Đồ án Thiết kế ly hợp xe du lịch 4 chỗ Bách khoa ( kèm bản vẽ)

http://mkienthuc.blogspot.com/2017/04/do-thiet-ke-ly-hop-o-to-con-innova-7-cho.html

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển nhanh chóng của Khoa học kỹ thuật nói chung,ngành công nghiệp chế tạo ôtô nói riêng trong vài thập kỷ gần đây đã cónhững bớc phát triển nhanh chóng vợt bậc với nhiều loại ôtô hiện đại ra đời,nhờ thành tựu các lĩnh vực điện tử, tin học, cơ khí, vật liệu mới và dần đợchoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngời cũng nh của cácngành kinh tế khác

Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của nớc ta hiện nay với chủ

tr-ơng “Công nghiệp hoá - hiện đại hoá” đã có nhiều loại ôtô đợc nhập và lắp ráptại Việt Nam Dòng xe con du lịch ngày càng đợc sử dụng rộng rãi bởi chúng

có nhiều tính năng u việt: điều khiển dễ dàng, an toàn, độ bền tốt và có kíchthớc nhỏ gọn nên đi lại dễ dàng trong các đờng hẹp đặc biệt trong các đờnggiao thông đô thị ở thành phố lớn nớc ta hiện nay Với mục tiêu nghiên cứuthiết kế hệ thống ly hợp theo hớng giảm nhẹ lao động ngời lái, giảm hànhtrình bàn đạp, sang kết cấu phải đơn giản em đợc giao nhiệm vụ thiết kế lyhợp xe ôtô con 4 chỗ

Với nội dung, yêu cầu của đề tài đợc giao, em đã tập trung nghiên cứutính toán kiểm nghiệm xe cơ sở, tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không Phầncòn lại của đồ án là tính toán thiết kế hệ dẫn động và xây dựng quy trình côngnghệ gia công chi tiết điển hình Ly hợp này sẽ có kết cấu đơn giản, lực điềukhiển ngời lái sẽ nhẹ hơn và đảm bảo hành trình bàn đạp hợp lý Các bộ phậnthiết kế có thể sản xuất đợc trong nớc

Qua quá trình làm đồ án em đã tập sự làm công việc của ngời kỹ s, cũng

nh tác phong làm việc và học hỏi thêm nhiều kiến thức Điều đó rất bổ ích cho

sự nghiệp của một kỹ s cơ khí ôtô tơng lại

Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và đợc

sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn ôtô, Khoa Cơ khí trờng Đại học BáchKhoa Hà Nội song do khả năng và thời gian có hạn nên bản đồ án không tránhkhỏi thiếu sót Em rất mong sự hớng dẫn, phê bình của các thầy, các đồngnghiệp

Em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáohớng dẫn TS Nguyễn Trọng Hoan và các thầy trong Bộ môn ôtô, Khoa Cơ khí

Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ

án này

Sinh viên

Phạm Trung Hiếu

Ch¬ng I Tæng quan vÒ ly hîp

Ly hîp lµ mét phÇn tõ kh«ng thÓ thiÕu trong hÖ thèng truyÒn lùc(HTTL) cña « t« NÕu kh«ng cã nã th× c¸c b¸nh r¨ng hép sè , HTTL sÏ ph¶ichÞu lín lùc xung kÝch, m« men xung lîng cña lùc xung kÝch, m« men lùcqu¸n tÝnh trong nh÷ng thêi ®iÓm kh¸c nhau khi vËn hµnh « t« VÝ dô: Khi sang

II Phân loại.

Phân loại ly hợp có thể dựa trên các tiêu chí sau đây

1 Theo cách truyền mô men.

Đĩa bị động đợc nối với trục ly hợp nhờ khớp nối then hoa nên mômen đờngtruyền từ đĩa bị động sang trục ly hợp

+ Khi mở ly hợp: Ngời lái đạp chân vào bàn đạp qua hệ thống dẫn độnglực ngời lái tác động vào đòn mở ly hợp làm đĩa ép chuyển động sang bênphải ép lò xo (11) tách khỏi bề mặt của đĩa ma sát nên đĩa ma sát tách khỏi bềmặt của bánh đà, do đó mômen đông cơ không truyền đợc sang trục ly hợp.

- Khả năng giảm quá tải không cao

- Độ êm dịu khi khởi động, đi số, về số phụ thuộc rất nhiều vào trình độngời lái

- Khi phanh xe ở tốc độ cao gây quá tải cho HTTL (có thể làm chếtmáy, gãy trục cơ…) ảnh h) ảnh hởng đến việc điều khiển vận hành xe

b Ly hợp thuỷ lực.

Truyền mômen thông qua chất lỏng

- Sơ đồ cấu tạo: Gồm hai phần

56

4

312

12

* Nguyên lý làm việc.

+ Khi động cơ quay bánh bơm (3) quay theo, dẫn đến chất lỏng trợttheo rãnh của bánh bơm (theo hớng từ trong ra ngoài) Khi tới khe hở giữabánh bơm và bánh tua bin chất lỏng đập vào cánh tua bin làm cánh tua binquay nên trục sơ cấp của hộp số quay Khi tới đầu vào của cánh tua bin chấtlỏng lại quay trở lại bánh bơm tạo ra chu kỳ kín Khi tốc độ động cơ lớn nênvận tốc chất lỏng lớn, do vậy động năng truyền cho bánh tua bin lớn

+ Trạng thái ngắt: Khi số vòng quay động cơ nhỏ không đủ cho bánhtua bin quay nên mômen không truyền từ động cơ ra trục ly hợp đợc

+ Trạng thái đóng Số vòng quay động cơ tăng làm cánh tua bin quaymômen đợc truyền từ động cơ sang trục ly hợp Khi chủ động ngắt nhanh lyhợp xả van (12) dầu thoát ra ngoài bình chứa, ly hợp ngắt momen khôngtruyền từ động cơ sang trục ly hợp

5 4 6

3 2

tr-+ Đóng ly hợp: khi cấp điện cho cuộn dây (3) xuất hiện lực điện từtrong cuộn dây nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà (1) và lõi sắt bị động (4)

Nh vậy khi bánh đà (1) quay làm (4) quay theo Do đó mômen đợc truyền từ

động cơ sang trục ly hợp Tuy vậy lực hút giữa (1) và (4) không đủ lớn nên ởkhi hở giữa (1) và (4) ngời ta đa vào những mạt sắt khi có đờng sức từ đi quachúng sắp xếp thành đờng theo hớng của đờng sức tạo thành dây sắt cứng nối(1) và (4) với nhau làm tăng ma sát nên việc truyền mômen giữa (1) sang (4)

- Giá thành đắt.

d Ly hợp liên hợp:

Là loại ly hợp kết hợp hai trong số các loại trên nh thuỷ cơ, cơ điện…) ảnh hTrong ôtô hiện nay ly hợp ma sát đợc dùng rất phổ biến vì giá thành rẻ,chế tạo đơn giản hiệu suất truyền cao Nhng ly hợp thuỷ lực ngày càng đợc sửdụng trên các xe hiện đại có sử dụng hộp số tự động vì giảm đợc tải trọng

động trên HTTL

2 Theo hình dạng của các chi tiết ma sát.

- Ly hợp dạng đĩa (một đĩa, hai đĩa…) ảnh h)

- Ly hợp hình nón

- Ly hợp hình trống

Hai loại ly hợp hình trống và ly hợp hình nón ít đợc sử dụng vì mômenquán tính phần bị động quá lớn nên khi ngắt ly hợp nó vẫn quay gây ra va đậpgiữa các bánh răng và các khâu khớp của HTTL

- Loại ly tâm: Ly hợp ly tâm thờng đợc sử dụng khi điều khiển tự động,

ở ly hợp này lực ly tâm dùng để đóng và mở ly hợp còn áp lực trên đĩa đợc tạobởi lực lò xo ít khi lực ly tâm đợc dùng để tạo lực ép trên đĩa

4 Theo kết cấu ép chia ra.

- Ly hợp thờng đóng đợc sử dụng phổ biến trên ô tô

- Ly hợp thóng mở đợc sử dụng trên máy kéo

III Yêu cầu.

