Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho ôtô du lịch 5 chỗ

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ31.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu31.1.1. Công dụng31.1.2. Phân loại:31.1.3.Yêu cầu:41.1.4. Sơ đồ vị trí của ly hợp trên xe con51.2. Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh51.2.1. Khi gài số:51.2.2. Khi phanh ôtô:61.3. Ly hợp ma sát61.3.1. Ly hợp ma sát một đĩa61.3.2. Ly hợp ma sát hai đĩa71.4. Ly hợp thủy lực81.5. Ly hợp điện từ10Chương 2 :LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ122.1. Lựa chọn loại ly hợp122.2. Phương án chọn loại lò xo ép122.2.1. Lò xo trụ:132.2.2. Lò xo côn xoắn:132.2.3. Lò xo đĩa:142.3. Đĩa bị động của ly hợp162.4. Lựa chọn phương án dẫn động.162.4.1. Dẫn động cơ khí172.4.2. Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén182.4.3. Dẫn động thủy lực202.4.4. Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không:212.5. Lựa chọn xe tham khảo23Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP253.1. Tính chọn các thông số và các kích thước cơ bản.253.1.1. Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền253.1.2 .Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp263.2. Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp293.2.1. Tính công trượt:293.2.2. Kiểm tra công trượt riêng:333.2.3. Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết333.3. Tính bền các chi tiết của ly hợp.343.3.1.Lò xo ép:343.3.2. Đĩa bị động:373.3.2.1. Đinh tán373.3.2.2. Moay ơ393.3.2.3. Tính lò xo giảm chấn413.3.4.Tính trục ly hợp443.4. Tính hệ thống dẫn động ly hợp513.4.1.Xác định lực và hành trình bàn đạp513.4.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực523.4.2.1.Thiết kế tính toán xilanh công tác523.4.2.2. Tính toán thiết kế xylanh chính543.5. Thiết kế bộ trợ lực chân không553.5.1. Xác định lực mà bộ cường hóa phải thực hiện553.5.2. Xác định thiết diện màng sinh lực và hành trình màng sinh lực553.5.3.Tính lò xo hồi vị màng sinh lực56Chương 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT PISTON CHÍNH574.1. Nhiệm vụ và kết cấu574.1.1. Kết cấu piston574.1.2. Chức năng và điều kiện làm việc của piston574.1.3. Yêu cầu kỹ thuật đối với piston574.2. Phân tích tính công nghệ và chọn chuẩn gia công.574.2.1. Tính công nghệ.574.2.2. Chọn chuẩn công nghệ.574.2.3. Phương pháp chế tạo phôi.584.2.4. Phương pháp gia công chi tiết.584.2.5. Đồ gá.584.3. Các nguyên công gia công chi tiết.584.3.1. Nguyên công 1: Khỏa mặt tiện thô, khoan 2 lỗ tâm584.3.2. Nguyên công 2: Tiện tinh,hạ bậc và tiện rãnh lắp phớt.604.3.4. Nguyên công 4: Doa lỗ đặt ty đẩy624.3.5. Nguyên công 5: Mài tròn mặt ngoài theo chiều dài của piston624.3.6. Nguyên công 6: Kiểm tra63Chương 5: SỬA CHỮA, BẢO DƯỠNG VÀ ĐIỀU CHỈNH LY HỢP645.1. Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát.645.2. Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp.665.3. Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở.695.4. Kiểm tra khớp trượt và vòng bi nhả ly hợp.695.5. Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp.695.6. Những hư hỏng thường gặp và bảo dưỡng sửa chữa.705.6.1. Ly hợp bị trượt705.6.2. Ly hợp ngắt không hoàn toàn715.6.3. Ly hợp đóng đột ngột725.6.4. Ly hợp phát ra tiếng kêu725.6.5. Bàn đạp ly hợp bị rung725.6.6. Đĩa ép bị mòn nhanh735.6.7. Bàn đạp ly hợp nặng735.6.8. Hỏng hệ thống dẫn động thuỷ lực74KẾT LUẬN75TÀI LIỆU THAM KHẢO76

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sựphát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và thuđược những thành tựu quan trọng Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến trongđời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân

Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế củamột quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam Ôtô phục vụ choviệc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người Ngoài ra ôtô cònphục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứu hoả, cứu hộ….Do vậy phát triểnngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sựphát triển của đất nước Thực tế nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển ngành côngnghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài hạn đến năm 2015, 2020 Cùng với việcchuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng tangày càng được tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ tiên tiến trên thế giới trong đó

có công nghệ về ôtô Công nghệ ôtô mặc dù là một công nghệ xuất hiện đã lâu nhưngtrong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệmới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống Ngoài ra người tacòn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô truyền thống như nghiêncứu ôtô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tựđộng… Tuy nhiên trong điều kiện của nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiệnnhững công nghệ về ôtô truyền thống

Trên ô tô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau Trong đó lyhợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lựccủa ôtô Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điềukhiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô Nên đểchế tạo được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ lyhợp tốt là rất quan trọng Do đó em đã được giao đề tài “Tính toán thiết kế cụm ly hợpcho ôtô du lịch 5 chỗ” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô vàquy trình thiết kế chế tạo hệ thống ly hợp cho ôtô Với đề tài được giao, em đã chọn xeMAZDA 6 làm xe cơ sở để tham khảo các thông số ban đầu Hiện nay loại xe nàyđang được sản xuất lắp ráp tại nước ta và vẫn được sử dụng khá phổ biến trên cáctuyến đường Việt Nam

Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, của Thầygiáo Nguyễn Xuân Hòa cùng các thầy giáo trong bộ môn công nghệ ô tô, em đã hoànthành đồ án của mình Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ

em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bìnhcủa các thầy trong bộ môn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Xuân Hòa và các thầygiáo trong bộ môn công nghệ ô tô, Khoa cơ khí động lưc, Trường ĐHSP kỹ thuậtHưng Yên đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này

Hưng yên, ngày tháng năm 2013

Sinh viên

Nguyễn Xuân Tính

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ

1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu

1.1.1 Công dụng

Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô Ly hợptrên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực Do đó nó có nhiệm vụtách và nối hai bộ phận này với nhau trong trường hợp cần thiết như: Khi xe bắt đầuchuyển bánh, khi chuyển số Ngoài ra, trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiệnnhững mômen quán tính tác động lên hệ thống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò

là bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải

1.1.2 Phân loại:

Có nhiều cách phân loại:

- Theo cách truyền mômen:

+ Ly hợp ma sát: Truyền mô men thông qua các bề mặt ma sát

Fms = µ.Plx

MLH = Fms.Rtb

Ly hợp ma sát có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt:

Ly hợp ma sát khô: Không có dung môi, các đĩa ma sát thường được làm từFerado đồng

Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu

+ Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen thông qua chất lỏng

+ Ly hợp điện từ: Truyền mômen nhờ lực điện từ

+ Ly hợp liên hợp: Mô men được truyền bằng cách kết hợp các phương pháptrên Thông thường là bằng ma sát cộng với thủy lực

Hiện nay, trên ôtô dùng chủ yếu là ly hợp ma sát và ly hợp thủy lực

- Theo trạng thái làm việc:

+ Loại ly hợp thường đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạngthái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các ly hợp trên ôtôdùng loại này

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

mở

- Theo dạng lò xo của đĩa ép:

Ly hợp trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực màkhông bi trượt

- Phải ngắt dứt khoát, đóng êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên hệthống truyền lực

- Mômen quán tính của phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọngđộng tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số

