Đồ án thiết kế ô tô Đề tài thiết kế ly hợp ô tô

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

TRUONG DAI HOC GIAO THONG VAN TAI TP HO CHi MINH

Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn: PHẠM VĂN THỨC

Sinh viên thực hiện: Trương Quang Sang MSSV: 2231131536 Lớp: CO22SG2

TP Hồ Chí Minh, 2024

MUC LUC

LOI NOI PAU

1 Công dụng, phđn loại, yíu cầu của ly hợp 2

CHUONG I: PHAN TÍCH VĂ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÂN THIẾT KĨ 10

2.3 Phđn tích lựa chọn phương ân dẫn động điều khiển ©s- c5 5s 12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÂN XÂC ĐỊNH CÂC THONG SO CO BAN CUA LY HOP .14

3.1.2 Bân kính hình vănh khăn của b mặt ma sât đĩa bị động - 14

3.1.3 Diện tích vă bân kính trung bình của hình vănh khăn tắm ma sât 15

3.1.4 Lực ĩp CÚA CO CU Ĩp: c-cc<Sc<SSe SE SH SE TH 11.1111.1111 re 15

3.1.5 Xâc định công trượt simh ra trong quả trình đóng Íÿ HỢp, ccc.eeeeee<<< 15

3.1.6 Nhiệt sinli ra do trot ly HHỢP SỈ HH TH» HH HH ng 0.0906 4 re I8

3.1.7 Bề dăy tôi thiểu đĩa ĩp (theo chế độ nhiệt) 18

3.1.6 Tính toân câc kích thước lo xo dia non cut 19

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÂN THIẾT KĨ DẪN ĐỘNG LY HỢP s-5c<ceccccs 23

4.1.1.Xấc định hănh trình của bản đạp S›a [Hưữnh: 23

4.1.2 Xúc định lực tâc dụng lín ban dap Fra [N}: 24

4.1.3 Xâc định thông số cơ bản của điều khiển ly hợp có trợ lực - 25

TĂI LIỆU THAM KHẢO 27

LOI NOI DAU

Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người cảng được nâng cao Vấn đề vận chuyên hàng hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết Ô tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhụ cầu đó

Là một sinh viên ngảnh động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế

các bộ phận, cụm máy, chị tiết trong xe là rất thiết thực và bỏ ích Trong khuôn khổ ĐIới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiém vu thiết kế và tính toán ly hợp xe tải Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng có lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Văn Thức và sự nỗ lực của bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khói những sai sót, nhằm lẫn Do vậy, em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm đề em được hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình

1P.HCM, ngày 7 tháng 03 năm 2024 Sinh viên thực hiện

Sang Trương Quang Sang

CHUONG 1: TONG QUAN VE LY HOP OTO

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của ly hợp

1.1 Công dụng

Trong hệ thống truyền lực ô tô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công

- Ly hop la khop noi gitra truc khuýu động cơ với hệ thông truyền lực

- Ly hop dung dé ngat - néi truyén déng tir trục khuýu động cơ đến hệ thống truyền

lực trong trường hợp ô tô khởi hành hoặc chuyền số Nỗi động cơ vói hệ thống truyền lực

kho ô tô đi chuyển

- - Đảm bảo là cơ cấu an toản cho các chỉ tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thông truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đối số được đễ dàng Khi nỗi êm dịu động cơ đang làm việc vớihệ thông truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ Do

đó, xe khởi hành và tăng tốc êm

- _ Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thông truyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không bị chết máy) Do đó, không phải khởi động động cơ nhiều lần

1.2 Yêu cầu đối với ly hop

- Ly hợp phải truyền được mô men quay lớn nhất của động cơ trone bất kỳ điều kiện làm việc nào Hay nói cách khác, mô men ma sát của ly hợp phải luôn luôn lớn hơn

mô men cực đại của động cơ

- _ Việc mở ly hợp phải đứt khoát và nhanh chóng Nghĩa là khi mở ly hợp, phần bị

động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động Như vậy momen quan tinh quy dẫn của truc khuyu va momen xoan cua động co bị triệt tiêu khoi hé truc cua ly hop khi gai SỐ,

nếu không sẽ gây khó khăn cho việc gải số

- _ 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

- Momen quan tinh cua cac chỉ tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất

có thể nhằm giảm các lực va đạp lên bánh răng gài số (trường hợp không có bộ đồng tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc cũng như tăng nhanh thoi gian gai sé

