MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU.. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp. 4
1.1.1 Công dụng ly hợp. 4
1.1.2 Yêu cầu ly hợp. 4
1.1.3 Phân loại ly hợp. 4
1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp. 9
1.2.1 Ly hợp ma sát khô. 9
1.2.2 Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát 15
1.3 Lựa chọn phương án dẫn động. 21
1.3.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí 21
1.3.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực. 23
1.3.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén. 25
1.3.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén. 26
1.3.5 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không. 28
1.4 Giới thiệu xe Chevrolet - Colorado. 30
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP.. 32
2.1 Các thông số của xe tham khảo Codorado. 32
2.2 Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp. 33
2.2.1 Xác định mômen ma sát của ly hợp. 33
2.2.2 Xác định kích thước cơ bản của ly hợp. 33
2.2.3 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp. 35
2.2.4 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu. 38
2.3 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp. 56
2.3.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp. 56
2.3.2 Thiết kế dẫn động thủy lực. 57
2.3.3 Thiết kế bộ trợ lực chân không. 60
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA LY HỢP TRÊN XE CHEVROLET - COLORADO.. 64
3.1 Kiểm tra các hư hỏng ly hợp. 64
3.1.1 Bị trượt khi đóng ly hợp. 64
3.1.2 Bị rung giật, làm việc không êm khi đóng ly hợp. 65
3.1.3 Ly hợp không ngắt được hoàn toàn. 65
3.1.4 Ly hợp phát ra tiếng kêu. 66
3.1.5 Bàn đạp ly hợp rung. 67
3.1.6 Đĩa ly hợp chóng mòn. 67
3.1.7 Bàn đạp ly hợp nặng. 67
3.1.8 Hẫng bàn đạp ly hợp. 68
3.2 Quy trình chẩn đoán, sửa chữa ly hợp. 68
3.2.1 Hiện tượng trượt ly hợp. 68
3.2.2 Hiện tượng rung ly hợp khi khởi hành. 69
3.2.3 Hiện tượng ly hợp bị kêu. 69
3.2.4 Hiện tượng khó sang số hoặc không sang được số. 70
3.3 Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp. 71
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.. 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 82
LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô là phương tiện vận tải chủ yếu hiện nay và cả trong tương lai. Nó đóng vai trò hết sức quan trọng đối với đời sống con người và đối với sự phát triển của mỗi quốc gia. Ôtô không chỉ là phương tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách, hàng hóa mà ngày nay ôtô còn là những tác phẩm nghệ thuật, thể hiện vẻ đẹp sang trọng và sự hoàn mỹ. Ôtô là phương tiện chủ chốt trong ngành giao thông vận tải đang không ngừng phát triển cả về quy mô và chất lượng để tạo điều kiện cho một nền kinh tế phát triển. Vì vậy ở nước ta hiện nay Đảng và nhà nước đang rất chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô.
Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của nước ta hiện nay với chủ trương “Công nghiệp hoá-hiện đại hoá ” đã có nhiều loại ôtô được nhập khẩu và lắp ráp tại Việt Nam. Dòng xe con du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi bởi chúng có nhiều tính năng ưu việt: Điều khiển dễ dàng, an toàn, độ bền tốt và kích thước nhỏ gọn nên đi lại nhẹ nhàng, dễ dàng trong các đường hẹp, đặc biệt là trong thành phố với rất nhiều phương tiện giao thông lưu thông trên đường. Với mục tiêu là nghiên cứu thiết kế hệ thống ly hợp theo hướng giảm nhẹ lao động cho người lái, giảm hành trình bàn đạp, song kết cấu phải đơn giản nên em được giao nhiệm vụ:”Tính toán thiết kế ly hợp dựa trên xe Chevrolet Colorado”.
Với nội dung như vậy em đã tập trung nghiên cứu tính toán kiểm nghiệm trên xe cơ sở colorado, tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không. Phần còn lại của đồ án là tính toán thiết kế hệ dẫn động và xây dựng quy trình bảo dưỡng ly hợp. Ly hợp này sẽ có kết cấu đơn giản, lực điều khiển của người lái sẽ nhẹ hơn và đảm bảo hành trình bàn đạp hợp lý. Các bộ phận thiết kế có thể sản xuất được trong nước.
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và được sự giúp đỡ của các thầy trong bộ môn ôtô, Trường Đại học Công Nghệ GTVT. Xong do khả năng và thời gian có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong sự góp ý, phê bình của các thầy và các bạn trong lớp.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Thầy : TS………………. và các thầy trong Bộ môn ôtô Trường Đại học Công Nghệ GTVT đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này.
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………………
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ
1.1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp
1.1.1 Công dụng ly hợp
Trong hệ thống truyền lực của ô tô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là:
- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ô tô di chuyển.
- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số.
- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp.
1.1.2 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. Khi đó, 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, khi sang số lúc ô tô đang chuyển động. Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn.
1.1.3. Phân loại ly hợp
Ly hợp trên ô tô 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.
1.1.3.1. 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:
a. 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.
- Ly hợp ma sát loại hình trống: Phần đĩa bị động làm theo dạng má phanh tang trống.
b. 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.
c. 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.
d. Loại 4: Ly hợp liên hợp: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ). Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
1.1.3.3. 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:
a. 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 .
Lò xo côn.
Lò xo đĩa ( lò xo màng )
d. 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.
1.1.3.4. 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:
a. Loại 1: Ly hợp điều khiển tự động
b. 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. Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái luôn đóng.
1.2. Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp
1.2.1. Ly hợp ma sát khô
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:
- Chủ động.
- Bị động.
- Dẫn động điều khiển.
1.2.1.1. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa
a. Sơ đồ cấu tạo: như hình 1.5.
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.
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. Nguyên lý hoạt động
Sự làm việc của ly hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản là: Đóng và mở.
1.2.1.2. Sơ đồ cấu tạo của ly ma sát khô 2 đĩa
a. Cấu tạo : 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 1.6.
b. Nguyên lý hoạt động.
Trạng thái đóng ly hợp.
Lực ép của các lò xo (7) ép chặt các đĩa ép ngoài, đĩa bị động ngoài, đĩa ép trung gian, đĩa bị động trong, trên bánh đà thành một khối.
Trạng thái ly hợp mở.
Khi tác động lực điều khiển lên bàn đạp thông qua các thanh kéo, bạc mở (9) dịch sang trái khắc phục khe hở ở giữa ô bi ‘T’ (12) và đầu đòn mở (13), ổ bi ‘T’ tiếp tục ép lên đầu đòn mở, đẩy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch chuyển sang phải.
1.2.1.3. Ly hợp thủy lực
a. Cấu tạo: theo sơ đồ hình 1.7.
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.
b. Nguyên lý hoạt động
Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác. Bánh bơm ly tâm và bánh tuabin hướng tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác. Trục của bánh bơm được nối với động cớ và trục của bánh tuabin được nối với hộp số.
1.2.1.4. 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.
Kết luận: Như vậy đối với xe con 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.
1.2.2. Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát
1.2.2.1. 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).
+ Lò xo trụ
Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 1.9.
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.
+ Lò xo côn xoắn
Lò xo côn xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 1.9.
+ Lò xo đĩa
Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 1.9.
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 đĩa, dạng thường đóng.
1.2.2.2. 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 1.10.
1.2.2.4. Bộ giảm chấn
Sơ đồ bộ giảm chấn như hình 1.12.
Dập tắt dao động xoắn ở đĩa bị động bao gồm hai nhóm chi tiết cơ bản.
1.2.2.5. 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.
Cấu trúc liên kết lựa được trình bày theo hình 1.13.
1.3. 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.
1.3.1. 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.
1.3.2. 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
1.3.3. Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén
a. Cấu tạo : 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 1.17.
b. Nguyên lý làm việc
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm cho đòn dẫn động (2) quay quanh O1, thông qua thanh kéo (3) làm đòn (4) quay quanh O2 và qua thanh kéo (5) làm đòn dẫn động (7) quay quanh O3.
Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn chế hành trình của cần piston (15) thì đầu piston van phân phối (14) cũng tỳ vào phớt van (12) và làm van (12) mở ra. Khí nén lúc này từ khoang A qua van (12) vào khoang B, rồi theo đường dẫn khí nén (13) vào xilanh (17) và đẩy xilanh lực dịch chuyển làm đòn dẫn động (18) quay quanh O4.
1.3.4. Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén
a. Cấu tạo : 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 1.18.
b. Nguyên lý làm việc
Khi tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (1), làm choquay quanh O1 và đẩy cần piston của xilanh chính (3) đi xuống. Dầu xilanh chính (3) được piston nén lại và theo đường ống (4) vào xilanh thủy lực (8). Áp lực dầu tác dụng vào mặt piston xilanh thủy lực (9) và đẩy cần piston (10) sang phải. Làm càng ly hợp (11) quay quanh O2 đẩy bạc mở (12) sang trái. Ly hợp được mở.
1.3.5. Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không
a. Cấu tạo:
Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không như hình 1.19
b. Nguyên lý hoạt động
Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không hình 1.19.
Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân không hình 1.20.
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 có trợ lực chân không.
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.
1.8. Giới thiệu xe Colorado 2018
Chevrolet Colorado 2018 được đánh giá là dòng xe bán tải có thiết kế ngoại nội thất đẹp, trang bị tính năng tốt, kích thước lớn và khả năng vận hành mạnh mẽ…
Xe Chevrolet Colorado 2018 có các thông số kích thước DxRxC tương ứng 5.361 x 1.872 x 1.785 mm, chiều dài cơ sở 3.096 mm, đây là một trong những mẫu xe có kích thước lớn nhất trong phân khúc, khoảng sáng gầm cao 212 mm.
Chevrolet Colorado 2018 được bán tại Việt Nam 7 màu sắc Trắng - Đen - Xanh - Đỏ - Xám - Bạc - Nâu, chế đô bảo hành 3 năm hoặc 100.000 Km.
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP
2.1. Các thông số của xe tham khảo Chevrolet - Colorado
Thông số của xe tham khảo Chevrolet - Colorado thể hiện như bảng 2.1.
2.2. Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp
2.2.1. Xác định mômen ma sát của ly hợp
Ly hợp cần được thiết kế sao cho phải truyền hết mômen của động cơ và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải. Với hai yêu cầu như vậy mômen ma sát của ly hợp được tính theo công thức:
Mc= b . Me max
Tra bảng 1 sách ‘ hướng dẫn thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô’, ta xác định hệ số dự trữ của ly hợp: Với ôtô con: b = 1,3 ¸ 1,75
=> Ta chọn b = 1,5
Vậy mômen ma sát của ly hợp là: Mc= b . Me max = 1,5 . 183= 274,5 Nm
2.2.2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
2.2.2.1. Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động
Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức:
Mc= b . Me max= m . På . Rtb .i
So sánh đường kính ngoài của đĩa ma sát với đường kính ngoài của bánh đà động cơ lấy theo xe tham khảo: Dbđ = 360 mm (đường kính trong lòng)
Thì ta thấy rằng D2 = 200 mm < Dbđ = 360 mm
Vậy ta chọn D2 =250mm
-> Bán kính ngoài của đĩa ma sát : R2 = 125 mm
Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo bán kính ngoài :
R1 = (0,53¸ 0,75) R2 = (0,53 ¸ 0,75) . 125 = (58,3¸ 82,5) mm
-> Chọn trị số R1: R1 = 75 mm
So sánh đường kính ngoài của đĩa ma sát với đường kính ngoài của bánh đà động cơ lấy theo xe tham khảo: Dbđ = 360 mm (đường kính trong lòng)
Thì ta thấy rằng D2 = 200 mm < Dbđ = 360 mm
Vậy ta chọn D2 =250mm
-> Bán kính ngoài của đĩa ma sát : R2 = 125 mm
Bán kính trong của đĩa ma sát được tính theo bán kính ngoài :
R1 = (0,53¸ 0,75) R2 = (0,53 ¸ 0,75) . 125 = (58,3¸ 82,5) mm
-> Chọn trị số R1: R1 = 75 mm
2.2.2.2. Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát
Lực ép tổng cộng được tính từ mômen ma sát của ly hợp, mômen này được tính theo công thức như sau:
MLH = FN.Rtb
Như vậy biểu thức tính mômen ma sát của ly hợp được viết lại như sau:
MLH = kzmFNRtbi
Thay số vào ta có: q = 156082 (N/m2) » 0,156 (MPa)
Đối với xe con: [q] = 0,18 0,23 (MPa). Như vậy áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát q = 0,148 (MPa) < [q] (Thoả mãn)
2.2.3. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
2.2.3.1. Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ
Ta có:
it : Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực: it = io .ih .if = 18,664
io : Tỷ số truyền của truyền lực chính. io = 4,53
ih : Tỷ số truyền của hộp số chính. ih = ih1 = 4,12
if : Tỷ số truyền của hộp số phụ. if = 1
Y : Hệ số cản tổng cộng của đường. Y = f + tga
f : Hệ số cản lăn ; a : Góc dốc của đường
Khi tính toán có thể chọn Y = 0,16
=> Vậy công trượt sinh ra khi khởi động tại chỗ là: L = 53870 Nm
2.2.3.2. Xác định công trượt riêng
Thay số vào ta có: l0 = 85,7 (J/cm2).
Thỏa mãn l0< [l0] = 100 - 120 (J/cm2).
• Phần chủ động bao gồm:
Bánh đà (17), nắp ly hợp (11), lò xo ép(9), đĩa ép (12), bánh đà (17) được liên kết với nắp ly hợp bằng bu lông, lò xo ép (9) được liên kết với nắp ly hợp (11) bằng vòng bốt (10). Lò xo ép liên kết với đĩa ép bởi vòng kẹp (3)
• Phần bị động bao gồm:
Đĩa bị động (đĩa ma sát) được cấu tạo bởi mặt đệm ly hợp (15), đĩa đệm(16), lò xo giảm chấn (4), mặt đệm giảm chấn (5), mayer và trục chủ động của hộp số
2.2.4. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu
2.2.4.1. Tính sức bền đĩa bị động
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. Xương đĩa bị động thường được chế tạo từ thép 65 nhiệt luyện bằng cách tôi thể tích hoặc thép 20 tôi tấm.
a. 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).
Suy ra:
F1 = 407 N
F2 = 498 N
Ta nhận thấy F1< F2 nên sc1c2 và scd1cd2 do vậy ta chỉ kiểm tra cho đinh tán ở vòng ngoài.
Thay số vào ta có:
sc2 = 1,58.106 (N/m2) = 1,50 MPa < [sc].
scd2 = 3,1.106 (N/m2) = 3,1 MPa < [scd].
Như vậy ta thấy : sc< [sc] , scd< [scd].
Vậy đinh tán nối các tấm ma sát với xương đĩa đủ bền.
b. 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.
Chọn theo xe tham khảo đường kính đinh tán là: d = 8 mm.
Số lượng đinh tán là: n = 6.
Chiều dài chèn dập của đinh tán: l = 5 mm.
Với các ứng suất giới hạn : [sc] = 30 MPa ; [scd] = 80 MPa.
Thay số vào ta có:
sc = 10.106 (N/m2) = 11 MPa. < [sc] ;
scd = (N/m2) = 52,45 MPa. < [scd].
Vậy đinh tán nối đĩa bị động và moay ơ đủ bền.
2.2.4.2. Tính sức bền moayơ đĩa bị động
Moay ơ 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.
Thay số vào ta được:
sc = 5.106 (N/m2)
scd= 6,3.106 (N/m2).
Chọn vật liệu chế tạo moay ơ là thép 40X có các ứng suất giới hạn là: [sc] = 1,2.107 (N/m2); [scd] = 2.107 (N/m2).
Như vậy ta thấy :sc< [sc]; scd< [scd]. Vậy then hoa đủ bền.
2.2.4.3. Lò xo màng
Xét quan hệ giữa biên dạng và lực ép:
Khi tác dụng lực vào lò xo đĩa 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. Sơ đồ tính toán lò xo đĩa được thể hiện trên hình 2.6.
Lực ép cần sinh ra để ép đĩa ép khi đóng ly hợp: FN = 4901 (N).
Dựa trên cơ sở xe tham khảo và các yêu cầu trong việc lựa chọn, thiết kế lò xo màng ta chọn các kích thươc cơ bản sau:
- Đường kính ngoài lò xo màng: De = 260 mm;
- Đường kính trong: Di= 60 mm;
- Chiều dày lò xo màng: δ= 2,5 mm;
- Số thanh phân bố đều lên màng: Z= 24;
Thay số ta được:
Få= . . . .[2,52+(5,5–2. ).(5,5- . )] = 5340 (N).
So sánh ta thấy: Få> FN= 4901(N). Lực ép lớn hơn dẫn đến hệ số β tăng lên. Ta tính lại hệ số β:
Ta có : MLH= β.Memax=µ.Få.i.Rtb nên :β =1,63.
Kết quả này nằm trong vùng cho phép của β (β=1,3-1,75).
2.2.4.4. Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp
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 = 228 (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
Thường a = (1,4 - 1,6) mm. Chọn a = 1,5 mm.
Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1 ¸ 1,5o). Ta chọn 1,5o
Đường kính thanh tựa chọn d = (10 ¸ 12) mm đặt trong kích thước lỗ B.
Ta chọn d = 12 mm
Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở l1 ,l2. Các trị số l1 , l2 chọn trong khoảng từ (2,5 ¸ 4) mm. Ta chọn: l1 = l2 = 3,5 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 = 0,2.Mmax = 0,25.228 = 57 (Nm).
Suy ra:
Mlx = Mmax – Mms = 228 - 57 = 171 (Nm).
Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
l2 = l1 + n0. = 15 + 4.3 = 27 (mm).
Thay số vào ta có: k = 1,22.
Thay các thông số vào công thức tính t ta có: t = 10,7.108 (N/m2).
Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65 có e = 14.108 (N/m2).
Vậy lò xo đủ bền.
2.2.4.5. Tính sức bền trục ly hợp
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.
Ta có mô men truyền qua các trục như sau:
Trục I : M1 = Memax = 183 Nm.
Trục II : M2 = M1.i12 = 335 Nm.
Trục III : M3 = M2.i34 = 1089 Nm
2.3. 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.
2.3.1. 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: idd = 6,5.
Vậy hành trình của bàn đạp là: Sbd = ( 3 + 8 ).6,5 = 72 ( mm ).
Với hành trình bàn đạp cho phép Sbd max£ 150 mm.
Vậy hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép.
2.3.2. Thiết kế dẫn động thủy lực
2.3.2.1. Tính toán thiết kế xy lanh công tác
+ Hành trình làm việc của pittông xy lanh công tác : S2 = 15 (mm).
Thay số vào ta có: V = 4710 (mm3).
Đường kính ngoài: D2 = d2 + 2.t = 20 + 2.4 = 28 mm.
+ Kiểm bền cho xy lanh công tác:
Bán kính trung bình của xy lanh công tác: Rtb2 = 12 (mm).
Thay số vào ta có: std2 = 0,90.107 (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.
2.3.2.2. Tính toán thiết kế xy lanh chính
* 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.
Thay số vào ta có: std1 = 1,06.107 (N/m2).
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.
2.3.3. Thiết kế bộ trợ lực chân không
2.3.3.1. 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= 200 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 = ( 200 - 70).350/60 = 760 (N).
Vậy bộ cường hóa chân không phải sinh ra 1 lực là 760 (N) và ta chọn lực để mở van cường hóa là Qm= 30N.
2.3.3.3. 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 = 0,15.760= 114 (N).
Lực lò xo ghép ban đầu: Pbd = 7% Qc = 0,07.760 = 53 (N).
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.
- Dẫn động kiểu thủy lực có trợ lực bằng chân không
- Nguồn năng lượng được sử dụng là sự chênh lệch giữa nguồn chân không với áp suất khí quyển. Nguồn chân không được lấy từ máy hút chân không
- Bộ trợ lực chân không được bố trí nối tiếp giữa bàn đạp và cụm xi lanh chính. Bộ trợ lực được ghép với xi lanh chính bằng các bulong thanh điều khiển 28, một đầu dược liên kết bản lề với bàn đạp đầu còn lại được liên kết với trục nối 19 của cụm van I. pittong trợ 21 nối với xi lanh thủy lực nhờ đòn đẩy 3.
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA LY HỢP TRÊN XE CHEVROLET - COLORADO
3.1 Kiểm tra các hư hỏng ly hợp
3.1.1 Bị trượt khi đóng ly hợp
Hiện tượng:
Khi tăng ga tốc độ xe không tăng theo tương ứng, giảm công suất của động cơ khi lên dốc. Ly hợp có mùi khét.
Tác hại:
Làm đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà mòn nhanh.
Phát sinh ra nhiệt độ cao làm cháy các bề mặt ma sát, các đĩa bị rạn nứt, cong vênh, các lò xo bị giảm tính đàn hồi.
Một số phương pháp xác định hiện tượng trượt ly hợp:
+ Gài số cao, khởi hành xe: Tiến hành theo các bước
- Chèn bánh xe.
- Kéo hết phanh tay.
+ Giữ trên dốc: Chọn đoạn đường phẳng và tốt có độ dốc (8-10) độ. Xe được giữ bằng phanh trên dốc, đầu xe hướng theo chiều xuống dốc, tắt động cơ, tay số để ở số thấp nhất (số 1), từ từ nhả bàn đạp phanh, bánh xe không bị lăn xuống dốc chứng tỏ ly hợp tốt, còn nếu bánh xe lăn chứng tỏ ly hợp bị trượt.
+ Đẩy xe: Chọn một đoạn đường bằng, cho xe đứng yên tại chỗ, không nổ máy, gài số tiến ở số thấp nhất (số 1), đẩy xe. Xe không chuyển động chứng tỏ ly hợp tốt, nếu xechuyển động chứng tỏ ly hợp bị trượt.
3.1.2 Bị rung giật, làm việc không êm khi đóng ly hợp
Hiện tượng: Xe bị rung giật khi khởi hành.
Tác hại: Làm tăng tốc độ mòn của các chi tiết và gây cảm giác mệt mỏi khi lái xe.
Những nguyên nhân gây ra hư hỏng này có thể là:
- Bề mặt ma sát của đĩa ly hợp bị dính dầu mỡ.
- Chân máy bị lỏng, đĩa ly hợp quá đảo.
- Đinh tán bị lỏng hoặc gãy.
3.1.3 Ly hợp không ngắt được hoàn toàn
Hiện tượng:
- Chuyển số khó khăn.
- Có tiếng va đập ở hộp số.
Những nguyên nhân hư hỏng có thể là:
- Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không đúng (hành trình tự dó quá lớn).
- Bàn đạp ly hợp ở vị trí quá thấp, đĩa ly hợp bị cong vênh.
- Đĩa ly hợp hoặc đĩa ép bị cong vênh.
3.1.4 Ly hợp phát ra tiếng kêu
Có thể do một trong những nguyên nhân sau:
- Bị mạt kim loại, hoặc đất cát lọt vào ly hợp.
- Vòng bi đỡ đầu trục ly hợp trên đuôi trục khuỷu bị vỡ, rơ rão hoặc khô dầu mỡ bôi trơn;
3.1.7 Bàn đạp ly hợp nặng
Nguyên nhân hư hỏng có thể do:
- Cơ cấu điều khiển ly hợp thiếu dầu, mỡ bôi trơn.
- Cần đẩy của xi lanh chính hoặc xi lanh công tác bị cong vênh.
- Cúp pen xi lanh bị bó kẹt.
3.2 Quy trình chuẩn đoán, sửa chữa ly hợp
3.2.1 Hiện tượng trượt ly hợp
Sơ đồ hiện tượng trượt ly hợp được thể hiện như hình 3.1.
3.2.3 Hiện tượng ly hợp bị kêu
Hiện tượng ly hợp bị kêu thể hiện như hình 3.3.
3.3 Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp
Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp thê rhieenj như bảng 3.1.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Trong thời gian gần 3 tháng, với sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy: TS….…………. em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao đó là “ Tính toán thiết kế ly hợp dựa trên xe Chevrolet - Colorado ”.
Quá trình tính toán được thực hiên đúng quy trình, 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 “ Tính toán thiết kế ly hợp dựa trên xe Chevrolet - Colorado” là một cơ hội tốt để em tổng kết lại những kiến thức đã được học trong suốt 5 năm qua. Và cũng là một bước đi quan trọng để em tiếp cận gần hơn nữa ngành công nghiệp ô tô nói chung.
Quá trình tính toán lựa chọn các thông số và các kích thước của ly hợp được em tiến hành một cách chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Quá trình tính toán ly hợp cũng được em tiến hành cẩn thận và đã cho những kết quả nằm trong giới hạn an toàn cho phép. Từ đó em có thể kết luận hệ thống ly hợp em đã thiết kế hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu cơ bản đối với một cụm ly hợp. Như vậy đồ án của em đã giải quyết được các yêu cầu đề ra, cả về mặt lý thuyết cũng như khả năng ứng dụng thực tế.
Dù đã rất cố gắng để hoàn thiện nhiệm vụ nhưng còn nhiều bỡ ngỡ, 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 để đồ 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 : TS….…………. và các thầy trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Chủ biên Nguyễn Hữu Cẩn (1978), Giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo, NXB Đại học và Trung học chuyên nghiệp.
[2]. Lê Thị Vàng (1992), Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô - máy kéo, NXB Đại học tại chức, ĐHBK Hà Nội.
[3]. PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan (2007), Thiết kế tính toán ôtô, Hà Nội.
[4]. Nguyễn Khắc Trai (2000), Cấu tạo hệ thống ôtô con, NXB KHKT.
[5]. Nguyễn Khắc Trai (2000), Cấu tạo hệ thống truyền lực trên xe con, NXB KHKT.
[6]. Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng (2003), Sức bền vật liệu, , NXB Giáo Dục.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"