Đồ án môn học Tính toán thiết kế ly hợp ôtô

Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô LỜI NÓI ĐẦU Với công nghiệp phát triển ngày đại, nhu cầu lao động sống người nâng cao Vấn đề vận chuyển hàng hóa, lại người nhu cầu cần thiết Ô tô loại phương tiện phát triển phổ biến giới Việt Nam để đáp ứng cho nhu cầu Là sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán thiết kế phận, cụm máy, chi tiết xe thiết thực bổ ích Trong khuôn khổ giới hạn đồ án môn học, em giao nhiệm vụ thiết kế tính toán ly hợp xe tải Công việc giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em học trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời giúp cho em cố lại kiến thức sau học môn lý thuyết trước Dưới hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Việt Hải nổ lực thân, sau khoảng thời gian cho phép em hoàn thành đồ án Vì bước đầu tính toán thiết kế bỡ ngỡ không tránh khỏi sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong thầy (cô) thông cảm bảo thêm để em hoàn thiện trình học tập Đà Nẵng, ngày tháng năm 2011 Sinh viên thực NGUYỄN BÃO QUỐC SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô MỤC LỤC 1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA LY HỢP 1.1 Công dụng 1.2 Yêu cầu ly hợp 1.3 Phân loại ly hợp 1.3.1 Ly hợp ma sát khí 1.3.2 Ly hợp ma sát thuỷ lực 1.3.3 Ly hợp điện từ 1.4 Điều khiển dẫn động ly hợp 1.4.1.Điều khiển khí 1.4.2.Điều khiển thủy lực 1.4.3.Điều khiển ly hợp có trợ lực TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 12 2.1 Mô men ma sát ly hợp 13 2.2 Xác đinh thông số kích thước ly hợp 13 2.2.1.Bán kính hình vành khăn bề mặt ma sát đĩa bị động 13 2.2.2 Diện tích bán kính trung bình hình vành khăn ma sát 14 2.2.3 Lực ép cần thiết PCT 15 2.2.4 Xác định công trượt sinh trình đóng ly hợp 15 2.2.5.Nhiệt sinh trượt ly hợp 19 2.2.6 Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt) 20 2.2.7 Tính toán lò xo ép dây xoắn hình trụ ……………………………………… 20 2.3 Giảm chấn …………………………………………………………………… 23 2.4 Thân vỏ ly hợp…………………………………………………………… .25 2.5 Đòn mở…………………………………………………………………………25 2.6 Đĩa bị động…………………………………………………………………… 26 2.7 Đĩa ép đĩa trung gian……………………………………………………… 31 3.TÍNH TOÁN ĐIỀU KHIỂN LY HỢP 32 3.1.Xác định hành trình bàn đạp Sbd [mm] 33 3.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N] 35 3.3 Kết cấu xilanh chính………………………………………………………………… 35 3.4 Kết cấu xilanh công tác……………………………………………………………….36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP 1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA LY HỢP 1.1 Công dụng -Ly hợp khớp nối trục khuỷu động với hệ thống truyền lực -Ly hợp dùng để ngắt - nối truyền động từ trục khuỷu động đến hệ thống truyền lực -Ngoài ra, ly hợp dùng cấu an toàn cho hệ thống truyền lực tải 1.2 Yêu cầu ly hợp - Ly hợp phải truyền mô men quay lớn động điều kiện làm việc Hay nói cách khác, mô men ma sát ly hợp phải luôn lớn mô men cực đại động - Việc mở ly hợp phải dứt khoát nhanh chóng Nghĩa mở ly hợp, phần bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động Như momen quán tính quy dẫn trục khuỷu momen xoắn động bị triệt tiêu khỏi hệ trục ly hợp gài số, không gây khó khăn cho việc gài số - Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu Tức là, mô men ma sát hình thành ly hợp phải tăng từ từ đóng ly hợp; có tránh tượng giật xe gây dập bánh hộp số cấu truyền động khác hệ thống truyền lực - Do ly hợp cấu an toàn nên yêu cầu phải tự trượt tải Nếu khômg làm nhiệm vụ an toàn, phanh xe đột ngột xe chuyển động chậm dần với gia d tốc tịnh tiến chậm dần jp = ( tốc độ tịnh tiến xe trình phanh), dt chi tiết quay hệ thống truyền lực quay chậm dần tương ứng Nếu ly hợp đóng trục khuỷu động quay chậm dần với gia tốc góc : e  d e d b d  ihio  ihio dt dt rbx dt Trong : ip : Tỷ số truyền hộp số; io : Tỷ số truyền truyền lực chính; rbx : Bán kính lăn bánh xe chủ động; e : Tốc độ góc trục khuỷu động cơ; b : Tốc độ góc trục bánh xe; SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Vì xuất mô men lực quán tính bánh đà theo [2]: Mj = Jbde = Jbd ihio d rbx dt Mô men truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực Do phanh xe đột ngột vận tốc v giảm nhanh làm cho d tăng đột ngột, điều khiến cho dt Mj truyền xuống hệ thống truyền lực tăng Cũng theo lý thuyết ôtô, giá trị lớn Mj đạt gia tốc phanh jp đạt giá trị cực đại Jmax  g  d  J max       dt  max Trong : φ δ : Hệ số bám lốp với mặt đường phanh; : Hệ số xét đến ảnh hưởng khối lượng quay hệ thống truyền lực; tính gần :  = 1+(0,040,06) i h2 ; với ih tỷ số truyền hộp số g : Gia tốc trọng trường; Khi mô men lực quán tính cực đại truyền qua ly hợp theo [2]: Mjmax = J bd ih io  g rbx  Thực nghiệm chứng tỏ Mjmax có giá trị lớn mô men xoắn cực đại động nhiều lần làm cho hệ thống truyền lực phía bị tải Do để tránh tượng ly hợp phải tự trượt Điều có nghĩa ly hợp có tác dụng cấu an toàn, bảo vệ cho hệ thống truyền lực không bị tải phanh đột ngột mà không kịp mở ly hợp Ngoài ra, ly hợp phải có kết cấu gọn nhẹ, momen quán tính chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhằm giảm lực va đạp lên bánh gài số (trường hợp đồng tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc đồng tốc tăng nhanh thời gian gài số Điều khiển dễ dàng nhẹ nhàng, tuổi thọ cao 1.3 Phân loại ly hợp Với yêu cầu nêu trên, ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân loại ly hợp sau : SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 1.3.1 Ly hợp ma sát khí Đó loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ly hợp nhờ ma sát bề mặt ma sát khí Loại sử dụng phổ biến hầu hết ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay - Theo hình dạng phận ma sát, chia : Ly hợp ma sát đĩa (phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống guốc ma sát ép vào tang trống) + Kiểu hình côn hình trống ngày không dùng mô men quán tính phần bị động lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số Kiểu ma sát đĩa dùng phổ biến tuỳ theo cấu tạo có kiểu đĩa, kiểu hai đĩa nhiều đĩa Ly hợp đĩa ma sát Ly hợp hai đĩa ma sát Hinh 1.1 : Ly hợp ma sát đĩa phẳng + Ly hợp ma sát đĩa dùng hầu hết tất loại ôtô máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát mô men quán tính phần bị động nhỏ + Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa dùng xe tải lớn to (vì cần truyền mô men quay lớn) Nhược điểm kiểu kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát (khó cách ly đĩa bị động khỏi phần chủ động); nhiên việc đóng ly hợp êm dịu loại đĩa (nhờ tiếp xúc bề mặt ma sát tiến hành từ từ hơn) - Theo đặc điểm kết cấu lò xo ép, chia ly hợp ma sát khí : + Ly hợp ma sát khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô I II Hình 1.2 : Ly hợp khí lò xo trụ 1.Bánh đà; 2.Đĩa ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Đòn mở; 5.Ổ bi tỳ; 6.Vít điều chỉnh; 7.Vỏ ly hợp; 8.Lò xo trụ Nguyên lý làm việc:  Ban đầu ly hợp trạng thái đóng nhờ lò xo trụ ép đĩa ép đĩa ma sát vào bánh đà.Momen truyền từ trục I đến trục II nhờ momen ma sát sinh bề mặt đĩa ma sát  Mở ly hợp: lực từ bàn đàp thông qua cấu dẫn động ( hình) đẩy ổ bi tỳ dịch chuyển sang trái tác dụng lực vào đòn mở thông qua cấu đòn bẩy ép lò xo lại, kéo đĩa ép qua phải tách hai bề mặt ma sát ngắt momen truyền từ I sang II Ưu điểm: Kiểu có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu lò xo bị gẫy ly hợp vần làm việc được) Nhược điểm: áp lực sinh bề mặt ma sát dễ không Phạm vi sử dụng: Loại sử dụng phổ biến xe tải máy kéo số xe + Ly hợp ma sát khí kiểu lò xo ép trung tâm : gồm lò xo hình côn (hoặc hai lò xo trụ) bố trí Nhờ áp suất sinh bề mặt ma sát đồng Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy ly hợp tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp điều chỉnh khó khăn nên sử dụng + Ly hợp ma sát khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt : SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô I II Hình 1.3 : Ly hợp khí lò xo đĩa côn 1.Bánh đà; 2.Đĩa ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Lò xo đĩa nón cụt; 5.Vòng thép; 6.Đinh tán; 7.Vỏ ly hợp; 8.Ổ bi tỳ Nguyên lý làm việc tương tự ly hợp ma sát khí lò xo trụ ổ bi tỳ tác dụng trực tiếp lên lò xo đĩa nón cụt (không có đòn mở) Ưu điểm: Chỉ có lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí nên áp lực phân bố lên bề mặt ma sát Lò xo làm nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu gọn nhẹ Đặc tính xo phi tuyến nên lực để mở ly hợp không tăng thêm loại lò xo hình trụ; điều khiển nhẹ nhàng Nhược điểm: điều chỉnh khe hở đòn mở bạc mở ma sát bị mòn nên ly hợp kiểu sử dụng xe du lịch khách cở nhỏ có đặc tính động lực tốt, sử dụng điều kiện đường tốt (ít phải sang số) 1.3.2 Ly hợp ma sát thuỷ lực Đó loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ly hợp nhờ ma sát chất lỏng ưu điểm bậc ly hợp thủy lực êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt chất lỏng) nhờ giảm tải trọng động cho động hệ thống truyền lực Tuy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát có mô men dư (dù số vòng quay động thấp) gây khó khăn cho việc gài số Vì ly hợp thủy lực thường dùng kết hợp với ly hợp ma sát khí để ngắt hoàn toàn ly hợp gài số Ngoài ly hợp thuỷ lực luôn có trượt (ít 23%) gây thêm tổn hao công suất động tăng tiêu hao nhiên liệu xe Mặc khác ly hợp thủy lực đòi hỏi cao độ xác kín khít dầu đặc biệt (có độ nhờn nhiệt độ SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô đông đặc thấp, không sủi bọt v.v ) nên giá thành ly hợp nói riêng ôtô nói chung cao Vì ly hợp loại sử dụng hạn chế loại xe đặc biệt có công suất riêng lớn 1.3.3 Ly hợp điện từ Đó loại ly hợp mà mô men hình thành ly hợp nhờ mo men điện từ Ly hợp điện từ truyền động êm dịu Tuy kết cấu kồng kềnh nên dùng ôtô mà thường sử dụng tàu hoả, máy công trình 1.4 Điều khiển dẫn động ly hợp Đối với ly hợp thường đóng (dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động.Điều khiển ly hợp có thển điều khiển khí, điều khiển thủy lực.Điều khiển ly hợp có trợ lực áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho người lái xe xe tải xe khách có tải trọng lớn.Việc trợ lực cho ly hợp khí nén, trợ lực chân không lò xo 1.4.1.Điều khiển khí:  11 10 12 13 Hình 1.5 : Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu khí 1.Bàn đạp; 2.Thanh kéo; 3.Đòn trung gian; 4.Thanh đẩy; 5.Càng mở (bên ngoài); 6.Càng mở(bên trong); 7.Lò xo hồi vị; 8.Ổ bi tỳ; Giá tùy động; 10 Nạng mở; 11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm ma sát Nguyên lý làm việc: Lực tác dụng từ bàn đạp thông qua đòn bẩy để kéo kéo 2,đẩy qua phải làm quay mở 5-6 để ép vào ổ bi tỳ 8, tác dụng lực để mở ly hợp Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy Nhược điểm: SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô  Mòn khớp sau thời gian làm việc, tăng hành trình tự bàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp  Bố trí phức tạp, khó khăn ly hợp xa vị trí người lái xe (động cỏ bố trí sau)  Hiệu suất thấp mòn cũ 1.4.2.Điều khiển thủy lực 12 11 10 Hình 1.6 : Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu thuỷ lực 1: Bánh đà 2: Đĩa bị động 3: Đòn mở 4: Giá tùy động 5: Bạc mở ổ bi tỳ ; 6: Lò xo hồi vị ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh 9: Xi lanh công tác: 10: Nạng mở 11: Ống trượt 12: Đĩa ép Nguyên lý làm việc:Dưới tác dụng lái xe từ bàn đạp, dầu xilanh theo đường ống để đến xylanh công tác 9.Dầu cao áp đẩy piston đẩy cần piston quay mở 10 tiến hành mở ly hợp Ưu điểm:  Khắc phục tượng mòn rơ khớp  Có tính khuyếch đại cao  Hiệu suất cao, độ cứng vững cao  Giảm tải trọng động , có khả hạn chế tốc độ dịch chuyển đĩa ép đóng ly hợp  Dể lắp đặt Nhược điểm:  Kết cấu phức tạp,yêu cầu độ kín khít cao  Làm việc tin cậy có rò rỉ  Giá thành cao SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô  Bảo dưỡng sửa chữa phức tạp 1.4.3.Điều khiển ly hợp có trợ lực Điều khiển ly hợp có trợ lực cho phép giảm nhẹ lực điều khiểncủ lái xe trình mở ly hợp Vì sử dụng phổ biến hầu hết loại ôtô 1.4.3.1.Trợ lực lò xo Điều khiển ly hợp có trợ lực lò xo (hoặc trợ lực chân không) với khả trợ lực không lớn nên sử dụng hạn chế số xe xe tải nhỏ F1 F1 F3 F2 Nguyên lý trợ lực: Khi không mở ly hợp lò xo có tác dụng lò xo hồi vị để kéo bàn đạp vị trí ban đầu Khi mở ly hợp, vị trí bàn đạp di chuyển quanh tâm cố định làm cho đầu di động lò xo di chuyển theo phương lực kéo lò xo chuyển dần phía bên tâm quay bàn đạp Tại vị trí bàn đạp ứng với lúc mở ly hợp hoàn toàn, lực lò xo có tác dụng hỗ trợ lực cho bàn đạp người lái, làm giảm lực tác dụng người lái xe trình mở ly hợp 1.4.3.2.Trợ lực khí nén a Điều khiển ly hợp khí có trợ lực khí nén SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 10 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô điều kiện kết cấu ly hợp, nên hệ thống truyền lực tránh khỏi cộng hưởng tần số thấp - Bộ phận tiêu tán lượng : Dập tắt dao động cộng hưởng tần số thấp, làm việc theo nguyên lý ma sát, ma sát bề mặt có dịch chuyển tương đối, ma sát thân vật liệu biến dạng Đối với ly hợp thiết kế ta sử dụng phận đàn hồi lò xo trụ, đặt lỗ khoét vành moay phần xương đĩa bị động Còn phần tử ma sát vành nhỏ thép đặt moay xương đia, có bề dày  v = 2,5 [mm] Nhược điểm lò xo xoắn thay đổi giá trị mô men xoắn Để điều chỉnh momen giảm chấn, chọn kích thước lỗ xương đĩa moay thích hợp, với kết cấu số lượng lò xo tham gia làm việc thay đổi theo giá trị momen xoắn Kích thước hình học lò xo giảm chấn, theo [3] : - dlx [mm]: Đường kính dây lò xo, d = (3  4) [mm] , chọn d = [mm] - Dtbgc [mm] : Đường kính trung bình lò xo Dtblx = (14  20) [mm] chọn Dtblx = 15 [mm] - nlx [vòng] : Số vòng lò xo, nlx = (3  4) vòng, chọn nlx = vòng -  [mm] : Khe hở giứa vòng,  = (3  4) [mm], chọn  = [mm] - Llo [mm] : Lỗ để đặt lò xo, Llo = ( 25  27 ) [mm], chọn Llo = 25 [mm] - Zlx : Số lượng lò xo giảm chấn, Zgc = (6  12) chọn Zgc = 6, - Rtbgc [mm] : Bán kính trung bình đặt đặt lò xo Rtbgc = (80  120) [mm] chọn Rtbgc = 80 [mm] Tính toán thông số giảm chấn - Mô men khóa giảm chấn Mkgc xác định biên dạng lớn lò xo, chọn để giảm chấn không bị khóa cứng điều kiện đường sá khác nhau, theo [3], gía trị Mkgc tính theo công thức : Mkgc  Memax +  MJ = (1,2  1,4) Memax [N.m] Chọn Mkgc = 1,3.Memax = 1,3.275 = 357,5 [N.m] Trong :  MJ = (0,2  0,4) Memax [N.m] biên độ dao động mô men xoắn vùng cộng hưởng nguy hiểm SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 24 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô - Mô men ma sát Mms giảm chấn xác định theo điều kiện đảm bảo cho biên độ dao động cộng hưởng xuất nhỏ nhất, theo [3] Mms tính theo công thức : Mmsgc = (0,06  0,17) Memax = 0,1 Memax = 0,1.275 = 27,5 [N.m] - Độ cứng tối thiểu lò xo giảm chấn bị giới hạn mô men lớn truyền qua ly hợp Memax (khi vòng lò xo tỳ sát vào nhau) Nghiã ta có lực lớn tác dụng lên lò xo giảm chấn Fmaxgc [N] , theo [1] Fmaxgc xác định công thức : Fmax gc  Fmax gc  M e max  M msgc Z lx Rtbgc M e max  M msgc Z lx Rtbgc [N]  275  27,5  515,625 [N] 6.80.10 3 Độ cứng, ứng suất lò xo tính theo công thức : Clx gc  G.d lx 8.Dtbgc nlx  0,81.1011.(3.10 3 )  60750 [N/m2] 3 8.(15.10 ) 2.4 Thân vỏ ly hợp - Thân ly hợp gắn với bánh đà nhờ bu long định tâm nhờ chốt định vị hay phần định vị bu long - Thân ly hợp thường chế tạo phương pháp dập nguội, theo [5] có bề dày  = (2,5  4) [mm] => ta chọn  = [mm], hình dạng kích thước phụ thuộc vào kết cấu ly hợp Trên thân có khoét lỗ lưu thông không khí để làm mát ly hợp - Vỏ đúc gang định vị với động nhờ chốt định vị, đinh vị với hộp số nhờ mặt bích nắp hộp số 2.5 Đòn mở Các đòn mở phân bố theo chu vi, đầu tựa thân ly hợp đầu nối với đĩa ép Theo [5] số lượng đòn mở ly hợp có từ (  ), không 3, ta chọn số đòn Các đòn mở phải có độ cững vững cao, khớp nối phải có ma sát nhỏ kết cấu bù không tương ứng mặt động học đầu đòn mở đĩa ép ( đĩa ép dịch chuyển theo chiều trục ly hợp, đầu đòn mở nối với đĩa ép lại quay quanh gối đỡ tựa thân ly hợp Ta sử dụng đòn mở cho ly hợp thiết kế có kết cấu phương pháp lắp đặt đòn mở loại: Ổ bi kim xoắn Với loại kết cấu tương ứng mặt động học bù lại nhờ lăn quay tự quanh trục đòn mở SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 25 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Khe hở  o phiến tỳ ổ mở đảm bảo ly hợp luôn đóng kể ma sát mòn đến giới hạn cho phép 2.6 Đĩa bị động Voìng ma saït Âinh taïn Xæ ång âéa Loìxo giaím cháú n Voìng ma saït giaím cháú n Moayå H.6.1 Đĩa bị động 2.6.1 Xương đĩa : a Công dụng : Xương đĩa phận gắn Moayơ dùng để bắt chặt ma sát, phần tử trung gian dùng để truyền mômen xoắn từ ma sát đến trục sơ cấp hộp số Xương đĩa có độ đàn hồi nên làm cho ly hợp đóng ngắt êm dịu b Kết cấu : Có nhiều loại kết cấu khác : Qua tham khảo số loại kết cấu xương đĩa nay, ta chọn xương đĩa cần thiết kế thuộc loại xương đĩa có phận giảm chấn Ưu điểm loại : Đóng mở ly hợp êm dịu, làm việc tin cậy, độ đảo đĩa nhỏ SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 26 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Tiết kiệm vật liệu, giảm khối lượng chế tạo chi tiết Nhược điểm loai : Tăng mômen quán tính đĩa bị động Tăng chiều dày toàn lắp ma sát Tăng hành trình tự bàn đạp độ biến dạng đàn hồi theo phương vuông góc với măt đĩa c Vật liệu chế tạo đĩa : Để tăng mức độ êm dịu đóng ly hợp ta chọn vật liệu chế tạo chúng thép có thành phần cacbon trung bình cao (thép loại 40 85) dầu ép để tránh vênh Chiều dày xương đĩa từ 1,5  [mm] Chọn xđ =2,5 mm 2.6.2 Vòng ma sát, đĩa ma sát: a Yêu cầu vòng ma sát : Đảm bảo hệ số ma sát cần thiết hệ số ma sát bị ảnh hưởng có thay đổi nhiệt độ, tốc độ trượt áp suất bề mặt Có khả chống mòn lớn nhiệt độ cao (từ 537  6230K) Trở lại khả ma sát ban đầu nhanh chóng sau bị nung nóng bị làm lạnh Làm việc tốt nhiệt độ cao bị sùi chất dính, mùi khắc, không bị xốp Có tính chất học cao b Vật liệu chế tạo vòng ma sát, đĩa ma sát : Hiện thường dùng phêrađô, phêrađô đồng số trường hợp kim loại sứ Chiều dày ma sát ms = 35[mm] chế tạo phêrađô nghiền nhỏ có thấm chất dính sau đem ép Các vòng ma sát phêrađô có độ bền học cao, không bị xốp làm việc nhiệt độ cao Đối với ôtô làm việc điêu kiện nặng nhọc ta chế tạo vòng ma sát kim loai sứ cách đem ép bột kim loại áp suất cao, thành phần gồm có:73%Cu , 14%Pb , 7%Sn , 6% than Với ly hợp cho loại xe thiết kế tải trọng 15000kg ta chế tạo vòng ma sát phêrađô : ms = mm Cách lắp ghép ma sát với xương đĩa : Ghép đinh tán : Ưu điểm phương pháp : SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 27 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Tiết kiệm vật liệu Bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng Nhược điểm phương pháp : Không tận dụng hết chiều dày ma sát (đến chạm vào đinh tán phải thay ) Vât liệu chế tạo đinh tán : đinh tán làm đồng đỏ, đồng thau mềm nhôm có đường kính từ  6mm theo dạng hình ống, dạng đinh tròn có đầu hình cầu Bố trí đinh tán : Đinh tán xếp theo hàng Khi gắn ma sát đầu đinh tán phải thụt xuống khỏi bề mặt ma sát khoảng  mm để tránh cọ sát đinh tán đĩa ép bánh đà mòn ma sát Tính toán đinh tán: tính theo ứng suất dập ứng suất cắt : = F Sd (6.1) c = F Sc (6.2) Chiều rộng ma sát : b = R – r = 142 – 78 = 64 (mm) Với bề rộng đĩa ma sát b = 0,064 [m] ta bố trí vòng đinh tán với bán kính : R1 = 100 [mm] R2 = 125 [mm] Lực tác dụng lên dãy đinh xác định theo công thức sau : Gọi F1i, F2i lực tác dụng lên đinh tán thứ i dãy đinh thứ thứ hai H.6.2 Sơ đồ tính lực tác dụng lên đinh tán SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 28 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Ta có Mms = F1i R1+ F2i R2 Theo định lý Pitago (6.3) F1i R R   F2i  F1i F2i R2 R1  F R  R2 R2 R2  i R1 R1 Mms = F1iR1 + F1i 2 (6.4)  F 1i  M ms R1 R  F2i   R2  (6.5)  (6.6) M ms R2 R  R2 Tính cho ly hợp : F1  F2  M ms R1  Z ms R1  R2 2 M ms R2  Z ms R1  R2 2  (Mms =Memax)  => F1  2.275.0,10  1073,17[N] 20,10  0,125  => F2  2.275.0,125  1341,46[N] 20,10  0,125  Ta thấy lực tác dụng lên dãy đinh phía lớn dãy đinh trong, nên ta kiểm tra cho dãy đinh phía Chọn sơ dãy bố trí 18 đinh, dãy bố trí 18 đinh Ứng suất cắt ứng suất dập cho phép nằm khoảng [c] = 25 [MN/m2] [c] = 10 [MN/m2] Từ công thức tính ứng suất cắt ta suy công thức tính đường kính cho phép đinh tán dđt  4.F2 4.1341,46   0,0031 n.[ c ]. 18.10.10 6.3,14 [m] Ta chọn dđt = [mm] Từ công thức tính ứng suất dập ta suy công thức tính chiều dài bị rèn dập cho phép đinh tán lđt  F2 n.[ c ].  1341,46  0,00097 18.25.10 6.3,14 [m] Ta chọn lđt = [mm] Vậy đường kính đinh tán dđt = [mm] chiều dài bị rèn dập đinh tán lđt = [mm] SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 29 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Fi ri Dmd d l 2.6.3 Mayơ đĩa bị động : Mayơ đĩa bị động lắp trục then hoa ly hợp theo kiểu lắp ghép trượt Để mài nhẵn dễ dàng mặt bên then trục then hoa chổ nối tiếp mặt bên then với bán kính trục then hoa người ta làm rãnh lượn chuyển tiếp đặn với bán kính r Hình dáng then ảnh hưởng đến độ vững bền trục ly hợp Nếu chuyển tiếp đột ngột chân then có ứng suất cục lớn Các then làm dạng thân khai vuông Dạng thân khai đảm bảo bền độ xác trùng tâm tốt loại vuông góc Trong nội dung thiết kế ta chọn dạng then hoa thân khai Tính toán kích thước Mayơ ly hợp : Xác định sơ đường kính trục sơ cấp hộp số : Ứng suất xoắn cho phép thép cacbon chế tạo moayơ [  ] = 80  120 [MN/m2] - Chọn [  ]= 80 [MN/m2] Đường kính cho phép trục: dt   M e max 2.275 3  0,0325 0,2.[ ] 0,2.80.10 [m] Chọn dt= 0,03 [m] Các then Mayơ tính theo dập cắt : Lực tác dụng bán kính trung bình then mayơ : Q=  M e max Z Rtb [N] (6.7) Trong : Z1- số lượng mayơ, Z1 = Rtb = D  d   50  40  22,5[mm] , bán kính trung bình trục then hoa 4 D = 50 [mm] , đường kính then trục ly hợp [mm] d = 40 [mm] , đường kính then moayơ đĩa thụ động [mm] SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 30 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô => Q= 2.275  12222,222 2.22,5.10 3 [N ] Vật liệu chế tạo trục then hoa :được chế tạo thép 40 40X có: [d]=20[MN/m2]; [c ] = 10[MN/2] Theo sách thiết kế tính toán ô tô – máy kéo ( tác giả : Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên – năm 1987 ) Từ công thức tính ứng suất dập d then hoa ta xác định chiều dài tiếp xúc then với moayơ: lm =   M e max 2.275   0,0163 0,75.z.h.[ ].Rtb 0,75.20.0,005.20.10 6.0,0225 [m] Trong : 0,75- hệ số tính đến phân bố tải trọng không lên then h= 50  40  5[mm] -chiều cao then z = 20 - số lượng then chọn chiều dài tiếp xúc then với mayơ lm = 50[mm] Từ công thức tính ứng suất cắt c then hoa ta xác định chiều rộng chân then với moayơ: b Q 12222,222   0,00163 [m] 0,75.z.l m [ c ] 0,75.20.0,05.10.10 b=5 [mm] d h chọn chiều rộng chân then: D dtb Hình 4.2 Sơ đồ tính toán moay 2.7 ĐĨA ÉP VÀ ĐĨA ÉP TRUNG GIAN : 2.7.1 Công dụng : Đĩa ép đĩa ép trung gian phận dùng để ép chặt đĩa ma sát với bánh đà Nó phận dùng để tải nhiêt cho đĩa ma sát tromg thời gian hoạt động sinh nhiệt, nghĩa nhận nhiệt đĩa ép truyền môi trường không khí SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 31 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 2.7.2 Yêu cầu : Phải có độ cứng vững cao để tạo lực ép phân bố bề mặt ma sát nhờ vào lò xo ép Phải có diện tích đủ lớn để truyền tải nhiệt môi trường bên Khi cắt ly hợp đĩa ép đĩa ép trung gian khômg làm ảnh hưởng đến đường truyền công suất hệ thống truyền lực 2.7.3 Kết cấu : Đĩa ép đĩa ép trung gian phải quay với bánh đà, mở đóng ly hợp hợp phải có khả chuyển dịch theo chiều trục : Đối với đĩa ép trung gian :phải có cấu định vị để tránh trường hợp ly hợp căt không hoàn toàn Về mặt kết cấu đĩa trung gian gần giống với đĩa ép chiều dày làm việc dày quay trơn Đối với đĩa ép :Được bắt với thân ly hợp thông qua cấu đòn bẩy Về mặt kết cấu đĩa ép có hình dạng phức tạp bề mặt làm việc mài bóng mặt bên đĩa ép phải làm gân tản nhiệt, phải có chô lõm vào để định vi lò xo ép, phải có mấu lồi để bắt đòn bẩy cho trình đóng mở ly hợp, đĩa ép làm nhiệm vụ quan trọng thoát nhiệt kích thước đĩa ép tương đối lớn khối lượng lớn 2.7.4 Vật liệu chế tạo đĩa ép : Xuất phát từ nhiệm vụ đĩa ép vật liệu chế tạo đĩa thường đúc gang xám có cấu trúc péclic Để tăng độ vững bền tuổi thọ đĩa ép ly hợp người ta chế tạo chúng gang hợp kim Ngoài để cường hoá chỗ đúc cục người ta có đặt cốt dây đồng đường kính 57mm uốn cong theo hình khung để đúc Nhờ biện pháp mà độ bền đĩa ép so với đĩa khác đúc gang thường tăng gần 1,5 lần Các đĩa ép trung gian chế tạo gang xám có tính chất tốt : CY24-48, C18-36 hay CY15-32, số trường hợp chế tạo gang hợp kim với tổng số chất hợp kim crôm, kẽm, môlíp đen không 2% 3.TÍNH TOÁN ĐIỀU KHIỂN LY HỢP Đối với ly hợp thường đóng (dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực đạp từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động Điều khiển ly hợp điều khiển khí, điều khiển thủy lực Điều khiển ly hợp có trợ lực (dẫn động khí dầu) áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 32 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô khiển cho lái xe; xe tải khách có tải trọng lớn Việc trợ lực cho ly hợp khí nén, trợ lực chân không lò xo Theo kinh nghiệm nhiều loại xe tải thường dùng hệ thống dẫn động ly hợp thủy lực dể dàng bố trí, gọn nhẹ, kích thước nhỏ phù hợp với loại xe Nên ta chọn tính toán, thiết kế hệ dẫn động thủy lực để điều khiển ly hợp Trong trình tính toán lực điều khiển mở ly hợp lớn giới hạn cho phép dùng thêm trợ lực khí nén 3.1.Xác định hành trình bàn đạp Sbd [mm]: Các dịch chuyển hệ thống điều khiển ly hợp thường nhỏ nhiều so với đơn vị đo mét nên phần thống dùng thứ nguyên dịch chuyển mm b d1 a 12 11 10 Pbd f e d2 Hình 3.1 : Sơ đồ tính toán dẫn động 1.Bàn đạp; 2.Càng đẩy piston; 3.Piston chính; 4.Xilanh chính; 5.Đường ống thủy lực; 6.Piston công tác; 7.Xylanh công tác; 8.Càng đẩy; 9.Càng mở (ngoài) ; 10.Khớp quay; 11.Càng mở (trong); 12.Ổ bi tỳ Để mở ly hợp (ly hợp ôtô kiểu thường đóng lực ép lò xo) lái xe phải tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, thông qua hệ thống điều khiển (ngày thường dùng truyền động thủy lực), lực khuếch đại truyền đến đĩa ép lực ngược chiều với lực ép lò xo có giá trị lực nén lò xo mở ly hợp Tỷ số khuếch đại (tỷ số truyền idk) hệ thống điều khiển lớn, lực điều khiển từ bàn đạp nhỏ giảm nhẹ điều kiện làm việc cho lái xe Tuy vậy, tỷ số truyền bị giới hạn hành trình dịch chuyển bàn đạp tầm với chân lái xe có hạnKhi mở ly hợp, đĩa ép tách khỏi đĩa bị động với khe hở tối thiểu đôi bề SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 33 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô mặt ma sát m nhằm bảo đảm cho đĩa ma sát bị động ly hợp tách hoàn toàn khỏi đĩa ép bánh đà động Thực tế, trước tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp có khoảng chạy không tải để khắc phục tất khe hở có hệ thống điều khiển (khoảng chạy không gọi hành trình tự do) Quan hệ khe hở với độ dịch chuyển bàn đạp Sbd [mm] (còn gọi hành trình bàn đạp) ly hợp mở xác định theo tỷ số truyền hệ thống điều khiển xác định sau : Sbd  ( m z ms   dh )i dk   ace a  ( 01   02 ) bdf b Trong : m : Khe hở đôi bề mặt ma sát mở ly hợp [mm] zms = m = 0,75 [mm] dh : Độ dịch chuyển cần thiết đĩa ép độ đàn hồi đĩa bị động dh = [mm] 0 : Khe hở tự cần thiết đòn mở bạc mở, [mm] Đối với xe tải: 0  4 [mm] Chọn 0 = [mm] 01 : Khe hở tự cần thiết bàn đạp hệ thống dẫn động, [mm] Chọn 01  1,5 [mm] 02 : Khoảng cách mở lỗ thông bù dầu xylanh chính, [mm] Chọn 02  0,5 [mm] (thường 02  0,5 1 [mm]) a b : Tỷ số truyền bàn đạp, ký hiệu ibd c d : Tỷ số truyền dẫn động trung gian, ký hiệu itg Chọn itg = (thường itg  0,9 1,1) e f : Tỷ số truyền đẩy bạc mở , ký hiệu ic Chọn icm = (thường icm  1,4 2,2) idk : Tỷ số truyền chung toàn hệ thống điều khiển; tích tỷ số truyền thành phần tham gia hệ thống điều khiển i dk  i bd i tg i cm i dm Với idm tỷ số truyền đòn mở thường chọn i dm  3,8   Ta suy : S bd  ( m z ms   dh ).i tg i cm i dm   i tg i c  ( 01   02 ) i bd SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 34 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô hành trình tính toán phải nằm giới hạn tầm với (tầm duỗi chân) người lái xe, với xe tải: [Sbd]  170  190 [mm] Chọn [Sbd] = 190 [mm] Thế số, ta tính tỷ số truyền bàn đạp để Sbd  [Sbd] sau: i bd  i bd = [Sbd ] ( m z ms   dh ).itg icm idm   itg icm  ( 01   02 )   (3.5) 190  7,04 (0,75.2  1).1.2.3,8  3.1.2  (0,5  1,5) 3.2 Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N]: Lực cần thiết phải tạo bàn đạp mở ly hợp, ký hiệu Fbd [N], xác định : Fbd  Fm max(*) i dk (*) dk Trong : Fmmax(*): Lực lớn tác dụng lên lò xo mở ly hợp Từ kết tính : Fmmax(*)=Fct + Clx.λm.Zlx = 9734,513 + 36504,57.0,0025.16 = 11194,7 [N] idk(*) : Tỷ số truyền hệ thống điều khiển idk(*) = ibd.itg.icm idk(*) dk =7,04.1.2.3,8 = 53,504=i dd : Hiệu suất hệ thống điều khiển Chọn dk  0,85 (dk  0,85  0,90) Thế số ta có : Fbd  11194,7 = 246,15 [N] 53,504.0,85 Vậy lực đạp cần thiết bàn đạp hệ thống điều nhỏ lực bàn đạp cho phép [Fbd ] = 250 [N], Suy hệ thống không cần trợ lực 3.3 Kết cấu xy lanh Xilanh phận quan trọng thiếu dẫn động thuỷ lực.Xilanh có nhiệm vụ cung cấp dầu cho toàn hệ thống ,tạo áp suất dòng dẫn động để mở ly hợp Kết cấu xilanh gồm có: Xilanh, piston, bầu dầu, nắp bầu dầu, cần đẩy, lò xo hồi vị,vòng làm kín SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 35 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Hình : kết cấu xilanh Lượng dầu bầu dầu xilanh có nhiệm vụ cung cấp dầu cho dẫn động đồng thời tạo áp suất dư tương đối để tránh tượng lọt khí vào dẫn động kết cấu xilanh loại van ngược.Mặt khác lượng dầu làm nhiệm vụ bù vào lượng dầu không kịp nhả ly hợp Piston có lỗ đóng vai trò lỗ thông lẫn lỗ bù Cần đẩy đóng vai trò tay đòn truyền chuyển động từ bàn đạp đến piston xilanh Đường kính xy lanh : Ta có : itg  d 22 chọn d1=d2=25 [mm] d12 3.4 Xy lanh công tác Kết cấu xy lanh công tác hình (5.4) SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 36 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Hình 5.4 Kết cấu xi lanh làm việc - Bu lông xả khí ; - Đệm làm kín ; - Piston làm việc : - Cần đẩy đòn mở - Màng chắn bụi Trên hình 5.4 kết cấu xi lanh công tác (làm việc) để làm kín mối ghép piston xi lanh người ta thường sử dụng vòng làm kín cao su Trên xi lanh làm việc có vít để xả không khí khỏi dẫn động Vít xả bố trí vị trí cao xi lanh Đường kính xy lanh công tác tính theo công thức : itg  d 22  d1  d itg  25  25 [mm] d12 Vậy đường kính xy lanh công tác 25 [mm] SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 37 Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Tụy “Hướng Dẫn Thiết Kế Ôtô” Đà Nẵng: Đại Học Bách Khoa – ĐHĐN [2] Lê Văn Tụy “Kết Cấu Và Tính Toán Ôtô” Đà Nẵng: Đại Học Bách Khoa – ĐHĐN [3] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Thái Phạm Minh, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng “Lý Thuyết Ô Tô Máy Kéo” Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật; 1998 [4] [5] Giáo trình kết cấu tính toán thiết kế ô tô, tác giả TS Nguyễn Hoàng Việt, Khoa Cơ Khí Giao Thông, Trường ĐHBK Đà Nẵng Thiết kế tính toán ô tô máy kéo –tập I, tác giả :Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 38