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

- Có khả năng trượt khi bị quá tải

- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bị

trượt trong quá trình làm việc

- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn,

dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng

1.1.4 Sơ đồ vị trí của ly hợp trên xe con

Hình 1.1 Sơ đồ vị trí đặt ly hợp trên xe ô tô du lịch

1.2 Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh

1.2.1 Khi gài số:

Khi gài số các chi tiết có chuyển động tương đối, do vậy sinh ra mômen xunglượng va đập và tải trọng động tác dụng lên các chi tiết khác Muốn giảm lực xungkích tác dụng lên hệ thống truyền lực cần mở ly hợp rồi mới gài số để giảm mômen

động của ly hợp Như vậy việc ngắt ly hợp khi sang số không những làm cho việc sang

số được thực hiện êm dịu mà còn làm giảm tải trọng động tác dụng lên các chi tiết của

hệ thống truyền lực giúp làm tăng tuổi thọ cho các chi tiết này

1.2.2 Khi phanh ôtô:

Khi phanh ôtô toàn bộ hệ thống truyền lực chịu tải trọng động rất lớn dưới tácdụng của mômen quán tính của động cơ Mjmax

Mômen Mjmax có thể truyền qua ly hợp khi mômen ma sát của ly hợp lớn hơn

Mjmax Trong trường hợp này mômen quán tính sẽ tác dụng lên hệ thống truyền lực.Nếu mômen Mjmax lớn hơn mômen ma sát của ly hợp thì ly hợp bị trượt và hệthống truyền lực sẽ chịu tải trọng lớn nhất chỉ bằng mômen ma sát của ly hợp

Nếu khi thiết kế ly hợp lấy hệ số dự trữ của ly hợp β lớn hơn hệ số dự trữ của độbền của trục các đăng thì có thể trục các đăng bị gãy do quá tải

1.3.1 Ly hợp ma sát một đĩa

1 2 3

45

ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệ thống truyền động

- Khi ngắt ly hợp:

Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩy bạc

mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở δ và ép vào đầu trên củađòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép 3 khỏi đĩa bị độnglàm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắt dòng công suất từ động cơsang hệ thống truyền lực

Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bị động bịmòn nên khe hở δ bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự do của bàn đạp Do

δ

đó khe hở δ phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnhthường xuyên.

*Ưu nhược điểm:

+ Đóng không êm dịu

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70 ÷ 80KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho lyhợp cồng kềnh

*Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Đóng êm dịu (do có nhiều bề mặt ma sát)

+ Giảm được đường kính chung của đĩa ma sát, bánh đà … mà vẫn đảm bảotruyền đủ mômen cần thiết của động cơ

- Nhược điểm: Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảodưỡng và sữa chữa

1.4 Ly hợp thủy lực

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng

B¸nh b¬m B¸nh Tuabin

Vá

Hình 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực.

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏngcông tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm Khi ra khỏicánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các cánh của bánh tua bin làm bánh nàyquay theo, nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bánh bơm sang bánh tua bin nhờ

Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việc như một khớp nối thuần túy nên còn gọi là khớp nối thủy lực.

*Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm :

+ Có thể thay đổi tỉ số truyền một cách liên tục

+ Có khả năng truyền tải mô men lớn

+ Cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp, dễ bảo dưỡng sữa chữa

- Nhược điểm :

+ Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụng của nótrên các hộp số thủy cơ ôtô

+ Hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỉ số truyền nhỏ

+ Độ nhạy quá cao làm ảnh hưởng xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động

cơ đốt trong

1.5 Ly hợp điện từ

Truyền mômen thông qua lực điện từ

12

3456

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện từ trongcuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5 Như vậy khi bánh

đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen được truyền từ động cơ sang trục lyhợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thép không đủ lớn nên giữa khe hở bánh đà

và lõi thép người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từ trường, chúng tạo thành nhữngđường sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõi thép với nhau làm tăng ma sát nênviệc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép được tăng lên

*Ưu nhược điểm :

Chương 2 :LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Lựa chọn loại ly hợp