- - Ngoài ra, ly hợp phải có kết cấu gọn nhẹ, điều khiên dễ dàng và nhẹ nhàng, tuổi thọ cao

1.3 Phin loai ly hop

Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân ra các loại ly hợp sau :

1.3.1 Lụ 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, để bảo dưỡng sữa chữa, thay thé

- _ Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thé chia ra :

+ Ly hợp ma sát đĩa (phang),

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

+ 1y hợp ma sát hình trồng (kiêu tang tréng va guéc ma sát ép vào tang trồng) Kiểu hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô men quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hướng không tốt đến việc gài số Kiểu ma sát đĩa dùng phố biến và tuy theo cầu tạo có thê có kiểu một đĩa, kiểu hai đĩa hoặc có thể nhiều đĩa

+ Ly hợp ma sát một đĩa (hình 1.1): 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 đứt khoát và mô men quán

tính của phân bị động nhỏ ít ảnh hưởng đến gai s6

Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hop ma sat khé mét dia bi dé fg Chu thich: 1 Banh da ; 2 Dia ma sat ; 3 Đĩa ép ; 4 Lò xo trụ ; 5 Đòn mở + Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa (hình 1.2): Chỉ được dùng trên xe tải lớn to (vi can 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 êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát được tiến hành từ

từ hơn)

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hop ma sat khé hai đĩa bị défig Chú thích: 1 Bánh đà ; 2 Đĩa ma sát ; 3 Đĩa ép ; 4 Lò xo trụ ; 5 Đòn mở ; 6

hợp; 8.Lò xo trụ

- Nguyên lý làm việc:

+ Ban dau ly hợp ở trạng thái đóng nhờ lò xo trụ ép đĩa ép và đĩa ma sát vào bánh đà.Momen được truyền từ trục I đến trục II nhờ momen ma sát sinh ra trên bề mặt đĩa ma sát

+ Mở ly hợp: lực từ bàn đảp thông qua cơ cấu dẫn động ( không thê hiện trên hình) day 6 bi ty 5 dịch chuyển sang trái tác dụng lực vào đòn mở thông qua cơ cấu đòn bẩy ép

lò xo lại, kéo đĩa ép qua phải tach hai bề mặt ma sát ngắt momen truyền từ I sang II

- Ưu điểm: Kiểu nảy có kết cầu đơn giản, pọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu một lò xo

bị gay ly hop vần làm việc được)

- Nhược điểm: là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không đều

- Pham vi sử dụng: loại này được sử dụng phô biến trên xe tải máy kéo và một SỐ xe

con

+ Ly hop ma sat co khi 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 gấy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử đụng

+ Ly hop ma sat co khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt (hình 1.4):

Hình l4: Ly hợp cơ khi lò xo đĩa côn 1.Banh da; 2.Dia ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Lò xo đĩa nón cụt; 5 Vòng thép; 6.Đinh tán;

7.V6 ly hop; 8.0 bi ty

- Nguyén ly lam viéc trong ty nhu ly hop ma sát cơ khí lò xo tru nhung 6 day 6 bi

ty 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 siữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gon nhe Đặc tính

của là xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như loại lò xo hình

tru; vi vay diéu khién nhe nhang hon

- Nhuoc diém: không thê điều chỉnh khe hở gitra don mo va bac mở khi tém ma sat

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)

1.3.3 Lụ 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

1.3.4 Ly hợp liên hợp

Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kế trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ) Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô

1.4 Điều khiển dẫn động ly hợp

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

hệ thống điều khiển để truyền lực từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo,

tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động Điều khiến ly hợp có thên là điều khiến cơ khí, điều

khiến thủy lực Điều khiến ly hợp có trợ lực được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho người lái xe nhất là xe tải và xe khách có tải trọng lớn Việc trợ lực cho ly hợp

có thể là khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo

1.4.1.Điều khiển cơ khí (hình 1.5):

1

7.6 bi ty ; 8.cang mo ; 9.thanh kéo ; 10.đòn quay

- Neuyén lý làm việc : khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bàn đạp ly hợp (1) làm thanh kéo địch chuyên lên làm quay đòn quay (10) đấy thanh kéo (9) sang

6

phải làm quay càng mở (8) đây bạc mở đi vào lam cho 6 bi ty (7) ty lên đòn mở (6) thông

qua thanh kéo đĩa ép (4) được kéo ra

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, chắc chắn và vì vậy độ tin cậy cao

Hình 1.6 : Sơ đô dân động ly hợp bằng thủy lực

Chú thích: 1.bánh đà ; 2.đĩa ma sát ; 3.đĩa ép ; 4.thanh kéo ; 5.lò xo trụ ; 6.đòn

mo ; 7.6 bi ty ; 8.10 xo hdi vi; 9.cang mo ; 10.xi lanh céng tac ; 11.x1 lanh chinh ; 12.ban

dap

- Nguyên lý làm việc: khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bản đạp (12) thông qua điểm tựa và cần piston làm cho piston của xi lanh chính (11) dịch chuyên sang trái Dầu ở khoang bên trái của piston được dồn ép tới khoang bên trái của xi lanh công tác (10) sẽ dịch chuyền sang phải và ty đây của nó sẽ tác động lên cảng mở (9) đây bạc mở dịch chuyến sang trái tác dụng vào đầu đòn mở (6) kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát thực hiện mở ly hợp

Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lò xo ép đây cảng mở (9) địch chuyên theo hướng ngược lại làm piston của xi lanh (10) địch chuyên sang trái

đây dầu trở lại khoang bên trái của xi lanh chính (11) do đó piston của xi lanh chính (11)

sẽ dịch chuyền sang phải củng lò xo hồi vị đưa bàn đạp trở về vị trí ban đầu

- Ưuđiểm:

Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp

Truyền động êm dịu vả có tính khuyếch đại cao

Thuận tiện cho việc bố trí dan động nhất là khi cụm ly hop cach xa vi tri lái xe

- Nhược điểm:

+ Kết cầu phức tạp,yêu cầu độ kín khít cao

Điều khiến ly hợp có trợ lực lò xo (hoặc trợ lực chân không) với khả năng trợ lực

không lớn nên sử dụng hạn chế trên một số xe con hoặc xe tải nhỏ

Hình 1.7: Điều khiển cơ khí loại day kéo có trợ lực lò xo

- _ Nguyên lý trợ lực lò xo: Khi không mở ly hợp lò xo có tác dụng như một lò xo hỗồi

vị để kéo bản đạp về vị trí ban đầu Khi mở ly hop, vi tri ban dap di chuyén quanh tam cố định làm cho đầu đi động của lò xo di chuyên theo và vì vậy phương của lực kéo lò xo chuyên dần về phía bên kia của tâm quay ban dap Tại vị trí bàn đạp ứng với lúc mở ly hợp hoàn toàn, lực của lò xo có tác dụng hỗ trợ lực cho bản dap của người lái, làm piảm lực tác dụng của người lái xe trong quá trình mở ly hợp

1.4.3.2 Trợ lực khi nén

a Điều khiển ly hợp cơ khí có trợ lực khí nén (hình 1.8):

Hình 1.8: Sơ đô dân động ly hợp bằng cơ khi có trợ lực khí nén

Chu thich : 1 Thanh day: 2.Van; 3.Can day: 4 Piston trọ lực; 5.Cần piston tro lye;

6.0 bi ty; 7.Binh khi nén Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng của lực bàn đạp để mở ly hợp, cần đây VỚI van

sẽ dịch chuyển tương đối với thanh đây làm mở van cấp khí nén.Khí nén từ bình chứa qua van theo đường ống đến xilanh trợ lực khí nén Lực do áp suất khí nén tạo trong xylanh sẽ đây cần piston cùng với lực đấy trên cần đây tiến hành mở ly hợp Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo hỏi vị các chí tiết trở về vị trí ban đầu, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đường thông ra ngoài khí quyên

b Điều khiển thúy lực trợ lực khí nén (hình 1.9):

pm

Hình 1.9: Sơ đô dân động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khi nén

Chú thích: 1: Bánh đà 2: Đĩa bị động 3: Đòn mở 4: Giá tùy động 5: Bạc mở và é bi

ty ; 6: Lo xo hồi vị và ô bí ty; 7: Bàn đạp; §: XiIanh chính 9: XI lanh công tác:

