ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP Ô TÔ 2
1.1. Công dụng của ly hợp: 2
1.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với ly hợp 2
1.3. Phân loại: 2
1.3.1. Dựa theo tính chất truyền mô men: 3
1.3.2. Theo tính chất dẫn động: 10
Chương 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 15
2.1. Phân tích: 15
2.2. Lựa chọn kết cấu ly hợp: 15
2.3. Lựa chọn phương án dẫn động ly hợp: 18
Chương 3: TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP 20
3.1. Tính toán xác định các thông số yêu cầu ban đầu: 20
3.2. Tính bán kính vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động: 20
3.3. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát 22
- Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m2] được xác định theo [1]: 22
3.4. Lực ép của cơ cấu ép: 22
3.5. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp: 23
3.5.1. Momen quán tính quy dẫn Ja 24
3.5.2. Momen cản chuyển động quy dẫn Ma 27
3.5.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2): 28
3.5.4. Tính công trượt tổng cộng của ly hợp 30
3.6. Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp 30
3.7. Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt): 31
3.8. Xác định các thông sô cơ bản của cơ cấu ép: 32
3.8.1. Tính lực ép cần thiết của lo xo đĩa hình trụ khi làm việc. 32
3.8.2. Độ cứng của lò xo ép dây xoắn Clx [N/m]. 33
3.8.3. Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo ép: 33
3.8.4. Kích thước hình học của lò xo: 34
3.9. Tính toán lò xo giảm chấn: 36
Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP 38
4.1. Chọn phương án dẫn động ly hợp: 38
4.2. Xác định hành trình của bàn đạp Sbd[mm] 38
4.3. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N]. 39
4.4. Xác định các thông số cơ bản của điều khiển ly hợp có trợ lực: 40
4.4.1. Xác định lực trợ lực: 40
4.4.2. Xác định đường kính xi lanh trợ lực 41
4.4.3. Hành trình bàn đạp khi có trợ lực 41
4.5. Xác định áp suất dầu xilanh thủy lực: 41
4.5.1. Áp suất dầu xilanh chính: 41
4.5.2. Xác định xilanh công tác: 42
Chương 5. MÔ TẢ CHI TIẾT KẾT CẤU LY HỢP VÀ DẪN ĐỘNG LY HỢP 43
5.1. Đĩa bị động. 43
5.1.1. Xương đĩa: 44
5.1.2. Vòng ma sát 44
5.1.3. Moay ơ đĩa bị động: 45
5.2. Thân và vỏ ly hợp: 46
5.3. Đĩa ép: 46
5.4. Xilanh chính: 47
5.5. Cụm xy lanh công tác và trợ lực khí nén: 48
KẾT LUẬN 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong các phương tiện giao thông thì ô tô chiếm một số lượng lớn phục vụ các nhu cầu của con người. Do đó, đòi hỏi nghành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế trong quá trình vận hành. Để đạt được các yêu cầu đó các nhà sản xuất, các kỹ sư, trong nghành động lực cần phải có một kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều trong thực tế để tìm ra các biện pháp tối ưu trong quá trình nghiên cứu. Đối với các sinh viên, để thực hiện được các điều đó thì đồ án môn học nói chung và đồ án thiết kế và tính toán ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế, phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và công tác về sau này.
Sau khi học xong học phần “Hệ thống truyền lực ô tô” và học phần “Thiết kế các hệ thống ô tô”, em đã được giao đồ án “Thiết kế ô tô” với đề tài là “Thiết kế ly hợp ô tô”.
Đây là một điều kiện tốt để em có cơ hội xâu chuỗi kiến thức đã học, bước đầu đi khảo sát vào thực tế, làm quen với công việc tính toán thiết kế ô tô.

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP Ô TÔ

1.1. Công dụng của ly hợp:
Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô. Ly hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực. Do đó nó có nhiệm vụ tách và nối hai bộ phận này với nhau trong trường hợp cần thiết như: Khi xe bắt đầu chuyển bánh, khi chuyển số...
Ngoài ra, trong quá trình ôtô hoạt động sẽ xuất hiện những mômen quán tính tác động lên hệ thống truyền lực nên ly hợp còn đóng vai trò là bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải.
1.2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với ly hợp:
Ly hợp khi thiết kế phải đảm bảo được các yêu cầu chính sau đây:
- Truyền được mômen xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong bất cứ điều kiện sử dụng nào.
- Khi đóng nối phải êm dịu để tránh va đập các bánh răng trong hệ thống truyền lực và để ôtô máy kéo khi khởi hành, tăng tốc không bị giật.
- Khi tách phải dứt khoát, nhanh chóng để dễ gài số.
- Mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để chuyển số được nhẹ nhàng và giảm mài mòn các bề mặt ma sát của đồng tốc.
- Làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực khỏi quá tải khi xuất hiện các tải trọng động lớn.
- Điều khiển dễ dàng, lực điều khiển nhỏ.
- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt.
- Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa thuận tiện.
1.3. Phân loại:
Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Người ta phân ra các loại ly hợp sau:

+ Dựa theo tính chất truyền mô men: Ly hợp đĩa ma sát; Ly hợp thuỷ lực; Ly hợp điện từ (nam châm điện).
+ Dựa theo đặc điểm làm việc: Ly hợp thường đóng; Ly hợp không thường đóng.
+ Dựa theo tính chất điều khiển: Ly hợp dẫn động kiểu cơ khí; Ly hợp dẫn động kiểu thủy lực; Ly hợp dẫn động có trợ lực.
1.3.1. Dựa theo tính chất truyền mô men:
1.3.1.1. Ly hợp ma sát:
Trên các loại ôtô hiện nay sử dụng phổ biến nhất là loại ly hợp ma sát. Các bộ phận chính của ly hợp bao gồm phần chủ động và phần bị động:
- Phần chủ động: Gồm có bánh đà, đĩa ép, vỏ ly hợp, các lò xo ép.
- Phần bị động : Gồm đĩa bị động, các bộ phận giảm chấn và trục ly hợp.
Việc điều khiển đóng ngắt ly hợp thông qua các đòn mở và các hệ thống dẫn
động, hệ thống dẫn động của ly hợp có thể là dẫn động bằng cơ khí , dẫn động bằng thuỷ lực. Ngoài ra có thể sử dụng bộ phận trợ lực để giảm lực bàn đạp của người lái.
a, Ly hợp ma sát một đĩa:
Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa dẫn động cơ khí.
1. Bánh đà. 2. Đĩa bị động. 3. Đĩa ép.

4. Vỏ ly hợp. 5. Lò xo ép. 6. Bạc mở.
7. Bàn đạp li hợp. 8. Lò xo hồi vị. 9. Đòn kéo.
10. Càng mở. 11. Bi „T‟. 12. Đòn mở.
13. Lò xo giảm chấn.

 Nguyên lý hoạt động:
- Khi ly hợp ở trạng thái đóng:
Dưới tác dụng của lò xo ép 5 làm đĩa ép 3 ép đĩa bị động với bánh đà, nhờ vậy tạo được sự ma sát giữa đĩa ép và bánh đà với đĩa bị động và làm cho chúng ép sát vào nhau. Do đó khi động cơ quay thì mô men của động cơ được truyền từ bánh đà và đĩa ép qua đĩa bị động tới trục ly hợp và đến các hệ thống truyền động.
- Khi ngắt ly hợp:
Dưới tác dụng của lực bàn đạp kéo đòn kéo 9 thông qua càng mở 10 đẩy bạc mở 6 làm bi T dịch chuyển sang trái khắc phục hết khe hở  và ép vào đầu trên của đòn mở 12, đầu dưới của các đòn mở đi sang phải và tách đĩa ép 3 khỏi đĩa bị động làm cho đĩa bị động tách rời khỏi bánh đà và đĩa ép ngắt dòng công suất từ động cơ sang hệ thống truyền lực.
Trong quá trình sử dụng, do sự giảm lực ép của các lò xo ép và đĩa bị động bị mòn nên khe hở  bị giảm xuống làm ảnh hưởng đến hành trình tự do của bàn đạp. Do đó khe hở  phải được đảm bảo nằm trong phạm vi nhất định bằng cách điều chỉnh thường xuyên.
 Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm:
+ Kết cấu gọn, dễ điều chỉnh và sữa chữa.
+ Mở dứt khoát.
+ Thoát nhiệt tốt nên đảm bảo tuổi thọ cao cho bộ ly hợp.
- Nhược điểm:
+ Đóng không êm dịu.

+ Chỉ truyền được mô men không lớn lắm. Nếu truyền mômen trên 70  80 KGm thì cần đường kính đĩa ma sát lớn kéo theo các kết cấu khác đều lớn làm cho ly hợp cồng kềnh.
 Phạm vi sử dụng : thường được sử dụng trên các xe ô tô du lịch, xe tải cỡ nhỏ vị lực điều khiển để mở ly hợp bị giới hạn bởi tỷ số truyền.
b, Ly hợp ma sát một đĩa dùng lò xo đĩa:
 Nguyên lý làm việc:
Trên hình 1.2 là sơ đồ nguyên lý ly hợp ma sát loại lò xo đĩa.
- Khi mở ly hợp: Khi tác dụng một lực F vào bàn đạp ly hợp, thông qua cơ cấu điều khiển, ổ mở (7) ép lò xo đĩa kéo đĩa ép đi ra, làm tách đĩa ma sát ra khỏi bánh đà, ngắt mômen truyền từ động cơ đến hộp số.
- Khi đóng ly hợp: Thôi tác dụng vào bàn đạp, cơ cấu điều khiển thôi tác động vào ổ mở (7), lò xo đĩa được trả về, đồng thời đĩa ép (4) ép các tấm ma sát vào bánh đà, lúc này mômen truyền được qua hộp số.
Sơ đồ cấu tạo:

Hình 1.2. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát loại lò xo đĩa
1. Bánh đà. 2. Đĩa ma sát. 3. Khớp nối đĩa chủ động với vỏ ly hợp.
4. Đĩa ép. 5. Lò xo ép. 6. Đòn mở (ép). 7. Ổ (bạc) mở. 8. Thân ly hợp.

 Ưu nhược điểm:
- Ưu điểm: Lực ép là do lực của một lò xo truyền qua các đòn ép

...

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP

4.1. Chọn phương án dẫn động ly hợp:
Đối với ly hợp thường đóng (dùng lò xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ thống điều khiển để truyền lực từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động.
Điều khiển ly hợp có thể là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực. Điều khiển ly hợp có trợ lực (dẫn động cơ khí hoặc dầu) được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực diều khiển cho lái xe, nhất là xe tải và khách có tải trọng lớn. Việc trợ lực cho ly hợp có thể là khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo.
Theo kinh nghiệm trên nhiều loại xe buýt hiện nay thì thường sử dụng hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực do để bố trí gọn nhẹ, hiệu suất truyền lực cao, độ cứng cao, dễ lắp đặt.
4.2. Xác định hành trình của bàn đạp Sbd[mm]:
Khi mở ly hợp, đĩa ép sẽ tách khỏi đĩa bị động với khe hở tối thiểu giữa các đôi bề mặt ma sát δm nhằm đảm bảo cho đĩa ma sát bị động ly hợp tách hoàn toàn khỏi đĩa ép cũng như bánh đà động cơ.
Thực tế, trước khi tách đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động, bàn đạp có khoảng chạy không tải để khắc phục tất cả các khe hở có thể có trong hệ thống điều khiển (khoảng chạy không này gọi là hành trình tự do).
Quan hệ giữa các khe hở với độ dịch chuyển của bàn đạp Sbd[mm] (còn gọi là hành trình bàn đạp) khi ly hợp mở được xác định như sau