Khai thác kỹ thuật ly hợp xe toyota altis 2 0

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 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CỤM LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 2

1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.3 Yêu cầu 3

1.1.4 Sơ đồ vị trí của ly hợp trên xe con 3

1.2 Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh 4

1.2.1.Khi gài số 4

1.2.2.Khi phanh ôtô 4

1.3 Ly hợp ma sát 4

1.3.1 Ly hợp ma sát một đĩa 5

1.3.2.Ly hợp ma sát hai đĩa 9

1.4 Ly hợp thủy lực 10

1.5 Ly hợp điện từ 12

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ CẤU LY HỢP CHO XE TOYOTA ALTIS 2.0 9

2.1 Thông số kỹ thuật xe toyota altis 2.0 9

2.2 Phương án chọn loại lò xo ép 9

2.2.1 Lò xo trụ 10

2.2.2 Lò xo côn xoắn 11

2.2.3 Lò xo đĩa 11

2.3 Đĩa bị động của ly hợp 12

2.4 Tính chọn các thông số và các kích thước cơ bản 13

2.4.1 Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền 13

2.4.2.Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp 13

2.5 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 15

2.5.1 Tính công trượt 16

2.5.2 Kiểm tra công trượt riêng 19

2.5.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết 19

2.6 Tính bền các chi tiết của ly hợp 20

2.6.1 Lò xo ép 20

2.6.2 Đĩa bị động 23

2.6.3 Tính trục ly hợp 30

CHƯƠNG 3 Khai thác kỹ thuật ly hợp trên xe Toyota Altis 2.0 38

3.1 Những nguyên nhân và hư hỏng thường gặp: 38

3.2 Quy trình tháo lắp kiểm tra và sửa chữa bộ ly hơp: 41

3.2.1 Quy trình tháo lắp bộ ly hợp: 41

3.2.2 Tháo dẫn động điều khiển ly hợp: 41

3.2.3 Tháo trục các đăng : 41

3.2.4 Tháo hạ hộp số: hình 3.2 42

3.2.5 Tháo bộ ly hợp ra khỏi động cơ: 43

3.3 Sửa chữa các chi tiết của bộ ly hợp: 44

3.3.1.Đĩa bị động: 44

3.3.2 Đĩa chủ động ( đĩa ép ): 46

3.3.3 Lò xo đĩa: 47

3.3.4 Vòng bi tì: 48

3.3.5 Cơ cấu dẫn động điều khiển: 49

3.4 Lắp giáp và điều chỉnh bộ ly hợp: 50

3.4.1 Lắp vong bi đỡ trục sơ cấp vào bánh đà: 50

3.4.2 Lắp cụm đĩa ép và đĩa ma sát: 51

3.4.3 Lắp vòng bi tì và càng mở: 52

3.4.4 Lắp hộp số: 53

3.4.5 Lắp trục các đăng: 54

3.4.6 Lắp cụm xi lanh chính xi lanh chấp hành: 54

3.5 Điều chỉnh bộ ly hợp: 55

3.5.1 Điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp: hình 3.21 55

3.5.2 Xả khí cơ cấu điều khiển: hình 3.22 55

3.6 Kiểm nghiệm sau khi sủa chữa: 56

3.6.1Kiểm tra lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp: 56

3.6.2 Kiểm tra sự trượt của ly hợp: 56

3.6.3 Kiểm tra hiện tượng dính khi mở ly hợp: 57

3.6.4 Kiểm tra lại khả năng đạt vận tốc lớn nhất của xe: 57

3.6.5 Kiểm nghiệm ly hợp qua âm thanh phát ra khi đóng ly hợp: 57

KẾT LUẬN 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

LỜI NÓI ĐẦU

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 như Việt Nam Ôtô phục vụ cho việc vận chuyển hàng hoá, phục vụ mục đích đi lại của con người Ngoài ra ôtô còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứu hoả, cứu hộ….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước

Trên ôtô, người 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 hưởng 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 được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan trọng Do đó em đã được giao đề tài “ Thiết kế hệ thống ly hợp xe ôtô Mazda 6” 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 Hiện nay loại xe này đang được sản xuất lắp ráp tại nước ta và vẫn được sử dụng khá phổ biến trên các tuyến đường Việt Nam

Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, của Thầy

giáo Lương Quý Hiệp cùng các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, em đã hoàn thành đồ án

của mình Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong bộ môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Lương Quý Hiệp và các thầy

giáo trong bộ môn Ôtô - Khoa Cơ khí - Trường Công nghệ GTVT đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên

Trần Thanh Hiếu

CHƯƠNG 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 trường hợp cần thiết như: 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 ma sát

có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt:

- Ly hợp ma sát khô: Không có dung môi, các đĩa ma sát thường được làm từ Ferado đồng

- Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu

+ 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 được truyền bằng cách kết hợp các phương pháp trên Thông thường 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 thường 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 thường mở: Khi không có lực điều khiển, ly hợp luôn ở trạng thái

mở

- Theo hệ thống dẫn động ly hợp:

+ Ly hợp dẫn động cơ khí

+ Ly hợp dẫn động thuỷ lực

Ly hợp trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu:

- Phải truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà không bi trượt

- 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 trượt khi bị quá tải

- Có khả năng thoát nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bị

trượt trong quá trình làm việc

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

- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn,

dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng

1.1.4 Sơ đồ vị trí của ly hợp trên xe con

Hình 1.1 Sơ đồ bố trí ly hợp trên ô tô

1.2 Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh

1.2.1.Khi gài số

Khi gài số các chi tiết có chuyển động tương đối, do vậy sinh ra mômen xung lượng 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 Như vậy việc ngắt ly hợp khi sang số không những làm cho việc sang

số được 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

1.2.2.Khi phanh ôtô

Khi phanh ôtô toàn bộ hệ thống truyền lực chịu tải trọng động rất lớn dưới tác dụng của mômen quán tính của động cơ Mjmax

Mômen Mjmax có thể truyền qua ly hợp khi mômen ma sát của ly hợp lớn hơn

Mjmax Trong trường hợp này mômen quán tính sẽ tác dụng lên hệ thống truyền lực

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

1.3 Ly hợp ma sát

Trên các loại ôtô hiện nay sử dụng phổ biến nhất là loại ly hợp ma sát Các bộ phận chính của ly hợp bao gồm phần chủ động và phần bị động:

*) Cơ cấu ly hợp có cấu tạo gồm: Phần chủ động, phần bị động và cơ cấu điều khiển.

- Phần chủ động: Gồm các chi tiết bắt trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đà của động

cơ Bề mặt bánh đà 11, đĩa ép 2, lò xo ép 3 và vỏ trong li hợp 4 (vỏ li hợp)

xứng qua tâm(số lượng lò xo có thể là: 3, 6, 9 hoặc 12…) hoặc lò xo đĩa Với li hợp

sử dụng lò xo trụ cần có vấu định tâm trên đĩa ép và vỏ li hợp để cố định lò xo khi có lực quán tính Giữa lò xo và đĩa ép có đệm cách nhiệt ở trạng thái ban đầu, các lò xo

ép bị nén nhằm tạo ra lực ép, ép đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà thành một khối

Hình 1.3 Kết cấu phần chủ động của li hợp

- Phần bị động gồm các chi tiết: Đĩa bị động(đĩa ma sát) và trục li hợp Đĩa ma sát đặt giữa bánh đà và đĩa ép Đĩa ma sát lắp với trục li hợp bằng then hoa của moayơ Kết cấu của đĩa ma sát gồm có: Xương đĩa bị động 5, các tấm ma sát 1 và 13, lò xo giảm chấn 11 và một số chi tiết khác Ở ôtô trục li hợp thường là trục chủ động của hộp số(trục sơ cấp) Một đầu trục li hợp gối lên vòng bi đặt trong hốc ở đuôi trục khuỷu

Hình 1.4 Cấu tạo đĩa ma sát

- Cơ cấu điều khiển li hợp gồm: Các đòn mở, vòng bi tỳ(ổ bi T), bạc trượt, càng mở Đòn mở được lắp trên vỏ li hợp bởi các khớp bản lề, tại khớp này có đai ốc điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và ổ bi T(khe hở ọ) Số lượng đòn mở thường có 3 chiếc hoặc nhiều hơn Vị trí các đầu đòn mở tỳ vào ổ bi T cần phải lắp đồng phẳng để mở đều đĩa

ép tránh gây dính li hợp Với li hợp sử dụng lò xo đĩa thì khi đó lò xo đĩa đóng vai trò

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý ly hợp một đĩa ma sát khô thường đóng

Trạng thái đóng ly hợp: Khi xe đang chuyển động và người lái chưa tác dụng lực

vào bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lò xo ép, đĩa ép ép chặt đĩa ma sát vào bề mặt làm việc của bánh đà Ly hợp ở trạng thái truyền động lực Khi đó đường truyền mô men là: Mômen quay của trục khuỷu qua bánh đà và đĩa ép truyền cho đĩa ma sát qua

bộ phận giảm chấn, moay ơ tới trục ly hợp từ đó truyền mômen quay cho bộ phận truyền lực phía sau Mô men ma sát của ly hợp có thể tính theo công thức:

Mlh = N.R.i (Nm)Trong đó: N- Lực ma sát sinh ra tổng cộng N = Plx.µ.

+ Plx - Lực ép tổng cộng của lò xo

+µ - Hệ số ma sát của đĩa bị động với đĩa ép và bánh đà.

R- Bán kính điểm đặt của lực ma sát tổng cộng trên đĩa bị động

i - Số bề mặt ma sát (ly hợp một đĩa có 2 bề mặt ma sát)

Khi làm việc, do một nguyên nhân nào đó, mô men truyền trong hệ thống truyền lực lớn hơn giá trị mô men ma sát li hợp, ly hợp sẽ tự trượt và đóng vai trò là cơ cấu an toàn, tránh quá tải cho hệ thống truyền lực

Trạng thái mở ly hợp: Khi đạp bàn đạp ly hợp, pittông của xi lanh chính dịch

chuyển qua trái đẩy dầu chạy trong đường dầu tới xi lanh công tác (xi lanh chấp hành), làm pittông của xi lanh công tác dịch chuyển qua phải; đẩy càng mở làm vòng bi tỳ dịch chuyển sang trái ép vào lò xo đĩa, kéo đĩa ép sang phía bên phải Đĩa ma sát dịch chuyển trên trục ly hợp để tách khỏi bề mặt của đĩa ép và bánh đà Mô men ma sát giảm và triệt tiêu Ly hợp ở trạng thái mở, cắt truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực Ở trạng thái mở lực điều khiển cần phải thắng lực ép của lò xo để dịch chuyển đĩa ép sang phải

Để đảm bảo tách hoàn toàn các bề mặt ma sát, khoảng cách tối thiểu giữa một cặp của bề mặt ma sát là 0,5mm Với ly hợp sử dụng nhiều lò xo trụ tạo lực ép, các lò

xo trụ này cần có chiều dài tự do và độ cứng như nhau để tránh gây vênh bề mặt của đĩa bị động và đĩa ép khi làm việc

Khi nhả bàn đạp ly hợp: Do tác dụng của các lò xo hồi vị bàn đạp và lò xo hồi vị

càng mở kéo hệ thống dẫn động về vị trí ban đầu Các lò xo ép đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà thành một khối và ly hợp lại truyền động lực Như vậy ly hợp có tác dụng cắt tạm thời truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực để mỗi khi cần ra vào số

Sự đóng và mở ly hợp trong các quá trình quá độ trên thường xuyên xảy ra Trong các giai đoạn này, giá trị lực ép và mô men ma sát thay đổi và tạo nên sự trượt của đĩa bị động trên bề mặt tiếp xúc của bánh đà và đĩa ép, sinh nhiệt, làm nóng các chi tiết của ly hợp Mặt khác, khi nhả bàn đạp quá nhanh có thể làm gia tăng đột ngột

mô men truyền và tải trọng động xuất hiện trong hệ thống truyền lực sẽ lớn, ảnh hưởng tới tuổi thọ của các chi tiết và chuyển động ổn định của ô tô

Quá trình trượt của ly hợp thường dẫn tới mài mòn tấm ma sát của đĩa bị động làm giảm chiều dày, giảm lực ép của lò xo thu hẹp khe hở δ Do vậy, trong phần dẫn động bố trí khe hở ban đầu giữa ổ bi và đòn mở ọ đủ lớn, tránh hiện tượng tự mở ly hợp khi tấm ma sát của đĩa bị động bị mòn

Khe hở δ ban đầu trên ly hợp thường nằm trong giá trị 1- 3mm phụ thuộc vào kết cấu, vật liệu tấm ma sát Khi mở ly hợp, bàn đạp cần di chuyển một hành trình để khắc phục khe hở này(gọi là hành trình tự do của bàn đạp) Hành trình tự do trên ô tô thường bằng 10 - 30mm Để thực hiện mở ly hợp hoàn toàn, hành trình dịch chuyển của đĩa ép có giá trị: 1,2 - 2mm, tương ứng với hành trình của bàn đạp ly hợp là 60 - 130mm (được gọi là hành trình làm việc của bàn đạp ly hợp)

Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp là tổng hành trình tự do và hành trình làm việc(70 - 160 mm) Hành trình toàn bộ của ly hợp phụ thuộc vào không gian bố trí bàn đạp ly hợp trên buồng lái

c Ưu nhược điểm

+ Đóng không êm dịu

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm Nếu truyền mômen trên 70 ÷ 80 KGm thì cần đường 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 tương tự như ly hợp ma sát một đĩa chỉ khác là có hai đĩa bị động nên có hai maoy ở đĩa bị động

13

45

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

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

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

1.4 Ly hợp thủy lực

Ly hợp thuỷ lực truyền mômen thông qua chất lỏng

δ

Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý ly hợp thuỷ lực.

Cấu tạo của ly hợp thuỷ lực gồm 2 phần:

Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng công tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm Khi ra khỏi cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các cánh của bánh tua bin làm bánh này quay theo, nhờ đó năng lượng được truyền từ bánh bánh bơm sang bánh tua bin nhờ dòng chảy chất lỏng

Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việc như

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

Ưu nhược điểm:

- Ưu 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 dưỡng sữa chữa

- Nhược 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 hưởng 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 1.9 Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.

- 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 Như vậy khi bánh

đà quay làm cho lõi thép quay theo Do đó mômen được 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 người ta đưa vào những mạt sắt Khi có từ trường, chúng tạo thành những đường 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 được tăng lên

Ưu nhược điểm :

- Ưu điểm :

+ Khả năng chống quá tải tốt.

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ CẤU LY HỢP CHO XE TOYOTA ALTIS 2.0

2.1 Thông số kỹ thuật xe toyota altis 2.0

Hình 2.1 Hình ảnh mẫu xe Toyota Altis 2.0

Bảng thông số kỹ thuật của xe toyota altis 2.0

2.2 Phương án chọn loại lò xo ép.

Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.2

Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép

Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của

lực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp

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

- Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản

Nhược điểm:

- Các lò xo thường không đảm bảo được 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

F l

∆ l

2.2.2 Lò xo côn xoắn

Hình 2.3 Lò xo côn xoắn

Lò xo công xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 2.2

Ưu điểm:

-Lò xo côn cho phep chồng lên nhau nên độ cứng tăng lên đáng kể khi chiều cao

và kích thước của lò xo hầu như không thay đổi

- Lực ép lên lò xo lớn, nên thường được dùng trên ôtô có mômen của động cơ trên 50 KGm

- Có thể giảm được không gian của kết cấu do lò xo có thể ép đến khi lò xo nằm trên một mặt phẳng

-Lò xo côn hoạt động ổn định hơn và ít bị gãy hỏng hơn các lò xo chịu nén bình thường

Nhược điểm:

- Khoảng không gian ở gần trục ly hợp sẽ chật và khó bố trí bạc mở ly hợp

- Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do đó việc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp

- 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 được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của

lò xo sẽ giảm rất nhanh

2.2.3 Lò xo đĩa

Hình 2.4 Một lò xo đĩa loại DST

Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.2

Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp bằng đinh tán hoặc bằng bulông Ở mỗi phía của lò xo đĩa bố trí các vòng trụ xoay hoạt động như một trục xoay khi lò xo đĩa quay Đối với loại bàn ép ly hợp thông thường

có các lò xo chịu kéo đẻ nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa

Ưu điểm:

- Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu đơn giản và nhỏ gọn

- 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

Nhược điểm:

- Việc chế tạo khó khăn

Kết luận: Qua việc tham khảo các loại lò xo ép em quyết định chọn loại lò xo ép là lò

xo đĩa vì tất cả những đăc tính tối ưu của nó

thêm những chi tiết đặc biệt có khả năng làm giảm độ cứng của đĩa Ở đây để giảm độ cứng của đĩa bị động ta xẻ các rãnh hướng tâm Các đường xẻ rãnh này chia đĩa bị động ra nhiều phần Số lượng các rãnh tuỳ theo đường kính đĩa Các đường 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.

2.4 Tính chọn các thông số và các kích thước cơ bản

2.4.1 Xác định mômen ma sát mà ly hợp cần truyền

Ly hợp phải được thiết kế với các kích thước có thể truyền mômen lớn hơn mômen động cơ Nhờ đó ly hợp có thể truyền hết mômen động cơ đến hệ thống truyền lực mà không bị trượt trong các trường hợp như dầu dính vào tấm ma sát hay tấm ma sát bị mòn hoặc tính chất đàn hồi của lò xo giảm

Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = β.Memax

Trong đó:

+ β: Là hệ số dự trữ của ly hợp

+ Memax : Mômen cực đại của động cơ, Memax = 170 Nm

Hệ số β có ý nghĩa rất quan trọng trong quá trình thiết kế ly hợp Vì trong quá trình sử dụng lực ép của lò xo giảm dần làm giảm mômen ma sát của ly hợp, như vậy nếu chọn β nhỏ quá thì sẽ không đảm bảo truyền hết mômen trong các trường hợp giảm lực ép này Ngược lại, nếu chọn β lớn quá thì ly hợp không đảm bảo chức năng của cơ cấu an toàn đó là tránh cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải Hơn nữa, để có

hệ số β lớn cần phải tăng kích thước của các đĩa ma sát, tăng số đĩa ma sát, hoặc tăng lực ép của các lò xo dẫn đến tăng kích thước ly hợp

Đối với ôtô con ta chọn β = 1,5

255 = 20 (cm)Chọn đường kính ngoài của tấm ma sát D = 22cm.

D nhỏ hơn đường kính của bánh đà

- Đường kính trong của tấm ma sát:

d = (0,53÷0,75).D =13 ÷19 (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 = 14 (cm)

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

Rtb = 2 2

3 3

rR

rR.3

dD].(

q.[

M.16

+

−µ

πTrong đó:

- MLH : Mô men ma sát của ly hợp, MLH = 255 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 :

)1525).(

1525.(

2,0.28,0.14,3

255.16

= 0,72

Ta làm tròn zi = 1.

- Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát:

Mô men ma sát trong ly hợp được xác định theo công thức:

MLH = kz.µ.FN.Rtb.iTrong đó:

- kz : hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sát trong các

bộ phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và đĩa bị động, đối với ly hợp ôtô lấy kz = 1

- µ : Hệ số ma sát đối với cặp vật liệu thường dùng trong ôtô, µ = 0,28

- FN : Lực ép tổng thể lên bề mặt ma sát

- Rtb : Bán kính ma sát trung bình , Rtb = 10 cm

- i : Số đôi bề mặt ma sát, với ly hợp một đĩa ma sát ta có i = 2

Từ công thức trên suy ra lực ép tổng thể:

FN =

i

R k

M.i

R k

M

tb z

max e tb

F 4

2 2

170.5,1

= 4554 (N)

q =

)15,025,0.(

14,3

4554.4

2

2 − = 145032 (N/m2) ≈ 0,145 (MPa)

Ta thấy q = 0,145 (MPa) < [q] = 0,2 MPa (thoả mãn)

2.5 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp

Các thông số thể hiện chế độ tải của ly hợp là công trượt riêng l0 được 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.

2.5.1 Tính công trượt

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:

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:

L2 = a m a 2 Ma.( m a) t2

3

2 ) (

J 2

b

.i

i

i

r0

f : Hệ số cản lăn của đường, f = 0,03

α : Góc dốc của đường, giả thiết α = 00.Vậy ψ = 0,03 + tg00 = 0,03

+ 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

+ i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 4,51

+ 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 = 0,98Vậy ta có :

nM :số vòng quay ở thời điểm mômen động cơ lớn nhất, nM = 4500v/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

Ja = M.(

o f h

Ma là mômen cản chuyển động quy về trục ly hợp, Ma = 13,53 N.m

k : Hệ số đặc trưng cho tốc độ đóng ly hợp, lấy k = 150 N.m/sVậy t1 =

150

53 , 13

= 0,09 (s)

- t2 : Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn thứ hai

t2 = kA

A là biểu thức rút gọn tính theo công thức

A = 2.Ja.(ωm −ωa)Thay số vào ta có:

2.5.2 Kiểm tra công trượt riêng

Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta xác định công trượt riêng theo công thức sau:

l0 =

i.

F L

27396

= 43,6 (J/cm2)

Thỏa mãn l0 < [l0] = 50 ÷ 70 (J/cm2)

2.5.3 Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết

Công trượt sinh ra làm nung nóng các chi tiết : đĩa bị động, đĩa ép, bánh đà, lò xo.Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết bằng cách tính độ gia tăng nhiệt độ Ta phải tính kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết như bánh đà, đĩa ép, đĩa bị động Nhưng do bánh đà thường lớn hơn đĩa ép nhiều nên nếu thoả mãn đối với đĩa ép thì cũng thoả mãn đối với bành đà

Ta tính độ gia tăng nhiệt độ theo công thức:

∆t =

t

m c

L

γ < [∆T]

Trong đó :

- γ : Hệ số xác định phần nhiệt truyền cho chi tiết Đối với ly hợp ma sát một đĩa có: γ = 0,5

- L : Công trượt, L = 27396 J.

- c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, đối với vật liệu gang và thép có

c = 481,5 J/kg.0C

- mt : Khối lượng chi tiết bị nung nóng (đĩa ép) lấy tham khảo mt = 5 kg

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

Thay số vào ta có:

∆t =

5.5,481

27396

5,0

= 5,69 0C

Thỏa mãn điều kiện cho phép

2.6 Tính bền các chi tiết của ly hợp

2.6.1 Lò xo ép

Xét quan hệ biến dạng và lực ép

Hình 2.5 Đặc tính các loại lò xo ép

Khi tác dụng lực vào lò xo màng thì ban đầu cần 1 lực lớn hơn lực tác dụng vào lò

xo trụ cho cùng 1 biến dạng, sau đó khi biến dạng tăng lên thì lò xo màng đảm bảo cho lực điều khiển người lái nhẹ đi

Ta tính toán lò xo màng:

Da Dc Pn Di L2 L1

De P

Hình 2.6 Các thông số kích thước của lò xo màng

Lực ép cần sinh ra để ép đĩa ép khi đóng ly hợp :

De: Đường kính ngoài lò xo màng De = 230mm

Di: Đường kính trong lò xo màng Di= 70mm

Dc=166mm, Da=160mm

Chiều dày lò xo màng δ= 2,5mm

Số thanh phân bố đều lên màng Z= 12

Lực tổng hợp P∑ được thể hiện thông qua số kết cấu như sau:

-.E 2 e

1 D

Ln

n

(1

-.[δ2 + (h – l1

2

K-1

K-

1 1.( h - 2

1

l

2

K-1

K-

1 1))]

Chiều cao h = δ.2,2= 2,5.2,2= 5,5(m)

(hệ số 2,2 đảm bảo vựng lực ép không đổi rộng và không lật lò xo).

Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép l1= 2,2mm

2

n ) 79 , 0

76 , 0

1 L - (1

.[2,52+(5,5–2

79,0-1

0,76-1

2

.(5,5-2.79,0-1

0,76-1

µ

=0,25.5200.1772.0,095=1,39Kết quả này nằm trong v ùng cho ph ép của β(β=1,3-1,75)

Do vậy kích thước của lò xo đạt tiêu chuẩn

Lò xo đĩa được tính bền bằng cách xác định ứng suất tại điểm chịu tải nhất là tĩnh của phần tử đàn hồi giữa các thành mở với vòng đặc của hình nón

Ứng suất được tính:

σ=

)DaDi(

Da2

)DaD

α

δ+α

De

=

160

210ln

160-210

=2383(N)

Vậy σ=

)160,0070,0(0025

,

62.2383.0,1

+2(1−0,262)

5 2.10

160,0.2

0001,02,0)160,0184,0

= 530(Mpa)

Vật liệu chế tạo lò xo màng là thép 60T ứng suất giới hạn

[σ]=1400(Mpa) (Bài giảng tính toán thiết kế ô tô)

Vậy lò xo màng đủ bền.

2.6.2 Đĩa bị động

Hình 2.7 Đĩa bị động trên xe con

Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa được ghép với nhau bằng đinh tán, xương đĩa lại được ghép với moay ơ đĩa bị động bằng đinh tán Đĩa bị động được 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 xương đĩa, thường được chế tạo

từ đồng hoặc nhôm với đường kính 4 ÷ 6 mm Đinh tán được bố trí theo vòng tròn nhiều dãy (thường là hai dãy)

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

Hình 2.8.Sơ đồ bố trí đinh tán trên tấm ma sát

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

F1 =

)rr.(

2

r.M

2 2

2 1

1 max e

+

F2 =

)rr.(

2

r.M

2 2

2 1

2 max e

+Trong đó:

- F1, F2 : Lực tác dụng lên đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài có bán kính lần lượt là r1 và r2

- Memax : Mômen lớn nhất của động cơ, Memax = 170 Nm

- r1, r2 : Bán kính vòng trong và vòng ngoài của các dãy đinh tán

Ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong, vòng ngoài:

[ ]c 2

1

1 1

c

4

d n

F

σ

≤ π

= σ

2

2 2

c

4

d n

F

σ

≤ π

= σ

[ ]cd 1

1 1

cd

d.l.n

cd

d.l.n

- σc1 , σc1 : Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài

- σcd1 , σcd2 : Ứng suất chèn dập của đinh tán ở vòng trong và vòng ngoài

- F1 , F2 : Lực tác dụng lên đinh tán ở mỗi dãy

- n : Số đinh tán bố trí ở mỗi vòng, chọn n1 = n2 = 12

- d: Đường kính đinh tán, chọn d = 4 mm = 0,004 m

- l : Chiều dày bị chèn dập của đinh tán, lấy l = 2,5 mm = 0,0025 cm

- [σc] : ứng suất cắt cho phép, [σc]= 30 MPa

- [σcd] : ứng suất chèn dập cho phép, [σcd] = 80 MPa

Ta nhận thấy F1 < F2 nên σc1 < σc2 và σcd1 < σcd2 do vậy ta chỉ kiểm tra cho đinh tán ở vòng ngoài

Ta có các số liệu tham khảo: r2 = 100 mm = 0,10 m

r1 = 85 mm = 0,080 m

Thay số vào ta có:

F2 =

)rr.(

2

r.M

2 2

2 1

2 max e

+ = 2.(0,09 0,11 )

11,0.170

2

2 + = 463 (N).

1179618 4

005 , 0 20

463

2 2

π

= σ

(N/m2) = 1,18 MPa < [σc]

005,0.002,0.20

463

2

cd =

σ = 2315000 (N/m2) = 2,315 MPa < [σcd]

Như vậy ta thấy : σc < [σc] , σcd < [σcd]

Vậy đinh tán nối các tấm ma sát với xương đĩa đủ bền

+) Với các đinh tán nối đĩa bị động với moay ơ cũng được kiểm nghiệm tương

tự như trên Các đinh tán nối đĩa bị động với moay ơ được chế tạo bằng thép với đường kính từ 6 ÷ 10 mm

Lực tác dụng lên đinh tán được tính theo công thức:

170 = 3091 (N/m2)

Ứng suất cắt và chèn dập:

[ ]c 2

c

4

d.n

F

σ

≤π

=σ

;

[ ]cd cd

d.l.n

F

σ

≤

=σChọn đường kính đinh tán là : d = 6 mm

Số lượng đinh tán là : n = 4

Chiều dài chèn dập của đinh tán :l = 4 mm

Với các ứng suất giới hạn : [σc] = 30 MPa ;

[σcd] = 80 MPa

Thay số vào ta có: