Kết cấu và tính toán ôtô

Trong quá trình tính toán để hoànthành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khókhăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự hướng dẫn

ĐỀ CƯƠNG THIẾT KẾ MÔN HỌC

Tên học phần: KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN ÔTÔ Chuyên nghành: CƠ KHÍ ÔTÔ

Số đơn vị học trình: 01

1.1 Công dụng của hệ thống thiết kế :……… ……….3

1.2 Nêu và phân tích các yêu cầu của hệ thống thiết kế :………3

II.GIỚI THIỆU PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ LY HỢP……… ………5

2.1 Các thông số đã cho……….……… …….…5

2.2 Phương án thiết kế ly hợp……….……… …6

2.3.Phương án dẫn động ly hợp……….……….……… ….8

III.NỘI DUNG TÍNH TOÁN……….……… … 10

3.1 Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:……….…… …… ….…10

3.1.1 Xác định các thông số cơ bản của ly hợp:… …….……… … 10

3.1.2 Kiểm tra khả năng làm việc……… ………11

3.2 Thiết kế giảm chấn :……… 13

3.3 Tính bền cho một số chi tiết cơ bản của ly hợp :………15

3.3.1.Tính toán lò xo ép ly hợp:………15

3.3.2 Tính toán sức bền của đĩa bị động ,……… ………18

3.4 Đĩa chủ động……….……24

3.5.Tính toán và thiết kế dẫn động ly hợp:……….……25

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNG

NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từngbước tiến bộ Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tônói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giớinhư Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô Để góp phần nâng caotrình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán

đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệuriêng cho mình trên thị trường quốc tế

Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em được tổ

bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học Trong quá trình tính toán để hoànthành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khókhăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự hướng dẫn

hết sức tận tình của thầy giáo Nguyễn Văn Bang, giờ đây sau một thời gian làm

việc hăng say, nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong Đồ án môn hoc Tính toánthiết kế ôtô Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vàotính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn

và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp

đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa

về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình

Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp củamình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới Cảm

ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Văn Bang, đã giúp em sớm hoàn thành tốt

Đồ án môn hoc này.Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầygiáo

I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ

1.1 Công dụng của hệ thống thiết kế :

Hiện nay trên ô tô, máy kéo có nhiều loại ly hợp khác nhau, ly hợp là mộtcụm chi tiết quan trọng, có tác dụng tách nối truyền động từ động cơ đến hộp sốkhi gài số, hay nói cách khác, ly hợp là bộ phận dùng để nối trục khuỷu dộng cơvới hệ thống truyền lực, để truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền động đế

hệ thống truyền lực nhanh chóng, dứt khoát Ngoài ra, ly hợp còn là cơ cấu an toàncho hệ thống truyền lực khi quá tải

1.2 Nêu và phân tích các yêu cầu của hệ thống thiết kế :

- Ly hợp phải truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị

nghĩa là hệ số dự trữ β > 1

- Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền lực,không gây va đập các bánh răng Khi ly hợp đóng êm dịu thì ô tô khởi hành từ từ

mà không bị giật, làm cho người lái đỡ mệt

- Mở dứt khoát nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơđến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn Nếu ly hợp mở không dứt khoát,dẫn đến việc khó già số êm dịu vì mômen quay của động cơ và mômen quy dẫncủa các chi tiết chuyển động của động cơ sẽ truyền tới trục sơ cấp của hộp số làmcho việc dịch chuyển các bánh răng vào ăn khớp khi gài số khác sẽ rất khó khăn

- Mômen quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực va đậplên bánh răng

- Đóng vai trò như một bộ phận an toàn để tránh tác dụng của hệ thống

- Điều khiển nhẹ nhàng và lực điều khiển nhỏ

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thường Khi lyhợp làm việc thì nhiệt độ các bề mặt làm việc là rất lớn Chính vì vậy, yêu cầu khithiết kế ly hợp là phải đảm bảo làm sao để bề mặt ma sát có thể thoát nhiệt tốt nhất.

- Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, độ tin cậy cao, điều chỉnh

- Lò xo trụ được sử dụng để cung cấp áp lực tác dụng lên đĩa ép Số lượng lò xo trụ

sử dụng thay đổi tùy thuộc vào nhiệm vụ của đĩa được thiết kế Các lò xo trụ tácdụng lên nắp ly hợp và đĩa ép

- Cần ép ly hợp được thiết kế để kéo đĩa ép ra khỏi đĩa ly hợp Một đầu của cần ép

ly hợp dính vào đĩa ép, đầu còn lại tự do và được thiết kế để ép vào trong

- Lò xo trụ thường được sử dụng trên xe thương mại hạng nặng

a) SƠ ĐỒ CẤU TẠO

9.đòn kéo 10.càng mở 11.bi chữ “ T “ 12.đòn mở 13.lò xo giảm chấn

b) NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:

