I: Phương Án Thiết Kế Bộ Ly Hợp Chính

-Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiện vụ đĩa ép vừa là nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm khối lượng của ly hợp nhờ có các đặt tính phi tuyến nên lực mở ly hợp rất nhẹ Lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân bố đều nhược điểm của lò xo đĩa côn là rất khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu

Chương I: Phương Án Thiết Kế Bộ Ly Hợp Chính

- Nguyên lí làm việc: Dưới tác dụng lực của người lái xe từ bàn đạp, dầu trong xylanh chính sẽ theo đường ống để đến xylanh công tác, tại đây dưới áp lục của dầu sẽ đẩy cho piston chuyển động tịnh tiến làm dịch chuyển các cơ cấu đòn bẩy trong cơ cấu 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

Chương II: Các Thông Số Cơ Bản

CHƯƠNG II CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN 2.1 Xác định các thông số cơ bản

z : Số đôi bề mặt ma sát, đối với bộ ly hợp một đĩa thì z ms = 2

p = m + n – 1 với m: Số lượng đĩa chủ động

Chương II: Các Thông Số Cơ Bản

2

e

ms

M R

Chương II: Các Thông Số Cơ Bản

2.2 Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp

Khi đóng ly hợp sẽ sinh ra sự trượt ở bề mặt các đĩa, hiện tượng trượt này

sẽ sinh ra nhiệt nung nóng, mòn bề mặt các đĩa ảnh hưởng đến chất lượng làm

bx a

h

r G

6

bx h

G r i

Chương II: Các Thông Số Cơ Bản

- Diện tích cản chính diện ô tô tải: 2

- Giai đoạn 1: trong thời gian đầu t1, khi ô tô bắt đàu chuyển động, moment

ma sát ly hợp M t tăng từ 0 đến M a, ở giai đoạn này công của động cơ tiêu hao do trượt và làm nóng ly hợp, công trượt được xác định như sau:

2

m a a

- Tốc độ góc của trục phụ động ly hợp: công trượt tang khi hiệu số (m−a)

tăng giá trị công trượt lớn nhất khi a =0

- Thời gian 1 M a

t k

= , vớik = 150Nm s/ (TL[2]-T10) là hệ số tỷ lệ đặc trưng cho nhịp độ tăngM t

Khi đóng ly hợp đối với ô tô khách 1 123 0,82

- Giai đoạn 2: trong thời gian t2 tiếp theo, công của động cơ tiêu tốn cho việc

tang tốc của trục phụ động ly hợp, thắng các lực cản chuyển động của ô tô,

công trượt được xác định như sau:

Chương II: Các Thông Số Cơ Bản

2

2 2.0,39 419 0

1, 47150

Công trượt toàn bộ là: L= +L1 L2 =21130 847740 105870+ = J

Công trượt riêng:

- Đối với công trượt riêng xe khách tải trọng dưới 50kN, công trượt riêng

1000 1200− kJ m/ , như vậy ta thấy công trượt riêng nằm ngoài khoảng giá trị cho phép, ta chọn 2

2.3 Tính khối lượng thông qua nhiệt độ ly hợp

Khi bánh đà và đĩa ép ly hợp tiếp xúc với đĩa ma sát, chúng sẽ nóng lên, nhiệt độ tăng lên không được quá lớn nếu không sẽ ảnh hưởng đến khả năng làm việc và giảm tuổi thọ chi tiết, thường nằm trong khoảng 8 10 K−  đối với ô tô

Bánh đà là chi tiết kích thước lớn, khả năng tải nhiệt tốt nên ta chỉ cần tính đối với đĩa ép

Nhiệt độ tăng lên của chi tiết:

10

v L T

c g

=  (TL[2]-T12)

Chương II: Các Thông Số Cơ Bản

.10

n

v L g

c



Trong đó:

- v= 1 / 2nvới n là số lượng đĩa ma sát của ly hợp, đối với ly hợp 1 đĩa v =1 / 2

- c là nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, đối với gang, thép lấy c=500J/kg.độ

- g n là khối lượng chi tiết bị nung nóng

Vậy khối lượng đĩa ép:

0, 5.105870

10, 6 500.10

n

Chương III: Thiết Kế Đĩa Thụ Động Ly Hợp

CHƯƠNG III THIẾT KẾ ĐĨA THỤ ĐỘNG LY HỢP 3.1 Xương đĩa

Có rất nhiều loại kết cấu khác nhau :

Qua tham khảo một số loại kết cấu xương đĩa hiện nay, ta chọn xương đĩa cần thiết kế thuộc loại xương đĩa có bộ phận giảm chấn

- Ưu điểm:

+ Đóng mở ly hợp êm dịu, làm việc tin cậy, độ đảo của đĩa nhỏ

+ Tiết kiệm được vật liệu, giảm khối lượng chế tạo một chi tiết

- Nhược điểm:

+ Tăng mômen quán tính đĩa bị động

+ Tăng chiều dày toàn bộ khi lắp tấm ma sát

+ Tăng hành trình tự do của bàn đạp do độ biến dạng đàn hồi theo phương vuông góc với măt đĩa

- Vật liệu chế tạo:

Để tăng mức độ êm dịu khi đóng ly hợp cho nên ta chọn vật liệu chế tạo chúng bằng thép lá có thành phần cacbon trung bình và cao (thép loại 40 85) được tôi trong dầu và ép để tránh vênh Chiều dày của xương đĩa từ 1,5  3 [mm]

Chọn xđ =1,5 mm

3.2 Vòng ma sát

a Yêu cầu của vòng ma sát :

Đảm bảo hệ số ma sát cần thiết và hệ số ma sát ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi nhiệt độ, tốc độ trượt và áp suất trên bề mặt

Có khả năng chống mòn lớn ở nhiệt độ cao (từ 537  6230K)

Chương III: Tựa đề chương 3

Trở lại khả năng ma sát ban đầu được nhanh chóng sau khi bị nung nóng hoặc bị làm lạnh

Làm việc tốt ở nhiệt độ cao ít bị sùi các chất dính, không có mùi khắc, không bị xốp

Có tính chất cơ học cao

b Vật liệu chế tạo vòng ma sát, đĩa ma sát :

Hiện nay thường dùng là phêrađô, phêrađô đồng và trong một số trường hợp là kim loại sứ

Chiều dày tấm ma sát ms = 4  6 [mm], chọn ms = 5 mm (TL[2]-T14) nó chế tạo bằng phêrađô nghiền nhỏ có thấm chất dính sau đó đem ép đi Các vòng ma sát bằng phêrađô có độ bền cơ học cao, không bị xốp và có thể làm việc ở nhiệt độ cao

Đối với ôtô làm việc trong điêu kiện nặng nhọc ta có thể chế tạo vòng ma sát bằng kim loai sứ bằng cách đem ép bột kim loại dưới áp suất cao, thành phần gồm có:73%Cu , 14%Pb , 7%Sn , 6% than

Hình 3.1 Đĩa thụ động

Chương III: Tựa đề chương 3

3.3 Tính toán đinh tán

Đinh tán được kiểm bền theo ứng suất dập và ứng suất cắt có hai loại đinh tán cần được kiểm tra là đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xương đĩa và đinh tán dùng

để ghép xương dĩa với moay ơ đĩa thụ động

Với đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xương đĩa, thường được chế tạo từ đồng hoặc nhôm với đường kính 4 ÷ 6 mm Đinh tán được bố trí theo vòng tròn nhiều dãy (thường là 2 dãy)

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

Nếu coi lực tác dụng lên đinh tán tỷ lệ thuận với bán kính vòng tròn bố trí đinh tán thì lực tác dụng lên các đinh tán được xác định theo công thức:

( max 1)

2.

- Memax: Moomen lớn nhất của động cơ, Memax = 183 Nm

- r1, r2: Bán kính vòng trong và vòng ngoài của các dãy đinh tán:

r1 = 110 mm = 0,11 m

Chương III: Tựa đề chương 3

F d n

F d n

- 𝜏𝑐1, 𝜏𝑐2: Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài

- 𝜎𝑑1, 𝜎𝑑2: Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài

Như vậy ta thấy: 𝜏𝑐 < [𝜏𝑐], 𝜎𝑑 < [𝜎𝑑]

Vậy đinh tán nối các tấm ma sát với xương dĩa đủ bền

3.4 Moayơ đĩa thụ động

Chương III: Tựa đề chương 3

Moay ơ đĩa thụ động thường dùng thép 40x, được thiết kế với độ dài đủ lớn để đĩa bị động đỡ bị đảo, với ly hợp làm việc trong điều kiện bình thường chiều dài của moay ơ thường được chọn bằng đường kính then hoa trên trục ly hợp l = D

Hình 3.3 Sơ đồ cấu tạo moay ơ đĩa thụ động

Then hoa của moay ơ được tính theo ứng suất dập và cắt (TL[2]-T14):

- z1: Số moay ơ, với ly hợp ma sát một đĩa có z1 = 1

- z2: Số then hoa của moay ơ

- l: Chiều dài của moay ơ

- D: Đường kính trong của then hoa

- d: Đường kính trong của then hoa

Chương III: Tựa đề chương 3

Tra bảng tiêu chuẩn then hoa: chọn d = 28 mm

Từ đường kính vòng trong, tra then hoa vuông (mối ghép trung bình) có kích thước cơ bản sau:

Vậy then hoa đủ bền

3.5 Tính toán đinh tán lắp mayơ với xương đĩa

Chương III: Tựa đề chương 3

Hình 3.5 Lò xo giảm chấn

Kết cấu:

Chương III: Tựa đề chương 3

Sử dụng giảm chấn là lò xo trụ bằng cao su, giữa đĩa thụ động và may ơ có đặt các vòng ma sát cao su để hấp thu năng lượng dao động của lò xo

Các thông số cơ bản của giảm chấn

Chọn số lò xo giảm chấn là 6 lò xo

Độ biến dạng lò xo là  = 2,5 - 4 mm, chọn 3 mm Lực nén lớn nhất cho mỗi lò xo là:

max max

.

M P

n R

=Moment cực đại:

2 max

0 1

.

bx h

- [𝜏]: Ứng suất tiếp cho phép của lò xo, [𝜏] = 650.106 (N/m2)

- k: Hệ số tăng ứng tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải

Chọn tỉ số D/d = 4 ứng với k = 1,4

.4.422 0, 0025[ ] lx 700.10