LỜI NÓI ĐẦU ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP XE THAM KHẢO ZIL 164

Trong những năm gần đây cùng với sự  phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNG NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế.

Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em được tổ bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học. Trong quá trình tính toán để hoàn thành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của bản thân, và sự hướng dẫn hết sức tận tình của thầy , cho nên em cũng đã cố gắng đã hoàn thành xong Đồ án môn hoc Tính toán thiết kế ôtô. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình.

TRƯỜNG ĐHSPKT VINH                   CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa: Cơ khí Động Lực                              Độc lập- Tự do - Hạnh phúc

TÍNH TOÁN BỘ LY HỢP

1. Tên đề tài: Tính toán thiết kế bộ ly hợp ma sát khô
2. Các số liệu ban đầu:

-        Loại ly hợp ma sát khô thường đóng kiểu lò xo

-        Tự trọng xe: 4000 kg , Trọng lượng toàn tải 8325 kg

-        Số chỗ ngồi: 03

-        Loại động cơ: Xăng

-         Xe tham khảo: ôtô ZIL 164

1. Nội dung tính toán:

Xác định mômen ma sát của ly hợp

Xác định kích thước cơ bản của ly hợp

Tính công trượt riêng

Tính toán động học và động lực học của hệ thống dẫn động cơ khí

Tính sức bền của một số chi tiết

-        Đĩa bị động

-        Lò xo ép

-        Các chi tiết của bộ phận giảm chấn

1. Bản vẽ:

-    Bản vẽ mặt cắt dọc ly hợp : A_0­­

-     Bản vẽ chế tạo của ống trượt : A₃

Ngày giao đề:                                                Ngày 20 tháng 9 năm 2009

Ngày hoàn thành:

 

 

Thông số xe zil 164

Các thông số cơ bản
- số chỗ ngồi	3
- sức chở (đường nhựa)	4000kg
- trọng lượng thiết kế    + phân bố cầu trước   + phân bố cầu sau	4100 kg
	1870kg
	2770kg
- trọng lượng toàn tải(kể cả người) + phân bố cầu trước   + phân bố cầu sau	8325kg
	2160kg
	6165kg
- Tốc độ tối đa	75km/h
lượng tiêu hao nhiên liệu tương ứng với một tốc độ	27(lit)
- công suất cực đại của động cơ	97 mãlực
- số vòng quay tk ứng với công suất cực đại	2600(v/p)
- Mô men xoắn cực đại của động cơ	33(kGm)
số vòng quay tk ứng với mômen xoắn cực đại của đcơ	1100-1400(v/p)
số 1	6,24
số 2	3,32
số 3	1,90
số 4	1
số 5	0,81
số lùi	6,70
tỷ số truỳên của truyền lực chính	7,63
-Kích thước lốp     +chiều cao H (mm)	9 – 20
	2180
-Chiều rộng giữa đường tâm 2 bánh trước	1700
-Chiều dài cơ sở (mm)	4000
- Chiều dài toàn bộ (mm)	6700
- Chiều rộng toàn bộ	2470
- Chiều rộng giữa đường tâm 2 bánh sau	1740

NỘI DUNG TÍNH TOÁN

I. Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:

   I.1. Trọng lượng toàn bộ của ôtô:

          G_a :Trọng Lượng toàn xe . Theo đề G_a =8325 (KG) ( kể cả người)

                                 G_a = 8325.9,81= 81668,25 (N)

   I.2. Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:

          Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau:

                              r_bx =  (mm)                           (1-2)

          Trong đó :  B : Chiều rộng lốp

                              d : Đường kính vành

                    Theo đề : Kí hiệu của bánh xe 9 - 20

                    Ở đây : B=9,00 (inh) =228,6 (mm)

                                 d= 20 (inh) =508 (mm)

          Thay số vào (1-2) ta được :  r_bx =  =(mm)

                                                        r_bx   = 0,4826  (m)

   I.3. Tỷ số truyền của truyền lực chính i_o:

                    Xe tham khảo  ZIL164 có i_o =7,63

II .Xác định mô men ma sát của ly hợp:

     Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ .

Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện thì ta phải có :

                          M_ms =M_emax.β                                       (1-3)

Trong đó : - M_ms­ : mômen ma sát cần thiết của ly hợp . [N.m]

  - M_emax :mômen xoắn lớn nhất của động cơ . [N.m].Theo đề        M_emax= 33 (kGm)

          M_emax   = 33.9,81 = 323,73 (Nm)

  - β : hệ số dự trữ của ly hợp .

          Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để đảm bảo ly hợp truyền hết mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ rơi vào ,khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi ,khi các tấm ma sát bị mòn ,…) .Mặt khác hệ số β cũng không được lớn quá vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải .

          Hệ số β được chọn theo thực nghiệm :

B¶ng B1-1 : B¶ng chän hÖ sè dù tr÷ ly hîpβ

 

 

          Đối với ôtô tải β =1,60÷2,25 . Chọn β = 2,0

          Thay số vào ta có :           M_ms =M_emax.β =323,73.2,0 =647,46 [N.m]

III . Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp :

   III.1. Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :

          a. Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :

                   

                    Hình 1: sơ đồ tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát

R₂ =                           (1-4)

          Trong đó :

           :Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát: =0,22÷0,3.Xe làm việc trong điều kiện không nặng nhọc và có tính động lực tốt nên chộn hệ số ma sát theo giới hạn nhỏ                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                . Chọn =0,30

          Z_mz : Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Z_mz =2

          P : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát .Để đảm bảo tuổi thọ cho các tấm ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.10⁵÷2,5.10⁵ [N/m² ].Vì ly hợp làm việc trong điều kiện nhẹ nên có thể chộn áp suất theo giới hạn trên: p=1,8.10⁵ [N/m² ]

          K_R : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát ,

K_R ==0,53÷0,75

.Chọn K_R =0,55

          Thay vào (1-2) ta có :

          R₂ = (m)

R₂=150(mm).

Suy ra bán kính trong R₁ của tấm ma sát là :

R₁ =R₂.0,53=0,15.0,53=0,08 (mm)

R₁   = 80 (m)

Như vậy đường kính ngoài của đĩa ma sát ( đĩa bị động):

          D_­2 = 2. R₂ = 2.150 = 300 (mm)

          b. chọn số lượng đĩa bị động: ( số đôi bề mặt ma sát)

                

Trong đó: b- bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động được tính theo

                    b = R₂- R₁ = 150 – 80 = 70  (mm) = 0,070 (m)

                 [q]-  áp lực riêng cho phép trên bề mặt ma sát, tính theo KG/cm²  hoặc  KN/m²

          Tra bảng thông số chọn:   [ q] =  200 (KN/m² )

                    R_tb: bán kính ma sát trung bình

          R_tb = [m]

Thay các thông số vào ta có:

         

Từ đó ta chọn i = 2 tương ứng với 1 đĩa bị động

Tra bảng thông số đối với ly hợp ta thấy:

   III.2. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát:

          Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m² ] được xác định theo công thức :

                              S=p.(R₂² –R₁²)=3,14.(0,15² -0,08² )=0,0505 [m² ]

          Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :

                              R_tb = [m]

III.3. Chiều dày tấm ma sát:

          Theo tài liệu chiều dày tấm ma sát đối với xe tải và xe khách  có giá trị trong khoẳng  = 3  5 (mm), ta chọn  = 5 (mm)

 

   III.4. Lực ép của cơ cấu ép :

          Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ dàng tính được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu :

                              F =                                                (1-5)

                              F= [N]

IV. Tính công trượt riêng của ly hợp :

                    Hình 2: Mô hình hoá động cơ -truyền lực và đồ thị tốc độ góc

          Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp .Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ôtô máy kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly hợp cũng khác nhau.

          Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bề mặt ma sát mòn đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt .Nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn ,có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát ,làm nung nóng lò xo ép ,từ đó có thể làm giảm tính đàn hồi của lò xo.

          Vì vậy việc xác định công trượt ,công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết .

   IV.1. Mô men quán tính quy dẫn J_a [kg.m² ]:

          Mô men quán tính khối lượng quy dẫn J_a được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động xác định theo công thức sau:

 

                    J_a =  [kg.m² ]                                     (1-6)

          Trong đó :

                    G_a : Trọng lượng toàn bộ của ôtô .G_a=8325.9,81=81668,25 [N]

                    G_{m :} Trọng lượng toàn bộ của rơmóc. G_m =0

                    g : Gia tốc trọng trường .g=9,81 [m/s² ]

                    r_bx :Bánh kính làm việc của bánh xe chủ động . r_bx =0,4826 [m]

                    i_h1 : Tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1 . Theo đề i_h1 =6,24

                    i_p : Tỷ số truyền của hộp số phụ . i_p =1

                    i_o :Tỷ số truyền của truyền lực chính .i_o =7,63

                    : Hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực .trong tính toán thiết kế lấy =1,05÷1,06. Chọn =1,05.

          Thay số vào (1-6) ta có :

                              J_a =             [kg.m² ]

                    J_a =            [kg.m² ]

 

   IV.2. Mô men cản chuyển động quy dẫn M­_a [N.m]:

          Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công thức sau:

                    M_a =              [N.m]                     (1-7)

          Trong đó :  : Hệ số cản tổng cộng của đường .Tính cho đương có =0,02

 : Lực cản của không khí . Khi khởi hành xe thì =0(vì tốc     độ quá nhỏ).

i_t : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(i_t=i_o.i_h1.i_p)

: Hiệu suất của hệ thống truyền lực .Đối với ôtô tải =0,9÷0,93.Chọn =0,9

          Thay số vào công thức (1-7) ta có:      

                    M_a =

                          =     [N.m]

   IV.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t₁ và t₂):

          Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn :

          Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức:

                              t₁=    [s]                                                              (1-8)

          Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức :

                              t₂ =                                                                     (1-9)

          Trong đó :

          -k :Hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mômenkhi đóng ly hợp và được xác định theo công thức kinh nghiệm : Đối với xe  ôtô tải  k=15÷75[kGm/s]

                                                                         K= 150 ÷ 750 (Nm/s)

                              Chọn k=200 [Nm/s]

          A : Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức :

                                                                              (1-10)

                    Với : w_m =1400[v/p] tốc độ góc ứng với mômen cực đại của động cơ

                              w_m =1400.3,14/30=146,60 [rad/s]

                              w_a =0 tốc độ góc của trục ly hợp tính toán cho lúc khởi hanh xe.

          Thay số vào công thức (1-10) ta có:

                              =

          Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có:

                              t₁== [s]

                              t₂ ==  [s]

          kiểm tra thời gian trượt tổng cộng: t₀= t₁ + t₂   ( 1,1  2,5 [s] )

                              t₀  = 0,0919 + 1,146 = 1,2379 [s]   

          so sánh với điều kiện cho phép ta thấy phù hợp

   IV.4. Tính công trượt tổng cộng :

          Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau:

                   

[J]                (1-9)

                    Trong đó t₁ ,t₂ thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn dã được tính ở trên.

          Thay số vào (1-9) ta có:

[J]

   IV.5. Tính công trượt riêng cho ly hợp:

          Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt ,người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng ;được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát được xác định theo công thức sau:

                                                                                      (1-10)

          Trong đó :

                    L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác đinh ở trên .

                    z_ms :Số đôi bề mặt ma sát .Ly hợp một đĩa bị động nên z_ms =2

                    R₂ ,R₁ : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát .

          Thay số vào công thức (1-10) ta có:

                     [J/m²]

                                                                 =116,982 [KJ/m² ]

          Công trựơt cho phép đối với xe con là :L_r ≤800 [KJ/m² ].

          So sánh giữa kết quả tính đựơc với giới hạn cho phép của công trượt riêng ta nhận thấy chênh lệch không đáng kể do vậy mà ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ.

   IV.6. Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :

          Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng ,ly hợp còn cần phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều đến hệ số ma sát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự đàn hồi của lo xo ép ,….

          Với ly hợp một đĩa nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định theo công thức:

                    .L =m.C.ΔT                                                          (1-11)

          Trong đó :

                    L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1-9)

                     : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt đĩa bị động thì v=0,50

                    C : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có thể lấy c=481,5 [J/kg⁰K]

                    m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg]

                    ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ,[⁰K]

          Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đố với mỗi lần khởi hành của ôtô (ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 10⁰K.

Nghĩa là:       ΔT

Hay             

                                                                                   (1-12)

mặt khác ta có:                            (1-13)

trong đó :               - chiều dày đĩa ép

                              - khối lượng riêng của đĩa ép, với đĩa ép chế tạo bằng vật liệu gang  = 7800 [KG/m³ ]

                              R_1t , R_2n  - bán kính trong và ngoài của đĩa ép (m), được xác định dựa vào bán kính đĩa bị động:

                                                   

Ở đây            : là khoẳng tăng kích thước của đĩa ép, để đảm bảo tận dụng hoàn toàn diện tích làm việc của đĩa ma sát, ta chọn  = 0,002(m)

Do đó:        

                         = 0,08-0,002 = 0,078 (m)

                   

                          = 0,15+0,002 = 0,152 (m)

Kết hợp các công thức (1-12) và (1-13) ta đựơc:

                    (1-14)

Thay số vào biểu thức trên ta có:

                        (m)

chọn  = 29 (mm)

Từ đó ta có khối lượng đĩa ép:

                   

                                  = 7800.0,029.3,14.(0,152² - 0,078²) = 12  (kg)

V. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp :

   V.1. Tính toán sức bền của đĩa bị động .                                

                              Hình 3: kết cấu đĩa bị động

Các vòng ma sát  được gắn lên xương đĩa  bằng mối ghép đinh tán (1), xương đĩa được gắn với moay ơ (5) của đĩa bị động thông qua mối ghép đinh tán và bộ phận giảm xoắn (2)

-Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao .đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa .Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85) .Chiều dày đĩa thường chọn từ (3 đến 5 mm) .Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado .phêrado đồng hoặc Atbet đồng .

          -Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán .Vật liệu của đinh tán bằng đồng hoặc nhôm .

          -Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (4÷6)mm.Đối với xe tải có thể chọn đường kính đinh tán là 6mm.

          -Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (1,5÷2,0)mm.Chọn 2,0mm.

          -Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kính trong là r₁ và

bán kính ngoài là r₂ .Số lượng đinh tán có thể chọn n=20 đinh tán .

                                        Hình 4: sơ đồ tính bền đinh tán

           = = 97,5 (mm)

          = = 132,5 (mm)

Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :

                         [N]                       [N]     (1-13)

          Lần lượt thay số vào (1-13) ta có :

              [N]

           [N]

• Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập .

          - Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là:

                              [N/m² ]        (1-14)

          Thay số vào ta có :[N/m² ]=13,96[kg/cm² ]

-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là:

                      [N/m² ]                   (1-15)

          Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán .Chọn l=1,5[mm]

          Thay số vào (1-15) ta có:  [N/m² ]

                                                                                                                         =   39,63 [kg/cm² ]

          Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là:    [] =100 [kg/cm² ]

                                                                                [] =250 [kg/cm² ].

• Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài:

-Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là:

                              [N/m² ]

=17,14  [kg/cm² ]

      -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:

                                                [N/m² ]

                                                                      = 44,88 [kg/cm² ]

          Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là:    [] =100 [kg/cm² ]

                                                                                [] =250 [kg/cm² ].

V.2. Tính toán Moay-ơ  đĩa bị động :

v  Chiều dài moay-ơ

Được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động,moay-ơ được lắp với xương đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục bằng then hoa .

     Tính toán moay-ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa.

               Do trục ly hợp cũng là trục sơ cấp của hộp số  ,nên đường kính ngoài trục ly hợp D được tính theo trục sơ cấp hộp số được tính sơ bộ bằng công thức sau:

                                                                         (1-16)

          Trong đó : k_d là hệ số kinh nghiệm .k= .chọn k=5,0

                              M_emax =323,73 [N.m]: mômen cực đại của động cơ.

          Ta có :          [mm] .Chọn D=35 [mm].

          Với D =34 [mm] ta tra bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông số khác của then hoa như sau:

          Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình.

          -Đường kính trong : d= 28[mm]

          -Chiều rộng của răng : b=6 [mm]

          -Số răng là :Z=10

Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4D=1,4.35=49[mm].

          Khi làm việc then hoa của moay-ơ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được kiểm nghiệm theo công thức sau:

          -Ứng suất cắt:                                            (1-17)

          -Ứng suất chèn dập :                             (1-18)

          Trong đó :

                    M_emax :Mô men cực đại của động cơ .M_emax =323,73[N.m].

                    Z₁ :Số lượng moay-ơ riêng biệt ,với ly hợp một đĩa bị động thì Z₁=1

                    Z₂ :Số then hoa của moay-ơ. Z₂ =10

                    L : Chiều dài moay-ơ .L=49[mm]=0,049[m]

                    D : Đường kính ngoài của then hoa . D=35[mm]=0,035[m].

                    d : Đường kính trong của then hoa . d=28[mm] = 0,028[m].

                    b : Chiều rộng then hoa . b =6 [mm]=0,006[m]

          Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có:

                     [N/m² ]

                                                                                =71,26 [kg/cm² ]

                      [N/m² ]

                                                                                =122,17 [kg/cm² ]

          Vật liệu chế tạo moay-ơ thường là thép 40 ,40X .Ứng suất cho phép là:

                     kg/cm²                                   kg/cm² .

          So sánh kết quả tính được với ứng suất cho phép ta thấy moay-ơ làm việc đảm bảo bền

v     Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động:

Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đường kính d=(6÷10)mm .Đồi với xe tải chọn d=8 (mm).

     Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau:

               D_dm =(1,6÷1,75).d ,chọn D_dm =1,6.d=1,6.8=12,8[mm]

       Đinh tán được bố trí một dãy với bán kính là r = 80 [mm] ,số lượng đinh tán chọn n=12 (đinh).

       Lực tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức sau:

                                         [N]

       Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập :

       -Ứng suất cắt của đinh tán :                                          

                                        =136,77 [KG/cm² ]

-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là: 

                     [N/m² ]

                                                            =572,9 [KG/cm²]

          Trong đó:

                    F : Lực tác dụng lên đinh tán .F=8093,25 [N]

                    n : Số đinh tán .n=12 [đinh ]

                    d : Đường kính đinh tán . d=8[mm]

                    l : Chiều dài chèn dập của đinh tán .chọn l=1,5[mm]

          Trị số ứng suất cho phép :

                    [] = 300 KG/cm²                     = 800 KG/cm²

          Ta thấy :     và   nên đinh tán đảm bảo bền.

VI. Lò xo ép

VI.1.Thông số cơ bản và nghiệm bền của cơ cấu ép:

Ly hợp sát khô thường dùng các lò xo xoắn hình trụ, lò xo xoắn côn hoặc lò xo dạng đĩa .... Đối với loại này ta chọn lò xo dây xoắn dạng hình trụ bố trí xung quanh làm kết cấu ly hợp đơn giản hơn, tin cậy và giể điều khiển.

lò xo xoắn hình trụ thường chế tạo bằng théo Silic 60C, 60 C₂ A hoặc làm bằng thép Mangan 65 hay thép Cacbon 85 có ứng suất cho phép [t] = 650 – 850 MN/m²

theo phân tích ở trên ta chọn loại lò xo xoắn hình trụ, loại lò xo này thường được dùng trên các loại xe có mô men xoắn lớn. số lượng lò xo thường được chọn theo đường kính ngoài của đĩa bị động. theo thông số tính toán và dựa vào bảng tham khảo ta chọn được số lượng lò xo ép là Z= 12

VI.2. Lưc ép cần thiết của một lò xo. F_lx ( N ) khi làm việc.

                                

              Trong đó: F -    Lực ép cần thiết của ly hợp

                             

                               k – Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lõng của lò xo

                                      k = 1.05 – 1.08 Ta chọn k = 1,05

                               Z_lx – Số lò xo sử dụng để tạo ra lực ép

                                        đối với xe tải z ta chọn z = 12

Thay các thông số đã lựa chọn và tính toán vào công thứ trên ta có

                     

          Ta có F_lx  = 81,14  KG  phù hợp với điều kiện về giớ hạn lực ép lò xo

VI.3. Độ cứng của một lò xo C_lx ( N/m)

    Độ cứng của lò xo C_lx được xác định theo điều kiện tối thiểu của hệ số dự trử ly hợp b_min khi tấm ma sát bị mòn đến giới hạn bị thay thế

                               

  Trong đó:  b - Hệ số dự rử ly hợp b = 2,0

                    b_min – Hệ số dự trữ khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế      

                         b_min  = ( 0,8  -  0,85 ) b Ta chọn b_min = 0,8. b

                    L_m -Lượng mòn tổng cộng cho phép của tấm ma sát ( m)

                                       L_m= 0,25 . d_ms. Z_ms

                                       Với: - d_ms chiều giày của một tấm ma sát

                                                     Xe tải d_ms = ( 3,5 – 6) mm chọn d_ms =5 mm

                                        Þ L_m = 0,25 . 5 . 2 = 2,5 mm = 2,5.10^-3 m

Thay các thông số đã lựa chọn và tính toán vào công thứ trên ta có              

VI.4.  Lực lớn nhất tác dụng lên 1 lò xo F_lxmax (N)

        Lực lớn nhất tác dụng lên một lò xo tính bằng công thức

         Trong đó: C_lx -  Độ cứng của lò xo 

                           l_m -  Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp  bằng độ dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp

              

      Với:   d_m – Khe hở hoàn toàn giữa các đôi bề mặt ma sát

                d_dh – Độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động

      Khi tính toán có thể lấy: d_dh  = 0,25  1mm Chọn d_dh = 0,5 mm

                                            Z_ms = 2,   d_m = ( 0,75  1 ) mm Chọn  d_m = 0,85 mm

                   Þ

Thay số :     

VI.5.Kích thước hình học của lò xo

   Đường kính dây lò xo d ( m) và đường kính trung bình D xác định từ công thức tính ứng suất còn số vòng làm việc tính theo C_lx trong bảng tham khảo

1. Đường kính giây lò xo d (m) và đường kính trung bình:

Được xác định từ công thức tính ứng suất [N/m² ]Suy ra:                     

Trong đó:

                    d: Đường kính dây lò xo (m)

                    D: Đường kính trung bình của lò xo (m)

                    : Ứng suất tiếp cho phép của lò xo

  = 5000 – 7000 KG/cm² ( 500 MN/m² – 700 MN/m²)

Ta chọn  = 600.10⁶ N/m²

k: Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải, được chọn theo tỷ số  theo bảng:

D/d	3	4	5	6	7	8	9	10
k	1,58	1,40	1,31	1,25	1,21	1,18	1,16	1,14

Từ bảng trên ta chọn:  = 4 và k= 1,31

Thay số vào ta có:

                   

chọn d = 4,5 [mm] = 0,0045 [m]

suy ra đường kính trung bình của lò xo:

          D= k_d. d

          với : k_d = 

      D = 4. 4,5 = 18    [mm]

1.  Số vòng làm việc của lò xo

Số vòng làm việc của lò xo n_lx  được tính theo công thức xác định C_lx như sau:

    Từ công thức    

         Với G : Modun đàn hồi vật liệu làm lò xo G = 0,81. 10¹¹ N/m²

                n_lx: số vòng làm việc của lò xo

Chọn số vòng  bằng 11 

1. Chiều dài tối thiểu của lò xo L_min (mm)

           Được xác định khi lò xo chịu tải lớn nhất E_lxmax với khe hở tối thiểu giữa các vòng lò xo là 1mm

                    

              Trong đó: (n_lx – 1)  :   Số bước lò xo

                               d : Đường kính dây lò xo

                               (1,5  2): Số vòng không làm việc chọn 2

                                2 : Khe hở giữa các vòng tỳ với vòng lò xo

                Thay số:

               chọn L_min= 67 (mm) với số vòng tỳ bằng 2

1. Chiều dài tự do của lò xo L_max được xác định khi không chụ tải

            Trong đó:   l_max – Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn    nhất F_lxmax

                    (mm)

               Þ     (mm)

1. Chiều dài làm việc của lò xo L_lx được xác định khi lò xo chịu lực ép F_lx

           Trong đó : l_lv : Độ biến dạng lò xo khi chịu lực ép

1. Tính lò xo theo ứng suất cắt

          Trong đó:   t - Ứng suất sinh ra khi lò xo làm việc ứng với trường hợp mở ly hợp

                             k – Hệ số tập trung ứng suất với = 4 thì k = 1,40

    Thay số:

  Ứng suất sinh ra lớn thoả mãn điều kiện cho phép

1. Lò xo giảm chấn

  Các 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 momen của đông cơ và hệ thống truyền lực đảm bảo truyền momen một cách êm dịu từ đĩa bị động sang may ơ trục ly hợp.

   Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được

            Trong đó:   i_p1 -  Tỷ số truyền hộp số phụ tay số thấp, đối với loại xe này không sử dụng hộp số phụ nên trong công thức trên không xét giá trị này

                               G_b – Phần trọng lượng của ô tô tác dụng lên cầu chủ động

                                G_b = 6165 KG = 60478,65 N

                               j - Hệ só bám của đường, với đường tốt lấy j = 0,8  

                               r_b - Bán kính làm việc của bánh xe r_b = 0,4826 m

                        i_o  - Tỷ số truyền lực truyền lực chính i_o = 7,63

                        i_h1 -Tỷ số truyền hộp số ở tay số 1 i_h1= 6,24

   Thay các thông số trên vào công thức ta có

Momen quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng momen quay của các lực lò xo giảm chấn và momen ma sát           Trong đó:

             M₁ -  Momen quay của lực lò xo giảm chấn dùng dập tắt giao

                        động cộng hưởng ở tần số cao

             M₂ -  Momen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở

                      tần số cao

              P₁ -  Lực ép của 1 lò xo giảm chấn

              R₁ -  Bán kính đặt lò xo thường theo đường kính ngoài của may ơ

              Z₁ -  Số lượng lò xo giảm chấn đặ trên may ơ

              P₂ -  Lực tác dụng trên vòng ma sát

              R₂ -  Bán kính trung bình đặt cacbs vòng ma sát

              Z₂  -  Số lượng vòng ma sát ( Số đôi bề mặt ma sát)

     Thường chọn M₂  = 0,25% M_max

- Khi chưa truyền momen quay, thanh tựa nối các đĩa có khe hở l₁, l₂ tới các mặt bên của thành may ơ (HV)

    l₁:  Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền momen từ động cơ.

   l₂ : Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền momen từ bánh xe

- Xác định độ cứng của lò xo tối thiểu theo công thức

       Trong đó:  Z₁ -  Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên may ơ chọn Z₁ = 8           

                                ứng với bán kính trung bình tiếp tuyến với các lò xo

              R₁ -  bán kính trung bình của vị trí đặt các lò xo giảm chấn

                    chọn R₁ = 60 mm

              k – Độ cứng của lò xo

 Để tính k ta chọn sơ bộ lò xo như sau:

-        Đường kính dây lò xo  d = 3 mm

-        Số vòng 3 – 4 vòng ta chọn n = 4 vòng

-        Đường kính trung bình D = 14 – 19 mm chọn D = 16 mm

  Suy ra độ cứng lò xo được tính theo bảng như sau:     

  Với G : Modun đàn hồi vật liệu làm lò xo G = 0,81. 10¹¹ N/m² 

Thay các thông số vào công thức tính S ta có:

-  Các cửa sổ đặt lò xo may ơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều dài tự do lò xo một ít A = ( 25  -  27) Ta chọn A = 25 m. Lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu.

-   Đường kính thanh tựa chọn d = ( 10 - 12) mm đặt trong kích thước lỗ được xác định theo khe hở l₁, l₂ chọn d = (2,5 – 4)mm chọn d  = 3mm

-  Ứng suất xoắn của lò xo xác định theo công thức:

     Với các thông số:  d = 3 mm,  D = 16mm,  k = 5, n = 6 vòng

          P₁: Lực tác dụng cực đại lên một lò xo

   Trong đó:   R₁ = 80mm

                     Z_g =8 Số lượng lò xo giảm chấn

                   M_msgc – Momen ma sát giảm chấn thường chọn M_msgc = 0,25.M_max

                   N

Số vòng làm việc của lò xo 

       Với l Độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc l = 3mm

                    

   Chọn n₀ = 6vòng

 Thay các thông số trên vào công thức tính ứng suất ta có

      

    Với [t] = (6500 ¸ 8000)KG/cm²

  So sánh kết quả tính được với giá trị ứng suất cho phép ta thấy lò xo thoả mãn điều kiện bền

- Chiều dài làm việc của lò xo được tính theo công thức

         L₁ = n₀.d = 6.3 = 18 mm

- Chiều dài của lò xo trạng thái tự do

L₂ = l₁ + l  + 0,5.d = 18 + 3 + 0,5.3 = 22,5 mm

VIII. Tính toán thiết kế dẫn dộng ly hợp

VIII.1. Tính toán dẫn động ly hợp:

VIII.1.1.  Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp:

 

                              Hình 5: dẫn động ly hợp

Theo xe tham khảo ta có bảng sau:

Kích thước dẫn động (mm)	a	b	c	d	e	f
	400	110	160	70	90	40

 

VIII.1.2.Xác định hành trình của bàn đạp ly hợp:

       -Hành trình tự do của bàn đạp: Để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và bạc mở, được xác định bằng công thức sau:

                                     [mm]           

       -Hành trình làm việc của bàn đạp ly hợp:

                                       [mm]                     

       -Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp:

                                         [mm]                                                  

      

Trong đó:

       -l_m: Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp. l_m=2,1[mm]

       -i_bđ: Tỷ số truyền bàn đạp. i_bđ = a/b = 400/110 = 3,6

       -i_dm: Tỷ số truyền đòn mở. i_dm = e/f = 90/40 = 2,25

       -i_nm: Tỷ số truyền nạng mở. i_nm = c/d = 160/70 = 2,28

       -d_o: Khe hở giữa đầu tì đòn mở và bạc mở. d_o = 2 ÷ 3[mm] chọn d_o = 3[mm]

       Thay các thông số đã biết vào các công thức (1-30), (1-31), (1-32) ta có:

                     

                      = 2,1.2,25.2,28.3,6 = 38,78mm]

                      = 28,22 + 38,78 = 67 [mm]

VIII.1.3 Lực cần thiết của người lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp là:

                               [N]                                                  

       Trong đó:

               -i_dk: Tỷ số truyền dẫn động.  i_dk = i_bd.i_nm.i_dm = 3,6.2,25.2,28= 18,468

               -F_m: Lực cần thiết để mở ly hợp,được xác định bằng công thức sau:

                              F_m = F_lx + C_lx,l_m.z_lx [N]                                           

               Với : -F_lx: Lực ép cần thiết của một lò xo khi mở ly hợp. F_lx = 796[N]

                        -C_lx: Độ cứng của lò xo.C_lx = 63680[N/m]

                        -l_m: Độ biết dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp. l_m = 2,1[mm]

                        -z_lx: Số lượng lò xo ép . z_lx = 12

       Thay số vào công thức (1-33) và (1-34) ta có:

                      F_m = 796 + 63680.0,0021.12 = 2400,73[N]

                      [N]

So với giá trị cần thiết đối với xe tải là  [F_bđ ] = 250 [N] thì thoả mãn. Như vậy chúng ta không cần phải trợ lực cho hệ thống dẫn động ly hợp.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Hưóng dẫn thiết kế ly hợp của

     Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẳng

     Tác giả: Th.s: Lê Văn Tụy

2. Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong T1,T2:

Tác giả: Hồ Tấn Chuẩn- Nguyễn Đức Phú-Trần Văn Tế- Nguyễn Tất Tiến - Phạm Văn Thể.

Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp,

3. Động cơ đốt trong:

Tác giả: PGS – TS. Phạm Minh Tuấn.

Nhà xuất bản khoa học kỷ thuật.

4. Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy:

Tác giả: GS-TS. Nguyễn Đắc Lộc – Lưu Văn Nhang.

Nhà xuất bản khoa học kỷ thuật.

5. Sổ tay công nghệ chế tạo máy:

Tác giả:

Nhà xuất bản giáo dục.