Ly hợp trên ôtô thường dùng là loại ly hợp ma sát dạng thường đóng, có mộthoặc hai đĩa bị động

Với đề tài thiết kế ly hợp cho xe ôtô du lịch 5 chổ, với yêu cầu cơ bản là phải có

độ bền và độ tin cậy cao, mặt khác phải sữa chữa và bảo dưỡng dễ dàng nên ta chọnloại ly hợp là ly hợp ma sát Do mômen của động cơ nhỏ nên ta chọn loại ly hợp là lyhợp ma sát một đĩa bị động dạng thường đóng

2.2 Phương án chọn loại lò xo ép

Hình 2.1.Bộ ly hợp lò xo trụ và lò xo màng

a

b c

Hình 2.2.Đặc tính các loại lò xo ép ly hợp.

Fl

∆l

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.1.

Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của

lực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp

- Luôn giứ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

Nhược điểm:

- Các lò xo thường không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn toàn,

đặc biệt là sau một thời gian làm việc lực ép của các lò xo sẽ không đều nhau Do đóphải chế tạo lò xo thật chính xác nều không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa ma sátmòn không đều và dễ bị cong vênh

2.2.2 Lò xo côn xoắn:

Lò xo côn xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 2.1

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp sẽ chật và khó bố trí bạc mở ly hợp.

- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do đóviệc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp

- Lò xo côn có dạng tuyến tính ở vùng làm việc nhỏ, sau đó khi các vòng lò xobắt đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh, do đó nó đòi hỏi phải tạođược lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của lò xo sẽ giảm rấtnhanh

2.2.3 Lò xo đĩa:

Hình 2.3.Một lò xo đĩa loại DST

Hình 2.4.Mặt cắt của ly hợp lò xo màng

Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.1

Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp bằng đinhtán hoặc bằng bulông Ở mỗi phía của lò xo đĩa bố trí các vòng trụ xoay hoạt độngnhư một trục xoay khi lò xo đĩa quay Đối với loại bàn ép ly hợp thông thường có các

lò xo chịu kéo để nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa

*Ưu điểm:

- Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu đơn giản và nhỏ gọn

- Lò xo đĩa có đặc tính làm việc hợp lý vì trong vùng làm việc lực ép thay đổikhông dáng kể theo biến dạng Do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khi đĩa masát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể

*Nhược điểm:

- Việc chế tạo khó khăn

Kết luận: Qua việc tham khảo các loại lò xo ép em quyết định chọn loại lò xo ép là lò

xo đĩa vì tất cả những đăc tính tối ưu của nó

2.4 Lựa chọn phương ân dẫn động.

Hệ thống dẫn động ly hợp có tâc dụng truyền lực băn đạp của người lâi tâcđộng văo băn đạp đến ly hợp để thực hiện việc đóng ngắt ly hợp

Dẫn động ly hợp thường lă dẫn động cơ khí hoặc thủy lực Dẫn động cơ khí có

ưu điểm chung lă kết cấu đơn giản dễ chế tạo tuy nhiín chúng cũng có nhược điểm lălực băn đạp thường phải lớn vă khó bố trí với những ôtô có động cơ đặt xa người lâi.Dẫn động cơ khí được thường được sử dụng trín một số ôtô con vă ôtô tải do ôtô con

có yíu cầu lực băn đạp nhỏ vă ôtô tải thường có bình khí nĩn nín việc bố trí trợ lựcthuận lợi, dẫn động thủy lực hiện nay được sử dụng trín hầu hết câc loại ôtô con vẵtô du lịch do có ưu điểm rất lớn lă nhỏ gọn, tạo được lực băn đạp lớn, dễ bố trí trínôtô vă thời gian tâc động nhanh