- Ly hợp là loại thường đóng

- Ở trạng thái làm việc thì đĩa ép chịu tác dụng của lực đàn hồi lò xo(4) sẽ ép đĩa

ma sát(2) vào bề mặt của bánh đà(1) Đĩa ma sát nằm giũa bánh đà và đĩa ép(3)đồng thời nhờ bộ phận liên kết với vỏ ly hợp tạo thành 1 khối quay cùng với bánhđà

- Dưới tác động của người lái lên bàn đạp ly hợp(7) thông qua các đòn , chi tiếtdẫn động , càng mở đẩy ổ bi mở tỳ sát vào các đầu đòn mở ( đòn mở có cấu tạodạng đòn bẩy) , lực tác động ngược chiều lực ép của lò xo cho phép đĩa ép chuyểnđộng sang phải, đĩa ma sát tách khỏi bề mặt ma sát với bánh đà và đĩa ép Quátrình mở ly hợp cần phải nhanh chóng và dứt khoát

- Khi nhả ly hợp thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị(8) , thông qua các bộ phận dẫnđộng , tác dụng của lò xo ép , đĩa ma sát lại ép chặt vào giữa bánh đà và đĩa ép vàthực hiện truyền momen xoắn từ động cơ tới hộp số , Quá trình đóng ly hợp cầnphải từ từ , êm dịu

+Loại ly hợp một đĩa bị động:

• Dễ bố trí vì ống dầu thủy lực dễ sắp xếp hơn trục.

a).SƠ ĐỒ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN LY HỢP

1.Bánh đà; 2 Đĩa ma sát; 3 Đĩa ép; 4.lò xo ép; 5.vỏ ly hợp; 6.bạc mở;

7.bàn đạp; 8.lò xo hồi vị bàn đạp; 9.xy lanh chính;10.đường ống dẫn dầu 11.xy lanh lực; 12.càng mở;13.lò xo giảm trấn; 14.đòn mở;

b) NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG :

+ Khi mở ly hợp :

Người lái đạp bàn đạp (7) làm pitông trong xylanh chính dịch chuyển sang tráiđẩy dầu trong xylanh (9) theo đường ống dẫn (10) sang xylanh lực số (11) làmpittông của xylanh lực dịch chuyển sang phải đẩy đầu dưới của càng mở (12) dịchchuyển sang phải , đầu trên của càng mở dịch chuyển sang trái tì lên bạc mở (6) vàlàm bạc mở dịch chuyển sang trái óp lên đầu trên của đòn mở tác dụng lên lò xo trụ(4) lực tác động ngược chiều lực ép của lò xo cho phép đĩa ép chuyển động sangphải, đĩa ma sát tách khỏi bề mặt ma sát với bánh đà , quá trình mở ly hợp hoàn tất.+ Khi đóng ly hợp:

Khi người lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp , nhờ lò xo hồi vị (8) bàn đạp được trả

về vị tri ban đầu , làm pittông xy lanh (9) dịch chuyển sang phải Lúc này dầu từxylanh lực (11) theo đường ống dẫn (10) hồi về xylanh chính (9) Đầu dưới củacàng mở (12) dịch chuyển sang trái còn đầu trên của càng mở dịch chuyển sangphải.Đồng thời lò xo hồi vị gắn trên bạc mở (6) cũng kéo bạc mở dịch chuyển sangphải không ép lên lò xo trụ nữa Lò xo trụ được trả về vị trí ép ban đầu và ép đĩa

ép dịch chuyển sang trái và tiến hành ép đĩa ma sát vào bánh đà Lúc này ly hợpđược đóng an toàn

III.NỘI DUNG TÍNH TOÁN

3.1 Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:

3.1.1 Xác định các thông số cơ bản của ly hợp:

- Số đĩa bị động:

Memax =166.77(N/m) <465 (N/m) lên n=1→ 03 đòn mở

G: khối lượng ôtô =1875.9,81 = 18349 (N)

�: hiệu suất truyền lực = 0,92

γ : là phần nhiệt truyền cho đĩa, ly hợp 1 đĩa γ = 0,5

C : nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo,với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có

m : khối lượng đĩa ép m= 2 (kg)

3.2 Thiết kế giảm chấn :

Lò xo giảm chấn được đặt theo hướng tiếp tuyến trong các lỗ được khoét ở đĩabị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổimômen của động cơ và của hệ thống truyền lực ,đảm bảo truyền mômen một cách

êm dịu từ đĩa bị động đến moay-ơ trục ly hợp

Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được tính theo công thức:

.

Tính toán và kiểm tra bền lò xo giảm chấn :

Ta có số vòng làm việc của lò xo giảm chấn:

3 1

4 0

6,1

D P

d G

d : là đường kính dây lò xo giảm chấn, lấy d = 4 (mm)

D: là đường kính trung bình của vòng lò xo;D = 16 (mm)

Lấy 0

n

=7 ( vòng )

- Chiều dài của vòng lò xo ở trạng thái tự do là :

8 .

