MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………....................................................1

1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHO TRƯỚC:..................................2

1.1. Công dụng:....................................................................................................................................2

1.2. Yêu cầu:........................................................................................................................................2

1.3. Các thông số kỹ thuật cho trước:..................................................................................................2

2. PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI LY HỢP VÀ DẪN ĐỘNG LY HỢP:........................................................3

2.1. Chọn loại ly hợp:...........................................................................................................................3

2.2. Chọn loại dẫn động:......................................................................................................................5

3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP:...................................................................6

3.1. Xác định bán kính vòng ngoài đĩa masát R₂:................................................................................7

3.2. Bán kính vòng trong của đĩa masát R₁:.......................................................................................10

3.3. Bán kính trung bình của đĩa masát R_tb:.......................................................................................10

3.4. Lực ép cần thiết P_ct:.....................................................................................................................10

3.5. Chiều dày đĩa masát d_ms:............................................................................................................10

3.6. Chiều rộng đĩa masát b:...............................................................................................................10

3.7. Diện tích bề mặt đĩa masát F_ms:...................................................................................................11

4. TÍNH CÔNG TRƯỢT RIÊNG VÀ KÍCH THƯỚC ĐĨA ÉP:..............................................................11

4.1. Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp :...................................................................11

4.1.1. Tính mômen quán tính của bánh đà và của các chi tiết của ôtô quy dẫn về trục ly hợp J_a:.....12

4.1.2. Mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp M_a:................................................................14

4.1.3. Tính công trượt L:......................................................................................................................14

4.2. Tính công trượt riêng L_o:..............................................................................................................16

4.3. Tính đĩa ép:..................................................................................................................................16

5. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT, CỤM CHÍNH CỦA LY HỢP........................................18

5.1. Lò xo ép:......................................................................................................................................18

5.1.1. Đặc điểm khi lắp lò xo trụ:.........................................................................................................18

5.1.2. Tính toán:..................................................................................................................................19

6. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP:.........................................................................23

6.1. Sơ đồ dẫn động và tính toán dẫn động ly hợp:............................................................................23

6.2. Xác định các kích thước:.............................................................................................................26

TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………..................................................…27

MỤC LỤC………………………………………………………………................................................…..28

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó. Trong các loại ôtô, xe khách là phương tiện chủ yếu dùng để chuyên chở người với khoảng cách tương đối dài.

Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe khách là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán ly hợp xe khách. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó.

Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo : Ths...................... và sự nổ lực của bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình. Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn. Do vậy, em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm để em được hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình.

                                                                                                      Đà nẵng, ngày .... tháng .... năm 20....

                                                                                                       Sinh viên thực hiện

                                                                                                     ....................

1. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHO TRƯỚC:

1.1. Công dụng:

Đồ án môn học Tính toán và thiết kế Ôtô nhằm giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về môn học. Từ đó sinh viên từng bước xây dựng cho mình một phương pháp tính toán thiết kế ôtô.

Theo nhiệm vụ được giao trong đồ án này, sinh viên phải tính toán và thiết kế ly hợp xe khách. Như vậy sau khi làm xong đồ án, sinh viên đã nắm được phương pháp tính toán các cơ cấu của ly hợp và dẫn động ly hợp trên cơ sở xác định các thông số, các cách tính một cách hợp lý dựa theo các tài liệu đã học và các tài liệu khác có liên quan. 

1.2. Yêu cầu:

Khi làm đồ án môn học này, sinh viên cần phải nắm vững các kiến thức đã học của môn học Tính toán và thiết kế Ôtô và các môn học khác có liên quan.

Hình thức, nội dung thuyết minh và các bản vẽ phải tuân thủ đúng theo quy định của bộ môn đề ra.

1.3. Các thông số kỹ thuật cho trước:

Theo nhiệm vụ của đồ án được giao, ta có các thông số kỹ thuật được cho theo bảng 1.1.

2. PHÂN TÍCH CHỌN LOẠI LY HỢP VÀ DẪN ĐỘNG LY HỢP:

2.1. Chọn loại ly hợp:

Ly hợp là bộ phận quan trọng dùng để nối, ngắt truyền động từ trục động cơ đến hệ thống truyền lực, ngoài ra còn là cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực. Từ hai nhiệm vụ đó, ta có các yêu cầu  đối với ly hợp :

Đảm bảo truyền hết mômen quay của động cơ trong bất kỳ điều kiện sử dụng nào.

Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền lực, không gây va đập và tải trọng động lên các bánh răng của hộp số. Do đó khi ôtô khởi động hoặc tăng tốc không bị giật làm giảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô .

Mở dứt khoát để làm cho quá trình đồng đều tốc độ của đồng tốc được nhanh chóng. Do đó viêc gài số được nhanh chóng .

Ngoài ra còn có các yều cầu khác:

Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên bàn đạp vừa phải.

Hệ số masát cao và ổn định.

Thoát nhiệt tốt, bền vững.

Làm việc tin cậy, hiệu suất cao.

Kích thước nhỏ gọn, kết cấu, sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản.

Giá thành không cao lắm.

* Ly hợp masát: có hai loại:

- Loại một đĩa: Ly hợp masát một đĩa bị động với tính đơn giản trong kết cấu cũng như đơn giản trong bộ phận dẫn động, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, mômen của các chi tiết thụ động bé, giá thành rẻ. Tuy nhiên khi làm việc dễ bị trượt do bị mòn các bề mặt masát và việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt masát khó khăn, thời gian phục vụ không cao. Khi làm việc cũng có trường hợp xảy ra là không cắt dứt khoát đường truyền công suất do độ đảo của các đĩa masát. Tăng hành trình của bàn đạp (hay hành trình điều khiển). Kích thước của các chi tiết tăng lên như trục bị động của ly hợp (trục sơ cấp của hộp số).

- Loại hai đĩa: Như loại một đĩa, ngoài ra do có nhiều đĩa cùng làm việc nên khi đóng ly hợp các bề mặt masát làm việc một cách từ từ, do đó đóng được êm dịu nhưng khi cắt ly hợp không được dứt khoát. Viêc định vị các đĩa masát khi cắt ly hợp khó khăn (đặc biệt là đĩa trung gian).

* Ly hợp thủy lực:

Ưu điểm của loại ly hợp này làm việc rất êm, không cần bàn đạp ly hợp. Thời hạn phục vụ cao, động cơ vẫn ổn định khi sức cản của đường quá lớn. Nhược điểm chính trong việc áp dụng thực tế là ly hợp cắt không hoàn toàn, trong quá trình làm việc luôn luôn bị trượt, kết cấu phức tạp, khó bảo dưỡng, giá thành sản xuất cao.

2.2. Chọn loại dẫn động:

Trên ôtô máy kéo hiện nay đã sử dụng chủ yếu hai dạng dẫn động ly hợp sau:

Dẫn động cơ khí.

Dân động thuỷ lực.

Việc dùng dẫn động cơ khí có nhiều ưu điểm như : đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy...Tuy nhiên hiệu suất truyền lực thấp, làm việc trong một thời gian dài do có mài mòn các khớp dẫn động dẫn đến tăng trị số hành trình bàn đạp tự do (phải điều chỉnh lại bằng tay), độ cứng của dẫn động thấp hơn so với dẫn động thuỷ lực do nhiều khe hở trong các khâu khớp. Khó lắp đặt, nhất là loại xe đầu ngắn.

Như vậy, đối với ly hợp cần thiết kế, ta chọn dẫn động là dẫn động thủy lực. Do tải trọng của xe lớn (G_a = 10000KG) nên hệ thống dẫn động có thể có trợ lực tùy theo ta tính toán.

3. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP:

3.1. Xác định bán kính vòng ngoài đĩa masát R₂:

Việc xác định bán kính ngoài phải dựa theo ba điều kiện sau:

Đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ.

Đảm bảo tuổi thọ cần thiết.

Phải lắp ghép được với vành bánh đà.

Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ thì ly hợp phải sinh ra được một mômen masát luôn luôn lớn hơn hoặc bằng mômen quay cực đại của động cơ trong suốt quá trình sử dụng. Để đảm bảo điều kiện này, mômen masát M_ms  yêu cầu của ly hợp.

p: áp suất trên bề mặt masát, [kN/m²].

[q]: áp suất cho phép lên bề mặt masát.

Đối với bề mặt masát là thép và phêrađô thì [q]=100¸250[kN/m²] (theo [I] trang 50). Chọn [q]=130[kN/m²].

F: diện tích bề mặt tấm masát, [m²].

Thay số vào ta có:  R₂ = 0,1998 [m].

Ta chọn được R₂ = 0.2  [m] (đảm bảo tuổi thọ cần thiết và lắm ghép được với bánh đà.

Vậy R₂=200[mm].

3.2. Bán kính vòng trong của đĩa masát R₁:

Bán kính vòng trong của đĩa masát được xác định từ K_r:

R₁ = K_r.R₂ [m]

Thay số ta có: R₁=0,6.0,2 = 0,12 [m]

Vậy R₁=120[mm].

3.4. Lực ép cần thiết P_ct:

Từ phương trình (3.2) ta có thể xác định được lực ép cần thiết lên đĩa để truyền được mômen masát M_ms

Thay số vào ta có: P_ct=10430,8[N]

Vậy P_ct=10430,8[N].

3.6. Chiều rộng đĩa masát b:

Chiều rộng đĩa masát được tính theo công thức:

b = R₂ - R₁ [m]

Thay số vào, ta tính được:

b = 0,2 - 0,12 =  0,08  [m]

Vậy b=80 [mm]

4. TÍNH CÔNG TRƯỢT RIÊNG VÀ KÍCH THƯỚC ĐĨA ÉP:

4.1. Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp :

Khi đóng ly hợp  có hiện tượng trượt ở thời gian đầu cho đến khi nào đĩa chủ động và đĩa bị động quay như một hệ thống động học liền. Khi các đĩa bị trượt sẽ sinh ra công masát làm nung nóng các chi tiết của ly hợp lên quá nhiệt độ làm việc bình thường, làm hao mòn các tấm masát và nguy hiểm nhất là các lò xo ép bị ram  ở nhiệt độ như vậy, mất khả năng ép. Vì thế việc xác định công masát trong thời gian đóng ly hợp là một điều cần thiết.

Trong quá trình gài số ôtô tuỳ theo sự đổi số từ thấp lên cao hoặc từ cao xuống thấp mà quá trình gài có thể tiến hành khác nhau.

Khi đổi từ số thấp lên số cao, tốc độ góc của trục khuỷu động cơ trong khi đóng ly hợp cao hơn tốc độ góc của trục sơ cấp hộp số, vì vậy mômen quay của động cơ M_e không nên lớn để tránh tăng công trượt.

Diễn biến quá trình đóng ly hợp hợp gồm 2 giai đoạn :

- Giai đoạn đầu với thời gian t₁: lúc này mômen quay của ly hợp hợp tăng từ giá trị 0 đến giá trị M_a , thời điểm này ôtô bắt đầu khởi động tại chổ.

- Giai đoạn tiếp theo với thời gian t₂: là giai đoạn mômen quay của ly hợp M_l bắt đầu tăng lên đến khi không còn sự trượt xảy ra (tức là lúc e_c = e_a).

4.1.1. Tính mômen quán tính của bánh đà và của các chi tiết của ôtô quy dẫn về trục ly hợp J_a:

Ta có:

J_a: mômen quán tính của bánh đà và của các chi tiết động cơ qui dẫn về trục ly hợp.

G_a : bằng trọng lượng toàn bộ của ôtô, [N].

r_bx: bán kính lăn của bánh xe, r_bx=0,45 [m] (theo bảng 1.1).

g: gia tốc trọng trường, lấy g=9.81[m/s²].

Thay số ta có: J_a = 1,19[N.m.s²].

Vậy J_a=1,19[N.m.s²].

4.1.2. Mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp M_a:

Ta có:

G_a: Trọng lượng toàn bộ của xe, [N].

K: hệ số cản khí động, [N.s²/m⁴].

F: diện tích cản chính diện của xe, [m²].

h_tl: hiệu suất truyền lực, (theo [II] trang 15).

Thay số ta có: M_a = 24 [N.m]

Vậy M_a=24[N.m].

4.1.3. Tính công trượt L:

Theo phân tích ở trên thi công trượt của ly hợp L được xác định theo hai thành phần:

L₁: công trượt ở giai đoạn đầu, trong khoảng thời gian là t₁. Công này sẽ tiêu tán cho sự trượt và nung nóng ly hợp.

k: hệ số tỷ lệ, đặc trưng cho nhịp độ tăng masát của ly hợp khi đóng ly hợp. Ta có k = 150 - 750 [N.m/s] (theo [I] trang 46), ta chọn k= 200[N.m/s].

Thay số ta có: L = 87964,2 [Nm]

Vậy công trượt toàn bộ là: L = 87964,2 [Nm]

4.2. Tính công trượt riêng L_o:

Công trượt nói chung không cho ta xét đoán về điều kiện làm việc của ly hợp. Muốn xét điều kiện làm việc nặng nhọc của ly hợp, ta cần phải tính công trượt riêng. Công trượt riêng là công trượt trên 1 đơn vị diện tích bề mặt các tấm masát, đặc trưng cho sự hao mòn tấm masát.

L_o:  công trượt riêng, [J/m²].

L: công trượt chung, [Nm]

F_ms: diện tích bề mặt masát, theo tính toán phần trước ta có F_ms= 80425.10^-6[m²].

Z_ms: số lượng đôi bề mặt masát.

Vậy thay số vào ta có: L₀ = 546,9.10³[J/m²] = 586,9[kJ/m²]

Đối với ôtô vận tải tải trọng trên 50kN, công trượt riêng được xác định trong khoảng L₀ = 400 - 600[kJ/m²]. Như vậy kết quả tính toán của ta là hợp lý.

4.3. Tính đĩa ép:

Sự hao mòn các đĩa masát của ôtô máy kéo chịu ảnh hưởng lớn bởi sự nung nóng các chi tiết. Vì các đĩa masát có độ đẫn nhiệt rất kém cho nên có thể coi tất cả nhiệt phát sinh khi ly hợp sẽ truyền cho các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với các đĩa masát cụ thể là các đĩa ép. Thời gian trượt thường không lớn cho nên sự thoát nhiệt ra môi trường trong thời gian ấy cũng không đáng kể. Bởi thế các chi tiết tiếp thu nhiệt trong thời gian ly hợp bị trượt phải có khối lượng lớn để đảm bảo tiếp thu được lượng nhiệt phát sinh khi ly hợp bị trượt mà nhiệt độ của chi tiết ấy sẽ không tăng lên nhiều để không làm ảnh hưởng nhiều đến sự làm việc của đĩa masát (cụ thể không làm ảnh hưởng đến hệ số masát m và không gây nên sự cháy cục bộ các tấm masát).

DT: nhiệt độ tăng lên của đĩa ép, [⁰C].

n: hệ số xác định phần công trượt dùng để nung nóng đĩa ép. n = 0,5 đối với đĩa ép của ly hợp 1 đĩa.

c » 500(J/kg.độ): nhiệt dung riêng của đĩa ép (thép) (theo[I] trang 56).

m_đ: khối lượng của đĩa ép, [kg].

Theo công thức trên thì công trượt chung của ly hợp càng lớn thì nhiệt độ sinh ra trên đĩa ép càng lớn. Do đó, ta cần kiểm tra chế độ nhiệt của đĩa ép khi công trượt lớn nhất (ứng với lúc xe khởi động tại chổ). Khi đó nhiệt độ tăng lên của đĩa ép AT < 10⁰C. Suy ra: m_d > = 8,8 [kg]

Mặc khác, khối lượng của đĩa ép được xác định theo công thức:

m_đ = p(R­_n²- R_t²)d_đ.r [kg]

Trong đó:

R_n: bán kính vòng ngoài của đĩa ép, [m].

R_n=R₂+0,001=0,2+0,001=0,201[m].

R_t: bán kính vòng trong của đĩa ép, [m].

R_t=R₁-0,001=0,12-0,001=0,119[m].

Từ công thức trên và kết quả tính toán khối lượng đĩa ép ở trên, ta suy ra bề dày của đĩa ép: e_đ =  0,014 [m]

Vậy, ta chọn chiều dày đĩa ép e_đ =  0,018 [m]

5. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT, CỤM CHÍNH CỦA LY HỢP:

5.1. Lò xo ép:

Thường trên ly hợp của ôtô, người ta dùng các lọai lò xo trụ, lò xo côn và lò xo đĩa để làm lò xo ép. Mỗi loại lò xo có những ưu và nhượt điểm riêng của nó. Đối với xe ta thiết kế là xe khách, ta chọn kiểu lò xo ép là lò xo trụ. Vì lò xo côn sẽ làm cho ly hợp dài, cồng kềnh còn lò xo côn thì lực ép không lớn do khó chế tạo.

5.1.1. Đặc điểm khi lắp lò xo trụ:

* Ưu điểm:

Tính toán thiết kế đơn giản cũng như chế tạo.

Dễ bố trí lắp đặt đảm bảo gọn gàng về kết cấu và có rộng chổ để  đặt ổ bi ép của đòn mở ly hợp nằm trên trục ly hợp.

* Nhược điểm:

Nếu trong trường hợp chế tạo độ cứng của lò xo khác nhau thì lực ép của chúng cũng khác nhau do đó làm cho lực ép các bề mặt masát không đều nhau.

Trong thời gian làm việc có trường hợp một lò xo trụ bị gãy thì đòi hỏi phải thay nguyên bộ lò xo cho nên không tiết kiệm được vật liệu.

5.1.2. Tính toán:

* Tính độ cứng của lò xo:

n: số lượng lò xo ép, (theo [IV]). Chọn n=12.

C_lx: độ cứng của một lò xo, C_lx=const, [N/m].

Lượng mòn của đĩa masát được xác định theo công thức:

Dl=a.d_ms[m].

Vậy, độ cứng của một lò xo là: C_lx = 0,06955.10⁶ [N/m]       

* Xác định các kích thước của lò xo:

Khi mở ly hợp, lò xo bị nén một đoạn là :

Dl=  Df.Z_ms + m

Vậy:    Dl = 1.2 + 0,2 =2,2[mm]

Lực ép cần thiết lớn nhất tác dụng lên các lò xo khi mở ly hợp hoàn toàn:

P_max = P_ct + C_lx. Dl [N]

Thay số, ta có: P_max=10430,8+0,06955.10⁶.2,2.10^-3=10583,8[N]

Thay số vào, ta có:

n = 5,7  [vòng]

Chiều dài của lò xo khi ly hợp mở hoàn toàn:

l_lxm = ( d + d₁) n₀ + d + n_đ.d [mm]

Vậy, thay số ta có:

l_lxm = (5 + 1).5,75 + 5 + 2.5 = 49,5 [mm]

Chiều dài tự do của lò xo được xác định theo công thức :

l₀ = l_lxmax + l_max  [mm]

Thay số, ta có:    l₀ = 49,5 + 12,68 =  62,18 [mm]

6. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP:

6.1. Sơ đồ dẫn động và tính toán dẫn động ly hợp:

Suy ra tỉ số truyền dẫn động của ly hợp là:

i_dđ = 7,03.2.4.1 = 56,25

Lực bàn đạp:

P_lx: tổng các lực do lò xo ép tác dụng lên đĩa ép ở cuối thời kỳ mở ly hợp. P_max=10583,8[N].

h_dđ: hiệu suất của dẫn động. h_dđ=0,85[N] (theo [III] trang 160).

Vậy lực của bàn đạp:

P_bđ = 221,36 [N]

Do P_bđ =221,36 [N]>[P_bđ]=120÷150[N] cho nên ta phải dùng trợ lực. Chọn cơ cấu trợ lực bằng khí nén, lực bàn đạp P’_bđ = 120 [N].

Từ công thức (6.2) và những dữ liệu chọn trên ta tính được tỷ số truyền bàn đạp.

Suy ra tỉ số truyền dẫn động của ly hợp là:

i_dđ = 6,52.2.4.1 = 52,17

Thay số, ta có: P_d = 855,14 [N]

Từ công thức (6.3), ta tính được đường kính của xi lanh trợ lực: D = 0,04667 [m]

Vậy ta chọn đường kính của xilanh trợ lực D = 0,05[m].

6.2. Xác định các kích thước:

Theo bản vẽ kết cấu, ta xác định được các kích thước như sau:

d₁ = d₂ = 21mm

a = 312mm

b = 50mm

c = 200mm

d = 100mm

e = 100mm

f = 25mm

Từ công thức trên ta suy ra: P_d < = 53.10³ [KN/m²]

Ta thấy p_d < [p_d], như vậy đường kính xi lanh chọn là hợp lý.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[I]. Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo - Tập I, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyên nghiệp Hà Nội, năm 1987.

[II]. Lý thuyết ôtô máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, năm 2000.

 [III]. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справоч-П79 ник/Под общ. Ред. А. И. Гришкевича. - М.: Машинострое-ние, 1984, - 272 c., ил.

[IV]. Конструирование и расчет автомоъиля, Г.А. Гасnарянu, Москва машиностроение, 1984.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"