thiết kế hệ thống li hợp xe tải cỡ 5 tấn trên cơ sở xe ifa w50

Đồ án môn học thiết kế tính toán ô tô LI NểI U ỏn mụn hc thit k tớnh toỏn ụ tụ l mt ỏn rt quan trng i vi sinh viờn hc nghnh ụ tụ, ỏn giỳp sinh viờn hiu rừ nhng kin thc ó hc v lm quen vi cụng vic thit k. L mt mụn hc úng vai trũ quan trng trong trng trỡnh o to k s cng nh cỏn b k thut v chuyờn ngnh ụ tụ- mỏy kộo. ỏn thit k h thng li hp xe ti c 5 tn trờn c s xe IFA W50 do cỏc thy ca b mụn ụtụ giao cho em ó giỳp em hiu rừ hn v kt cu v nguyờn lý hot ng ca h thng li hp c s giỳp v hng dn tn tỡnh ca thy TRNH MINH HONG v cỏc thy trong b mụn ụ tụ n nay ỏn ca em ó hon thnh . Tuy nhiờn trong vic thit k ỏn khụng trỏnh khi nhng sai sút em rt mong c s ch bo v hng dn ca cỏc thy em rỳt ra kinh nghim phc v cho ỏn tt nghip ca em sau ny c hon thnh tt hn. Em xin chõn thnh cm n thy TRNH MINH HONG v cỏc thy trong b mụn ó giỳp em hon thnh ỏn ny. H NI, ngy 05/11/2003 SV: Nguyễn Ngọc Toàn lớp ô tô k44 1 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« Sinh viên: Nguyễn Ngọc Toàn PH Ầ N I : NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỤM LY HỢP. I. S ố li ệ u ban đ ầ u: Xe tham khảo IFA_W50 - Mômen xoắn cực đại Me max = 43KG.m khi n=1350 v/ph - Tải trọng của xe G = 4800kg - Khối lượng bản thân xe G 0 = 5200kg - Tốc độ cực đại V max = 80 km/h - Hộp số có 5 cấp đồng tốc cho II, III, IV. - Tỉ số truyền i I = 8,62, i II = 4,65, i III = 2,62, i IV = 1,59, i V = 1, i R = 6,38 - Tỉ số truyền của truyền lực chính i 0 = 5,36 - Li hợp masát khi một đĩa loại thường đóng. II. Nội dung tính toán. 1. Xác định mômen masát của li hợp, xác định hệ số dự trữ của mômen. 2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp. -Xác định bán kính đĩa bị động - Xác định số đôi bề mặt masát (i) 3. Tính công trượt riêng. - Tính công trượt của ly hợp khi khởi động (L) - Xác định công trượt riêng l 0 - Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết 4. Tính toán động học và động lực học của hệ thống dẫn động. - Dẫn động cơ khí của ly hợp thường đóng. SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 2 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« - Xác định tỉ số truyền và hành trình bàn đạp của li hợp. - Kiểm tra bền của một số chi tiết của hệ thống dẫn động 5. Tính sức bền của một số chi tiết. - Đĩa bi động ( gồm đinh tán, moayơ, …) - Lò xo ép - Các chi tiết của bộ phận giảm chấn - Tính chi tiết truyền lực từ phần chủ động đến phần bị động. III . Công dụng và yêu cầu của li hợp. Các ly hợp của ôtô thường là loại luôn luôn đóng. Ở ôtô thường dùng ly hợp một hoặc hai đĩa thụ động.Ly hợp một đĩa thụ động thường dùng ở tất cả các loại ôtô. Ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản, thoát nhiệt tốt và mở dứt khoát. Khuyết điểm là đóng không êm dịu bằng ly hợp nhiều đĩa. 1.Công dụng của ly hợp - Truyền mômen từ động cơ đến hệ thống truyền lực. - Ngắt tạm thời động cơ khỏi hệ thống truyền lực. - Đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền lực. 2.Yêu cầu - Truyền được momen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất cứ điều kiện nào. - Đóng êm dịu. - Ngắt dứt khoát. - Momen quán tính phần bị động nhỏ. - An toàn khi truyền lực. SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 3 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« - Điều khiển dễ ràng , lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt , đảm bảo làm việc bình thường. - Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh và chăm sóc dễ dàng. 3.Sơ đồ : Trong đó : 1.Đĩa ma xát 2.Bánh đà 3.Trục ly hợp 4.Đĩa ép 5.Vỏ ly hợp 6.Lò xo ép 7.Bàn đạp ly hợp 8.Dẫn động 9.Bi Tì 10.Càng mở 11.Lò xo hồi vị SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« PHẦN II: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ LI HỢP I. Xác đ ị nh mômen masát c ủ a li h ợ p: Mômen masát của li hợp được xác định theo công thức sau: M e = β. M emax Trong đó: M emax : Mômen xoắn cực đại của động cơ ô tô. β : Hệ số dự trữ của li hợp Theo xe tham khảo IFA W50 ta chọn M emax = 43 KG.m là loại xe vận tải theo thực nghiệm người ra đưa ra hệ số dự trữ của li hợp β = 1,6 ÷ 2,25. Hệ số dự trữ β nếu nhỏ quá có ảnh hưởng đến khả năng truyền mômen của li hợp. Nếu hệ số β lớn quá làm cho kết cấu của li hợp trở nên cồng kềnh do đĩa ma sát lớn, do đó ta chọn β = 1,6. M emax =1,6x43 = 68,8 ( KG.m) ≈ 675(N.m) II. Xác định kích thước cơ bản của li hợp. Mômen masát của li hợp được xác định theo công thức; M e = β . M emax = µ . P Σ . R tb .i Trong đó µ: Hệ số masát của đĩa masát P Σ : Tổng lực ép trên đĩa masát ( lực này do lò xo ép sinh ra) i : Số đôi bề mặt masát do ta thiết kế li hợp masát 1 đĩa do đó i = 2. R tb : Bán kính masát trung bình. Ta coi R tb = 2 RR 21 + Với R 1 , R 2 tính theo công thức kinh nghiệm: r 1 r 2 SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 5 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« D 2 = 2R 2 = 3,16 C M maxe M emax : Nm; R 2 , D 2 : cm C: hệ số kinh nghiệm đối với xe tải ta chọn C=3,6. D 2 = 2R 2 = 3,16 6,3 81,9x43 = 34 cm ⇒ R 2 = 17 cm R 1 = (0,53÷0,75)R 2 Trong quá trình đóng mở li hợp bên ngoài trượt nhiều hơn bên trong do đó ta chọn R 1 , R 2 sao cho độ mòn của đĩa masát không chênh lệch nhau quá lớn do đó ta chọn R 1 = 0,53R 2 R 1 = 0,53x17 = 9,0 cm ⇒ R tb = 2 RR 21 + = 2 170,9 + = 13,0 cm R tb = 130 mm Quá trình thiết kế ta chọn trước số đôi bề mặt masát i=2 ta phải kiểm tra áp suất trên bề mặt masát theo công thức sau: q= i b.R.2 M. 2 tb maxe µπ β ≤ [q] Với i: số đôi bề mặt masát i=2 µ: hệ số masát Đối với li hợp masát khô hiện nay người ta thường chọn µ=0,25÷0,35 ta chọn µ= 0,35 b: bề rộng tấm masát gắn trên đĩa bị động b = R 2 – R 1 = 17 – 9,0 = 8 cm = 80 mm R tb : Bán kính trung bình R tb = 13,0 cm = 130 mm q= 2.35,0.80.130.14,3x2 1000.675 2 = 0,144 N/mm 2 = 144KN/m 2 q ≤ [q] = 100÷250 KN/m 2 SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 6 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« ⇒ thoả mãn điều kiện áp suất trên bề mặt masát khi làm việc. III. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng li hợp: Khi đóng li hợp có thể sảy ra hai trường hợp: - Đóng li hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột nhả bàn đạp li hợp, trường hợp này không tốt cho bộ li hợp ta phải tránh. - Đóng li hợp một cách êm dịu: Người lái thả từ từ bàn đạp li hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng li hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trong qúa trình đóng li hợp. Trong sử dụng người lái thường dùng phương pháp này nên ta tính công trượt sinh ra trong trường hợp này. Công thức tính công trượt li hợp của ô tô khi khởi động tại chỗ. Sử dụng công thức kinh nghiệm của viện HAMH. L = ].Gi.M.95,0.[i.i.i .]100/n.[M.G.6,5 0tmaxefh0 2 0maxe ψ− G: Trọng lượng toàn bộ của ô tô G= 5200+4800 = 10.000KG M emax : mô men xoắn cực đại của động cơ M emax = 43 KG.m i t : tỉ số truyền của hệ thống truyền lực i t = i 0 .i h .i f do xe ta thiết kế không có hộp số phụ ⇒ i f ta bỏ qua. i 0 : tỉ số truyền của truyền lực chính i 0 = 5,36 i h : tỉ số truyền của hộp số chính i h = i h1 = 8,62 SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 7 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« i f : tỉ số truyền của hộp số phụ ⇒ i t = 5,36 x 8,6 = 46,2 ψ: hệ số cản tổng cộng của đường ψ = f + tgα ta chọn ψ = 0,16 n 0 : Tổng vòng quay của ôtô khi khởi động tại chỗ ta chọn n 0 = 0,75. n emax n 0 = 0,75[ b 5h0max r.2 i.i.60.V Π ] r b : bán kính bánh xe : Ta có công thức của lốp xe 9.00_20 Bán kính thiết kế của bánh xe r 0 = 2 B2d + .25,4 = 2 209x2 + .25,4 = 482,6 mm R b = 0,93 x r 0 = 0,93 x 482,6 ≈ 1899 ( v/ph) Chọn n 0 = 1900 ( v/ph) ⇒L = ]16,0.449,0.100002,46.43.95,0[2,46 499,0.) 100 1900 (43.10000.6,5 22 − = 3245,25 KG.m 2. Xác định công trượt riêng. Để đánh giá độ hao mòn của đĩa masát, ta phải xác định công trượt riêng theo công thức sau: l 0 = i.F L ≤ [l 0 ] trong đó L: công trượt của li hợp ( KG.m) F: diện tích bề mặt đĩa masát ( 2 cm ) i: số đôi bề mặt masát l 0 : công trượt riêng [l 0 ]: công trượt riêng cho phép F = π(R 2 2 – R 1 2 ) = 3,14 (17 2 – 9 2 ) = 653,12 cm 2 l 0 = 2.12,653 25,3245 = 2,48 KG.m/cm 2 ⇒ l 0 ≤ [l 0 ] = 4÷6 KG.m/cm 2 đĩa masát thoả mãn điều kiện mài mòn trong khi sử dụng. SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 8 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« IV. Kiểm tra theo nhiệt độ của các chi tiết. Công trượt sinh nhiệt làm nóng các chi tiết đĩa ép, lò xo ép, lò xo giảm chấn, … Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bằng cách xác định độ gia tăng nhiệt độ theo công thức: ∆T= t m.c L.γ = t G.c.427 L.γ ≤ [∆T] Trong đó γ: hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính đối vơí đĩa ép ngoài. γ = n2 1 n: số lượng đĩa bị động n=1 ⇒ γ = 1/2= 0,5 ( li hợp 1 đĩa masát) c: nhiệt của chi tiết bị nung nóng. Với thép và gang c =0,115 Kcal/kg. 0 C M t : khối lượng chi tiết bị nung nóng G t : trọng lượng chi tiết bị nung nóng Theo xe tham khảo ta có: G t = 5kg ∆T = 5.115,0.427 25,3245.5,0 = 6,6 0 ⇒∆T ≤ [∆T] = 8 0 ÷10 0 đối với xe không kéo móc. Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng nằm trong giới hạn cho phép. Do đó các chi tiết của ta không bị giảm bền khi nhiệt độ gia tăng. V. Tính toán hệ dẫn động li hợp. Do dẫn động li hợp là cơ khí của li hợp thường đóng, lực cần thiết của người lái tác dụng lên bàn đạp để mở li hợp: Q bđ = Kc ' .i P η Σ ≤ [Q bđ ] Trong đó Q bđ : lực người lái tác dụng lên bàn đạp P ’ ∑ : Tổng lực ép cực đại của các lò xo ép lên đĩa ép khi mở li hợp SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 9 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« Có thể lấy P ’ ∑ = 1,2P ∑ P ∑ : tổng lực ép của các lò xo ép lên đĩa ép khi chưa mở li hợp. P ∑ = i.R. M tb e µ = 2.13,0.35,0 8,68 = 756(KG) P ’ ∑ = 1,2 x 756 = 907,2 (KG) i c : tỉ số truyền chung hệ dẫn động ( từ bàn đạp đến đĩa ép) η K : hiệu suất của cơ cấu dẫn động thường chọn theo thực nghiệm η K = 0,8÷0,85 ta chọn η K = 0,8 [Q bđ ]: lực cho phép người lái cần thiết để mở li hợp. Đối với xe tải cơ cấu dẫn động cơ khí lực bàn đạp ta chọn lớn nhất. Q bđmax = 400N. ⇒ i c = Kmaxbd ' .Q P η Σ = 8,0x400 81,9x2,907 = 27,8 c d f A e δ a b 1. Phân tỉ số truyền cho hệ dẫn động: Coi hệ dẫn động cơ khí của ta có sơ đồ như hình vẽ. i c = i 1 . i 2 = b a x d c x f e Trong đó i 1 = b a x d c tỉ số truyền từ bàn đạp đến điểm bạc mở ( ổ bi tì) SV: NguyÔn Ngäc Toµn líp « t« k44 10 [...]... chu • Lắp đĩa li hợp vào bánh đà : Dùng dụng cụ chuyên dùng ( trục gá làm thẳng hàng li hợp ) • Lắp cụm nắp li hợp : Lắp các chốt làm thẳng hàng nắp li hợp vào mỗi vị trí của nắp li hợp Xiết chặt các bu lông gần nhau VIII Chế độ và phương pháp bảo dưỡng hệ thống li hợp - Để đảm bảo cho hệ thống li hợp làm việc an toàn, lâu dài và thực hiện tốt nhiệm vụ yêu cầu của hệ thống li hợp đối với xe ôtô thì ta... PHẦN II: TRÌNH TỰ THIẾT KẾ LI HỢP .5 I Xác định mômen masát của li hợp: .5 II Xác định kích thước cơ bản của li hợp 5 III Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng li hợp: 7 2 Xác định công trượt riêng .8 IV Kiểm tra theo nhiệt độ của các chi tiết 9 V Tính toán hệ dẫn động li hợp .9 1 Phân tỉ số truyền cho hệ dẫn động: ... toán thiết kế ô tô Nguyễn Hữu Cẩn Trương Minh Chấp Dương Đình Khuyến Trần Khang 2.Hướng dẫn đồ án môn học thiết kế hệ thống ly hợp của ô tô máy kéo Lê Thị Vàng 3 Tập bản vẽ kết cấu ô tô 4 Hướng dẫn thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1 SV: NguyÔn Ngäc Toµn 31 líp « t« k44 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« Contents LỜI NÓI ĐẦU 1 PHẦN I: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 2 I Số li u... ta chọn số lò xo ép là 12 lò xo l Quan hệ lực và biến dạng của lò xo l’ Sơ đồ trên trình bày đặc tính chịu tải của lò xo và biến dạng của lò xo khi đóng và mở li hợp Đó là đường tuyến tính Plx: lực tác dụng lên lò xo khi đóng li hợp P’lx: lực tác dụng lên lò xo khi mở li hợp l: biến dạng của lò xo khi đóng li hợp l’: biến dạng của lò xo khi mở li hợp Khi mở li hợp lò xo lại biến dạng thêm một lượng... − 58 