TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP

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, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỷ thuật ngành giao thông vận tải củng phát triển rất mạnh mẽ

Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn: Phạm Bội Chương Kết quả đánh giá: . . . . . Giáo viên chấm: Kết quả đánh giá: . . . . Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 1 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL 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, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học và kỷ thuật ngành giao thông vận tải củng phát triển rất mạnh mẽ .Ôtô ngày càng trở thành một phương tiện đi lại, vận chuyển hàng hóa và hành khách phổ biến kéo theo nó là nhu cầu về đội ngũ để phục vụ cho ngành. Sau khi học xong môn học Ô tô II, chúng em đã vận dụng những kiến thức đã học để làm đồ án - Tính toán Ô tô II. Trong quá trình tính toán để hoàn thành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của em, sự giúp đỡ của các bạn trong lớp, và sự hướng dẫn hết sức tận tình của thầy giáo Phạm Bội Chương, các thầy giáo trong khoa giờ đây sau một thời gian làm việc hết mình, nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong Đồ án môn học Ô tô II. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán một bài tập 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 xem xét, 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 này mỗi người trong chúng em đều đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của mình, đã dần hình thành cho mình phuong pháp học tập và nghiên cứu mới. Cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Phạm Bội Chương đã giúp chúng em hoàn thành tốt Đồ án này. Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong khoa. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên : Nguyễn Văn Quân Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 2 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL ĐỒ ÁN MƠN HỌC ƠTƠ 2 Họ và tên sinh viên : Nguyễn Văn Qn : Lớp : ĐHLT CNKT ƠTƠ B: Khóa : K2 Tên đề tài : TÍNH TỐN THIẾT KẾ LY HỢP I. SỐ LIỆU CHO TRƯỚC : - Loại ơtơ : Ơtơ du lịch - Trọng lượng tồn xe G a = 1330 (KG) - Mơmen cực đại M emax = 9,3 (mã lực), n M = 2900 (vòng/phút) - Cơng suất cực đại N max = 50 (mã lực), n N = 4750 (vòng/phút) - Ký hiệu bánh xe : 6,00 – 13 - Vận tốc cực đại v max = 120 (km/h) - i h1 = 3,81 - Lò xo ép dạng đĩa - Dẫn động thủy lực II. NỘI DUNG CẦN HỒN THÀNH : - Phân tích kết cấu chọn phương án thiết kế ly hợp - Xác định mơmen ma sát của ly hợp - Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp - Tính cơng trượt riêng - Tính tốn sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp - Tính tốn dẫn động ly hợp III. BẢN VẼ : - 01 bản vẽ A 0 : vẽ cắt dọc và ngang của ly hợp - 01 bản vẽ A 3 : hệ thống dẫn động ly hợp Svth:Nguyễn Văn Qn Gvhd: Phạm Bội Chương 3 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn Nguyễn Văn Quân Phạm Bội Chương Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 4 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ I.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 một cụm chi tiết quan trọng, có tác dụng tách nối truyền động từ động cơ đến hộp số khi gài số, hay nói cách khác, ly hợp là bộ phận dùng để nối trục khuỷu dộng cơ với 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 toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải. I.2. Nêu và phân tích các yêu cầu của hệ thống thiết kế : 1. Ly hợp phải truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. Để thực hiện điều đó thì M ms ly hợp > M emax nghĩa là hệ số dự trữ β > 1. 2. 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. 3. Mở dứt khoát nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơ đến 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 dẫn của các chi tiết chuyển động của động cơ sẽ truyền tới trục sơ cấp của hộp số làm cho việc dịch chuyển các bánh răng vào ăn khớp khi gài số khác sẽ rất khó khăn. Việc mở dứt khoát và nhanh chóng sẽ giảm lực va đập giữa các bánh răng. 4. Mômen quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực va đập lên bánh răng. 5. Đóng vai trò như một bộ phận an toàn để tránh tác dụng của hệ thống truyền lực, những lực qua lớn khi xẩy ra quá tải : M ms ly hợp < M emax . 6. Điều khiển nhẹ nhàng và lực điều khiển nhỏ. 7. Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thường. Khi ly hợp làm việc thì nhiệt độ các bề mặt làm việc là rất lớn. Chính vì vậy, yêu cầu Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 5 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL khi thiết kế ly hợp là phải đảm bảo làm sao để bề mặt ma sát có thể thoát nhiệt tốt nhất. 8. Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, độ tin cậy cao, điều chỉnh và chăm sóc dễ dàng. I.3. PHÂN LOẠI SƠ BỘ HỆ THỐNG THIẾT KẾ : Dựa vào cách truyền mômen quay từ động cơ tới hệ thống truyền lực mà có thể chia các loại ly hợp : 1. Ly hợp ma sát : Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát. Trên ô tô thì loại ly hợp ma sát được dùng nhiều, tùy theo hình dạng của chi tiết mà chia ra các loại: - Ly hợp đĩa : Phần thụ động có 1,2 hay 3 đĩa ma sát, tùy theo tải trọng từng loại xe. Loại ly hợp ma sát 1 đĩa có kết cấu đĩa thụ động và hệ dẫn động ly hợp đơn giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, mômen của các chi tiết thụ động bé, giá thành rẻ. Tuy nhiên khi làm việc dễ xẩy ra mòn bề mặt ma sát. Hay đĩa ma sát bị đảo, dẫn đến ly hợp mở không dứt khoát. loại 2 đĩa đóng êm dịu hơn do có nhiều đĩa nên các bề mặt ma sát tiếp xúc với nhau từ từ khi đóng ly hợp. Tuy nhiên việc định vị các đĩa ma sát khi cắt ly hợp là khó khăn. - Ly hợp hình côn : Phần đĩa thụ động có hình côn. - Ly hợp hình trống: Phần đĩa thụ động làm theo dạng má phanh tàn trống. Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô nữa vì mômen quán tính của các chi tiết thụ động của chúng lớn gây tải trọng va đập lớn lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp. 2. Ly hợp thủy lực : Truyền mômen quay bằng cách nhờ tác dụng của trường nam cham điện. Đóng ly hợp êm dịu, ngắt ly hợp dứt khoát, độ tin cậy cao. Nhược điểm chính là kết cấu cồng kềnh, hiệu suất giảm do tổn hao điện từ, giá thành cao. . CHỌN LOẠI LY HỢP, SƠ ĐỒ LY HỢP, SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG LY HỢP .1. Chọn loại ly hợp : Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 6 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL Qua phân tích sơ bộ như trên, ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa để thiết kế cho loại xe con được yêu cầu. Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ bố trí xung quanh, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa. - Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, thoát nhiệt tốt, kích thước gọn, có rộng chỗ để bố trí cốc ép, mômen truyền qu bề mặt ma sát rất lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là lực ép phân bố không đều, việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó. Khi lắp ở động cơ cao tốc lò xo bị biến dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép. - Ly hợp lò xo côn : Dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn. Tuy vậy mômen truyền qua bề mặt ma sát lại nhỏ vì áp suất của lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở, việc bố trí cốc ép khó khăn do không gian phần giữa chật hẹp, ngoài ra việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặ ma sát khó. - Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn, vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiệm vụ đĩa ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm hối lượng của ly hợp. nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp chỉ cấn nhỏ, mở nhẹ nhàng. Lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân phối đều. Do vậy mà khi sử dụng lò xo đĩa lực tác dụng lên bàn đạp cần thiết để giữ cho ly hợp ở trạng thái mở giảm và sự mài mòn các bề mặt ma sát trong giới hạn nào đó không làm giảm mà thậm chí còn làm tăng lực ép. Nhược điểm của ly hợp lò xo đĩa côn là rất khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích thước nhỏ. Mặc dù đối với ly hợp lò xo đĩa côn, việc chế tạo lò xo đĩa rất khó đạt được đặc tính phi tuyến yêu cầu nhưng với những ưu điểm trên nên ta chọn ly hợp lò xo đĩa côn một đĩa ma sát để thiết kế cho xe. Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 7 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL P 1 P P 2 λ1 λ2 λ ∆λ A 1 2 3 Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn đặc tính của các lò xo 1 - Lò xo đĩa ; 2 - Lò xo trụ ; 3 - Lò xo côn .2. Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp : Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết. Trên ô tô máy kéo hiện nay thường dùng hai loại dẫn động là : dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực. Có thể kết hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn mômen từ động cơ truyền đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dang nhanh chóng, không va đập trong quá trình gài số. Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau: 1. Dẫn động cơ khí - Dẫn động cơ khí có cường hóa chân không. - Dẫn động cơ khí có cường hóa thủy lực. - Dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén. 2. Dẫn động thủy lực - Dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén. Trong đó: - Dẫn động cơ khí có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sữa chữa đơn giản, làm việc tin cậy giá thành rẻ. Tuy nhiên, nó có nhược điểm : trong trường hợp chỗ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu khớp của dẫn động lớn, làm giảm hiệu suất dẫn động cơ khí thì vấn đề làm kín sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn do động cơ đặt trên các đối đỡ đàn hồi. Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 8 f e c d 1 b a δ s S n Q d 2 d Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL - Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững chắc cao nên giảm được dành trình tự do của bàn đạp. Dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dich chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọng động. Tuy vậy, dẫn động thủy lực có nhược điểm : kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín khít cao, đắt tiền, làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí (Khi rò rỉ trên đường ống). Do những ưu điểm vượt trội của dẫn động thủy lực nên ta chọn loại dẫn động ly hợp bằng thủy lực dùng để thiết kế cho xe con. .3. Sơ đồ dẫn động ly hợp : Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý dẫn đồng ly hợp Các thống số đề đồ án được giao: STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị 1 Loại xe Xe Con Svth:Nguyễn Văn Quân Gvhd: Phạm Bội Chương 9 Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL 2 Trọng lượng tồn bộ a G 1330 KG 3 Cơng suất cực đại maxe N 36,8 KW 4 Số vòng quay ứng với mơmen xoắn cực đại N n 4750 Vòng/Phút 5 Mơmen cực đại maxe M 93 N.m 6 Số vòng quay ứng với mơmen cực đại M n 2900 Vòng/Phút 7 Tỷ số truyền số 1 1h i 3,81 8 Tỷ số truyền truyền lực chính 0 i 4,22 9 Bán kính động lực học bánh xe bx R 0.296 m Trong đó: -Cơng suất cực đại đề cho là N emax = 50 (mã lực) ≈ 36,8 (KW) -Ký hiệu bánh xe : 6,00 - 13 Ta có cơng thức xác định bán kính động lực học của bánh xe là: .( ).25,4 2 bx d R B λ = + (m) Với λ là hệ số kể đến biến dạng của lốp. Lốp có áp suất thấp chọn (0,93 0,935) λ = ÷ . Chọn 0,935 λ = . Thay số vào ta có 13 0,935.(6 ).25,4 296,863( ) 0.296( ) 2 bx R mm m = + = = II. TÍNH TỐN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA LY HỢP II.1. Tính tốn đĩa bị động và đĩa ép : II.1.1. Mơmen ma sát u cầu của đĩa ly hợp : Để đảm bảo truyền hết mơmen động cơ xuống hệ thống truyền lực mà khơng bị trượt trong bất kỳ điều kiện sử dụng nào thì mơmen ma sát của ly hợp sinh ra phải ln ln lớn hơn mơmen cực đại của động cơ, tức là: M ms = β .M emax ( N.m ) (3.1) Trong đó : - M emax = 93 ( N.m ) Svth:Nguyễn Văn Qn Gvhd: Phạm Bội Chương 10 [...]... tán đảm bảo bền III.3 .Tính toán lò xo ép ly hợp: II.3.1 Chọn loại,cách lắp đặt Svth:Nguyễn Văn Quân Chương 23 Gvhd: Phạm Bội Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL Ly hợp với lò xo ép loại đĩa có kết cấu đơn giản do lò xo ép lúc này luôn làm nhiệm vụ của đòn mở hơn nữa lò xo đĩa có đặc tính phi tuyến rất hợp với điều kiện làm việc của ly hợp Đối với xe du lịch đang thiết kế ta chọn loại ly hợp lò xo đĩa côn Hình... phép đối với xe con là : Lr ≤1000 [KJ/ m2] So sánh kết quả giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho phép ta thấy chúng chênh lệch nhau không đáng kể vì vậy ly hợp làm việc vẫn đảm bảo được tuổi thọ c) Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp : Công trượt của ly hợp biến thành nhiệt năng làm nung nóng các chi tiết của nó, do đó khi tính toán thiết kế ly hợp phải tiến hành kiểm tra nhiệt độ làm việc xem có... trong quá trình diễn biến thực tế khi đóng ly hợp gồm hai giai đoạn : - Tăng mô men quay của ly hợp Ml từ giá trị 0 đến Ma khi bắt đầu đóng ly hợp, lúc đó ô tô bắt đầu khởi hành tại chỗ -Tăng mô men quay của ly hợp Ml đến giá trị mà trượt của ly hợp không còn nữa Công trượt của động cơ ở giai đoạn đầu của thời gian t1 sẽ tiêu hao cho sự trượt và nung nóng ly hợp Công trượt ở giai đoạn đầu L1 được xác... mặt làm việc hoặc do ứng suất cắt khi truyền mô men lớn như vậy tính toán moay ơ ta tính toán d h theo ứng suất cắt và dập ở then hoa Sơ đồ tính toán moay ơ như hình 4.2 D dtb Svth:Nguyễn Văn Quân Chương 20 Gvhd: Phạm Bội Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL Do trục ly hợp cũng là trục sơ cấp của hộp số , nên đường kính ngoài trục ly hợp D được tính theo trục sơ cấp hộp số xác định bằng công thức sau : 1 D... điểm B (do tăng ga), sau đó giảm xuống điểm C (tương ứng với điểm kết thúc trượt ly hợp) Khoảng thời gian từ O đến C là thời gian đóng ly hợp tđ Trong thời gian tđ, mômen ma sát của ly hợp tăng gần như tỷ lệ thuận với thời gian, tức có thể viết Ml = K.t, trong đó K là hệ số đặc trưng cường độ đóng ly hợp Để xác định công trượt của ly hợp, ta khảo sát mô hình tương đương : động cơ – hệ thống truyền... tính được vào công thức (3.10) ta tính được công trượt của toàn bộ ly hợp là:  0, 039 2  1 L = 5, 44 × 303,53 × + × 41 ÷+ × 0459 × 1, 0, 303,532 = 3698, 7 (J)  2 3 2   b) Công trượt riêng của ly hợp : Svth:Nguyễn Văn Quân Chương 16 Gvhd: Phạm Bội Trường ĐHSP kt Vinh Khoa: CKĐL giá trị tuyệt đối của công trượt L chưa phản ánh được khả năng chống mài mòn và điều kiện làm việc của ly hợp Các ly hợp. .. Khi ly hợp trượt thì sẽ sinh ra công ma sát Công này biến thành nhiệt năng đốt nóng các chi tiết của ly hợp làm giảm hệ số ma sát và tính đàn hồi của lò xo ép Để nghiên cứu sự trượt của ly hợp, ta xét quá trình khởi hành ô tô biểu diễn trên Hình 3.1 Điểm A tương ứng với thời điểm ô tô bắt đầu dịch chuyển khi mômen ma sát tăng lên bằng mômen cản quy dẫn về trục ly hợp, tức là : Ml = Ma và được tính. .. đĩa ma sát thì ly hợp vẫn đảm bảo bền khi làm việc II.1.4 Lực ép của cơ cấu ép : Lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu được xác định từ công thức sau : β.M e max F = µ.R Z tb ms (N) 1, 4.93 F = 0, 25.0, 09.2 = 2893,3 (N) II.2 Tính toán công trượt riêng và chế độ nhiệt làm việc cảu ly hợp : Khi ly hợp được mở rồi... định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức : δ≥ ( π 2 R2 m − R12 ρ ) (3.13) Trong đó : ρ : Khối lượng riêng của đĩa ép Với vật liệu làm bằng gang thì ρ = 7800(kg/m3) Thay số các đại lượng đã biết vào (3.13) ta có: δ≥ 3,8 = 0, 034 (m) = 34 (mm) π 0,102 − 0, 07652 7800 ( 2 ) III TÍNH TOÁN SỨC BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA LY HỢP III.1 Tính toán sức bền của đĩa... =4,22 δt : Hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực Trong tính toán thiết kế lấy δt =1,05÷1,06 Chọn δt =1,05 Thay vào (3.6) và (3.7) ta có : Ga rbx 2 1 1330.0, 2962 1 Ja = × δ t = 1, 05 = 0, 0459 ( KG.m.s2 ) 2 g (ih i0 ) 2 9,81 ( 3,81.4, 22 ) Ma = Ga × ×rbx 1330.0, 02.0, 296 ψ = = 0,544 ih × o × t i η 3,81.4, 22.0,9 ( KG.m ) Phương pháp tính công trượt này tính trong quá