- Truyền đợc mômen quay lớn nhất của động cơ mà khong bị trợt ở bất

kỳ điều kiện sử dụng nào

- Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của HTTL để tránhlực va đập lên HTTL và cũng để cho gia tốc ô tô ổn định,

- Mở dứt khoát và nhanh giúp việc gài số hoàn hảo hơn vì lúc đómômen động cơ truyền tới trục thứ cấp tạm dừng Hơn nữa không xuất hiện tảitrọng động

- Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va

đập lên bánh răng khi khởi động và sang số

- Ly hợp còn đáp ứng nhu cầu là cơ cấu an toàn để tránh các lực quá lớntác dụng lên HTTL khi gặp quá lớn tác dụng lên HTTL khi gặp quá tải

- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

- Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thờng

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, tuổi thọ cao, điều chỉnh và chăm sóc dễdàng (và phải đáp ứng yêu cầu của chi tiết cơ khí nói chung)

IV phân tích kết cấu - chọn phơng án thiết kế ly hợp ô tô.

Các ly hợp của ô tô là loại thờng đóng ở ô tô thờng dùng loại ly hợpmột, hai loại hay nhiều đĩa bị động

Ưu điểm của ly hợp là đóng êm dịu

Nhợc điểm là mở không dứt khoát

ở ly hợp thờng đóng, lực đóng nhờ các lò xo ép

+ Đối với ly hợp xe thiết kế do có mômen quay của động cơ không lớn(mômen  = 17KGm) nên ta chọn 1 đĩa Trong kết cấu ly hợp chi tiết mòn,nhiều nhất là vành ma sát của đĩa bị động hay bị hỏng nhất Vì vậy nhiệm vụquan trọng là tăng tuổi thọ cho vành ma sát

+ Lực tác dụng lên đĩa đều vì có 1 lò xo đặt trung tâm Thờng dùng trên

ô tô có mômen quay cần truyền lớn trên 50KG

+ Có thể rút gọn đợc chiều dài của ly hợp, vì lò xo ép hình côn có thể épcho đến khi lò xo nằm trên một mặt phẳng

tử đàn hồi bố trí hớng tâm là các cần đẩy ra, thay thế các cần bẩy

A Vòng bi đuôi trục khuỷu

M Vỏ bộ ly hợp

N Gắp điều khiển

P Vòng bitêQ,R,S Chốt hình cầu và lò

xo tựa

* Nguyên lý hoạt động của lò xo màng:

Khi ấn lên bàn đạp ly hợp, vòng bi buýttê (6) ấn lên lỗ tâm của đĩa lò xomàng (3) làm cho vòng ngoài của nó bật lên mâm ép (2) nhả đĩa ma sát (4).Khi buông bàn đạp, vòng bi buýt tê trở lui lại vị trí cũ, lò xo màng bung trở lạihình dạng ban đầu nên nó đè mạnh mâm ép và đĩa ma sát vào mặt bánh đà

Với loại lò xo màng, khi biến đổi sức ép lên nó, lúc đầu lực tăng lên cho

đến một trị số xác định thì lực bắt đầu giảm Độ mòn của các tấm ma sátkhông ảnh hởng đến sức ép do lò xo màng tạo nên, do dó tránh đợc tình trạng

bộ ly hợp quay trợt Việc áp dụng lò xo màng còn đạt thêm đợc một số u điểmsau:

- Giảm đợc kích thớc, khối lợng và đơn giản hoá rất nhiều trong kết cấucủa bộ ly hợp

- Do không có các chi tiết lắp ở vòng ngoài bộ ly hợp nên việc cân bằngtơng đối dễ hơn

- Loại trừ đợc cách lực ly tâm làm giảm sức ép đĩa ma sát ở vận tốc cao(vì không có các chi tiết vòng ngoài)

- -Lực tác động lên đĩa ma sát thờng xuyên đều đặn ở mọi chế độ làmviệc

Vậy qua việc phân tích kết cấu, nguyên lý hoạt động trên cùng với yêucầu cụ thể của phơng án thiết kế ta chọn bộ ly hợp dùng lò xo màng

2 Đĩa bị động của ly hợp.