Để giảm lực của người lâi tâc dụng lín băn đạp, trong hệ thống dẫn động có thể

có bố trí bộ phận trợ lực bằng cơ khí, thủy lực, khí nĩn hoặc chđn không Hiện nay,được sử dụng phổ biến hơn cả trín câc loại ôtô lă dẫn động thủy lực kết hợp với bộ trợlực Trợ lực trín ôtô con có thể lă trợ lực chđn không, còn câc ôtô tải thì thường sửdụng hệ thống trợ lực bằng khí nĩn do có sẵn bình khí nĩn

Mục đích của việc thiết kế hệ dẫn động ly hợp lă dễ bố trí, điều khiển dễ dăng,đảm bảo độ tin cậy đồng thời đảm bảo tính kinh tế Do đó phương ân dẫn động phảiđâp ứng được câc yíu cầu của hệ thống dẫn động đê níu ở trín

và đĩa bị động tách khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp.

- Khi đóng ly hợp : Người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bànđạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi T kéo bi T dịch chuyểnsang phải và thôi không ép vào đòn mở nữa Khi đó lò xo ép lại ép đĩa ép và đĩa bịđộng trở lại trạng thái làm việc ban đầu

*Ưu nhược điểm :

109

87

Hình 2.6.Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trơ lực khí nén.

1.Ống dẫn khí 2.Xy lanh công tác 3.Càng mở.

- Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéo bàn đạptrở về vị trí ban đầu Đồng thời kéo xy lanh phân phối 10 sang phải làm kéo càng mở 3thôi không ép vào bi T nữa Khi đó bi T thôi không ép vào đầu đòn mở nữa và các lò

xo ép lại ép ly hợp đĩa ép và đĩa bị động trở về trạng thái làm việc ban đầu Khi xylanh phân phối 10 được kéo về vị trí ban đầu thì đồng thời làm van khí nén đóng lại.Lúc này khoang trong xy lanh 10 thông với khí trời và do đó không còn áp suất khínén tác dụng lên xy lanh công tác nữa và xy lanh công tác cũng thôi không tác dụnglực lên càng mở 3 nữa

- Khi giữ bàn đạp ở một vị trí nào đó :

Khi người lái giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì xy lanh phân phối 10cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khí nén vẫn vào xylanh công tác tuy nhiên lượng khí nén vào trong xy lanh công tác là không đổi cho nên

ly hợp được mở ở một vị trí nhất định

*Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm :+ Giảm được lực của người lái tác dụng lên bàn đạp

+ Vẫn đảm bảo an toàn vì nếu trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được

- Nhược điểm :+ Phải cần máy nén khí

+ Khi mất trợ lực thì lực điều khiển của người lái rất lớn

Khí nén

Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp, dầu từ xy lanh chính 6 qua ống dẫn

11 vào xy lanh công tác 10 đẩy pittông của xy lanh này đi sang phải thông qua càng

mở đẩy bi T 4 ép vào đòn mở 3 làm cho đòn mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách ra làm

mở ly hợp

- Khi đóng ly hợp :

Khi người lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, nhờ lò xo hồi vị bi T 5 và lò

xo hồi vị bàn đạp 8 đẩy pittông của xy lanh công tác 10 sang trái làm đẩy dầu qua ống

11 trở về xy lanh chính 6 đẩy trả bàn đạp vể vị trí ban đầu

Đồng thời nhờ lò xo hồi vị nên bi T cũng được đẩy tách ra khỏi đòn mở làm

mở ly hợp

*Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, dễ bố trí trên xe

+ Dẫn động êm, có thể tạo được lực bàn đạp lớn

Hình 2.8 Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.

1.Ống dẫn dầu 2.Xy lanh công tác 3.Càng mở.

7.Đĩa bị động 8.Lò xo hồi vị bi T 9.Họng hút 10.Bàn đạp 11.Lò xo hồi vị bàn đạp 12.Bộ trợ lực 13.Xy lanh chính.

- Nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực:

1 2

3 4

5 6

C

Hình 2.9.Sơ đồ bộ trợ lực chân không.

