MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN Ô TÔ 1.1 1.2 1.3 1.4 Công dụng, phân loại yêu cầu ly hợp Cấu tạo nguyên lý làm việc ly hợp ma sát khô Các thông số xe ôtô MA3 - 5335 Phân tích, lựa chọn kết cấu cụm ly hợp 11 13 CHƯƠNG II : NỘI DUNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG, TỔNG THÀNH 2.1 Xác định mômen ma sát ly hợp 17 2.1 Xác định kích thước ly hợp 21 2.2 Xác định cơng trượt sinh q trình đóng ly hợp 24 2.3 Tính tốn sức bền số chi tiết chủ yếu ly hợp 27 CHƯƠNG III : KẾT LUẬN CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LY HỢP TRÊN ƠTƠ 1 1.1 Cơng dụng, phân loại yêu cầu ly hợp 1.1.1 Công dụng ly hợp Ly hợp cụm hệ thống truyền lực ôtô Ly hợp phận liên kết động hệ thống truyền lực, ly hợp ơtơ bố trí sau động cơ, trước hộp số Nó có cơng dụng: + Nối động với hệ thống truyền lực ôtô di chuyển + Ngắt động khỏi hệ thống truyền lực trường hợp ôtô khởi hành chuyển số + Đảm bảo cấu an toàn cho chi tiết hệ thống truyền lực không bị tải (như trường hợp phanh đột ngột không nhả ly hợp) Ở hệ thống truyền lực khí với hộp số có cấp, việc dùng ly hợp để tách tức thời động khỏi hệ thống truyền lực làm giảm va đập đầu răng, khớp gài, làm cho trình đổi số dễ dàng Khi nối êm dịu động làm việc với hệ thống truyền lực (lúc ly hợp có trượt) làm cho mơmen bánh xe chủ động tăng lên từ từ Do đó, xe khởi hành tăng tốc êm Cịn phanh xe đồng thời với việc tách động khỏi hệ thống truyền lực, làm cho động hoạt động liên tục (khơng bị chết máy) Do đó, khởi động động nhiều lần 1.1.2 Phân loại ly hợp Ly hợp ôtô thường phân loại theo cách: + Phân loại theo phương pháp truyền mômen + Phân loại theo trạng thái làm việc ly hợp + Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép + Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp 2 1.1.2.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu động đến hệ thống truyền lực người ta chia ly hợp thành loại sau : * Loại 1: Ly hợp ma sát - ly hợp truyền mômen xoắn bề mặt ma sát, gồm loại sau : + Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có : - Ly hợp ma sát loại đĩa (một đĩa, hai đĩa nhiều đĩa) - Ly hợp ma sát loại hình nón - Ly hợp ma sát loại hình trống Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa sử dụng rộng rãi, có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo khối lượng phần bị động ly hợp tương đối nhỏ Còn ly hợp ma sát loại hình nón hình trống sử dụng, phần bị động ly hợp có trọng lượng lớn gây tải trọng động lớn tác dụng lên cụm chi tiết hệ thống truyền lực + Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có : - Thép với gang - Thép với thép - Thép với phêrađô phêrađô đồng - Gang với phêrađô - Thép với phêrađô cao su + Theo đặc điểm môi trường ma sát gồm có : - Ma sát khơ - Ma sát ướt (các bề mặt ma sát ngâm dầu) Ưu điểm ly hợp ma sát : kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Nhược điểm ly hợp ma sát : bề mặt ma sát nhanh mòn tượng trượt tương q trình đóng ly hợp, chi tiết ly hợp bị nung nóng nhiệt tạo phần công ma sát 3 Tuy nhiên ly hợp ma sát sử dụng phổ biến ôtô ưu điểm * Loại 2: Ly hợp thủy lực - ly hợp truyền mômen xoắn lượng chất lỏng (thường dầu) Ưu điểm ly hợp thủy lực : làm việc bền lâu, giảm tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực dễ tự động hóa q trình điều khiển xe Nhược điểm ly hợp thủy lực : chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ tượng trượt Loại ly hợp thủy lực sử dụng ôtô, sử dụng số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng vài ôtô quân * Loại : Ly hợp điện từ - ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng từ trường nam châm điện Loại sử dụng xe ơtơ * Loại : Ly hợp liên hợp - ly hợp truyền mômen xoắn cách kết hợp hai loại kể (ví dụ ly hợp thủy cơ) Loại sử dụng xe ơtơ 1.1.2.2 Phân loại theo trạng thái làm việc ly hợp Theo trạng thái làm việc ly hợp người ta chia ly hợp thành loại sau : + Ly hợp thường đóng : loại sử dụng hầu hết ôtô + Ly hợp thường mở: loại sử dụng số máy kéo bánh C-80, C-100, MTZ2 1.1.2.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép Theo phương pháp phát sinh lực ép đĩa ép ngồi người ta chia loại ly hợp sau : Loại : Ly hợp lò xo - ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, gồm loại sau : 4 + Lò xo đặt xung quanh : lị xo bố trí vịng trịn đặt hai hàng + Lị xo trung tâm (dùng lị xo cơn) Theo đặc điểm kết cấu lị xo dùng lị xo trụ, lị xo đĩa, lị xo Trong loại ly hợp dùng lị xo trụ bố trí xung quanh áp dụng phổ biến ơtơ nay, có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo lực ép lớn theo yêu cầu làm việc tin cậy Loại : Ly hợp điện từ - lực ép lực điện từ Loại : Ly hợp ly tâm - loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng mở ly hợp Loại sử dụng ôtô quân Loại : Ly hợp nửa ly tâm - loại ly hợp dùng lực ép sinh lực ép lị xo cịn có lực ly tâm trọng khối phụ ép thêm vào Loại có kết cấu phức tạp nên sử dụng số ôtô du lịch ZIN-110, POBEDA 1.1.2.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp Theo phương pháp dẫn động ly hợp người ta chia ly hợp thành loại sau : + Loại : Ly hợp điều khiển tự động + Loại : Ly hợp điều khiển cưỡng Để điều khiển ly hợp người lái phải tác động lực cần thiết lên hệ dẫn động ly hợp Loại sử dụng hầu hết ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát trạng thái ln đóng Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc hệ dẫn động ly hợp người ta lại chia thành loại sau : + Dẫn động khí + Dẫn động thủy lực khí kết hợp + Dẫn động trợ lực : trợ lực khí (dùng lị xo), trợ lực khí nén trợ lực thủy lực Nhờ có trợ lực mà người lái điều khiển ly hợp dễ dàng, nhẹ nhàng 5 1.1.3 Yêu cầu ly hợp Ly hợp cụm hệ thống truyền lực ôtô, làm việc ly hợp phải đảm bảo yêu cầu sau : + Truyền hết mômen động xuống hệ thống truyền lực mà không bị trượt điều kiện làm việc Muốn mơmen ma sát ly hợp phải lớn mômen cực đại động (có nghĩa hệ số dự trữ mơmen β ly hợp phải lớn 1) + Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh hộp số khởi hành ôtô sang số lúc ôtô chuyển động + Mở ly hợp phải dứt khoát nhanh chóng, tách động khỏi hệ thống truyền lực thời gian ngắn (vì mở khơng dứt khốt làm cho khó gài số êm dịu) + Mơmen quán tính phần bị động ly hợp phải nhỏ để: giảm tải trọng động tác dụng lên bánh đồng tốc sang số ; nhanh chóng có đồng tốc bánh chủ động bánh bị động hộp số gài số êm dịu, giảm va đập lên bánh + Mô men ma sát không đổi ly hợp trạng thái đóng + Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ tránh gây mệt mỏi cho người lái xe + Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt + Giá thành ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn, dễ tháo lắp sửa chữa bảo dưỡng + Ly hợp làm nhiệm vụ phận an toàn để tránh tải cho hệ thống truyền lực Ly hợp có khả trượt bị tải Tất yêu cầu trên, đề cập đến trình chọn vật liệu, thiết kế tính tốn chi tiết ly hợp 1.2 Cấu tạo nguyên lý làm việc ly hợp ma sát khô 6 1.2.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp loại đĩa ma sát khô 1.2.1.1 Ly hợp ma sát khô đĩa - bánh đà - đĩa ma - đĩa ép - lò xo ép - vỏ ly hợp - bạc mở - bàn đạp - lò xo hồi vị bàn đạp - đòn kéo 10 - mở Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô đĩa 11 - bi "T" ; 12 - đòn mở ; 13 - lò xo giảm chấn 1.2.1.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa 7 - bánh đà - lò xo đĩa ép trung gian - đĩa ép trung gian - đĩa ma sát - đĩa ép - bulơng hạn chế - lị xo ép - vỏ ly hợp - bạc mở 10 - trục ly hợp 11 - bàn đạp Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa 12 - lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp ; 13 - kéo ; 14 - mở 15 - bi "T" ; 16 - đòn mở ; ; 17 - lò xo giảm chấn 1.2.2 Cấu tạo chung ly hợp loại đĩa ma sát khô Đối với hệ thống ly hợp, mặt cấu tạo người ta chia thành phận : + Cơ cấu ly hợp : phận thực việc nối ngắt truyền động từ động đến hệ thống truyền lực + Dẫn động ly hợp : phận thực việc điều khiển đóng mở ly hợp Trong phần này, ta xét cấu tạo cấu ly hợp, gồm phần : bánh đà, đĩa ma sát đĩa ép + Nhóm chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở lò xo ép Khi ly hợp mở hồn tồn chi tiết thuộc nhóm chủ động quay bánh đà + Nhóm chi tiết bị động gồm đĩa ma sát, trục ly hợp Khi ly hợp mở hoàn toàn chi tiết thuộc nhóm bị động đứng yên Theo sơ đồ cấu tạo Hình 1.1 - vỏ ly hợp bắt cố định với bánh đà bulông, đĩa ép dịch chuyển tịnh tiến vỏ có phận truyền mơmen từ vỏ vào đĩa ép Các chi tiết bánh đà 1, đĩa ép 3, lò xo ép 4, vỏ ly hợp gọi 8 phần chủ động ly hợp chi tiết đĩa ma sát gọi phần bị động ly hợp Các chi tiết lại thuộc phận dẫn động ly hợp Đối với số ôtô vận tải cần phải truyền mômen lớn người ta sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động So với ly hợp ma sát khơ đĩa bị động ly hợp ma sát khơ hai đĩa bị động có ưu nhược điểm sau : + Nếu kích thước đĩa bị động lực ép ly hợp hai đĩa truyền mômen lớn ly hợp đĩa + Nếu phải truyền mômen ly hợp hai đĩa có kích thước nhỏ gọn ly hợp đĩa + Ly hợp hai đĩa đóng êm dịu mở lại dứt khoát ly hợp đĩa + Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp ly hợp đĩa Theo sơ đồ cấu tạo Hình 1.2 - bao gồm phận chi tiết ly hợp đĩa Điểm khác biệt ly hợp hai đĩa có hai đĩa ma sát liên kết then hoa với trục ly hợp 10 Vì có hai đĩa ma sát nên ngồi đĩa ép cịn có thêm đĩa ép trung gian ly hợp hai đĩa phải bố trí cấu truyền mơmen từ vỏ bánh đà sang đĩa ép đĩa ép trung gian Vì nhược điểm ly hợp hai đĩa mở không dứt khốt nên loại ly hợp người ta phải bố trí cấu để tạo điều kiện cho ly hợp mở dứt khoát Trên hình 1.1.b cấu thực lị xo đĩa ép trung gian bu lơng điều chỉnh Khi mở ly hợp lị xo đẩy đĩa ép trung gian tách khỏi đĩa ma sát bên đĩa ép trung gian chạm vào đầu bu lơng điều chỉnh dừng lại nên đĩa ma sát bên tự Bộ phận dẫn động điều khiển ly hợp gồm : bàn đạp ly hợp, đòn dẫn động, mở ly hợp, đòn mở ly hợp bạc mở ly hợp Ngoài ra, tùy theo loại ly hợp mà thêm phận dẫn động thủy lực, khí nén xy lanh xy lanh công tác 9 1.2.3 Nguyên lý làm việc ly hợp loại đĩa ma sát khô 1.2.3.1 Ly hợp ma sát khơ đĩa – theo Hình 1.1 Trạng thái đóng ly hợp : trạng thái lò xo đầu tựa vào vỏ 5, đầu cịn lại tì vào đĩa ép tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động với bánh đà làm cho phần chủ động phần bị động tạo thành khối cứng Khi mômen từ động truyền từ phần chủ động sang phần bị động ly hợp thông qua bề mặt ma sát đĩa bị động với đĩa ép lị xo ép Tiếp mơmen truyền vào xương đĩa bị động qua giảm chấn 13 đến moayơ truyền vào trục ly hợp Lúc bi "T" 11 đầu đòn mở 12 có khe hở từ 3-4 mm tương ứng với hành trình tự bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm Trạng thái mở ly hợp : cần ngắt truyền động từ động tới trục sơ cấp hộp số người lái tác dụng lực vào bàn đạp thơng qua địn kéo mở 10, bạc mở mang bi "T" 11 dịch chuyển sang trái Sau khắc phục hết khe hở bi "T" 11 tì vào đầu địn mở 12 Nhờ có khớp lề địn mở liên kết với vỏ nên đầu đòn mở 12 kéo đĩa ép nén lò xo lại để dịch chuyển sang phải Khi bề mặt ma sát phận chủ động bị động ly hợp tách ngắt truyền động từ động tới trục sơ cấp hộp số 1.2.3.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa – theo Hình 1.2 Trạng thái đóng ly hợp : trạng thái lò xo ép đầu tựa vào vỏ ly hợp 8, đầu lại tì vào đĩa ép tạo lực ép để ép chặt toàn đĩa ma sát đĩa ép trung gian với bánh đà làm cho phần chủ động phần bị động tạo thành khối cứng Khi mômen từ động truyền từ phần chủ động sang phần bị động ly hợp thông qua bề mặt ma sát đĩa ma sát đĩa ép trung gian với đĩa ép lò xo ép Tiếp mơmen truyền vào xương đĩa bị động qua giảm chấn 17 đến moayơ truyền vào trục ly hợp Lúc bi "T" 15 đầu địn mở 16 có khe hở từ 3-4 mm tương ứng với hành trình tự bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm  10  F τc = πd ≤ [τc] n ; σcd = F ≤ [σcd] nld (N/m2) Trong : τc - ứng suất cắt đinh tán dãy σcd - ứng suất chèn dập đinh tán dãy F - lực tác dụng lên đinh tán dãy n - số lượng đinh tán dãy: Vịng n1 = 18 đinh Vịng ngồi n2 = 18 đinh Hình 3.2 Sơ đồ phân bố lực đinh tán d - đường kính đinh tán, d = mm l - chiều dài bị chèn dập đinh tán, chọn l = 1,5 (mm) [τc] - ứng suất cắt cho phép đinh tán, [τc] = 981.104 N/m2 [σcd] - ứng suất chèn dập cho phép đinh tán, [σcd] = 2452,5.104 N/m2 + Ứng suất cắt ứng suất chèn dập đinh tán vòng : F1 τc1 = πd n1 F1 889,33 = 3,14.0,004 = 393,17.104 (N/m2) < [τc] 18 889,33 σcd1 = n ld = = 823,46.104 (N/m2) < [σcd] 18.1,5.10 −3.0,004 ⇒ Vậy đinh tán đảm bảo độ bền cho phép + Ứng suất cắt ứng suất chèn dập đinh tán vịng ngồi :  26  F2 πd τc2 = n2 1185,78 = 3,14.0,004 = 524,22.104 (N/m2) < [τc] 18 F2 1185,78 σcd2 = n ld = = 1097,94.104 (N/m2) < [σcd] 18.1,5.10 −3.0,004 ⇒ Vậy đinh tán đảm bảo độ bền cho phép 2.4.2 Tính sức bền moayơ đĩa ma sát + Chiều dài moayơ đĩa ma sát chọn tương đối lớn để giảm độ đảo đĩa ma sát Moayơ ghép với xương đĩa ma sát đinh tán lắp với trục ly hợp then hoa + Chiều dài moayơ thường chọn đường kính ngồi then hoa trục ly hợp Khi điều kiện làm việc nặng nhọc chọn L = 1,4 D (D đường kính ngồi then hoa trục ly hợp) Với ly hợp có hai đĩa ma sát chiều dài moayơ riêng biệt phải giảm nhiều, nên ta chọn L = 40 mm (lấy theo xe tham khảo) + Khi làm việc then hoa moayơ chịu ứng suất chèn dập ứng suất cắt xác định theo công thức : 4M emax τc = z z Lb(D + d) ≤ [τc] ; 8M emax σcd = z z L(D − d ) ≤ [σcd] Trong : Me max - mômen cực đại động Me max = 667 Nm z1 - số lượng moay riêng biệt Với ly hợp có đĩa ma sát z1 = z2 - số then hoa moayơ z2 = 10 L - chiều dài moayơ L = 40 mm = 0,04 m D - đường kính ngồi then hoa D = 42 mm = 0,042 m d - đường kính then hoa d = 30 mm = 0,03 m b - bề rộng then hoa b = mm = 0,006 m Các thông số chọn theo xe tham khảo Với vật liệu chế tạo moayơ thép 40X ứng suất cho phép moayơ : [τc] = 981.104 N/m2 ; [σcd] = 1962.104 N/m2  27  + Ứng suất cắt ứng suất chèn dập then hoa moayơ : 4M emax 4.667 τc = z z Lb(D + d) = = 771,99.104 (N/m2) < [τc] 10 , 04 , 006 ( , 042 + , 03 ) 8M emax 8.667 σcd = z z L(D − d ) = 2.10.0,04(0,042 − 0,032 ) = 771,99.104 (N/m2) < [σcd] ⇒ Vậy moayơ đảm bảo độ bền cho phép + Đinh tán nối xương đĩa ma sát thường làm thép có đường kính d = (6 ÷ 10) mm → Ta chọn d = mm +Đinh tán kiểm tra theo ứng suất cắt ứng suất chèn dập F τc = πd ≤ [τc] n (N/m2); σcd = Trong : F - lực tác dụng lên đinh tán F = với r - bán kính đặt đinh tán F ≤ [σcd] nld (N/m2) 667 M emax = = 3789,77 (N) 2.0,088 2r r = 88 mm = 0,088 m n - số lượng đinh tán moayơ n = đinh d - đường kính đinh tán d = mm = 0,008 m l - chiều dài bị chèn dập đinh tán l = mm = 0,004 m Vật liệu chế tạo đinh tán thép 30 ứng suất cho phép đinh tán là: [τc] = 2943.104 N/m2 ; [σcd] = 7848.104 N/m2 + Ứng suất cắt ứng suất chèn dập đinh tán moayơ : F 3789,77 τc = πd = 3,14.0,008 = 1256,58.104 (N/m2) < [τc] n 4 σcd = 3789,77 F = = 1973,83.104 (N/m2) < [σcd] 3.0,004.0,008 nld ⇒ Vậy đinh tán đảm bảo độ bền cho phép  28  2.4.3 Tính sức bền lò xo ép ly hợp + Ta dùng lò xo ép loại lò xo trụ đặt xung quanh + Vật liệu chế tạo lò xo ép thép 60C2 , có ứng suất xoắn cho phép : [τ] = (49,05.107 ÷ 68,67.107 ) N/m2 + Số lượng lị xo ép chọn theo đường kính ngồi đĩa ma sát + Lực cực đại tác dụng lên lò xo ép cho phép khoảng Plx ≤ [P] = 981 N + Với đường kính ngồi đĩa ma sát : D = 400 mm = 0,4 m tra bảng Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô" tham khảo thông số xe MA35335, ta xác định số lượng lò xo ép zlx = 24 + Sơ đồ Hình 3.4 trình bày đặc tính chịu tải lị xo biến dạng lị xo đóng mở ly hợp, đường tính tuyến Hình 3.3 Sơ đồ tính lị xo ép Trong : Plx - lực tác dụng lên lị xo đóng ly hợp P'lx - lực tác dụng lên lò xo mở ly hợp l - biến dạng lò xo đóng ly hợp l' - biến dạng lị xo mở ly hợp  29  Hình 3.4 Đặc tính lị xo ép + Tổng lực ép lên tất lò xo ép ly hợp làm việc xác định theo công Mc 1334 thức : P∑ = µR i = = 10336,42 (N) 0,2.0,161.4 tb + Khi mở ly hợp lò xo lại biến dạng thêm lượng ∆l tương ứng với lực ép là: → P'∑ = 1,2 P∑ = 1,2.10336,42 = 12403,77 (N) + Độ cứng lò xo xác định theo công thức : Plx 0,2 Plx Gd = = c= ∆l l ′ − l 8n o D (N/m) Trong : Plx - lực tác dụng lò xo P lx = PΣ 10336,42 = = 430,68 (N); với 24 Z Z - số lượng lò xo bố trí đĩa (khi ly hợp làm việc) P'lx - lực tác dụng lò xo mở ly hợp.P' lx = PΣ′ 12403,77 = == 24 Z 516,82 (N) < [P] = 981 N ∆l- hành trình cần thiết đĩa ép để mở ly hợp, chọn ∆l = 0,0024 m = = 2,4 mm →c= 0,2.430,68 0,2 Plx = = 35,89.103 (N/m) 0,0024 ∆l 0,2 Plx Gd = + Từ công thức độ cứng lò xo : c = ∆l 8n o D ∆lGd + Số vòng làm việc lò xo xác định theo công thức : no = 1,6Plx D Trong : G - mơđun đàn hồi dịch chuyển G = 78,48.109 N/m2 D - đường kính trung bình vịng lị xo d - đường kính dây lị xo (m) xác định theo cơng thức : d= Plx′ Plx′ C D = (m) 0,4[τ x ] d 0,4[τ x ]  30  Với : D D = C = (5 ÷ 8) → Ta chọn = 6,4 d d Vật liệu chế tạo lò xo thường thép cacbon cao 85, thép 65Γ, thép 60C2 Ứng suất xoắn cho phép khoảng [τ] =(49,05.107÷ 68,67.107) (N/m2) → Ta chọn : [τ] = 49,05.107 N/m2 ⇒d= Plx′ Plx′ C D = = 0,4[τ x ] d 0,4[τ x ] 516,82.6,4 = 0,005 (m) = mm 0,4 ⋅ 49,05.10 Đường kính trung bình vịng lị xo: D = Cd = 6,4.0,005 = 0,032 (m) + Vậy số vòng làm việc lò xo : no = ∆lGd 0,0024.78,48.10 9.0,005 = = 3,81 (vòng) ≈ vòng 1,6Plx D 1,6.430,68.0,032 + Để đảm bảo khoảng làm việc chiều dài động học ta chọn số vịng làm việc lò xo : no = vòng + Số vịng tồn lị xo : n = no + = + = (vịng) + Chiều dài tồn lị xo trạng thái tự : L = (no + 2) d + δ1 (no + 1) + 1,2∆l (m) 0,2 Trong : δ1 - khe hở cực tiểu vòng lò xo mở ly hợp, thường chọn δ1 = (0,5 ÷ 1) (mm) → Ta chọn δ1 = mm ⇒ L = (5 + 2) + 1(5 + 1) + 1,2.2,8 = 57,8 (mm) = 0,0578 m 0,2 + Tính lị xo theo ứng suất cắt : τ = 8Plx′ Dk ≤ [τ] πd (N/m2) Trong : τ - ứng suất sinh lò xo làm việc (khi mở ly hợp) [τ] - ứng suất xoắn cho phép [τ] = (49,05.107 ÷ 68,67.107 ) (N/m2) k - hệ số tập trung ứng suất Tra bảng Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô", ta xác định hệ số tập trung ứng suất k  31  Với D/d = 6,4 → k = 1,25 + Ta có ứng suất cắt lò xo : τ= 8.516,82.0,032.1,25 8Plx′ Dk = = 42,11.107 (N/m2) < [τ] = 49,05.107 N/m2 3,14.0,0053 πd ⇒ Vậy lò xo ép đảm bảo đủ điều kiện bền 2.4.4 Tính sức bền lị xo giảm chấn ly hợp + Lò xo giảm chấn đặt đĩa ma sát để tránh tượng cộng hưởng tần số cao dao động xoắn thay đổi mômen động hệ thống truyền lực Đồng thời đảm bảo truyền mômen cách êm dịu từ đĩa ma sát đến moayơ trục ly hợp + Mơmen cực đại có khả ép lị xo giảm chấn xác định sau : M max = G bϕrb i o i h1 i f Trong đó: Gb - trọng lượng bám ơtơ (N) Ở ơtơ có bố trí cầu sau chủ động trọng lượng bám xác định theo công thức : Gb = m2k G2 G2 : trọng lượng tĩnh tác dụng lên bánh xe sau G2 = 98000 N m2k : hệ số phân bố lại trọng lượng Chọn m2k = 1,1 → Gb = m2k G2 = 1,1 98000 = 107800 (N) ϕ - hệ số bám đường, với đường tốt lấy ϕ = 0,8 rb - bán kính làm việc trung bình bánh xe, rb = 0,518 m io - tỉ số truyền truyền lực chính, io = 7,73 ih1 - tỉ số truyền hộp số số truyền 1, ih1 = 5,26 if - tỉ số truyền hộp số phụ số truyền thấp, if = G bϕrb 107800.0,8.0,518 ⇒ Mmax = i i i = = 1098,69 (Nm) 7,73.5,26.1 o h1 f + Mơmen quay mà giảm chấn truyền tổng mômen quay lực lị xo giảm chấn mơmen ma sát: Mmax = M1 + M2 = P1 R1 Z1 + µP2 R2 Z2  32  Trong đó: M1 - Mơmen quay lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt dao động cộng hưởng tần số cao M2 - Mômen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng tần số thấp thường lấy M2 = 25% Mmax = 25% 1098,69 = 274,67 (Nm) → M1 = Mmax - M2 = 1098,69 - 274,67 = 824,01 (Nm) R1 - bán kính đặt lị xo giảm chấn → Ta chọn R1 = 0,082 m Z1 - số lượng lò xo giảm chấn đặt moayơ → Ta chọn Z1 = 6.2 = 12 R2 - bán kính trung bình đặt vịng ma sát → Ta chọn R2 = 0,056 m Z2 - số lượng vòng ma sát (số đôi cặp ma sát) →Ta chọn Z2 = 2.2 = µ - hệ số ma sát vòng ma sát đĩa ma sát →Ta chọn µ = 0,2 M1 824,01 P1 -lực ép lò xo giảm chấn → P1 = R Z = = 837,41 (N) 0,082.12 1 P2 -lực tác dụng lên vòng ma sát →P2 = M2 274,67 = =6602,68 (N) µR Z 0,2.0,052.4 + Khi chưa truyền mơmen quay, tựa nối xương đĩa có khe hở λ1 , λ2 tới thành bên moayơ + Theo sơ đồ Hình 2.4 ta có : λ1 - khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn lị xo truyền mơmen từ động λ2 - khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn Hình 3.5 Khe hở tựa lị xo truyền mơmen bám từ bánh xe + Đường kính tựa: chọn d = (0,01 ÷ 0,012) m đặt kích thước lỗ B → Ta chọn d = 0,012 m + Kích thước lỗ B xác định theo khe hở λ1 , λ2 Các trị số λ1, λ2 chọn khoảng từ (0,0025 ÷ 0,004) m → Ta chọn: λ1 = λ2 = 0,004 m ⇒ Vậy kích thước đặt lỗ tựa :  33  B = d + λ1 + λ2 = 0,012 + 0,004 + 0,004 = 0,02 (m) + Độ cứng tối thiểu lò xo giảm chấn (hay gọi mômen quay tác dụng lên đĩa ma sát để xoay đĩa 1o so với moayơ) Độ cứng xác định theo công thức : S = 17,4 R12 K Z1 (Nm) Trong : K - độ cứng lò xo (N/m), K = 1,3 kg/cm = 1275,3 N/m Z1 = 12 - số lượng lò xo giảm chấn đặt moayơ ⇒ S = 17,4 R12 K Z1 = 17,4.0,0822.1275,3 = 895,24 (Nm) + Ứng suất xoắn lị xo xác định theo cơng thức : τ = 8P1 D ′k ≤ [τ] (N/m2) πd′3 Trong đó: P1 - lực cực đại tác dụng lên lò xo giảm chấn (N), P1= 837,41 N D' - đường kính trung bình vịng lị xo, thường chọn D' = (0,014 ÷ 0,019) m → ta chọn D' = 0,016 m d' - đường kính dây lị xo, thường chọn d' = (0,003 ÷ 0,004) m Chọn d' = = 0,004 m k - hệ số tập trung ứng suất Tra bảng Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp ôtô", ta xác định hệ số tập trung ứng suất k : Với D'/d' = → k = 1,4 Vật liệu chế tạo lị xo giảm chấn thép 65Γ, có ứng suất xoắn cho phép : [τ] = (63,76.107 ÷ 78,48.107 ) (N/m2) → Ta chọn [τ] = 78,48.107 N/m2 + Ứng suất xoắn lò xo : τ= 8.837,41.0,016.1,4 8P1 D ′k = = 74,64.107 (N/m2) < [τ] 3,14.0,0043 πd′ ⇒ Vậy lò xo giảm chấn đảm bảo đủ điều kiện bền λGd + Số vòng làm việc lị xo xác định theo cơng thức : no = 1,6P1 D Trong đó: G - mơđun đàn hồi dịch chuyển G = 78,48.109 N/m2  34  λ - độ biến dạng lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm việc, thường chọn λ = (0,0025 ÷ 0,004) m → Ta chọn λ = 0,0035 m λGd 0,0035.78,48.10 9.0,004 ⇒ no = = = 6,56 (vòng) ≈ vòng 1,6P1 D 1,6.837,41.(0,016 + 0,004) + Chiều dài làm việc vịng lị xo tính theo cơng thức (ứng với khe hở vịng lị xo không) : l1 = no d = 7.0,004 = 0,028 (m) + Chiều dài vòng lò xo trạng thái tự : l2 = l1 + λ + 0,5d = 0,028 + 0,0035 + 0,5.0,004 = 0,0335 (m) + Các cửa sổ đặt lò xo giảm chấn moayơ có kích thước chiều dài A phải nhỏ chiều dài tự lò xo ít, lị xo ln trạng thái căng ban đầu → Ta chọn A = l2 - 0,5d = 0,0335 – 0,5.0,004 = 0,0315 m + Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng góc (1 ÷ 1,5o) → Ta chọn 1,5o Hình 3.6 Cửa sổ đặt lị xo giảm chấn 2.4.5 Tính sức bền chi tiết truyền lực tới đĩa ép + Vì ly hợp lắp xe MA3-5335 loại ly hợp có hai đĩa ép, nên ta phải dùng chốt vấu để truyền lực từ bánh đà đến đĩa ép Ta chọn phương án truyền lực trực tiếp từ bánh đà qua đĩa ép, phương pháp dùng vấu đĩa ép rãnh bánh đà Vấu truyền lực gồm vấu, chế tạo liền với đĩa ép Vật liệu chốt vật liệu đĩa ép, Gang GX 15-32 + Áp suất tác dụng lên bề mặt truyền lực tính theo công thức : p =  35  M emax ≤ [p] R n nF Trong : Me max - mômen xoắn cực đại động cơ, Me max = 667 Nm n - số chốt, n = Rn - khoảng cách từ tâm chốt đến tâm trục ly hợp, R n = 230 mm = 0,23 m Hình 3.7 Sơ đồ tính truyền lực [p] – áp suất cho phép, với vật liệu GX 15-32, [p] = 150.105 N/m2 Các thông số chọn theo xe tham khảo M emax 667 → p = R nF = = 107,41.105 (N/m2) < [p] 0,23.3(2.0,015.0,03) n + Vậy bề mặt truyền lực đủ bền + Ngoài vấu chịu uốn tay đòn chịu uốn nhỏ ta không cần kiểm tra chốt truyền lực theo độ bền uốn 2.4.6 Tính sức bền đòn dẫn động a Đòn mở ly hợp : +Vật liệu chế tạo đòn mở thép 35 Xianuya hóa bề mặt làm việc, có ứng suất uốn cho phép [σu] = 58860.104 N/m2 +Lực cần thiết tác dụng lên đầu đòn mở : Pđ = PΣ′ n ⋅ Zd m Trong : P'∑ - lực cực đại tất lò xo ép mở ly hợp Zđ - số lượng đòn mở, Zđ = m , n - kích thước tương ứng với địn mở ⇒ Pđ = PΣ′ n 12403,71 25 ⋅ ⋅ = = 939,67 (N) Zd m 110  36  + Nhận xét : Tiết diện địn mở vị trí lắp nối (tại O) mặt cắt nguy hiểm, ta có : Mu = Pđ m = 939,67.0,11 = 103,36 (Nm) + Ứng suất uốn tiết diện nguy hiểm Ta thấy mặt cắt tiết diện nguy hiểm hình chữ nhật có kích thước : 0,03 m x 0,015 m có khoan lỗ φ0,015 m Do mơmen chống uốn tính sau : Hình 3.8 Biểu đồ mơ men địn mở bh (0,03 − 0,015)0,015 = = 5,63.10-7 (m3) 6 Pd m 939,67.0,11 σu = W = = 18375,86.104 (N/m2) < [σu] = 58860.104 N/m2 −7 , 63 10 u Wu = 2 + Vậy đòn mở ly hợp đảm bảo độ bền cho phép b Bàn đạp ly hợp : + Vật liệu chế tạo bàn đạp ly hợp thép 35, có ứng suất uốn cho phép [σu] = 39240.104 N/m2 + Để kiểm tra sức bền bàn đạp ly hợp, ta lấy lực cực đại người lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp : Qbđ = 600 N + Mômen uốn tiết diện nguy hiểm : Mu = Qbđ a = 600 0,35 = 210 (Nm) Hình 3.9 Biểu đồ mơ men bàn đạp + Ứng suất uốn : Ta thấy mặt cắt tiết diện nguy hiểm hình chữ nhật có kích thước : 0,042 m x 0,022 m có khoan lỗ φ0,021 m, mơmen chống uốn tính sau :  37  (0,042 − 0,021) ⋅ 0,022 bh Wu = = = 16,94.10-7 (m3) 6 Q bđa 600.0,35 σu = = = 12396,69.104 (N/m2) < [σu] = 39240.104 N/m2 Wu 16,94.10 −7 + Các thông số b , h chọn theo xe tham khảo ⇒Vậy bàn đạp ly hợp đảm bảo độ bền cho phép  38  CHƯƠNG KẾT LUẬN Được hướng dẫn thầy giáo Chu Văn Huỳnh thầy giáo môn, em hồn thành đồ án mơn học "Thiết kế hệ thống ly hợp xe MA3-5335 " thời hạn giao Q trình tính tốn lựa chọn thơng số, kích thước kiểm nghiệm độ bền chi tiết hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp em tiến hành cách xác đảm bảo độ tin cậy cao, cho kết nằm giới hạn an tồn cho phép Từ em kết luận hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp em thiết kế hoàn toàn đáp ứng yêu cầu hệ dẫn động ly hợp Như đồ án em giải yêu cầu đề ra, mặt lý thuyết khả ứng dụng thực tế Đặc biệt, phương án cải tiến hệ thống ly hợp hệ dẫn động điều khiển ly hợp xe đời cũ với chi phí khơng q cao Do lần tính tốn với khối lượng kiến thức tổng hợp cịn có mảng chưa nắm vững dù cố gắng tham khảo tài liệu giảng mơn có liên quan song làm em khơng thể tránh sai sót Hơn hạn chế trình độ thời gian, số vấn đề mà em chưa thể sâu vào chi tiết mà em dùng thơng số tham khảo xe thực tế nên không hợp lý Em mong nhận giúp đỡ thầy để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn, đặc biệt thầy giáo Chu Văn Huỳnh trược tiếp hướng dẫn, bảo tận tình giúp em hoàn thành nhiệm vụ giao!  39  Hà Nội, Ngày tháng năm 2016 Sinh viên thiết kế Nguyễn Thành Đạt  40 