Thiết kế hệ thống ly hợp cho xe 12 chỗ (Link bản vẽ: https://bit.ly/lyhopxe12cho)

Ngoài ra, trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những 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

mục lục

lời nói đầu……… 3

chơng 1 tổng quan về cụm ly hợp trên ôtô………… 6

1.1.Công dụng, yêu cầu, phân loại ……… 6

1.2.ảnh hởng của ly hợp khi gài số và khi phanh 8

1.3.Ly hợp ma sát 9

1.4.Ly hợp thuỷ lực 12

1.5.Ly hợp điện từ 13

chơng 2 lựa chọn phơng án thiết kế 15

2.1.Lựa chọn loại ly hợp 15

2.2.Phơng án chọn loại lò xo ép 15

2.3.Đĩa bị động ly hợp 17

2.4.Lựa chọn phơng án dẫn động 18

chơng 3 Tính toán thiết kế cụm ly hợp 28

3.1.Tính chọn các thông số và kích thớc cơ bản 28

3.2.Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 31

3.3.Tính bền các chi tiết của ly hợp 36

3.4.Tính hệ thống dẫn động ly hợp 56

chơng 4 Phơng án công nghệ gia công chi tiết 62

4.1.Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 62

4.2.Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 63

4.3.Xác đinh phơng pháp chế tạo phôi và thiết kế bản vẽ chi tiết lông phôi 64

4.4.Xác định thứ tự các nguyên công 65

4.5.Xác định chế độ cắt cho các nguyên công 65

chơng 5.Sửa chữa, bảo dỡng và điều chỉnh ly hợp 71

5.1.Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát 71

5.2.Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp 72

5.3.Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở 73

5.4.Kiểm tra khớp trợt và vòng bi nhả ly hợp 73

5.5.Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp 74

5.6.Những h hỏng thờng gặp và bảo dỡng sửa chữa 75

kết luận 81

Tài liệu tham khảo 82

Lời nói đầu

Đất nớc ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sự phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có b-

ớc phát triển vợt bậc và thu đợc những thành tựu quan trọng Khoa học kỹ thuật đã đợc áp dụng phổ biến trong đời 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 của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển nh Việt Nam Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con ngời Ngoài ra ôtô còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác nh : Y tế, cứu hoả, cứu

hộ Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những…mục tiêu chiến lợc trong sự phát triển của đất nớc Thực tế nhà nớc ta cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lợc dài hạn

đến năm 2015, 2020 Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nớc phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng đợc 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 nhng trong những năm gần đây

đã có nhiều bớc phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ mới đã đợc phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống Ngoài ra ngời ta còn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô truyền thống nh nghiên cứu

ôtô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái

tự động Tuy nhiên trong điều kiện của n… ớc ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ về ôtô truyền thống

Trên ôtô, ngời ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau Trong đó

ly hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực của ôtô Hệ thống ly hợp có ảnh hởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điều khiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ

thống truyền lực trên ôtô Nên để chế tạo đợc một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất ợng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng Do đó em đã

l-đợc giao đề tài “ Thiết kế hệ thống ly hợp xe ôtô 12 chỗ” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệ thống

ly hợp cho ôtô Với đề tài đợc giao, em đã chọn xe Toyota Hiace làm xe cơ sở

để tham khảo các thông số ban đầu Trong nội dung đồ án, em đã cố gắng trình bày một cách cụ thể nhất về hệ thống ly hợp trên ôtô, bao gồm từ phần tổng quan về hệ thống ly hợp đến quy trình thiết kế chế tạo một bộ ly hợp hoàn chỉnh có thể hoạt động đợc cũng nh những h hỏng có thể xảy ra và cách bảo dỡng, sữa chữa hệ thống ly hợp