1 Van điều khiển 2 Van chân không

3, 6 Lò xo hồi vị 4 Van khí

5 Màng cao su

Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí 4 mở ra đồng thờivan điều khiển 1 (bằng cao su) đóng van chân không 2 lại Lúc này khoang B được nốivới khoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo ra sựchênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển động sang tráiđẩy pittông của xy lanh chính 13 sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống 1 sang

xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở 3 đẩy bi T

và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu

Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại Nhưng màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không 2 đi theo nên đẩy vanđiều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúc này cả van khí và van chânkhông đều được đóng lại và không khí trong khoang B không đổi, sự chênh lệch ápsuất giữa hai khoang A và B là ổn định Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một vị trí nhấtđịnh, tức là ly hợp vẫn được mở ở một vị trí nhất định

*Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm:

+ Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng

+ Không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực

+ Khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được

Như vậy loại ly hợp mà em chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô dạng thườngđóng dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

2.5 Lựa chọn xe tham khảo

Giới thiệu xe tham khảo: Mazda 6-2.0L năm 2003

Hình 2.10 Ảnh mẫu xe mazda 6

Xe mazda 6 nhìn từ mọi góc độ cho ta thấy một khái niệm mới về

xe sedan tầm trung Với tính năng vận hành mạnh mẽ điều khiển dễ dàngđồng thời được trang bị các thiết bị an toàn tiên tiến, mada6 là xe khá

BẢNG THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE THAM KHẢO - MAZDA6 2.0L

- Trợ lực thủy lực chân không

Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 3.1 Tính chọn các thông số và các kích thước cơ bản.

3.1.1 Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với các kích thước có thể truyền mômen lớn hơnmômen động cơ Nhờ đó ly hợp có thể truyền hết mômen động cơ đến hệ thống truyền

lực mà không bị trượt trong các trường hợp như dầu dính vào tấm ma sát hay tấm masát bị mòn hoặc tính chất đàn hồi của lò xo giảm.

Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = β.Memax

Trong đó:

+ β: Là hệ số dự trữ của ly hợp

+ Memax : Mômen cực đại của động cơ, Memax = 170 Nm

Hệ số β có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hợp Vì trong quátrình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sát của ly hợp, như vậynếu chọn β nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hết mômen trong các trường hợpgiảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn β lớn quá thì ly hợp không đảm bảo chức năngcủa cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để có

hệ số β lớn cần phải tăng kích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tănglực ép của các lò xo dẫn đến tăng kích thước ly hợp

Bảng 3.1 Hệ Số dự trữ ly hợp β

Xe tải, xe khách, máy kéo vận tải( không rơ mooc) 1,50 ÷ 2,25

Máy kéo nông nghiệp kiểu ly hợp thường đóng 2,00 ÷ 2,50

Đối với ôtô du lịch ta chọn β = 1,5.(Theobài giảng tính toán thiết kế ô tô tài liệu học tập của trường ĐHSPKT Hưng Yên)

D = 2.R = 3,16.

Bảng 3.2 Hệ số kinh nghiệm

Ô tô vận tải trong điều kiện bình thường 3,6

Trong đó C là hệ số kinh nghiệm, lấy C = 4,7 đối với xe du lịch (Theobài giảng tính toán thiết kế ô tô tài liệu học tập của trường ĐHSPKT Hưng Yên)

Chọn d = 18 cm (theo bảng 1.4 sách thiết kế tính toán ô tô máy kéo của TS Nguyễn Hữu Huân NXB ĐHQG.TPHCM).

Vậy ta chọn kích thước đường kính trong đương kính ngoài của đĩa ma sát:

µ: là hệ số ma sát, đối với ly hợp ma sát khô lấy trong khoảng µ = 0,25 ÷ 0,35.

Ta chọn µ = 0,3 (thoe bảng 1.4 sách thiết kế tính toán ô tô máy kéo của TS Nguyễn Hữu Huân NXB ĐHQG.TPHCM).

- b: Là bề rộng tấm ma sát gán trên đĩa bị động (b=R-r)

- R và r là bán kính trong và ngoài của tấm ma sát

Thay số vào ta có :

Khi tính i ta phải làm tròn đến thứ nguyên gần chẵn nhất nên ta chon i = 2

Từ đây ta xác định được số đĩa bị động của ly hợp:

- kz : hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sát trong các

bộ phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và đĩa bị động, đối với lyhợp ôtô lấy kz = 1

- µ : Hệ số ma sát đối với cặp vật liệu thường dùng trong ôtô, µ = 0,3

- FN : Lực ép tổng thể lên bề mặt ma sát

- Rtb : Bán kính ma sát trung bình , Rtb = 10,5 cm

- i : Số đôi bề mặt ma sát, với ly hợp một đĩa ma sát ta có i = 2

Từ công thức trên suy ra lực ép tổng thể:

FN =

Ta có áp su t q tác d ng lên b m t ma sát: ấ ụ ề ặ

q = Trong đó A là diện tích làm việc của một bề mặt ma sát, A =

Thay số vào ta có:

FN = = 3633(N) = 3,63(kN)

q = = 100,543( kN/m2) ≈ 0,1 (MPa)

Ta thấy q = 0,1 (MPa) < [q] = 0,2 MPa (thoả mãn)

3.2 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp

Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượt riêng l0 được xác địnhkhi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ ∆t của đĩa chủ động sau một lầnđóng ly hợp

3.2.1 Tính công trượt:

Khi khởi động hoặc khi sang số, người lái thường đóng mở ly hợp nên sinh ra

sự chênh lệch về tốc độ giữa đĩa bị động và đĩa chủ động Điều này bao giờ cũng sinh

ra trượt Hiện tượng trượt này sinh ra công ma sát và công này biến thành nhiệt làmnung nóng các chi tiết của ly hợp nên lò xo có thể bị ủ ở nhiệt độ cao và như vậy cóthể làm mất khả năng ép của lò xo, dẫn đến gây hao mòn nhanh các chi tiết như đĩa ép,

đĩa ma sát Trong điều kiện vận hành bình thường, công trượt sinh ra lớn nhất khi xekhởi hành tại chỗ

Công trượt riêng phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu tải trọng và cả cách điều khiểncủa người lái vào bề mặt ma sát ly hợp Với kết cấu, tải trọng, vật liệu đã có, ta xétcông trượt phụ thước vào cách điều khiển

Trường hợp ly hợp đóng đột ngột: Tức là động cơ làm việc với số vòng quaycao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trường hợp này thời gian đóng ly hợp nhỏ songxảy ra tải trọng động rất lớn Vậy ta không dùng trường hợp này

Trường hợp đóng ly hợp êm dịu: Để xác định công trượt lớn nhất thì xét trườnghợp đóng ly hợp đóng ly hợp êm dịu lúc khởi động

Quá trình này chia làm hai giai đoán:

Hình 3.1.Sơ đồ tính công trượt của ly hợp

+ Tăng mô men quay của ly hợp M1 từ 0 đến Ma khi bắt đàu đóng ly hợp, lúcnày ô tô bắt đầu khởi động tại chổ

+Tăng mô men quay của ly hợp M1 đến giá trị mà sự trượt của ly hợp khôngcòn nửa

Công của động cơ ở giai đoạn đầu xảy ra trong thời gian t1 tiêu tốn cho sự trượttính như sau:

L1 =

Công của động cơ ở giai đoạn thứ hai xảy ra trong khoảng thời gian t2 tiêu tốn

để tăng tốc độ của trục bị động ly hợp Công này dùng để thắng sức cản chuyển độngcủa ôtô, công trượt ở thời gian nay được tính như sau:

L2 = Trong đó:

- Ma : Mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp và được tính như sau:

Bảng 3.3 Hệ số cản lăn của đường f.

f : Hệ số cản lăn của đường, f = 0,03

α : Góc dốc của đường, giả thiết α = 00.Vậy ψ = 0,03 + tg00 = 0,03

+ K : Hệ số cản của không khí

+ F : Diện tích cản chính diện của ôtô

+ V : Vận tốc của ôtô, khi khởi động tại chỗ V = 0 nên KFV2 = 0

+ rb : Bán kính làm việc của bánh xe

rb = λ.r0

rbx = 0,935.0,408 = 0,380 (m) + : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 = 3,454

+ : Tỉ số truyền của hộp số phụ, = 1

+ i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 6,95

+ ηtl : Hiệu suất của hệ thống truyền lực

ηtl = ηlh.ηh.ηf.ηcđ.η0

ηlh : Hiệu suất của ly hợp, ηlh = 1

ηh : Hiệu suất của hộp số ở tay số 1, ηh = 0,98

ηf : Hiệu suất của hộp số phụ, ηf = 1

ηcđ : Hiệu suất các đăng, ηcđ = 0,99

η0 : Hiệu suất của truyền lực chính, η0 = 0,98Vậy ta có :

nM :số vòng quay ở thời điểm mômen động cơ lớn nhất, nM = 4500v/p

- ωa : Tốc độ góc của trục ly hợp, ωa = 0 vì ôtô khởi động tại chỗ

- Ja : Mômen quán tính tương đương với khối lượng chuyển động tịnh tiến của

Ma: là mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp, Ma =11 N.m.

k : Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp, đối xe du lịch

3.2.2 Kiểm tra công trượt riêng:

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta xác định công trượt riêng theo công

3.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh ra làm nung nóng các chi tiết : đĩa bị động, đĩa ép, bánh đà, lòxo.Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bằng cách tính độ gia tăng nhiệt độ Taphải tính kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết như bánh đà, đĩa ép, đĩa bị động Nhưng dobánh đà thường lớn hơn đĩa ép nhiều nên nếu thoả mãn đối với đĩa ép thì cũng thoảmãn đối với bành đà

Ta tính độ gia tăng nhiệt độ theo công thức:

Dc Da

Di Pn

Thỏa mãn điều kiện cho phép

3.3 Tính bền các chi tiết của ly hợp.

3.3.1.Lò xo ép:

Xét quan hệ biến dạng và lực ép

Khi tác dụng lực vào lò xo màng thì ban đầu cần 1 lực lớn hơn lực tác dụngvào lò xo trụ cho cùng 1 biến dạng, sau đó khi biến dạng tăng lên thì lò xo màng đảmbảo cho lực điều khiển người lái nhẹ đi

Ta tính toán lò xo màng:

37

Chiều dày lò xo màng δ = 2 ÷ 4 mm Chon δ = 2,5

Số thanh phân bố đều lên màng Z= 12

Lực tổng hợp P∑ được thể hiện thông qua số kết cấu như sau:

(hệ số 2,2 đảm bảo vựng lực ép không đổi rộng và không lật lò xo)

Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép l1= 2mm

µP: hệ số µP = 0,26 ( hệ số poát-xông)

Do vậy :

So sánh ta thấy : F∑< P∑= 4644,81(N).Lực ép lớn hơn dẫn đến hệ số β tăng Ta tính lại

hệ số β

Ta có : Ml= β.Memax= µ.P∑.i.Rtb

Kết quả này nằm trong vùng cho phép của β (β=1,33 -1,75)

Do vậy kích thước của lò xo đạt tiêu chuẩn

Lò xo đĩa được tính bền bằng cách xác định ứng suất tại điểm chịu tải nhất là tĩnh củaphần tử đàn hồi giữa các thành mở với vòng đặc của hình nón

Vật liệu chế tạo lò xo màng là thép 60T ứng suất giới hạn

[σ]=1400(Mpa) (Bài giảng tính toán thiết kế ô tô)

Vậy lò xo màng đủ bền