TKMH KCTT - Cao Anh Tài

Tên đề tài: Thiết kế ly hợp ô tô
Sinh viên: Cao Anh Tài

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ ƠTƠ
------    ------

THIẾT KẾ MƠN HỌC
KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ
NỘI DUNG: THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ
Họ tên: Cao Anh Tài
Mã sinh viên: 171300403
Lớp : Cơ khí ơ tơ 1
Hệ : Chính quy

Khóa : 58

Giáo viên hướng dẫn: PGS.Ts.Vũ Tuấn Đạt


Hà Nội

MỤC LỤC


LỜI NĨI ĐẦU
Hiện nay, giao thơng vận tải là nhu cầu cần thiết của con người và xã hội. Nó
chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Phương tiện vận tải ngày
càng phát triển hoàn thiện và hiện đại với nhiều các phương tiện vận chuyển
chuyên dùng . Trong đó ơ tơ là loại phương tiện đóng vai trị rất quan trọng trong

việc vận chuyển hàng hóa và chun trở người. Ơ tơ có tính năng cơ động, dễ sử
dụng, rất phù hợp với nhu cầu giao thông vận tải của nước ta hiện nay.
Phát triển nghành công nghiệp ô tô ở nước ta phải gắn kết với tổng thể phát
triển chung của cả nước. Để đảm nhiệm được vai trị quan trọng đó ngành ơ tơ
phải nghiên cứu, sáng tạo, tiếp thu, tìm tịi, học hỏi các tiến bộ khoa học kỹ thuật
của các nước bạn. Đưa nước ta ngày càng phát triển, hội nhập với nền kinh tế thế
giới, sánh vai với các cường quốc trên thế giới.
Đối với nước ta hiện nay, với điều kiện giao thơng cịn nhiều khó khăn,
đường xá cịn nhiều đèo dốc, địa hình phức tạp nhiều bụi bẩn, và đặc biệt phải
thường xuyên tăng tải... Do vậy sau một thời gian vận hành thường hay hư hỏng
các cụm như: phanh, ly hợp, cầu, nhíp,.... Nhu cầu thực tế đặt ra là phải nắm bắt
được các thông số kỹ thuật, các chỉ tiêu làm việc của các cụm, tính bền của các
chi tiết để phục vụ, sửa chữa, thay thế, củng cố các thiết bị, góp phần nâng cao
tính an toàn cho người sử dụng, đáp ứng nhu cầu thực tế
Em được giao nhiệm vụ “Tính tốn thiết kế hệ thống ly hợp cho xe khách“
tham khảo một số loại xe thông dụng. Ly hợp trên xe là loại ly hợp ma sát khơ,
một đĩa, lị xo trụ, dẫn động thủy lực, trợ lực khí nén.


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP
1.1 Những vấn đề chung về ly hợp
1.1.1. Cơng dụng
Có nhiệm vụ truyền và cắt mômen từ trục khuỷu động cơ tới hệ thống truyền
lực.
Là một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động
cơ khi chịu quá tải lớn.
Ly hợp có khả năng dập tắt hiện tượng cộng hưởng trong truyền động nhằm
nâng cao chất lượng truyền lực
1.1.2. Phân loại
- Theo phương pháp truyền mô men chia ra:

+ Ly hợp ma sát: Mô men truyền động nhờ các mặt ma sát.
+ Ly hợp thủy lực: Mô men truyền nhờ chất lỏng.
+ Ly hợp nam châm điện: Mô men truyền nhờ tác dụng của trường nam
châm điện.
+ Loại liên hợp: Mô men truyền nhờ các loại trên kết hợp.
- Tùy theo hình dạng của chi tiết ma sát chia ra:
+ Ly hợp đĩa: Phần bị động gồm một, hai hoặc nhiều đĩa.
+ Ly hợp nón: Đĩa bị động có dạng hình nón.
+ Ly hợp hình trống: Phần bị động làm theo kiểu má phanh và tang trống.
Loại ly hợp hình nón và tang trống ngày nay khơng dùng trên ơ tơ nữa vì mơ
men qn tính của chi tiết bị động của chúng lớn gây nên tải trọng va đập lên hệ
thống truyền lực khi đóng ly hợp.
Đối với ô tô loại ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất.
- Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa chia ra:
Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa): lực ép sinh ra
do các lò xo


+ Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lị xo cịn có lực ly tâm
của trọng khối ép thêm vào.
+ Loại ly tâm: ly hợp ly tâm thường sử dụng khi điều khiển tự động. Ở ly
hợp này lực ly tâm sử dụng để đóng và mở ly hợp, còn áp lực ở trên đĩa ép được
tạo ra bởi lị xo. Ít khi lực ly tâm sử dụng để tạo ra áp lực trên đĩa ép.
- Theo kết cấu cơ cấu đĩa ép chia ra:
+ Ly hợp thường đóng.
+ Ly hợp khơng thường đóng.
1.1.3. u cầu
Ly hợp đòi hỏi các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền hết mômen từ động cơ tới HTTL ở mọi điều kiện sử dụng.
- Khi khởi hành xe, hoặc chuyển số, q trình đóng ly hợp phải êm dịu, để

giảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL
- Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dịng truyền nhanh chóng, dứt khốt.
- Khối lượng các chi tiết, momen qn tính của phần đĩa bị động ly hợp phải
nhỏ, dễ dàng thực hiện chuyển số.
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo
lắp.
Ngoài các yêu cầu trên, ly hợp cũng như các chi tiết máy khác, cần đảm bảo
độ bền cao, làm việc tin cậy, giá thành hạ.
1.2. Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại cơ cấu ly hợp
Cấu tạo chung của ly hợp gồm:
- Phần chủ động:
+ Vỏ ly hợp được bắt cố định với bánh đà bằng các bu lông
+ Đĩa ép
- Phần bị động:
+ Đĩa bị động
+ Trục ly hợp
- Phần tạo lực ép:
+ Lò xo ép
- Phần đóng, mở ly hợp:


+ Bàn đạp
+ Càng mở
+ Ổ bi tỳ
+ Đòn mở
1.2.1. Cụm ly hợp ma sát một đĩa lò xo trụ nén biên

Hình 1.1. Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa lò xo trụ nén biên
1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát; 3- Đĩa ép; 4- Lò xo trụ; 5- Vỏ ly hợp; 6- Bạc
mở; 7- Lò xo giảm chấn; 8- Đòn mở; 9- Bi ‘T’;10- Càng mở.

Nguyên lý làm việc: Ly hợp thuộc loại thường đóng
- Trạng thái đóng ly hợp:
Bàn đạp ly hợp ở trạng thái ban đầu. Dưới tác dụng của lò xo trụ (4), đĩa bị
động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lị xo (4).
Mơmen ma sát được tạo lên giữa chúng. Mômen xoắn truyền từ phần chủ
động tới phần bị động qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động (2) với bánh đà
và đĩa ép tới trục bị động của ly hợp sang hộp số. Khi làm việc do một số
nguyên nhân nào đó mà mômen hệ thống chuyền lực lớn hơn giá trị mơmen
ma sát ly hợp, ly hợp sẽ trượt và đóng vai trị là cơ cấu an tồn tránh q tải
cho hệ thống truyền lực.
- Trạng thái mở ly hợp:
Khi tác dụng lực điều kiện lên bàn đạp. Bàn đạp dịch chuyển làm đòn kéo
dịch chuyển làm càng mở (10) tác động lên ổ bi tỳ (9) dịch sang trái khắc
phục khe hở “δ”, tác động đòn mở (8) ép lò xo (4) kéo đĩa ép (3) dịch sang
phải tách các bề mặt ma sát của đĩa bị động ra khỏi bánh đà và đĩa ép.


Mômen ma sát giảm giần và triệt tiêu. Ly hợp được mở ngắt mômen truyền
từ động cơ tới hệ thống truyền lực.
1.2.2. Cụm ly hợp ma sát một đĩa lò xo đĩa

Hình 1.2. sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát một đĩa lò xo màng
1-Bàn đạp; 2-Lò xo hồi vị; 3-Đòn kéo; 4-Càng mở; 5-Trục bị động; 6-Ổ bi
tỳ; 7-Vỏ ly hợp; 8-Lò xo đĩa; 9-Đĩa ép;10-Đĩa ma sát; 11-Bánh đà; 12-Then hoa;
13-Trục khuỷu.
Nguyên lý làm việc: Khác với ly hợp lị xo trụ nén biên, loại này có lị xo ép
dạng đĩa có vành trong tựa vào vỏ ly hợp, vành ngồi nối với đĩa ép. Việc đóng
mở được thực hiện nhờ đòn mở, đầu trong của đòn mở có thể tựa vào ổ bi mở, đầu
ngồi nối với đĩa ép, điểm tựa giữa đặt trên vỏ ly hợp tạo nên cơ cấu đòn bẩy.
1.2.3. Cụm ly hợp ma sát 2 đĩa lò xo trụ nén biên

Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát 2 đĩa lò xo trụ nén biên
1-Bánh đà; 2-Lò xo ép trung gian; 3- Đĩa ép trung gian ; 4- Đĩa ma sát ; 5Bulong hạn chế; 6-Đĩa ép ngoài; 7-Lò xo trụ ; 8-Vỏ ly hợp; 9-Bạc mở; 10-Trục;
11-Càng mở; 12-Bi ‘T’; 13-Đòn mở; 14-Lò xo giảm chấn
Nguyên lý làm việc:
Trạng thái đóng ly hợp: ở trạng thái này các lò xo 7 một đầu tựa vào vỏ ly
hợp 8, một đầu tựa vào đĩa ép 6 tạo lực ép đẻ ép chặt toàn bộ các đĩa ma sát 4 và
đĩa ép trung gian 3 với bánh đà 1 làm cho phần chủ động và phần bị động tạo
thành một khối cứng. Khi này mô men từ động cơ được truyền từ phần chủ động
sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa ma sát 4 với đĩa
ép trung gian 3 với đĩa ép 6 và lị xo ép 7. Tiếp đó, mô men được truyền vào
xương đĩa bị động qua giảm chấn 14 đến moay ơ rồi truyền vào trục ly hợp. lúc
này giữa bi T 12 và đòn mở 13 có 1 khe hở 3-4mm.
Trạng thái mở ly hợp: khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp
của hộp số, người lái tác dụng 1 lực vào bàn đạp thông qua càng mở 11, bạc mở 9
mang bi T 12 dịch chuyển sang trái. Sau khi khắc phục hết khe hở bi 12 sẽ tỳ vào
đòn mở 13. Nhờ có khớp bản lề của địn mở liên kết với vỏ 8 nên đầu kia của đòn
mở 13 sẽ kéo đĩa ép 5 nén lò xo 7 lại để dịch chuyển sang phải tạo khe hở giữa
các đĩa ma sát với các đĩa ép, đĩa ép trung gian và bánh đà. Khi này các bề mặt ma
sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp được tách ra và ngắt sự truyền
động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số.

1.3. Sơ đồ cấu tạo, nguyên lý làm việc của một số loại dẫn động ly hợp
1.3.1. Dẫn động bằng thủy lực


1

2

3

4

5

6

7

8

9
10

δ

11

Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo dẫn động ly hợp thủy lực
1. Đĩa bị động; 2. Đĩa ép; 3. Lò xo ép; 4. Bi T; 5. Lò xo hồi vị bi T; 6. Xi
lanh chính; 7. Lò xo hồi vị bàn đạp; 8. Bàn đạp; 9. Càng mở; 10. Xi lanh công
tác; 11. Ống dẫn dầu
Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng một lực Q vào bàn đạp ly hợp 8, nhờ thanh đẩy đẩy
pitston của xy lanh chính 6 sang trái, lúc này dầu đi qua ống dẫn dầu 11 vào xy
lanh công tác 10, đẩy piston sang phải, làm cho càng mở ly hợp càng mở 9 quay
quanh tâm O, đồng thời đẩy Bi T mở sang trái . Bi T mở tác động nên đầu dưới
của đòn mở ly hợp tách đĩa ép ra khỏi bề mặt ma sát. Ly hợp được mở.

Khi người ta thả bàn đạp ly hợp 1, thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2 và lò
xo ép làm các piston của xilanh chính và xylanh cơng tác từ từ trở về vị trí ban
đầu.
1.3.2. Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
7

8

9

10

11

12

6
5

Hình
cấu tạo
ly hợp
trợ lực khí
1.
khí; 2. Xi

4
3
2
1

δ

1.5: Sơ đồ
dẫn động
thủy lực
nén
Ống dẫn
lanh công


tác; 3. Càng mở; 4. Đĩa bị động; 5. Đĩa ép; 6. Lò xo ép; 7. Bi T; 8. Lò xo hồi vị;
9. Bình khí nén; 10. Xi lanh phân phối; 11. Lò xo hồi vị bàn đạp; 12. Bàn đạp.
Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp 12, làm cho đòn dẫn
động đẩy thân van phân phối 10 sang trái. Khi mặt trái của thân van phân phối
chạm vào đai ốc hạn chế hành trình nắp trên cần piston thì làm cho càng mở ly
hợp 3 quay quanh giá và đẩy bi T sang trái. Đồng thời với việc khi nắp bên phải
của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn chế hành trình của cần piston thì đầu
piston van phân phối cũng tỳ vào phớt van và làm van mở ra. Khí nén lúc này từ
khoang qua van rồi theo đường dẫn khí nén 1 vào xylanh 2 và đẩy xylanh lực dịch
chuyển làm càng mở 3 quay quanh giá. Ly hợp được mở.
Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp thì dưới tác dụng của lò xo
hồi vị 11 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu. Đồng thời thơng qua địn dẫn động kéo
thân van phân phối sang phải, khi mặt đầu bên phải của piston van phân phối
chạm vào mặt bích bên phải của thân van thì piston được đẩy sang trái, làm càng
mở ly hợp 3 quay và đẩy bạc mở ly hợp 19 sang phải. Cùng lúc đó, dưới tác dụng
của lò xo hồi vị phớt van phân phối và đẩy van này đóng kín cửa van. Khí nén từ
xilanh lực 2 theo đường dẫn khí nén 1 vào khoang và qua đường thơng với khí
trời ở thân piston ra ngồi. Lúc này ly hợp ở trạng thái đóng hồn tồn.

1.3.3. Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng


Hình 1.6. Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực chân không
1. Ống dẫn dầu; 2. Xy lanh công tác; 3. Càng mở; 4. Ổ bi T; 5. Đĩa ép; 6. Đĩa bị
động; 7. Lò xo ép; 8. Lò xo hồi vị; 9. Họng hút; 10. Bàn đạp; 11. Lò xo hồi vị bàn
đạp; 12. Bộ trợ lực; 13. Xy lanh chính.
Nguyên lý làm việc:
Cụm van điều khiển là bộ van kép thực hiện đóng mở các đường dẫn khí
theo hành trình của thanh điều khiển (8). Van (6) bố trí trong thân van và được
điều khiển bởi thanh (8) thơng qua các lị xo đỡ van. Đế van ngồi được hình
thanh bởi bề mặt trong của pit tơng. Vàng ngoài của van (6) và đế van ngoài tạo
nên một cửa van có tác dụng đóng mở đường khí I. Mặt đầu của trục nối là để
van trong cùng với vành trong của van cao su (5) tạo thành cửa van để đóng mở
đường khí II.


CHƯƠNG II: THIẾT KẾ TÍNH TỐN LY HỢP
2.1. Xác định momen ma sát của ly hợp
Mms = β.Memax

(2.1)

Trong đó:
Mms : Momen ma sát của ly hợp, (N.m).
β : Hệ số dự trữ của ly hợp.
Memax : Momen xoắn cực đại của động cơ, (N.m). Memax = 810 (N.m)
Hệ số dự trữ β phải lớn hơn 1 tức là Mms > Memax để đảm bảo truyền hết
momen xoắn cực đại của động cơ trong mọi điều kiện làm việc. Tuy nhiên hệ số β

phải nằm trong giới hạn cho phép bởi nếu β quá lớn sẽ làm cho kích thước của đĩa
ma sát cũng như kết cấu của bộ ly hợp tăng lên, làm hệ thống truyền lực có thể bị
quá khách.
Memax = 810 (N.m).
Đối với ơ tơ khách thì hệ số β = 1,6 ÷ 2,25. Chọn β = 1,7
Thay số ta có: Mms = 1,7.810 = 1377 (N.m)
2.2. Xác định các thông số cơ bản của ly hợp
2.2.1. Đường kính (bán kính) ngồi và đường kính (bán kính) trong của đĩa ma
sát
Bán kính ngồi đĩa (R2) bán kính ngồi của đĩa bị động bị giới hạn bởi bán
kính của bánh đà động cơ, thường được chọn sơ bộ theo cơng thức kinh nghiệm:
(cm)

(2.2)

Trong đó:
Memax : Momen xoắn cực đại của động cơ, (N.m). Memax = 810 (N.m)
C: Hệ số kinh nghiệm, với ô tô khách ta chọn C = 3,6
Suy ra:
(cm)


Bán kính trong đĩa (R1) : bán kính trong R1 và bán kính ngồi R2 khơng được
khác nhau q lớn, vì sự chênh lệch bán kính dẫn đến sự chênh lệch tốc độ trượt
tiếp tuyến và gây ra hiện tượng mịn khơng đều của vịng ma sát kể từ trong ra
ngồi, do đó:
(2.3)
=
= (12,561 ÷ 17,775)
 R1 = 16 (cm)

2.2.2. Đường kính (bán kính) ma sát trung bình

Hình 2.1. Sơ đồ tính tốn đĩa ma sát
R1. Bán kính trong; Rtb. Bán kính ma sát trung bình; R2. Bán kính ngoài.
Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát Rtb (cm):
(2.4)
(cm)

2.2.3. Số đĩa ma sát


Xác định số đơi bề mặt ma sát:
p

(2.5

Trong đó:
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 810 N.m
β – Hệ số dự trữ của bộ ly hợp, β = 1,7
µ - Hệ số ma sát; µ = 0,25 ÷ 0,3; chọn µ = 0,25.
Rtb – Bán kính ma sát trung bình
[P] = 2.π.Rtb.b.[q] : lực ép cho phép lên đĩa bị động;
Trong đó:
b = R2 – R1 bề rộng vành ma sát; b = 23,7 – 16 = 7,7 (cm) = 0,077 (m)
[q] - Áp lực cho phép trên đĩa bị động; Ở ô tô, bề mặt ma sát giữa
gang với Phe ra đơ có [q] = 100 ÷ 250 (KN/m2). Với ơ tơ khách, chọn
q= 200 (KN/m2) = 200000 (N/m2).
[P] = 2. π. 0,201 .0,077.200000 = 19449 (N.m)
Suy ra:
p

Khi tính p ta phải làm tròn theo giá trị nguyên chẵn gần nhất, chọn p = 2
Xác định số đĩa ma sát:
(đĩa)

(2.6)

2.2.4. Lực ép của đĩa ép khi đóng hồn tồn
P
Trong đó:
Me max - Mơmen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 810 N.m
β – Hệ số dự trữ của bộ ly hợp, β = 1,7
µ - Hệ số ma sát; µ = 0,25 ữ 0,3; chn à = 0,25.
Rtb Bỏn kớnh ma sát trung bình
Suy ra:
P = 13701,5 (N)
2.3. Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp

(2.7)


2.3.1. Công trượt riêng
a) Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ theo công thức kinh
nghiệm của viện HAMIT
L=

5, 6* G * M e max *(no /100) 2 * rb2
io * ih * i f *(0,95* M e max * it − G * rb *ψ )

(2.8)

Trong đó:
L - Cơng trượt của ly hợp khi khởi động tại chỡ (N.m);
G - Trọng lượng tồn bộ của ôtô. G = 15500 (Kg);
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 810 N.m;
no - Số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ.
Chọn no = 0,75 nM = 0,75*1200 = 900 vg/ph. Với nM là số vòng quay ứng với
momen cực đại của động cơ.
rb - Bán kính làm việc của lốp với cỡ lốp 12R22.5
Trong đó:
B - bề rộng lốp, B = 12 inch B = 12*25,4 = 304,8 (mm),;
Tỉ lệ chiều cao của lốp. H= 0,6*B= 0,6*304,8 = 182,88 (mm);
d - Đường kính vành xe. d=22.5 inch d =22.5*25,4=571,5 (mm);
r0 - Bán kính thiết kế của bánh xe, r0 được tính theo cơng thức:
r0 = (H +d/2)
- Hệ số biến dạng của lốp, chọn loại lốp áp suất thấp; =0,935
Vậy rb = λ*r0 = 0,935*(182,88 + 571,5/2) ≈ 438 (mm) = 0,438 (m)
it = i0 *ih1 *if (tỷ số truyền của hệ thống truyền lực);
i0 = 5,30 (tỷ số truyền của truyền lực chính);
ih1 = 6,90 (tỷ số truyền của tay số 1);
if=1 (tỷ số truyền của truyền ở tay số thấp);
Ψ - Hệ số cản tổng cộng của đường, ( Ψ = f + tgα );
f - Hệ số cản lăn;
α - Góc dốc của đường;
Khi tính tốn có thể chọn Ψ = f = 0.16;
Vậy công trượt sinh ra khi khởi động tại chỗ là:


(J)
b) Xác định công trượt riêng:
Công trượt riêng là chỉ tiêu đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát.

Ta có cơng thức tính cơng trượt riêng như sau:
(J/cm2)

(2.9)

Trong đó:
L0 - Công trượt riêng;
L - Công trượt của ly hợp L = 1104,27 (J);
F - Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (cm2),
F=

π

.(R22- R12);

R1, R2 lần lượt là bán kính trong, bán kính ngồi của đĩa bị động;
F=

π

.(2372 – 1602) = 96035,3 (mm2) = 960 (cm2)

p - Số cặp bề mặt ma sát, p = 2;
Thay số ta có : (KGm/cm2 )
Giá trị cơng trượt riêng cho phép [L0] đối với xe ô tô du lịch là: [L 0] = 10 -12
(KGm/cm2)
Do L0 < [L0]. Vậy L0 thoả mãn.
2.3.2. Sự tăng nhiệt độ của đĩa ép
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, lị xo
Do đó phải kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết, bằng cách xác định độ tăng

nhiệt độ theo công thức:
Độ tăng nhiệt độ thoả mãn giới hạn cho phép, [∆T] =80 – 100C. Từ đó suy ra
khối lượng đĩa ép tối thiểu :
(2.10
Trong đó:
L - Cơng trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (J);
c - Tỉ nhiệt chi tiết bị nung nóng. c = 481,5 J/kg.0C;
m - Khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg);
- Hệ số xác định phần cơng trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính. Đối với
đĩa ép ngồi = 0,5.


