Tính toán thiết kế ly hợp ngành công nghệ kỹ thuật Ô tô Đồ Án cdio 4

- Momen quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất có thể, nhằm giảm các lực va đập tác dụng lên bánh răng gài số trường hợp không có đồng tốc, giảm nhẹ đi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

- -TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

ĐỒ ÁN CDIO 4

SVTH: Lý Long Quốc Bảo Vương Bá Thanh GVHD: ThS Trần Thanh Hùng

ĐÀ NẴNG – 2024-2025

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

Họ và tên sinh viên:Lý Long Quốc Bảo MSSV:27211337949

Vương Bá Thanh 27211338080

Giảng viên hướng dẫn: T.S Trần Thanh Hùng

2 Số liệu cho trước:

+ Loại ô tô: con

+ Động cơ: Xăng

Công suất cực đại: 79 [kw] Ở tốc độ: 6000 [vòng/phút]

Mô men cực đại: 140 [N.m] Ở tốc độ: 4200 [vòng/phút]

+ Bán kính làm việc trung bình bánh xe:0,33 [m]

+ Tốc độ cực đại của xe: 160 [km/h]

+ Hệ số cản lớn nhất của đường: 0,33

3 Yêu cầu:

3.1 Các nội dung chính thuyết minh và tính toán:

 Tổng quan về ly hợp ô tô.

 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế.

 Tính toán xác định các thông số cơ bản của ly hợp.

 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp.

 Kết luận.

3.2 Bản vẽ và đồ thị:

 Kết cấu ly hợp (A 0 ).

 Sơ đồ dẫn động điều khiển đóng mở ly hợp (A 1 ).

3.3 Hình thức: Theo "Quy định về hình thức Đồ án thiết kế môn học của Bộ môn Kỹ thuật Ô tô

Đà Nẵng, ngày 05 tháng 6 năm 2021

Mục Lụ

c

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Công dụng và yêu cầu của ly hợp ô tô: 2

1.1.1 Công dụng: 2

1.1.2 Yêu cầu: 2

1.2 Phân loại ly hợp ô tô: 2

1.2.1 Theo tính chất truyền mô men xoắn thì ly hợp được chia ra các loại: 3

1.2.2 Theo hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí, có thể chia ra: 3

1.2.3 Theo phương pháp tạo lực ép chia ra: 3

1.2.4 Theo kết cấu của cơ cấu ép chia ra : 3

1.2.5 Theo hệ thống dẫn động ly hợp 3

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế 4

2.1 Sơ đồ nguyên lý ,ưu nhược điểm,phạm vi ứng dụng các loại ly hơp trên ôtô 4

2.1.1 Ly hợp ma sát một đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh 4

2.1.2 Ly hợp ma sát hai đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh 5

2.1.3 Ly hợp ma sát sử dụng lò xo ép là lò xo đĩa côn 6

2.1.4 Ly hợp thủy lực 7

2.1.5 Ly hợp điện từ 8

2.2 Hệ thống điều khiển ly hợp: 9

2.2.1 Ly hợp dẫn động cơ khí 10

2.2.2 Ly hợp dẫn động bằng cơ khí có trợ lực khí nén 11

2.2.3 Ly hợp dẫn động bằng thủy lực 12

2.2.4 Ly hợp dẫn động bằng thủy lực trợ lực khí nén 13

2.2.5 Trợ lực lò xo 14

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế ly hợp 15

2.3.1 Lựa chọn kiểu ly hợp 15

2.3.2 Lựa chọn sơ đồ dẫn động 15

Chương 3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 16

3.1 Thông số cho trước 16

3.2 Tính toán momen ma sát yêu cầu của ly hợp 16

3.3 Tính toán thiết kế đĩa bị động 17

3.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động 17

3.3.2 Xác định diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát .18

3.3.3 Lực ép của cơ cấu ép 18

3.3.4 Công trượt của ly hợp sinh ra trong quá trình đóng ly hợp 18

3.3.5 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp 23

24

3.3.6 Tính toán và chọn các thông số cơ bản của cơ cấu ép 25

3.4 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp 30

3.4.1 Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống dẫn động ly hợp 30

3.4.2 Tính toán đường kính xi lanh 32

3.4.3 Kết cấu xi lanh thiết kế 32

4 KẾT LUẬN 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế phát triển chung hiện nay, các phương tiện giao thông đóng một

vai trò quan trọng trong đời sống sinh hoạt con người và hơn thế nữa là nhu cầu

hưởng thụ của con người Do đó, đòi hỏi ngành ô tô 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 Để đạt được các yêu cầu đó các nhà sản xuất, các kỹ

sư, trong ngành Cơ khí Động lực cần phải có một kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều

trong thực tế để tìm ra các biện pháp tối ưu trong quá trình nghiên cứu

Đối với các sinh viên, việc thực hiện đồ án là hết sức cần thiết, không những

là một học phần trong chương trình đào tạo mà còn là cơ hội để sinh viên tìm hiểu

nghiêng cứu sâu hơn về hệ thống được phận công Cụ thể là “Thiết kế ly hợp ô tô con

”, với nhứng kiến thức đã học được và những tìm hiểu thực tế từ các đợt thực tâp một

và hai sẽ được hệ thống, tổng hợp lại trong đồ án này, qua đó có thể phát huy khả

năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và làm việc sau này

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy TS Nguyễn Văn Đông và các thầy

trong bộ môn, cùng với sự cố gắng của bản thân đã giúp em hoàn thành đồ án này

một cách tốt nhất Tuy vậy, do thời gian và kiến thức còn hạn chế, sự tiếp xúc với

thực tế còn ít nên trong đồ án thiết kế không thể tránh khỏi những sai xót Mong

được các thầy góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 08 năm 2021 Sinh viên thực hiện

Hà Minh Luận

+ Hơn thế nữa, nếu ly hợp không tự động ngắt khi phanh đột ngột thì có thể gây quátải cho cả hệ thống truyền lực.

- Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng Nghĩa là, khi mở ly hợp, phần bịđộng phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động trong thời gian ngắn nhất, ngược lại sẽgây khó khăn cho việc gài số

- Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu Tức là, momen ma sát hình thành ở ly hợpphải tăng từ từ khi đóng ly hợp, có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dậprăng của các bánh răng trong hộp số, cũng như các cơ cấu truyền động khác trong hệthống truyền lực

- Momen quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất

có thể, nhằm giảm các lực va đập tác dụng lên bánh răng gài số (trường hợp không

có đồng tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc, cũng như tăng nhanh thờigian gài số

- Kết cấu phải gọn nhẹ, điều khiển phải dễ dàng và nhẹ nhàng

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thường

1.2 Phân loại ly hợp ô tô:

Với yêu cầu như vậy, hiện nay trên ô tô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp Vàtùy theo tính chất truyền mô men, đặc điểm kết cấu , có thể có các cách phân loạisau:

1.2.1 Theo tính chất truyền mô men xoắn thì ly hợp được chia ra các loại:

 Ly hợp ma sát cơ khí : Mô men truyền động nhờ bề mặt ma sát

 Ly hợp thủy lực : Mô men truyền động nhờ các chất lỏng thủy lực

 Ly hợp điện từ : Mô men truyền động nhờ từ trường của nam châm điện

1.2.2 Theo hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí, có thể chia ra:

 Ly hợp ma sát đĩa phẳng (phần bị động gồm loại một đĩa, hai đĩa hay nhiềuđĩa)

 Ly hợp ma sát đĩa côn (phần bị động có dạng hình côn)

 Ly hợp hình tang trống hay guốc (phần bị động có dạng tang trống hoặc guốc)

1.2.3 Theo phương pháp tạo lực ép chia ra:

 Loại lò xo (các lò xo ép có thể là lò xo trụ bố trí xung quanh chu vi đĩa ép,

lò xo côn bố trí ở tâm hay lò xo đĩa)

 Loại nửa ly tâm (lực ép tạo nên đồng thời bởi lực lò xo và lực ly tâm của các trọng khối phụ)

 Loại ly tâm

1.2.4 Theo kết cấu của cơ cấu ép chia ra :

+ Loại thường đóng: là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong quátrình làm việc, ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn động dưới tác dụng củalực bàn đạp ly hợp

+ Loại không thường đóng: là loại ly hợp không có lò xo ép Đĩa bị động và chủđộng được ép vào nhau thông qua một hệ thống đặc biệt, việc đóng mở ly hợp đềuphải thông qua hệ thống đòn này dưới tác dụng của lực điều khiển

Chương 2: Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế.

2.1 Sơ đồ nguyên lý ,ưu nhược điểm,phạm vi ứng dụng các loại ly hơp trên ôtô.

2.1.1 Ly hợp ma sát một đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh.

+ Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1-1: Sơ đồ nguyên lý ly hợp một đĩa dung lò xo trụ bố trí xung quanh

1-Trục động cơ; 2- Bánh đà; 2b- Rãnh trên bánh đà; 3- Gờ để lắp vào rãnh 2b; 3b- Đĩa ép; 4- Mâm ép của ly hợp; 5- Thanh kéo; 6- Giá của đòn mở;7- Đòn mở; 8- Hộp bi tỳ; 9- Ổ đỡ phía sau của trục ly hợp; 10- Ống làm bạc trượt cho ổ bi tỳ;11- Trục ly hợp; 12- Lò xo ép; 13- Các tấm ma sát; 14- Xương đĩa bị động; 15-

May-ơ của đĩa bị động; 16- Ổ đỡ trước của trục ly hợp.

a b

Hình 1-2 : Các phương pháp gắn vành ma sát lên xương đĩa bị động

a) Phương pháp dùng đinh tán; b) Phương pháp dùng keo dán

1-Xương đĩa bị động; 2-Tấm ma sát; 3-Đinh tán

+ Nguyên lý hoạt động:

Khi ta tác dụng một lực F từ bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển bằngthủy lực hoặc cơ khí, lực sẽ được truyền đề ổ bi tỳ (8), lực này ép ổ bi tỳ sang trái,khắc phục khe hở kỹ thuật δ o , rồi ép lên đầu đòn mở (6) làm cho đầu đòn mở đi vào

và kéo thanh kéo số 5 đi ra, do đó kéo đĩa ép (3b) đi ra và nhả đĩa ma sát làm ma sátkhông ép nữa → mô men không truyền lên đĩa ép nên cắt được ly hợp Khi thôi tácdụng lên vào bàn đạp ly hợp, các lò xo hồi vị sẽ kéo các cơ cấu điều khiển mở ly hợptrở về vị trí ban đầu → có khe hở δ o→ ly hợp đóng

+ Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm: Kết cấu gọn đơn giản dễ chế tạo , thoát nhiệt tốt ,sữa chữa và bảo dưỡng

dễ dàng

- Nhược điểm: Lực ép phân bố không đều vì lò xo khó đảm bảo được các thông sốhoàn toàn giống nhau, việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó,khi lắp ởcác động cơ cao tốc lò xo bị biến dạng cong dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảmlực ép

+ Phạm vi ứng dụng : loại ly hợp này được sử dụng phổ biến trên các loại xe tải cỡ

nhỏ và trung bình, máy kéo Ngoài ra còn được sử dụng trên các loại xe con

2.1.2 Ly hợp ma sát hai đĩa sử dụng lò xo trụ bố trí xung quanh.

+ Sơ đồ nguyên lý :

Hình 1-3: Sơ đồ nguyên lý ly hợp hai đĩa dùng lò xo trụ bố trí xung quanh.

1-Trục động cơ; 2- Bánh đà; 3b-Mâm ép;4- Đĩa ép trung gian; 5- Thanh kéo; Giá của đòn mở ; 7- Đòn mở; 8-Ổ bi tỳ; 9- Ổ đỡ phía sau trục ly hợp;10- Ống; 11-Trục sơ cấp của hộp số; 12- Lò xo ép; 13- Các đĩa ma sát; 14- Đĩa ép trung

6-gian;15-Moay ơ của đĩa bị động; 16-Ổ bi.