59).284 254 25 = 3378 N líp « t« k44 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« ΣRx = RAx + RBx – Pv1+ ROx = 0 RAy = Pv1 – RBx – ROx = 8880 – 3378 – 58 59 = - 357 N ⇒ RBx = 3378 N RAx = - 357 N (Ngược chiều ta chọn) Biểu đồ mômen phân bố nên trục của li hợp (trục thứ cấp của hộp số ) SV: NguyÔn Ngäc Toµn 26 líp « t« k44 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« 60 R Ay= 154 N 194 R Ax= 357 N 30 Me R Ox =58 59N... Theo xe tham khảo IFA. W50 ta chọn lò xo ép là loại lò xo trụ Số lượng lò xo ép được chọn theo đường kính ngoài của đĩa bị động D 2 = 340 mm Theo bảng 7 “ HDTK hệ thống li hợp của ô tô” D2 = 280÷380 dùng 12÷18 lò xo ép Lực cực đại tác dụng trên mỗi lò xo cho phép trong giới hạn: đối với xe tải Plx ≤ 100 KG PΣ : Lực ép tổng cộng của lò xo ⇒ PΣ ≤ 100 KG n ⇒ 756 ≤ 100 n n : số lượng lò xo ép ⇒ n ≥ 7 ,56 lò... (cm) 0,4.[τ x ] D = 5 8 ta chọn C = 8 d Vật li u chế tạo lò xo thường là thép các bon cao 85, 60F có ứng suất xoắn cho phép [τx] = 50 00÷7000, chọn ứng suất xoắn cho phứp [τx] = 50 00 KG/cm2 d= 75, 6.8 = 0 ,5 cm = 5 mm 0,4 .50 00 ⇒ D= C d = 8 x 0 ,5 = 4 cm ∆l = 0,2.P lx 0,2x 63 = = 0,18 cm = 1,8 mm C 70 SV: NguyÔn Ngäc Toµn 15 líp « t« k44 §å ¸n m«n häc thiÕt kÕ tÝnh to¸n « t« 0,18.8.1 05. 0 ,5 4 Vậy n0 = 1,6.63.43... 42183 2 = 67 65, 68 N/cm2 = 3 0,1.4,0 ⇒ σ th ≤ [σth] = 700 KG/cm2 Tại tiết diện cắt ngang của đĩa bị động thoả mãn được điều kiện bền * Tại tiết diện cắt ngang B: σth = M u2 + M x2 0,1d 3 = d = 50 mm = 5 cm 42 350 ,6 2 + 42183 2 = 4781, 95 N/cm2 = 487 ,5 N/cm2 0,1 .5 3 Tại tiết diện cắt ngang của đĩa bị động ở cuối thoả mãn điều kiện bền trục VII Lắp ghép li hợp Lắp ghép li hợp được tiến hành nhờ thiết bị gá... mở li hợp ∆ = ( 1 ,5 ÷ 2,0) mm Ta chọn ∆ = 2 mm ic : tỉ số truyền của hệ dẫn động ic = 27,8 δ : khe hở của đòn mở và bi tì δ = 3 ÷ 5 mm ta chọn δ = 3mm Sl : hành trình làm việc của bàn đạp S0: hành trình tự do của bàn đạp [St] : hành trình tìm bàn đạp cho phép Đối với xe tải [St] = 180mm St = 2 x 27,8 + 3 x 6, 95 = 90, 35 mm ⇒ St ≤ [St] = 180 mm Vậy hệ dẫn động ta đã chọn ở trên thoả mãn điều kiện mở li. .. 2 Hành trình bàn đạp 11 VI Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của li hợp: 12 1 Tính sức bền đĩa bị động: 12 2 Lò xo ép li hợp: 14 3 Lò xo giảm chấn: 16 5 Trục li hợp: 20 VIII Chế độ và phương pháp bảo dưỡng hệ thống li hợp 29 TÀI LI U THAM KHẢO .31 Contents 32 SV: NguyÔn Ngäc Toµn 32 líp . động cơ ô tô. β : Hệ số dự trữ của li hợp Theo xe tham khảo IFA W50 ta chọn M emax = 43 KG.m là loại xe vận tải theo thực nghiệm người ra đưa ra hệ số dự trữ của li hợp β = 1,6 ÷ 2, 25. Hệ số. li hợp: Khi đóng li hợp có thể sảy ra hai trường hợp: - Đóng li hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột nhả bàn đạp li hợp, trường hợp này không tốt cho bộ li. êm dịu bằng ly hợp nhiều đĩa. 1.Công dụng của ly hợp - Truyền mômen từ động cơ đến hệ thống truyền lực. - Ngắt tạm thời động cơ khỏi hệ thống truyền lực. - Đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền