MỤC LỤC
MỤC LỤC......
LỜI NÓI ĐẦU.......
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN...........
I. Kết cấu của ly hợp..........
1. Yêu cầu và công dụng...........
2. Phân loại cụm ly hợp............
2-1. Phân loại ly hợp theo cách truyền mô men xoắn..........
2-2. Phân loại ly hợp theo phương pháp tạo lực ép...........
2-3. Phân loại ly hợp theo trạng thái làm việc.............
2-4. Phân loại ly hợp theo phương pháp dẫn động điều khiển...........
3. Kết cấu một số ly hợp điển hình............
3-1. Ly hợp ma sát khô.............
3-2. Ly hợp thuỷ lực............
3-3. Ly hợp điện từ...........
3-4. Ly hợp ly tâm ...........
4. Kết cấu một số chi tiết điển hình của li hợp............
4-1. Đĩa bị động của ly hợp.............
4-2. Giảm chấn...........
4-3. Tấm ma sát.........
5. Dẫn động ly hợp...........
5-1. Dẫn động cơ khí............
5-2. Dẫn động cơ khí có cường hoá khí nén.............
5-3. Dẫn động thuỷ lực.............
5-4. Dẫn động thuỷ lực có cường hoá chân không..............
II. Giới thiệu về xe tham khảo............
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP............
I. Xác định các thông số cơ bản của ly hợp.............
1. Xác định mô men ma sát của ly hợp...........
2. Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp.............
II. Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp..........
1. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp............
2. Xác định công trượt riêng...........
3. Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết............
III. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp............
1. Tính sức bền đĩa bị động...........
2. Moay ơ đĩa bị động.............
3. Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp..............
3-1. Lựa chọn lò xo giảm chấn.............
3-2. Tính toán và kiểm tra bền lò xo giảm chấn............
IV. Thiết kế lò xo đĩa..............
VI. Thiết kế dẫn động ly hợp............
CHƯƠNG III. LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒ XO ĐĨA............
I. Giới thiệu chi tiết..............
II Gia công cơ khí và nhiệt luyên .............
1. Gia công cơ khí.............
2. Nhiệt luyện............
III. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiêt..........
1. Chọn máy dập..............
2. Chọn vật liệu làm khuôn dập nóng..........
3. Các nguyên công chính khi dập............
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung và ngành công nghiệp chế tạo ô tô nói riêng trong những thập kỷ gần đây, ngành công nghiệp chế tạo ô tô đã có những bước phát triển nhanh chóng vượt bậc với nhiều loại ô tô hiện đại ra đời với nhiều cụm, nhiều bộ phận, chi tiết của ô tô đã được cải tiến, thay thế bằng những vật liệu mới nhẹ, bền hơn và dần được hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người cũng như của các ngành kinh tế khác. Đặc biệt tại Việt Nam nền công nghiệp ô tô trong những năm gần đây đang có những phát triển mạnh mẽ. Điều đó dẫn đến một đòi hỏi cho những kỹ sư của chúng ta phải không ngừng nâng cao hiểu biết và sự sáng tạo trong thực tế để có thể theo kịp tiến độ phát triển trên thế giới nhằm đóng góp công sức của mình cho sự phát triển của ngành ô tô nói riêng và của nền kinh tế nói chung. Sau một quá trình tìm hiểu và nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn tận tình của PSG.TS Nguyễn Văn Bang em đã quyết định lựa chọn và thực hiện đề tài tốt nghiệp mang tên: "Tính toán và thiết kế ly hợp ô tô du lịch trên cơ sở xe Toyota Corolla 1.6 GL".
Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và được sự hướng dẫn giúp đỡ tận tình của Thầy hướng dẫn: PSG.TS ………….và các thầy trong bộ môn cơ khí ô tô Trường ĐHGTV, song do khả năng và trình độ có hạn nên đề tài không tránh khỏi sai sót. Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cũng như những người quan tâm đến đề tài này. Cuối cung em xin chân thành cám ơn sự hướng dần tận tình của : PSG.TS …………. cũng như các thầy cô trong bộ môn cơ khí ô tô, khoa cơ khí Trường ĐHGTVT Hà Nội đã tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………………
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
I. Kết cấu của ly hợp.
1. Yêu cầu và công dụng.
a- Yêu cầu:
- Khi nối phải êm dịu không gây ra sự va đập trong hệ thống truyền lực.
- Tách phải dứt khoát để dễ gài số.
- Mô men quán tính của phần bị động phải nhỏ
b- Công dụng của ly hợp :
- Truyền được mô men xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất cứ điều kiện nào. Muốn vậy mô men ma sát sinh ra trong li hợp phải lớn hơn mô men của động cơ truyền tới nó.
- Ly hợp là một khớp nối để truyền mô men xoắn từ trục khuỷu động cơ đến các cụm tiếp theo của hệ thống truyền lực.
- Dùng tách nối giữa động cơ và hệ thống truyền lực khi khởi hành, khi dừng xe, chuyển số và khi phanh xe.
2. Phân loại cụm ly hợp.
Ly hợp đang được sử dụng hiện nay trên các loại ôtô thường được chia làm 4 loại theo các cách sau:
+ Theo cách truyền mô men xoắn .
+ Theo cách tạo lực ép .
2-1. Phân loại ly hợp theo cách truyền mô men xoắn.
Theo cách phân loại này ly hợp được chia làm 4 loại :
a- Ly hợp ma sát :
* Khái niệm: Là loại ly hợp truyền mô men xoắn bằng bề mặt ma sát
* Phân loại ly hợp ma sát :
- Theo hình dạng bề mặt ma sát gồm có :
+ Ly hợp ma sát hình đĩa
+ Ly hợp ma sát côn
+ Ly hợp ma sát loại tang trống.
- Hiện nay ly hợp ma sát hình đĩa được sử dụng rộng rãi vì có kết cấu đơn giản, khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ.
- Hai loại ly hợp còn lại ít được sử dụng vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm chi tiết của hệ thống truyền lực.
b- Ly hợp thuỷ lực :
* Khái niệm :
- Là loại ly hợp truyền mô men xoắn bằng năng lượng của dòng chất lỏng (thường là dầu).
- Ly hợp thuỷ lực hiện vẫn được nghiên cứu và hoàn thiện .
- Ưu điểm của loại ly hợp này là làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hoá quá trình điều khiển xe .
- Nhược điểm cơ bản là chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt .
d- Ly hợp loại liên hợp:
- Là loại ly hợp truyền mô men xoắn bằng cách kết hợp các loại trên. Thường là ly hợp thuỷ lực và nó ít được dùng trên các loại xe.
2-2. Phân loại ly hợp theo phương pháp tạo lực ép.
- Theo cách tạo lực ép lên đĩa ly hợp được chia làm 4 loại :
a- Ly hợp lò xo nén:
- Là loại ly hợp dùng lò xo tạo lực ép lên đĩa ép.
- Ly hợp lò xo nén có thể là loại lò xo bố trí xung quanh (các lò xo bố trí đều trên đường tròn thành một hoặc hai vòng) hoặc lò xo bố trí trung tâm (một hoặc hai lò xo) .
c- Ly hợp bán ly tâm :
- Là loại ly hợp mà lực nén sinh ra do lực ly tâm của khối lượng quay.
- Loại này có kết cấu pơhức tạp nên chỉ sử dụng trên một số ôtô du lịch như ZIL110, POBEDA
d- Ly hợp ly tâm:
- Là loại ly hợp mà lực nén sinh ra do lực ly tâm của khối quay lọai này ít được sử dụng.
2-3. Phân loại ly hợp theo trạng thái làm việc
+Theo trạng thái làm việc ly hợp được phân làm hai loại:
- Ly hợp luôn đóng : loại này được sử dụng ở hầu hết các ôtô hiện nay .
- Ly hợp luôn mở : được sử dụng trên một số loại máy bánh hơi như : C-10, C-80.
2-4. Phân loại ly hợp theo phương pháp dẫn động điều khiển
+ Theo phương pháp này ly hợp được chia làm 2 loại :
- Ly hợp điều khiển tự động .
- Ly hợp điều khiển cưỡng bức : loại này để điều khiển người ta phải tác dụng một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp. Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay dùng ly hợp ở trạng thái luôn đóng.
3. Kết cấu một số ly hợp điển hình.
3-1. Ly hợp ma sát khô.
- Phổ biến là ly hợp ma sát khô,thường đóng một hoặc hai đĩa bị động.
- Ly hợp một đĩa bị động được dùng rộng rãi trên tất cả các ô tô. Ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản, rẻ tiền, mô men quán tính của chi tiết bị động nhỏ, thoát nhiệt tốt và mở dứt khoát, thuận tiên cho việc bảo dưỡng sữa chữa. Khuyết điểm là đóng không êm dịu bằng ly hợp nhiều đĩa.
* Cấu tạo chung của ly hợp có thể chia làm 2 phần:
- Phần dẫn động: truyền lực ( và tăng lực ) từ bàn đạp ly hợp đến cơ cấu ly hơp.
- Phần cơ cấu ly hợp chia làm ba phần:
+ Phần chủ động : bao gồm những chi tiết được lắp ghép trực tiếp hoặc gián tiếp với bánh đà động cơ và có chung vần tốc góc với bánh đà bao gồm vỏ ly hợp, các đĩa ép, các lò xo ép, các gối tỳ, thanh nối, đòn mở.
+ Phần bị động : bao gồm các chi tiết luôn có chuyển động quay cùng với trục bị động của ly hợp (hay trục sơ cấp hộp số ). Gồm có đĩa ma sát ( 1 hoặc 2 đĩa ), trục ly hợp.
* Nguyên lý làm việc:
- Trạng thái đóng là trạng thái làm việc thường xuyên của li hợp luôn luôn đóng. Khi người lái chưa tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo ép sẽ đẩy đĩa ép ép sát đĩa bị động vào bánh đà 1 của động cơ. Khi đó 1, 3, 4, lò xo 14, vỏ 2 được ép thành khối cứng sẽ quay cùng với trục khuỷu của động cơ.
- Trạng thái mở: Người lái tác dụng một lực lên bàn đạp qua cơ cấu dẫn động đẩy vòng bi mở tỳ vào đòn mở làm tách đĩa ép ra khỏi đĩa bị động cắt dòng truyền mô men khỏi hệ thống truyền lực.
3-2. Ly hợp thuỷ lực.
- Có hai loại : Thuỷ tĩnh và thuỷ động.
+ Loại thuỷ động được sử dụng nhiều trong các loại ôtô hiện đại. Trong loại ly hợp này đĩa bơm 1 gắn với trục khuỷu động cơ, đĩa tuốc bin 2 gắn với trục hộp số.
+ So với ly hợp ma sát thì kích thước và trọng lượng của ly hợp thuỷ động lớn hơn. Tuy nhiên toàn bộ trọng lượng của cả xe dùng ly hợp thuỷ động thì lại không nặng hơn vì các đĩa bơm làm luôn nhiệm vụ của bánh đà.
3-3. Ly hợp điện từ.
Có hai loại :
- Ly hợp điện từ không có hỗn hợp của sắt từ .
- Ly hợp điện từ có hỗn hợp sắt từ .
+ Ưu điểm : Kết cấu đơn giản dễ tự động hoá trong quá trình điều khiển.
+ Nhược điểm : Phải dùng sắt nguyên chất để chế tạo lõi và phần ứng để đảm bảo ngắt ly hợp dứt khoát.
4. Kết cấu một số chi tiết điển hình của li hợp.
4-1. Đĩa bị động của ly hợp.
Một trong những yêu cầu của ly hợp là đóng phải êm dịu. Để tăng tính êm dịu cho ly hợp thì người ta dùng đĩa bị động loại đàn hồi. Độ đàn hồi của đĩa bị động được giải quyết bằng cách kết cấu có những hình thù nhất định hoặc dùng những chi tiết đặc biệt có khả năng làm giảm độ cứng của đĩa. Để giảm độ cứng trên đĩa bị động có sẻ rãnh hướng tâm, các đường xẻ rãnh này chia đĩa bị động ra nhiều phần , các phần này uốn về các phía khác nhau.
4-2. Giảm chấn.
Giảm chấn dùng trong ly hợp để tránh cho hệ thống truyền lực của ô tô khỏi những dao động cộng hưởng sinh ra khi có sự trùng hợp một trong số những tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực với tần số dao động của lực gây nên bởi sự thay đổi mô men quay của động cơ.
Do độ cứng tối thiểu của các chi tiết đàn hồi của giảm chấn bị giới hạn bởi điều kiện kết cấu cuả ly hợp cho nên hệ thống truyền lực của ô tô máy kéo không thể tránh khỏi cộng hưởng ở tần số thấp . Bởi vậy ngoài chi tiết đàn hồi ra cần phải có chi tiết thu năng lượng của các dao động cộng hưởng ở tần số thấp bằng phương pháp ma sát gọi là chi tiết ma sát .
Hình 4 trình bày sơ đồ của giảm chấn được sử dụng phổ biến nhất . Chi tiết đàn hồi là lò xo 3 được đặt vào các lỗ xung quanh đĩa. Muốn có các lỗ đặt lò xo thì trên đĩa chủ động 1 và 2 và mặt bích của moay-ơ bị động 5 người ta đục lỗ . Đĩa 1 và đĩa 2 nối với nhau bằng đinh tán 6.
4-3. Tấm ma sát.
Trong quá trình ôtô làm việc khi khởi động sang số hoặc khi phanh thường có hiện tượng trượt ly hợp . Do có trượt nên sinh công ma sát và sinh nhiệt làm cho vòng ma sát dễ bị cháy và mòn nếu như vòng ma sát không có chất lượng tốt. Vì vậy vòng ma sát phải có những đặc tính sau:
+. Đảm bảo có hệ số ma sát cần thiết và hệ số ma sát này ít bị ảnh hưởng khi có sự thay đổi về nhiệt độ, tốc độ trượt và áp suất.
+. Có khả năng chống mòn ở nhiệt độ cao .
5. Dẫn động ly hợp.
5-1. Dẫn động cơ khí.
* Sơ đồ cấu tạo:
1: Bàn đạp ly hợp
2: Lò xo hồi vị.
3: Thanh kéo
4: Nạng mở
5: Bi mở
6: Lò xo đĩa
* Nguyên lí làm việc:
+ Khi mở ly hợp:
Khi người lái tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp (1) làm bàn đạp dịch chuyển sang trái, thông qua gối đỡ sẽ làm thanh kéo số (3) dịch chuyển sang phải. Do thanh kéo số 3 được bắt chặt vào đầu dưới của nạng mở (4) sẽ làm đầu dưới nạng mở dịch chuyển sang phải còn đầu trên sẽ dịch chuyển sang trái đẩy bi mở (5) dịch chuyển sang trái và tì lên đầu nhỏ của lò xo đĩa (6) và làm đầu nhỏ của lò xo đĩa dịch chuyển sang trái. Khi đó đầu to của lò xo đĩa (6) sẽ dịch chuyển sang phải và kéo theo đĩa ép (7) dịch chuyển sang phải(do lò xo đĩa được bắt vào đĩa ép).
+ Khi đóng ly hợp:
Người lái nhả từ từ bàn đạp đồng thời cùng với lò xo hồi vị (2) kéo bàn đạp dịch chuyển sang phải và thanh kéo (3) dịch chuyển sang trái cùng với lò xo gắn ở đâù dưới nạng mở (4) sẽ làm đầu dưới nạng mở dịch chuyển sang trái còn đầu trên nạng mở thì dịch chuyển sang phải.
* Ưu nhược điểm của hệ thống dẫn động cơ khí:
+ Ưu điểm:
- Dễ sử dụng, điều chỉnh và sửa chữa.
- Mở ly hợp nhanh, dứt khoát.
5-2. Dẫn động cơ khí có cường hoá khí nén.
* Cấu tạo:
1: Bàn đạp ly hợp .
2: Lò xo hồi vị.
3: Đòn dẫn động.
4: Xylanh phân phối.
14: Cần đẩy.
15: Nạng mở
16: Bi mở.
17: Lò xo đĩa.
18: Đĩa ép
19: Đĩa ma sát.
* Nguyên lí làm việc:
+ Khi mở li hợp :
Khi người lái tác dụng một lực lên bàn đạp (1) sẽ làm đòn (3) và xylanh (4) chuyển động sang phải, chuyển động hết hành trình tự do của bạc mở thì dừng lại. Người lái vẫn đạp ly hợp thì xylanh (4) chuyển động tiếp còn cần (9) thì đứng yên, xylanh chuyển động làm cho đầu piston (8) đẩy van (6) mở, khí từ bình chứa khí nén (10) đi vào khoang A qua van (6) sang khoang B và theo đường ống dẫn (11) tới xylanh công tác (12) và đẩy piston của xilanh công tác chuyển động đẩy cần đẩy (14) làm đầu trên của nạng mở (15) dịch chuyển sang trái đẩy bi mở ly hợp (16) chuyển động sang trái tì lên đầu nhỏ của lò xo đĩa (17), còn đầu to của lò xo đĩa sẽ dịch chuyển sang phải kéo đĩa ép (18) sang phải tách khỏi đĩa ma sát (19). Lúc này ly hợp đã được mở.
+ Khi giữ bàn đạp ở một vị trí nào đó :
Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó, cửa van phân phối vẫn mở ra cho khí nén từ khoang A sang khoang B và đến xylanh công tác (12). Tại thời điểm này xylanh phân phối (4) dừng lại không chuyển động nữa, song khí nén từ khoang A sang khoang B tới xylanh (12) tạo thành lực khí thể tiếp tục đẩy nạng mở (15) quay đẩy vòng bi tì (16) sang trái tiếp tục mở ly hợp. Đồng thời cũng kéo thanh đẩy số (9) và piston (8) chuyển động sang phải, còn van (6) cũng dịch chuyển sang phải do lò xo hồi vị van (5) và áp suất khí nén tác dụng lên van.
5-3. Dẫn động thuỷ lực.
* Cấu tạo:
1: Bàn đạp
2: Lò xo hồi vị bàn đạp
3: Thanh đẩy
4: Xylanh chính
5: Lò xo hồi vị xylanh chính.
6: Đường ống dẫn dầu.
7: Xylanh lực.
8: Nạng mở.
* Nguyên lí làm việc:
Người lái đạp bàn đạp (1) làm thanh đẩy (3) dịch chuyển sang trái đẩy dầu trong xylanh (4) theo đường ống dẫn (6) sang xylanh lực số (7) làm piston của xylanh lực dịch chuyển sang phải đẩy đầu dưới của nạng mở (8) dịch chuyển sang phải, đầu trên của nạng mở dịch chuyển sang trái tì lên bi mở (9) và làm bi mở dịch chuyển sang trái ốp lên đầu nhỏ của lò xo đĩa (10) đẩy đầu to của lò xo đĩa dịch chuyển sang phải và kéo đĩa ép (11) dịch chuyển sang phải tách khỏi đĩa ma sát (12), quá trình mở ly hợp được hoàn tất.
II. Giới thiệu về xe tham khảo.
Trong quá trình tính toán thiết kế chúng ta có sử dụng những thông số kỹ thuật của xe cùng những số liệu phức tạp khác. Qua quá trình lựa chọn em quyết định chọn xe tham khảo là xe TOYOTA Corolla 1.6 GL với các thông số như sau:
Dài x rộng x cao (mm): 4530 x 1705 x 1500.
Chiều dài cơ sở (mm): 2600.
Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm): 1480/1460.
Trọng lượng không tải ( kG ):1085
Trọng lượng toàn tải ( kG ): Ga=1460; nemax= 4000 ( v/p )
CHƯƠNG II . TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP
I. Xác định các thông số cơ bản của ly hợp.
1. Xác định mô men ma sát của ly hợp .
Mô men ma sát của ly hợp được tính theo công thức :
Ml =b*Mđ ( 1-1 ).
Trong đó :
Ml: Mô men ma sát của ly hợp .
Mđ: Mô men xoắn của động cơ .Đối với ôtô Mđ=Memax
Memax: Mô men xoắn cực đại của động cơ. Memax= 17 KGm.
b : Hệ số dự trữ của ly hợp .
Hệ số b phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mô men của động cơ trong mọi trường hợp. Tuy nhiên b cũng không được chọn lớn quáđể tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải. Hệ số b được chọn theo thực nghiệm, với xe du lịch b =1,3¸1,75 ,chọn b=1,3.
=> Ml = 1,3*17 = 22,1 KGm.
2. Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp.
*Mô men ma sát của ly hợp được tính theo công thức:
Ml=b .Mđ=m .På .Rtb.i
Trong đó :
Ml: Mô men ma sát của ly hợp.
Mđ: Mô men xoắn của động cơ.
På : Tổng lực ép lên các đĩa ma sát.
Rtb : Bán kính ma sát trung bình.
Đường kính trong của đĩa ma sát được chọn theo công thức:
D1=(0.53¸0.75)D2
=> Đường kính trong của đĩa ma sát bằng : D1 = 2.R1 =0,532*D2=100 ( mm ).
=> R1= 50 ( mm ).
Rtb được tính theo công thức: Rtb== 74,24 ( mm ) = 0,07424 ( m )
*Chọn số lượng đĩa bị động (số đôi bề mặt ma sát):
Từ đó ta tính được : i==2,37
Khi tính i ta phải làm tròn theo giá trị nguyên chẵn gần nhất. Chọn i=2
Vậy số lượng đĩa bị động là : n= i/2 =2/2=1
II. Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp.
1. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp.
Ta có:
+ G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô G = 1460 ( kG ).
+ Memax: Mô men xoắn cực đại của động cơ Memax = 17 ( kG.m )
+ no : Số vòng quay cực đại của động cơ khi khởi động ô tô tại chỗ
Chọn no = 0,75*nemax = 0,75*4000 = 3000( v/p ).
+ rb: Bán kính làm việc của bánh xe
Theo số liệu đề bài cho với ký hiệu lốp là: ( 8,40 - 15 ) thì
ro =( B +d/2)*2,54 = ( 8,4 +15/2)*2,54 = 40,386 ( cm )
rb = l*ro = 0,935*403,86 = 377,61mm = 0,37761 ( m )
Thay vào công thức trên ta có được: L = 3341,6 ( kGm )
2. Xác định công trượt riêng.
Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta phải xác định công trượt riêng theo công thức:
l0 = L/(F*i) £ [l0] ( 2-2 )
Trong đó:
l0 : Công trượt riêng
L = 3341,6 KGm
i: Số đôi bề mặt ma sát = 2
F : Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động
F = p*(R22 - R12) = 3,14*(9,42 - 52) = 198,95 cm2
[l0] = 10,0 ¸ 12,0 KGm/cm2
Thay vào ta được : l0 = 3341,6 /( 198,95*2 ) = 8,4KGm/cm2 £ [l0]
3. Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết.
Ta có:
c: Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng: c= 0,115 kcal/kG0C
mt : Khối lượng của chi tiết bị nung nóng
Gt : Trọng lượng của chi tiết bị nung nóng tra bảng ta lấy = 4,2KG
g : Hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính
Đối với đĩa ép ngoài g = 1/2 = 0, 5
Thay số ta được: DT = 7,320
Ta thấy độ tăng nhiệt độ của các chi tiết đều nằm trong giới hạn cho phép [DT] = 80¸100
III. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp.
1. Tính sức bền đĩa bị động.
Để giảm kích thước của li hợp, khi li hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô nên chọn vật liệu có hệ số ma sát cao. Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa. Xương đĩa thường chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao(thép 50 và 85) .Với thiết kế ta chọn thép 50 .Chiều dày xương đĩa thường chọn từ (1,5 đến 2,0)mm.Với thiết kế = 2 mm . Chiều dày tấm ma sát thường chọn từ (3 đến 5) mm. Với thiết kế =4 mm.Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrarô.
Tấm ma sát được gắn với với xương đĩa bị động bằng đinh tán. Vật liệu đinh tán bằng đồng hoặc nhôm có đường kính (4 đến 6) mm.Ta chọn đinh tán bằng đồng có đường kính bằng 5 mm. r= 58 mm = 0,058 ( m ).
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức
Vậy:
F = 45,82 (KG)
F = 67,94 (KG)
2. Moay ơ đĩa bị động.
* Chiều dài của moay-ơ: Được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động, moay-ơ được ghép với xương đĩa bị động bằng đinh tán và lắp với trục ly hợp bằng then hoa.
Chiều dài moay-ơ thường chọn bằng đường kính ngoài của then hoa trục li hợp.
Thay số ta có:
tc =68,54 (KG/cm2)
scd = 85,67 (KG/cm2)
Vật liệu chế tạo moay-ơ thường là thép 40X ứng suất cho phép:
[tc] =100 KG/cm2
[scd] = 200 KG/cm2
Vậy then hoa của moay-ơ đủ bền.
* Đinh tán nối may ơ: Với xương đĩa bị động thường làm bằng thép có đường kính d = 6mm , chọn r =5 cm =0,05 m
3. Tính toán lò xo giảm chấn của ly hợp.
3-1. Lựa chọn lò xo giảm chấn.
Giảm chấn ngoài nhiệm vụ truyền mô men còn được dùng trong li hợp để tránh cho hệ thống truyền lực của ô tô khỏi những dao động xoắn cộng hưởng sinh ra khi có sự trùng hợp một trong những tần số riêng của hệ thống truyền lực với tần số kích thích của động cơ ( cộng hưởng tần số cao ) hoặc của mặt đường (cộng hưởng tần số thấp). Phần tử đàn hồi của giảm chấn làm giảm độ cứng chống xoắn của hệ thống truyền lực vì vậy giảm được tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực, do đó triệt tiêu được khả năng cộng hưởng của tần số cao. Việc lựa chọn giảm chấn là rất quan trọng trong thiết kế li hợp.
3-2. Tính toán và kiểm tra bền lò xo giảm chấn.
Thay số ta được: Mmax = 2087,8 kGcm
Mô men quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng mô men quay của các lực lò xo giảm chấn và mô men ma sát
Mmax = M1 + M2 = P1R1Z1+ M2 ( 3-14 ).
=> M1 = Mmax - M2 = 2087,8 - 425=1662,8 kG.cm
=> P1 = M1/(R1Z1) = 1662,8/(3,5*4) = 79,2 kG
Có thể xác định độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn(là mômen xoắn tác dụng lên đĩa bị động để xoay đĩa đi 1o so với moay ơ), độ cứng được xác định theo công thức : S = 17,4*R12*K*Z1 (KG.cm) ( 3-15 ).
IV. Thiết kế lò xo đĩa.
Hiện nay trong các loại ly hợp ma sát chúng ta thường dùng hai loại lò xo ép là lò xo trụ và lò xo đĩa. So với lò xo trụ thì lò xo đĩa có những ưu điểm nổi bật đó là tính không đường thẳng. Khi biến đổi sức ép lên lò xo ấy, lúc đầu lực tăng lên, cho tới một giá trị xác định thì lực bắt đầu giảm; còn đối với lò xo trụ thì lực bao giờ cũng tăng tỷ lệ thuận với sức ép lên lò xo. Khi các tấm ma sát bị mòn, sức ép sơ bộ của lò xo ép hình trụ giảm đi, áp suất lên đĩa giảm bớt và bộ ly hợp bắt đầu quay trượt. Với lò xo màng ngăn thì độ mòn của tấm ma sát thực tế không ảnh hưởng tới sức ép do lò xo tạo nên và tránh được hiện tượng bộ ly hợp quay trượt
Việc sử dụng kiểu lò xo đĩa cho phép giảm bớt kích thước, khối lượng, và đơn giản rất nhiều trong cấu tạo của bộ ly hợp.
Vì không có chi tiết lắp ở vòng ngoài ly hợp nên việc cân bằng được dễ dàng, loại trừ được các lực ly tâm, lực này có thể làm giảm bớt sức ép lên đĩa khi làm việc với số vòng quay lớn. Như vậy ở mọi chế độ công tác, lực tác dụng lên đĩa bị dẫn cũng vẫn đều đặn.
a. Lựa chọn và tính toán các thông số của lò xo.
Ta sử dụng lò xo đĩa để tạo lực ép. Lò xo đĩa vừa đóng vai trò là lò xo ép vừa đóng vai trò là đòn mở.
Lò xo đĩa được chế tạo từ thép lò xo. Sau khi tạo hình dáng thì phải nhiệt luyện để đạt độ cứng và độ đàn hồi thích hợp. Trên lò xo đĩa có xẻ rãnh hướng tâm( khoảng 8 - 10 rãnh ) để tăng độ đàn hồi.
Khi thiết kế ta chọn các hệ số như sau:
De/Da = 1,2-1,5 ; h=1,5-2,0 ; De/Di≥2,5 ; De = 75 -100
Số thanh : 8¸20 thanh.
Thông số h xác định tính chất phi tuyến của lò xo. Khi h≥ 1,6 sẽ có một vùng rộng giá trị của lực đàn hồi giảm khi biến dạng tăng.
Khi h≥ 2,8 thì sẽ có khă năng gây xoắn lò xo.
Căn cứ vào các thông số của li hợp đang thiết kế ta lực chọn các thông số của lò xo đĩa như sau:
De= 188 mm; Di = 58 mm; số thanh trên đĩa 14 thanh; De/Da= 1,2 -1,5; l1= 1,5 mm; h= (1,5¸2 )* . Ta chọn h=1,5
Căn cứ vào l1 = 1,5 mm và De=188 mm ta chọn Dc=155 mm suy ra Da=150 mm.