+ Nguyên lý hoạt động:

- Mở ly hợp: Khi tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, lực này sẽ tác động vào cơ cấuđiều khiển ép hộp bi tỳ (8) qua trái, khắc phục khe hở δ o, đòn mở (7) sẽ kéo thanh (5)

đi ra tách các tấm ma sát khỏi đĩa chủ động

- Đóng ly hợp: Khi thôi tác dụng vào bàn đạp côn, các lò xo hồi vị sẽ kéo cơ cấuđiều khiển mở ly hợp trở về vị trí cũ → ly hợp được đóng

+Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm: Đóng êm dịu hơn loại một đĩa,có thể truyền được nhưng mô men quaylớn, kích thước đường kính bé hơn loại một đĩa nếu cần tạo ra một lực ép bằng nhau

- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, kích thước dài, hành trình mở và mô men quántính phần bị động lớn, lực điều khiển tăng lên do phải thắng mô men ma sát ở khớptrượt nối các đĩa chủ động và bánh đà, khó đảm bảo yêu cầu mở dứt khoát, hành trìnhbàn đạp tăng

+ Phạm vi ứng dụng : ly hợp loại này được sử dụng rỗng rãi ở các loại xe tải, xe

khách cỡ lớn nhờ có độ tin cậy cao và truyền được mô men quay lớn

2.1.3 Ly hợp ma sát sử dụng lò xo ép là lò xo đĩa côn.

+ Sơ đồ nguyên lý :

Hình 1-4: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa dùng 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 hoạt động:

- Mở ly hợp: Khi tác dụng một lực F vào bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điềukhiển, ổ bi tỳ (8) ép vào lò xo côn kéo đĩa ép đi ra, làm tách đĩa ma sát ra khỏi bánh

đà, cắt được mô men truyền từ động cơ đến hộp số

- Đóng ly hợp: Thôi tác dụng vào bàn đạp, cơ cấu điều khiển thôi tác động vào ổ bi

tỳ (8), lò xo côn được trả về, đồng thời đĩa ép (3b) ép các tấm ma sát vào bánh đà, lúcnày mô men truyền được qua hộp số

+ Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, gọn, lực ép phân bố điều lên bề mặt ma sát do chỉ sửdụng 1 lò xo bố trí ở giữa, đặc tính của lò xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp rấtnhẹ

- Nhược điểm: Không điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát bịmòn, khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích thướcnhỏ

+Phạm vi ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi ở các loại xe du lịch ,các loại xe tải xe

khách cỡ nhỏ vì đặc tính phi tuyến rất phù hợp với điều kiện làm việc của ly hợp

2.1.4 Ly hợp thủy lực.

+ Sơ đồ nguyên lý.

Hình 1-5: Sơ đồ cấu tạo ly hợp thủy lực.

1-Bánh tua bin; 2-Nắp; 3-Bánh bơm; 4-Cánh cong; 5-Tấm ngăn ngoài; 6-Tấm ngăn trong; 7-Đường dầu vào; 8-Bình tản nhiệt; 9-Van an toàn; 10-Bơm dầu; 11-

Thùng dầu; 12-Van xả.

+Nguyên lý hoạt động :

- Khi động cơ quay, bánh bơm 3 quay làm cho chất lỏng quay theo, chất lỏng chịulực ly tâm sẽ trượt theo cánh của bánh bơm từ trong ra ngoài Khi tới khe hở giữabánh bơm bánh tua bin (1), chất lỏng đập vào cánh của bánh tua bin làm tua binquay, bánh tua bin nối liền với trục sơ cấp hộp số nên làm cho trục sơ cấp của hộp sốquay theo, khi dầu tới đầu vào của bánh tua bin, chất lỏng lại trượt theo cánh

của bánh tua bin trở lại bánh bơm, tạo ra chu trình khép kín Tốc độ quay của động cơlớn thì cuốn theo tốc độ của chất lỏng lớn, do vậy động năng truyền cho bánh tua bincũng lớn, bánh tua bin sẽ quay nhanh hơn

- Trạng thái mở : Khi số vòng quay động cơ nhỏ, không đủ cho bánh tua bin quaynên mômen không truyền từ động cơ ra trục sơ cấp hộp số được

- Trạng thái đóng : Khi số vòng quay động cơ tăng làm cánh tua bin quay, mômenđược truyền từ động cơ sang trục sơ cấp hộp số

- Người lái điều khiển mở ly hợp bằng cách chủ động mở van xả dầu (12), dầuđược xả ra khỏi ly hợp về thùng chứa dầu (11), ly hợp ngắt không cho mômen truyền

từ động cơ sang trục sơ cấp hộp số

+ Ưu nhược điểm

- Ưu điểm: Ly hợp thủy lực có kết cấu nhỏ gọn chỉ cần khoảng trống không gian để

bố trí các cụm, cho phép khởi động động cơ và dừng ô tô khi đang gài số vì giữađộng cơ và hệ thống truyền lực không nối cứng, ly hợp làm việc êm dịu

- Nhược điểm: Ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mômen dư làmảnh hưởng đến việc gài số, ly hợp thủy lực đòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít đốivới các mối ghép, yêu cầu các loại dầu đặc biệt nên giá thành cao

- Đóng ly hợp: Khi cấp điện cho cuộn dây (3) xuất hiện lực điện từ trong cuộn dâynên tạo ra lực hút giữa bánh đà (1) và lõi sắt bị động (4).Như vậy khi bánh đà (1)quay làm cho lõi sắt bị động (4) cũng quay theo do tác động của lực điện từ Do đó

mômen được truyền từ động cơ sang trục sơ cấp của hộp số Tuy nhiên lực hút giữabánh đà (1) và lõi sắt bị động (4) không lớn nên giữa khe hở bánh đà (1) và lõi sắt bịđộng người ta đưa vào những mạt sắt Khi có đường sức từ đi qua mạt sắt thì nó sẽxếp thành đường theo hướng của các đường sức từ tạo nên dây sắt cứng nối chặtbánh đà và lõi sắt bị động (4) với nhau, làm cho việc truyền mômen giữa bánh đà (1)

và lõi sắt bị đông (4) được tăng lên

+Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: Khả năng chống quá tải tốt, bố trí dẫn động mềm dẻo dễ dàng

- Nhược điểm: Hiệu suất thấp, mômen chịu ảnh hưởng của nguồn điện và tốn kémkim loại màu cũng như giá thành cao, chế tạo phức tạp sửa chữa, bảo dưỡng khókhăn

2.2 Hệ thống điều khiển ly hợp:

- Đối với ly hợp thường đóng (ly hợp dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp, người

ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực đạp từ bàn đạp ly hợp đến đĩa épnhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động

- Điều khiển ly hợp có thể là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực Điềukhiển ly hợp có trợ lực được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho lái xe,nhất là xe tải và xe khách có tải trọng lớn

2.2.1 Ly hợp dẫn động cơ khí.

+ Sơ đồ nguyên lý

Hình 1-7: Sơ đồ điều khiển ly hợp dẫn động cơ khí

1.Bàn đạp; 2.Thanh kéo; 3.Đòn trung gian; 4.Thanh đẩy; 5.Càng mở (bên ngoài);

6.Càng mở (bên trong); 7.Lò xo hồi vị; 8.Ổ bi tỳ; 9 Giá tùy động;

10 Đòn mở; 11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm ma sát.

+ Nguyên lý làm việc:

Lực tác dụng từ bàn đạp (1) sẽ thông qua đòn bẩy để kéo thanh kéo (2), đẩy thanh(4) qua phải làm quay càng mở (5)-(6) để ép vào ổ bi tỳ (8), đẩy ổ bi tỳ tới ép đòn mở(10) sang trái làm cho đĩa ép tách khỏi các tấm ma sát, cắt được momen truyền từđộng cơ đến hộp số Khi thôi tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, lò xo hồi vị (7) sẽ kéo

ổ bi tỳ về vị trí thường đóng ban đầu của ly hợp, đòn mở (10) được nhả ra làm cho đĩa

ép ép trở lại vào tấm ma sát, động cơ tiếp tục truyền momen sang hộp số

+ Ưu nhược điểm

-Ưu điểm: Chế tạo, bảo dưỡng và sửa chửa đơn giản Đồng thời làm việc tincậy và giá thành rẻ

-Nhược điểm: Sau thời gian làm việc các khâu khớp bị mòn làm tăng hànhtrình tự do của bàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp, bố trí phức tạp, khó khăn nhất

là khi ly hợp ở xa vị trí người lái xe (động cơ bố trí sau), hiệu suất thấp

+Phạm vi ứng dụng:

Thường được sử dụng trên các xe ôtô du lịch, xe tải cỡ nhỏ vì lực điều khiển bị

để mở ly hợp bị giới hạn vởi tỷ số truyền

2.2.2 Ly hợp dẫn động bằng cơ khí có trợ lực khí nén

+ Sơ đồ nguyên lý :

6 1

7

9

10 11

Hình 1-8: Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén

1.bàn đạp ; 2.bánh đà ; 3.đĩa ma sát ; 4.đĩa ép ; 5.lò xo trụ ; 6.đòn mở ; 7.ổ bi tỳ ;8 càng mở ; 9.xi lanh công tác ; 10 Van cấp khí ; 11.bình chứa khí

nén; 12.đòn quay trung gian.

ma sát ly hợp được mở.

- Khi thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lực lò xo ép và lò xo hồi vịnên toàn bộ hệ thống sẽ trở lại trạng thái ban đầu, van phân phối cũng đóng lại và khínén ngừng cấp tới xi lanh (9)

+ Ưu nhược điểm.

- Ưu điểm: Giúp cho người lái điều khiển ly hợp được nhẹ nhàng

- Nhược điểm: Kết cấu cồng kềnh và phức tạp vì phải cần có thêm máy nén khí

3 4 5 6

11

10

9 7

8

Hình 1-9: Sơ đồ điều khiển ly hợp bằng thủy lực

1.Bánh đà; 2 Đĩa bị động; 3 Đòn mở; 4 Giá tùy động; 5 Bạc mở và ổ bi tỳ; 6.

Lò xo hồi vị; 7 Bàn đạp; 8 Xilanh chính; 9 Xi lanh công tác; 10 Càng mở; 11.

Ống trượt; 12 Đĩa ép.

+ Nguyên lý làm việc.

- Dưới tác dụng của lái xe từ bàn đạp, dầu trong xilanh chính (8) sẽ theo đườngống để đến xylanh công tác (9) Dầu cao áp sẽ đẩy piston và do đó đẩy cần pistonquay càng mở (10) ép ổ bi tỳ (5) vào làm cho đĩa ép tách khỏi đĩa bị động

+ Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: Có tính khuyếch đại cao, hiệu suất cao, độ cứng vững cao, giảm tải

trọng động, có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp,thuận lợi trong hiện đại hóa kết hợp gài số tự động, nhất là hộp số phụ xe tải lớn dễlắp đặt, thuận lợi cho việc bố trí dẫn động khi cụm ly hợp xa người lái

- Nhược điểm: Kết cấu, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp và đắt tiền Làm việckém tin cậy hơn dẫn động cơ khí

+ Phạm vi ứng dụng:

- Được sử dung rộng rãi trên các loại xe du lich xe tải nhỏ

2.2.4 Ly hợp dẫn động bằng thủy lực trợ lực khí nén.

+ Sơ đồ nguyên lý.

Hình 1-10: Sơ đồ điều khiển ly hợp bằng thủy lực trợ lực khí nén

1 Xilanh chính;2 Xilanh công tác;3 Ly hợp;4 Xilanh điều khiển;

5 Van nạp (cụm van); 6 Bình chứa; 7 Xilanh trợ lực.

+Nguyên lý làm việc.

-Khi tác dụng lên bàn đạp, chất lỏng từ xilanh chính (1) đến xilanh công tác (2)tác dụng lên piston, đẩy càng mở ly hợp để tiến hành mở ly hợp (3) Mặt khác, dầu

cũng đến xilanh điều khiển (4) thực hiện việc điều khiển mở van trợ lực (5) để khínén từ bình chứa (6) qua van (5) rồi đến xialnh trợ lực khí nén (7) hỗ trợ thêm lựccùng piston (2) tiến hành mở ly hợp (3) Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụngcủa lò xo hồi vị, dầu trong xilanh (2) và (4) sẽ trở về (1), còn khí nén từ xilanh trợ lực(7) trở về qua van (5) rồi theo các đường thông ra ngoài khí trời.

+Ưu nhược điểm.

- Ưu điểm: Điều khiển nhẹ nhàng, áp suất trong hệ thống không đổi và tỉ lệthuận với lực đạp (nhờ màng và lò xo tỷ lệ)

- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp Sửa chữa, bảo dưỡng tốn thời gian, công sức.Yêu cầu cao về mặt kỹ thuật, công nghệ

Khi mở ly hợp, vị trí bàn đạp quay quanh tâm cố định, làm cho đầu di động của lò

xo di chuyển theo và vì vậy, phương của lực kéo lò xo chuyển dần về phía bên kiacủa tâm quay bàn đạp Tại vị trí lúc mở ly hợp hoàn toàn, lực lò xo có tác dụng hỗ trợcho lực bàn đạp của người lái, cho phép giảm lực tác dụng của người lái trong quátrình mở ly hợp

Tuy nhiên, khi lò xo (3) đảm nhiệm chức năng trợ lực thì khi nhả bàn đạp lylợp, bàn đạp sẽ ko tự trả vể nên cần có lò xo hồi vị (2) để kéo bàn đạp về, qua khỏiđường phân giác của hành trình thì lò xo trợ lực (3) sẽ làm nhiệm vụ hồi vị

+ Phạm vi ứng dụng:

Đối với trợ lực lò xo vì lực trợ lực tạo ra nhỏ nền chủ yếu sử dung trên các ô

tô cỡ nhỏ và xe du lịch Khi lực bàn đạp cần thiết để mở ly hợp không lớn hơn nhiều

so với lực bàn đạp cho phép

Ưu điểm: gọn nhẹ và đồng thời đảm nhiệm chức năng lò xo hồi vị

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế ly hợp

2.3.1 Lựa chọn kiểu ly hợp

Qua phân tích những đặc điểm ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng trên ta chọnloại ly hợp ma sát, cụ thể là ly hợp ma sát sử dụng lò xo ép là lò xo đĩa côn vì lực épđiều và các ưu điểm đã nêu ở trên, vì thiết kế cho xe du lịch có mômen xoắn cực đạiđộng cơ Memax=135 [N.m] < 465[N.m] (theo [2] trang 3) nên ta chọn ly hợp ma sát 1đĩa bị động

2.3.2 Lựa chọn sơ đồ dẫn động

Đối với xe du lịch yêu cầu điều khiển nhẹ nhàng, hiệu suất cao nên ta chọn lyhợp dẫn động thủy lực, còn có trợ lực hay không thi ta phải tính toán và xem xét

Hình 1-12: Sơ đồ ly hợp đĩa ma sát dẫn động thủy lục

1-bàn đạp ly hợp; 2-thanh đẩy; 3-xylanh chính; 4-đường ống dầu, 5-xylanh công

tác; 6-càng mở; 7-bạc trượt; 8-đĩa ép

Chương 3 TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

3.1 Thông số cho trước.

Bảng 3-1: Các thông số cho trước

4 Số vòng quay ứng vớí công suất cực đại nN 5850 v/p

6 Số vòng quay ứng vớí mômen xoắn cực đại nM 3000 v/p

9 Hệ số cản lớn nhất của mặt đường ψmax 0,32

3.2 Tính toán momen ma sát yêu cầu của ly hợp.

Để đảm bảo cho ly hợp được toàn bộ mô men quay của động cơ đến hệ thốngtruyền lực mà không bị trượt trong bất kỳ điều kiện sử dụng nào thì mô men ma sát

của đĩa cũng như là của ly hợp phải luôn lớn hơn mô men cần truyền của động cơ Do

đó, mômen ma sát yêu cầu của ly hợp được xác định theo [2]:

Mms=Memax.β [N.m] (3.1)Trong đó :

+ Mms : Mômen ma sát yêu cầu của ly hợp [N.m]

+ Memax : Mômen xoắn lớn nhất của động cơ [N.m] Theo số liệu đề cho thì ta có: Memax = 135 (N.m)

+ β : Hệ số dự trữ của ly hợp Hệ số này phải đủ lớn (β >1) để đảm bảo cho lyhợp truyền hết mô men xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó ( khi cá bềmặt ma sát bị dầu mở rơi và, khi các lò xo ep bị giảm đàn hồi, khi các tấm ma sát bịmòn v.v ) Tuy nhiên hệ số β cũng không được quá lớn, vì như thế ly hợp khônglàm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải Theo tài liệutham khảo thì trị số β nằm trong khoảng ( 1,35 ÷ 1,75) nên ta có thể chọn hệ số dự trữcủa ly hợp β = 1,75

Như vậy : Mms = Memax.β = 135 1,65 = 222,75 [N.m]

3.3 Tính toán thiết kế đĩa bị động.

3.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động.

Hình 3-1: Sơ đồ tính toán đĩa ma sát

Bán kính trong R1 và bán kính ngoài R2 của bề mặt ma sát ly hợp được xác địnhphải đảm bảo sao cho áp suất làm việc của các bề mặt ma sát không vượt quá giớihạn cho phép, với bán kính ngoài R2 ta có:

Theo công thức 1-2 [1] trang 2 ta có :

[mm] (3.2)Trong đó :

+ Zms : số đôi bề mặt ma sát, với một đĩa bị động thì Zms= 2

+ p: Áp suất làm việc của các bề mặt ma sát quyết định lượng mòn của các bềmặt ma sát khi ly hợp trượt trong quá trình đóng ly hơp sau khi gài số Trong tínhtoán thiết kế để đảm bảo tuổi thọ cho tấm ma sát thì chọn giá trị áp suất làm việc pnhỏ hơn hoặc bằng giá trị cho phép [p]=1,4.105  2,5.105 [N/m2] Do thiết kế ly hợp

xe con có điều kiện làm việc không quá nặng nhọc nên cho p = 2,4.105 [N/m2].+Kr : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và bán kính ngoài bề mặt ma sát KR =

Thay các giá trị vừa chọn vào (2.2) ta tính được:

3.3.2 Xác định diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát

- Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m2] được xác định theo công thức:

S =π ( R2

2

−R1 2

3

−0,0783

0.1112−0,0782= 0,09 [m]

3.3.3 Lực ép của cơ cấu ép.

Lực ép cần thiết của cơ cấu phải tạo ra mà theo đó để đảm bảo áp suất làm việc

đã chọn và thỏa mãn mô men ma sát yêu cầu :

(3.6)

= 0 ,25.0 , 09.2 1 ,7.135

= 4789,05 [N]

3.3.4 Công trượt của ly hợp sinh ra trong quá trình đóng ly hợp

- Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêucông trượt riêng, được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việccủa các bề mặt ma sát, kí hiệu lr [J/m2] theo [1], ta có:

(3.7)Trong đó :

+ L : Công trượt tổng cộng của ly hợp

mẽ sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và sinh nhiệt ra rất lớ

n, có thể làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra 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 củachúng.

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

* Tính công trượt tổng cộng của ly hợp:

Hình 3-2: Mô hình tính toán công trượt ly hợp

Trong đó:

+ Je : Mô men quán tính khối lượng quy dẫn của bánh đà

+ Ja : Mô men quán tính khối lượng của xe qui dẫn về trục ly hợp

+ ωe (t) : Biến thiên tốc độ góc trục khuỷu động cơ, [rad/s]

+ ωa (t) : Biến thiên tốc độ góc trục ly hợp, [rad/s]

+ Mms : Mô men ma sát của ly hợp, [N.m]

+ Ma : Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp, [N.m]

3.3.4.1 Mô men quán tính khối lượng qui dẫn Ja [kg.m 2 ].

- Mô men quán tính khối lượng qui dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằngđộng năng khi ô tô đang chuyển động Theo [2] ta có:

J a=(G a +G m

g ) r bx2

(i h i p i o)2δ t

(3.8)Trong đó :

* Ga : Trọng lượng toàn bộ của ô tô (N), Ga = 2250.9,81 = 22072,5 [N]

* Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn kéo theo, Gm = 0

+ ihn : Tỷ số truyền của hộp số ở số truyền cao nhất Với hộp số có số caonhất là truyền thẳng nên ihn = 1.

+ ωemax : Tốc độ góc lớn nhất của động cơ ứng với vận tốc lớn nhất của ô tô.Theo tài liệu tham khảo ta có: ωemax = (1,0 ÷ 1,25)ωN

* ih: tỷ số truyền của hộp số Tính tỷ số truyền hộp số ở tay số 1(ih1) như sau:

- Theo tài liệu tham khảo, ta xác định ih1 theo điều kiện kéo :

(3.10)Trong đó :

+Ψmax : Hệ số cản lớn nhất của đường Ta có Ψmax =0,33