Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ

Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………… …………………………………………………… MỤC LỤC SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 1 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ LỜI NÓI ĐẦU Với cơ chế mở cửa nền kinh tế đất nước để hội nhập và phát triển, trong những năm gần đây đất nước ta đã đạt được rất nhiều thành tựu về mọi mặt trong đời sống xã hội. Một trong các thành tựu quan trọng nhất đó chính là quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Ngành giao thông vận tải, trong đó đặc biệt là Ôtô, là một trong những phương tiện phục vụ rất hiệu quả cho quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá, thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế. Ngành công nghiệp Ôtô, tuy vẫn còn là một ngành mới song với nhận thức đúng đắn về tầm quan trọng của ngành công nghiệp này trong những năm gần đây Đảng và Nhà nước ta đã có những chính sánh phù hợp thúc đẩy sự phát triển ngành công nghiệp Ôtô trong nước, từng bước phát triển và tiến tới sẽ sản xuất được Ôtô tại chính nước ta mà không cần nhập khẩu. Sau khi học xong môn ‘ Tính toán và thiết kế ôtô’ em đã được nhà trường giao cho đề tài: “Thiết kế cụm ly hợp cho ô tô 7chỗ”. Em nhận thấy đây là đề tài có tầm quan trọng và đòi hỏi yêu cầu cao. Bởi vì với ngành công nghiệp Ôtô của nước ta để tiến tới sẽ sản xuất được thì việc tính toán thiết kế các cụm chi tiết trong ôtô phải là những yêu cầu được xây dựng ngay từ trong những bước đi đầu tiên. Quá trình làm đồ án môn học, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng, được sự giúp đỡ tận tình của các thầy và các bạn song do khả năng có hạn và thời gian làm đồ án bị hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy em rất mong sự chỉ bảo của của các thầy cô và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy : Vũ Đình Nam đã giúp đỡ tạo điều kiện để em hoàn thành tốt đồ án này. SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 2 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ Em xin chân thành cảm ơn! Hưng yên, ngày…tháng….năm… Sinh viên: Nguyễn Văn Đoài Phần 1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP 1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu: 1.1.1. Công dụng: Trong hệ thống truyền lực ôtô, ly hợp là một thành phần rất quan trọng, nó có chức năng chính là: - Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển. - Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp khi ôtô khởi hành hoặc sang số. - Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khi gặp quá tải hư trong trường hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp. 1.1.2. Phân loại: a. Theo phương pháp truyền mômen: Theo phương pháp truyền mô men từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực người ta chia ly hợp thành các loại sau: - Ly hợp ma sát: mô men truyền động nhờ các bề mặt ma sát. - Ly hợp thuỷ lực: mô men truyền động nhờ năng lượng của chất lỏng. - Ly hợp điện từ: mô men truyền động nhờ tác dụng của trường nam châm điện. - Ly hợp liên hợp: mô men truyền động bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên. b. Theo trạng thái làm việc của ly hợp: Theo trạng thái làm việc của ly hợp người ta chia ly hợp thành các loại sau: - Ly hợp thường đóng. - Ly hợp thường mở. c. Theo phương pháp sinh lực ép trên đĩa ép: Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép người ta chia ra thành các loại ly hợp sau: - Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa). SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 3 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ - Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào. - Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp. d. Theo phương pháp dẫn động ly hợp: Theo phương pháp dẫn động ly hợp người ta chia ly hợp thành các loại sau: - Ly hợp dẫn động cơ khí. - Ly hợp dẫn động thuỷ lực. - Ly hợp dẫn động có cường hoá: + Ly hợp dẫn động cơ khí cường hoá khí nén. + Ly hợp dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén. 1.1.3. Yêu cầu: - Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô men của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào. - Khi đóng ly hợp phải êm dịu, mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để giảm hết tải trọng va đập lên các bánh răng của hộp số khi sang số. - Khi mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng để việc gài số êm dịu, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn. - Đảm bảo cho hệ thống truyền lực khi bị quá tải. - Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt. - Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng. 1.2. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ly hợp: - Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo người ta chia thành các bộ phận chính: - Cơ cấu ly hợp: là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực. - Dẫn động ly hợp: là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp. 1.2.1. Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh: a. Sơ đồ cấu tạo chung: SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 4 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ Hình 1.1: Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động. 1. bánh đà; 7. bàn đạp ; 2. đĩa ma sát; 8. lò xo hồi vị bàn đạp ; 3. đĩa ép; 9. đòn kéo; 4. lò xo ép; 10. càng mở; 5. vỏ ly hợp; 11. bi tỳ; 6. bạc mở ; 12. đòn mở; 13. bộ giảm chấn. - Nhóm các chi tiết chủ động bao gồm: bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các lò xo ép. Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng với bánh đà. - Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa bị động (đĩa ma sát), trục ly hợp. Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên. - Theo sơ đồ cấu tạo ở hình vẽ thì vỏ ly hợp 5 được bắt cố định với bánh đà 1 bằng các bu lông, đĩa ép 3 có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ phận truyền mô men từ vỏ 5 vào đĩa ép. Các chi tiết 1, 3, 4, 5 được gọi là phần chủ động của ly hợp. Chi tiết số 2 được gọi là phần bị động của ly hợp, các bộ phận còn lại thuộc bộ phận dẫn động ly hơp. b. Nguyên lý hoạt động: - Trạng thái đóng ly hợp: ở trạng thái này lò xo 4 một đầu tựa vào vỏ 5, đầu còn lại tì vào đĩa ép số 3 tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động 2 với bánh đà số 1 cho phần chủ động và phần bị động tạo thành 1 khối cứng. Khi này mô men từ động cơ được truyền từ SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 5 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 với đĩa ép 3 và bánh đà 4. Tiếp đó mô men truyền vào xương đĩa bị động qua bộ giảm chấn 13 đến moay ơ rồi truyền vào trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số). Lúc này giữa bi tỳ 11 và đầu mở 12 có khe hở từ 3 ÷ 4 mm, tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp. - Trạng thái mở ly hợp: Khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số người ta cần tác dụng một lực vào bàn đạp 7 thông qua đòn kéo 9 và càng mở 10, bạc mở 6 mang bi tỳ 11 sẽ dịch chuyển sang trái. Sau khi khắc phục hết khe hở, bi tỳ 11 sẽ tì vào đầu đòn mở 12. Nhờ có khớp bản lề của bản lề liên kết với vỏ 5 nên đầu kia của đòn mở 12 sẽ kéo đĩa ép 3 nén lò xo 4 lại để dịch chuyển sang phải. Khi này các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra và ngắt truyền động từ trục cơ tới trục sơ cấp của hộp số. c. Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: + Kết cấu gọn, dễ điều chỉnh và sữa chữa. + Mở dứt khoát. + Thoát nhiệt tốt nên đảm bảo tuổi thọ cao cho bộ ly hợp. - 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. 1.2.2. Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh : a. Sơ đồ cấu tạo chung: SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 6 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ Hình 1.2. Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động 1. Bánh đà; 7. Lò xo ép; 13. Thanh kéo; 2. Lò xo đĩa bị động; 8. Vỏ ly hợp; 14. Càng mở; 3. Đĩa ép trung gian; 9. Bạc mở; 15. Bi tỳ; 4. Đĩa bị động; 10. Trục ly hợp; 16. Đòn mở; 5. Đĩa ép; 11. Bàn đạp ly hợp; 17. Lò xo giảm chấn. 6. Bu lông hạn chế; 12. Lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp; a. Cấu tạo: Nhìn chung cấu tạo của ly hợp hai đĩa cũng bao gồm các bộ phận và các chi tiết cơ bản như đối với ly hợp một đĩa. Điểm khác biệt là ở ly hợp hai đĩa có hai đĩa bị động số 4 cùng liên kết then hoa với trục ly hợp 10. Vì có hai đĩa bị động nên ngoài đĩa ép 5 còn có thêm đĩa ép trung gian 3. ở ly hợp hai đĩa phải bố trí thêm cơ cấu truyền mô men từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép và cả đĩa trung gian. b. Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý làm việc của ly hợp hai đĩa bị động cũng tương tự như ly hợp một đĩa. c. Ưu nhược điểm: - Ưu điểm: + 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. SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 7 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ 1.2.3. Ly hợp thuỷ lực: a. Sơ đồ cấu tạo chung: Cấu tạo của ly hợp thủy lực được trình bày như hình vẽ bao gồm: 1 2 3 4 5 1. Bánh đà 2. Bánh tuabin 3. Bánh bơm 4. Trục sơ cấp 5. Vỏ ly hợp Hình 1.3. Ly hợp thủy lực. Các chi tiết chính của ly hợp gồm có bánh bơm, bánh tuabin. Các bánh công tác này có dạng nửa hình vòng xuyến, được bố trí rất nhiều cánh dẫn theo chiều hướng tâm. Bánh bơm được hàn chặt với vỏ ly hợp và được bắt chặt với vỏ trục khuỷu động cơ (quay cùng với trục khuỷu). Nó có tác dụng quạt dòng chất lỏng sang bánh tuabin thông qua đó truyền mômen. Bánh tuabin được đặt trong vỏ ly hợp có thể quay tự do, được nối với trục sơ cấp hộp số bằng khớp nối then hoa, nó chịu sự tác động của dòng chất lỏng từ bánh bơm truyền sang, khi đó nó sẽ quay và truyền chuyển độngcho trục sơ cấp hộp số. SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 8 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ b. Nguyên lý hoạt động: Ly hợp thuỷ lực làm việc dựa trên nguyên tắc truỷ động. Khi bánh bơm được trục khuỷu động cơ dẫn động quay làm chất lỏng chứa trong khoang công tác của bánh bơm sẽ quay theo. Chất lỏng tham gia vào hai chuyển động: một chuyển động quay theo bánh bơm và một chuyển động tịnh tiến theo các máng của cánh dẫn từ phía trong ra phía ngoài. Động năng của chất lỏng cũng tăng từ trong ra ngoài. Khi ra khỏi bánh bơm chất lỏng sẽ chuyển tiếp sang bánh tuốc bin và động năng của dòng chất lỏng sẽ làm cho bánh tuốc bin quay theo. ở bánh tuốc bin chất lỏng chuyển động từ ngoài vào trong và động năng giảm dần. Sau khi ra khỏi bánh tuốc bin chất lỏng tiếp tục đi vào bánh bơm để nhận năng lượng và thực hiện các chu trình tiếp theo. c. Ưu nhược điểm: - Ưu điểm : + Khi đóng ly hợp rất êm dịu + Làm việc êm dịu, hạn chế va đập khi truyền mô men từ động cơ xuống hệ thống truyền lực. + Có khả năng trượt lâu dài mà không gây hao mòn như ở ly hợp ma sát. - 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. 1.2.4. Ly hợp điện từ Ly hợp điện từ là loại không những chỉ bố trí trên ôtô mà còn bố trí trong nhiều lĩnh vực khác. Ưu điểm là truyền động êm cho phép trượt lâu dài mà không ảnh hưởng tới hao mòn các chi tiết của ly hợp. a. Sơ đồ cấu tạo chung: Hình 1.4. Ly hợp điện từ 1. Bánh đà 2. Khung từ 3. Cuộn dây 4. Lõi sắt bị động 5. Trục ly hợp 6. Mặt cắt SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 9 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ Các bộ phận chính của ly hợp điện từ bao gồm: phần cố định 2 trên đó có cuộn dây điện từ 3. Bộ phận chủ động 1 được nối với trục khuỷu động cơ, bộ phận bị động 4 được nối với trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số). Các bộ phận chủ động, bị động và bộ phận cố định có thể quay trơn với nhau thông qua các khe hở A, B, C, D. Để hiệu suất truyền động cao các khe hở này phải nhỏ. Ngoài ra để tăng khả năng truyền mô men từ phần chủ động sang phần bị động người ta bỏ bột sắt vào khoang kín giữa phần chủ động và phần bị động. b. Nguyên lý hoạt động: - Nguyên lý làm việc dựa vào lực điện từ tương tác giữa phần chủ động và bị động nhờ nam châm điện do cuộn dây 3 sinh ra. - Trạng thái đóng ly hợp: Khi này cuộn dây 3 được cấp một dòng điện một chiều và nó sẽ trở thành nam châm điện. Điện trường của nam châm sẽ khép kín mạch, từ qua các bộ phận cố định 2, phần chủ động 1, phần bị động 4 theo đường mũi tên như hình vẽ. Khi này dưới sự tương tác của lực điện từ phần chủ động 1 sẽ kéo phần bị động 4 quay theo, mô men được truyền từ động cơ sang trục ly hợp. - Trạng thái mở ly hợp: Khi cần mở ly hợp người ta ngắt dòng điện cấp cho cuộn dây 15. Lực điện từ sẽ mất, các chi tiết được quay tự do, ngắt đường truyền mô men từ động cơ tới trục ly hợp. c. Ưu nhược điểm : - Ưu điểm : + Khả năng chống quá tải tốt. + Bố trí dẫn động dễ dàng. - Nhược điểm : + Chế tạo phức tạp. + Bảo dưỡng và sửa chữa khó khăn. + Giá thành đắt. 1.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG. Hệ thống dẫn động ly hợp có tác dụng truyền lực bàn đạp của người lái tác động vào bàn đạp đến ly hợp để thực hiện việc đóng ngắt ly hợp. Dẫn động ly hợp thường là dẫn động cơ khí hoặc thủy lực. Dẫn động cơ khí có ưu điểm chung là kết cấu đơn giản. dễ chế tạo tuy nhiên chúng cũng có nhược điểm là lực SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 10 . GVHD:Vũ Đình Nam 7 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ 1.2.3. Ly hợp thuỷ lực: a. Sơ đồ cấu tạo chung: Cấu tạo của ly hợp thủy lực. ly hợp 6. Mặt cắt SVTH: Nguyễn Văn Đoài GVHD:Vũ Đình Nam 9 Đồ án môn học Tính toán thiết kế cụm ly hợp cho xe du lịch 7 chỗ Các bộ phận chính của ly hợp