MỤC LỤC
MỤC LỤC…1
LỜI NÓI ĐẦU.. 2
CHƯƠNG I 5. TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ.. 5
1.1 Công dụng ly hợp. 5
1.2 Yêu cầu ly hợp. 5
1.3 Phân loại ly hợp. 6
CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 14
2.1 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp. 14
2.1.1 Ly hợp ma sát khô. 14
2.1.2 Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát 21
2.2 Lựa chọn phương án dẫn động. 28
2.2.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí 28
2.2.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực. 30
2.2.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén. 32
2.2.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén. 34
2.4.5. Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không: 36
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LY HỢP. 39
3.1 Các thông số tham khảo xe Toyota Landcruiser 39
3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp. 40
3.2.1. Xác định mômen ma sát của ly hợp. 40
3.2.2.Xác định kích thước cơ bản của ly hợp. 40
3.2.3 Tính công trượt và công trượt riêng. 42
3.2.4. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp. 45
3.3 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp. 62
3.3.1.Xác định lực và hành trình bàn đạp: 62
3.3.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực: 64
3.3.3.Thiết kế bộ trợ lực chân không: 67
CHƯƠNG VI. BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA LY HỢP. 72
4.1. Ly hợp bị trượt: 72
4.2. Ly hợp ngắt không hoàn toàn: 73
4.3. Ly hợp đóng đột ngột: 74
4.4. Ly hợp phát ra tiếng kêu: 74
4.5. Bàn đạp ly hợp bị rung: 74
4.6. Đĩa ép bị mòn nhanh: 75
4.7. Bàn đạp ly hợp nặng: 75
4.8. Hỏng hệ thống dẫn động thuỷ lực: 75
KẾT LUẬN.. 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 80
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước 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 bước phát triển vượt bậc và thu được những thành tựu quan trọng. Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến trong đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một đất nước, đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ô tô phục vụ cho các mục đích thiết yếu của con người như việc vận chuyển hàng hoá, đi lại của con người.Ngoài ra nó còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như: Y tế, cứu hoả, cứu hộ, an ninh, quốc phòng….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. Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được 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 nhưng trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống. Ngoài ra người ta còn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô truyền thống như 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 nước ta, chúng ta chỉ cần tiếp thu và hoàn thiện những công nghệ về ôtô truyền thống.
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 con 7 chỗ ngồi” 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 các thông số ban đầu lấy từ xe tham khảo là xe TOYOTA LAND CRUISER.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 được cũng như những hư hỏng có thể xảy ra và cách bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống ly hợp.
Trong thời gian được giao đề tài, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của Thầy giáo: TS……..…… 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 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 : TS……..…… và các thầy giáo trong bộ môn Ôtô, Trường ĐH Công Nghệ GTVT đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ
1.1 Công dụng ly hợp
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng 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 ôtô khởi hành hoặc chuyển số.
1.2 Yêu cầu ly hợp
Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau:
Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào. Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ (có nghĩa là hệ số dự trữ mômen b của ly hợp phải lớn hơn 1).
Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động.
1.3 Phân loại ly hợp
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách:
Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
a. Phân loại theo phương pháp truyền mômen:
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau:
* Loại 1: Ly hợp ma sát là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau:
Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có:
Ly hợp ma sát loại đĩa : một đĩa (hình 1.1), hai đĩa (hình 1.2), nhiều đĩa .
Ly hợp ma sát loại hình côn : phần đĩa bị động có hình côn.
Còn ly hợp ma sát loại hình côn và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực.
* Loại 2: Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu).
Sơ đồ ly hợp thủy lực được biểu diễn như hình 1.3
* Loại 3: Ly hợp điện từ: Là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện. Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Sơ đồ ly hợp điện từ được biểu diễn như hình 1.4
c. Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau:
* Loại 1: Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau:
Lò xo trụ: Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hang (hình 1.5)
Lò xo côn
Lò xo đĩa ( lò xo màng ) (hình 1.6)
* Loại 4: Ly hợp nửa ly tâm: Là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào. Loại này có kết cấu phức tạp nên ít được sử dụng.
d. Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp:
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
* Loại 1: Ly hợp điều khiển tự động.
* Loại 2: Ly hợp điều khiển cưỡng bức.
Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp.
CHƯƠNG II
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp
2.1.1 Ly hợp ma sát khô
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:
Chủ dộng
Bị động
Dẫn động điều khiển
a. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa:
- Phần chủ động:
Bao gồm vỏ ly hợp (5) được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các bu lông, đĩa ép (3) cùng các chi tiết trên vỏ ly hợp (lò xo ép, đòn mở ) đĩa ép (3) nối với vỏ ly hợp bằng thanh mỏng đàn hồi. đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp.
- Phần bị động:
Đĩa bị động (2) ( gồm cả chi tiết xương đĩa bị động, các tấm ma sát, moay ơ, bộ phận giảm chấn (9) và trục ly hợp
b. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa:
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 2 đĩa ma sát khô tương tự như ly hợp ma sát khô một đĩa. Điểm khác biệt của ly hợp ma sát 2 đĩa là có 2 đĩa bị động và đĩa ép trung gian.
Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.2
* So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa:
Nếu cùng một kích thước bao ngoài và lực ép như nhau. Ly hợp 2 đĩa (với 2 đôi bề mặt ma sát) truyền được mômen lớn hơn, do vậy được dùng trên xe ô tô có tải trọng lớn hoặc ô tô kéo rơmoc hay bán rơmoc nặng .
c. Ly hợp thủy lực:
Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.3
Ly hợp thủy lực truyền mô men thông qua chất lỏng.
Cấu tạo của ly hợp gồm 2 phần:
- Phần chủ động : là phần bánh bơm, bánh đà.
- Phần bị động : là phần bánh tuabin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.
d. Ly hợp điện từ:
Ly hợp điện từ hình thành với 2 dạng kết cấu:
Ly hợp ma sát sử dụng lực ép điện từ
Ly hợp điện tử làm việc theo nguyên lý nam châm điện bột.
Cả hai loại này đều sử dụng nguyên tắc đóng mở ly hợp thông qua công tắc đóng mở mạch điện bố trí tại cần gài số. Như vậy không cần bố trí bàn đạp ly hợp và thực hiện điều khiển theo hệ thống ‘điều khiển hai pedal’.
- Phần chủ động: bao gồm bánh đà (1), vỏ ly hợp, cuộn dây( 3), khung từ (2).
- Phần bị động: bao gồm lõi thép bị động (5), nối với trục chủ động của hộp số(6).
* Kết luận: Như vậy đối với xe con 7 chỗ không đòi hỏi công suất và mô men lớn ta chọn ly hợp là ly hợp ma sát khô 1 đĩa với những ưu điểm nổi bật:
Đơn giản trong chế tạo
Có khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt
Khối lượng nhỏ
Thuận lợi trong bảo dưỡng và sửa chữa
Giá thành thấp.
2.1.2 Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát
2.1.2.1. Lò xo ép
Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quan trọng nhất có tác dụng tạo lên lực ép của ly hợp. Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn luôn bị nén để tạo lực ép truyền lên đĩa ép. Khi mở ly hợp các lò xo ép có thể làm việc ở trạng thái tăng tải (lò xo trụ, lò xo côn) hoặc được giảm tải (lò xo đĩa ).
a. Lò xo trụ:
Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.5.
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.
b. Lò xo côn xoắn:
Lò xo công xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 2.5.
c. Lò xo đĩa:
Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.5.
* Kết luận: Qua việc tham khảo các loại lò xo ép trên ly hợp xe con, với các ưu điểm nổi trội ta chọn loại lò xo ép là lò xo dạng đĩa dạng thường đóng.
2.1.2.2. Đĩa ép và đĩa trung gian
Đĩa ép và đĩa trung gian đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bị động. Truyền mômen xoắn của động cơ tới đĩa bị động. Kết cấu truyền mômen này được thực hiện bằng các vấu, chốt, thanh nối đàn hồi, được thể hiện qua hình 2.6.
Liên kết bằng thanh nối mỏng đàn hồi (b) đảm bảo di chuyển đĩa ép không có ma sát. Một đầu thanh nối được tán với vỏ ly hợp, đầu còn lại được bắt vào đĩa ép. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi ở ly hợp xe con và xe tải.
2.1.2.3 Đĩa bị động
Sơ đồ đĩa bị động như hình 2.7 và hình 2.8
Đĩa bị động được lắp trên then hoa trục bị động gồm: Xương đĩa (5) bằng thép mỏng, tấm ma sát (1) và bộ phận dập tắt dao động (6,10)
Xương đĩa được tán chặt vơi các cánh hình chữ ‘T’ làm bằng thép lò xo. Các cánh được bẻ vênh về các hướng khác nhau và tán với các tấm ma sát (1). Cấu trúc như vậy đảm bảo cho các bề mặt ma sát được tiếp xúc tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung nóng dẫn đến làm giảm độ cứng dọc trục của đĩa bị động.
2.1.2.4 Bộ giảm chấn
Sơ đồ bộ giảm chấn như hình 2.9
Dập tặt dao động xoắn ở đĩa bị dộng bao gồm hai nhóm chi tiết cơ bản
- Nhóm chi tiết đàn hồi:
Dùng để giảm dao động có tần số cao xuất hiện trong hệ thông tryền lực do có sự kích động cưỡng bức theo chu kì từ động cơ hoặc mặt đường.
- Nhóm chi tiết hấp thụ năng lượng dao động:
Sử dụng các tấm ma sát bằng pherado hay kim loại chịu mòn.
2.1.2.5. Đòn mở ly hợp
Đòn mở ly hợp là khâu nối giữa phần dẫn động điều khiển và phần chủ động đĩa ép ly hợp. Đòn mở đảm nhận truyền lực điều khiển để mở đĩa ép trong cụm ly hợp. Khi mở ly hợp lực điều khiển cần ép lò xo ép lại. Kéo đĩa ép tách các bề mặt ma sát. Lực điều khiển tác dụng lên đòn mở lớn, nên đòn mở thường có từ 3 chiếc trở lên, bố trí đều theo chu vi.
2.2 Lựa chọn phương án dẫn động
Dẫn động điều khiển ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lài từ bàn đạp ly hợp tới đòn mở để thực hiện ngắt ly hợp. Dẫn động điều khiển cần phải đảm bảo kết cấu đơn giản, dễ xử dụng, điều khiển nhẹ nhàng bằng lực bàn đạp của người lái.
2.2.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và được lắp theo nguyên lý đòn bẩy. Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao. Hệ thống dẫn động này được sử dụng phổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131, ..
2.2.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cách dùng áp lực của chất lỏng (dầu) trong các xy lanh chính và công tác.
* Nguyên lý làm việc:
Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 2.12
Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 2.13
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (8), nhờ thanh đẩy, đẩy piston của xilanh chính (6) sang trái, bịt lỗ bù dầu b (h 2.13), làm dầu trong khoang D bị nén lại. Khi áp lực dầu trong khoang D thắng lực ép của lò xo van một chiều (17) ở van một chiều (16) thì van một chiều mở ra.
Lỗ bù dầu (b) còn có tác dụng điều hòa dầu khi nhiệt độ cao. Lúc nhiệt độ cao dầu trong khoang D nở ra, làm áp suất dầu tăng lên, dầu qua lỗ bù dầu (b) về khoang C. Vì thế khắc phục được hiện tượng tự mở ly hợp.
2.2.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn, khớp nối. Đồng thời kết hợp với các lực đẩy của khí nén sơ đồ hình 2.14
2.2.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các thanh đòn và áp lực của dầu trong các xilanh lực. Đồng thời kết hợp với áp lực của khí nén lấy từ các máy nén khí sơ đồ hình 2.15
* Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm cho tay đòn bàn đạp quay quanh O1 và đẩy cần piston của xilanh chính (3) đi xuống (theo chiều mũi tên). Dầu từ xilanh chính (3) được piston nén lại và theo đường ống dẫn dầu (4) vào xilanh thủy lực (8). áp lực dầu tác dụng vào mặt piston xilanh thủy lực (9) và đẩy nó cùng cần piston (10) sang phải. Làm cho càng mở ly hợp (11) quay quanh O2 và đẩy bạc mở ly hợp (12) sang trái (theo chiều mũi tên). Ly hợp được mở.
2.4.5. Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không:
* Nguyên lý hoạt động :
Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không hình 2.16
Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân không hình 2.17
Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí (4) mở ra đồng thời van điều khiển (1) (bằng cao su) đóng van chân không (2) lại. Lúc này khoang B được nối với khoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển động sang trái đẩy pittông của xy lanh chính (13) sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống (1) sang xy lanh công tác (2) đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở (3) đẩy bi T (4) ép vào đòn mở (5) làm mở ly hợp.
* Kết luận: Qua việc tham khảo sơ bộ các phương án, ta thấy phương án dẫn động thuỷ lực dùng trợ lực chân không là phương án có nhiều ưu điểm nổi bật, đảm bảo tính hài hoà, phù hợp với phương án dẫn động và trợ lực của loại xe thiết kế. Do đó ta chọn phương án dẫn động là dẫn động thuỷ lực.
Như vậy loại ly hợp mà ta chọn thiết kế là ly hợp ma sát khô 1 đĩa sử dụng lò xo đĩa dạng thường đóng dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không.
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LY HỢP
3.1 Các thông số tham khảo xe Toyota Landcruiser
Các thông số tham khảo xe Toyota Landcruiser như bảng 3.1.
3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp
3.2.1. Xác định mômen ma sát của ly hợp
Với ly hợp ta chọn thiết kế ở đây là của xe TOYOTA LANDCRUISER nên ta chọn B=1,5.
Vậy mômen ma sát của ly hợp: Mc = 627 Nm(Nm)
3.2.2.Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
Cơ sở để xác định kích thước của ly hợp là ly hợp phải có khả năng truyền được mô men xoắn lớn hơn mô men cực đại của động cơ một ít.
Số lượng đĩa bị động là : 1
=> chọn R = 150 (mm)
=> D = 300(mm)
ở đây c là hệ số kinh nghiệm, chọn c = 3,6.
Ta có: Bán kính trong của vòng ma sát :
r = ( 0,53 ÷ 0,75 )R = ( 79,5 ÷ 112,5 ) (mm)
Do động cơ có số vòng quay lớn nên ta chọn r = 100(mm) => d = 200(mm)
Thay số được q=0,21 [MPa]
Mà [q] = 0,18 - 0,23 [MPa] => q thỏa mãn
3.2.3 Tính công trượt và công trượt riêng
a. Công trượt :
Ta có:
G : Trọng lượng toàn bộ của xe, G = 3300 Kg = 33000 (N).
g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2).
Rb : Bán kính làm việc trung bình của bánh xe: Rb = 0,571 m
Vậy công trượt : 0,28 J
c. Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung gian ở ly hợp 2 đĩa, lò xo, ...
[Dt] : độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết ,
Với ôtô con [Dt] = 10 oC
Vậy có : AT = 9,07-10-4
Suy ra : mức gia tăng nhiệt đảm bảo điều kiện
3.2.4. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
a. Tính sức bền đĩa bị động:
Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô thì chọn vật liệu có hệ số ma sát cao. Vật liệu của tấm ma sát thường chọn là loại phêrađô. Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa. Xương đĩa bị động được chế tạo từ thép 65 nhiệt luyện bằng cách tôi thể tích.
Chiều dày xương đĩa thường chọn từ (1,5¸2,0)mm.
Ta chọn dx=2 mm
Chiều dày tấm ma sát d=4 mm
Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán. Vật liệu của đinh tán được chế tạo bằng đồng, có đường kính d = 4 mm.
b. Tính sức bền mayer đĩa bị động
Mayer thường được thiết kế với độ dài đủ lớn để đĩa bị động đỡ bị đảo, với ly hợp làm việc trong điều kiện bình thường chiều dài của moay ơ thường được chọn bằng đường kính then hoa trên trục ly hợp L = D.
Chọn vật liệu chế tạo mayer là thép 40X có các ứng suất giới hạn là:
[sc] = 8.107 (N/m2).
[scd] = 15.107 (N/m2).
Như vậy ta thấy : sc < [sc].
scd < [scd].
Vậy then hoa đủ bền.
c. Tính lò xo ép:
Cơ cấu ép được dùng để tạo lực ép cho đĩa ép của ly hợp thường đóng xe con là lò xo đĩa kiểu nón cụt nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo trụ.
Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép măng gan 65 có ứng suất tiếp cho phép
[t] = 650 ÷ 850(MN/m2)
[ e]=1000(MN/m2)
Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa mãn lực F cần thiết cho ly hợp. Kích thước của lò xo đĩa nón cụt còn phải bảo đảm điều kiện bền với chức năng là đòn mở
Ta dùng lò xo ép là loại lò xo nón cụt xẻ rãnh.
=> Thay số được: Flx = 8755 (N)
FN = 8772(N)
Thấy FN > [FN] => Vậy thỏa mãn lực ép yêu cầu.
d.Tính lò xo giảm chấn:
Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống truyền lực đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moayơ trục ly hợp.
Thay vào công thức trên ta có:
Mmax = 338 (Nm).
Mômen quay truyền qua giảm chấn được tính bằng tổng mômen quay của các lực lò xo giảm chấn và mômen ma sát:
Mg = Mmax = Mlx + Mms = P1.R1.Z1 + P2.R2.Z2
Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn (hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị động để xoay đĩa đi 1o so với moayơ).
S = 17,4 . R12 . K . Z1
K: Độ cứng của một lò xo.K = 1300 N/m.
Z1: Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ.Z1 = 6.
=> S = 17,4 . R12 . K . Z1 = 17,4 . 0,052 . 1300 . 6 = 340 Nm.
Các cửa sổ đặt lò xo của moayơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều dài tự do của lò xo một ít, lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu.
Với: A = (25 ¸ 27) mm . Ta chọn A = 25 mm
Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là :
B = d + l1 + l2 = 12 + 3,5 + 3,5 = 19 mm
Theo thực nghiệm thường lấy:
Mms = 0,25.Mmax = 0,25.338 = 84,5 (Nm).
Suy ra:
Mlx = Mmax – Mms = 338 - 84,5 = 253,5 (Nm).
Chiều dài làm liệc của lò xo được tính theo công thức:
l1 = (n0 +1).d = (4+1).3 = 15 (mm).
Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
l2 = l1 + n0= 15 + 4.3 = 27 (mm).
Thay các thông số vào công thức tính t ta có: T = 9,6.108 (N/m2).
Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65 có [T] = 14.108 (N/m2).
Vậy lò xo đủ bền.
e.Tính toán trục ly hợp:
Trục ly hợp cũng đồng thời là trục sơ cấp của hộp số, ở cuối trục có bánh răng ngiêng liền trục. Đầu trước của trục lắp ổ bi trong khoang của bánh đà, đầu sau lắp lên thành vỏ hộp số (hinh 3.5)
Trục I : Là trục ly hợp và cũng đồng thời là trục sơ cấp của hộp số.
Trục II : Là trục trung gian của hộp số.
Trục III : Là trục thứ cấp của hộp số.
Ta sẽ kiểm nghiệm trục tại chế độ mô men lớn nhất. Giả sử mô men trên trục là lớn nhất khi hộp số đặt ở tay số 1.
Các thông số tham khảo của các cặp bánh răng hộp số:
Đường kính vòng lăn bánh răng trục sơ cấp d1 = 60 mm = 0,06 m.
Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d2 = 110 mm = 0,11 m.
Đường kính vòng lăn bánh răng trục trung gian d3 = 40 mm = 0,04 m.
Đường kính vòng lăn bánh răng trục thứ cấp d4 = 130 mm = 0,13 m.
Trục I : M1 = Memax = 418 Nm.
Trục II : M2 = M1.i12 = 766 Nm.
Trục III : M3 = M2.i34 = 2490 Nm.
* Xác định phản lực lên các trục I và trục III tại các gối đỡ:
- Trục số III :
Ta chọn theo tham khảo khoảng cách từ bánh răng đến các ổ đỡ như hình vẽ.
Trong đó:
XC và YC là các phản lực tại ổ đỡ C .
XD và YD là các phản lực tại ổ đỡ D.
Pr4 và Pv4 là lực hướng kính và lực vòng tác dụng lên bánh răng trên trục.
Theo phương X ta có các phương trình cân bằng:
SFX = XC + XD - Pv4 = 0.
SMC(FX) = - Pv4.300 + XD.(300 + 50) = 0.
- Trục số I :
Ta chọn theo tham khảo khoảng cách từ bánh răng đến các ổ đỡ như hình vẽ.
Giả sử chiều các lực như hình vẽ.
Trong đó:
XC và YC là các phản lực tại C có cùng giá trị nhưng có chiều ngược với chiều các phản lực tại C trên trục III.
XA và YA là các phản lực tại ổ đỡ A.
XB và YB là các phản lực tại ổ đỡ B.
Theo phương X ta có các phương trình cân bằng:
SFX = XA + XB - XC - Pv1 = 0.
SMA(FX) = XB.200 - (XC + Pv1).250 = 0.
3.3 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp
Hệ thống dẫn động ly hợp được chọn là hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực.
3.3.1.Xác định lực và hành trình bàn đạp:
Chọn các thông số theo xe tham khảo ta có:
a1 = 350 mm . a2 = 60 mm.
b1 = 150 mm . b2 = 80 mm.
d1 = 26 mm . d2 = 20 mm.
Thay số vào ta có: Qbd = 277 (N).
Với lực bàn đạp này không nằm trong giới hạn cho phép của lực bàn đạp ly hợp xe con Qbd ≤ 150 N. Do đó ta cần thiết kế tính toán thêm bộ trợ lực chân không.
Hành trình bàn đạp Sbd được xác định theo công thức:
Sbd = ( d + l2 ).idd
Vậy hành trình của bàn đạp là:
Sbd = ( 3 + 16 ).6,5 = 123 ( mm ).
Với hành trình bàn đạp cho phép Sbd max £ 150 mm.
Vậy hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép.
3.3.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực:
a.Tính toán thiết kế xy lanh công tác:
Hành trình làm việc của piston xy lanh công tác : S2 = 31(mm).
Chọn chiều dầy thành xy lanh t = 4 mm.
Đường kính ngoài: D2 = d2 + 2.t = 20 + 2.4 = 28 mm.
Thay số vào ta có: std2 = 1,2.107 (N/m2).
Vật liệu chế tạo xy lanh là gang CY 24 - 42 có [s] = 2,4.107 (N/m2).
Ta thấy std2 < [s], vậy xy lanh công tác đủ bền.
b.Tính toán thiết kế xy lanh chính:
Hành trình làm việc của piston xy lanh chính: S1 = S2 = 18 mm.
Chọn chiều dầy thành xy lanh là t = 4 mm.
Đường kính ngoài: D1 = d1 + 2.t = 26 + 2.4 = 34 mm.
- Kiểm tra bền xy lanh chính:
Tính kiểm nghiệm bền cho xy lanh chính cũng tương tự như xy lanh công tác.Các thông số tính toán cho xy lanh chính là:
Bán kính trong: a1 = d1/2 = 26/2 =13 mm.
Bán kính ngoài: b1 = D1/2 = 34/2 = 17 mm.
Vật liệu chế tạo xy lanh là gang CY 24 - 42 có [s] = 2,4.107 (N/m2).
Ta thấy std1 < [s], vậy xy lanh công tác đủ bền.
3.3.3.Thiết kế bộ trợ lực chân không:
3.3.3.1.Xác định lực mà bộ cường hóa phải thực hiện:
Ta đã có khi không có cường hóa lực tác động lên bàn đạp:
Qbdk= 277 N.
Đề giảm bớt sức lao động của người lái ta lắp thêm bộ trợ lực chân không.
Chọn lực của người lái tác động lên bàn đạp ta là : Qbđc= 70(N).
Ta bố trí cường hóa ngay trước xylanh chính về phía bàn đạp khi đó ta xác định được lực mà bộ cường hóa phải sinh ra:
Qc = ( Qbđk - Qbđc) a1/a2 = ( 277 - 70).350/60 = 1207 (N).
Vậy bộ cường hóa chân không phải sinh ra 1 lực là 1207 (N) và ta chọn lực để mở van cường hóa là Qm= 30N.
3.3.3.3.Tính lò xo hồi vị màng sinh lực:
Khi bộ cường hóa sinh hết lực của mình thì lúc đó lò xo hồi vị chịu tải lớn nhất. Để xác định được kích thước lò xo hồi vị ta chọn tải trọng lớn nhất tác dụng lên nó là:
Pmax= 15% Qc = 0,15.1207= 181 (N).
Lực lò xo ghép ban đầu:
Pbd = 7% Qc = 0,07.1207 = 84 (N).
Số vòng toàn bộ của lò xo : n = no+ 1 = 8 + 1 = 9 vòng.
Nên chiều dài tự nhiên của lò xo là: l = nd + n0δ + Sm= 9.2 + 8.2 + 18 = 52 (mm).
Vật liệu chế tạo lò xo là thép C65Γ có ứng suất cho phép là [
]=1,4. 109(N/m2) nên lò xo đủ bền.
* Kết luận :
Như vậy qua quá trình tính toán ta thấy hệ thống ly hợp đảm bảo yêu cầu về kích thước, độ bền và khả năng làm việc.
CHƯƠNG IV
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA LY HỢP
4.1. Ly hợp bị trượt:
* Biểu hiện:
- Khi tăng ga vận tốc của xe không tăng theo tương ứng.
- Có mùi khét.
* Nguyên nhân:
- Khe hở giữa đầu đòn mở và bi T không có hay không có hành trình tự do của bàn đạp.
- Do lò xo ép bị yếu.
* Phương pháp xác định trạng thái trượt của ly hợp:
Gài số cao, đóng ly hợp: Chọn một đoạn đường bằng, cho xe đứng yên tại chỗ, nổ máy, gài số tiến ở tay số cao nhất (số 4 hoặc 5) , đạp và giữ phanh chân,
cho động cơ hoạt động ở chế độ tải lớn bằng chân ga, từ từ nhả bàn đạp ly hợp. Nếu động cơ bị chết máy chứng tỏ bộ ly hợp làm việc tốt, nếu động cơ không chết máy chứng tỏ bộ ly hợp đã bị trượt.
4.2. Ly hợp ngắt không hoàn toàn:
* Biểu hiện: Sang số khó, gây va đập ở hộp số khi chuyển số.
* Nguyên nhân:
- Hành trình tự do bàn đạp quá lớn.
- Các đầu đòn mở không nằm trong cùng mặt phẳng do đĩa bị động và đĩa ép bị cong vênh. Do khe hở đầu đòn mở lớn quá nên không mở được đĩa ép làm đĩa ép bị cong vênh.
* Khắc phục:
- Kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp
- Kiểm tra các ổ bi T, ổ bi kim, nếu bị kẹt hoặc rơ cần điều chỉnh lại.
- Kiểm tra đòn mở, đĩa bị động và đĩa ép. Nếu bị cong vênh cần sửa chữa hoặc thay thế.
4.3. Ly hợp đóng đột ngột:
* Biểu hiện: Mặc dù nhả bàn đạp chậm và êm nhẹ nhưng ôtô vẫn chuyển động bị giật chứng tỏ ly hợp đã bị đóng đột ngột.
* Nguyên nhân:
- Đĩa bị động mất tính đàn hồi, lò xo giảm chấn bị liệt.
- Do lái xe thả nhanh bàn đạp.
* Khắc phục:
- Kiểm tra thay thế tấm ma sát của đĩa bị động và lò xo giảm chấn.
- Kiểm tra và thay thế then hoa moay ơ đĩa bị động nếu mòn quá.
4.4. Ly hợp phát ra tiếng kêu:
- Nếu có tiếng gõ lớn: Do rơ lỏng bánh đà, bàn ép, hỏng bi đầu trục.
- Khi thay đổi đột ngột số vòng quay động cơ có tiếng va kim loại chứng tỏ khe hở giữa then hoa quá lớn (then hoa bị rơ ).
- Nếu có tiếng trượt mạnh theo chu kỳ: Đĩa bị động bị cong vênh.
4.5. Bàn đạp ly hợp bị rung:
* Nguyên nhân:
- Bánh đà bị cong vênh hoặc lắp không đúng.
- Vỏ ly hợp bị lắp lệch tâm bánh đà.
* Khắc phục:
- Kiểm tra trạng thái kỹ thuật của bánh đà, nếu cong vênh cần thay thế hoặc sữa chữa, nếu lắp không đúng cần lắp lại.
- Kiểm tra điều chỉnh lại vỏ ly hợp.
4.8. Hỏng hệ thống dẫn động thuỷ lực:
* Nguyên nhân:
- Hư hỏng xy lanh chính hoặc xy lanh công tác.
- Các mối nối có thể bị hở làm chảy dầu.
* Khắc phục:
- Kiểm tra xy lanh chính và xy lanh công tác.
- Kiểm tra các mối nối phải đảm bảo độ kín khít.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian với sự giúp đỡ của thầy giáo: TS…………. và nỗ lực của bản thân; em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao đó là “ Thiết kế tính toán hệ thống ly hợp xe con 7 chỗ có trợ lực ”
Quá trình tính toán được thực hiên đúng quy trình, các thông số tham khảo được lấy từ xe tham khảo Toyota Landcruiser, các kết quả tính toán hoàn toàn đảm bảo độ bền, độ chính xác cũng như đảm bảo tính kinh tế của các chi tiết và của hệ thống.
Qua quá trình tìm hiểu, tính toán em thấy: việc hoàn thành nhiệm vụ “Thiết kế tính toán hệ thống ly hợp xe con 7 chỗ” là một cơ hội tốt để em tổng kết lại những kiến thức đã được học trong suốt những năm qua. Và cũng là một bước đi quan trọng để em tiếp cận gần hơn nữa ngành công nghiệp ô tô nói chung.
Dù đã rất cố gắng để hoàn thiện nhiệm vụ nhưng với thời gian có hạn; kiến thức của bản thân còn hạn chế, chưa có nhiều cơ hội tiếp cận với thực tế… nên không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong có được sự nhận xét đánh giá và đóng góp của các thầy cô giáo để đề án của em được hoàn thiện hơn và có thể áp dung vào trong thực tế.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo : TS…………. và các thầy cô giáo trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đề án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
…, ngày …. tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tập bài giảng thiết kế tính toán Ôtô
Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan
2. Giáo trình “ Kết cấu ô tô ”
Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai, PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan
TS. Hồ Hữu Hải , ThS. Phạm Huy Hường ,
ThS. Nguyễn Văn Chưởng , ThS. Trịnh Minh Hoàng.
3.Cấu tạo hệ thống ôtô con
Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai
4. Cấu tạo gầm xe con
Tác giả: PGS.TS. Nguyễn Khắc Trai
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"