10: Nạng mở 11: Ông trượt 12: Đĩa ép

Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng lực lái xe từ bàn đạp 1, dầu trong xilanh chính sẽ theo đường ống để đến xylanh công tác Dau cao ap sé day piston đề tiến hành mở ly hợp Đồng thời áp suất dầu cũng tác dụng lên piston của xilanh13 điều khiển mở van cấp khí

nén cho hệ thông trợ lực Khí nén từ bình chứa qua van rồi đến xylanh trọ lực khí nén hỗ

trợ thêm lực mở ly hợp.Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, đưới tác dụng của các lò xo hỗi vi, dầu trong các xylanh sẽ trở về, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đường

thông ra ngoài khí quyền

CHƯƠNG II: PHẦN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẺ

2.1 Các thông số kỹ thuật cho trước:

Theo nhiệm vụ của đồ án được giao, ta co cac théng số kỹ thuật được cho theo bảng

sau:

Bảng 1.1 Các thông số kỹ thuật xe tải

3 | Số vòng quay ứng với công suất cực đại nn 2800 | Vong/phut

5 | Số vòng quay ứng với momen cực đại nu 2400 | Vong/phut

7 | Khối lượng đây tải phân bố lên cầu sau Ga 7900 | Kg

2.2 Phân tích và lựa chọn loại ly hợp

Các loại ô tô hiện nay thương sử dụng loại ly hợp thường đóng, một, hai hay nhiều đĩa ma sát bị động

Đóng không êm Phạm vi sử dụng: Loại này thường được sử dụng cho các loại ô tô con và xe tải cỡ

Ly hợp ma sát nhiều đĩa bị động

Ưu điểm:

Truyền được momen lớn Đóng ly hợp êm dịu Nhược điểm:

Kết cấu phức tạp Việc mở ly hợp khó dứt khoát Phạm vi sử dụng: loại này thường được sử dụng cho xe tải cỡ lớn Theo hình dạng và đặc điểm kết cau ly hợp ma sát chỉa thành các kiểu:

Ly hợp ma sát đĩa (phẳng),

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

Ly hợp ma sát hình trồng (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trông) Kiểu hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô men quán tính của

bị động khá lớn, ảnh hướng không tốt đến việc gai sé

10

Ly hợp ma sát đĩa phẳng: Được sử dụng phố biến vì nó có những ưu điểm sau: Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ,

trượt nhiều các bề mặt ma sát và mòn nhanh tắm ma sát

Đề khắc phục những nhược điểm trên ngày nay phố biến sử dụng lò xo đĩa Loại này có ưu điểm:

+ Áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát

+ Đặc tính của lò xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm

như loại lò xo trụ, vì vậy điều khiển nhẹ nhàng hon

e Phương nu chọn

Theo thông số đề cho là loại xe tải 4,5 tấn cỡ nhỏ, mômen cự đại 310 N.m, nên ta lựa chọn loại ly hợp ma sát một đĩa, dạng đĩa phắng, sử dụng lò xo ép dạng đĩa côn

Hình 2.2 Ly hợp cơ khí lò xo đĩa côn 1.Banh da; 2.Dia ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Lò xo đĩa nón cụt; 5 Vòng thép; 6.Đinh tán;

7.V6 ly hop; 8.0 bi ty

2.3 Phân tích lựa chọn phương án dẫn động điều khiển

Dẫn động điều khiến ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lài từ bản đạp ly hợp

tới đòn mở đề thực hiện ngắt ly hợp Dẫn động điều khiến cần phải đảm bảo kết cấu đơn giản, dễ sử dụng, điều khiển nhẹ nhàng bằng lực bản đạp của người lái Thực hiện yêu cầu này đòi hỏi dẫn động điều khiến ly hợp có: hiệu suất truyền lực cao, kết cầu hợp lý Dẫn động ly hợp thường có các loại sau: Dẫn động cơ khí, dẫn động thủy lực, dẫn động có trợ lực

Trợ lực có thê là : Cơ khí, chân không, khí nén

a Điều khiển cơ khí

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, chắc chắn, độ tin cậy cao

- Nhược điểm:

+ Sau một thời gian sử dụng thì các khâu khớp bị mòn , dẫn đến tăng hành trình tự

do của bàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp

+ Hiệu suất truyền động thấp

+_ Độ cứng vững dẫn động thấp hơn so với dẫn động thủy lực do có nhiều khe hở và

khâu khớp

b Điều khiển thúy lực

- Ưuđiểm:

Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp cơ khí;

Hiệu suất truyền động cao, độ cứng cao, dễ lắp đặt;

Truyền động êm dịu vả có tính khuyếch đại cao;

Thuận tiện cho việc bố trí dan động nhất là khi cụm ly hop cach xa vi tri lái xe

12