TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ LY HỢP Ô TÔ ( XE TẢI 5700Kg)

Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU………………………….………………………………………… 3
1. Tổng quan về ly hợp trên ô tô………………………………………………… 4
1.1 Công dụng của ly hợp…………………………………………………… …….4
1.2 Các yêu cầu đối với ly hợp…………………………………………… 4
1.3 Phân loại ly hợp…………………………………………………………………5
2. Tính toán thiết kế cụm ly hợp………………………………………………….9
2.1 Mô men ma sát của ly hợp:………………………………………………… 9
2.2 Lựa chọn phương án thiết kế……………………………………………… 10
2.2.1 Chọn ly hợp………………………………………………………………… 10
2.2.2 Chọn sơ đồ dẫn động ly
hợp…………………………………………… 10
2.3 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp…………… … 13
2.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động …… 13
2.3.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn
tấm ma sát
………………………………………………………… 14
2.3.3 Lực ép cần thiết
F………………………………………………… 15
2.3.4 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly
hợp…… 15
2.3.4.1 Momen quán tính quy dẫn J
a
(kg.m2)………………….15
2.3.4.2 Mô men cản chuyển động qui dẫn M
a
[N.m]………….17
2.3.4.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn
(t
1
và t

2
)………………………………………………………….….17
2.3.5 Tính công trượt tổng cộng của ly hợp………………… ….…….18
2.3.6 Tính công trượt riêng cho ly hợp…………….…………… … 18
2.4 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết……………………… ….………… 19
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

2.4.1 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp ………………………… ……… 19
2.4.2 Bề dày tối thiểu đĩa ép (theo chế độ nhiệt)………… ………….20
2.5 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp…………… …… 20
2.5.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa côn…………………………….….21
2.5.2 Kích thước cơ bản của lò xo đĩa côn xẻ rãnh………….……… 21
2.5.3 Đặc tính của lò xo ép đĩa côn xẻ rảnh…………………
……… 24
2.5.4 Kích thước đòn mở của lò xo ép đĩa côn xẻ rảnh……….…… 25
3.Tính toán thiết kế hệ dẫn động cho ly hợp……………………………………26
3.1.Xác định các thông số cơ bản của điều khiển thủy lực không có
trợ lực……………………………………………………………………………… 27
3.2.Xác định hành trình của bàn đạp S
bd
[mm]……………………….
……… 27
3.3. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp F
bd
[N]……………………………… 29
3.4. Đường kính xi lanh thủy lực………………………………… …………….30
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… ………………… …………31
Trang 2
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm trở lại đây ngành công nghiệp Ô tô nước ta có nhiều sự
phát triển vượt bậc, Ô tô đã không còn là quá xa lạ với mỗi chúng ta. Để đáp ứng
nhu cầu của xã hội trong thời kì hội nhập, việc đào tạo ra các bậc kỹ sư, các thợ
máy có trình độ tay nghề, có kiến thức vững chắc về Ô tô là một nhiệm vụ quan
trọng. Trong trường Kỹ thuật, các Đồ án giúp các sinh viên tổng hợp lại các kiến
thức đã học, đi sâu hơn vào việc thiết kế, tính toán và với sinh viên ngành Cơ khí
Động Lực thì Đồ án Ô tô là một trong những Đồ án quan trọng nhất.
Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và
thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết 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. Trong quá trình hoàn thành Đồ án, đã giúp em hiểu rõ hơn về Ly hợp,
đồng thời rèn luyện kỹ năng thiết kế, tính toán, tổng hợp kiến thức đã học.
Dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Việt Hải và sự nỗ lực của bản thân,
em đã hoàn thành được Đồ án này. Trong quá trình tính toán thiết kế không tránh
khỏi những sai sót, em mong các Thầy tận tình chỉ bảo, giúp đỡ để Đồ án tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Trang 3
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Đà Nẵng, ngày 21/5/2012.
Sinh viên

CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE CHO TRƯỚC.
STT Tên thông số kỹ thuật Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Loại xe Xe tải
2 Trọng lượng toàn bộ G
a
5700 KG
3 Vận tốc cực đại V

max
120 Km/h
4 Loại động cơ Xăng
5 Công suất N
emax
N
emax
80 Kw
6 Số vòng quay n
N
n
N
4800 Vg/ph
7 Mômen xoắn M
emax
M
emax
197 N.m
8 Số vòng quay n
M
n
M
4800 Vg/ph
9 Bán kính làm việc bánh xe R 0,35 m
1. Tổng quan về ly hợp trên ô tô.
1.1 Công dụng của ly hợp.
Ly hợp là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực. Nó
được 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.

Nếu khớp nối ly hợp không ngắt được truyền động từ trục khuỷu động cơ
đến hệ thống truyền lực khi gài số thì việc gài số sẽ rất khó khăn và có thể gây ra sự
dập răng; thậm chí có thể gây vỡ răng hộp số. Hơn thế nữa, nếu ly hợp không tự
động ngắt khi phanh đột ngột thì có thể gây quá tải cho cả hệ thống truyền lực.
Trang 4
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

1.2 Các yêu cầu đối với ly hợp.
Từ các công dụng ở trên, ly hợp ô tô máy kéo ngoài các yêu cầu chung về sức
bền, tuổi thọ; còn phải bảo đảm các yêu cầu chính sau:
- 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. Tuy nhiên, mô men ma sát của ly hợp không
được lớn quá nhằm bảo đảm được nhiệm vụ làm cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền
lực.
- Đóng êm dịu để tăng từ từ momen quay lên trục của hệ thống truyền lực, không
gây ra va đập ở các bánh răng. Ngoài ra khi ly hợp đóng êm dịu thì ôtô khởi hành
hoặc tăng tốc từ từ không giật,làm cho người lái và hành khách đỡ mệt.
- 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 trong thời gian ngắn nhất; ngược lại
sẽ gây khó khăn cho việc gài số.
- Mômen quán tính của các chi tiết phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm các
lực va đập lên bánh răng khi sang số ,dễ gài số và giảm mài mòn các bề mặt ma sát
của đồng tốc.
- Phải làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thống
truyền lực những mômen quá lớn khi gặp quá tải.Vì vậy mômen ma sát phải không
được lớn quá.
Ngoài ra còn các yêu cầu khác như:
+ Kết cấu phải gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng.
+ Điều khiển dễ dàng,lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.

+ Hệ số ma sát cao và ổn định.
+ Thoát nhiệt tốt.
+ Làm việc bền vững tin cậy.
+ Hiệu suất cao.
+ Giá thành rẻ, kết cấu ,sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản.
+ Kích thước nhỏ gọn.
Trang 5
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

1.3 Phân loại ly hợp.
Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Và tuỳ
theo tính chất truyền mô men, đặc điểm kết cấu v.v có thể có các cách phân loại
sau
Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân ra các loại ly hợp sau :
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.
Tuỳ theo hình dạng và đặc điểm kết cấu, có thể chia chúng ra làm các kiểu
sau:
- Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thể chia ra:
Ly hợp ma sát đĩa (phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình
côn), ly hợp ma sát hình trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống).
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. ngày nay người ta
vẫn quen gọi ly hợp là côn vì cách gọi này ngắn gọn và thông dụng do ly hợp dạng
côn từng được sử dụng rộng rãi trong quá khứ. 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 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.
Hình 1.1: Ly hợp một đĩa ma sát
1: bánh đà
2: đĩa ma sát
3: đĩa ép
4: lò xo đia côn
Trang 6
1 2
3
4
5
6
7
8
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

5: vòng thép
6: đinh tán
7: vỏ ly hợp
8: ổ bi tỳ

Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn (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 :
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh: 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. Loại này được sử dụng phổ biến trên xe tải máy kéo và một số xe con.
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm chỉ gồm duy nhất một lò xo
hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa. Nhờ vậy áp suất sinh ra
ở các bề mặt ma sát là đồng đều. Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp
mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng.
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa côn chỉ có một lò xo kiểu đĩa côn
bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát. Ly hợp với lò xo kiểu này
có nhiều ưu điểm nổi bật: 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 cơ bản là không
thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát bị mòn nên ly hợp
Trang 7
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

kiểu này chỉ sử dụng trên xe tải nhỏ và khách cở nhỏ có đặc tính động lực tốt, sử
dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số).
-Theo đặc điểm làm việc, có thể chia ra : Loại ly hợp thường đóng và ly hợp
không thường đóng.
+ Ly hợp thường đóng là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong
quá trình làm việc như các loại đã nêu ra ở trên. Ly hợp chỉ được mở thông qua hệ
thống dẫn động dưới tác dụng của lực đạp ở bàn đạp ly hợp.
+ Ly hợp không thường đóng là loại ly hợp không có lò xo ép. Đĩa bi động
và chủ động được ép vào nhau để đóng ly hợp thông qua một hệ thống đòn đặc biệt.
Việc đóng hoặc mở ly hợp đều phải thông qua hệ thông đòn này dưới tác động lực
điều khiển của người lái.
Đối với máy kéo xích trong nông nghiệp hoặc các máy kéo xích chuyên
dùng trong ngành xây dựng, chúng thường có hệ thống điều khiển riêng biệt nhờ
các ly hợp chuyển hướng và phanh. Mặc khác, trong quá trình làm việc, chúng
không những làm việc nhiều với các số tiến mà cả với số lùi tậm chí cả số “M
o

” như
khi điều khiển các liên hợp máy đào hố xúc đất hay những công việc trồng cây
chăm bón cây trong nông nghiệp. Loại ly hợp không thường đóng có mô men quán
tính của phần bị động ly hợp khá lớn nên thường phải có phanh con riêng để hãm
trục ly hợp trước khi gài số nhằm tránh sự va đập răng của các bánh răng gài số.
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 bật 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
Trang 8
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

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 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.
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.
2. Tính toán thiết kế cụm ly hợp.
2.1 Mô men ma sát của ly hợp:
Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men quay của động cơ trong mọi điều
kiện làm việc, thì ly hợp phải có khả năng truyền được mô men quay lớn hơn mô
men xoắn lớn nhất của động cơ M

emax
như sau:
M
ms
= M
emax
.β (2-1)
Trong đó :
M
ms
: Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp, [N.m].
M
emax
: Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m].
Theo đề M
emax
= 197 [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%
- Bẩn, rơi dầu mở vào bề mặt ma sát.
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.
Trang 9
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Loại xe
Trị số β
Xe tải không có rmooc
1,6 ÷ 2,25
Chọn : β = 2
Thế số ta có :
M
ms
= 197.2 = 394 [Nm]
2.2 Lựa chọn phương án thiết kế
2.2.1 Chọn ly hợp.
Với yêu cầu của bài toán đưa ra là thiết kế ly hợp dành cho xe tải hạng nhỏ,
momen ma sát yêu cầu của ly hợp nhỏ. Ta có thể chọn ly hợp dùng lò xo trụ hoặc lò
xo đĩa côn. Với khả năng phân bố lực ép đều trên bề mặt tấm ma sát và kết cấu gọn
nhẹ, đơn giản và thêm các chức năng hơn hẳn lò xo trụ nên ta chọn ly hợp dùng cho
ôtô thiết kế là loại ly hợp ma sát khô, một đĩa ma sát, kiểu lò xo ép đĩa côn.
Các phân tích tính ưu việt của loại ly hợp này đã được tình bày ở mục trên.
2.2.2 Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp.
Trên ô tô máy kéo hiện nay thường dùng hai loại dẫn động là : Dẫn động cơ khí
và dẫn động thủy lực. Ngoài ra để đảm bảo sự điều khiển nhẹ nhàng, giảm cường
độ lao động cho người lái và tăng tính tiện nghi người ta còn dùng trợ lực khí nén
hoặc trợ lực chân không.
a. Phương án dẫn động cơ khí:
+ Đặc điểm của dẫn động cơ khí :
- Ưu điểm : Đơn giản, rẻ tiền, làm việc tin cậy.
- Nhược điểm : hiệu suất thấp nhất là khi dẫn động dài do động cơ đặt xa
người lái ( do có nhiều khâu khớp).Độ cứng của dẫn động thấp hơn so
với dẫn động thủy lực do nhiều khe hở trong các khâu khớp. Khó lắp đặt
nhất là khi ca bin kiểu lật.
Trang 10

2
4
3
6
5
1
78
9
10
11
12
13
Hình 1.2: Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu cơ khí
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

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. Đòn mở;
11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm masát.
b. Phương án dẫn động 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.
+ Đặc điểm của dẫn động thủy lực:
- Ưu điểm: Hiệu suất cao ,độ cứng vững cao. Dễ lắp đặt (nhờ có thể sử dụng
đường ống và các khớp nối mềm. ). Có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của
đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, giảm tải trọng động.
Trang 11
12 11
10
1

2
4
3
9
65
7
8
Hình 1.3 Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu thuỷ lực
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

- Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín khít cao, lực dẫn động lớn
hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp, sự dao động của chất lỏng làm việc có thể làm
cho các đường ống bị rung động, giá thành cao. Làm việc kém tin cậy khi có rò rỉ,
bảo dưỡng sửa chữa phức tạp.
c. Phương án dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén :
Để đảm bảo sự điều khiển nhẹ nhàng, giảm cường độ lao động cho người lái
và tăng tính tiện nghi, người ta còn dùng trợ lực khí nén, trợ lực chân không hoặc
trợ lực thủy lực.

20 19
18 17
1
2
4
3
7
9
8
65
1211

10
13
15
14
16
Hình 1.4 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ;
6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác:
10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép.
Qua các phân tích trên, đồng thời tham khảo dẫn động ly hợp của xe tham
khảo tương đương ta chọn dẫn động ly hợp là dẫn động thủy lực.
Trang 12
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

2.3 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp:
2.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :
Ta có bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :
R
2
=
( )
3
3
max
1 2
3
Rms
e
Kpz
M

−
πµ
β
(2-2)

Trong đó :
µ : Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát. Xe làm việc trong
điều kiện không nặng nhọc lại có đặt tính động lực tốt nên chọn hệ số
ma sát theo giới hạn nhỏ µ = 0,3.
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 nhẹ 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
R
R
.
Trang 13
dα
dρ
R1
ρ
R2
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán đĩa
masát
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Vì xe có động cơ tốc độ trung bình và đặc tính động lực xe tốt (ít phải sang
số) nên có thể chọn K
R
theo giới hạn nhỏ.
Theo công thức kinh nghiệm thì K
R
=0,53– 0,75
K
R
= 0,6
Thế số vào ta tính được :
R
2

=
( )
3
35
6,0110.2,2.1416,3.3,0.2.2
275.2.3
−
= 0,14 [m]
= 140 [mm].
So sánh bảng tra ta thấy bán kính R
2
là chấp nhận được.
Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R
1
:
R
1
= R
2
.K
R
(2-3)
= 140.0,6
= 84 [mm]
Chọn R
1
= 84 [mm]
2.3.2 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

] :
S = π.
)RR(
2
1
2
2
−
(2-4)
S = 3,1416.
)084,014,0(
22
−
= 0,0394[m
2
]
Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát R
tb
[m]:
R
tb
=
2
1
2
2
3
1
3
2

3
2
RR
RR
−
−
(2-5)
R
tb
=
)084,014,0(
)084,014,0(
3
2
22
33
−
−
= 0,1143 [m]
Trang 14
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Chọn R
tb
= 115 [mm]
2.3.3 Lực ép cần thiết F:
Từ phương trình trên ta có thể xác định được lực ép cần thiết lên đĩa để
truyền được mômen masát M
ms
mstb

ms
zR
M
F
.
µ
=
[N] (2-6)
Thay số vào ta có:
==
2.115,0.3,0
275.2
F
7971 [N]
Vậy F= 7971 [N].
2.3.4 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp:
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 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.
2.3.4.1 Momen quán tính quy dẫn J
a
(kg.m2)
Bán kính thiết kế bánh xe R
bx
= 0,35 (m)

Tính tỷ số truyền của truyền lực chính i
0
:
max
max
0
.
Vi
R
i
hn
bxe
ω
=

Trong đó:
i
hn
: giá trị của tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn i
hn
=1
Trang 15
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

maxe
ω
: tốc độ góc lớn nhất của động cơ. Đối với động cơ xăng xe tải thì
maxe
ω
= (0,8-1,0)

n
ω
Chọn
maxe
ω
= 0,9
n
ω
Với
n
ω
là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của ĐC [rad/s]
ω
n
= (π.n)/30 = 3,1416.4200/30 = 439,82 [rad/s]
suy ra: ω
emax
= 0,9.439,82 = 435,64 [rad/s]
V
amax
= 120 [km/h]
=33,333 [m/s]
Là vận tốc tịnh tiến lớn nhất của xe.
Thế số vào công thức trên ta tính được:
i
0
= 395,64.0,35/(1.33,333) = 4.154
Tính tỷ số truyền tay số 1:
Theo điều kiện kéo:
5,3

9,0.156,4.275
35,0.35,0.81,9.3000


0max
max
1
===
η
ψ
iM
RG
i
e
bx
h
vậy i
h1
= 3,5
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 (1-5a) như sau :
t
2
oph
2
bxma
a
)iii(

r
g
GG
J
δ








+
=
(2-7)
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
= 0,33 [m].
i
h
: Tỷ số truyền của hộp số. Tính công trượt cho số một, i
h1
= 3,5
Trang 16
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

i
p
: Tỷ số truyền số phụ. Không có hộp số phụ, i
p
= 1.
i
o
: Tỷ số truyền của truyền lực chính. i
o
= 4,154
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 = 1,06.
06,1

)156,4.1.5,3(
35,0
3000
2
2
=
a
J
= 1,84 (kg.m
2
)
2.3.4.2 Mô men cản chuyển động qui dẫn M
a
[N.m]:
Mô men cản chuyển động của xe qui dẫn về trục ly hợp được tính.
[ ]
tt
bx
maa
i
r
PGGM
η
ψ
ω
++= )(
(2-8)
Trong đó : 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
= 0,9.
Thế số ta đựoc :
[ ]
156,4.1.5,3
35,0
002,0).029430( ++=
a
M
= 15,736 (N.m)
2.3.4.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t
1

và t
2
):
Tính theo hệ số cường độ tăng momen K
Chọn hệ số K (Đặc trưng cho cường độ tăng moomen K = M
ms
/t
o
)
Đối với xe tải K = 150 – 750 [N.m/s]. Ở đây ta chọn K = 150 [N.m/s].
Tính thời gian trượt t
1
, t
2
:







===
−
=
===
)(377,2
150
.38,230.84,21

).(2
)(104,0
150
736,15
2
1
s
K
Ja
t
s
K
M
t
ae
a
ωω
Trang 17
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Kiểm tra thời gian trượt tổng cộng t
1
+ t
2
= 0,104 + 2,377 = 2,477 (s) thuộc
khoảng (1,1 – 2,5 [s]). Nên thỏa mãn
2.3.5 Tính công trượt tổng cộng của ly hợp:
Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] dược xác định theo
2
aea2

1
aea
).(J
2
1
t
3
2
2
t
) (ML ω−ω+






+ω−ω=
(2-11)
Trong đó :
t
1
, t
2
: Thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn.
Thế số các đại lượng đã biết vào ta tính được công trượt L [J]:
L =
2
)038,230.(84,1
2

1
377,2.
3
2
2
104,0
).038,230.(736,15 −+






+−
= 54755 [J].
2.3.6 Tính công trượt riêng cho ly hợp.
Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt, người ta dùng chỉ tiêu
công trượt riêng; được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc
của các bề mặt ma sát, kí hiệu l
r
[J/m
2
] :
)RR(z
L
l
2
1
2
2ms

r
−π
=
(2-12)
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,
Thế số ta có :
)084,014,0.(1416,3.2
54755
22
−
=
r
l
= 769902,7[J/m
2
]
= 769,9027 [KJ/m
2

].
Trang 18
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Vậy, so với giá trị cho phép về công trượt riêng của xe tải (l
r
≤ 800 [KJ/m
2
])
thi ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ cho ly hợp.
2.4 Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết:
2.4.1 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 theo
(1-6):
ν.L = m.c.∆T (2-13)
Trong đó :
L : Công trượt của toàn bộ ly hợp, đã xác định [J].
ν : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp
một đĩa bị động thì ν = 0,50.
c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng
thép hoặc gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg
0
K].
m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg].
∆T = 10

o
K : 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) nằm trong khoảng (10÷15)
0
C .
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là :
m ≥
10.5,481
54755.5,0
≥ 5,686 [kg]
Trang 19
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

2.4.2 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).084,014,0(
686,5
22
−
π
δ ≥ 0,02368 [m]
Chọn δ = 0,025 [m]
2.5 Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp:
Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu ép:
Cơ cấu ép được dùng để tạo lực ép cho đĩa ép của “ly hợp thường đóng” xe
tải là lò xo đĩa kiểu đĩa côn nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo dây
xoắn.
Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép Silic 60C, 60C2A hoặc thép măng-gan
65 có ứng suất tiếp cho phép [τ] = 650 ÷ 850 [MN/m
2
] và [σ] =1000 [MN/m
2
].
Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa
mãn lực ép F cần thiết cho ly hợp. Kích thước của lò xo đĩa côn còn phải bảo đảm
điều kiện bền với chức năng là đòn mở.
2.5.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa côn:
Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa côn được xác định theo công thức:
F
lx
= k

0
.F
Trang 20
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Trong đó :
F : Lực ép cần thiết của ly hợp, [N]. F = 7834,76 [N]
k
0
: Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo. Chọn k
0
= 1,05
(1,05 ÷1,08). Thế số ta có:
F
lx
= 1,05. 7834,76
= 8226,5 [N]
2.5.2 Kích thước cơ bản của lò xo đĩa côn xẻ rãnh:
Sơ đồ để tính toán lò xo đĩa côn có xẻ rãnh hướng tâm thể hiện trên hình.
Lực nén do lò xo đĩa côn tạo ra F
lx
để ép lên đĩa ép nhằm tạo ra mô-men ma sát cho
ly hợp được xác định theo các thông số của lò xo như sau:
















−
−
−








−
−
−+
−−
)1(
)1(
2
.
)1(
)1(
)1(

)/1(
)1(3
2
=Flx
2
1
2
1
2
2
2
1
22
k
k
h
k
k
h
k
kLn
D
E
d
e
d
p
λ
λδ
λδ

µ
π
(2-14)
Trong đó :
D
e
: Đường kính lớn của lò xo đĩa côn ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép, [m].
Chọn D
e
=(0,94÷ 0,97).(2R
2
) Thế số :
D
e
= 0,95.2.0,14
Trang 21
F
m
α
D
a
F
lx
h
D
e
D
i
B
D

a
Hình 2.2.: Sơ đồ tính lò xo đĩa côn.
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

≈ 0,266 [m].
Sơ bộ chọn đường kính qua mép xẻ rảnh .
D
a
= D
e
/ 1,3 (D
e
/ D
a
= 1,2 ÷ 1,5)
≈ 0,2046[m]
λ : Độ dịch chuyển (biến dạng) cuả lò xo, [m].
E : Mô-duyn đàn hồi kéo nén.
E = 2,1.10
11
[N/m
2
].
µ
p
: Hệ số poat-xông, đối với thép lò xo :
µ
p
= 0,26
δ

d
: Độ dày của lò xo đĩa, [m].
Sơ bộ chọn:
δ
d
= D
e
/ 100 (D
e
/ δ
d
= 75 ÷ 100).
≈ 0,00266 [m]
h : Độ cao phần không xẻ rãnh của đĩa côn ở trạng thái tự do, [m].
Sơ bộ chọn h = 1,5.δ
d
= 1,5.0,00266 = 0.004 ( h / δ
d
= 1,5 ÷ 2,0).
≈ 4 [mm].
k
1
, k
2
: Các tỷ số kích thước của đĩa côn, được xác định bằng :








+
=
=

2
)(
2
1
e
ae
e
a
D
DD
k
D
D
k
(2-15)







=
+

=
==
0,8846
266,0.2
)2046,0266,0(
769,0
266,0
2046,0
2
1
k
k
Các kích thước D
a
, δ
d
, h sẽ được xác định chính xác sao cho khi lò xo đĩa côn
được ép phẳng vào ly hợp (λ = h/2) thì lực ép của lò xo F
lx
đạt bằng lực ép yêu cầu
k
0
.F là : F
lx
= 7834,76 [N]
Để thuận lợi cho tính toán, nên viết lại như sau:
Trang 22
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

( )













−
−
=
−
=
−
=













−−+=
)1(
)1(
)1(
)/1(
)1(
2

3
2
2
1
2
2
1
2
2
2
k
k
C
k
kLn
D
B
E
A

C
hChBAF
e
d
p
dlx
δ
µ
π
λλδλ
Tính toán trước các hằng số đặc trưng cho vật liệu và kết cấu A, B, C:
( )













=
−
−
=
−

−
=
=
−
=
−
=
=
−
=
−
=












−−+=
0332
884601
76901
1
1

765,0
884601
76901
2050
002660
1
1
100767
2601
101214163
1
23
2
2
1
222
2
1
2
11
2
11
2
2
,
),(
),(
)k(
)k(
C

),(
),/Ln(
,
,
)k(
)/kLn(
D
δ
B
.,
),(
.,.,
)μ(
πE
A
λ
C
h.C.λhδA.B.λ.F
e
d
p
dlx
Nhờ công cụ Solver, ta tính được
D
e
= 0,95.2R
2
= 0,271 [m]
δ
d

= 0.0028 [m]
k
1
= 0,769
h= 0.004 [m].
k
2
= 0,8864
D
a
= 0,204 [m]
λ = 0,00202
2.5.3 Đặc tính của lò xo ép đĩa côn xẻ rảnh
Cũng nhờ công cụ Solver, ta có diễn biến F
lx
= f(λ) và đặc tính phi tuyến lò
xo đĩa côn được thể hiện trên hình với kích thước cơ bản:
D
a
≈ 204[mm]; δ
d
= 2,8 [mm]; h = 4 [mm].
Trang 23
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Đặc tính của lò xo đĩa côn xẻ rãnh theo λ được biểu diễn theo hàm sau:
( )













−−+
033,2.
2
4.033,2.40028,0.765,0.10.076,7.
3
2
=Flx
211
λ
λλ
Ta có bảng đặc tính lò xo đĩa côn xẻ rãnh.

Flx
0.00025 2787.15
0.0005 4868.793
0.00075 6346.469
0.001 7321.715
0.00125 7896.07
0.0015 8171.073
0.00175 8248.263
0.002 8229.178

0.00202 8226.498
0.0025 8308.34
0.00275 8609.664
0.003 9220.868
0.00325 10243.49
0.0035 11779.07
0.00375 13929.15
Trang 24
án môn h c: Thi t k ôtôĐồ ọ ế ế

Đồ Thị:
Hình 2.3: Đặc tính phi tuyến lò xo đĩa côn.
2.5.4 Kích thước đòn mở của lò xo ép đĩa côn xẻ rảnh:
Kích thước đặc trưng cho đòn mở của lò xo đĩa côn D
i
cùng các thông số cơ
bản xác định được theo yêu cầu đặc tính làm việc nêu trên phải thỏa mãn điều kiện
bền bền khi mở ly hợp như sau :






















−
=








−
=
+−
−
+
+
=
ae
a
e
ae

a
da
paid
am
DD
h
Arc
D
D
Ln
DD
D
D
DD
E
DD
DF
2
tan
)(
)(5,0
1
5,0
)(
2
2
22
α
αδα
µδ

σ
Trong đó :
σ : Ứng suất lớn nhất tại điểm nguy hiểm [N/m
2
]
D
i
: Đường kính đỉnh của đĩa côn [m].
Chọn D
i
= D
e
/ 3 = 0.09 [m] (D
e
/D
i
≥ 1,5)
F
m
: Lực tác dụng lên đỉnh nón khi mở ly hợp, xác định bằng :
Trang 25