Trong thời gian đợc cho phép, với sự hớng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của Thầy giáo - Thạc sĩ trịnh minh hoàng cùng các thầy giáo trong bộ môn Ôtô và xe chuyên dụng, em đã hoàn thành đồ án của mình Mặc dù bản thân đã có cố gắng và đợc sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hớng dẫn trịnh minh hoàng

và các thầy giáo trong bộ môn Ôtô và xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trờng ĐHBK Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ

án này

Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2009

Sinh viên:

Ngô Mạnh Linh

Chơng 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 hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực Do đó

nó có nhiệm vụ tách và nối hai bộ phận này với nhau trong trờng hợp cần thiết nh: Khi xe bắt đầu chuyển bánh, khi chuyển số Ngoài ra, trong quá trình

ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những 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

+ 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 đợc truyền bằng cách kết hợp các phơng pháp trên Thông thờng 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 thờng đóng: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng thái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra Đại đa số các ly hợp trên ôtô dùng loại này

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

- Theo dạng lò xo của đĩa ép:

+ Ly hợp sử dụng lò xo trụ bố trí theo vòng tròn

Ly hợp trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải truyền hết đợc mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bi trợt

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

hệ thống truyền lực

- Mômen quán tính của phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọng động 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 trợt khi bị quá tải

- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bịtrợt trong quá trình làm việc.

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

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thớc nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dỡng

1.2.ảnh hởng của ly hợp khi gài số và khi phanh

1.2.1.Khi gài số:

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

để giảm mômen quán tính phần bị động và các chi tiết của hộp số có liên quan

động học đến phần bị động của ly hợp Nh vậy việc ngắt ly hợp khi sang số không những làm cho việc sang số đợc 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

Nếu mômen Mjmax lớn hơn mômen ma sát của ly hợp thì ly hợp bị trợt và

hệ thống 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 độ bền của trục các đăng thì có thể trục các đăng bị gãy do quá tải

đạp của ngời lái.

1.3.1.Ly hợp ma sát một đĩa:

4 5

Nguyên lý hoạt động:

- Khi ly hợp ở trạng thái đóng:

Dới tác dụng của lò xo ép 5 làm đĩa ép 3 ép đĩa bị động với bánh đà, nhờ vậy tạo đợc sự ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động và làm cho chúng

ép sát vào nhau Do đó khi động cơ quay thì mô men của động cơ đợc truyền

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

động

- Khi ngắt ly hợp:

Dới 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 của đòn mở 12, đầu dới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép 3 khỏi

đĩa bị động làm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắt dòng công suất từ động cơ sang hệ thống truyền lực

Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bị

động bị mòn nên khe hở δ bị giảm xuống làm ảnh hởng đến hành trình tự do của bàn đạp Do đó khe hở δ phải đợc đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnh thờng xuyên

+ Chỉ truyền đợc mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70 ữ

80 KGm thì cần đờng kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho ly hợp cồng kềnh

1.3.2.Ly hợp ma sát hai đĩa:

Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của ly hợp ma sát hai đĩa cũng tơng tự

nh ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai maoy ở đĩa

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

+ Giảm đợc đờng kính chung của đĩa ma sát, bánh đà mà vẫn đảm bảo…truyền đủ mômen cần thiết của động cơ

- Nhợc điểm: Mở không dứt khoát, nhiệt lớn, kết cấu phức tạp nên khó bảo ỡng và sữa chữa

d-δ

1.4.Ly hîp thñy lùc

Ly hîp thuû lùc truyÒn m«men th«ng qua chÊt láng

B¸nh b¬m B¸nh Tuabin

một khớp nối thuần túy nên còn gọi là khớp nối thủy lực.

Ưu nhợc điểm:

- u 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 dỡng sữa chữa

- Nhợc điểm :

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

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

+ Độ nhạy quá cao làm ảnh hởng 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 1.4.Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.

1.Bánh đà 2.Khung từ 3.Cuộn dây 4.Mạt sắt.

5.Lõi thép bị động nối với hộp số 6.Trục ly hợp.

Nguyên lý hoạt động:

- Khi mở ly hợp : Khi không cấp điện cho cuộn dây 3 nên không có lực

từ trong cuộn dây, nên phần chủ động 1 là bánh đà và phần bị động 5 là lõi thép không hút nhau nên khi động cơ không quay mômen không truyền ra trục ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây 3 làm xuất hiện lực điện

từ trong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà 1 và lõi thép bị động 5

Nh vậy khi bánh đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen đợc truyền từ động cơ sang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa bánh đà và lõi thép không đủ lớn nên giữa khe hở bánh đà và lõi thép ngời ta đa vào những mạt sắt Khi có từ trờng, chúng tạo thành những đờng sức tạo thành dây sắt cứng nối bánh đà và lõi thép với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa bánh đà và lõi thép đợc tăng lên

Chơng 2 Lựa chọn phơng án thiết kế2.1.Lựa Chọn loại ly hợp.

Ly hợp trên ôtô thờng dùng là loại ly hợp ma sát dạng thờng đóng, có một hoặc hai đĩa bị động

Với đề tài thiết kế ly hợp cho xe ôtô con, với yêu cầu cơ bản là phải có độ bền

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

2.2.Phơng án chọn loại lò xo ép.

abc

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

Lò xo trụ thờng đợc bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép

Fl

∆l

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dới tác dụng của lực ly tâm, thờng sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp.

u điểm:

- Kết cấu nhỏ gọn, khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép tác dụng lên

đĩa ép lớn

- Đảm bảo đợc lực ép đều lên các bề mặt ma sát bằng cách bố trí các lò

xo đối xứng với nhau và với các đòn mở

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

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

Nhợc điểm:

- Các lò xo thờng không đảm bảo đợc 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 đó phải chế tạo lò xo thật chính xác nều không thì lực ép không đều

sẽ làm cho đĩa ma sát mòn không đều và dễ bị cong vênh

- Lò xo côn có dạng tuyến tính ở vùng làm việc nhỏ, sau đó khi các vòng

lò xo bắt đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh, do đó nó đòi hỏi phải tạo đợc lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của

lò xo sẽ giảm rất nhanh

- Lò xo đĩa có đặc tính làm việc hợp lý vì trong vùng làm việc lực ép thay

đổi không dáng kể theo biến dạng Do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn

và khi đĩa ma sát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể

đờng xẻ rãnh này chia đĩa bị động ra nhiều phần Số lợng các rãnh tuỳ theo ờng kính đĩa Các đờng xẻ rãnh cũng làm cho đĩa bị động đỡ cong vênh khi bị nung nóng khi làm việc và làm tăng khả năng thoát các bụi sinh ra trong quá trình ly hợp làm việc do các tấm ma sát bị mòn.

đ-2.4.lựa chọn phơng án dẫn động.

Hệ thống dẫn động ly hợp có tác dụng truyền lực bàn đạp của ngời lái tác

động vào bàn đạp đến ly hợp để thực hiện việc đóng ngắt ly hợp

Dẫn động ly hợp thờng là dẫn động cơ khí hoặc thủy lực Dẫn động cơ khí có u điểm chung là kết cấu đơn giản dễ chế tạo tuy nhiên chúng cũng có nhợc điểm là lực bàn đạp thờng phải lớn và khó bố trí với những ôtô có động cơ đặt xa ngời lái Dẫn động cơ khí đợc thờng đợc sử dụng trên một số ôtô con

và ôtô tải do ôtô con có yêu cầu lực bàn đạp nhỏ và ôtô tải thờng có bình khí nén nên việc bố trí trợ lực thuận lợi, dẫn động thủy lực hiện nay đợc sử dụng trên hầu hết các loại ôtô con và ôtô chở khách do có u điểm rất lớn là nhỏ gọn, tạo đợc lực bàn đạp lớn, dế bố trí trên ôtô và thời gian tác động nhanh

Để giảm lực của ngời lái tác dụng lên bàn đạp, trong hệ thống dẫn động

có thể có bố trí bộ phận trợ lực bằng cơ khí, thủy lực, khí nén hoặc chân không Hiện nay, đợc sử dụng phổ biến hơn cả trên các loại ôtô là dẫn động thủy lực kết hợp với bộ trợ lực Trợ lực trên ôtô con có thể là trợ lực chân không, còn các ôtô tải thì thờng sử dụng hệ thống trợ lực bằng khí nén do có sẵn bình khí nén

Mục đích của việc thiết kế hệ dẫn động ly hợp là dễ bố trí, điều khiển dễ dàng, đảm bảo độ tin cậy đồng thời đảm bảo tính kinh tế Do đó phơng án dẫn

động phải đáp ứng đợc các yêu cầu của hệ thống dẫn động đã nêu ở trên

Các phơng án dẫn động thờng dùng là:

- Dẫn động cơ khí

Ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp, lực bàn đạp thông qua đòn dẫn động 9

và càng mở 6 làm cho bi T 4 dịch chuyển sang trái tỳ vào đầu đòn mở, đòn mở kéo đĩa ép và đĩa bị động tách khỏi các bề mặt làm việc làm mở ly hợp

- Khi đóng ly hợp : Ngời lái thôi không tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời lò xo hồi vị bi T kéo bi T dịch chuyển sang phải và thôi không ép vào đòn mở nữa Khi đó lò xo ép lại

ép đĩa ép và đĩa bị động trở lại trạng thái làm việc ban đầu

u nhợc điểm :

- u điểm: Kết cấu đơn giản nên dễ chế tạo và bảo dỡng, sửa chữa

Mở nhanh và dứt khoát

Giá thành rẻ

- Nhợc điểm: Lực ma sát giữa các cơ cấu lớn nên dẫn đến nặng khi đạp

Có thể khắc phục bằng cách sử dụng trợ lực Đóng không êm dịu

đẩy bi T 7 dịch chuyển sang trái và ép vào đòn mở 4 Đòn mở kéo đĩa ép cùng

đĩa bị động tách ra khỏi bề mặt làm việc và ly hợp đợc ngắt Đồng thời sự chuyển động tơng đối giữa pittông và xy lanh của xy lanh phân phối 10 làm

mở van khí nén Khí nén từ bình khí đi qua xy lanh phân phối, qua ồng dẫn 1 vào xy lanh công tác 2 đẩy pittông của xy lanh này dịch chuyển sang phải đẩy vào càng mở 3 làm giảm bớt một phần lực cho ngời lái

- Khi đóng ly hợp :

Khi ngời lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp, lò xo hồi vị bàn đạp kéo bàn

đạp trở về vị trí ban đầu Đồng thời kéo xy lanh phân phối 10 sang phải làm kéo càng mở 3 thôi 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 xy lanh phân phối 10 đợc 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 khí nén tác dụng lên xy lanh công tác nữa và

xy lanh công tác cũng thôi không tác dụng lực lên càng mở 3 nữa

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

Khi ngời lái giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì xy lanh phân phối

10 cũng dừng tại một vị trí nhất định Lúc này van khí nén vẫn mở và khí nén vẫn vào xy lanh công tác tuy nhiên lợng khí nén vào trong xy lanh công tác là không đổi cho nên ly hợp đợc mở ở một vị trí nhất định

u nhợc điểm :

- u điểm :+ Giảm đợc lực của ngời lái tác dụng lên bàn đạp

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

- Nhợc điểm :+ Phải cần máy nén khí

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

2.4.3.Dẫn động thủy lực :

1011

Hình 2.4.Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực.

1.Đĩa bị động 2.Đĩa ép 3.Đòn mở 4.Bi T 5.Lò xo hồi vị bi T 6.Xy lanh chính 7.Bàn đạp 8.Lò xo hồi vị bàn đạp 9.Càng mở 10.Xy lanh công tác 11.ống dẫn dầu.

Khí nén

Nguyên lý làm việc:

- Khi ngắt ly hợp :

Khi ngời 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 ngời 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 đợc đẩy tách ra khỏi đòn mở làm

- Nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực:

1 2

3 4

5 6

mở ly hợp

Khi đóng ly hợp: Khi ngời lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lò xo hồi vị làm van khí 4 trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí 4 ép chặt làm mở van

chân không 2 ra Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông với khoang C nữa Hai khoang A và B không có sự chênh lệch áp suất nên không sinh ra trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu.

Khi ngời lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại Nhng màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không 2 đi theo nên

đẩy van điều khiển 1 ép chặt vào van khí 4 làm đóng van khí Lúc này cả van khí và van chân không đều đợc đóng lại và không khí trong khoang B không

đổi, sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổn định Nh vậy đĩa ép vẫn đợc giữ ở một vị trí nhất định, tức là ly hợp vẫn đợc mở ở một vị trí nhất

định

u nhợc điểm:

- u điểm:

+ Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng

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

Kết luận:

Với ly hợp xe ôtô con nên không cần lực bàn đạp lớn đồng thời cần phải

có kết cấu gọn nhẹ, không gian bố trí hợp lý Qua việc tham khảo sơ bộ các phơng án, ta thấy phơng án dẫn động thuỷ lực là phơng án có nhiều u điểm nổi bật Do đó em chọn phơng án dẫn động là dẫn động thuỷ lực

Nh vậy loại ly hợp mà em chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô dạng thờng

đóng dẫn động thuỷ lực

Các số liệu tham khảo ban đầu: (toyota Hiace).

Chơng 3 Tính toán thiết kế cụm ly hợp3.1.tính chọn các thông số và các kích thớc cơ bản: 3.1.1.Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với cỏc kớch thước cú thể truyền mụmen lớn hơn mụmen động cơ Nhờ đú ly hợp cú thể truyền hết mụmen động cơ đến hệ thống truyền lực mà khụng bị trượt trong cỏc trường hợp như dầu dớnh vào tấm ma sỏt hay tấm ma sỏt bị mũn hoặc tớnh chất đàn hồi của lũ xo giảm

Mụmen ma sỏt của ly hợp được xỏc định theo cụng thức:

MLH = β.Memax

Trong đú:

+ β: Là hệ số dự trữ của ly hợp

+ Memax : Mụmen cực đại của động cơ, Memax = 165 Nm

Hệ số β cú ý nghĩa rất quan trọng trong quỏ trỡnh thiết kế ly hợp Vỡ trong quỏ trỡnh sử dụng lực ộp của lũ xo giảm dần làm giảm mụmen ma sỏt của ly hợp, như vậy nếu chọn β nhỏ quỏ thỡ sẽ khụng đảm bảo truyền hết mụmen trong cỏc trường hợp giảm lực ộp này Ngược lại, nếu chọn β lớn quỏ thỡ ly hợp khụng đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn đú là trỏnh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quỏ tải Hơn nữa, để cú hệ số β lớn cần phải tăng kớch thước của cỏc đĩa ma sỏt, tăng số đĩa ma sỏt, hoặc tăng lực ộp của cỏc lũ

Trong đó G2 la khối lợng phân bố ở cầu sau G2 = 0,6.G = 0,6.2550 =1530 (Kg)

ϕ: Hệ số bám mặt đờng, trong điều kiện đờng bê tông khô ráo chọn ϕ = 0,7

⇒ Fms = 1530.0,7.9,81 = 10506,5 N

Mômen ở bánh xe chủ động: Mbx = Fms rb

rbx : bán kính bánh xe, rb = ).25,4

2.(

296 = 25 cm = 250 mm

Từ D và D’ ta chọn đờng kính ngoài đĩa ma sát D = 240 mm

D nhỏ hơn đường kớnh của bỏnh đà

- Đường kớnh trong của tấm ma sỏt:

d = (0,53ữ0,75).D =13 ữ18 (cm)

Do động cơ quay với vận tốc cao nên trong quá trình sử dụng phần mép tấm

ma sát sẽ bị mòn lớn hơn phần trong của tấm ma sát nên ảnh hưởng đến việc truyền mô men của đĩa bị động Chọn d = 16 (cm)

- Bán kính ma sát trung bình của tấm ma sát:

8 12

8 12 3

2

3

2

2 2

3 3 2

2

3 3

dD].(

q.[

M.16

+

−µ

π

Trong đó:

- MLH : Mô men ma sát của ly hợp, MLH = 247,5 Nm

- µ : Hệ số ma sát của cặp vật liệu, chọn µ = 0,28

- [q] : Áp suất cho phép tác dụng lên bề mặt ma sát, chọn [q] = 0,2 MPa

- D và d là đường kính trong và ngoài của tấm ma sát

Thay số vào ta có :

16.247,5

1,8 3,14.0, 28.0, 2.(24 16).(24 16) =

8 , 1

- kz : hệ số kể đến sự giảm lực ộp lờn cỏc bề mặt làm việc do ma sỏt trong cỏc bộ phận dẫn hướng và cỏc then hoa trờn cỏc đĩa chủ động và đĩa bị động, đối với ly hợp ụtụ lấy kz = 1.

- à : Hệ số ma sỏt đối với cặp vật liệu thường dựng trong ụtụ, à = 0,28

- FN : Lực ộp tổng thể lờn bề mặt ma sỏt

- Rtb : Bỏn kớnh ma sỏt trung bỡnh , Rtb = 10,1 cm

- i : Số đụi bề mặt ma sỏt, với ly hợp một đĩa ma sỏt ta cú i = 2

Từ cụng thức trờn suy ra lực ộp tổng thể:

FN =

i

R k

M.i

R k

M

tb z

max e tb

Suy ra: q =

A

FN =

)dD.(

F4

2 2

− (N/m2) ≈ 0,176 (MPa)

Ta thấy q = 0,176(MPa) < [q] = 0,2 MPa (thoả món)

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 trợt riêng l0 đợc xác

định khi ôtô khởi động tại chỗ và mức gia tăng nhiệt độ ∆t của đĩa chủ động sau một lần đóng ly hợp

3.2.1 TÝnh c«ng trît:

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 làm nung nóng các chi tiết của ly hợp nên lò xo có thể bị

ủ ở nhiệt độ cao và như vậy có thể 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 xe khởi hành tại chỗ

Công của động cơ ở giai đoạn đầu xảy ra trong thời gian t1 tiêu tốn cho

sự trượt tính như sau:

L1 = m a 1

2

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 động của ôtô, công trượt ở thời gian nay được tính như sau:

2 a m

3

2).(

J.2

1

ω+ω+

ω

−ω

Trong đó:

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

Ma = (G.ψ + KFV2)

tl o h

b i i

r

η 1Với :

+ G : Trọng lượng toàn bộ xe, G = 25500 N

+ ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường

ψ = f ± tgα

f : Hệ số cản lăn của đường, f = 0,02

α : Góc dốc của đường, giả thiết α = 00

Vậy ψ = 0,03 + tg00 = 0,02.

+ 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 =.0,305 m

+ i : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1 h1 i = 4,452h1

+ i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 4,2

+ 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 = 0,98

305 , 0 0 02 , 0

nM :số vòng quay ở thời điểm mômen động cơ lớn nhất, nM = 2600v/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 ôtô cùng với các chi tiết trong hệ thống truyền lực và bánh xe quy về trục sơ cấp của hộp số.

b i i r

M : Khối lượng toàn bộ của xe, M = 2550 Kg

Suy ra :

2 , 4 452 , 4

305 , 0 10

Ma

Ma là mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp, Ma = 10,9 N.m

k : Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp, lấy k = 150 N.m/s

A là biểu thức rút gọn tính theo công thức

A = 2.Ja.(ωm −ωa)Thay số vào ta có:

t2 = 2.1,0.272 1,9

150 = (s)

Như vậy công trượt của ly hợp trong từng giai đoạn là:

272

3.2.2.Kiểm tra công trợt riêng:

Để đỏnh giỏ độ hao mũn của đĩa ma sỏt ta xỏc định cụng trượt riờng theo cụng thức sau:

l0 =

i

FL

851 ,

40 = (J/cm2)

Thỏa món l0 < [l0] = 100 ữ 120 (J/cm2)

3.2.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết:

Cụng trượt sinh ra làm nung núng cỏc chi tiết : đĩa bị động, đĩa ộp, bỏnh đà, lũ xo.Do đú phải kiểm tra nhiệt độ của cỏc chi tiết bằng cỏch tớnh độ gia tăng nhiệt độ Ta phải tớnh kiểm tra nhiệt độ của cỏc chi tiết như bỏnh đà, đĩa ộp, đĩa bị động Nhưng do bỏnh đà thường lớn hơn đĩa ộp nhiều nờn nếu thoả món đối với đĩa ộp thỡ cũng thoả món đối với bành đà

Ta tớnh độ gia tăng nhiệt độ theo cụng thức:

∆t =

t

m.c

L

γ

< [∆T]

- mt : Khối lượng chi tiết bị nung núng (đĩa ộp) lấy tham khảo mt = 6 kg.

- [∆t] : Độ tăng nhiệt độ cho phộp Với ụtụ con [∆t] = 10 0C

Thay số vào ta cú:

∆t = 0481,5.40851,5.6 = 7,070C

Thỏa món điều kiện cho phộp

3.3.tính bền các chi tiết của ly hợp

3.3.1.Lò xo ép:

Ta chọn lò xo ép là loại lò xo trụ, đặt xung quanh đĩa ép với 1 dãy Vật liệu lò

xo là thép 65Γ Số lợng lò xo ép phụ thuộc vào đờng kính ngoài đĩa bị động

Ta chọn theo tham khảo là 9 chiếc

Hình 3.1.Đặc tính lò xo ép

Trong đó:

Flx

F’ lx

l’

- Flx : Lực tác dụng lên lò xo khi đóng ly hợp.

- F’

lx : Lực tác dụng lên lò xo khi ngắt ly hợp

- l : Biến dạng của lò xo khi đóng ly hợp

- l’ : Biến dạng của lò xo khi ngắt ly hợp

4,0

C.'

Flx

τ .

d.G.l

Chiều dài toàn bộ lò xo ở trạng thái tự do tính theo công thức:

D.F.8

3

' lx

π

Trong đó k là hệ số tập trung ứng suất:

k =

4C.4

1C.4

−

C

615,0

=

45.4

15.4

−

5

615,0 = 1,3

Thay số vào ta có:

8.583.0,02

.1,3 6,0.10 3,14.0,004 = (N/m2)

M

tb

max e

àβ

i1

Ta xây dựng biểu đồ mômen cho đòn mở :

Hình 3.2.Biểu đồ mô men của đòn mở.

Ta thấy tiết diện B - B là tiết diện nguy hiểm nhất, coi tiết diện là tròn:Kiểm tra ứng suất uốn :

[ ]u u

u u

Trong đó :

- Wu =

6

)dD.(

Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xơng đĩa đợc ghép với nhau bằng

đinh tán, xơng đĩa lại đợc ghép với moay ơ đĩa bị động bằng đinh tán Đĩa bị

động đợc kiểm bền cho hai chi tiết là đinh tán và moay ơ

a) Đinh tán:

+) Với đinh tán dùng để tán các tấm ma sát với xơng đĩa, thờng đợc chế tạo từ đồng hoặc nhôm với đờng kính 4 ữ 6 mm Đinh tán đợc bố trí theo vòng tròn nhiều dãy (thờng là hai dãy)

Đinh tán đợc kiểm bền theo ứng suất chèn dập và ứng suất cắt