Bộ môn khí ôtô Thiết kế môn học kết cấu tính toán ôtô Sinh viên thực : Hoàng Tiến Đức Lớp : CKÔTÔ A-K38 Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Đức Toàn Đề số : Nhiệm vụ : Thiết kế ly hợp đĩa ma sát khô hệ thống truyền lực ôtô với số liệu ban đầu nh sau : ph.án Loại ôtô Tải Ga (KG) 15305 Memax (KGm) 65 nemax (v/p) 2600 B¸nh xe 260-508P ih1 io 7,82 7,22 Dẫn động Cơ khí *Yêu cầu: -Thuyết minh từ 15ữ20 trang soạn thảo máy vi tính -Bản vẽ :01 vẽ Ao gồm hình chiếu phụ để rõ kết cấu truyền lực Thiết kế môn học Xác định mô men ma sát Mô men xoắn lớn cã thĨ trun qua bé ly hỵp Ml = β *Mđ Trong : Ml : mô men ma sát ly hợp Mđ : mô men xoắn động Đối với ô tô Mđ = Memax =65 * 9,81 = 637,65 (N.m) chän β = : hÖ số dự trữ ly hợp Ml = 2*637,65 = 1275.3 (N.m) Chọn = phải chọn hệ số > để đảm bảo truyền hết mô men động trờng hợp Tuy nhiên không đợc lớn để tránh tăng kích thớc đĩa bị động tránh cho hệ thống truyền lực bị tải Hệ số đợc chọn theo thực nghiệm II) Xác định kích thớc li hợp Mô men ma sát li hợp đợc xác địnhtheo công thức Ml = * Mđ = µ * P Σ * Rtb * i Trong ®ã : Ml, Mđ, :mô men ly hợp, động hệ số dự trữ : Hệ số ma sát Chọn = 0,3 Hệ số ma sát phụ thuộc vào tính chất vật liệu, tình trạng bề mặt, tốc độ trợt nhiệt độ vòng ma sát Trong tính toán, để đơn giản, cã thĨ thõa nhËn hƯ sè ma s¸t chØ phơ thuộc vào tính chất vật liệu (tra bảng) P : Tổng lực ép lên đĩa ma sát tính theo KG N i : Số đôi bề mặt ma sát tính theo công thức; i = m + n + m: Số lợng đĩa chủ động n: Số lợng đĩa bị động Rtb: Bán kính ma sát trung bình ( bán kính điểm đặt lực ép tổng hợp tính theo cm mm Đợc xác định theo c«ng thøc: dR R2 + R1 Rtb = R R1 R2 R2: Bán kính đĩa ma sát Sơ đồ tính toán Rtb R1: Bán kính đĩa ma sát Đĩa bị động a, Thiết kế sơ -Chọn đờng kính D2 : đờng kính đĩa bị động bị giới hạn đờng kính bánh đà động cơ, thờng chọn sơ theo c«ng thøc kinh nghiƯm D = 2.R = 3,16 Me max C C = 3,6 hÖ sè kinh nghiệm (ôtô tải đk sử dụng bình thờng) Memax : Mô men xoắn cực đại động [N.m] 3,16 637,65 3,6 R2 = R2 = 21,027 cm Mặt khác D2 bị giới hạn đờng kính ngoàicủa bánh đà động thiết kế gặp trờng hợp D2 lớn đờng kính bánh đà phải chọn lại cách giảm D2 tăng số đôi bề mặt ma sát ( số đĩa bị động ) -Xác định bán kính R1 đĩa : Bán kính R1 bán kính R2 không đợc khác lớn, chênh lệch bán kính dẫn đến chênh lệch tốc độ trợt tiếp tuyến gây tợng mòn không vòng ma sát kể từ ngoài, chän R1 = 0,758.R2 = 15.93 ( cm ) → Rtb = 18.482 ( cm ) 2) Chän sè lỵng đĩa ( Số đôi bề mặt ma sát ) Số lợng đĩa bị động đợc chọn sơ theo công thức : * Mđ Ml i= = * PΣ * Rtb 2*π * Rtb * Rtb * b * * [ q ] Trong đó: P = 2**Rtb*b*[q] b: Bề rộng ma sát gắn đĩa bị động đợc tính theo công thức: b = (R2 - R1) = 21,027 – 15,93 = 5,097 ( cm ) R2, R1: Là bán kính đĩa ma sát [ q ] : áp lực riêng cho phép bề mặt ma sát, tính theo KG / cm2 hc N / mm2 Chän [ q ] = 200 KN/m2 = 0,2 KG / cm2 1275,3 i= = 1,943 * 3,14 * 18,482 * 18,482 * 5,097 * 0,3 * 0,2 Chän i = KiÓm tra lại: * Mđ q= 2* * Rtb * Rtb * b * µ * i 1275,3 q= 2* 3,14 * 18,482 * 18,482 * 5,097 * 0,3 * q = 0,194 Kg / cm2 < [q ] III Xác định công trợt sinh trình đóng ly hợp Khi đóng ly hợp xảy hai trờng hợp: - Đóng ly hợp đột ngột tức để động làm việc số vòng quay cao đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trờng hợp không tốt nên phải tránh - Đóng ly hợp cách êm dịu: ngời lái thả từ từ bàn đạp ly hợp xe khởi động chỗ làm tăng thời gian đóng ly hợp làm tăng công trợt sinh trình đóng ly hợp Trong sử dụng thờng sử dụng phơng pháp nên ta tính công trợt sinh trờng hợp 1) Công trợt đợc xác định theo công thức: 5,6 * G * Memax * ( no/100)2 * rbx2 L= io * ih * if *[ 0,95 * Memax *it - G * rbx * ] Trong đó: G = 15305 KG trọng lợng toàn ô tô Memax = 65 KG.m mô men xoắn cực đại động no: Số vòng quay động khởi động ô tô chỗ Chọn no = 0,75 * Nemax = 1950 [v/p] rbx : bán kính làm việc b¸nh xe (m) io: Tû sè trun lùc chÝnh, io = 7,22 ih = ihl : Tû sè trun cđa hép sè chÝnh, ih = 7,82 if: Tû sè truyÒn cđa cđa hép sè phơ, if = it = io * ih * if = 7,22 * 7,82 * = 56,46 ψ: HƯ sè c¶n tỉng céng cđa ®êng, ψ = 0,16 d+2*B rbx = Víi: B = 260 mm d = 508 mm rbx = 514 mm = 0,514 m Do ®ã: L = 4449,675 KG.m 2) Xác định công trợt riêng L lo = F*i Trong đó: lo: Công trợt riêng L: Công trợt ly hợp F: diện tích bề mặt ma sát ®Üa bÞ ®éng F = π * ( R22 - R12 ) = 3,14 * ( 21,0272 – 15,932 ) = 591,481 ( cm2) i: Số đôi bề mặt ma sát, i = Do đó: lo = 3,761[KG.m/cm2] < [ lo ] [l0]= 10ữ12 [KG.m/cm2] Vậy thoả mÃn IV) Kiểm tra theo nhiệt độ chi tiết Công trợt sinh nhiệt làm nung nóng chi tiết nh ®Üa Ðp , ®Üa Ðp trung gian ë ly hỵp đĩa lò xo Do phải kiểm tra nhiệt độ chi tiết , cách xác định độ tăng nhiệt độ theo công thức: *L T = γ*L = C * mt 427 * C * Gt Trong đó: L = 4449,675 KG.m Công trợt sinh ly hợp bị trợt C: Tỷ số nhiệt chi tiÕt bÞ nung nãng, C = 0,115 Kcal/ KG 0C Gt =15 KG Trọng lợng chi tiết bị nung nóng : Hệ số xác định phần công trợt dùng nung nóng chi tiết tính = 1 = 0, ( n- số đĩa bị động, n = 1) Vậy = 2.n 2.1 Do ®ã: ∆T = 3,020 < [ ∆T ] = (8ữ10)0C Nh đĩa đảm bảo độ bền nhiệt V) Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp Lực cần thiết ngời lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp: P' Qbđ = itc * t Qbđ: Lực ngời lái tác dụng lên bàn đạp P': Tổng lực ép cực đại tác dụng lên ®Üa Ðp më ly hỵp P'Σ = 1,2 * PΣ = 1,2*2*π*Rtb*b*[q] = 1,2 *2 * 3,14 *18,482 * 5,097 * 0,2 =141.982 ( KG ) ηt : HiÖu st cđa hƯ thèng dÉn ®éng, η = 0,9 1) Xác định tỷ số truyền chung hệ thống Tỷ số truyền chung đợc xác định theo công thức: itc = a/b * c/d * e/f * d22/d21 Trong ®ã: a,b,c,d,e,f lần lợt kích thớc đòn dẫn động đòn mở tính theo mm Với; a =200 mm b = 35 mm c =50 mm d = 55 mm e = 125 mm f = 81 mm d1 = 21 mm d2 = 22 mm Do ®ã: itc = 7,65 VËy: Qb® = 141.982 / (0,9 * 7,65) = 20,62 KG 2) Xác định hành trình bàn đạp: St = l * itc + *a/b * c/d * d22/ d21 = Slv + So Trong đó: -Slv: hành trình làm việc bàn đạpđể khắc phục khe hở bề mặt ma sát , Slv = ∆l * itc = * 7,65 = 7,65 - So: hành trình chạy bàn đạp để khắc phục khe hở đầu đòn mở bạc më, So = δ * a/b * c/d * d22/ d21 = * idd Với: khe hở đầu đòn mở bạc mở (hay bi tỳ ) thêng chän, δ = mm idd: Tû sè truyÒn đòn dẫn động Do đó: So = 22,81 VËy: St = 22,81 + 7,65 = 30,46 mm VI) TÝnh to¸n søc bỊn mét sè chi tiÕt chđ u ly hợp 1) Tính sức bền đĩa bị động Để giảm kích thớc ly hợp , ly hợp làm việc điều kiện ma sát khô chọn vật liệu có hệ số ma sát cao Đĩa bị động gồm ma sát xơng đĩa thờng chế tạo thép bon trung bình cao ( thép 50 85 ) chiều dày xơng ®Üa thêng chän ( 1,5 – ) mm ChiÒu dày ma sát thòng chọn từ ( ) mm VËt liƯu cđa tÊm ma s¸t thờng loại phê đô ( phê đo đồng át pét đồng ) Tấm ma sát đợc gắn với xơng đĩa bị động đinh tán Vật liệu đinh tán đồng nhôm có đờng kính, d = ( 4-6 ) mm Đinh tán bố trí đĩa theo dÃy nhiều dÃy (thờng dÃy ) tơng ứng với bán kính vòng r1 vòng r2 r1 = 17 cm = 0,17m r2 =19,5 cm = 0,195m Lực tác dụng lên đinh tán đợc xác định theo: Memax * r1 F1 = * (r22 + r12 ) Memax = 65 * 9,81 = 637,65( N.m ) Do ®ã: F1 = 809,86 ( N ) = 82,6 (KG) Memax * r2 F2 = = 928,96 ( N ) = 94,79 (KG) * (r22 + r12) Đinh tán đợc kiểm tra theo ứng suất cắt chÌn dËp Khi tÝnh lùc F1 , F2 lÊy chế độ tải trọng Memax thực tế Memax nhỏ M ( M mô men tính theo bám từ đờng lên ) ứng suất cắt chèn dập đinh tán vòng trong: F1 τ c1 = n1 *π * d2/4 Trong đó: c: ứng suất cắt đinh tán vòng n1: Số đinh tán bố trí vòng trong, n1 = F1: Lực tác dụng lên dÃy đinh tán vòng d: Đờng kính đinh tán, d = mm = 0,6 cm τc1 = 36,5 ( KG/cm2 ) < [τc1 ] øng st chÌn dËp cđa ®inh t¸n: F1 σcd1 = n1 * l * d Trong đó: l: Chiều dài bị chèn đinh tán, l = 0,2 cm σcd1 = 86,04 ( KG /cm2 ) Với vòng ngoài, đinh tán đợc kiểm tra t¬ng tù: F2 τcd2 = n2 * π * d2/4 F2 σcd2 = n2 * l * d Trong đó: F2 : Lực tác dụng lên đinh tán vòng n2: Số lợng đinh tán bố trí vòng ngoài, n2 = 12 c2 = 27,95 ( KG/cm2 ) < [τ ] σcd2 = 65,82 ( KG/cm2 ) < [ ] 2) Moay đĩa bị động Chiều dài moay đợc chọn tơng đối lớn để giảm độ đảo đĩa bị động đinh tán lắp giáp với trục ly hợp then hoa Chiều dài moay thờng đợc chọn đờng kính then hoa trục ly hợp Khi động làm việc nặng nhọc chọn L = 1,4 * D ( D đờng kính then hoa trơc ly hỵp, D = 1,2 cm Do ®ã L = 1,68(cm ) Chó ý: ë nh÷ng ly hợp có hai đĩa bị động trở lên chiều dài moay riêng biệt phải giảm nhiều Khi làm việc then hoa moay chịu ứng suất chèn dập cắt đợc xác định theo công thức: Memax τc = Z1 * Z2 * L * b * (D + d ) * Memax σcd = Z1 * Z2 * L * (D2 – d2x ) đó: Memax: Mô men cực đại động cơ, Memax = 2900 KG.cm Z1: Số lợng moay riªng biƯt, Z1 = Z2: Sè then hoa cđa moay ơ,Z2 = 12 d: Đờng kính then hoa, d = 0,8 cm b: BỊ réng cđa mét then hoa, b = 0,2 cm Do ®ã: τc = 287,7 ( KG/cm2 ) < [ τ ] σcd = 1438,49 ( KG/cm2 ) < [ σ ] 3) Trục ly hợp Đối với ô tô , trục ly hợp vừa trục sơ cấp hộp số đầu , cuối trục có cặp bánh ăn khớp thờng bánh nghiêng Đầu trớc trục lắp ổ bi khoang bánh đà , đầu sau lắp ổ bi thành hộp vỏ số Theo sơ đồ lực tác dụng lên bánh gồm ba thành phần: lùc vßng , lùc híng kÝnh Pr1 , lùc chiỊu trục Pa1 Ngoài chịu mô men xoắn ly hợp khu vực lắp then hoa với ®Üa bÞ ®éng M2u + M2x σth = 0,1 * d3 Trong đó: d: Đờng kính trục tiết diện nguy hiĨm, d = cm σth: øng st tỉng hợp tiết diện nguy hiểm Mx: Mô men xoắn tác dụng lên trục, Mx = 2900 KG cm Mu: Mô men uốn tác dụng lên trục, Mu = 2000 KG cm σ = 550,43 KG.cm < [σ ] 4) Lò xo giảm chấn Lò xo giảm chấn đợc đặt đĩa bị động để tránh cộng hởng tần số cao dao động xoắn thay đổi mô men động hệ thống truyền lực đảm bảo truyền mô men cách êm dịu từ đĩa bị động đến moay trục ly hợp Mô men cực đại có khả ép lò xo giảm chấn đợc xác định: Gb * ϕ * rb Mmax = io * ih1 * if1 Trong ®ã: if1: Tû sè trun cđa hép sè phơ ë sè trun thÊp, if1 =1 Gb: Träng lỵng bám ô tô ( phần trọng lợng tác dụng lên cầu chủ động tính theo KG, Gb = 100 KG ) : Hệ số bám đờng, với đờng tốt = 0,8 rb: Bán kính làm việc cđa b¸nh xe, rb = 43,6 cm io: Tû sè trun cđa trun lùc chÝnh, io = 6,83 ih1: Tû sè trun cđa hép sè ë tay sè G * ψmax * r® ih1 = Memax * io * if1 *ηt if1 = 5,25 Memax = 0,9725 KG.m M« men quay mà giảm chấn truyền đợc tổng mô men quay lực lò xo giảm chấn mô men ma sát: Memax = M1 + M2 = P1 * R1 * Z1 + P2 * Z2 * R2 Trong đó: M1: Mô men quay lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt cộng hởng tần số cao M2: Mô men ma sát dùng để dập tắt cộng hởng tần số thấp P1: Lực ép lò xo giảm chấn,P1 = 50 Kg R1: Bán kính đặt lò xo thờng chọn theo đờng kính mặt bình moay ơ,R1 = cm Z1: Số lợng moay giảm chấn đặt moay ơ,Z1 = P2: Lực tác dụng lên vòng lò xo, P2 = 40 KG Z2: số lợngvòng ma sát, Z2 = à: Hệ số ma sát đĩa ma sát đĩa bị động,à = 0,3 Memax = 1900 Kg.cm R2: Bán kính trung bình đặt lò xo , R2 = cm Độ cứng tối thiểu lò xo giảm chấn ( mô men quay tác dụng lên đĩa bị động để xoay ®Üa ®i mét gãc ®èi víi moay ¬ ), ®é cứng đợc xác định theo công thức S = 17,4 * R21 * k * Z1 ( KG cm) Trong đó: R1: Bán kính đặt lò xo, R1 = cm k: Độ cứng lò xo, k = 100 ( KG/cm ) Do ®ã S = 1670,4 ( KG.m ) ứng suất xoắn lò xo đợc xác định theo c«ng thøc: * P1 * D *k τ= * d3 Trong đó: P1: Lực cực đại tác dụng lên lò xo giảm chấn, P1 = 50 KG D: Đờng kính trung bình lò xo giảm chấn, D = 15 mm d: Đờng kính dây lò xo, d = mm k: HÖ sè tËp chung øng suÊt; 4*c - k= 0,615 + 4*c-4 Víi c c = D/d = 15/3 = Do ®ã: k = 1,311 VËy: τ = 9278 ( KG/cm2 ) Sè vòng làm việc lò xo: * G * d4 no = 1,6 * P1 * D3 Trong ®ã: G: Mô đun đàn hồi dịch chuyển, G = * 105 : Độ biến dạng lò xo giảm chấn từ vị trí cha làm việc đến vị trí làm việc Do đó: no = 9,6 ( vòng ) Chiều dài làm việc vòng lò xo đợc tính theo công thức ( ứng với khe hở già vòng lò xo không ) l1 = no * d = 9,6 * = 28,8 ( mm ) Chiều dài lò xo trạng thái tự do: l2 = l1 + λ + 0,5 * d = 34,4 ( mm ) 5) TÝnh chi tiÕt truyÒn lùc tới đĩa chủ động áp suất tác dụng lên bề mặt truyền lực đợc tính theo công thức: Mđ P= F*R*m Trong đó: Mđ: Mô men động cơ, Mđ = 2900 ( KG.cm ) R: Khoảng cách từ tâm trục ®Õn tiÕt diÖn, R = 20 ( mm ) F: DiƯn tÝch trun lùc, F = ( cm2 ) Do đó: P = 145 ( KG/cm2 ) Ngoài tay đòn chịu uốn ,nhng tay đòn chịu uốn nhỏ nên bỏ qua 6) Tính sức bền đòn dẫn động a) Đòn mở ly hợp Lực cần thiết tác dụng lên đầu dới đòn mở: P' Pđ = e * Z® f Trong ®ã: P'Σ: Lùc cùc đại tất lò xo ép mở ly hợp, P' = 347 ( Kg ) Zđ = m = 10 e = 125 mm f = 81 mm Do đó: Pđ = 53,55 (KG ) b) Các đòn trung gian Khi đòn chịu kéo kiểm tra theo k n , đồng thời kiểm tra theo uốn dọc ( ổn định ) lực dọc gây Công thức kiểm tra theo uốn dọc: ... thớc ly hợp , ly hợp làm việc điều kiện ma sát khô chọn vật liệu có hệ số ma sát cao Đĩa bị động gồm ma sát xơng đĩa thờng chế tạo thép bon trung bình cao ( thép 50 85 ) chiều dày xơng đĩa thờng... trình đóng ly hợp Khi đóng ly hợp xảy hai trờng hợp: - Đóng ly hợp đột ngột tức để động làm việc số vòng quay cao đột ngột thả bàn đạp ly hợp Trờng hợp không tốt nên phải tránh - Đóng ly hợp cách.. .Thiết kế môn học Xác định mô men ma sát Mô men xoắn lớn truyền qua ly hợp Ml = *Mđ Trong : Ml : mô men ma sát ly hợp Mđ : mô men xoắn động Đối với ô tô Mđ = Memax =65 * 9,81 = 637,65 (N.m)