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 22
1.3.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực. 24
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. 27
1.3.5 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không. 28
1.4 Giới thiệu xe Mazda CX5. 31
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP.. 32
2.1 Các thông số của xe tham khảo Mazda CX5. 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. 34
2.2.3 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp. 36
2.2.4 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu. 38
2.3 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp. 58
2.3.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp. 58
2.3.2 Thiết kế dẫn động thủy lực. 59
2.3.3 Thiết kế bộ trợ lực chân không. 62
CHƯƠNG 3: KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA LY HỢP TRÊN XE MAZDA CX5 2018 64
3.1Kiểm 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. 67
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. 68
3.1.8 Hẫng bàn đạp ly hợp. 68
3.2 Quy trình kiểm tra, 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. 71
3.3 Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp. 72
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN.. 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 84
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 hòan 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 thiết kế hệ thống ly hợp cho xe con.
Với nội dung như vậy, em đã tập trung nghiên cứu tính toán kiểm nghiệm trên xe cơ sở innova, 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, Truờng 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: TS…………… và các thầy trong Bộ môn ôtô Truờng 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.
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.
1.1.3.1. 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:
* 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.
* 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.
+ Ưu điểm:
Ly hợp thủy lực là làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe.
+ Nhược điểm:
Ly hợp thủy lực là chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt. Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ô tô, hiện tại mới được sử dụng ở một số loại xe ô tô du lịch, ô tô vận tải hạng nặng và một vài ô tô quân sự.
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:
* 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)
* 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:
* 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. 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.
1.1.2.1. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa
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. Đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp.Lực ép lò xo ép truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động với bánh đà.
- 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).
1.2.1.2. Sơ đồ cấu tạo của ly 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 1.6.
* 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 ôtô có tải trọng lớn hoặc ô tô kéo rơmoc hay bán rơmoc nặng.
- Nếu cùng truyền mô men như nhau dẫn tới kích thước của ly hợp 2 đĩa nhỏ hơn.
- Ly hợp ma sát khô 2 đĩa đóng êm dịu hơn ly hợp ma sát khô 1 đĩa.
- Nhược điểm của ly hợp ma sát 2 đĩa so với 1 đĩa đó là ly hợp 2 đĩa có kết cấu phúc tạp, quá trình mở kém dứt khoát.
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.
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’.
* Nguyên lý hoạt động:
Khi có dòng điện qua cuộn dây (3). Xung quanh nó sẽ xuất hiện từ thông có dạng vòng tròn khép kín đi qua không gian khe hở từ (4) có chứa bột kim loại đặc biệt. Từ thông đi qua bột kim loại này sẽ tập trung dọc theo chiều lực nam châm, tạo thành những sợi cứng. Nối phần chủ động và phần bị động với nhau truyền mômen từ động cơ tới hệ thống truyền lực.
* 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 ép được chế tạo từ các loại thép có độ cứng cao và được nhiệt luyện, nhằm ổn đinh lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao.
+ 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.
* 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. Đồng thời trong điều kiện luôn chịu nhiệt sinh ra ở bề mặt ma sát. Đĩa ép và đĩa trung gian còn đảm bảo việc hấp thụ và truyền nhiệt ra môi trường. Các đĩa được chế tạo từ gang đặc còn có các gân hoặc rãnh hướng tâm thoát nhiệt ra ngoài.
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.
- Nhóm chi tiết đàn hồi:
Dùng để giảm dao động có tần số cao xuất hiện trong hệ thống truyền 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.
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
* Nguyên lý làm việc:
Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.15.
Sơ đồ cấu tạo xi lanh chính của dẫn động ly hợp bằng thủy lực hình 1.16.
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 1.15), 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. Lúc này dầu từ khoang D theo đường ống dẫn dầu (11) (h 1.16) vào xilanh công tác (10) đẩy piston sang phải, làm cho càng mở ly hợp (9) quay quanh O, đồng thời đẩy bạc mở (4) sang trái (theo chiều mũi tên)
1.3.4. 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 1.18.
1.3.5. 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 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.
1.4. Giới thiệu xe Mazda CX5
Mazda CX5 là một dòng xe phân khúc trung xe đa dụng của Mazda. Mazda CX5 là dòng xe luôn nằm trong mẫu xe bán chạy nhất qua các năm. Bởi những ưu biêt mà nó mang lại cho người dùng. Với khả năng vận hành tốt, thiết kế thanh lich đầy phong cách, nội thất sang trọng đầy tiện nghi cùng hệ thống an toàn đầy chuẩn mực. Mazda không chỉ chinh phục những khách hàng khó tính mà còn khiến cho đối thủ của các dòng xe kiêng dè và ghen tị. Mazda CX5 2018 thế hệ mới có kích thước tổng quan 4.735 x 1.830 x 1.795mm, chiều dài cơ sở 2.750mm.
CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP
2.1. Các thông số của xe tham khảo Mazda
Các thông số của xe tham khảo Mazda thể hiện như bảng dưới.
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
Trong đó :
Me max: Là mômen xoắn cực đại của động cơ.
b: Là hệ số dự trữ của ly hợp.
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
Trong đó :
Me max - Mômen cực đại của động cơ (Nm).
D2 - Đường kính ngoài của đĩa ma sát ( cm.)
C - Hệ số kinh nghiệm. với ôtô con ®C = 4,7
=> D2 = 2 R2 = 3,16 = 3,16 = 20cm =200 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 = 365 mm (đường kính trong lòng)
Thì ta thấy rằng D2 = 200 mm < Dbđ = 365 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
Như vậy ta đã tính được các kích thước của đĩa ma sát với:
Đường kính ngoài: D = 0,25 m.
Đường kính trong: d = 0,15 m.
Độ dầy của tấm ma sát: d = 4,0 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
Trong đó:
- FN: Lực ma sát tổng hợp theo phương tiếp tuyến.
- Rtb: Bán kính ma sát tương đương tay đòn đặt lực FN.
- Rtb = 0,1 (m).
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
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra 2 trường hợp :
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột ngột thả bàn đạp ly hợp. Trường hợp này không tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu: Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi động tại chỗ sẽ là thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng 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
L - Công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm).
G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô. G = 23300 N
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ. Me max = 183 Nm
no - Số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ.
chọn no = 0,75 ne max = 0,75 . 4000 = 3000 vg/ph
với ne max là số vòng quay cực đại của động cơ.
rb : Bán kính làm việc của lốp : với cỡ lốp 205/65R16
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
- l0 : Công trượt riêng.
- L : Công trượt, L = 53870 J.
- F : Diện tích bề mặt ma sát đĩa bị động
F = p.(R2 - r2) = 3,14.(12,52 - 7,52) = 314 (cm2).
- i : Số đôi bề mặt ma sát, i = 2.
Thay số vào ta có: l0 = 85,7 (J/cm2).
Thỏa mãn l0< [l0] = 100 ¸ 120 (J/cm2).
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. Đĩa bị động được kiểm bền cho hai chi tiết là đinh tán và moay ơ.
* 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).
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.
* 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.
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.
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.
Ta có:
[s] là ứng suất xoắn cho phép. Với vật liệu chế tạo moay ơ là thép 40X có: [s] = 4.107 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.
2.2.4.4. 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.
- Gb : Trọng lượng bám của ôtô trên cầu chủ động: Gb = 13980 (N).
- : Hệ số bám của đường, lấy. = 0,8.
- rb : Bán kính làm việc của bánh xe. rb = 0,381 m.
- i0 : Tỉ số truyền của truyền lực chính. io = 4,53.
- i1 : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1. i1 = 4,12.
- if1 : Tỉ số truyền của hộp số phụ. if1 = 1.
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
- 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. Khi chuyển mômen quay từ động cơ và từ bánh xe qua bộ phận giảm chấn giống nhau thì cửa sổ ở moayơ và ở đĩa bị động có chiều dài như nhau. Ở các giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ moayơ phải bé hơn so với cửa sổ ở đĩa một đoạn: a = A1 - A
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).
Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65 có = 14.108 (N/m2).
Vậy lò xo đủ bền.
2.2.4.5. Tính sức bền trục ly hợp
Trong đó:
- 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
a. Tính toán các lực trên các bánh răng của trục I và trục III:
+ Trục số I:
Bánh răng trên trục số I là bánh răng nghiêng, ta chọn các thông số tham khảo như sau:
- Đường kính vòng lăn d1 = 0,06 m.
- Góc nghiêng của răng b = 250.
- Góc ăn khớp a = 200.
Lực dọc trục : Pa1 = Pv1.tgb = 6100.tg250 = 2844 (N).
+ Trục số III :
Bánh răng trên trục III là bánh răng thẳng. Có các thông số chọn theo tham khảo như sau :
- Đường kính vòng lăn d4 = 0,13 m.
- Góc ăn khớp a = 200.
Lực hướng kính : Pr4 = Pv4.tga = 16753.tg200 = 6098 (N).
c. Kiểm tra bền trục I:
Ta có biểu đồ mô men:
Từ biểu đồ mô men ta nhân thấy tiết diện B là tiết diện nguy hiểm nhất.Như vậy ta sẽ kiểm tra bền cho trục I tại tiết diện B.
- MY là mô men uốn theo phương Y tại B, MY = 82 Nm.
- MZ là mô men xoắn tại B, MZ = 135 Nm.
- d là đường kính trục ly hợp, chọn d = 40 mm = 0,04 m.
Với vật liệu chế tạo là thép 40X có [s] = 7.107 N/m2.
Vậy s< [s].Trục ly hợp đủ bền.
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.
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 + 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 = l2.= 15 (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 = 2,2.106. = 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
Hành trình làm việc của pittông xy lanh chính: S1 = S2= 9 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.
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).
Giả thiết khe hở cực tiểu giữa các vòng lò xo này khi mở hết ly hợp là: δ= 2 mm.
Nên chiều dài tự nhiên của lò xo là:
l = nd + n0δ + Sm= 7,5.2 + 6,5.2 + 9 = 37 (mm).
Suy ra: t = 1,23.109(N/m2).
Vật liệu chế tạo lò xo là thép C65Γ có ứng suất cho phép là [t]=1,4. 109(N/m2) nên lò xo đủ bền.
CHƯƠNG 3: KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA LY HỢP TRÊN XE MAZDA CX5 2018
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.
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.
- Đĩa ly hợp mòn hoặc chai cứng bề mặt
* Lưu ý: Dao động nhỏ xảy ra khi xe khởi động có thể trở nên đáng kể hơn khi xe khởi động trên dốc hoặc chạy với chế độ có tải.
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.
* Các phương pháp xác định trạng thái ly hợp ngắt không hoàn toàn:
Gài số thấp, mở ly hợp : Cho ô tô đứng trên mặt đường phẳng, tốt, nổ máy, đạp bàn đạp ly hợp hết hành trình và giữ nguyên vị trí, gài số thấp nhất, tăng ga. Nếu ô tô chuyển động chứng tỏ ly hợp ngắt không hoàn toàn, nếu ô tô vẫn đứng yên chứng tỏ ly hợp ngắt hoàn toàn.
3.1.6 Đĩa ly hợp chóng mòn
* Nguyên nhân hư hỏng có thể là:
- Đĩa ép bị cong vênh hoặc mòn không đều (hình 3.5).
- Đĩa ly hợp bị cong vênh.
- Bề mặt bánh đà bị cháy, mòn không đều hoặc bị đảo.
- Lò xo ép bị yếu.
- Không có hành trình tự do của bàn đạp ly hợp (hình 3.6).
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.
3.3 Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp
Tháo lắp, kiểm tra sửa chữa ly hợp thể hiện như bảng 4.4.
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Trong thời gian 12 tuần, 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 Mazda CX5”. Đến nay, đồ án của tôi đã thực hiện được những nội dung sau:
1. Giới thiệu các loại kết cấu ly hợp, ưu nhược điểm từng loại và chọn phương án thiết kế hữu ích nhất cho xe.
2. Tính toán thiết kế và bảo dưỡng cho hệ thống ly hợp trên xe.
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 Mazda CX5” 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.
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 gầm xe con, NXB KHKT.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"