TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BÔ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ THIẾT KẾ MÔN HỌC KẾT CẤU TÍNH TOÁN Ô TÔ NỘI DUNG THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ Họ và tên Nguyễn Văn Tuân Mã sinh viên 181311968 Lớp KSTN cơ khí ô tô Hệ Chính quy Khóa 59 Giáo viên hướng dẫn PGS TS Vũ Tuấn Đạt Hà Nội, 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ LY HỢP 6 1 1 Tổng quan về ly hợp 6 1 1 1 Công dụng 6 1 1 2 Phân loại 6 1 1 3 Yêu cầu 7 1 2 Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại cơ cấu ly hợp 7 1 2 1 Cụm ly hợp ma.
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP
Tổng quan về ly hợp
Có nhiệm vụ truyền và cắt mômen từ trục khuỷu động cơ tới hệ thống truyền lực.
Là một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động cơ khi chịu quá tải lớn.
Ly hợp có khả năng dập tắt hiện tượng cộng hưởng trong truyền động nhằm nâng cao chất lượng
- Theo phương pháp truyền mô men chia ra:
+ Ly hợp ma sát: Mô men truyền động nhờ các mặt ma sát.
+ Ly hợp thủy lực: Mô men truyền nhờ chất lỏng.
+ Ly hợp nam châm điện: Mô men truyền nhờ tác dụng của trường nam châm điện.
+ Loại liên hợp: Mô men truyền nhờ các loại trên kết hợp.
- Tùy theo hình dạng của chi tiết ma sát chia ra:
+ Ly hợp đĩa: Phần bị động gồm một, hai hoặc nhiều đĩa.
+ Ly hợp nón: Đĩa bị động có dạng hình nón.
+ Ly hợp hình trống: Phần bị động làm theo kiểu má phanh và tang trống.
Hiện nay, loại ly hợp hình nón và tang trống không còn được sử dụng trên ô tô do mô men quán tính lớn của chi tiết bị động, gây tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp Thay vào đó, ly hợp ma sát là loại được sử dụng phổ biến nhất trong ô tô.
- Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa chia ra:
+ Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa): lực ép sinh ra do các lò xo
+ Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối ép thêm vào.
Ly hợp ly tâm là loại ly hợp thường được sử dụng trong hệ thống điều khiển tự động Trong cơ chế hoạt động của nó, lực ly tâm được dùng để đóng và mở ly hợp, trong khi áp lực trên đĩa ép được tạo ra bởi lò xo Hiếm khi lực ly tâm được sử dụng để tạo ra áp lực trên đĩa ép.
- Theo kết cấu cơ cấu đĩa ép chia ra:
+ Ly hợp không thường đóng.
Ly hợp đòi hỏi các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền hết mômen từ động cơ tới HTTL ở mọi điều kiện sử dụng.
- Khi khởi hành xe, hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL
- Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóng, dứt khoát.
- Khối lượng các chi tiết, momen quán tính của phần đĩa bị động ly hợp phải nhỏ, dễ dàng thực hiện chuyển số.
Ly hợp cần có kết cấu đơn giản và dễ dàng điều khiển, đồng thời thuận tiện trong việc bảo dưỡng và tháo lắp Bên cạnh đó, ly hợp và các chi tiết máy khác phải đảm bảo độ bền cao, hoạt động tin cậy và có giá thành hợp lý.
Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại cơ cấu ly hợp
Cấu tạo chung của ly hợp gồm:
+ Vỏ ly hợp được bắt cố định với bánh đà bằng các bu lông
- Phần đóng, mở ly hợp:
1.2.1 Cụm ly hợp ma sát 1 đĩa lò xo trụ nén biên
Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa lò xo trụ nén biên
1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát; 3- Đĩa ép; 4- Lò xo trụ; 5- Vỏ ly hợp; 6- Bạc mở; 7-
Lò xo giảm chấn; 8- Đòn mở; 9- Bi ‘T’;10- Càng mở.
Nguyên lý làm việc: Ly hợp thuộc loại thường đóng
- Trạng thái đóng ly hợp:
Bàn đạp ly hợp ở trạng thái ban đầu Dưới tác dụng của lò xo trụ (4), đĩa bị động
Ly hợp hoạt động bằng cách ép đĩa bị động (2) giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) nhờ lực của lò xo (4), tạo ra mômen ma sát Mômen xoắn được truyền từ phần chủ động sang phần bị động qua bề mặt tiếp xúc của đĩa bị động và bánh đà, sau đó đến trục bị động của ly hợp và hộp số Khi mômen hệ thống truyền lực vượt quá mômen ma sát của ly hợp, ly hợp sẽ trượt, đóng vai trò như một cơ cấu an toàn để bảo vệ hệ thống truyền lực khỏi quá tải.
- Trạng thái mở ly hợp:
Khi lực điều kiện tác động lên bàn đạp, bàn đạp sẽ di chuyển, kéo theo đòn dịch chuyển làm càng mở (10) Hành động này tác động lên ổ bi tỳ (9), giúp dịch chuyển sang trái và khắc phục khe hở.
Khi tác động đòn mở, lò xo bị ép và kéo đĩa ép dịch sang phải, làm tách các bề mặt ma sát của đĩa bị động ra khỏi bánh đà và đĩa ép Điều này dẫn đến việc giảm mômen ma sát và triệt tiêu nó, từ đó ly hợp được mở và ngắt mômen truyền từ động cơ tới hệ thống truyền lực.
1.2.2 Cụm ly hợp ma sát một đĩa lò xo đĩa
Hình 1.3 sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa lò xo màng
Bàn đạp là bộ phận chính trong hệ thống truyền động, kết hợp với lò xo hồi vị để tạo ra lực đẩy Đòn kéo và càng mở giúp điều chỉnh hướng đi của xe, trong khi trục bị động và ổ bi tỳ đảm bảo sự vận hành trơn tru Vỏ ly hợp và lò xo đĩa đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động, cùng với đĩa ép và đĩa ma sát tạo ra lực kéo hiệu quả Bánh đà và then hoa hỗ trợ trong việc duy trì sự ổn định của động cơ, trong khi trục khuỷu chuyển đổi chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay.
Nguyên lý làm việc của ly hợp đĩa khác với ly hợp lò xo trụ nén biên, với lò xo ép dạng đĩa có vành trong tựa vào vỏ ly hợp và vành ngoài nối với đĩa ép Quá trình đóng mở ly hợp được thực hiện thông qua đòn mở, trong đó đầu trong của đòn mở tựa vào ổ bi mở, còn đầu ngoài nối với đĩa ép Điểm tựa giữa được đặt trên vỏ ly hợp, tạo thành cơ cấu đòn bẩy hiệu quả.
1.2.3 Cụm ly hợp ma sát 2 đãi lò xo trụ nén biên
Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát 2 đĩa lò xo trụ nén biên
Bánh đà là một bộ phận quan trọng trong hệ thống truyền động, giúp cân bằng và ổn định động cơ Lò xo ép trung gian và đĩa ép trung gian phối hợp với nhau để tạo ra áp lực cần thiết cho quá trình truyền động Đĩa ma sát có vai trò quyết định trong việc truyền lực, trong khi bulong hạn chế đảm bảo các bộ phận được gắn chặt Đĩa ép ngoài và lò xo trụ hỗ trợ việc điều chỉnh áp lực trong hệ thống Vỏ ly hợp bảo vệ các bộ phận bên trong, trong khi bạc mở giúp giảm ma sát và tăng độ bền Cuối cùng, trục và càng mở là những thành phần không thể thiếu trong cấu trúc của hệ thống truyền động, đảm bảo sự vận hành trơn tru và hiệu quả.
12-Bi ‘T’; 13-Đòn mở; 14-Lò xo giảm chấn
Khi ly hợp ở trạng thái đóng, các lò xo 7 tạo lực ép chặt các đĩa ma sát 4 và đĩa ép trung gian 3 với bánh đà 1, làm cho phần chủ động và phần bị động trở thành một khối cứng Mô men từ động cơ được truyền qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát 4, đĩa ép trung gian 3, đĩa ép 6 và lò xo ép 7 Sau đó, mô men này tiếp tục được truyền vào xương đĩa bị động qua giảm chấn 14 đến moay ơ và vào trục ly hợp, trong khi giữa bi T 12 và đòn mở 13 có một khe hở 3-4mm.
Khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số, người lái tác động lực vào bàn đạp ly hợp, làm cho càng mở và bạc mở dịch chuyển sang trái Sau khi loại bỏ khe hở, bi sẽ tỳ vào đòn mở, kéo đĩa ép nén lò xo lại, tạo ra khe hở giữa các đĩa ma sát và bánh đà Kết quả là các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra, ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số.
Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại dẫn động ly hợp
1.3.1 Dẫn động bằng thủy lực
Hình 1.5: Sơ đồ cấu tạo dẫn động ly hợp thủy lực
1 Đĩa bị động; 2 Đĩa ép; 3 Lò xo ép; 4 Bi T; 5 Lò xo hồi vị bi T; 6 Xi lanh chính; 7 Lò xo hồi vị bàn đạp; 8 Bàn đạp; 9 Càng mở; 10 Xi lanh công tác; 11 Ống dẫn dầu
Khi người lái tác động lực Q vào bàn đạp ly hợp 8, thanh đẩy sẽ đẩy piston của xy lanh chính 6 sang trái, cho phép dầu chảy qua ống dẫn dầu 11 vào xy lanh công tác.
Khi đẩy piston sang phải, càng mở ly hợp sẽ quay quanh tâm O, đồng thời đẩy Bi T mở sang trái Hành động của Bi T mở tác động lên đầu dưới của đòn mở ly hợp, giúp tách đĩa ép ra khỏi bề mặt ma sát, từ đó ly hợp được mở.
Khi bàn đạp ly hợp được thả, lò xo hồi vị và lò xo ép sẽ tác động để các piston của xilanh chính và xilanh công tác trở về vị trí ban đầu một cách từ từ.
1.3.2 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
Hình 1.6: Sơ đồ cấu tạo dẫn động ly hợp thủy lực trợ lực khí nén
1 Ống dẫn khí; 2 Xi lanh công tác; 3 Càng mở; 4 Đĩa bị động; 5 Đĩa ép; 6 Lò xo ép; 7 Bi T; 8 Lò xo hồi vị; 9 Bình khí nén; 10 Xi lanh phân phối; 11 Lò xo hồi vị bàn đạp; 12 Bàn đạp.
Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp, đòn dẫn động sẽ đẩy thân van phân phối sang trái Điều này khiến càng mở ly hợp quay quanh giá và đẩy bi sang trái Đồng thời, nắp bên phải của thân van phân phối tiếp xúc với đai ốc hạn chế hành trình, làm cho đầu piston tỳ vào phớt van và mở van Khí nén từ khoang qua van theo đường dẫn khí nén vào xylanh, đẩy xylanh dịch chuyển và làm càng mở quay quanh giá, dẫn đến việc ly hợp được mở.
Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị
Khi kéo bàn đạp về vị trí ban đầu, đòn dẫn động sẽ kéo thân van phân phối sang phải Khi mặt đầu piston van phân phối chạm vào mặt bích bên phải, piston sẽ được đẩy sang trái, làm cho càng mở ly hợp 3 quay và đẩy bạc mở ly hợp 19 sang phải Đồng thời, lò xo hồi vị phớt van phân phối sẽ đóng kín cửa van, trong khi khí nén từ xilanh lực 2 theo đường dẫn khí nén được kích hoạt.
1 vào khoang và qua đường thông với khí trời ở thân piston ra ngoài Lúc này ly hợp ở trạng thái đóng hoàn toàn.
1.3.3 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không
Hình 1.7 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực chân không
1 Ống dẫn dầu; 2 Xy lanh công tác; 3 Càng mở; 4 Ổ bi T; 5 Đĩa ép; 6 Đĩa bị động; 7 Lò xo ép; 8 Lò xo hồi vị; 9 Họng hút; 10 Bàn đạp; 11 Lò xo hồi vị bàn đạp;
12 Bộ trợ lực; 13 Xy lanh chính.
Cụm van điều khiển bao gồm bộ van kép, có chức năng đóng mở các đường dẫn khí thông qua hành trình của thanh điều khiển Van được bố trí trong thân van và điều khiển bởi thanh thông qua các lò xo đỡ Đế van ngoài được hình thành bởi bề mặt trong của pit tông, kết hợp với van tạo thành cửa van để điều chỉnh dòng khí I Mặt đầu của trục nối kết hợp với vành trong của van cao su tạo thành cửa van để điều chỉnh dòng khí II.
THIẾT KẾ TINH TOÁN LY HỢP
Xác định mô men ma sát của ly hợp
Mms : Momen ma sát của ly hợp, (N.m).
: Hệ số dự trữ của ly hợp.
Memax : Momen xoắn cực đại của động cơ, (N.m) Memax = 260 (N.m)
Hệ số dự trữ cần lớn hơn 1, tức là Mms > Memax, để đảm bảo truyền tải momen xoắn cực đại của động cơ trong mọi điều kiện làm việc Tuy nhiên, hệ số cũng phải nằm trong giới hạn cho phép, vì nếu quá lớn sẽ làm tăng kích thước đĩa ma sát và kết cấu bộ ly hợp, từ đó làm tăng giá thành sản xuất Đối với xe bán tải, hệ số thường dao động từ 1,3 đến 1,75.
Thay số ta có: Mms = 1,5.260 = 390 (N.m)
Xác định các thông số cơ bản của ly hợp
2.2.1 Đường kính (bán kính) ngoài và đường kính (bán kính) trong của đĩa ma sát
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán đĩa ma sát
R1 Bán kính trong; Rtb Bán kính ma sát trung bình; R2 Bán kính ngoài
Bán kính ngoài của đĩa bị động (R2) bị giới hạn bởi bán kính của bánh đà động cơ, thường được chọn sơ bộ theo công thức kinh nghiệm:
Memax : Momen xoắn cực đại của động cơ, (N.m) Memax = 260 (N.m)
C: Hệ số kinh nghiệm, với xe bán tải ta chọn C = 4,7
Bán kính trong đĩa (R1) và bán kính ngoài (R2) cần phải có sự chênh lệch không quá lớn, vì nếu không, sẽ dẫn đến sự khác biệt về tốc độ trượt tiếp tuyến Điều này gây ra hiện tượng mòn không đều của vòng ma sát từ trong ra ngoài.
2.2.2 Đường kính (bán kính) ma sát trung bình
Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát Rtb (cm):
Xác định số đôi bề mặt ma sát:
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 260 N.m β – Hệ số dự trữ của bộ ly hợp, β = 1,5 à - Hệ số ma sỏt; à = 0,25 ữ 0,3; chọn à = 0,3.
Rtb – Bán kính ma sát trung bình
[P] = 2π.Rtb.b.[q]: lực ép cho phép lên đĩa bị động
Trong đó: b = R2 – R1 bề rộng vành ma sát; b = 12,5-7,75 = 4,75 (cm) = 0,0475 (m)
[q] - Áp lực cho phép trên đĩa bị động; Ở ô tô, giới hạn áp suất này trong khoảng q = 140 ÷ 230 (KN/m2) tùy điều kiện làm việc của xe
Với xe bán tải, chọn [q]= 220 (KN/m2) = 220000 (N/m2).
Xác định số đĩa ma sát: 2 1 n p
2.2.4 Lực ép của đĩa ép khi đóng hoàn toàn.
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 260 N.m β – Hệ số dự trữ của bộ ly hợp, β = 1,5 à - Hệ số ma sỏt; à = 0,25 ữ 0,3; chọn à = 0,3
Rtb – Bán kính ma sát trung bình
Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp
2.3.1 Công trượt riêng a) Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ theo công thức kinh nghiệm của viện HAMIT
L - Công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (N.m);
G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô G = 2810 (Kg);
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 260 N.m; no - Số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ.
Chọn no = 0,75*nM = 0,75*2200 = 1650 vg/ph Với nM là số vòng quay ứng với momen cực đại của động cơ. rb - Bán kính làm việc của lốp với cỡ lốp 265/65R18
Tỉ lệ chiều cao của lốp H= 0,6*B= 0,65*265 = 172,25 (mm) d - Đường kính vành xe: d inch ⇒d *25,4E7,2 (mm) r0 - Bán kính thiết kế của bánh xe, r0 được tính theo công thức: r0 = (H +d/2)
� - Hệ số biến dạng của lốp, chọn loại lốp áp suất cao; � =0,95
Suy ra, bán kính rb được tính bằng công thức rb = *r0 = 0,95*(172,25 + 457,2/2) ≈ 380 mm, tương đương 0,38 m Hệ số truyền lực của hệ thống được xác định qua công thức it = i0 * ih1 * if, với i0 = 3,69 (tỷ số truyền của truyền lực chính), ih1 = 5,05 (tỷ số truyền của tay số 1) và if = 1 (tỷ số truyền ở tay số thấp).
- Hệ số cản tổng cộng của đường, ( = f + tg ) f - Hệ số cản lăn
Khi tính toán có thể chọn = f = 0,16;
Vậy công trượt sinh ra khi khởi động tại chỗ là:
51,34 (J) b) Xác định công trượt riêng:
Công trượt riêng là chỉ tiêu đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát.
Ta có công thức tính công trượt riêng như sau:
L - Công trượt của ly hợp L = 1951,34 (J);
F - Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (cm2),
F R R cm p - Số cặp bề mặt ma sát, p = 2;
2.3.2 Sự tăng nhiệt độ của đĩa ép
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, lò xo
Để kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết, cần xác định độ tăng nhiệt độ theo công thức: T = c * m * L Độ tăng nhiệt độ phải nằm trong giới hạn cho phép, với [T] = 8°C - 10°C Từ đó, có thể suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu cần thiết.
L - Công trượt xảy ra khi ly hợp bị trượt (J); c - Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng là 481,5 J/kg °C (đối với gang và thép); m - Khối lượng của chi tiết bị nung nóng (đĩa ép).
Với: 4 mm 0, 4 cm độ dày tấm ma sát
khối lượng riêng của thép
Thay số ta được: m=0,94 (kg)
� - Hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính Đối với đĩa ép ngoài: � 1 0,5 2n n - Số lượng đĩa bị động n = 1.
[t] : độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết
Với ôtô bán tải chọn [t] = 10 C
Suy ra : mức gia tăng nhiệt đảm bảo điều kiện
Khi chọn số đôi bề mặt ma sát bằng 2 thì phải kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát bằng công thức sau: max 2
Với: à - Hệ số ma sỏt trượt với vật liệu làm tấm ma sỏt là Pherado, à = 0,3
Rtb - Bán kính ma sát trung bình; b - Bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động, b = R2 – R1 = 125-77,5 = 47,5 (mm) p – số đôi bề mặt ma sát, p = 2 (một đĩa bị động)
q = 217,79 (KN/m2) < q = 250 (KN/m2) Vậy với một đĩa ma sát thì ly hợp vẫn đảm bảo bền khi làm việc.
Thiết kế lò xo đĩa
2.4.1 Xây dựng đường đặc tính của lò xo đĩa
2.4.2 Lựa chọn các kích thước cơ bản của lò xo đĩa
Cơ cấu ép của ly hợp thường đóng xe con sử dụng lò xo đĩa kiểu nón cụt, mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với lò xo trụ.
Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa được xác định theo công thức
F lx k P k0 : hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo Chọn k0 = 1,05 (1,05÷1,08)
P : lực ép cần thiết của ly hợp Pe00 (N)
Hình 3.1: Sơ đồ lò xo đĩa
F N : lực ép của lò xo tác dụng lên đĩa ép
Fn : lực cần tác dụng lên đuôi lò xo đĩa để ngắt ly hợp
Lực F N được mô tả thông qua thông số kết cấu của đĩa như sau:
E MPa : Môdun đàn hồi kéo nén
D e : Đường kính lớn nhất của lò xo đĩa ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép
D e : D với D2 là đường kính ngoài đĩa ma sát
D a :đường kính mép xẻ rãnh
D i :Đường kính đỉnh của lò xo đĩa e 2,5 i
: Độ dày lò xo đĩa
=> 118 75 1, 6 mm h : Độ cao phần không xẻ rãnh của nón cụt ở trạng thái tự do
=> h= 3,2 mm l 1: Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép: 1 2 1,6 l h mm
1, 2 k k : các tỷ số kích thước của đĩa
Để xác định lực ép của lò xo khi lò xo được ép phẳng vào ly hợp, ta thay các thông số vào công thức tính FN.
Thấy F N F lx thỏa mãn lực ép yêu cầu
2.4.3 Kiểm tra bền lò xo đĩa
Lò xo đĩa được đánh giá độ bền bằng cách xác định ứng suất tại vị trí chịu tải lớn nhất khi đạt đến trạng thái biến dạng tối đa Vị trí chịu tải lớn nhất nằm ở trung tâm của phần lồi giữa các thanh mở và vành ngoài của hình nón, được gọi là điểm O Ứng suất được tính theo công thức cụ thể.
Thay vào CT ta được:
Thỏa mãn điều kiện bền của lò xo
Thiết kế giảm chấn
2.5.1 Lựa chọn các kích thước cơ bản của giảm chấn
Hình 5.1 Sơ đồ tính toán lò xo giảm chấn
Lò xo giảm chấn được lắp đặt ở đĩa bị động nhằm ngăn chặn hiện tượng cộng hưởng tần số cao do dao động xoắn, gây ra bởi sự thay đổi mômen từ động cơ và hệ thống truyền lực Điều này giúp đảm bảo việc truyền mômen một cách êm ái từ đĩa bị động đến moay-ơ trục ly hợp Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định theo công thức: max.
Gb - Trọng lượng tác động lên cầu chủ động (N): Gb 800 (N)
Hệ số bám của đường được xác định là 0,8 cho đường tốt Bán kính làm việc trung bình của bánh xe là 0,38 m Tỉ số truyền của truyền lực chính là 3,69, trong khi tỉ số truyền của hộp số ở số truyền 1 là 5,05 Cuối cùng, tỉ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp là 1.
Mômen quay mà giảm chấn có thể truyền được là tổng hợp từ mômen quay của các lực lò xo giảm chấn và mômen ma sát.
Mlx : Mômen sinh ra do lực của các lò xo.
Plxg : Lực ép của một lò xo giảm chấn.
Rlx : Bán kính đặt lò xo giảm chấn.
Zlx : Số lượng lò xo giảm chấn.
Pms : Lực tác dụng trên vòng ma sát.
Rms : Bán kính trung bình đặt các vòng ma sát.
Zms : Số lượng vòng ma sát Chọn Zms = 2
Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở 1 , 2 tới các thành bên của moay-ơ Theo sơ đồ hình 3.4 ta có :
Hình 3.4 : Sơ đồ lò xo giảm chấn
1 : Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền mômen từ động cơ.
Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền mômen bám từ bánh xe Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn, hay còn gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị động, giúp xoay đĩa đi 1 độ so với moayơ.
Trogn đó: K: Độ cứng của 1 lò xo, K00N/m
Hình 3.4b : Sơ đồ cửa sổ moay-ơ
Các cửa sổ lò xo của moayơ cần có chiều dài A nhỏ hơn chiều dài tự do của lò xo một chút, đảm bảo rằng lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu.
Với: A = (25 27) mm Ta chọn A = 25 mm
Khi mômen quay được chuyển từ động cơ và bánh xe qua bộ phận giảm chấn, chiều dài cửa sổ ở mayer và đĩa bị động sẽ bằng nhau Tuy nhiên, với các giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ mayer sẽ nhỏ hơn chiều dài cửa sổ ở đĩa một đoạn, được xác định bởi công thức: a = A1 – A.
Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1 1,5) Ta chọn 1,5 Đường kính thanh tựa chọn d = (10 12) mm đặt trong kích thước lỗ B.
Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở 1 , 2.Các trị số 1 , 2 chọn trong khoảng từ (2,5 4) mm Ta chọn: 1 = 2 = 2,5 mm
Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là :
B = d + 1 + 2 = 10+2,5+2,5 = 15 mm Theo thực nghiệm thường lấy: Mms = 0,25.Mmax = 0,25.274 = 68,5 (Nm)
Suy ra: M lx M maxM ms 274 68,5 205,5 Nm
Ta có lực ép tác dụng lên một lò xo giảm chấn là:
Lực tác dụng lên vòng ma sát:
Gọi λ là biến dạng toàn bộ của lò xo giảm chấn khi làm việc.
Số vòng làm việc của lò xo:
G : Môđun đàn hồi dịch chuyển G = 8.10 10 (N/m2).
: Là độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc. d: Đường kính dây lò xo, chọn d = 3 mm = 0,003 m.
D : Là đường kính trung bình của vòng lò xo, chọn D = 16 mm = 0,016 m
Thay số vào ta có:
Chiều dài làm việc của lò xo được tính theo công thức:
Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
2.5.2 Tính toán bền các chi tiết
Lò xo được kiểm tra theo ứng suất xoắn :
Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65T có 14.10 8 N m / 2
Plx : Lực ép của một lò xo giảm chấn, Plx = 685 N.
D : Đường kính trung bình của vòng lò xo, D = 16 mm. d : Đường kính dây lò xo, d = 3 mm. k : Hệ số tập trung ứng suất:
Thay các thông số vào công thức tính ta có:
Vậy lò xo đủ điều kiện bền.
Kiểm nghiệm bền các chi tiết của ly hợp
2.6.1 Đinh tán Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa Xương đĩa thường được chế tạo từ thép 65 nhiệt luyện tôi thể tích hoặc thép 20 tôi thấm Chiều dày xương đĩa thường chọn từ (1,5 2,0) mm.
Chiều dày của tấm ma sát được xác định là 4 mm Đinh tán, được sử dụng để kết nối các tấm ma sát với xương đĩa, được chế tạo từ đồng hoặc nhôm với đường kính từ 4 đến 6 mm, và chúng ta chọn đường kính là 5 mm.
Đinh tán trên tấm ma sát được bố trí theo hai dãy với bán kính r1 = 88 mm (0,088 m) và r2 = 115 mm (0,115 m) Việc kiểm tra bền của đinh tán dựa trên ứng suất chèn dập và ứng suất cắt.
Nếu coi lực tác dụng lên đinh tán tỷ lệ thuận với bán kính của vòng tròn bố trí đinh tán Ta có:
F1 là lực tác dụng lên vòng đinh tán có bán kính r1
F2 là lực tác dụng lên vòng đinh tán có bán kính r2 Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập:
c : ứng suất cắt của đinh tán ở từng dãy.
cd : ứng suất chèn dập của đinh tán ở từng dãy.
F : lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy. d: là đường kính đinh tán d = 5 mm n: là số lượng đinh tán ở từng dãy
Chọn n2 = 16 l : chiều dài của diện tích bị chèn dập l= 2mm
c : ứng suất cắt cho phép của đinh tán: c = 40 MPa
cd : ứng suất chèn dập cho phép của đinh tán : cd % MPa Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong
Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập đối với đinh tán ở vòng ngoài
Vậy các đinh tán đảm bảo độ bền cho phép
2.6.2 Mayer đĩa bị động
Moay-ơ được thiết kế với độ dài tối ưu để đảm bảo đĩa bị động không bị đảo, và trong điều kiện hoạt động bình thường, chiều dài của moay-ơ thường được lựa chọn bằng đường kính then hoa trên trục ly hợp, cụ thể là L = D.
Hình 3.1 : mayer đĩa bị động
Then hoa của mayer được tính theo chèn dập và cắt:
Memax : Mômen lớn nhất của động cơ Memax = 260 Nm z1: Số moay-ơ, với ly hợp ma sát một đĩa z1 = 1 z2 : Số then hoa của mayer z2
L : Chiều dài của mayer L = 35mm
D : Đường kính ngoài của then hoa D = 35mm d : Đường kính trong của then hoa d = 28mm b : Bề rộng một then hoa b = 4mm
Thay số vào ta được:
Vậy then hoa đủ bền.
Thiết kế dẫn động ly hợp
2.7.1 Tính toán và phân phối tỷ số truyền
Hình 2.9 Sơ đồ tính toán dẫn dộng ly hợp
Ta chọn : a1 = 200 (mm) a2 = 50 (mm) b1 = 60 (mm) b2 = 35 (mm) c1 = 110 (mm) c2 = 28 (mm) d1, d2 – Đường kính xi lanh chính và xi lanh công tác.
Tỉ số truyền dẫn động được tính theo công thức:
. dd bd tl cm dm i i i i i
Trong đó: i dd : Tỷ số truyền của dẫn động ly hợp
: tỷ số truyền bàn đạp
: tỷ số truyền thủy lực
: tỷ số truyền càng mở ly hợp
: tỷ số truyền đòn mở Thay vào CT ta được:
5.0,7.1,7.3,9 23, 205 dd bd tl cm dm i i i i i
2.7.2 Kiểm tra lực tác dụng và hành trình bàn đạp
Ta có lực tác dụng lên bàn đạp để có thể ngắt ly hợp khi chưa có cường hoá là :
Với Fn : Là lực cần thiết tác động vào đầu lò xo đĩa để ngắt ly hợp Fn = 1397 N dk : Là hiệu suất dẫn động, ta chọn dk = 0,9
Lực bàn đạp nằm trong giưới hạn cho phép
Hành trình bàn đạp Sbd được xác định theo công thức:
Sbd: Là hành trình tổng cộng của bàn đạp ly hợp.
Std: Là hành trình tự do của bàn đạp để khắc phục khe hở giữa đầu nhỏ của lò xo đĩa và bi mở, ta có:
: Là khe hở giữa bi mở và đầu nhỏ của lò xo đĩa, chọn = 3 (mm)
Với: l 2 : Là hành trình làm việc của đầu nhỏ đãi ép: l 2 = 8 (mm)
S bd S lv S td 47,63 17,86 65, 49 mm S bd 150 mm
=> Hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép
2.7.3 Tính đường kính xy lanh công tác và xy lanh chính
Tính toán xylanh công tác
Sơ đồ xy lanh công tác:
Hình 3.1 Sơ đồ xy lanh công tác
Hành trình làm việc của piston công tác được xác định:
Thể tích dầu vào trong xy lanh công tác:
Chọn chiều dầy thành xy lanh t = 4 mm. Đường kính ngoài xylanh:
Kiểm bền cho xy lanh công tác
Hình 3.13 : Biểu đồ ứng suất của xy lanh Áp suất trong xylanh được xác định theo CT:
Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất:
Vậy xy lanh công tác đủ bền.
Hành trình làm việc của piston xy lanh chính được xác định theo công thức:
Chọn chiều dầy thành xy lanh là t = 4 mm. Đường kính ngoài 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:
Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất:
Vậy xylanh chính đủ bền
Sau thời gian làm việc tích cực với sự hỗ trợ của PGS.Ts.Vũ Tuấn Đạt và các thầy cô bộ môn Cơ khí ôtô tại Trường Đại học Giao Thông Vận Tải, cùng với nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành thiết kế môn học kết cấu tính toán ô tô với đề tài "Thiết kế ly hợp xe bán tải".
Sau khi hoàn tất phương án thiết kế và kiểm nghiệm các điều kiện làm việc của chi tiết trong cụm ly hợp, kết quả cho thấy đã đáp ứng được yêu cầu đề ra Bộ ly hợp ma sát khô với lò xo đĩa dẫn động thủy lực không chỉ phù hợp với sức khỏe và thể lực của người Việt Nam, mà còn có hệ thống dẫn động nhạy bén, hoạt động êm ái Hơn nữa, kết cấu của bộ ly hợp này đơn giản và gọn nhẹ, hoàn toàn phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật hiện nay.
Đây là lần đầu tiên tôi thực hiện công việc thiết kế, do đó trình độ chuyên môn và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, dẫn đến một số thiếu sót trong quá trình tính toán Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ các thầy cô giáo trong bộ môn Cơ khí ô tô và các đồng nghiệp để đề tài thiết kế của tôi được hoàn thiện hơn Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.Ts.Vũ Tuấn Đạt, các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ tôi trong quá trình thực hiện bài.
