Đồ án môn học Tính toán thiết kế ly hợp ôtô

Chia sẻ: Nguyen Nhu Thong | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:39

0
89
lượt xem
42
download

Đồ án môn học Tính toán thiết kế ly hợp ôtô

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó. Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học Tính toán thiết kế ly hợp ôtô

  1. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô LỜI NÓI ĐẦU Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đ ề vận chuy ển hàng hóa, đi l ại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại phương ti ện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó. Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe là rất thiết thực và bổ ích. Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán ly h ợp xe tải. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Việt Hải và sự nổ lực của bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của mình. Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn. Do vậy, em rất mong các thầy (cô) thông cảm và chỉ bảo thêm đ ể em đ ược hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình. Đà Nẵng, ngày tháng năm 2011 Sinh viên thực hiện NGUYỄN BÃO QUỐC SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 1
  2. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................................1 MỤC LỤC..........................................................................................................................................2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP..........................................................................................2 1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA LY HỢP.......................................................2 1.1. Công dụng ................................................................................................................ 2 1.2. Yêu cầu đối với ly hợp ...........................................................................................3 1.3. Phân loại ly hợp ....................................................................................................... 4 1.4. Điều khiển dẫn động ly hợp................................................................................... 8 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP...............................................................................13 2.1 Mô men ma sát của ly hợp ....................................................................................13 2.2 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp.....................................14 2.7. ĐĨA ÉP VÀ ĐĨA ÉP TRUNG GIAN :..................................................................32 2.7.1. Công dụng :......................................................................................................... 32 2.7.2. Yêu cầu :.............................................................................................................. 32 2.7.4. Vật liệu chế tạo đĩa ép :..................................................................................... 32 3.1.Xác định hành trình của bàn đạp Sbd [mm]: .......................................................33 3.2. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N]:........................................................35 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................38 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP 1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA LY HỢP 1.1. Công dụng -Ly hợp là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực. -Ly hợp dùng để ngắt - nối truyền động từ trục khuỷu động cơ đ ến hệ thống truyền lực. -Ngoài ra, ly hợp còn được dùng như một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải. SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 2
  3. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 1.2. Yêu cầu đối với ly hợp - Ly hợp phải truyền được mô men quay lớn nhất của động cơ trong bất kỳ điều kiện làm việc nào. Hay nói cách khác, mô men ma sát của ly hợp phải luôn luôn lớn hơn mô men cực đại của động cơ. - Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng. Nghĩa là khi mở ly hợp, phần bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động. Như vậy momen quán tính quy dẫn c ủa trục khuỷu và momen xoắn của động cơ bị triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp khi gài số, nếu không sẽ gây khó khăn cho việc gài số. - Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu. Tức là, mô men ma sát hình thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh được hiện tượng giật xe và gây dập răng của các bánh răng trong hộp số cũng như các cơ cấu truyền động khác trong hệ thống truyền lực. - Do ly hợp còn là cơ cấu an toàn nên yêu cầu phải tự trượt khi quá tải. Nếu khômg làm nhiệm vụ an toàn, khi phanh xe đột ngột xe sẽ chuyển động chậm dần với dυ gia tốc tịnh tiến chậm dần là jp = (υ là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình dt phanh), và các chi tiết quay trong hệ thống truyền lực cũng quay chậm dần tương ứng. Nếu ly hợp đang đóng thì trục khuỷu động cơ cũng quay chậm dần với gia tốc góc là : dω e dω b 1 dυ εe = = ihio = ihio dt dt rbx dt Trong đó : ip : Tỷ số truyền của hộp số; io : Tỷ số truyền của truyền lực chính; rbx : Bán kính lăn bánh xe chủ động; ωe : Tốc độ góc trục khuỷu động cơ; ωb : Tốc độ góc trục bánh xe; Vì vậy xuất hiện mô men lực quán tính của bánh đà bằng theo [2]: 1 dυ ihio Mj = Jbdεe = Jbd. rbx dt Mô men này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truy ền l ực .Do khi dυ phanh xe đột ngột vận tốc v giảm nhanh làm cho dt tăng đột ngột, điều này khiến cho Mj truyền xuống hệ thống truyền lực tăng. Cũng theo lý thuyết ôtô, giá trị lớn nhất của Mj đạt được khi gia tốc phanh jp đạt giá trị cực đại Jmax. SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 3
  4. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô  dυ  ϕ .g J max =   =  dt  max δ Trong đó : φ : Hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi phanh; δ : Hệ số xét đến ảnh hưởng của các khối lượng quay trong hệ thống 2 truyền lực; có thể tính gần đúng bằng : δ = 1+(0,04÷ 0,06). ih ; với ih là tỷ số truyền của hộp số. g : Gia tốc trọng trường; Khi đó mô men lực quán tính cực đại có thể truyền qua ly hợp theo [2]: 1 ϕ .g J bd ih io Mjmax = rbx δ Thực nghiệm chứng tỏ rằng Mjmax có giá trị lớn hơn mô men xoắn cực đại của động cơ rất nhiều lần và có thể làm cho hệ thống truyền lực phía dưới bị quá tải. Do đó để tránh hiện tượng trên ly hợp phải tự trượt . Điều đó có nghĩa là ly hợp còn có tác dụng như một cơ cấu an toàn, bảo vệ cho hệ thống truyền lực không bị quá tải khi phanh đột ngột mà không kịp mở ly hợp. Ngoài ra, ly hợp phải có kết cấu gọn nhẹ, momen quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp nhất có thể nhằm giảm các lực va đạp lên bánh răng gài số (trường hợp không có bộ đồng tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc cũng như tăng nhanh thời gian gài số. Điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng, tuổi thọ cao. 1.3. Phân loại ly hợp Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân ra các loại ly hợp sau : 1.3.1. Ly hợp ma sát cơ khí Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ sự ma sát của các bề mặt ma sát cơ khí. Loại này được sử dụng phổ biến trên hầu hết các ôtô nhờ kết c ấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế. - Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thể chia ra : Ly hợp ma sát đĩa (phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống). SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 4
  5. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô + Kiểu hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô men quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh hưởng không tốt đến việc gài số. Kiểu ma sát đĩa dùng phổ biến và tuỳ theo cấu tạo có thể có kiểu một đĩa, kiểu hai đĩa hoặc có thể nhiều đĩa. Ly hợp một đĩa ma sát Ly hợp hai đĩa ma sát Hinh 1.1 : Ly hợp ma sát đĩa phẳng + Ly hợp ma sát một đĩa được dùng ở hầu hết trên tất cả các loại ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và mô men quán tính của phần bị động nhỏ. + Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn to (vì cần truy ền mô men quay lớn). Nhược điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát (khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly hợp là êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát đ ược tiến hành t ừ t ừ hơn). - Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra : + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 5
  6. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 1 2 3 4 7 6 5 I II 8 Hình 1.2 : Ly hợp cơ khí lò xo trụ 1.Bánh đà; 2.Đĩa ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Đòn mở; 5.Ổ bi tỳ; 6.Vít điều chỉnh; 7.Vỏ ly hợp; 8.Lò xo trụ Nguyên lý làm việc: • Ban đầu ly hợp ở trạng thái đóng nhờ lò xo trụ ép đĩa ép và đĩa ma sát vào bánh đà.Momen được truyền từ trục I đến trục II nhờ momen ma sát sinh ra trên bề mặt đĩa ma sát. • Mở ly hợp: lực từ bàn đàp thông qua cơ cấu dẫn động ( không thể hiện trên hình) đẩy ổ bi tỳ 5 dịch chuyển sang trái tác dụng lực vào đòn mở thông qua cơ cấu đòn bẩy ép lò xo lại, kéo đĩa ép qua phải tách hai bề mặt ma sát ngắt momen truyền từ I sang II. Ưu điểm: Kiểu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu một lò xo bị gẫy ly hợp vần làm việc được). Nhược điểm: là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không đều. Phạm vi sử dụng: Loại này được sử dụng phổ biến trên xe tải máy kéo và một số xe con. + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm : chỉ gồm duy nhất một lò xo hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa. Nhờ vậy áp suất sinh ra ở các bề mặt ma sát là đồng đều. Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng. + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa nón cụt : SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 6
  7. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 1 2 3 4 5 6 7 8 I II Hình 1.3 : Ly hợp cơ khí lò xo đĩa côn 1.Bánh đà; 2.Đĩa ma sát; 3.Đĩa ép; 4.Lò xo đĩa nón cụt; 5.Vòng thép; 6.Đinh tán; 7.Vỏ ly hợp; 8.Ổ bi tỳ Nguyên lý làm việc tương tự như ly hợp ma sát cơ khí lò xo trụ nhưng ở đây ổ bi tỳ 8 tác dụng trực tiếp lên lò xo đĩa nón cụt (không có đòn mở). Ưu điểm: Chỉ có một lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát. Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ. Đặc tính của là xo là phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như loại lò xo hình trụ; vì vậy điều khiển nhẹ nhàng hơn. Nhược điểm: không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát b ị mòn nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và khách c ở nhỏ có đặc tính đ ộng l ực t ốt, sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số). 1.3.2. Ly hợp ma sát thuỷ lực Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát chất l ỏng. ưu điểm nổi bậc của ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ tr ượt c ủa ch ất lỏng) nhờ vậy giảm được tải trọng động cho động cơ và hệ thống truyền lực. Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mô men dư (dù số vòng quay của động cơ rất thấp) gây khó khăn cho việc gài số. Vì vậy ly hợp thủy l ực thường được dùng kết hợp với một ly hợp ma sát cơ khí để ngắt hoàn toàn ly hợp khi gài số. Ngoài ra ly hợp thuỷ lực luôn luôn có sự trượt (ít nhất 2 ÷ 3%) do vậy gây thêm tổn hao công suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe. Mặc khác ly hợp thủy lực đòi hỏi cao về độ chính xác và kín khít cũng như dầu đặc biệt (có độ nhờn và SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 7
  8. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô nhiệt độ đông đặc thấp, không sủi bọt .v.v. ) nên giá thành ly hợp nói riêng và ôtô nói chung rất cao. Vì vậy ly hợp loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các loại xe đ ặc biệt có công suất riêng lớn. 1.3.3. Ly hợp điện từ Đó là loại ly hợp mà mô men hình thành ở ly hợp nhờ mo men điện từ. Ly h ợp điện từ truyền động êm dịu. Tuy vậy kết cấu kồng kềnh nên ít dùng trên ôtô mà thường được sử dụng trên tàu hoả, máy công trình... 1.4. Điều khiển 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 thển là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy lực.Điều khiển ly hợp có trợ lực được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho người lái xe nhất là xe tải và xe khách có tải trọng lớn.Việc trợ lực cho ly hợp có thể là khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo. 1.4.1.Điều khiển cơ khí: • 11 10 9 8 7 1 12 2 13 3 6 4 5 Hình 1.5 : Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu cơ khí 1.Bàn đạp; 2.Thanh kéo; 3.Đòn trung gian; 4.Thanh đẩy; 5.Càng mở (bên ngoài); 6.Càng mở(bên trong); 7.Lò xo hồi vị; 8.Ổ bi tỳ; 9. Giá tùy động; 10. Nạng mở; 11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm ma sát. Nguyên lý làm việc: Lực tác dụng từ bàn đạp 1 sẽ thông qua đòn bẩy để kéo thanh kéo 2,đẩy thanh 4 qua phải làm quay càng mở 5-6 để ép vào ổ bi tỳ 8, tác dụng lực để mở ly hợp. Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy. Nhược điểm: SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 8
  9. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô • Mòn các khớp sau thời gian làm việc, tăng hành trình tự do của bàn đạp dẫn đến mở không hết ly hợp. • Bố trí phức tạp, khó khăn nhất là khi ly hợp ở xa vị trí người lái xe (động cỏ bố trí sau). • Hiệu suất thấp khi mòn và cũ. 1.4.2.Điều khiển thủy lực 3 4 5 6 7 8 1 2 9 12 11 10 Hình 1.6 : Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu thuỷ lực 1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ; 6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác: 10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép. Nguyên lý làm việc:Dưới tác dụng của lái xe từ bàn đạp, dầu trong xilanh chính 8 sẽ theo đường ống để đến xylanh công tác 9.Dầu cao áp sẽ đẩy piston và do đó đẩy cần piston quay càng mở 10 tiến hành mở ly hợp. Ưu điểm: • Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp. • Có tính khuyếch đại cao. • Hiệu suất cao, độ cứng vững cao. • Giảm tải trọng động , có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp. • Dể lắp đặt. Nhược điểm: • Kết cấu phức tạp,yêu cầu độ kín khít cao. • Làm việc kém tin cậy khi có rò rỉ. SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 9
  10. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô • Giá thành cao. • Bảo dưỡng sửa chữa phức tạp. 1.4.3.Điều khiển ly hợp có trợ lực Điều khiển ly hợp có trợ lực cho phép giảm nhẹ lực điều khiểncủ lái xe trong quá trình mở ly hợp. Vì vậy được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ôtô. 1.4.3.1.Trợ lực lò xo Điều khiển ly hợp có trợ lực lò xo (hoặc trợ lực chân không) với khả năng trợ lực không lớn nên sử dụng hạn chế trên một số xe con hoặc xe tải nhỏ. F1 F1 F3 F2 . Nguyên lý trợ lực: Khi không mở ly hợp lò xo có tác dụng như một lò xo hồi vị để kéo bàn đạp về vị trí ban đầu. Khi mở ly hợp, vị trí bàn đạp di chuyển quanh tâm cố định làm cho đầu di động của lò xo di chuyển theo và vì vậy phương của l ực kéo lò xo chuyển dần về phía bên kia của tâm quay bàn đạp. Tại vị trí bàn đạp ứng với lúc mở ly hợp hoàn toàn, lực của lò xo có tác dụng hỗ trợ lực cho bàn đạp của người lái, làm giảm lực tác dụng của người lái xe trong quá trình mở ly hợp. 1.4.3.2.Trợ lực khí nén a. Điều khiển ly hợp cơ khí có trợ lực khí nén SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 10
  11. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Pbd 7 6 5 4 1 3 2 Hình 1.8 : Sơ đồ dẫn đông cơ khí trợ lực khí nén 1.Thanh đẩy; 2.Van; 3.Cần đẩy; 4.Piston trọ lực; 5.Cần piston trợ lực; 6.Ổ bi tỳ; 7.Bình khí nén. Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng của lực bàn đạp để mở ly hợp, cần đẩy với van sẽ dịch chuyển tương đối với thanh đẩy làm mở van cấp khí nén.Khí nén từ bình chứa qua van theo đường ống đến xilanh trợ lực khí nén. Lực do áp suất khí nén t ạo trong xylanh sẽ đẩy cần piston cùng với lực đẩy trên cần đẩy tiến hành mở ly hợp. Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị các chi tiết trở về vị trí ban đầu, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đ ường thông ra ngoài khí quyển. b. Điều khiển thủy lực trợ lực khí nén SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 11
  12. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 14 3 4 5 6 15 16 1 2 7 8 9 10 11 12 13 20 19 18 17 Hình 1.9 : Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén 1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ; 6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác: 10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép. Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng lực lái xe từ bàn đạp 1, dầu trong xilanh chính sẽ theo đường ống để đến xylanh công tác. Dầu cao áp sẽ đẩy piston đ ể tiến hành mở ly hợp. Đồng thời áp suất dầu cũng tác dụng lên piston của xilanh13 điều khiển mở van cấp khí nén cho hệ thống trợ lực. Khí nén từ bình chứa qua van rồi đ ến xylanh tr ọ l ực khí nén hỗ trợ thêm lực mở ly hợp.Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, dầu trong các xylanh sẽ trở về, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đường thông ra ngoài khí quyển. SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 12
  13. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 2.1 Mô men ma sát của ly hợp Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ M emax được xác định : Mms = Memax.β [N.m] Trong đó : Mms [N.m]. : Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp. Memax : Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m]. Theo đề Memax = 275[Nm]. β : Hệ số dự trữ của ly hợp. Hệ số dự trữ β tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm momen ma sát trong quá trình sử dụng như: Mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15% ÷20%. Giảm độ đàn hồi của lò xo ép làm giảm 8% ÷ 20%. Như vậy tổng lực ép do các yếu tố trên sẽ bị giảm khoảng 23% ÷30%.Hệ số β phải chọn không được nhỏ quá tuy vậy cũng không được lớn quá. Nếu β lớn thì phải tăng lực ép do đó cần tăng lực điều khiển ly hợp nên gây mệt mỏi cho người lái. Cùng v ới đó thì kích thước của ly hợp tăng và mất vai trò của cơ cấu an toàn. Căn cứ vào chủng loại xe và điều kiện làm việc thường xuyên của nó để chọn hệ số dự trữ β . Theo bảng B1.1 Bảng chọn hệ số dự trữ ly hợp β Loại xe Trị số β Xe tải, khách, máy kéo vận tải 1,60- 2,25 Ta có xe tải có trọng lượng không lớn, làm việc trong điều kiện bình thường, nên chọn hệ số dự trữ β về phía giới hạn giữa nên chọn β = 2. Thay số ta có : Mms = 275.2 = 550 [Nm]. SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 13
  14. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 2.2 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp 2.2.1.Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động dα R2 dρ ρ R1 Hình 2.1 : Sơ đồ tính toán đĩa ma sát Ta có bán kính ngoài của bề mặt ma sát ly hợp được xác định theo [1]: 3.β .M e max R2 = ( ) 3 2.z ms .µ.π . p. 1 − K R 3 Trong đó : µ : Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát chọn µ = 0,25 zms : Số đôi bề mặt ma sát; ưu tiên chọn một đĩa bị động nên zms = 2. p : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát. Để bảo đảm tuổi thọ cho các tấm ma sát, giá trị cho phép [p] = (1,4.105 ÷ 2,5.105 )[N/m2]. Vì ly hợp có điều kiện làm việc tương đối cao nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên p = 2,2.105 [N/m2]. R1 KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, KR = . R2 Có thể chọn KR theo giới hạn . KR = 0,55.theo [1] : (0,53-0,75). Thay số vào công thức trên ta tính được : 3.2.275 R2 = ( ) 3 2.2.0,25.π .2,2.10 5 1 − 0,55 3 = 0,142 [m] = 142 ( mm) Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R1 : R1 = R2.KR = 142.0,55 = 78,1 (mm) ≈ 78 [mm] SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 14
  15. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 2.2.2. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m2] theo [1] : = π. (R 2 − R 1 ) 2 2 S = π. (0,142 − 0,078 ) 2 2 S = 0,044[m2] Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát Rtb [m] theo [1] 2 R2 − R13 3 Rtb = 3 R2 − R12 2 2 (0,142 3 − 0,078 3 ) Rtb = 3 (0,142 2 − 0,078 2 ) = 0,1131 [m] ≈ 113 [mm]. 2.2.3. Lực ép cần thiết FCT Lực ép cần thiết lên đĩa để truyền được mômen ma sát Mms β .M e max Fct = [N] µ .Rtb z ms Thay số vào ta có: 2.275 Fct = = 9734,513s [N] 0,25.0,113.2 Vậy Fct = 9734,513 [N]. 2.2.4. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp M ω ωe ωe (t β.M emax ) ωe = ωa Je Ja ( t) ms (t) M ωa ωe M e M a ωa Ma M ms ωa t1 t2 t Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng thời sinh SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 15
  16. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trựơt. Nếu cường đ ộ tr ượt 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 khả năng ép c ủa chúng. Vì vậy, việc xác định công trượt, công trượt riêng để hạn chế sự mòn, khống chế nhiệt độ cực đại nhằm bảo đảm tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết. 2.2.4.1. Mô men quán tính qui dẫn Ja [kg.m2]: Mô men quán tính khối lượng qui dẫn J a được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động theo [1]:  G + G m  rbx 2 Ja =  a    (i i i ) 2 δ t  g  h po Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô, Ga = 3000.9,81 = 29430 [N]. Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, Gm = 0[N]. g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2]. rbx : Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, rbx = 0,35 [m]. ih : Tỷ số truyền của hộp số. Tính công trượt cho số một, . ip : Tỷ số truyền số phụ. Không có hộp số phụ, ip = 1. io : Tỷ số truyền của truyền lực chính. δt : Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực; trong tính toán có thể lấy bằng δt = 1,05 ÷ 1,06. Chọn δ = 1,05. • Xác định tỷ số truyền lực chính io : Giá trị tỷ số truyền lực chính io cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số truyền cao nhất của hộp số ihn được xác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của động cơ ωemax ωN Vmax = Rbx ,với ihn=1 ihn .i0 ω n Rbx π .n.Rbx π .4200.0,35 i0 = = = = 4,618 => Vmax Vmax 1000 30.120. 3600 • Tính ih1 : ( tính cho số 1) Theo công thức IV-31 trang 128 sách lý thuyết ô tô – máy kéo , tác gi ả : Nguy ễn Hữu Cẩn. Ta có : SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 16
  17. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Gψ max Rbx ih1 ≥ M e max .i0 .η t Bảng B 2- 1 : Bảng tham khảo các thông số ψ max ( sách hướng dẫn thiết kế ô tô – Lê Văn Tụy ): Loại xe ψ max Vận tải, khách trung bình 0,3 – 0,4 Chọn ψ max = 0,3 29430.0,3.0,35 => ih1 ≥ = 2,863 275.4,618.0,85 Trong ηt đó : : hiệu suất hệ thống truyền lực Xe tải: ηt = 0,85 – 0,89 . chọn : ηt = 0,85 Kiểm tra ih1 theo điều kiện bám: Pkmax ≤ Gφφmax Gϕϕ max Rbx => ih1 ≤ M e max .i0 .ηt Với Gφ : trọng lượng bám của cầu chủ động.Đối với xe con tải trọng phân bố đều trên các cầu => Gφ=Ga/2=29430/2=14715[N]. φmax : hệ số bám lớn nhất (φmax = 0,6- 0,8). Chọn φmax = 0,7. 14715.0,7.0,35 => ih1 ≤ = 3,339 275.4,618.0,85 Chọn ih1=3.  29430  0,35 2 => J a =   2 1,05 = 2,01 (kg.m2)  9,81  (4,618.3) 2.2.4.2. Mô men cản chuyển động qui dẫn Ma [N.m] Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính theo [1]: rbx M a = [ (Ga + Gm )ψ + Pω ] it η t Trong đó : ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường. Tính cho đường có ψ = 0,02 Pω : Lực cản của không khí. Khi khởi hành xe thì Pω = 0 (vì tốc độ quá nhỏ). it : Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (it = ih1.ip.io). ηt : Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực. Xe tải, chọn ηt = 0,85. Thay số ta được : SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 17
  18. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô 0,35 M a = [ 29430.0,02] = 17,49 [Nm]. 3.1.4,618.0,85 2.2.4.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2) Chúng ta có thể chọn một trong hai cách tính sau: Tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t0 : Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t0 = 1,1 ÷ 2,5 [s] (chọn thời gian càng lớn, quá trình đóng ly hợp càng êm dịu nhưng công trượt sẽ tăng). ωe : tốc độ góc động cơ khi đóng ly hợp, khi tính toán lấy bằng tốc độ góc ứng với momen cực đại ωe = ωM = nM.π/30 = 2200.π/30 = 230,267 [rad/s]. ωa :tốc độ góc trục ly hợp.Tính toán cho lúc khởi động xe nên ωa =0. Tính thời gian trượt t1, t2 :  (ω e − ω a ).2.J a t 2 = (k .M  d e max − M a )  t = t Ma   1 2 ( k d .M e max − M a ) Sử dụng công cụ solver của Microsoft Excel, với điều kiện ràng buộc k d > 0 và kd <= 1,5ß ( kd <= 3) Hệ số kết thúc trượt kd : kd = 1,61 khi t0 = 2,5 Thay kd vào công thức tính thời gian trượt t1 , t2 ta có : (ω e − ω a ).2. j a t2 = = 2,396( s ) k d .M e max − M a Ma t1 = t 2 . = 0,1035( s ) k d .M e max − M a Kiểm tra hệ số đặc trưng cho cường độ tăng momen K ( Nm/s) K = Ma/t1 = 17,49/ 0,10351 = 168,99 ≈ 169 ͌ (Nm/s) So sánh với giá trị kinh nghiệm , đối với xe tải : K = 150 -750 ( Nm/s) Vậy : thỏa mãn 2.2.4.4. Tính công trượt tổng cộng của ly hợp Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] dược xác định : t 2  1 L = M a .(ω e − ω a ). 1 + t 2  + J a .(ω e − ω a ) 2 2 3  2 SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 18
  19. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô Trong đó : t1, t2 : Thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn. Thay số các đại lượng đã biết vào ta tính được công trượt L [J]:  0,1035 2  1 L = 17,49.(230,267 − 0). + .2,396  + 2,01.( 230,267 − 0) 2  2 3  2 = 59929,47 [J]. 2.2.4.5. 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 ,kí hiệu lr [J/m2] theo [1] ta có : L lr = z ms π(R 2 − R 1 ) 2 2 Trong đó : L : Công trượt tổng cộng của ly hợp. zms : Số đôi bề mặt ma sát, ly hợp một đĩa bị động nên zms = 2. R2, R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài, vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát. Thay số vào ta có : 59929,47 lr = 2.π .(0,142 2 − 0,078 2 ) = 677419,84 [J/m2] = 677 [KJ/m2]. Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe tải (l r ≤ 800 [KJ/m2]) thì ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp. 2.2.5.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 nóng các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để bảo đảm sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma sát, không gây nên sự cháy các tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xo ép.v.v.. Với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định từ : ν.L = m.c.∆T Trong đó : L : Công trượt của toàn bộ ly hợp [J]. SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 19
  20. Đồ án môn học : Tính toán thiết kế ly hợp ôtô ν : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp một đĩa bị động thì ν = 0,50. c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép hoặc gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg0K]. m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg]. ∆T : Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, [0C]. Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành c ủa ôtô (ứng với hệ số cản của đường ψ = 0,02) không được vượt quá 100C. Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là : 0,5.59929,47 m ≥ = 6,22 [kg] 481,5.10 2.2.6. Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt) Bề dày tối thiểu đĩa ép δ[m] được xác định theo khối lượng tính toán chế độ nhiệt (m) ở trên có thể được xác định theo công thức : m δ ≥ π(R 2 − R 2 )ρ 2 1 Trong đó: ρ : Khối lượng riêng của đĩa ép. Với vật liệu làm bằng gang ρ ≈ 7800 [kg/m3] Thế số các đại lượng đã biết, ta xác định được bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế độ nhiệt do trượt: 6,22 δ ≥ π (0,142 2 − 0,078 2 ).7800 δ ≥ 0,01803 [m] ≈ 18[mm]. Chọn δ = 20 mm để đảm bảo tính bền cần thiết. 2.2.7. Tính toán lò xo ép dây xoắn hình trụ 2.2.7.1. Lực ép cần thiết của một lò xo Flx [N] khi làm việc theo [1]: ko.F Flx = [N] z lx Trong đó : - F : Lực ép cần thiết của ly hợp, [N] SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản