ĐỒ ÁN MÔN HỌC " KẾT CẤU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ " pptx

Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KẾT CẤU, TÍNH TOÁN VÀ
THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ
GVHD : TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT
SVTH : ĐOÀN VĂN GIANG
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 1
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay trong công cuộc đổi mới đất nước, công nghiệp hoá và hiện đại
hoá là nhu cầu tất yếu của một nước phát triển. Cùng với sự phát triển của các
lĩnh vực, lĩnh vực giao thông cũng nắm vai trò chủ đạo, đặc biệt trong vấn đề vận
chuyển và đi lại. Trong các phương tiện giao thông, ô tô được sử dụng phổ biến
nhất để phục vụ các nhu cầu của con người trong cuộc sống như vận tải hàng
hoá, du lịch Do đó đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hoá về mặt
kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ; để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế
, trong quá trình vận hành.
Đối với các sinh viên, đồ án môn học nói chung và đồ án thiết kế và tính
toán ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng những kiến thức đã học
vào thực tế, phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và
công tác về sau này .
Được sự hướng dẫn của thầy giáo hướng dẫn T.S Nguyễn Hoàng Việt,
các thầy giáo trong bộ môn, sự góp ý thực tế của các bạn và sự cố gắng của bản
thân trong thời gian cho phép em đã hoàn thành đồ án này một cách tốt nhất. Tuy
đây không phải là đồ án đầu tiên, nhưng do thời gian có hạn, kiến thức còn hạn
chế, sự tiếp xúc với thực tế còn ít nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót,.
mong được các thầy cô và các bạn góp ý để đồ án sau được tốt hơn. Em xin chân
thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện
Đoàn Văn Giang

SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 2
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
MỤC LỤC
Tiêu đề : Trang
1. CHỌN LOẠI, SƠ ĐỒ LY HỢP VÀ DẪN ĐỘNG : 4
1.1. CHỌN LOẠI, SƠ ĐỒ LY HỢP 4
1.2. CHỌN SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG LY HỢP 7
2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP : 9
2.1. XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH NGOÀI CỦA ĐĨA BỊ ĐỘNG 9
2.2. CÁC KÍCH THƯỚC KHÁC CỦA LY HỢP 12
2.2.1. Xác định bán kính trong của đĩa bị động 12
2.2.2. Xác định bán kính trung bình của đĩa bị động 13
2.2.3. Chiều dày tấm ma sát 13
2.2.4. Tính diện tích bề mặt tấm ma sát 13
2.3. TÍNH LỰC ÉP CẦN THIẾT 13
3. TÍNH CÔNG TRƯỢT VÀ KÍCH THƯỚC ĐĨA ÉP : 14
3.1. TÍNH CÔNG TRƯỢT SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐÓNG LY HỢP
3.1.1. Tính mômen quán tính của bánh đà và các chi tiết khác 15
qui dẫn về trục ly hợp
3.1.2. Tính mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp 18
3.1.3. Tính công trượt chung 18
3.2. TÍNH CÔNG TRƯỢT RIÊNG 20
3.3. TÍNH ĐĨA ÉP 21
4. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CỤM, CÁC CHI TIẾT CHÍNH
CỦA LY HỢP : 24
4.1. LÒ XO ÉP 24
4.1.1. Ưu nhược điểm khi lắp lò xo trụ 24
4.1.2. Tính toán lò xo trụ 24
4.2. ĐĨA BỊ ĐỘNG 29
4.2.1. Xương đĩa 30

4.2.2. Vòng ma sát 31
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 3
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
4.2.3. Mayơ đĩa bị động 35
4.2.4. Giảm chấn 37
4.3. ĐĨA CHỦ ĐỘNG 40
4.3.1. Công dung 40
4.3.2. Yêu cầu 40
4.3.3. Kết cấu 40
4.3.4. Vật liệu chế tạo 41
4.4. ĐÒN MỞ , THÂN VÀ VỎ LY HỢP 42
4.4.1. Đòn mở 42
4.4.2.Thân và vỏ ly hợp 42
5. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP : 43
5.1. SƠ ĐỒ VÀ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG LY HỢP 43
5.2. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN 46
1. CHỌN LOẠI, SƠ ĐỒ LY HỢP VÀ DẪN ĐỘNG
1.1. CHỌN LOẠI, SƠ ĐỒ LY HỢP :
Ly hợp là bộ phận dùng để nối trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực để
truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền động đến hệ thống truyền lực được
nhanh chóng, dứt khoát. Ly hợp còn là cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi
quá tải.
Từ hai nhiệm vụ trên ta có các yêu cầu đối với ly hợp :
- Đảm bảo truyền hết mômen quay của động cơ trong bất kỳ điều kiện sử
dụng nào.
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 4
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
- Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền lực,
không gây va đập các bánh răng của hộp số. Do đó khi ôtô khởi động hoặc tăng tốc
không bị giật.

- Mở dứt khoát để cho quá trình làm đồng đều tốc độ của đồng tốc được
nhanh chóng, do đó gài số được nhanh chóng .
- Mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để dễ gài số, giảm va
đập giữa các bánh răng khi sang số và giảm mài mòn các bề mặt ma sát của đồng
tốc.
-Phải làm được nhiệm vụ của cơ cấu an toàn để tránh cho hệ thống truyền lực
bị quá tải. Mômen ma sát không được lớn quá để tránh xảy ra hiện tượng gẫy trục
các đăng.
- Điều khiển nhẹ nhàng, lực tác dụng lên bàn đạp vừa phải.
-Hệ số ma sát cao và ổn định.
-Thoát nhiệt tốt, bền vững.
-Làm việc tin cậy, hiệu suất cao.
-Kích thước nhỏ gọn, kết cấu, sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản.
-Giá thành không cao lắm.
Ly hợp được phân thành các loại sau:
- Ly hợp thủy lực: truyền mômen quay nhờ chất lỏng. Loại ly hợp thuỷ lực
nói chung có kết cấu phức tạp hơn các loại ly hợp khác; áp suất cao đòi hỏi kết cấu
làm kín phức tạp và đòi hỏi loại dầu làm việc đặc biệt. Loại ly hợp thuỷ tĩnh không
có tính chất tự điều chỉnh và tiêu hao công suất lớn (do tiết lưu dòng chất lỏng để
thay đổi số vòng quay trục bị động). So với loại ly hợp thuỷ tĩnh, ly hợp thuỷ động
có nhiều ưu điểm hơn; đặc biệt loại này làm giảm khá nhiều tải trọng động lên động
cơ và hệ thống truyền động khi thay đổi đột ngột chế độ làm việc của ô tô. Ngoài ra,
ly hợp thuỷ động làm tăng khả năng chuyển động của ô tô, máy kéo (nhất là khi
đứng trên đất lầy hoặc cát) nhờ sự tăng từ từ tốc độ chuyển động từ số không đến
cực đại ở mỗi số truyền không gây ra giật cho nên sự bám với đường được tốt hơn.
Tuy nhiên, ly hợp thuỷ động không đảm bảo mở ly hợp dứt khoát do có mômen
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 5
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
quay còn dư trên trục bị động; trong điều kiện rất thuận lợi ly hợp vẫn bị trượt;
không thể phanh ô tô khi dừng tại chỗ bằng phương pháp gài số và kết cấu lại quá

phức tạp.
- Ly hợp nam châm điện: do kết cấu của nó tương tự như một nam châm điện
nên hiệu suất thấp (vì tổn hao năng lượng cho cuộn kích thích). Mômen do ly hợp
ma sát điện từ tạo ra chịu ảnh hưởng nhiều của nguồn điện nên không ổn định; khi
chế tạo thì tốn kém kim loại màu dẫn đến giá thành cao.
- Ly hợp ma sát: truyền mômen quay nhờ các bề mặt ma sát. Ở loại này có các
loại: ly hợp đĩa, ly hợp hình côn và ly hợp hình tang trống. Loại ly hợp hình côn và
tang trống ngày nay không còn dùng trên ôtô máy kéo nữa vì mômen quán tính của
các chi tiết thụ động lớn gây tải trọng va đập lớn lên hệ thống truyền lực khi đóng ly
hợp.
Trên ôtô máy kéo loại ly hợp ma sát được sử dụng nhiều nhất do có các ưu
điểm: kết cấu đơn giản, hiệu suất cao, giá thành rẻ và kích thước tương đối nhỏ gọn.
Trong ly hợp ma sát chia ra: ly hợp một đĩa và ly hợp nhiều đĩa. Ly hợp một đĩa ma
sát có các ưu điểm : kết cấu đơn giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, hành trình mở
nhỏ; nhược điểm của nó là đóng không êm dịu bằng ly hợp nhiều đĩa. Ở đây ta chọn
ly hợp ma sát hai đĩa vì có ưu điểm : truyền được mômen quay lớn mà kích thước
bố trí nhỏ, đóng êm dịu; tuy nhiên nhược điểm đó là mở không dứt khoát và kết cấu
phức tạp.
Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa.
- Ly hợp lò xo côn dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên bề
mặt ma sát đều hơn. Tuy vậy mômen truyền qua bề mặt ma sát lại nhỏ, việc bố trí
cốc ép khó khăn do không gian phần giữa chật hẹp. Ngoài ra việc điều chỉnh khe hở
giữa các bề mặt ma sát cũng không dễ.
- Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiệm vụ
đĩa ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm khối
lượng của ly hợp. Nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp rất nhẹ. Lực ép
lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân bố đều. Nhược điểm của ly hợp lò xo đĩa
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 6
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
côn là rất khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích

thước nhỏ.
- Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo,
thoát nhiệt tốt, kích thước gọn, có rộng chỗ để bố trí cốc ép, mômen truyền qua bề
mặt ma sát lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là lực ép phân bố không đều, việc điều
chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó. Khi lắp ở động cơ cao tốc do lò xo bị biến
dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép.
Tóm lại, qua quá trình phân tích và so sánh giữa các loại ly hợp, ta chọn loại
ly hợp ma sát hai đĩa bị động có các lò xo trụ bố trí chung quanh chu vi đĩa ép để
lắp trên ô tô tải (có G
a
=15305 Kg) là tối ưu nhất.
1.2. CHỌN LOẠI DẪN ĐỘNG LY HỢP :
Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết. Trên ôtô máy kéo hiện nay
thường dùng hai loại dẫn động là: dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực, có thể kết
hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn mômen từ động cơ truyền
đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dàng, nhanh chóng, không va đập trong quá
trình gài số.
Hiện nay trên ôtô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:
- Dẫn động cơ khí.
- Dẫn động cơ khí có cường hoá chân không.
- Dẫn động cơ khí có cường hoá khí nén.
- Dẫn động thuỷ lực.
- Dẫn động thuỷ lực có cường hoá khí nén.
Dẫn động cơ khí có ưu điểm là: chế tạo, bảo dưỡng sửa chữa đơn giản, làm
việc tin cậy, giá thành rẻ. Tuy vậy, nó có nhược điểm: trong trường hợp chỗ ngồi
của nguời lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu khớp của dẫn động lớn, làm
giảm hiệu suất dẫn động, giảm độ cứng và tăng hành trình tự do của bàn đạp. Ngoài
ra, khi dùng dẫn động cơ khí thì vấn đề làm kín sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến
ly hợp phức tạp hơn do động cơ đặt trên các gối đỡ đàn hồi.
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 7

Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Đối với dẫn động thủy lực có ưu điểm: hiệu suất cao, độ cứng vững cao nên
giảm được hành trình tự do của bàn đạp. Dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dịch
chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, nhờ đó giảm được giá trị tải trọng
động. Ngoài ra dẫn động thuỷ lực còn dễ bố trí nhất là đối với cabin kiểu lật. Tuy
vậy, dẫn động thủy lực có nhược điểm: kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín khít cao, đắt
tiền làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí.
Qua phân tích trên, ta chon dẫn động chính cho ly hợp là dẫn động thuỷ lực.
Ngoài ra, để đảm bảo sự điều khiển nhẹ nhàng, tăng tính tiện nghi và giảm cường
độ lao động cho người lái, người ta còn dùng trợ lực khí nén hoặc trợ lực thuỷ lực.
Vậy sơ đồ dẫn động ly hợp ta chọn là loại dẫn động thuỷ lực có trợ lực khí nén.
Hình 1.1. Sơ đồ dẫn động ly hợp.
1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát; 3- Cơ cấu tách đĩa ly hợp; 4- Khớp nối đĩa chủ
động với vỏ ly hợp; 5-Thân ly hợp; 6- Thanh kéo; 7- Giá tuỳ động; 8- Đòn mở;
9- Ổ bi tỳ;10- Lò xo hồi vị ổ bi tỳ; 11- Trục sơ cấp hộp số; 12-Xi lanh công tác;
13-Xi lanh trợ lực; 14- Đường thông khí trời; 15- Cơ cấu phân phối khí; 16- Bình
khí nén; 17- Buồng khí tỷ lệ;18- Màng tỷ lệ; 19- Xi lanh dẫn động cơ cấu trợ
lực; 20- Bàn đạp; 21- Xi lanh chính; 22- Tiết lưu; 23- Nạng mở; 24- Lò xo ép;
25- Đĩa ép; 26- Đĩa ép trung gian.
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 8
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
2.XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP:
2.1.XÁC ĐỊNH BÁN KÍNH NGOÀI R
2
CỦA ĐĨA BỊ ĐỘNG:
Việc xác định bán kính ngoài của đĩa bị động phải dựa theo ba điều kiện sau:
Đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ.
Đảm bảo tuổi thọ cần thiết.
Phải lắp ghép được với vành bánh đà.
Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ thì ly hợp phải

sinh ra được một mômen ma sát luôn luôn lớn hơn hoặc bằng mômen quay cực đại
của động cơ trong suốt quá trình sử dụng. Để đảm bảo điều kiện này, mômen ma sát
M
ms
của ly hợp được xác định theo công thức sau [3]:
maxems
M.M β=
[N.m] (2.1)
Trong đó:
ms
M
- Mômen ma sát sinh ra trong ly hợp (mômen yêu cầu).
β - Hệ số dự trữ, tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc
làm giảm mômen ma sát trong quá trình sử dụng chẳng hạn như:
+ Mòn vòng ma sát làm giảm lực ép: (15÷20)%
+ Giảm độ đàn hồi của lò xo ép: (8÷10)%
Như vậy tổng lực ép do các yếu tố trên sẽ bị giảm khoảng (23÷30)%, β được
chọn không được nhỏ quá, tuy vậy cũng không được lớn quá. Nếu β lớn thì phải
tăng lực ép cho nên phải tăng lực điều khiển ly hợp sẽ làm cho kích thước ly hợp
tăng và mất vai trò của cơ cấu an toàn.
Theo kinh nghiệm đối với ôtô vận tải và xe khách: β =(1,6÷2,25).
Ta chọn β = 2.
Phương trình (2.1) có thể được viết như sau [2]:

mstbmaxems
Z.R.P.M.M µ=β=
[N.m] (2.2)
Trong đó :
µ - Hệ số ma sát.
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 9

Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Z
ms
- Số lượng đôi bề mặt ma sát, vì có hai đĩa ma sát nên
Z
ms
=4.
P - Lực ép cần thiết lên các đĩa ma sát [N].
R
tb
-Bán kính ma sát trung bình (bán kính của điểm đặt lực ma
sát tổng hợp); [m].
Bán kính trung bình vòng ma sát được xác định theo công thức sau [2]:
R
tb
=
2
1
2
2
3
1
3
2
RR
RR
3
2
−
−

⋅
[m] (2.3)
Trong đó:
R
2 -
Bán kính vòng ngoài của đĩa ma sát, [m].
R
1 -
Bán kính vòng trong của đĩa ma sát, [m].
Thường ở ôtô máy kéo hay dùng các bề mặt ma sát thép với phêrađô đồng có
hệ số ma sát khô lớn nhất là 0,35; nhưng tính đến những điều kiện nhiệt độ, tốc độ
trượt tương đối làm giảm hệ số đó đi, cho nên hệ số ma sát khi tính toán theo kinh
nghiệm là: µ = 0,22 ÷ 0,3.
Ta lấy
3,0=
µ
.
Áp suất trên bề mặt ma sát được xác định bởi công thức sau [2]:
q =
]q[
)RR(
P
F
P
2
1
2
2
≤
−π

=
[kN/m
2
] (2.4)
Trong đó:
P - Áp suất trên bề mặt ma sát, [kN/m
2
].
[q]- Áp suất cho phép lên bề mặt ma sát.
Đối với bề mặt ma sát là thép và phêrađô thì
[q]=100÷250[kN/m
2
].
Chọn [q]=150[kN/m
2
].
F - Diện tích bề mặt tấm ma sát, [m
2
].
Từ (2.4) ta suy ra:
)RR.(].q[P
2
1
2
2
−π≤
[N] (2.5)
Vậy, từ (2.2), (2.3) và (2.5) ta suy ra:
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 10
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô

ms
2
1
2
2
3
1
3
2
2
1
2
2maxe
Z.
RR
RR
3
2
).RR.(].q.[M.
−
−
⋅−πµ≥β
Suy ra:
ms
3
1
3
2maxe
Z.
3

2
).RR.(].q.[M. −πµ≥β
Đặt
2
1
r
R
R
K =
, như vậy bất phương trình trên trương đương với:
ms
3
r
3
2maxe
Z.
3
2
).K1(R.].q.[M. −πµ≥β
Như vậy, ta suy ra:

[ ]
3
ms
3
r
maxe
2
Z)K1.(q 2
.M3

R
−µπ
β
≥
[m]
(2.6)
Trong đó:
75,053,0
R
R
K
2
1
r
÷==
(theo [3]), chọn K
r
= 0,6.
Thay số vào (2.6) ta có:
0,163
4).6,01.(10.150.3,0.14,3.2
2.4,637.3
3
33
2
=
−
≥R
[m]
Ta chọn R

2
= 0,17 [m] =170 [mm].
2.2. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC KHÁC CỦA ĐĨA BỊ ĐỘNG:
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 11
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
1
2
3
4
5
6
R102
R170
φ
5
Ø10
A
A
A-A
1
2
3
4
6
2,5
5
Hình 2.1. Đĩa bị động.
1- Đĩa ma sát; 2- Xương đĩa; 3- Đinh tán; 4- Lò xo giảm chấn xoắn; 5- Đĩa
ma sát giảm chấn xoắn.
2.2.1.Bán kính trong của đĩa bị động R

1
:
Bán kính trong của đĩa bị động được xác định từ K
r
:
R
1
= K
r
.R
2
[m]
Thay số ta có: R
1
= 0,6.0,17 = 0,102 [m]
Vậy R
1
=102[mm].
2.2.2.Bán kính trung bình của đĩa ma sát R
tb
:
Theo công thức (2.3), thay số vào và ta tính được:
R
tb
=
3
1
3
2
3

1
3
2
3
2
RR
RR
−
−
⋅
=
101,0
102,017,0
102,017,0
.
3
2
22
33
=
−
−
[m]
Vậy R
tb
=101[mm].
2.2.3.Chiều dày tấm ma sát δ
ms
:
Đối với xe tải và xe khách chiều dày tấm ma sát δ

ms
= 4 ÷ 5 [mm] .
Vậy ta chọn δ
ms
= 5 [mm].
2.2.4.Diện tích bề mặt tấm ma sát F
ms
:
Diện tích bề mặt tấm ma sát F
ms
:
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 12
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
F
ms
= π(R
2
2
- R
1
2
) [m
2
]
Thay số, ta có:
F
ms
= 3,14(0,17
2
- 0,102

2
) = 0.058077 [m
2
]
Vậy F
ms
=58077[mm
2
]
2.3.LỰC ÉP CẦN THIẾT P
ct
:
Từ phương trình (2.2) ta có thể xác định được lực ép cần thiết lên đĩa để
truyền được mômen ma sát M
ms
:
mstb
maxe
mstb
ms
ct
ZR
M
ZR
M
P
µ
β
=
µ

=
[N]
Thay số vào ta có:
10518
4.10.101.3,0
4,637.2
3
==
−
ct
P
[N]
Vậy P
ct
=10518 [N].
3.TÍNH CÔNG TRƯỢT, CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN VÀ NHIỆT ĐỘ LY
HỢP:
3.1.TÍNH CÔNG TRƯỢT SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐÓNG LY HỢP :
M
ms
J
e
ω
e
M
e
ω
[rad/s]
t
1

ω
e
J
a
M
a

ω
a
ω
a
M
m
s

(
t
)
t
2
t [s]
ω
e
=
ω
a
β
.M
emax
ω

a
(t)
M
a
ω
e

(
t
)
M [N.m]
Hình 3.1. Mô hình động cơ - truyền lực và đồ thị tốc độ góc.
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 13
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Khi đóng ly hợp có hiện tượng trượt ở thời gian đầu cho đến khi nào đĩa chủ
động và đĩa bị động quay như một hệ thống động học liền. Khi các đĩa bị trượt sẽ
sinh ra công ma sát làm nung nóng các chi tiết của ly hợp lên quá nhiệt độ làm việc
bình thường, làm hao mòn các tấm ma sát và nguy hiểm nhất là các lò xo ép bị ram
ở nhiệt độ như vậy, mất khả năng ép. Vì thế việc xác định công ma sát trong thời
gian đóng ly hợp là một điều cần thiết.
Trong quá trình gài số ôtô tuỳ theo sự đổi số từ thấp lên cao hoặc từ cao
xuống thấp mà quá trình gài có thể tiến hành khác nhau.
Khi đổi từ số thấp lên số cao, tốc độ góc của trục khuỷu động cơ trong khi
đóng ly hợp cao hơn tốc độ góc của trục sơ cấp hộp số, vì vậy mômen quay của
động cơ M
e
không nên lớn để tránh tăng công trượt.
Khi đổi từ số cao xuống số thấp tốc độ góc của trục khuỷu động cơ có thể
thấp hơn tốc độ góc trục sơ cấp hộp sô, trong trường hợp này khi đóng ly hợp cần
phải có mômen M

e
nào đó của động cơ để làm đồng đều các tốc độ góc nói trên.
Nhưng ở hai trường hợp nói trên tuỳ theo kỹ thuật của người lái mà tốc độ
góc của trục khuỷu và trục sơ cấp của hộp số có thể đồng đều, nghĩa là ω
e
≅ i
h
ω
a
, do
đó công trượt có thể sẽ giảm đến tối thiểu.
Khi ôtô bắt đầu chuyển động, sự đồng đều nói trên không thể thực hiện
được, vì ω
e
> 0 và ω
a
= 0, trong trường hợp này công trượt sẽ cực đại. Ta sẽ tính
công trượt trong trường hợp này.
Diễn biến quá trình đóng ly hợp hợp gồm 2 giai đoạn :
Giai đoạn đầu với thời gian t
1
: lúc này mômen quay của ly hợp tăng
từ giá trị 0 đến giá trị M
a
, thời điểm này ôtô bắt đầu khởi động tại
chỗ.
Giai đoạn tiếp theo với thời gian t
2
: là giai đoạn mômen quay của ly
hợp M

l
bắt đầu tăng lên đến khi không còn sự trượt xảy ra (tức là lúc
ae
ω=ω
).
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 14
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
3.1.1.Tính mômen quán tính của bánh đà và của các chi tiết của ôtô quy dẫn về
trục ly hợp J
a
:
Từ công thức quan hệ vận tốc tịnh tiến ôtô và vận tốc góc của bánh xe như
sau:
v = ω
bx
.r
bx
=
bx
h
a
r
ii









01
.
ω
[m/s]
Trong đó:

bx
ω
- Vận tốc góc của bánh xe, [rad/s].
v - Vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe, [m/s].
a
ω
- Vận tốc góc tại trục của ly hợp, [rad/s].
Ta suy ra công thức tính vận tốc góc tại trục ly hợp:

( )
01h
bx
a
ii
r
v
=ω
[rad/s]
Động năng của khối lượng chuyển động quay [2]:
W
Đ
=
2

J
2
a
a
ω
[J]
Động năng chuyển động tịnh tiến của xe [2]:
W
T
=
2
v
.
g
G
2
a
[J]
Khi xe chuyển động thì : W
T
=W
Đ
Hay:
2
v
.
g
G
2
J

2
a
2
a
a
=
ω
[J]
Suy ra công thức tính mômen quán tính của bánh đà và các chi tiết của động
cơ quy dẫn về trục ly hợp [2]:
( )
( ) ( )
2
01
2
22
2
.
.
.
ii
r
g
G
ii
r
g
G
J
h

bxá
oha
abxa
a
==
ω
ω
[N.m.s
2
] (3.1)
Trong đó :
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 15
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
J
a
- Mômen quán tính của bánh đà và của các chi tiết động cơ
qui dẫn về trục ly hợp.
G
a
- Trọng lượng toàn bộ của ôtô, G
a
= 15305[kg].
0
i
- Tỉ số truyền lực chính, i
0
= 7,22 hoặc 6,53 (theo [4]);
khi tính toán ta lấy i
0
=7,22.

1h
i
- Tỉ số truyền tay số một, i
h1
= 7,82 hoặc 6,38 (theo [4]).
r
bx
- Bán kính lăn của bánh xe [m]; ta có kích thước lốp.
(260-508) nên ta tính được bán kính thiết kế của lốp theo công
thức sau [1]:
r
0
=(B +
2
d
) [mm]
r
o
=260 +
2
508
=514[mm]
r
bx
[ ]
mr
tkb
4862,0514,0.946,0. ===
λ

(

với r
tk
= 0,514 [m] là bán
kính thiết kế của bánh xe

và
946,0=
b
λ
là hệ số biến dạng của
lốp tra theo cỡ lốp 260-508

)

(theo [1] ).

g - Gia tốc trọng trường, lấy g=9.81[m/s
2
].
Thay số vào (3.1) ta được:
Với: i
h1
= 6,38
J
a
=
( )

] [705,1
22,7.38,6
)4862,0(
81,9
81,9.15305
2
2
2
smN=






Với: i
h1
= 7,82
J
a
=
( )
] [135,1
22,7.82,7
)4862,0(
81,9
81,9.15305
2
2
2

smN=






SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 16
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
3.1.2. Mômen cản chuyển động qui dẫn về trục ly hợp M
a
:
Mô men cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp xác định theo công
thức sau [2]:
M
a
= [G
a
ψ + KFv
2
]
tlh
bx
ii
r
η

0
[N.m] (3.2)
Trong đó:

G
a
- Trọng lượng toàn bộ của xe, [N].
K - Hệ số cản khí động, [N.s
2
/m
4
].
F - Diện tích cản chính diện của xe, [m
2
].
η
tl
- Hiệu suất truyền lực,
85,0=
tl
η
(theo [1]).
ψ
- Hệ số cản tổng cộng của đường. Ta xét khi xe bắt đầu
chuyển động trên đường nằm ngang (
0v
≈
,
0
=α
), hệ số cản
tổng cộng của mặt đường chính bằng hệ số cản lăn.
Chọn: ψ = 0,02 (theo [3]).
Thay số vào (3.2) ta được:

Với: i
h1
= 6,38
M
a
= (15305.9,81.0,02 + 0)
85,0.22,7.38,6
4862,0
= 37,29 [N.m].
Với: i
h1
= 7,82
M
a
= (15305.9,81.0,02 + 0)
85,0.22,7.82,7
4862,0
= 30,4[N.m].
3.1.3.Tính công trượt L:
Theo phân tích ở trên thi công trượt của ly hợp L được xác định theo hai
thành phần:
L
1
- Công trượt ở giai đoạn đầu, trong khoảng thời gian là t
1
. Công này
sẽ tiêu hao cho sự trượt và nung nóng ly hợp được xác định theo công
thức sau [2]:
L
1

= M
a
1
am
t
2
ω−ω
[J]
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 17
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
L
2
- Công trượt ở giai đoạn thứ hai, trong khoảng thời gian là t
2
. Công
này dùng để tăng tốc và thắng sức cản của xe được xác định theo công
thức sau [2]:
L
2
=
2ama
2
ama
t)(M
3
2
)(J
2
1
ω−ω+ω−ω

[J]
Vậy công trượt toàn bộ của ly hợp được xác định theo công thức sau
[2]:
L = L
1
+ L
2
=
2
ama2
1
ama
)(J
2
1
t
3
2
2
t
)(M ω−ω+






+ω−ω
[J] (3.3)
Thời gian t

1
, t
2
được xác định theo công thức sau [2]:
k
M
t
a
1
=
[s]
k
A
t
2
=
[s]
Trong đó:
k - Hệ số tỷ lệ, đặc trưng cho nhịp độ tăng mômen của đĩa ly
hợp khi đóng ly hợp. Ta có
)750150(k ÷=
[N.m/s] (theo [2]),
ta chọn k= 400 [N.m/s].
Giá trị của A được xác định theo công thức sau [2]:
)(J.2A
aea
ω−ω=

Tốc độ góc của trục động cơ khi đóng ly hợp có thể thừa nhận không đổi và
bằng tốc độ góc ứng với mômen cực đại của trục động cơ. Rõ ràng ta thấy công

trượt tăng khi hiệu số (ω
e
- ω
a
) tăng. Giá trị lớn nhất của hiệu số này xảy ra khi
ω
a
= 0.
Tốc độ góc của trục động cơ:
ω
e
=
[rad/s] 178
60
1700.14,3.2
60
2
==
M
n
π
Thời gian t
1
:
Với: M
a
=37,29 [Nm],
093,0
400
29,37

1
==t
[s].
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 18
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Với: M
a
=30,4 [Nm],
076,0
400
4,30
1
==t
[s].
Thời gian t
2
:
Với: J
a
= 1,705 [N.m.s
2
],
23,1
400
)0178.(705,1.2
2
=
−
=t
[s].

Với: J
a
= 1,135 [N.m.s
2
],
005,1
400
)0178.(135,1.2
2
=
−
=t
[s].
Thay số vào (3.3) ta được:
Công trượt toàn bộ ứng với i
h1
= 6,38 là:

[Nm] 32762)0178.(705,1
2
1
23,1.
3
2
2
093,0
)0178.(29,37
2
=−+







+−=L
.
Công trượt toàn bộ ứng với i
h1
= 7,82 là:

[Nm] 21812)0178(135,1
2
1
005,1.
3
2
2
076,0
)0178.(4,30
2
=−+






+−=L
.

3.2.TÍNH CÔNG TRƯỢT RIÊNG L
o
:
Công trượt nói chung không cho ta xét đoán về điều kiện làm việc của ly
hợp. Muốn xét điều kiện làm việc nặng nhọc của ly hợp, ta cần phải tính công trượt
riêng. Công trượt riêng là công trượt trên một đơn vị diện tích bề mặt các tấm ma
sát, đặc trưng cho sự hao mòn tấm ma sát được xác định theo công thức sau [2]:

]m/J[
ZF
L
L
2
msms
o
=
(3.4)
Trong đó:
L
o -
Công trượt riêng, [J/m
2
].
L - Công trượt chung, [J].
F
ms
- Diện tích bề mặt ma sát, theo tính toán phần trước ta có.
6
10.58077
−

=
ms
F
[m
2
].
Z
ms
- Số lượng đôi bề mặt ma sát.
Vậy thay số vào (3.4) ta có:
Với: L =32762[J],
3,141028
4.58077.10
32762
6
==
−
o
L
[J/m
2
]=141,0283 [kJ/m
2
].
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 19
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Với: L =21812[J],
6,93892
4.58077.10
21812

6
==
−
o
L
[J/m
2
]=93,8926 [kJ/m
2
].
3.3.TÍNH NHIỆT ĐỘ LY HỢP :
Sự hao mòn các tấm ma sát của ôtô máy kéo chịu ảnh hưởng lớn bởi sự nung
nóng các chi tiết. Vì các tấm ma sát có độ dẫn nhiệt rất kém cho nên ta có thể coi tất
cả nhiệt phát sinh khi đóng ly hợp sẽ truyền cho các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với
các tấm ma sát cụ thể là các đĩa ép. Thời gian trượt thường không lớn cho nên sự
thoát nhiệt ra môi trường trong thời gian ấy cũng không đáng kể. Bởi thế các chi tiết
tiếp thu nhiệt trong thời gian ly hợp bị trượt phải có khối lượng lớn để đảm bảo tiếp
thu được lượng nhiệt phát sinh khi ly hợp bị trượt mà nhiệt độ của chi tiết ấy sẽ
không tăng lên nhiều, để không làm ảnh hưởng nhiều đến sự làm việc của tấm ma
sát (cụ thể không làm ảnh hưởng đến hệ số ma sát µ và không gây nên sự cháy cục
bộ các tấm ma sát).
Do bánh đà có kích thước lớn nên khả năng tải nhiệt tốt nên không cần tính
mà ta chỉ tính cho đĩa ép. Vì trên đĩa ép còn bố trí các lò xo ép, nếu nhiệt độ đĩa ép
tăng lên quá mức cho phép thì sẽ làm thay đổi độ cứng của lò xo ép.
Công trượt lớn nhất sinh ra khi xe khởi hành, cho nên ta tính toán ly hợp
theo điều kiện của xe lúc khởi hành để đảm bảo sự làm việc ổn định của ly hợp.
Nhiệt độ tăng lên của đĩa ép khi tiếp xúc trực tiếp với tấm ma sát trong thời
gian ly hợp bị trượt được xác định theo công thức sau [2]:
∆T=
d

mc
L
.
ν
[
o
C] (3.5)
Trong đó:
∆T- Nhiệt độ tăng lên của đĩa ép, [
0
C].
ν - Hệ số xác định phần công trượt dùng để nung nóng đĩa ép.
ν = 0,25 đối với đĩa ép của ly hợp 2 đĩa.
L =32762 [Nm]- Công trượt chung.
c ≈ 481,5(J/kg.độ) là nhiệt dung riêng của đĩa ép (thép) (theo
[3]).
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 20
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
m
đ
- Khối lượng của đĩa ép, [kg].
Theo công thức trên thì công trượt chung của ly hợp càng lớn thì nhiệt độ
sinh ra trên đĩa ép càng lớn. Do đó, ta cần kiểm tra chế độ nhiệt của đĩa ép khi công
trượt lớn nhất (ứng với lúc xe khởi động tại chỗ). Khi đó nhiệt độ tăng lên của đĩa
ép
C10T
o
≤∆
. Suy ra:
701,1

5,481.10
32762.25,0
.
.
==
∆
≥
cT
L
m
d
ν
[kg].
Khối lượng của đĩa ép được xác định theo công thức:
m
đ
= V
d
.
ρ
= π(R
n
2
- R
t
2
)δ
đ
.ρ [kg]
Trong đó:

R
n
- Bán kính vòng ngoài của đĩa ép, [m].
R
n
=R
2
+0,01=0,17+0,01=0,18 [m].
R
t
- Bán kính vòng trong của đĩa ép, [m].
R
t
=R
1
-0,002=0,102-0,002=0,1 [m].
ρ = 7600 [Kg/m
2
] - Khối lượng riêng của thép chế tạo đĩa ép.
δ
đ
- Chiều dày của đĩa ép.
Từ công thức trên và kết quả tính toán khối lượng đĩa ép ở trên, ta suy ra bề
dày của đĩa ép:
00318.0
7600)1,018,0(14,3
701,1
)(
2222
=

−
=
−
≥
ρπ
δ
tn
d
d
RR
m
[m]
Vậy, ta chọn chiều dày đĩa ép
02,0=
d
δ
5[m].
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 21
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
R
t
R
n
Hình 3.2. Sơ đồ tính đĩa ép.
4.THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CHI TIẾT, CỤM CHÍNH CỦA LY
HỢP:
4.1. LÒ XO ÉP:
Thường trên ly hợp của ôtô, người ta dùng các lọai lò xo trụ, lò xo côn và lò
xo đĩa để làm lò xo ép. Mỗi loại lò xo có những ưu và nhược điểm riêng của nó. Đối
với xe ta thiết kế là xe tải, ta chọn kiểu lò xo ép là lò xo trụ. Vì lò xo côn sẽ làm cho

ly hợp dài, cồng kềnh còn lò xo đĩa thì lực ép không lớn do khó chế tạo.
4.1.1.Ưu, nhược điểm khi lắp lò xo trụ:
Ưu điểm:
Tính toán thiết kế đơn giản, dễ chế tạo.
Dễ bố trí lắp đặt đảm bảo gọn gàng về kết cấu và có rộng chỗ để đặt ổ bi ép
đòn mở ly hợp nằm trên trục ly hợp.
Nhược điểm :
Nếu trong trường hợp chế tạo độ cứng của lò xo khác nhau thì lực ép của
chúng cũng khác nhau, do đó làm cho lực ép lên bề mặt ma sát không đều nhau.
Trong thời gian làm việc có trường hợp một lò xo trụ bị gãy thì đòi hỏi phải
thay nguyên bộ lò xo cho nên không tiết kiệm được vật liệu.
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 22
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Khi làm việc có trường hợp lò xo bị ram lại cho nên không đảm bảo được lực
ép, khi lắp ráp cần phải có lớp cách nhiệt dày khoảng 3mm cho nên làm phức tạp
thêm kết cấu.
4.1.2.Tính toán lò xo trụ :
Tính độ cứng của lò xo:
Ta tính độ cứng của lò xo sao cho khi đĩa ma sát mòn trong giới hạn cho
phép thì lực ép của đĩa ép vẫn đảm bảo mômen ma sát sinh ra trong ly hợp lớn hơn
mômen cực đại của động cơ. Đĩa ma sát bị mòn trong giới hạn nghĩa là giá trị
β
thay đổi từ
β
=2 đến
min
β
=1,6 (giá trị
min
β

được xác định theo kinh nghiệm).
Từ công thức (2.2), ta suy ra lực ép lên đĩa ma sát khi chưa mòn:
mstb
maxe
ct
Z.R.
M.
P
µ
β
=
[N]
Lực ép lên đĩa ma sát khi đĩa ma sát bị mòn đến giới hạn:
mstb
maxemin
min
Z.R.
M.
P
µ
β
=
[N]
Lực ép của lò xo giảm đi một lượng là
P∆
tương ứng với các lò xo bị giãn đi
một đoạn là
λ∆
:
λ∆=

µ
β−β
=−=∆ .n.C
Z.R.
M).(
PPP
lx
mstb
maxemin
min
[N] (4.1)
Suy ra:
( )
n.).Z.R.(
M
C
mstb
minmaxe
lx
λ∆µ
β−β
=
[N/m]
Trong đó:
n - Số lượng lò xo ép từ 6
÷
24 chiếc, chọn n=18.
C
lx
- Độ cứng của một lò xo, C

lx
=const, [N/m].
λ∆
- Lượng mòn của đĩa ma sát, [m]. Được xác định theo công
thức: Dl=α.δ
ms
[m]. Trong đó, α là hệ số mòn cho phép. Đối với
bề mặt ma sát tán bằng đinh tán α=0,5 . Chiều dày tấm ma sát
được chọn ở mục (2.2.3), δ
ms
= 5 [mm].
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 23
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
Vậy Dl = 0,5.5.10
-3
= 2,5.10
-3
[m]
Độ cứng của một lò xo là:
( )
34,46747
18.10.5,2).4.101,0.3,0(
6,12.4,637
3
=
−
=
−
lx
C

[N/m]
Xác định các kích thước của lò xo:

D
Hình 4.1. Sơ đồ tính lò xo ép.
Khi mở ly hợp, ta làm cho lò xo bị nén một đoạn là
l∆
được xác định theo
công thức sau [3]:
∆l= ∆f.Z
ms
+ m [mm]
Trong đó:
∆f- Khe hở tối thiểu của đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp,
6,05,0 ÷=∆f
[mm], chọn ∆f = 0,6 [mm].
m- Độ biến dạng đàn hồi của đĩa bị động và đĩa chủ động,
2,0m =
[mm].
Vậy: ∆l = 0,6.4 + 0,2 = 2,6 [mm].
Lực ép cần thiết lớn nhất tác dụng lên các lò xo khi mở ly hợp hoàn toàn:
P
max
= P
ct
+ C
lx
. ∆l.n

⇒

P
max
=10518 + 46747,34.2,6.10
-3
.18 =12705,77 [N].
Suy ra lực lớn nhất sinh ra của một lò xo khi mở ly hợp hoàn toàn:
87,705
18
77,12705
max
max
===
n
P
P
lx
[N]
Ứng suất trên lò xo được xác định theo công thức sau [2]:
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 24
Đồ án môn học Kết cấu, tính toán &thiết kế Ly hợp Ôtô
3
0
.
8
d
DP
π
τ
=
(4.2)

Trong đó:
d - Đường kính dây lò xo, [m].
D - Đường kính của lò xo, [m].
Chọn tỉ số
6=
d
D
thì k = 1,25 .
P
0
- Lực cực đại tác dụng lên một lò xo, P
0
= P
lxmax
=705,87[N].
Khi tính toán ứng suất lò xo trụ của ly hợp cần tính đến sự tập trung ứng suất
ở phía bên trong của sợi dây lò xo được xác định theo công thức sau [2]:
τ
k
=kτ
][τ≤
[MN/m
2
] (4.3)
Trong đó:
k -Hệ số tính đến sự tập trung ứng suất.
τ
k
-Ứng suất của lò xo trụ có tính đến sự tập trung ứng suất.
Ứng suất cho phép

]/[700][
2
mMN=
τ
.
Từ công thức (4.2) và (4.3), ta xác định được đường kính dây lò xo:

[ ] [ ]
d
D
.
.
k.P8
d
d
D
.
.
k.P.8
d
maxlxmaxlx
2
τπ
≥⇒
τπ
≥
Vậy:
3
6
10.38,46.

10.700.14,3
25,1.87,705.8
−
=≥d
[m]
Chọn d = 5 [mm], suy ra D = 5.6 = 30 [mm].
Ta có, quan hệ độ cứng của lò xo được xác định theo công thức sau [2]:

o
3
4
lx
n.D.8
d.G
C =
[N/m] (4.4)
Trong đó:
G: mô đuyn đàn hồi dịch chuyển, G=8.10
4
[MN/m
2
].
n
o
: số vòng làm việc của lò xo.
Từ đó, ta suy ra được công thức tính số vòng lò xo:
SVTH: Đoàn Văn Giang - Lớp : 01C4 Trang 25