Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ ô tô đề tài KHAI THÁC kỹ THUẬT hệ THỐNG LY hợp XE TOYOTA LAND CRUISER

MỤC LỤC

1


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sự
phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và thu
được những thành tựu quan trọng. Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến trong
đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một đất
nước, đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ơtơ phục vụ cho các
mục đích thiết yếu của con người như việc vận chuyển hàng hố, đi lại của con
người.Ngồi ra nó còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như: Y tế, cứu hoả, cứu
hộ, an ninh, quốc phòng….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một
trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước. Thực tế nhà nước ta
cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài
hạn đến năm 2020. Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước
phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các cơng nghệ
tiên tiến trong đó có công nghệ về ôtô. Công nghệ ôtô mặc dù xuất hiện đã lâu nhưng
trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ
mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ơtơ truyền thống. Ngồi ra người ta
cịn phát minh ra những công nghệ mới như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybryd,
động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ơtơ có hệ thống lái tự động….
Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau. Trong đó ly hợp
là một trong những cụm chính và có vai trị quan trọng trong hệ thống truyền lực. Hệ
thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ơtơ, tính năng điều khiển của ơtơ,
đảm bảo an tồn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô. Nên để chế tạo được một
chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan
trọng. Do đó em đã chọn đề tài “ Khai thác kỹ thuật hệ thống ly hợp xe Toyota
Land Cruiser” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp và quy trình thiết kế

chế tạo hệ thống ly hợp cho ôtô. Với các thông số ban đầu lấy từ xe tham khảo là xe
Toyota Land Cruiser.Trong nội dung đồ án, em đã cố gắng trình bày một cách cụ thể
nhất về hệ thống ly hợp trên ôtô, bao gồm từ phần tổng quan về hệ thống ly hợp đến
quy trình thiết kế chế tạo một bộ ly hợp hồn chỉnh có thể hoạt động được cũng như
những hư hỏng có thể xảy ra và cách bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống ly hợp.
Trong thời gian thực hiện đề tài, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của
thầy giáo ……………………. cùng các thầytrong bộ mơn Ơtơ, em đã hồn thành đồ án
của mình. Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy
giáo nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không
2


thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy
trong bộ mơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo ………………… và các thầy giáo trong bộ
môn đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
………., ngày tháng năm2022
Sinh viên thực hiện

3


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại ly hợp.
1.1.1. Nhiệm vụ ly hợp.
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có nhiệm
vụ là:
- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển.
- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc

chuyển số.
- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá
tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp. Ở hệ thống truyền lực
bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ
thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho
quá trình đổi số được dễ dàng. Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống
truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng
lên từ từ. Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.
1.1.2. Yêu cầu ly hợp.
Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm
bảo được các yêu cầu sau:
- Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng
nào. Muốn vậy thì mơmen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ
(có nghĩa là hệ số dự trữ mơmen β của ly hợp phải lớn hơn 1).
- Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của
hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động.
- Mở ly hợp phải dứt khốt và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền
lực trong thời gian ngắn
- Khối lượng các chi tiết, mơmen qn tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để
giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành và sang số.
- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt. Hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ
tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi.
- Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều khiển và thuận tiện trong bảo dưỡng và
tháo lắp.
4


Ngoài các yêu cầu trên ly hợp cũng như các chi tiêt khác cần đảm bảo độ bền
cao, làm việc tin cậy. Giá thành thấp.

1.1.3. Phân loại ly hợp.
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách:
- Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
- Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
- Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
- Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
a) Phân loại theo phương pháp truyền mômen.
Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền
lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau:
Loại 1: Ly hợp ma sát là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó
gồm các loại sau:
Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có:
- Ly hợp ma sát loại đĩa : một đĩa (hình 1.1), hai đĩa (hình 1.2), nhiều đĩa .
- Ly hợp ma sát loại hình cơn : phần đĩa bị động có hình cơn.
- Ly hợp ma sát loại hình trống: phần đĩa bị động làm theo dạng má phanh tang
trống.
Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn
giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ.
Cịn ly hợp ma sát loại hình cơn và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động
của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các
chi tiết của hệ thống truyền lực.

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
1. Bánh đà
2. Trục cơ
3. Đĩa bị động
4. Trục sơ cấp

5. Đĩa ép

6. Lò xo đĩa

5

7. Ổ bi tỳ


Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa.
Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có:
- Thép với gang.
-Thép với thép.
- Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng.
-Gang với phêrađô.
-Thép với phêrađô cao su.
Theo đặc điểm của mơi trường ma sát gồm có:
-Ma sát khô.
-Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu).
Ưu điểm : Ly hợp ma sát là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm : Ly hợp ma sát là các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt
tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp, các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng
do nhiệt tạo bởi một phần cơng ma sát.Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ
biến ở các ôtô hiện nay do những ưu điểm của nó.
Loại 2: Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của
chất lỏng (thường là dầu).
Sơ đồ ly hợp thủy lực được biểu diễn như hình 1.3
Ưu điểm: Ly hợp thủy lực là làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng
lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa q trình điều khiển xe.
6

Nhược điểm: Ly hợp thủy lực là chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực
nhỏ do hiện tượng trượt. Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới
được sử dụng ở một số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng v mt vi ụtụ quõn
s.
Bánh Tuabin
Bánh bơm

Vỏ

Hỡnh 1.3: S ly hợp thủy lực.
Loại 3: Ly hợp điện từ: Là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ
trường nam châm điện. Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Sơ đồ ly hợp điện từ được biểu diễn như hình 1.4

3
4

1

5

2

1.bánh đà
4.mạt sắt

6

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.
2.khung từ

3.cuộn dây,
5.lõi thép bị động nối với hộp sô
6.trục ly hợp
7


Loại 4: Ly hợp liên hợp: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai
trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ). Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
b) Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại:
Ly hợp thường đóng: Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.
Ly hợp thường mở: Loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như
C - 100, MTZ2 ...
c) Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngồi thì người ta chia ra các loại
ly hợp sau:
Loại 1: Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lị xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm
các loại sau:
Lị xo trụ: Các lị xo được bố trí đều trên một vịng trịn và có thể đặt một
hoặc hai hang (hình 1.5)
Lị xo cơn
Lị xo đĩa ( lị xo màng ) (hình 1.6)

Hình 1.5: Ly hợp lị xo trụ.

8


Hình 1.6: Ly hợp lị xo đĩa.
Trong các loại trên thì ly hợp dùng lị xo trụ và lị xo đĩa được áp dụng khá phổ

biến trên các ôtô hiện nay, vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được lực ép lớn theo
yêu cầu và làm việc tin cậy.
Loại 2: Ly hợp điện từ: Lực ép là lực điện từ.
Loại 3: Ly hợp ly tâm: Là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và
mở ly hợp. Loại này ít được sử dụng, thường dùng trên các ôtô quân sự.
Loại 4: Ly hợp nửa ly tâm: Là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngồi lực ép của lị
xo cịn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào. Loại này có kết cấu phức tạp nên
ít được sử dụng.
d) Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
Loại 1: Ly hợp điều khiển tự động.
Loại 2: Ly hợp điều khiển cưỡng bức.
Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống
dẫn động ly hợp. Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma
sát ở trạng thái ln đóng.
Theo đặc điểm kết cấu, ngun lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì
người ta lại chia ra thành 3 loại sau:
Dẫn động bằng cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm đòn nối.
Loại này được dùng trên xe con với yêu cầu lực ép nhỏ. Sơ đồ hình 1.7
Dẫn động bằng thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và
đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng. Sơ đồ hình 1.8
Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc thủy
lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất cao, chân khơng, khí
nén...trợ lực điều khiển ly hợp thường gặp trên ôtô ngày nay

9


Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí.
1. Đĩa bị động

2. Đĩa ép
3. Lị xo ép
4. Bi “T”
5,8. Lò xo hồi vị
6. Càng mở
7. Bàn đạp
9. Địn dẫn động

Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực
1. Đĩa bị động
2. Đĩa ép
3. Lò xo ép
4. Bi “T”
5,7. Lò xo hồi vị
6. Xy lanh chính
8. Bàn đạp
9. Càng mở
10.Xy lanh cơng tác
11. Ống dẫn dầu
10


1.2. Giới thiệu về xe Toyota Land Cruiser
1.2.1. Lịch sử.
Ra đời vào năm 1951, do nhu cầu sử dụng xe đa dụng quân đội hạng nhẹ, Toyota
đã phát triển dòng xe Toyota Jeep là mẫu xe đầu tiên thành công trong cuộc chinh phục
chặng thứ 6 đỉnh núi Phú Sĩ. Sau đó 2 năm, với qui mơ sản xuất hàng loạt và chiến
lược xây dựng hình ảnh cơng ty trên thị trường nước ngồi, Toyota đã đổi tên dịng xe
này thành “Land Cruiser” cho phù hợp với đặc tính chạy đường trường trên toàn cầu
của loại xe này (trong tiếng Anh “Land” là đất khô, “Cruiser” mang ý nghĩ như là một

con tàu vượt đại dương lớn)
Từ năm 1957, Toyota bắt đầu mở rộng phát triển thị trường toàn cầu và lượng xe
xuất khẩu tăng mạnh, vượt hơn nửa doanh số bán hàng nội địa tại Nhật Bản. Tiên
phong dẫn bước Toyota ra nhập thị trường xe hơi toàn cầu, Land Cruiser đã nhanh
chóng thu hút khách hàng bởi sự mạnh mẽ và độ bền bỉ của nó. Cho tới năm 1965,
Land Cruiser vẫn là mẫu xe Toyota duy nhất xuất khẩu vào thị trường Mỹ và đã sau đó
là mẫu xe bán rất chạy tại thị trường Trung và Nam Mỹ, Châu Phi, Trung Đông và
Đông Nam Á.
Sự thay đổi và cải tiến mẫu mã từng năm đã củng cố và tăng doanh số xuất khẩu
của Toyota. Khi mẫu xe Land Cruiser 100 ra đời vào năm 1998, mẫu xe này nhanh
chóng trở thành một trong những chiếc xe hai cầu đáng tin cậy nhất trên thế giới.
Tất cả các thế hệ Land Cruiser đều thống nhất những mục tiêu phát triển cơ bản
gồm: mục tiêu đầu tiên là luôn luôn vượt trên sự mong đợi của khách hàng toàn cầu về
độ tin cậy, sự bền bỉ cũng như khả năng chạy đường trường. Mục tiêu thứ hai là ln
có sự cải tiến, tiến bộ kỹ thuật cùng lúc tăng cường sự hài lòng cho khách hàng.
Và sự cam kết cho những mục tiêu này chính là chìa khóa then chốt tạo ra một
chiếc xe có thương hiệu mạnh trên trường quốc tế. Hiện nay, doanh số bán ra nước
ngoài của loại xe này đã vượt trên 90%, và Land Cruiser đã có mặt tại hầu hết các khu
vực trên thế giới. Với sự ra đời của phiên bản Land Cruiser 200 mới, Toyota đảm bảo
rằng dòng xe hai cầu này sẽ tiếp tục chinh phục mọi địa hình trên mọi lãnh thổ.
Với lịch sử phát triển 57 năm, Land Cruiser là mẫu xe có vịng đời dài nhất của
Toyota. Hơn nửa thế kỷ trước, khi lần đầu tiên giới thiệu chiếc Toyota Jeep BJ, ít ai có
thể biết rằng mẫu xe này lại có nhiều phiên bản như vậy: phiên bản 70 chạy đường
trường, phiên bản Prado sử dụng trong thành phố (tên gọi sau này là phiên bản 120) tới
phiên bản 100 wagon và mới đây nhất là phiên bản Land Cruiser 200.
1.2.2. Thơng số chính của Land Cruiser.
STT

Thống số

Giá trị
11


Kích thước bao (mm)
- Chiều dài tồn bộ
- Chiều rộng toàn bộ
- Chiều cao toàn bộ

4950 mm
1970 mm
1905 mm

Chiều dài cơ sở (mm)
Trọng lượng khi không tải
- Phân ra cầu trước
- Phân ra cầu sau
Trọng lượng khi đầy tải
- Phân ra cầu trước
- Phân ra cầu sau

2850 mm
2580 KG
1300 KG
1280 KG
3300 KG
1570 KG
1730 KG

5

Cơng suất cực đại(KW/vịng/phút)

171/5400

6

Mơmen xoắn cực đại(N.m/vịng/phút)

418/3400

7

Tỉ số truyền của hộp số:

4,124

8

Tỉ số truyền của truyền lực chính

5,125

9

Kích thước lốp

285/50R20

1

2
3

4

10
Hộp số phân phối tỉ số truyền
1.2.3. Ly hợp của xe Toyota Land Cruiser.

Hình 1.9: Ly hợp Land Cruiser
Kết cấu cụm ly hợp:
- Ly hợp của xe Land Cruiser.
12

2,48


là ly hợp ma sát một đĩa, thường đóng, có lò xo ly hợp kiểu màng với những ưu điểm
nổi bật:
Đơn giản trong chế tạo
Có khả năng mở dứt khốt, thoát nhiệt tốt
Khối lượng nhỏ
Thuận lợi trong bảo dưỡng và sửa chữa
Giá thành thấp.
Cấu tạo gồm 3 phần cơ bản: phần chủ động, phần bị động và cơ cấu điều khiển ly hợp.
*) Phần chủ động: Bánh đà, đĩa ép.
*) Phần bị động: Đĩa ma sát, trục bị động.
*) Dẫn động điều khiển: Bàn đạp, thanh nối, khớp trượt, các cần bẩy và lò xo nối.
- Nguyên lý hoạt động:

Khi đóng ly hợp, các lị xo đẩy mâm bàn ép ly hợp vào các đĩa ma sát và ép chặt
chúng với bánh đà. Điều này đã làm cho bánh đà động cơ bị khóa vào trục sơ cấp của
hộp số làm cho chũng quay cùng một tốc độ. Độ lớn của mơ men lực mà ly hợp có thể
truyền được phụ thuộc vào ma sát giữa các đĩa ma sát với bánh đà và lực nén mà các lò
xo tác dụng lên các đĩa ma sát.
Khi mở ly hợp, một cần liên động hoặc pit tông thủy lực sẽ tác dụng lên một cần
bẩy một lực khá lớn, lực này được truyền đến vòng bi chặn của ly hợp, làm cho lò xo
đĩa trung tâm bị nén lại. Nhờ kết cấu cơ khí dẫn động, đĩa ma sát được giải phóng ra
khỏi bánh đà và đĩa é ply hợp và nhờ vậy trục sơ cấp của hộp số được giải phóng khỏi
động cơ.
Dẫn động ly hợp trên xe Toyota Land Cruiser
thủy lực có trợ lực chân khơng

7

8

9

6
5
4
3

δ

2
13

1

13

12

11

10


Hình 2.9. Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.
1.ống dẫn dầu.
2.Xy lanh công tác.
3.Càng mở.
4.Bi T.
5.Đĩa ép.
6.Đĩa bị động.
7.Lò xo ép.
8.Lò xo hồi vị bi T.
9.Họng hút.
10.Bàn đạp.
11.Lò xo hồi vị bàn đạp.
12.Bộ trợ lực.
13.Xy lanh chính.

2
A

1

B

C

6

5

4

3

Hình 2.10: Sơ đồ bộ trợ lực chân khơng.
1. Van điều khiển.
2. Van chân khơng
3, 6. Lị xo hồi vị.
4. Van khí
5. Màng cao su
Nguyên lý hoạt động :
Sơ đồ dẫn động thủy lực có trợ lực chân khơng hình 2.9
Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân khơng hình 2.10
Khi mở ly hợp: Khi người lái đạp bàn đạp làm đẩy van khí (4) mở ra đồng thời
van điều khiển (1) (bằng cao su) đóng van chân khơng (2) lại. Lúc này khoang B được
nối với khoang khí trời C và khoang B không thông với khoang chân không A, tạo ra
sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B, làm van chân không chuyển động sang
trái đẩy pittơng của xy lanh chính (13) sang trái làm dầu trong xy lanh chính theo ống
(1) sang xy lanh công tác (2) đẩy pittông của xy lanh công tác sang phải qua càng mở
(3) đẩy bi T (4) ép vào địn mở (5) làm mở ly hợp.
Khi đóng ly hợp: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp, nhờ các lị xo hồi vị
làm van khí (4) trở về vị trí ban đầu, lúc này van khí (4) ép chặt làm mở van chân
không (2) ra. Kết quả là khoang A thông với khoang B và khoang B không thông với
khoang C nữa. Hai khoang A và B khơng có sự chênh lệch áp suất nên khơng sinh ra

trợ lực nữa và các chi tiết cũng trở về vị trí ban đầu.
14


Khi người lái dừng chân ở một vị trí nào đó thì van khí 4 dừng lại. Nhưng
màng cao su 5 vẫn dịch chuyển một chút và kéo van chân không (2) đi theo nên đẩy
van điều khiển (1) ép chặt vào van khí (4) làm đóng van khí. Lúc này cả van khí và
van chân khơng đều được đóng lại và khơng khí trong khoang B khơng đổi, sự chênh
lệch áp suất giữa hai khoang A và B là ổn định. Như vậy đĩa ép vẫn được giữ ở một vị
trí nhất định, tức là ly hợp vẫn được mở ở một vị trí nhất định.
Ưu điểm:Lực bàn đạp nhỏ nên điều khiển dễ dàng.
Không tốn công suất cũng như nhiên liệu cho bộ trợ lực.
Khi hệ thống trợ lực hỏng thì ly hợp vẫn làm việc được.
Nhược điểm:Kết cấu phức tạp nên khó chế tạo, bảo dưỡng và sữa chữa.
Cần độ kín khít cao để tránh rị rỉ dầu và khí.
Do độ chân khơng khơng lớn nên muốn có lực trợ lực lớn thì
phải tăng kích thước màng sinh lực dẫn đến kết cấu cồng kềnh.

15


CHƯƠNG II
TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM LY HỢP XE TOYOTA LAND
CRUISER
2.1. Tính tốn thiết kế cơ cấu ly hợp.
2.1.1. Xác định mômen ma sát của ly hợp.
Ly hợp cần thiết kế để đảm bảo truyền hết mô men của động cơ, đồng thời bảo vệ
được hệ thống truyền lực không bị q tải. Như vậy ta cần tính tốn thiết kế cơ cấu ly
hợp để xác định được các thong số phù hợp với xe.
Mômen ma sát của ly hợp phải bằng mômen xoắn lớn nhất cần truyền qua ly

M c = β .M e max
hợp được tính theo cơng thức:

M e max = 418
(Nm) – Mômen xoắn lớn nhất của động cơ.

β
: Hệ số dự trữ của ly hợp.

β
Hệ số

phải lớn hơn 1 để đảm bảo cho ly hợp có thể truyền hết mômen của

β
động cơ trong mọi trường hợp. Tuy nhiên hệ số
cũng không được chọn quá lớn để
tránh tăng kích thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực không bị quá tải.

β
Hệ số

được như sau :

β
Với ô tô du lịch:

= 1,3

β
Với ô tô tải không kéo mooc:

= 1,6

β
Với ơ tơ tải làm việc có kéo mooc:

= 2,0

÷

÷
÷

1,75
2,25
3,0

Với ly hợp chọn thiết kế ở đây là xe ToyotaLand cruiser nên ta chọn

β

=1,5.

M c = β .M e max = 1,5.418 = 627
Vậy mômen ma sát của ly hợp:

(Nm)
16

2.1.2.Xác định kích thước cơ bản của ly hợp.
Cơ sở để xác định kích thước của ly hợp là ly hợp phải có khả năng truyền được
mơ men xoắn lớn hơn mô men cực đại của động cơ một chút.

zi = 1
Số lượng đĩa bị động là :

δ = ( 4 ÷ 5)
Độ dày của tấm ma sát đối với xe con
Chọn

δ =4

mm

(mm)

Mômen ma sát của ly hợp cần được xác định theo công thức:

μ : hệ số ma sát, chọn

ΡΣ

μ = 0.3

: tổng lực ép lên các đĩa tính theo N.

zµ

zµ = 2
: số đơi bề mặt ma sát

: bán kính ma sát trung bình, được tính như sau :
Ta đổi: 146 (mm) = 146. (m)
* Bán kính của đĩa ma sát.
=> R = 170 (mm)
=> D = 340(mm)
ở đây c là hệ số kinh nghiệm, chọn c = 3,6.
* Bán kính trong của đĩa ma sát :
r = ( 0,53 ÷ 0,75 )R = ( 79,5 ÷ 112,5 ) (mm)
Do động cơ có số vịng quay lớn nên ta chọn r = 120(mm) => d = 220(mm)
Suy ra : Lực ép tổng lên các đĩa là :

Áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát q được tính :
17


Mà

[q] = 0,18

÷

0,23 [MPa]

=> q thỏa mãn

2.1.3. Tính lị xo ép.

Cơ cấu ép được dùng để tạo lực ép cho đĩa ép của ly hợp thường đóng xe con là
lị xo đĩa kiểu nón cụt nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo trụ.
Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép có ứng suất tiếp cho phép
[τ] = 650 ÷ 850(MN/m2)

[σ ]

=1000(MN/m2)

Lị xo được tính tốn nhằm xác định các thơng số hình học cơ bản nhằm thỏa
mãn lực F cần thiết cho ly hợp. Kích thước của lị xo đĩa nón cụt cịn phải bảo đảm
điều kiện bền với chức năng là đòn mở
Ta dùng lị xo ép là loại lị xo nón cụt xẻ rãnh
Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa nón cụt được xác định theo cơng thức

Flx =k 0 .PΣ
k0 : hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo. Chọn k0 = 1,05

PΣ

lực ép cần thiết của ly hợp = 7157(N)
=> Flx = FΣ.k0 = 7157.1,05 = 7514,85 (N)

Sơ đồ để tính lị xo đĩa nón cụt có xẻ rãnh hướng tâm thể hiện như hình 2.12
Dc
Da

Di
Pn
L2

L1
P

De

Hình 2.12 : Sơ đồ lị xo đĩa
18


FN
: lực ép của lò xo tác dụng lên đĩa ép (tương đương với

F∑

)

Fn
: lực cần tác dụng lên đĩa để ngắt ly hợp
Có :

FN = Fn

Dc - Di
De - Dc

1
ln  ÷
2 π .E δ .l1
 k1  . δ 2 +  h − l ( 1 − k1 )

FN = .
.
.


1
3 1 − µp2 D 2e ( 1 − k 2 ) 2 
(1− k2 )



l1 ( 1 − k1 )
.
h
−
÷

÷
2 ( 1− k2 )


Trong đó :

k1 =

D
Da
k2 = c
De
De

l1
: Dịch chuyển của đĩa tại điểm đặt lực ép

E = 2.105

MPa : Mơdun đàn hồi kéo nén

µp = 0, 26
: Hệ số Poisson

De

: Đường kính lớn nhất của lị xo đĩa ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép

De = (0,94 ÷ 0,97)D 2

Chọn

De = 0,95D2

( với

D2

là đường kính ngồi tấm ma sát)

=> De = 0,95.340 = 323 (mm)

Sơ bộ chọn:

Da

: đường kính mép xẻ rãnh

19


÷
÷
 


De
= 1, 2 ÷ 1,5
Da

=> chọn

De
= 1, 4
Da

=> Da = = = 230,71 (mm)

Di
: Đường kính đỉnh của lị xo đĩa

De
≥ 2,5
Di

δ

Di = 80
=>Di = = 129,2 => chọn

(mm)

: Độ dày của lị xo đĩa

De
= (75 ÷ 100)
δ

=> chọn sơ bộ

De
= 90
δ

=> = = = 3,58 (mm)

h : Độ cao phần khơng xẻ rãnh của nón cụt ở trạng thái tự do

h
= 1,5 ÷ 2, 0
δ

=> chọn

h

=2
δ

=> h = 2.δ = 2.3,58 = 7,16 (mm)

k1 , k 2
: các tỷ số kích thước của đĩa nón cụt :
Suy ra lực ép lò xo được xác định sao cho khi lò xo được ép phẳng vào ly hợp

h


 l1 = = 3 ( mm ) ÷
2



là :
FN = 9856 (N)

FN Flx
Thấy

>

=> Vậy thỏa mãn lực ép yêu cầu.

Vậy lò xo đủ bền.
2.1.4. Tính lị xo giảm chấn.
Lị xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của

dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống truyền lực đảm bảo
truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moayơ trục ly hợp.
Mơmen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định theo công thức:
20


Mmax =

G b .ϕ.rb
i 0 .i 1.i f 1

.

Trong đó:
Gb : Trọng lượng bám của ôtô trên cầu chủ động: Gb = 33000 (N).

ϕ : Hệ số bám của đường đi trên đường tốt

rb

ϕ = 0,8.

rb
: Bán kính làm việc của bánh xe:

i0

= 0,503 m.

i0

: Tỉ số truyền của truyền lực chính,
i1 : Tỉ số truyền của hộp số ở tay số 1,
if1 : Tỉ số truyền của hộp số phụ,
Thay vào cơng thức trên ta có:

= 5,125.
i1 = 4,124.
if1 = 2,48.

Mmax= = 253 (Nm).
Mômen quay truyền qua giảm chấn được tính bằng tổng mơmen quay của các lực
lị xo giảm chấn và mômen ma sát:
Mg = Mmax = Mlx + Mms = P1.R1.Z1 + P2.R2.Z2
Trong đó :
Mlx : Mơmen sinh ra do lực của các lị xo.
Mms : Mơmen ma sát.
P1 : Lực ép của một lò xo giảm chấn.
R1 : Bán kính đặt lị xo giảm chấn.
Chọn
R1 = 50 mm = 0,05 m.
Z1 : Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên moay ơ,
Chọn
Z1 = 6.
P2 : Lực tác dụng trên vịng ma sát.
R2 : Bán kính trung bình đặt lực ma sát.
Chọn
R2 = 30 mm = 0.03 m.
Z2 : Số lượng vòng ma sát.Chọn Z2 = 2.
Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở λ1 , λ2 tới các

thành bên của mayer .Theo sơ đồ hình 2.13 ta có :

21


Hình 2.13 : Sơ đồ lị xo giảm chấn.
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 lò xo khi truyền
mômen 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 moayơ).
S = 17,4 . R12 . K . Z1
Trong đó :
K: Độ cứng của một lị xo.K = 1300 N/m.
Z1: Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ.Z1 = 6.
⇒
S = 17,4 . R12 . K . Z1 = 17,4 . 0,052 . 1300 . 6 = 340 Nm.

Hình 2.14 : Sơ đồ cửa sổ mayer.
Các cửa sổ đặt lị xo của moayơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều
dài tự do của lị xo một ít, lị xo ln ở trạng thái căng ban đầu.
Với: A = (25 ÷ 27) mm . Ta chọn A = 25 mm
Khi chuyển mômen quay từ động cơ và từ bánh xe qua bộ phận giảm chấn giống
nhau thì cửa sổ ở mayer và ở đĩa bị động có chiều dài như nhau.
Ở các giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ mayer phải bé hơn so
với cửa sổ ở đĩa một đoạn: a = A1 - A
Thường a = (1,4 ÷ 1,6) mm. Chọn a = 1,5 mm.
22

Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1 ÷ 1,5o).Ta chọn 1,5o
Đường kính thanh tựa chọn d = (10 ÷ 12) mm đặt trong kích thước lỗ B.
Ta chọn d = 12 mm
Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở λ1 , λ2.Các trị số λ1 , λ2 chọn trong
khoảng từ (2,5 ÷ 4) mm. Ta chọn: λ1 = λ2 = 3,5 mm
Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là :
B = d + λ1 + λ2 = 12 + 3,5 + 3,5 = 19 mm
Theo thực nghiệm thường lấy:
Mms = 0,25.Mmax = 0,25.253 = 63,25 (Nm).
Suy ra:
Mlx = Mmax – Mms = 253 – 63,25 = 189,75 (Nm).
Ta có lực ép tác dụng lên một lị xo giảm chấn là:

M lx
Z1.R1

P1 =
== 632,5 (N).
Số vòng làm việc của lò xo giảm chấn:

λ .G.d 4
1, 6.P1 .D3

n0 =
Trong đó:
G : Mơđun đàn hồi dịch chuyển G = 8.1010 (N/m2).
λ : Là độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị
trí làm việc, chọn λ = 3 mm = 0,003 m.
d: Đường kính dây lị xo, chọn d = 3 mm = 0,003 m.

P1 : Là lực ép của một lò xo giảm chấn, P1 = 632,5 N.
D : Là đường kính trung bình của vịng lị xo,
chọn D = 16 mm = 0,016 m
Thay số vào ta có:
n0 = = 4,69
Lấy n0 = 4 (vòng).
Chiều dài làm liệc của lò xo được tính theo cơng thức:
l1 = (n0 +1).d = (4+1).3 = 15 (mm).
Chiều dài của lò xo ở trạng thái tự do:
l2 = l1 + n0. λ = 15 + 4.3 = 27 (mm).
Lò xo được kiểm tra theo ứng suất xoắn :
23


τ=

8.P1.D
k ≤ [τ ]
π .d 3

.

Trong đó :
P1 : Lực ép của một lò xo giảm chấn, P1 =632,5 N.
D : Đường kính trung bình của vịng lị xo, D = 0,016 m.
d : Đường kính dây lị xo, d = 3 mm. = 0,003 m.
k : Hệ số tập trung ứng suất:

4C − 1 0,615
+

C ;
k = 4C − 4
0.016
D
0.003
C= d =
= 5,33

Với
Thay số vào ta có:

4.5,33 − 1 0, 615
4C − 1 0,615 4.5,33 − 4 + 5,33
+
C =
k = 4C − 4
= 1,29.
Thay các thông số vào cơng thức tính τ ta có:
. 1,29 = 1,23. (N/m2).

Vật liệu làm lò xo giảm chấn là thép 65 Γ có [ τ] = 1,23. (N/m2).
2.2. Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp.
2.2.1. Tính cơng trượt và cơng trượt riêng.
Xác định cơng trượt sinh ra trong q trình đóng ly hợp.
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp:
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột
ngột thả bàn đạp ly hợp. Trường hợp này khơng tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu: Người lái từ từ nhà bàn đạp ly hợp khi xe khởi
động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tằn cơng trượt sinh ra trong
q trình đóng ly hợp. Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên ta tính

cơng trượt sinh ra trong trường hợp này.
a. Công trượt :
xác định công trượt của ly hợp khởi động tại chỗ.
Phương pháp này sử dụng cơng thức tính theo kinh nghiệm của viện HAHM

Trong đó:
L - Cơng trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (KGm).
G – Trọng lượng toàn bộ của ôtô

G = 3300 KG
24


– mô men xoắn cực đại của động cơ.
– số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ.
Chọn = 4050 vg/ph
Với là số vòng quay cực đại của động cơ.
: Bán kính làm việc của lốp: với cỡ lốp 285/50/R20
λ

: Hệ số biến dạng của lốp, chọn loại lốp áp suất thấp

: Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực.

i0

if

= 0,935.

52,416

i0 =
: Tỉ số truyền của truyền lực chính,

ih

λ

5,125

: Tỉ số truyền của hộp số,

ih1 = 4,124

: Tỉ số truyền của hộp số phụ

if = 2,48

Ψ - Hệ số cản tổng cộng của đường. Ψ = f + tgα
f – Hệ số cản lăn.

α - Góc dốc của đường.

;

Khi tính tốn ta có thể chọn Ψ= 0,16
=>Vâỵ cơng trượt khi khởi động tịa chỗ:
L == 5917 (KGm)
b. Tính cơng trượt riêng.

Để đánh giá độ hao mịn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêng theo
công thức sau:

lo =

L
F⋅i

≤ [lo]

(KGm/cm2)

Trong đó: lo - cơng trượt riêng.
L – cơng trượt của ly hợp (KGm).
F – diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (cm2).
i – số đôi bề mặt ma sát i = 2
[lo] – công trượt riêng cho phép.
25