Vậy lò xo giảm chấn đảm bảo điều kiện về bền

3.3 Tính bền cho một số chi tiết cơ bản của ly hợp :

3.3.1.Tính toán lò xo ép ly hợp:

Lò xo ép dùng trong ly hợp thường đóng thường sử dụng lò xo ép dạng trụ vàđược đặt xung quanh đĩa ép , Số lượng của lò xo được chọn theo đường kính ngoàicủa đĩa bị động Đối với xe có đường kính ngoài đĩa bị động là D = 200(mm) thì

a.Lực ép cần thiết của một lò xo:

Lực ép cần thiết tính cho một lò xo được xác định theo công thức sau:

c.Đường kính dây và đường kính trung bình của lò xo:

Đường kính dây lò xo được xác định bằng công thức sau:

D k d

τ π

-d: Đường kính của dây lò xo

-D:Đường kính trung bình của lò xo

D k d

τ π

≥

Từ đó ta có đường kính trung bình của lò xo là:

D= 4.d = 4.4= 16 (mm)

d.Số vòng làm việc của lò xo:

lv lx

n D

d G C

8

3

d G n

8

3

4

=

(4.2)Trong đó:

-d:Đường kính dây lò xo.d= 4 (mm)

-D:Đường kính trung bình của lò xo D = 16 (mm)

Thay số vào công thức (4.2) ta có

3.3.2 Tính toán sức bền của đĩa bị động ,

-Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sátkhô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao ,đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xươngđĩa ,Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85).Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado ,phêrado đồng hoặc Atbet đồng ,

-Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán ,Vật liệu của đinh tán băng thép hoặc nhôm ,

a.Đinh tán nối giữa các tấm ma sát với xương đĩa :

chọn đường kính đinh tán là 5mm

1,5mm

Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :

( 2)

2

2 1

1 max 1

2

r r

r M

2 max 2

2

r r

r M

+

=

(N) (4.3)Lần lượt thay số vào (4.3) ta có :

F1= = 500 (N)

Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập ,

- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là:

4

2 1

1

d n

τc = = =2127 (KN/m²)

-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là:

d l n

F d

1

1

=σ

b Tính toán Moay-ơ đĩa bị động :

- Chiều dài moay-ơ được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động,moay-ơ được lắp với xương đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục bằng thenhoa

Tính toán moay-ơ ta tínhtoán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa.

Chọn D =22 (mm) ta tra bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông số khác của then hoa như sau:

Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình

-Đường kính trong : d=18 (mm)

-Chiều rộng của răng : b=5 (mm)

-Số răng là :Z=6

Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4.D=1,4.22=30,8(mm)

Khi làm việc then hoa của moay-ỏ chịu ứng suất chèn dập và cắt và đượckiểm nghiệm theo công thức sau:

e c

d D b L Z Z

.4

2 1

max

(4.5)

.8

(4.6)Trong đó :

L : Chiều dài moay-ơ ,L=30,8(mm)

D : Đường kính ngoài của then hoa , D=22(mm)

d : Đường kính trong của then hoa , d=18(mm)

b : Chiều rộng then hoa , b =5 (mm)Lần lượt thay số vào công thức (4.5) và (4.6) ta có:

• Đinh tán nối may ơ với xương đĩa:

Đinh tán nối may ơ với xương đĩa bị động thường làm bằng thép có đườngkính d = 6mm , chọn r =2,5 cm =0,025 m

Lực tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức

=

4

d n F

+ n: số đinh tán chọn n = 8;

+ d: đường kính đinh tán d = 6mm = 0,6cm;

+ l chiều dài bị chèn dập l = 0,6cm

Thay vào công thức trên ta có :

Như vậy các chi tiết của may ơ đĩa bị động đều đảm bảo đủ

3.4 Đĩa chủ động

- Đĩa chủ động thường được chế tạo bằng gang xám.Có bề dày (5-6)%đường kính ngoài tấm ma sát = 6%.20 =1,2 (cm)

- Đĩa chủ động được tính bền theo ứng suất chèn dập tại các vị trí nốiđĩa với bánh đà :

3.5.Tính toán và thiết kế dẫn động ly hợp:

a.Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp:

Các kích thước cơ bản và các thông số động học của cơ cấu dẫn động ly hợpcủa xe tham khảo theo sơ đồ ở trên hình vẽ

Kích thước đòn dẫn động

(mm)

Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực và cơ khí kết hợp

b.Xác định hành trình của bàn đạp ly hợp:

-Hành trình tự do của bàn đạp:Để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và bạcmở,được xác định bằng công thức sau:

Lực cần thiết của người lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp là:

dk dk

m bd

i

F F

-λm:Độ biết dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp λm=2,2(mm)

1

Từ công thức (5.3) ta có:

tl bâ i D

F p

4

2 1

đường kính xilanh chính đã chọn như trên thì thoã mãn áp suất trong hệ thống

Tài liệu tham khảo

2.Bài giảng cấu tạo ô tô _ thạc sỹ Nguyễn Hùng Mạnh_ Bộ môn Cơ khí ô tô _

Trường đại học Giao thông vận tảI Hà Nội

3 Kết cấu ô tô_ Nguyễn Khắc trai chủ biên _ NXB Bách Khoa Hà Nội.

4 Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí _ tập 1 _ Trịnh Chất -Lê Văn Uyển , NXB

giáo dục _ 2002