Và với các thông số đã chọn ta tính được:
Fép= N =559,75 kG > Få = 496,14 kG
Vậy lò xo đĩa với các thông số trên đảm bảo tạo ra lực ép cần thiết tác dụng lên đĩa ép khi đóng li hợp. Do đó Fm=190
b.Tính toán sức bền lò xo.
Ứng suất cho phép, với vật liệu chế tạo lò xo đĩa 60C2A là[s] =1400 MN/m2 = 140 KG/mm2.
Thay số ta có : s = 99,26 ( KG/mm2).
Vậy lò xo đĩa đã chọn đủ bền .
VI. Thiết kế dẫn động ly hợp.
a.Yêu cầu và lựa chọn phương án dẫn động.
Hệ dẫn động phải điều khiển dễ dàng, gọn nhẹ. Bảo dưỡng điều chỉnh thuận lợi, đơn giản.
Đánh giá hệ thống dẫn động bởi các chỉ tiêu sau:
- Lực bàn đạp:
Pbđ £ 15 KG với xe du lịch .
Pbđ £ 20 KG với xe tải.
- Hành trình bàn đạp:
Sbđ£ 150 mm với xe du lịch
Sbđ£ 200 mm với xe tải
Để giảm lực bàn đạp và công mở ly hợp thì các chi tiết chịu lực phải có độ cứng thích hợp và lực ma sát ở các khâu khớp phải nhỏ
Sau khi đã phân tích ưu nhược điểm của các kiểu dẫn động ly hợp được nêu ở chương I kết hợp với yêu cầu đầu bài em quyết định chọn phương án dẫn động thuỷ lực.
b. Tính toán thiết kế.
* Xác định hành trình của bàn đạp St :
St = Slv+S0
Trong đó:
S0 : Là hành trình chạy không của bàn đạp để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và bạc mở: S0 = d*a/b*c/d*d22/d12
Vậy: St = 132,58 mm < [St] =150mm
c. Tính toán thiết kế các xi lanh dẫn động.
* Tính toán thiết kế xi lanh công tác:
Hành trình làm việc của piston xi lanh công tác được xác định theo công thức :
S2=S1*c/d
Trong đó :
S2 : là hành trình làm việc của piston xi lanh công tác .
S1 : là hành trình của bi mở, ta có :
S1 = l2 + d = 5,88 +3 = 8,88 (mm )
Ta xác định được thể tích dầu trong xi lanh công tác là :
V2 =S2*II*d22/4
Trong đó :
V2 : là thể tích dầu trong xi lanh công tác khi piston xi lanh công tác đi hết hành trình làm việc .
d2 : là đường kính trong của xi lanh công tác , d2 = 20 (mm )
=> V2 = 32,22*3,14*202/4 = 10117,62 ( mm3 )
Nhưng trên thực tế hiệu suất của dẫn động dầu thường nhỏ hơn 1 nên ta thường lấy lại thể tích dầu trong xi lanh công tác theo công thức kinh nghiệm là :
Vct =(1,05 ¸ 1,15 )*V2= 1,1*10117,62 = 11129,4 ( mm3 )
* Kiểm tra bền xi lanh công tác :
Với đường kính trong d2 = 20( mm ) ta chọn xi lanh có chiều dày : t= 8(mm ).
=> Đường kính ngoài của xi lanh là : D2 = 36 ( mm ).
Bán kính trung bình của xi lanh là : rtb = (20 +8)/2 =14 ( mm ).
Ta thấy tỉ số : t/ rtb= 8/14 >1/5
* Tính toán thiết kế xi lanh chính :
Xác định hành trình làm việc của piston xi lanh chính:
Hành trình làm việc của piston xi lanh công tác được xác định theo công thức :
S3=S2*d22/d12
Trong đó :
S3 : là hành trình làm việc của piston xi lanh chính .
d1, d2 : là đường kính trong của xi lanh chính và xi lanh công tác
Vậy ta có : S3= 32,22( mm ).
Ta cũng xác định được thể tích dầu trong xi lanh chính là : V3 =S3*II*d12/4
=> V3= 32,22*3,14*202/4 = 10117,62 ( mm3 )
CHƯƠNG III: LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO LÒ XO ĐĨA
I. Giới thiệu chi tiết.
* Cấu tạo chi tiết:
Lò xo đĩa có hình nón cụt, trên nó có xẻ các rãnh hướng tâm (từ 8-20 rãnh) để tăng cường độ đàn hồi cho lò xo.
* Chức năng và vật liệu chế tạo lò xo đĩa:
- Vật liệu làm nên lò xo là từ thép lò xo tấm và được trải qua giai đoạn nhiệt luyện để đạt được độ cứng và độ đàn hồi thích hợp.
- Lò xo đĩa vừa đóng vai trò là lò xo ép vừa đóng vai trò là đòn mở.Khi li hợp đang đóng vai trò của lò xo đĩa là lò xo ép.Khi li hợp mở lò xo đóng vai trò là đòn mở.
- Thành phần hoá học :
+ Hàm lượng cácbon ( 0,5 - 0,65 )% sẽ tạo cho thép tính đàn hồi cao, khả năng chống biến dạng lớn.
+ Hợp kim hoá chủ yếu là hai nguyên tố Mn và Si vì chúng nâng mạnh độ cứng và giới hạn đàn hồi của pha pherít. Hàm lượng mỗi nguyên tố hợp kim hoá ( 1 - 2 )%. Ngoài ra còn dùng crôm, niken, vanadi để tăng độ thấm tôi duy trì khả năng ổn định tính đàn hồi.
+ Các số hiệu thép lò xo thường dùng : 70, 60- 60C2, 60C- 60C2XA, 60C2H2A là loại thép péclít, chúng được cán thành tấm để tạo thành các hình dàng yêu cầu. Với yêu cầu làm việc của lò xo đĩa em chọn vật liệu để chế tạo là 60C2 có giới hạn đàn hồi cao e = (1100 ¸ 1200 ) N/mm2
* Phôi: Dựa vào đặc điểm vật liệu làm lò xo đĩa là thép có độ cứng và độ đàn hồi cao nên ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp dập nóng dạng tấm.
II Gia công cơ khí và nhiệt luyên .
1. Gia công cơ khí. Đối với chi tiết lò xo đĩa ta có thể lựa chọn 2 phương pháp gia công cơ khí:
Pa1: Khoan các lỗ lắp bu lông hoặc đinh tán với vỏ trong của li hợp và phay các rãnh hướng tâm ( sử dụng ụ phân độ ) sau đó dập tạo hình nón cho chi tiết.
Pa2: dập tạo rãnh hướng tâm ( rãnh phân lực ) và dập tạo hình nón cho chi tiết.
2. Nhiệt luyện.
* Công nghệ nhiệt luyện:
Nhiệt luyện là phương pháp gia công dùng nhiệt để làm thay đổi tính chất của thép và hợp kim nhờ thay đổi cấu trúc bên trong mà không làm thay đổi hình dáng và kích thước của hình học bên ngoài của chi tiết. Một thao tác nhiệt luyện nào cũng gồm có ba giai đoạn là nung nóng, giữ nhiệt và làm nguội. Quá trình nung nóng khi nhiệt luyện có thể tiến hành bằng hai cách:
+ Nung nóng bằng nguồn nhiệt bên ngoài trong các môi trường nung nóng khác nhau.
+ Nung nóng bằng nguồn nhiệt sinh ra trong bản thân kim loại khi cho dòng điện có tần số trung bình hoặc cao đi qua chi tiêt.
III. Quy trình công nghệ chế tạo chi tiêt.
Chi tiết lò xo đĩa được gia công chủ yếu bằng phương pháp dập nóng do đó việc chọn nhiệt độ nung khi gia công áp lực, máy dập và vật liệu khuôn dập là rất quan trọng:
1. Chọn máy dập: Vì chi tiết được gia công bằng phương pháp dập nóng và có độ dày nhỏ (2,5 mm) do đó theo kinh nghiệm thực tế ta chọn máy dập 45 tấn (Lực dập trên 1 cm2 chi tiết).
2. Chọn vật liệu làm khuôn dập nóng.
Khi làm việc các khuôn dập nóng chịu tải trọng lớn và va đập, luôn tiếp xúc với phôi có nhiệt độ cao. Để đảm bảo điều kiện làm việc của khuôn dập nóng, vật liệu của khuôn phải đảm bảo các yêu cầu sau: Độ bền và độ dai cao, tính chống mài mòn cao, tính chịu nhiệt cao… Các số hiệu thép thường dùng là 3X2B8, 4X2B5M, 3X2B8…
3. Các nguyên công chính khi dập.
NC1: Dập bao hình, dập lỗ và các rãnh phân lực.
Chú ý: Sau khi dập tạo rãnh phân lực ta lại nhiệt luyện sơ bộ tạo cho thép có tính chất phù hợp với nguyên công sau:
NC2: Dập tạo hình côn cho lò xo đĩa.
Chú ý :
+ Yêu cầu khi gia công :
- Khi dập phải đưa phôi vào đúng cữ đảm bảo độ đồng tâm và vuông góc với đường dóng tâm của khuôn (cối).
+ Dùng ti đẩy để lấy sản phẩm ra khỏi khuôn (cối)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Giáo trình kết cấu tính toán ôtô
Ngô Khắc Hùng - NXB ĐHGTVT Hà Nội
[2]. Bản hướng dẫn thiết kế li hợp
Bộ môn cơ khí ôtô - ĐH GTVT_HN
[3]. Vật liệu học
Vũ Minh Bằng - Nguyễn Đức Văn NXB GTVT_HN 2003
[4]. Kỹ thuật chế tạo máy
Trần Đình Quý - Trương Nguyễn Trung
[5]. Sức bền vật liệu
Vũ Đình Lai - Nguyễn Xuân Lựu - Bùi Đinh Nghi ĐHGTVT
[6]. Sổ tay công nghệ dập nóng
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội - 1974
[7]. Các bảng số liệu tham khảo ở một số tài liệu tra cứu và một số xe đang dùng ở Việt Nam
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"