2.1 Xơng đĩa.

Một trong những yêu cầu của ly hợp là đóng phải êm dịu Để giải quyếtvấn đề này ngời ta dùng đĩa bị động loại đàn hồi Ngời ta xẻ các rãnh hớngtâm chia đĩa ra nhiều phần Các phần này đợc uốn về các phía khác nhau Nhờcách xẻ rãnh đĩa bị động đỡ vênh khi bị nung nóng lúc làm việc

A Sờn thép gợn sóng B,C Đinh tán,

1 Mặt phía bánh đà ; 2 Mặt phía mâm ép.

Xơng đĩa thờng đợc chế tạo bằng thép cacbon 45,65P và 70…) ảnh h sau khithực hiện nhiều nguyên công chế tạo cần tôi, thờng trong dầu, ram trongkhuôn, để đạt độ cứng 35  65HRC Quá trình chế tạo phôi đợc kết thúc bằngphôi phát hoá và kiểm tra các thông số cơ bản Ví dụ độ không phẳng khôngvợt quá 0,4  0,5mm dới tải trọng 20  50N

1 Lò xo giảm xoắn; 2 Moyơ rãnh then; 3 Đinh tán 4 Mặt bố ma sát.

- Trở lại khả năng ma sát ban đầu đợc nhanh chóng sau khi bị nungnóng hay bị làm lạnh.

- Làm việc tốt ở nhiệt độ cao

- Có tính chất cơ học cao

Trên bề mặt ma sát ngời ta thờng xẻ các rãnh có chiều sâu không lớnhơn 25% và có chiều rộng từ 3  5 mm

Chiều dày của tấm ma sát nằm trong khoảng 3  5mm

Các này có tác dụng làm thoát khỏi bề mặt ma sát các sản phẩm màimòn và thông gió bề mặt ma sát

Vật liệu thờng dùng là phêrađô, phêrađôraibet hoặc raibet đồng

Đinh tán: Đây là chi tiết liên kết giữa tấm ma sát với xơng đĩa bị động

Đờng kính đợc chọn theo chiều dày tấm ma sát theo hãng “Pherodo” (Pháp)thì giữa chiều dày tấm ma sát H và đờng kính D của đinh tián cơ quan hệ sau

đây: Khi H’ = 3mm  D = 2,5  3mm khi H = 4mm  D = 3  3,75; Khi H

2 1

3 Đĩa ép.

Phần làm việc đĩa ép phải phẳng, có hệ số ma sát và chống mài mòn tốt

Đĩa ép có trọng lợng tơng đối lớn để thoát nhiệt tốt chiều dày đĩa khoảng17mm

4 Lò xo ép.

Lò xo ép dạng màng vừa đảm nhận chức năng đòn mở và chức năng lò

xo ép Vành trong có thể tựa vào ổ bi mở, vành ngoài nối với đĩa ép, điểm giữacủa lò xo tựa cố định trên vỏ ly hợp Nh vậy lò xo vừa là đòn mở vừa là lò xoép

5 Đòn mở.

Đòn mở dùng để mở ly hợp Đầu trong của đòn mở có thể tựa vào ổ bi

mở, đầu ngoài nối với ty đẩy của xylanh công tác, điểm tựa giữa đặt trên vỏ lyhợp tạo nên cơ cấu đòn bẩy yêu cầu của đòn mở là có độ cứng tốt, nhất làtrong mặt phẳng tác dụng lực

Chu¬ng II TÝnh to¸n thiÕt kÕ côm ly hîp

Dựa theo tiêu trí trên và dựa theo kinh nghiệm ta chọn.

1 Xác định đờng kính trong và ngoài đĩa ma sát.

Khi thiết kế ngời ta chọn sơ bộ đờng kính ngoài theo kinh nghiệm nhsau:

Đờng kính trong D1 chọn theo: D1 = (0,53  0,75) D2

Xe thiết kế chạy bằng xăng, số vòng quay động cơ tơng đối cao nên lấy

D1 ở trị số lớn:

D1 = 0,7D2 = 0,7.20 = 14 (cm)

Vậy ta chọn kích thớc đờng kính trong và ngoài đĩa ma sát

Meq

2 b.i.R



   [q] = 200(KN/m

2]Thay các giá trị ở trên vào

2

238q

2.3,14.0,3.0,04.2.0,09

 = 194,5(KN/m2]

Trong đó ta chọn số đôi bề mặt ma sát i = 2

 q = 194,5 (KN/m2) = [q] = 200 (KN/m2)

Vậy ta thấy tấm ma sát đảm bảo độ bền

III Xác định công trợt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp

Khi khởi động : Đĩa chủ động ly hợp đang quay theo trục khuỷu còn đĩa

bị động cha quay (có sự chênh lệnh về tốc độ) Trớc khi đĩa bị động cùng quayvới đĩa chủ động thành một khối liền thì bao giờ cũng có trợt Khi sang số

hoặc khi phanh ngời lái thờng mở ly hợp rồi đóng lại thì sự chênh lệch tốc độgiữa đĩa bị động và chủ động bao giờ cũng sinh ra trợt trớc khi chúng quaythành hệ thống liền Tóm lại cứ một nguyên nhân nào mà sinh ra độ chênhlệch tốc độ của 2 đĩa kể trên đều sinh ra trợt.

Hiện tợng trợt sinh ra công ma sát, công ma sát biến thành nhiệt làmnung nóng các chi tiết của ly hợp lên quá nhiệt độ làm việc bình thờng và nhất

là lò xo có thể bị ủ ở nhiệt độ cao nh vậy có thể làm mất khả năng ép, gây haomòn nhanh các chi tiết (đĩa ma sát, đĩa ép )

Công trợt riêng phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu, tải trọng và cả cách điềukhiển của ngời lái vào bề mặt ma sát ly hợp Với kết cấu, tải trọng, vật liệu đã

có, ta xét công trợt phụ thuộc vào cách điều khiển

- Trờng hợp đóng ly hợp đột ngột : Tức là động cơ làm việc ở số vòngquay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trờng hợp này thời gian đóng ly hợpnhỏ song xảy ra tải trọng động rất lớn Vậy ta không dùng trờng hợp này

Trờng hợp đóng ly hợp êm dịu : Để xác định đợc công trợt lớn nhất thìxét trờng hợp đóng ly hợp êm dịu lúc khởi động

Quá trình này chia làm 2 giai đoạn

+Tăng mômen ly hợp từ 0 đến Ma (mômen cần chuyển động quy dẫn

về trục ly hợp), khi đó ôtô bắt đầu chuyển động tại chỗ (đặc trng bằng công

Phần giải nghĩa các thông số và tính toán thông số:

Ma: Mômen cản chuyển động q dẫn về trục ly hợp và đợc tính theocông thức

 .25,4 (mm)

B: Chiều rộng của lớp: B = 175mm = 6,889inc

d: đờng kính vành bánh xe; d = 14 inc

rbx =  d

B2

IV Kiểm tra công trợt riêng.

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa thì phải kiểm tra công trợt riêng công

trợt riêng là: l0 = L

F.i(J/m

2)

6(J)Công trợt cho phép: [l0] = 1,2.106(J)

So sánh:l0 < [l0]

Vậy l0 thoả mãn

V Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết.

Công trợt sinh ra làm nung nóng các chi tiết nh đĩa ép bánh đà…) ảnh h Và cóthể làm mất khả năng làm việc bình thờng của chúng, cho nên phải kiểm tranhiệt độ các chi tiết Tấm ma sát dẫn nhiệt kém, bánh đà có khối lợng và kínhthớc lớn, do đó ta chi kiểm tra đĩa ép

Xác định độ tăng nhiệt theo công thức

T =

t

LC.m



Trong đó: L: Công trợt tổng cộng ly hợp

C: Tỷ nhiệt chi tiết bị nung nóng, đối với gang C = 500 J/kg0C

mt: Khối lợng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép), mt = 5

: Hệ số xác định phần công trợt dùng nung nóng, đĩa ép bị nung nóng

ở đây ta tính cho đĩa ép ngoài 1

2n

  với n là số lợng đĩa bị động

c = 2

Fdn

4

  [c]; cd = F cd

[ ]n.l.d  

C = 944 6

2,95.1016.0,005.0,04  ((N/m2)

Vật liệu làm đinh tán là đồng có ứng suất cho phép

[C] = 1,2.107(N/m2); [cd] = 2,5.107(N/m2)

So sánh ta thấy đinh đủ bền

2 Moay ơ đĩa bị động

Chiều dài moay ơ ở đĩa bị động đợc chọn làm sao để giảm độ đảo của

đĩa bị động và góp phần tăng bền then hoa

C = 8Memax2 2

Z.L.b(D  d )

Trong đó:

Memax: Mômen lực của động cơ

Z: Số then hoa của moayơ

L: Chiều dài Moayơ

D: Đờng kính ngoài then hoa

B: Bề rộng một then hoa

Trớc tiên tính sơ bộ trục then hoa

3 TB

Memaxd

 TB 3

7

170d

0,2.4.10



Tra bảng tiêu chuẩn ta lấy then có dTB  0,027 (m).

7 (N/m2)

Vật liệu thép 40X với [C] = 1,2.107(N/m2)

[cd] = 2.107(N/m2)Vậy then hoa đủ bền

* Kiểm tra đinh tán nối Moayơ với xơng đĩa

Ta cung kiểm tra theo bền cắt và chèn dập

Vậy đinh tán đủ bền

3 Kiểm tra trục ly hợp.

Trục ly hợp cũng là trục sơ cấp hộp số Đầu trớc của trục gối lên ở bitrong bánh đà, đầu sau lắp ổ bi thành vỏ hộp số Đầu cuối trục có lắp bánhrăng nghiêng liền trục luôn ăn khớp với bánh răng trung gian của hộp số

Trục II: Là trục trung gian của hộp số, 2 đầu trục đợc đỡ bởi hai ổ bi trụlắp trên vỏ hộp số

Trục III: Là trục thứ cấp của hộp số, một đầu đợc tỳ lên ổ bi kim ởtrong trục so cấp, một đầu đợc tỳ lên ổ bi lắp trên thân hộp số

Để kiểm nghiệm trục ta chọn chế độ mômen lớn nhất và hộp số để ở tay

số 1

Các thông số tham khảo các bánh răng khảo sát

Đờng kính vòng lăn bánh răng trục sơ cấp d1 = 40mm = 0,04

Đờng kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d2 = 100mm = 0,1m

Đờng kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d3 = 35mm = 0,35m

Đờng kính vòng lăn bánh răng trục thứ cấp d4 = 120mm = 0,12m

Trục I: MI = Memax = 170(Nm)

+ Bớc 1: Tính toán các lực trên bánh răng trục số I và trục số III

+ Bớc 2: Xác định phản lực lên trục cá gối đỡ trục I và trục số III

+ Bớc 3: Kiểm tra bền trục số I (Trục ly hợp)

a Bớc 1: Tính toán các lực trên bánh răng trục số I và trục số III

0

P tg 8500.tg20cos cos 25

Khi đó: Lục vòng RV4 = III

I D A

RCy = 1787 (N)

c Bớc 3: Kiểm tra bền tục số I (trục ly hợp)

Biểu đồ mômen lực tác dụng lên trục

(Theo thuyến bền ứng suất tiếp lớn nhất)

Song ở đây ta đã có sẵn trục với các tiết diện đợc cho là thay đổi hợp lý(bền đều) Nên ta đi kiểm nghiệm bền tại một mặt cắt nguy hiểm nhất