Đồ án môn học Tính toán thiết kế ly hợp ôtô pdf

Đồ án môn học
Tính toán thiết kế ly
hợp ôtô
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 1
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 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 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 hợp 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 để em được hoàn thiện hơn
trong quá trình học tập của mình.

Sinh viên thực hiện
NGUYỄN BÃO QUỐC
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 2
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
MỤC LỤC 3
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP 3
1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA LY HỢP 3
1.1. Công dụng 3
1.2. Yêu cầu đối với ly hợp 4

1.3. Phân loại ly hợp 5
1.4. Điều khiển dẫn động ly hợp 9
2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 14
2.1 Mô men ma sát của ly hợp 14
2.2 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp 15
2.7. ĐĨA ÉP VÀ ĐĨA ÉP TRUNG GIAN : 32
2.7.1. Công dụng : 32
2.7.2. Yêu cầu : 33
2.7.4. Vật liệu chế tạo đĩa ép : 33
3.1.Xác định hành trình của bàn đạp Sbd [mm]: 34
3.2. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Fbd [N]: 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 39
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 đến 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 : 3
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 của
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 gia
tốc tịnh tiến chậm dần là j
p
=


υ
(υ là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình 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 :















υωω

ε
1
===
Trong đó :
i
p
: Tỷ số truyền của hộp số;
i
o
: Tỷ số truyền của truyền lực chính;
r
bx
: Bán kính lăn bánh xe chủ động;
ω
e
: Tốc độ góc trục khuỷu động cơ;
ω
b
: Tốc độ góc trục bánh xe;
Vì vậy xuất hiện mô men lực quán tính của bánh đà bằng theo [2]:
M
j
= J
bd
ε
e
= J
bd
.







υ
1
Mô men này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực .Do khi
phanh xe đột ngột vận tốc v giảm nhanh làm cho


υ
tăng đột ngột, điều này khiến cho
M
j
truyền xuống hệ thống truyền lực tăng. Cũng theo lý thuyết ôtô, giá trị lớn nhất của
M
j
đạt được khi gia tốc phanh j
p
đạt giá trị cực đại J
max
.
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 4
δ
ϕυ





.
max
max
=






=
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 truyền
lực; có thể tính gần đúng bằng : δ = 1+(0,04÷0,06).
2


; với i
h
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]:
M
jmax
=
δ
ϕ






.1
Thực nghiệm chứng tỏ rằng M
jmax
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 cấu đơn
giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế.
- Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thể chia ra :   (phẳng),
! "# (đĩa bị động có dạng hình côn), !$% (kiểu tang
trống và guốc ma sát ép vào tang trống).
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 5
+ 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
&'( )
+ 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 truyền 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 được tiến hành từ từ hơn).
- Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra :
+ "*+,+ /.!01$2
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 6

1
2
3
4
7
6
5
8
I II
&$'("*+,!02
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.
+ "*+,+ !01.3 : 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.
+ "*+,+ !01 4"2 :
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 7
1 2
3
4
5
6
7
8
I
II
&$'5("*+,!0 "#
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 bị mòn
nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và khách cở nhỏ có đặc tính động lực tốt, 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 lỏng. ưu
điểm nổi bậc của ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất 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 lực
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 nhiệt độ
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 8
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 đặc 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 hợp
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:
•
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 : 9
2
4
3
6
5
1
78
9
10
11
12
13
&$'6(7*8!9:+ "*+,
• 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
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.
• Giá thành cao.
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 10
12 11
10
1
2
4
3
9
65
7

8
&$';(7*8!9:+ .<!="
• 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.
'>'5''?!="!0
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 lực 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.
'>'5''?!="+,1
'/.+-!"*+,"4!="+,1
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 11
1
3
4
5
P
bd
6

2
7
&$'@(7*89#"*+,!="+,1
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 tạo 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 đường thông ra ngoài khí quyển.
'/.+-A!="!="+,1
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 12

20 19
18 17
1
2
4
3
7
9
8
65
1211
10
13
15
14
16

&$'B(7*89:A!="!="+,1
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 để 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 đến xylanh trọ lực 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 : 13
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 :
M
ms
= M
emax
.β [N.m]
Trong đó :
M
ms
[N.m]. : Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp.
M
emax
: Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m].
Theo đề M

emax
= 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 với 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 : M
ms
= 275.2 = 550 [Nm].
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 14
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
&$'(7*8, 
Ta có bán kính ngoài của bề mặt ma sát ly hợp được xác định theo [1]:
R
2
=

( )
3
3
max
1 2
3
C

DE
F
−
πµ
β

Trong đó :
µ : Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát chọn µ = 0,25
z
ms
: Số đôi bề mặt ma sát; ưu tiên chọn một đĩa bị động nên z
ms
= 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] = (1,4.10
5
÷ 2,5.10
5
)[N/m
2
].
Vì ly hợp có điều kiện làm việc tương đối cao nên có thể chọn áp suất theo giới

hạn trên p = 2,2.10
5
[N/m
2
].
K
R
: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, K
R
=
2
1
C
C
.
Có thể chọn K
R
theo giới hạn . K
R
= 0,55.theo [1] : (0,53-0,75).
Thay số vào công thức trên ta tính được :
R
2
=
( )
3
35
55,0110.2,2 25,0.2.2
275.2.3
−

π
= 0,142 [m] = 142 ( mm)
Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R
1
:
R
1
= R
2
.K
R
= 142.0,55 = 78,1 (mm)
≈ 78 [mm]
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 15
dα
dρ
R1
ρ
R2
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 [m
2
] theo [1] :
S = π.
)RR(
2
1
2
2
−

S = π.
)078,0142,0(
22
−
= 0,044[m
2
]
Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát R
tb
[m] theo [1]
R
tb
=
2
1
2
2
3
1
3
2
3
2
CC
CC
−
−
R
tb
=

)078,0142,0(
)078,0142,0(
3
2
22
33
−
−
= 0,1131 [m] ≈113 [mm].
2.2.3. Lực ép cần thiết F
CT
Lực ép cần thiết lên đĩa để truyền được mômen ma sát M
ms


"
EC
F
G
.
.
max
µ
β
=
[N]
Thay số vào ta có:
==
2.113,0.25,0
275.2

"
G
9734,513s [N]
Vậy Fct = 9734,513 [N].
2.2.4. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
ω
e
M
e
J
e
M
ms
M
a

ω
a
J
a
M
ω
ω
e
ω
e

(
t
)

ω
a
(t)
M
a
ω
e
=
ω
a
ω
a
t
t
1
t
2
β
.M
emax
M
m
s

(
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 nhiệt
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 16

nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trựơt. Nếu cường độ trượt 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 của 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.
''>''F#H.,H.9

I+'

J(
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]:
t
2
oph
2
bxma
a
)iii(
r
g
GG
J
δ









+
=
Trong đó :
G
a
: Trọng lượng toàn bộ của ôtô, G
a
= 3000.9,81 = 29430 [N].
G
m
: Trọng lượng toàn bộ của rơ mooc hoặc đoàn xe kéo theo, G
m
= 0[N].
g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s
2
].
r
bx
: Bán kính làm việc của bánh xe chủ động, r
bx
= 0,35 [m].
i
h
: Tỷ số truyền của hộp số. Tính công trượt cho số một, .
i
p

: Tỷ số truyền số phụ. Không có hộp số phụ, i
p
= 1.
i
o
: Tỷ số truyền của truyền lực chính.
δ
t
: Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền
lực; trong tính toán có thể lấy bằng δ
t
= 1,05 ÷ 1,06. Chọn δ = 1,05.
• Xác định tỷ số truyền lực chính i
o
:
Giá trị tỷ số truyền lực chính i
o
cùng với tỷ số truyền cao nhất của hộp số truyền
cao nhất của hộp số i
hn
được xác định theo tốc độ chuyển động lớn nhất của động
cơ ω
emax



C

K
0

max
.
ω
=
,với i
hn
=1
=>
618,4
3600
1000
.120.30
35,0.4200.

maxmax
0
====
π
πω
K
C
K
C


• Tính i
h1
: ( tính cho số 1)
Theo công thức IV-31 trang 128 sách lý thuyết ô tô – máy kéo , tác giả : Nguyễn
Hữu Cẩn.

Ta có :



F
CL

η
ψ

0max
max
1
≥
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 17
max
ψ
Bảng B 2- 1 : Bảng tham khảo các thông số ( sách hướng dẫn thiết kế ô tô – Lê Văn Tụy
):
Loại xe
Vận tải, khách trung bình 0,3 – 0,4

Chọn = 0,3
=>
863,2
85,0.618,4.275
35,0.3,0.29430
1
=≥



Trong đó : : hiệu suất hệ thống truyền lực
Xe tải: = 0,85 – 0,89 . chọn : = 0,85
Kiểm tra i
h1
theo điều kiện bám:
P
kmax
≤ G
φ
φ
max
=>



F
CL

η
ϕ
ϕ

0max
max
1
≤
Với G
φ
: trọng lượng bám của cầu chủ động.Đối với xe con tải trọng phân bố đều

trên các cầu => G
φ
=G
a
/2=29430/2=14715[N].
φ
max
:

hệ số bám lớn nhất (φ
max
= 0,6- 0,8). Chọn φ
max
= 0,7.
=>
85,0.618,4.275
35,0.7,0.14715
1
≤


= 3,339
Chọn i
h1
=3.
=>
05,1
)3.618,4(
35,0
81,9

29430
2
2






=


= 2,01 (kg.m
2
)
''>''F#"M".-:H.9F

I'J
Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính theo [1]:
[ ]





NLLF
η
ψ
ω
++= )(

Trong đó :
ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường. Tính cho đường có ψ = 0,02
P
ω
: Lực cản của không khí. Khi khởi hành xe thì P
ω
= 0 (vì tốc độ quá nhỏ).
i
t
: Tỷ số truyền chung hệ thống truyền lực (i
t
= i
h1
.i
p
.i
o
).
η
t
: Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực. Xe tải, chọn η
t
= 0,85.
Thay số ta được :
[ ]
85,0.618,4.1.3
35,0
02,0.29430=

F

= 17,49 [Nm].
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 18
max
ψ
max
ψ

η

η

η
''>'5'?,OP!""QR

S

T
Chúng ta có thể chọn một trong hai cách tính sau:
Tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t
0
:
Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t
0
= 1,1 ÷ 2,5 [s] (chọn thời gian càng lớn, quá trình
đóng ly hợp càng êm dịu nhưng công trượt sẽ tăng).
ω
e
: tốc độ góc động cơ khi đóng ly hợp, khi tính toán lấy bằng tốc độ góc ứng với
momen cực đại ω
e

= ω
M
= n
M
.π/30 = 2200.π/30 = 230,267 [rad/s].
ω
a
:tốc độ góc trục ly hợp.Tính toán cho lúc khởi động xe nên ω
a
=0.
Tính thời gian trượt t
1
, t
2
:








−
=
−
ω−ω
=
)MM.k(
M

tt
)MM.k(
J.2).(
t
amaxed
a
21
amaxed
aae
2
Sử dụng công cụ solver của Microsoft Excel, với điều kiện ràng buộc k
d
> 0 và k
d
<=
1,5ß ( k
d
<= 3)
Hệ số kết thúc trượt k
d
:
k
d
= 1,61 khi t
0
= 2,5
Thay k
d
vào công thức tính thời gian trượt t
1

, t
2
ta có :
D-U%V"P""PO:DRWT
DXF

W

XY>BW56X;@BBZ;B[RWT
7S\]+U%S\M(DX6^Y6RWT
K_(`a
''>'>'?,"#Pb":"A!
Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] dược xác định :
2
aea2
1
aea
).(J
2
1
t
3
2
2
t
) (ML ω−ω+







+ω−ω=
Trong đó :
t
1
, t
2
: Thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn.
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 19
)(396,2
.
.2).(
max
2

FF+
c



=
−
−
=
ωω
)(1035,0
.
.
max

21

FF+
F



=
−
=
Thay số các đại lượng đã biết vào ta tính được công trượt L [J]:
L =
2
)0267,230.(01,2
2
1
396,2.
3
2
2
1035,0
).0267,230.(49,17 −+






+−
= 59929,47 [J].

''>'6'?,"#Pd"!
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 l
r
[J/m
2
] theo [1] ta có :
)RR(z
L
l
2
1
2
2ms
r
−π
=
Trong đó :
L : Công trượt tổng cộng của ly hợp.
z
ms
: Số đôi bề mặt ma sát, ly hợp một đĩa bị động nên z
ms
= 2.
R
2
, R
1
: Bán kính tương ứng vòng ngoài, vòng trong của hình vành khăn bề mặt

ma sát.
Thay số vào ta có :
)078,0142,0.(.2
59929,47
22
−
=
π

!
= 677419,84 [J/m
2
]
= 677 [KJ/m
2
].
Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe tải (l
r
≤ 800 [KJ/m
2
]) 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].
ν : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp một đĩa bị
động thì ν = 0,50.
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 20
c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép hoặc
gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg
0
K].
m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg].
∆T : Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, [
0
C].
Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành của ôtô
(ứng với hệ số cản của đường ψ = 0,02) không được vượt quá 10
0
C.
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là :
m ≥
22,6
10.5,481
59929,47.5,0
=
[kg]
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 :
δ ≥
ρ−π )RR(
m
2

1
2
2
Trong đó:
ρ : Khối lượng riêng của đĩa ép.
Với vật liệu làm bằng gang ρ ≈ 7800 [kg/m
3
]
Thế số các đại lượng đã biết, ta xác định được bề dày tối thiểu của đĩa ép theo chế
độ nhiệt do trượt:
δ ≥
7800).078,0142,0(
22,6
22
−
π
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 F
lx
[N] khi làm việc theo [1]:
!
E
G+
G!
.
=
[N]
Trong đó :

- F : Lực ép cần thiết của ly hợp, [N]
- k
0
: Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng của lò xo; k
0
= 1,05
÷
1,08.
- chọn ko = 1,05
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 21
- z
lx
: Số lượng lò xo sử dụng để tạo ra lực ép. Đối với xe tải z
lx
= 16
÷
28. chọn
z
lx
= 16
Thay số vào ta được :
83,638
16
9734513.05,1
==G!
[N]
2.2.7.2. Độ cứng của một lò xo ép C
lx
[N/m]
Độ cứng của một lò xo C

lx
được xác định theo điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ ly hợp
β
min
khi tấm ma sát đã mòn đến giới hạn phải thay thế. Được xác định ở công thức theo
[1] :








−=
β
β
min
1

!
!
!
G
e
[N/m]
Trong đó :
β
min
: Hệ số dự trữ ly hợp khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế, theo kinh

nghiệm
β
min
= ( 0,8
÷
0,85 )
β
. Ta chọn
β
min
= 0,8.
β
=1,6
- lm : Lượng mòn tổng cộng cho phép của các tấm ma sát, tính bằng [m]:
l

= 0,5.
δ
ms
.Z
ms
= 0,5.3,5.2 = 3,5 [mm]. Chọn
δ
ms
= 3,5
Thay vào ta được :
( )
57,365048,01
10.5,3
83,638

3
=−=
−
!
e
[N/m]
2.2.7.3. Lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo P
lxmax
[N]
Lực nén lớn nhất tác dụng lên một lò xo được tính theo [1] :
F
lxmax
= F
lx
+ C
lx
.λm [N] (4.14)
-
λ

: Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp, [m]. Độ biến dạng thêm
λ

chính
bằng dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp được tính theo công thức:
λ

= δ

.Z


+ δ
dh
[mm]
Trong đó :
+ δm: Khe mở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát, [m] ; đối với ly hợp một đĩa ma sát
: Zms = 2 ; δm = 0,75
÷
1,0 [mm] [1], chọn δm = 0,75 [mm].
+ δ
dh
: Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động, khi tính toán
lấy δ
dh
= 1 [mm] , thay vào ta được :
=> λ

= 0,75.2 + 1 = 2,5 [mm] = 0,0025 [m] , thay tất cả vào ta được :
F
lxmax
= 638,83+ 36504,57.0,0025 = 730,09 [N] ≈ 730 [N]
2.2.7.4. Kích thước hình học của dây lò xo
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 22

D
2.2.7.5. Đường kính dây lò xo d, đường kính trung bình D
Quan hệ đường kính dây lò xo d và đường kính trung bình D được xác định theo công
suất ứng suất tiếp tác dụng lên lò xo :

][.

.
8
max
3
τ
π
τ
≤=
!
G

f+
[N/m
2
]
Trong đó:
-
][
τ
là ứng suất tiếp cho phép của vật liệu làm là xo,
][
τ
= 650
÷
850 [MN/m
2
] chọn
][
τ
= 650 [MN/m

2
]
- k là hệ số tăng ứng suất , chọn tỷ số D/d = 6 => k = 1,25 [1]
Từ đó ta xác định được đường kính dây lò xo theo công thức :

[ ] [ ]
00463,0
10.650.14,3
730.6.25,1.8
.
.
.8
.
.
8
6
maxmax
2
==≥⇒≥

f
+G


f
+G

!!
τπτπ
[m] = 4,6 [mm]

Chọn d = 5 [mm] => D = k.d = 6.5 = 30 [mm]
2.2.7.6. Số vòng làm việc của lò xo
Số vòng làm việc của lò xo được xác định từ công thức độ cứng C
lx
[N/m
2
] theo [1]:

!
f
L
e
8
.
3
4
=
[N/m]
=>
42,6
57,36504.)10.30.(8
)10.5.(10.81,0
.8
.
33
4311
3
4
0
===

−
−
!
ef
L


Chọn n
o
= 6 [vòng]
Với : G là mô đuyn đàn hồi dịch chuyển, G =0,81.10
11
[N/m2] ; [1]
2.2.7.7. Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin [mm]
Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin được xác định khi lò xo chịu tải lớn
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 23
nhất F
lxmax
với khe hở tối thiểu giữa các vòng làm việc của lò xo là 1 [mm].
Lmin = (n
lx
-1).(d + 1) + (1,5
÷
2).d + 2 [mm] [1]
Trong đó :
- (n
lx
-1) : Số bước lò xo.
- (1,5
÷

2): Số vòng không làm việc; được tính thêm cho việc tỳ lò xo vào đế
2 : Khe hở giữa các vòng tỳ với vòng làm việc.
=> Lmin = ( 6 – 1).( 5 + 1) + 2.5 + 2 = 44,52 [mm]
2.2.7.8. Chiều dài tự do của lò xo Lmax [mm]IJ(
Chiều dài tự do của lò xo Lmax được xác định khi không chịu tải.
Lmax = Lmin + λmax [mm]
Trong đó:
-
λ
max : Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất Flxmax.
λ
max
=
02,0
57,36504
1,730
max
==
!
!!
e
G
[m] =20 [mm]
=> Lmax = 44,52 + 20 = 64,52 [mm]
2.2.7.9. Chiều dài làm việc của lò xo L
lv
[mm]
Được xác định khi chịu lực ép F
lx.
L

lv
= L
max
- λ
lv
[mm]
Trong đó:
λ
lv
: Độ biến dạng của lò xo khi chịu lực ép Flx :
01752,0
57,36504
83,638
===
!
!
!S
e
G
λ
[m] = 17,5 [mm]
=> L
lv
= 64,52 – 17,5 = 47,02 (mm) ≈ 47 (mm)
2.3. Bộ phận giảm chấn xoắn
Giảm chấn xoắn được dùng trong ly hợp, về nguyên tắc giảm chấn xoắn bao gồm
2 bộ phận : Bộ phận đàn hồi và bộ phận tiêu tán năng lượng dao động.
- Bộ phận đàn hồi : Có thể là lò xo, thanh xoắn hay cao su, dùng để giảm độ cứng
xoắn của hệ thống truyền lực. Nhờ đó giảm được tần số dao động riêng của hệ thống
truyền lực tránh được sự cộng hưởng ở tần số cao. Do độ cứng tối thiểu bị giới hạn bởi

SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 24
điều kiện kết cấu của ly hợp, nên hệ thống truyền lực không thể tránh khỏi cộng hưởng ở
tần số thấp.
- Bộ phận tiêu tán năng lượng : Dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp, làm
việc theo nguyên lý ma sát, ma sát giữa các bề mặt có dịch chuyển tương đối, ma sát của
bản thân vật liệu khi biến dạng.
Đối với ly hợp thiết kế ta sử dụng bộ phận đàn hồi là các lò xo trụ, được đặt trong
lỗ khoét trên vành moay ơ và trên phần xương của đĩa bị động. Còn các phần tử ma sát là
các vành nhỏ bằng thép đặt giữa moay ơ và xương đia, có bề dày
S
δ
= 2,5 [mm]
Nhược điểm của các lò xo xoắn là không thể thay đổi giá trị mô men xoắn. Để
điều chỉnh momen của giảm chấn, chọn các kích thước các lỗ trên xương đĩa và moay ơ
thích hợp, với kết cấu như vậy số lượng lò xo tham gia làm việc sẽ thay đổi theo giá trị
momen xoắn.
Kích thước hình học của lò xo giảm chấn, theo [3] :
- d
lx
[mm]: Đường kính dây lò xo, d = (3
÷
4) [mm] , chọn d = 3 [mm]
- D
tbgc
[mm] : Đường kính trung bình của lò xo D
tblx
= (14
÷
20) [mm]
chọn D

tblx
= 15 [mm]
- n
lx
[vòng] : Số vòng của lò xo, n
lx
= (3
÷
4) vòng, chọn n
lx
= 4 vòng
-
δ
[mm] : Khe hở giứa các vòng,
δ
= (3
÷
4) [mm], chọn
δ
= 4 [mm]
- L
lo
[mm] : Lỗ để đặt các lò xo, L
lo
= ( 25
÷
27 ) [mm],
chọn L
lo
= 25 [mm]

- Z
lx
: Số lượng lò xo giảm chấn, Z
gc
= (6
÷
12) chọn Z
gc
= 6,
- R
tbgc
[mm] : Bán kính trung bình đặt đặt các lò xo R
tbgc
= (80
÷
120) [mm]
chọn R
tbgc
= 80 [mm]
Tính toán các thông số cơ bản của giảm chấn
- Mô men khóa giảm chấn M
kgc
xác định biên dạng lớn nhất của lò xo, được chọn
như thế nào để giảm chấn không bị khóa cứng trong những điều kiện đường sá khác
nhau, theo [3], gía trị M
kgc
được tính theo công thức :
M
kgc

≥
M
emax
+
∆
M
J
= (1,2
÷
1,4) M
emax
[N.m]
Chọn M
kgc
= 1,3.M
emax
= 1,3.275 = 357,5 [N.m]
Trong đó :
∆
M
J
= (0,2
÷
0,4) M
emax
[N.m] là biên độ dao động mô men xoắn ở
vùng cộng hưởng nguy hiểm nhất.
SVTH: Nguyễn Bão Quốc _ Lớp 07C4A Trang : 25