n - Số lượng đĩa bị động n = 1.
Thay vào ta được :
= 0,118 (kg)
Khi đĩa ép ngoài bị nung nóng thì lị xo ép cũng bị nung nóng nhưng độ tăng
nhiệt độ này nhỏ hơn độ tăng nhiệt độ của đĩa ép ngồi (do có đệm cách nhiệt).
Do vậy ta khơng cần kiểm tra nhiệt độ của lị xo.
2.3.3. Áp suất cho phép
Khi chọn số đôi bề mặt ma sát bằng 2 thì phải kiểm tra áp suất trên bề mặt
ma sát bằng cơng thức sau:
(2.11)
Với:
µ - Hệ số ma sát trượt với vật liệu làm tấm ma sát là phê ra đơ, µ = 0,22-0,3;
chọn µ = 0,25.
Rtb - Bán kính ma sát trung bình;
b - Bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động, b = R2 – R1 = 237 – 160 = 77
(mm)
p – số đôi bề mặt ma sát, p = 2 (một đĩa bị động)
Suy ra:

(N/m2)
q = 140,96 (KN/m2) < [q] = 250 (KN/m2). Vậy với một đĩa ma sát thì ly hợp
vẫn đảm bảo bền khi làm việc.

2.4. Thiết kế lò xo ép
2.4.1. Xác định số lượng lò xo ép
Ly hợp ma sát cơ khí ơ tơ thường sử dụng các loại lị xo dây xoắn hình trụ, lị xo
dây xoắn hình cơn hoặc lị xo đĩa để tạo ra lực ép cho ly hợp.
Loại lò xo dây xoắn trụ bố trí xung quanh được sử dụng rộng rãi hơn cả nhờ kết
cấu chung của ly hợp đơn giản, độ tin cậy cao và cho phép điều chỉnh thuận lợi,
dễ dàng.


Lị xo đĩa kiểu nón cụt được sử dụng nhiều ở xe du lịch, các xe tải và khách cỡ
nhỏ vì có đặc tính phi tuyến rất phù hợp với điều kiện làm việc của ly hợp. Hơn
nữa, nó có kết cấu gọn với nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo dây xoắn.
Với nhiệm vụ được giao thiết kế ly hợp cho xe khách em sử dụng loại lị xo dây
xoắn hình trụ.
Xác định số lượng lị xo ép n1; Đối với loại xe khách nlx = 10 ÷ 18 Chọn n1 = 10.
2.4.2. Xây dựng đường đặc tính lị xo ép
Giả thiết có n1 lị xo, để tạo ra một lực nén tổng cộng P lên các đĩa của bộ ly hợp
thì bản thân mỡi lị xo phải chịu một lực nén N = và bị ép đi một đoạn (Hình 2.2)

Hình 2.2. Đường đặc tính của lò xo ép (Lò xo trụ)

2.4.3. Xác định các kích thước cơ bản của lị xo ép
- Xác định lực ép cần thiết của một lò xo Plx (N) khi làm việc:
(2.12)
Trong đó:
P – Lực ép cần thiết của ly hợp

n1 – Số lượng lò xo sử dụng để tạo ra lực ép; đối với xe khách n1 = 10
Suy ra:


- Khi cắt mở bộ li hợp, đĩa ép dịch ra một đoạn S và nén tiếp các lò xo, do đó tải
trọng dùng để tính tốn thiết kế là:
(2.13)
Trong đó: 1,2 – Hệ số tính đến lị xo bị nén thêm khi cắt mở bộ li hợp.
Suy ra:
(N)
- Xác định kích thước hình học của lị xo:
Đường kính dây lị xo d (mm) và đường kính trung bình D (mm) được xác định từ
các công thức ứng suất (N/m2)
Đối với lị xo trụ

Hình 2.3. Kích thước lị xo nén
Chọn vật liệu làm lò xo là dây thép lò xo cấp 1, giả sử đường kính dây lị xo trong
khoảng từ 4 ÷ 6 (mm). Tra bảng ta được σbk = 1600 (N/mm2)
Ứng suất tiếp giới hạn [τx] = 0,3.σbk = 0,3.1600 = 480 (N/mm2)
Chọn c = D/d = 5, tra bảng ta tìm được hệ số xét đến độ cong của dây lị xo k =
1,31
Ta tìm được đường kính của dây lị xo:
d ≥ 1,6
(2.14)
Suy ra:
d ≥ 1,6. = 7,57 (mm)
Chọn d = 8 (mm)
Suy ra đường kính trung bình của lị xo:
D = c. d = 5.8 = 40 (mm)
- Tính số vịng làm việc của lị xo

(Với c = )


i=
(2.15)
Trong đó:
x – chuyển vị làm việc của lị xo; x = 2
G – Mô đun đàn hồi trượt; G = 8.104 (N/mm2)
Suy ra:
i = 4,7 (vòng)
Chọn i = 5 (vòng)
- Số vòng thực tế của lò xo:
i0 = i +1,5 = 5 +1,5 = 6,5 (vòng) (Kể thêm vòng ở mỡi đầu mút)
- Chuyển vị lớn nhất của lị xo (kể từ khi chưa chịu tải đến lúc đạt N max)
λ=
(2.16)
Suy ra:
λ=
- Bước của vòng lò xo khi chưa chịu tải:
t=d+ +δ
(2.17)
Trong đó:
δ – khe hở giữa các vịng lò xo khi chịu lực lớn nhất Nmax
δ = 0,1.d = 0,1.8 = 0,8 (mm)
Suy ra:
t = 8 + + 0,8 = 11,36 (mm)
- Chiều dài lò xo lúc chưa chịu tải:
H0 = (i0 – 0,5).d + i.(t – d)
(2.18)

Suy ra:
H0 = (6,5 – 0,5).8 + 5.(11,36 – 8) = 64,8 (mm)
2.4.4. Kiểm tra bền lò xo ép
- Kiểm tra sự mất ổn định của lò xo:
= = 1,62 < 3  Do đó lị xo khơng cần đặt trong ống để phòng mất ổn định


- Kiểm tra theo ứng suất cắt:
τ = ≤ [τx]
(2.19)
Trong đó :
τ - Ứng suất sinh ra ứng với trường hợp khi mở ly hợp
[τx] - Ứng suât cắt cho phép ; [τx] = 6000 KG/cm2
k – Hệ số tập trung ứng suất ; k = 1,31
Suy ra :
τ = = 428,5 (N/mm2) = 4285 (KG/cm2) < [τx]
Vậy lò xo đủ điều kiện bền cắt.
2.5. Thiết kế giảm chấn

D

2.5.1. Lựa chọn các kích thước cơ bản của giảm chấn

Hình 2.4. Sơ đồ tính tốn lị xo giảm chấn
Lị xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh hiện tượng cộng hưởng ở
tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống
truyền lực. Đồng thời đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến
moay-ơ trục ly hợp.
Mơmen cực đại có khả năng ép lị xo giảm chấn được xác định sau:
(2.20)

Trong đó :
Gb - Trọng lượng bám của ôtô (N).
(N)
ϕ - Hệ số bám của đường, với đường tốt lấy: ϕ = 0,8;
rb - Bán kính làm việc trung bình của bánh xe, rb = 0,438 m;
io - Tỉ số truyền của truyền lực chính, io = 5,3;


ih1 - Tỉ số truyền của hộp số ở số truyền 1, ih1 = 6,9;
ip - Tỉ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp, ip = 1.
= 742,57 (N.m)
Mơmen quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng mơmen quay của
các lực lị xo giảm chấn và mômen ma sát.
Mmax = M1 + M2 = P1*R1*Z1 + P2*R2*Z2

(2.21)

Trong đó :
M1 - Mơmen quay của các lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt dao độn cộng
hưởng ở tần số cao;
M2 - Mômen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp.
Thường lấy M2 = 25% Mmax = 25%.742,57 = 185,642 (N.m)
M1 = Mmax – M2 = 742,57 – 185,642 = 556,928 (N.m)
R1 - Bán kính đặt lị xo giảm chấn, chọn R1 = 80 mm;
Z1 - Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên moay-ơ, chọn Z1 = 6;
R2 - Bán kính trung bình đặt các vịng ma sát, chọn R2 = 70 mm;
Z2 - Số lượng vòng ma sát (số đơi bề mặt sát), chọn Z2 = 2;
µ - Hệ số ma sát giữa vòng ma sát và đĩa bị động;
P1 - Lực ép của một lò xo giảm chấn.
(N)

P2 - Lực tác dụng lên vòng ma sát.
(N)
Khi chưa truyền mơmen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở λ1 , λ2 tới
các thành bên của moay-ơ.

Hình 2.5. Sơ đồ bố trí chốt tựa


λ1 - Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lị xo khi truyền mơmen từ
động cơ;
λ2 - Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lị xo khi truyền mơmen
bám từ bánh xe.
Độ cứng tối thiểu của lị xo giảm chấn (hay gọi là mơmen quay tác dụng lên
đĩa bị động để xoay đĩa đi 1o so với moay-ơ).
Độ cứng được xác định theo công thức:
S = 17,4*R12*K*Z1 (KGcm)

(2.22)

Trong đó:
K - Độ cứng của một lò xo (KG/cm), K = 1,3 KG/cm;
Z1 = 6 - Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ.
Ta có:
S = 17,4*82*1,3*6 = 8686,08 (KG.cm)
Các cửa sổ đặt lị xo của moay-ơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn
chiều dài tự do của lò xo một ít, lị xo ln ở trạng thái căng ban đầu, thường chọn
A = (25 ÷ 27) mm. Ta chọn A = 25 mm

Hình 2.6. Sơ đồ bố trí cửa sổ của moay ơ
Khi chuyển mômen quay từ động cơ và từ bánh xe qua bộ phận giảm chấn

giống nhau thì cửa sổ ở moay-ơ và ở đĩa bị động có chiều dài như nhau.
Ở các giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ moay-ơ phải bé
hơn so với cửa sổ ở đĩa một đoạn a = A1 – A. Thường a = (1,4 ÷ 1,6) mm.
Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1 ÷ 1,50) → Ta chọn 1,50


Đường kính thanh tựa chọn d = (10 ÷ 12) mm đặt trong kích thước lỡ B.
Chọn d = 12 mm.
Kích thước lỡ B được xác định theo khe hở λ1 , λ2. Các trị số λ1 , λ2 chọn
trong khoảng từ (2,5 ÷ 4) mm. Chọn λ1 = λ2 = 2,5 mm.
Vậy kích thước đặt lỡ thanh tựa là:
B = d + λ1 + λ2 = 12 + 2,5 + 2,5 = 17 (mm)
2.5.2.Tính tốn bền các chi tiết.
Gọi λ là biến dạng tồn bộ của lị xo giảm chấn khi làm việc.
Chọn λ = 2,5 mm.
Số vòng làm việc của lị xo:
(vịng)

(2.23)

Trong đó:
G - Mơđuyn đàn hồi dịch chuyển: G = 8.105 KG/cm2;
d - Đường kính dây lị xo giảm chấn, lấy d = 7 mm;
D - Đường kính trung bình của vịng lị xo, chọn D = 30 mm;
n0 - Số vòng làm việc cua lò xo giảm chấn.
Ta có:
(vịng)
Chọn no = 9 vịng.
Chiều dài lị xo ở trạng thái làm việc: l1 = n0 *d = 9*7 = 63 (mm)
Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:

l2 = l1 + λ + 0.5*d = 63 + 2.5 + 0.5*7 = 69 (mm)

(2.24)

Lò xo giảm chấn được kiểm tra bền theo ứng suất xoắn
(2.25)
Trong đó :
D - Đường kính trung bình của vịng lị xo;
d - Đường kính dây lị xo;
K - Hệ số tập trung ứng suất.
Hệ số đường kính c = D/d = 30/7 = 4,28


(2.26)

Thay vào (2.25) ta được:
(KG/cm2)
[τ]- Ứng suất cắt cho phép, với vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65T, ta
÷
có: [τ] = 650000 800000 (KG/cm2)
Vậy lị xo giảm chấn đảm bảo điều kiện bền
2.6. Kiểm nghiệm bền các chi tiết của ly hợp
2.6.1. Tính sức bền đĩa bị động
Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát
khơ thì chọn vật liệu có hệ số ma sát cao.
Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa.
Chọn vật liệu làm xương đĩa là thép các bon C50, chiều dày xương đĩa chọn
là δx = 2 mm
Chọn vật liệu làm tấm ma sát là phê ra đơ, có chiều dày δ = 5 mm.

Hình 2.7. Đĩa bị động
1.Moay ơ ; 2. Đinh tán ; 3. Lò xo giảm chấn
Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán. Vật liệu của đinh
tán được chế tạo bằng đồng. Đinh tán được bố trí 1 dãy trên đĩa
Bán kính của dãy đinh tán: r = R2 - = 237 - = 217,75 (mm)
Trong đó: b – Bề rộng vành ma sát. b = R2 – R1 = 237 – 160 = 77 (mm)
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức: