Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe uaz 469

Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

Phần A : Tổng quan về ly hợp
* Trên ôtô mỗi chi tiết, mỗi cụm chi tiết đều đóng một vai trò riêng giúp ôtô hoạt động
có hiệu quả. Ly hợp là một phần không thể thiếu trong hệ thống truyền lực của ôtô
Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực thông thờng trên ôtô nh hình sau:

1

2

3

4

5

6
7
1: Động cơ
5: Vi sai
2: Ly hợp
6: Bán trục
3: Hộp số
7: Bánh xe
4: Các đăng
1. Công dụng của ly hợp
*Ly hợp dùng để nối, ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực.
*Nó dùng để truyền mô men quay một cách êm dịu và nhanh chóng.
*Khi sang số phảI ngắt ly hợp để cắt truyền động từ động cơ sang trục sơ cấp
của hộp số để việc vào số đợc êm dịu tránh va đập giữa các bánh răng chủ động

và bị động.
Dập tắt các dao động cộng hởng truyền từ mặt đờng qua bánh xe lên hệ thống
truyền lực, nhờ giảm chấn ly hợp và đĩa ma sátnhằm bảo vệ hệ thống truyền lực.
*Đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền lực khi gặp quá tải ( khi phanh, bó kẹt
hệ thống truyền lực)
2. Phân loại cơ cấu ly hợp
Có nhiều tiêu chí để phân loại ly hợp.
a. Theo cách truyền mô men
*Ly hợp ma sát: Truyền mô men từ động cơ sang trục hộp số thông qua bề mặt
ma sát
+Sơ đồ cấu tạo :

1


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

1

2

3

4 5
6

12

11

10

9

7

8

Hình 2: Ly hợp ma sát
1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát ; 3-Đĩa ép; 4-Đòn mở; 5- Bi T; 6- Trục ly hợp;
7- Bàn đạp; 8- Thanh kéo; 9- Càng mở; 10- Lò xo hồi vị; 11- Lò xo ép;
12- Vỏ trong ly hợp

-

-

+ Nguyên lý làm việc:
Đóng ly hợp : Khi ngời lái không đạp chân vào bàn đạp ly hợp, không còn lực tác
dụng lên đầu đòn mở. Lò xo ép sẽ ép đĩa ép (3) vào đĩa bị động , ép chặt đĩa bị
động vào bánh đà thông qua bề mặt ma sát, mô men đợc truyền từ bánh đà sang
trục của ly hợp theo hai đờng . Đờng thứ nhất từ bánh đà qua bề mặt ma sát phía
bên trái của đĩa bị động . Đờng thứ hai mô men từ bánh đà truyền qua vỏ trong ly
hợp qua đòn mở tới đĩa ép thông qua bề mặt ma sát phía bên trái của đĩa bị động .
Đĩa bị động đợc nèi víi trơc ly hỵp nhê khíp nèi then hoa nên mô men đợc truyền
từ đĩa bị động sang trục ly hợp.
Khi mở ly hợp: Ngời lái đạp chân vào bàn đạp, qua hệ thống dẫn động lực ngời lái
tác động vào đòn mở ly hợp làm đĩa ép chuyển động sang bên phải ép lò xo (11)
tách khỏi bề mặt của đĩa ma sát, làm đĩa ma sát tách khỏi bề mặt của bánh đà, làm
mô men của động cơ không truyền đợc sang trục ly hợp.

+ Ưu nhợc điểm:
- Ưu điểm:
- Giá thành hạ
- Xung lực tác dụng từ mặt đờng lên giảm
- Nhợc điểm:
- Khả năng giảm quá tải không cao

2


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

- Độ êm dịu khi khởi động, đi số, về số phụ thuộc rất nhiều vào trình độ
ngời lái
* Ly hợp thuỷ lực : Truyền mô men thông qua chất lỏng
+ Sơ đồ cấu tạo : Gồm hai phần
- Phần chủ động là phần bánh bơm, bánh đà
- Phần bị động là bánh tua bin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc
Trong không gian của bánh bơm và bánh tua bin là dầu thuỷ lực
1

4
5
6

2
3
7
8
9

12 11

10

Hình : Ly hợp thuỷ lực
1- Bánh tua bin; 2- Nắp; 3- Bánh bơm; 4- Cánh cong; 5- Tấm ngăn
ngoài; 6- Tấm ngăn trong; 7- Đờng dầu vào; 8- Bình tản nhiệt; 9Van điều khiển; 10- Bơm dầu; 11- Thùng dầu; 12- Van xả
+
Nguyê
n lý
làm
việc :
Khi động cơ quay bánh bơm (3) quay, làm chất lỏng quay theo, chất lỏng trợt theo
rÃnh của bánh bơm ( theo hớng từ trong ra ngoài) . Khi tới khe hở giữa bánh bơm
và bánh tua bin, chất lỏng đập vào cánh tua bin làm cánh tua bin quay, nên trục sơ
cấp của hộp số quay. Khi tới đầu vào của cánh tua bin, chất lỏng lại trợt theo cánh
tua bin ( theo chiều từ ngoài vào trong ) sau đó chất lỏng lại quay trở lại bánh bơm
tạo ra chu kỳ kín. Khi vận tốc động cơ lớn, suy ra vận tốc chất lỏng lớn động năng
truyền cho bánh tua bin lớn

3


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

Trạng thái ngắt : Khi số vòng quay động cơ nhỏ không đủ cho bánh tua bin quay,
nên mô men không truyền từ động cơ ra trục ly hợp đợc
Trạng thái đóng: Số vòng quay động cơ tăng làm cánh tua bin quay mô men đợc
truyền từ động cơ sang trục ly hợp

Khi chủ động ngắt ly hợp, xả van (12) dầu thoát ra ngoài bình chứa, ly hợp ngắt mô
men không truyền từ động cơ sang trục ly hợp
+ Ưu nhợc điểm:
Ưu điểm:
- Đóng ly hợp êm dịu, không giật
- Bảo vệ đợc hệ thống truyền lực
- Khi xuống dốc giảm ga bánh tua bin thành bánh chủ động, bánh bơm thành
bánh bị động, động cơ thành máy nén khí đóng vai trò nh phanh làm xe xuống
dốc từ từ
- Nhợc điểm:
- Chế tạo phức tạp, đòi hỏi độ chính xác cao dẫn đến giá thành đắt
* Ly hợp điện từ : Truyền mô men thông qua lực điện từ
+ Sơ đồ cấu tạo
-

1
2

3
4
5
6

Hình 4:
1- Bánh đà; 2- Khung từ; 3- Cuộn dây; 4 Lõi sắt bị động; 5 - Trục ly hợp; 6- Mạt sắt
+ Nguyên lý
làm việc:
Mở ly hợp : Khi cấp điện cho cuộn dây (3) xuất hiện lực điện từ trong cuộn dây,
nên xuất hiện lực hút giữa bánh đà (1) và lõi sắt bị động (4) , suy ra bánh đà (1)
làm (4) quay theo. Mô men đợc truyền từ động cơ sang trục ly hợp. Tuy vậy lực hút

4


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

giữa (1) và (4) không đủ lớn, nên ở khe hở giữa (1) và (4) ngời ta đa vào những mạt
sắt, khi có đờng sức từ đi qua chúng sắp xếp thành đờng theo hớng của đờng sức
tạo thành dây sắt cứng nối (1) và (4) với nhau làm tăng ma sát, nên việc truyền mô
men giữa (1) sang (4) đợc tăng lên.
+ Ưu nhợc điểm:
- Ưu điểm:
- Khả năng chống quá tải tốt
- Bố trí , dẫn động mềm dẻo dễ dàng
- Nhợc điểm:
- Truyền mô men không đợc tốt do lực từ tạo ra yếu
- Chế tạo phức tạp
- Bảo dỡng, sửa chữa khó khăn
- Giá thành đắt
* Ly hợp liên hợp : Là loại ly hợp kết hợp hai trong số các loại trên nh thuỷ cơ , cơ
điện.
Trong ôtô hiện nay ly hợp ma sát đợc dùng rất phổ biến, vì giá thành rẻ, chế tạo
đơn giản, hiệu suất truyền lực cao. Nhng ly hợp thuỷ lực ngày càng đợc sử dụng rộng
rÃi trên các xe hiện đại có sử dụng hộp số tự động, vì giảm đợc tải trọng động trên hệ
thống truyền lực.
b. Theo hình dạng của các chi tiết ma sát
- Ly hợp dạng đĩa (một đĩa, hai đĩa)
- Ly hợp hình nón
- Ly hợp hình trống
Hai loại ly hợp hình trống và ly hợp hình nón ít đợc sử dụng, vì mô men quán tính
phần bị động quá lớn nên khi ngắt ly hợp nó vẫn quay gây ra va đập giữa các bánh

răng và các khâu khớp của hệ thống truyền lực.
c. Theo phơng pháp phát sinh lực ép
- Loại lò xo : Lò xo xung quanh, lò xo đặt trung tâm (lò xo côn), lò xo đĩa
- Loại lực ép nửa ly tâm : Lực ép sinh ra ngoài lực của lò xo côn, còn có lực phụ
thêm là do lực ly tâm của trọng khối phụ sinh ra
- Loại ly tâm : Ly hợp ly tâm thờng đợc sử dụng khi điều khiển tự động .
ở ly hợp này lực ly tâm dùng để đóng và mở ly hợp , còn áp lực trên đĩa đợc tạo bởi
lực lò xo , ít khi lực ly tâm dùng để tạo lực ép trên đĩa.
d. Theo kết cấu Ðp chia ra :

5


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

- Ly hợp thờng đóng : đợc sử dụng rộng rÃi trên ôtô
- Ly hợp thờng mở : đợc sử dụng trên máy kéo
3. Yêu cầu của ly hợp
a. Truyền đợc mômen lớn nhất của động cơ mà không bị trợt ở bất kỳ điều kiện nào
(khi bề mặt ma sát dính một vài giọt dầu mỡ, bụi, hay khi lò xo ép bị yếu)
b. Đóng ly hợp êm dịu không gây gÃy vỡ
c. Mô men quán tính của phần bị động phải nhỏ để giảm lực va đập lên các bánh
răng khi khởi động và sang số
d. Điều khiển dễ dàng , lực tác động lên bàn đạp nhỏ
e. Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt
f. Kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa bảo dỡng
g. Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh các lực lớn tác dụng lên hệ thống truyền
lực khi ô tô quá tải
4. Phân loại dẫn động ly hợp :
* Công dụng : Là cơ cấu giúp ngời lái thông qua nó để điều khiển các trạng thái của

ly hợp
* Yêu cầu :
- Truyền nhanh chóng, dứt khoát, chính xác các thao tác đóng mở ly hợp của ngời
lái, giúp cho quá trình điều khiển đợc tối u nhất
- Hiệu suất truyền lực phải lớn, giảm đợc lực điều khiển của ngời lái
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo
- Giá thành hạ
Nhận xét : Để dẫn động ly hợp có nhiều phơng án, mỗi phơng án có những u điểm
riêng vè kết cấu cũng nh nguyên lý làm việc. Sau đây ta nêu một vài phơng án dẫn
động.
4.1. Dẫn động cơ khí:
a, Sơ đồ cấu tạo:

6


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

1

2

3

4 5
6

12

11

10

9

7

8

Hình : Dẫn động cơ khí
1- Bánh đà; 2- Đĩa ma sát ; 3- Đĩa ép ; 4- Đòn mở ;5- Bi T ; 6- Trục ly hợp ;
7 - Bàn đạp ; 8 - Thanh kéo ; 9 - Càng mở ; 10 - Lò xo hồi vị ; 11 - Lò xo ép ;
12 -Vỏ ly hợp
b, Nguyên lý làm việc:
- Quá trình mở ly hợp :
Ngời lái đạp chân vào bàn đạp (6) đầu dới bàn đạp chuyển động sang phải, kéo
thanh kéo (7) sang phải , làm đầu dới càng mở (8) chuyển động sang phải, đầu trên
chuyển động sang trái, đẩy bi T sang trái đầu dới đòn mở (4) chuyển động sang trái,
làm đầu trên của đòn (4) chuyển động sang phải kéo đĩa ép thắng lực lò xo ép, làm
tách đĩa ma sát ra khỏi bánh đà, làm mômen không truyền đợc từ động cơ ra trục ly
hợp.
- Quá trình đóng ly hợp:
Ngời lái thôi tác dụng lực vào bàn đạp lò xo hồi vị (9) kéo thanh kéo (7) làm bàn
đạp (6) chuyển động về vị trí ban đầu, đồng thời kéo đòn dới của (8) sang trái đầu trên
của (8) chuyển động sang phải đẩy bi T chuyển động sang phải , tách bi T khỏi đòn
mở (4) . Nhờ lực đẩy của lò xo ép (11) đẩy đĩa ép (3) vào mặt ma sát của đĩa bị động ,
ép chặt đĩa ma sát vào bánh đà . Khi đó mô men của động cơ đợc truyền từ bánh đà
động cơ sang trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số).
c. Ưu , nhợc điểm :
- Ưu điểm :

+ Kết cấu đơn giản , dễ chế tạo.
+ Giá thành hạ.
+ Dễ bảo dỡng , sửa chữa, thay thế.

7


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

-

Nhợc điểm :
+ Hiệu suất truyền lực thấp do ma sát giữa các khâu khớp.
+ Lực bàn đạp lớn , gây mệt mỏi cho ngời lái.
+ Chỉ ứng dụng trên ôtô cỡ nhỏ .
4.2.Dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực :
a, Sơ đồ cấu tạo:
1

2

3

4 5
6

7

9

10 12 13

A
12
14

B

11

10

Hình : Dẫn động Thuỷ lực
1- Bánh đà; 2- Đĩa bị động ; 3- Đĩa ép ; 4- Vỏ ly hợp ;5- Đòn mở ; 6- Bi T ; 7 - Càng
mở ; 8 - Xy lanh công tác ; 9 - Đờng dầu ; 10 - Xy lanh lực ; 11 - Piston xy lanh công
tác ; 12 - Piston xy lanh lực ; 13 - Bàn đạp ; 14 - Lò xo hồi vị ; 15 - Lò xo ép.
b, Nguyên lý làm việc:
+ Quá trình mở ly hợp :
Ngời lái đạp chân vào bàn đạp (13) qua ty đẩy , đẩy piston (12) chuyển động sang
trái , ép dầu từ khoang (A) qua đờng dẫn (9) sang khoang (B) của xy lanh (8) . Dầu
do áp suất cao ở khoang (B) đẩy piston (11) sang phải , thông qua ty đẩy đẩy đầu dới
càng mở (7) sang phải làm đầu trên của (7) chuyển động sang trái , đẩy bi T chuyển
động sang trái tác dụng vào đòn mở thực hiện mở ly hợp , làm mô men không truyền
đợc từ trục khuỷu động cơ sang trục sơ cấp hộp số .
+ Quá trình đóng ly hợp:
Ngời lái thôi tác dụng vào bàn đạp , lò xo hồi vị (14) kéo bàn đạp về vị trí ban
đầu , ®ång thêi ty ®Èy kÐo piston (12) chun ®éng sang phải , làm áp suất khoang
(A) giảm nên dầu tõ khoang (B) qua èng (9) vỊ (A) , lµm piston (11) di chuyển sang
trái , thông qua ty đẩy làm đầu dới thanh (7) chuyển động sang trái , đầu trên (7)
chuyển động sang phải kéo cả bi T chuyển động sang phải , tách khỏi đầu dới đòn

mở lò xo ép đẩy đĩa ép ép chặt đĩa ma sát vào bánh đà thực hiện quá trình đóng ly
hợp.

8


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

c, Ưu , nhợc điểm :
- Ưu điểm :
+ Kết cấu đơn giản.
+ Hệ thống có thể dẫn động mềm dẻo, làm việc bố trí đẫn động dễ dàng.
+ Dễ bảo quản, tác dụng nhanh êm dịu
- Nhợc điểm :
+ Lực bàn đạp vẫn lớn, gây mệt mỏi cho ngời lái
+ Chế tạo, làm kín khó khăn
+ Hay hỏng hóc , rò rỉ đờng ống
4.3) Dẫn động cơ khí cờng hoá khí nén :
a. Sơ đồ cấu t¹o :

10 8 2 1

3

5

14

13

7 6
A

20

4 9 12

B

15 16 17

11 18 19

1 - Bàn đạp ; 2, 3, 4, 7, 8, 9 - Đòn dẫn động ; 5 - Lò xo hồi vị ; 6 - rÃnh trợt ; 10 Piston xy lanh lùc ; 11 - Cơm van ®iỊu khiĨn ; 14 - Bi T ; 15 - Lß xo van trợ lực ; 16 Đế van ; 17 - Lò xo hồi vị ; 18 - Cần van ; 19, 20 - ống dẫn khí.
b. Nguyên lý làm việc :
- Khi cha đạp bàn đạp lò xo (5) kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu. Đầu dới của đòn (4)
nằm ở vị trí chính giữa của r·nh sè (6) , van ®iỊu khiĨn ®ãng , van xả mở khí thoát ra
ngoài
- Quá trình mở ly hợp : Ngời lái đạp chân vào bàn đạp làm (4) chuyển động sang trái ,
đầu dới của (4) chuyển động sang phải tì vào rÃnh (6) đẩy đòn (9) sang phải , đẩy càng
mở (13) tỳ vào bi T ép vào đòn mở ly hợp.

9


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

- Trợ lực : Thanh (7) chuyển động sang phải làm đầu dới thanh (8) ép van ®iỊu khiĨn
(18) , nÐn lß xo (17) , më ®Õ van (16) , khi đó khí áp suất cao từ bình (12) đến khoang
(A) , qua lỗ van sang khoang (B) qua đờng ống dẫn (20) tới buồng bên trái của piston

(10) , đẩy (10) chuyển động sang phải. Lực này cùng với lực ngời lái đẩy (9) chuyển
động sang phải tiến hành mở ly hợp
- Khi giữ nguyên bàn ®¹p : KhÝ nÐn tiÕp tơc ®Èy piston (10) sang phải đến khi đầu dới
của thanh (4) nằm ở vị trí trung gian của rÃnh trợt (6) . Đồng thời đầu dới của thanh
(8) chuyển động sang phải , đến khi ®Õ van (16) ®ãng nhng van ®iỊu khiĨn (18) vẫn
cha mở nên piston (10) vẫn đứng yên. Hệ thống giữ nguyên trạng thái mở ly hợp
- Khi nhả bàn đạp : Lực lò xo (5) hồi vị bàn đạp về vị trí ban đầu , đầu d ới thanh (4)
chuyển động sang trái , làm đầu dới thanh (8) chuyển động sang phải , nhờ lò xo (17)
mở van điều khiển (18) tách khỏi đế van (16), làm khí ¸p st cao tõ phÝa tr¸i cđa
piston (10) ®i ra ngoài không khí , qua van (18) làm (10) chuyển động sang trái, thông
qua (9) tách (13) ra khỏi bi T (14) thực hiện đóng ly hợp
c. Ưu nhợc điểm :
- Ưu điểm :
- Tạo đợc lực cờng hoá lớn, giúp ngời lái nhẹ nhàng trong việc đóng mở ly hợp
- Kết cấu không phức tạp
- Hành trình bàn đạp không cần lớn
- Nhợc điểm :
- Độ nhạy không cao do không khí không bị nén.
- Khi cờng hoá hỏng lực bàn đạp lớn.
- Chỉ lắp trên xe có máy nÐn khÝ.
- Cång kỊnh do xy lanh khÝ lín.
4.4) DÉn động thuỷ lực cờng hoá khí nén :
a. Sơ đồ cÊu t¹o :

10


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

9

8

17

10

11

12

13

14

15

B
C

A

P
5
16

6

4

3

2

1

1- Bàn đạp ; 2,6 - Ty đẩy ; 3 - Piston công tác ; 4 - Bình dầu ; 5 - Piston hơi ; 7 , 10 Piston ; 8 - Cµng më ; 9 - Bi T ; 11 - Đế van xả ; 12 - Van điều khiển ; 13 - Thân van
trợ lực ; 14 - Van nạp ; 15 - Đờng khí vào ; 16 , 17 - Lỗ dầu ; 18 - Lò xo hồi
b. Nguyên lý làm việc :
- Quá trình mở ly hợp :
Ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp (1) , thông qua (2) đẩy piston (3) chuyển động
sang trái , ép dầu áp suất cao qua lỗ (16), tác động đẩy piston (5) sang trái , đẩy cần
mở bi T (9) thực hiện mở ly hợp
- Trợ lực :
Khi dầu trong buồng (A) có áp suất cao , thông qua lỗ (17) đẩy piston (10) nén
lò xo sáng phải, đẩy đế van (11) tỳ lên van ®iỊu khiĨn (12) , ®Èy van n¹p (14) më khÝ
nÐn áp suất cao từ bình khí qua lỗ (15) vào khoang (C) , đẩy piston (7) sang tay trái
cùng với lực ngời lái đẩy càng mở (8) tỳ vào bi T (9) mở ly hợp .
- Giữ nguyên bàn đạp :
Khí nén vẫn tiếp đẩy piston (7) sang trái , đến khi áp suất trong buồng (A) giảm ,
khi đó lò xo đẩy piston (10) chuyển động sang trái , ®Õ van (11) cịng chun ®éng
sang tr¸i ®Õn khi van nạp (14) đóng mà van xả (11) vẫn cha mở , thì ly hợp vẫn đợc
giữ nguyên trạng thái mở.
- Khi nhả ly hợp :
`
Ngời lái thôi tác dụng vào bàn đạp , lò xo hồi vị kéo bàn đạp về vị trí ban đầu
đồng thời kéo (3) sang phải , áp suất đầu trong khoang (A) giảm , lò xo hồi vị đẩy đế
van (11) sang trái tách khỏi van (12) , van nạp đóng lại van xả mở ra , khÝ nÐn tõ (C)
qua ®Õ van (11) ra ngoài không khí , lò xo hồi vị (18) đẩy piston (7) sang phải kéo
càng mở (8) tách khỏi bi T mở ly hợp .

c. Ưu nhợc điểm :

11


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

- Ưu điểm :
+ Tạo đợc lực cờng hoá lớn, bố trí hệ thống dễ dàng, dẫn động mềm dẻo.
+ Đóng mở ly hợp êm dịu dứt khoát
+ Hành trình bàn đạp không lớn.
- Nhợc điểm :
+ Kết cấu phức tạp.
+ Bảo dỡng sửa chữa khó khăn.
+ Chế tạo cần độ chính xác, kín khít cao.
+ Phải lắp trên xe có máy nén khí
4.5 ) Dẫn động thuỷ lực cờng hoá chân không :
a. Sơ đồ cấu tạo :
13

14

15

24 2

3

22 1

4

17

23

21

6
20
C

B

11
10

A
D E

12
9

5

8

7

25 19

18

16

1 - Bàn đạp ly hỵp ; 2 - Xy lanh chÝnh ; 3 - Piston chính ; 4 - Đờng dẫn dầu ; 5 - Ty
®Èy van bi ; 6 - Xy lanh ; 7 - Piston lùc ; 8 - Van bi 1 chiều ; 9 - Cần màng chân không
; 10 - Bầu cờng hoá ; 11 - Màng chân không ; 12 - Lò xo màng chân không ; 13 Piston ®iỊu khiĨn ; 14 - Mµng t ®éng ; 15 - Van chân không ; 16 - Van không khí ;
17 - Bầu lọc không khí ; 18 - Xy lanh sinh lùc ; 19 - Piston ; 20 - Nạng mở ; 21 - Bạc
mở ; 22 - Lò xo hồi vị ; 23 - Lò xo hồi vị van chân không ; 24 - Lò xo hồi vị van
không khí ; 25 - Vít xả không khí.
b. Nguyên lý làm việc :
- Trạng thái ban đầu khi cha đạp bàn đạp ly hợp thì van (8) vẫn mở

12


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

- Khi ngời lái đạp bàn đạp ly hợp (1) , qua ty đẩy đẩy piston (3) sang trái . Dầu trong
xy lanh (2) đợc nén với ¸p suÊt cao qua ®êng èng (4) qua van bi (8) vào xy lanh (6) ,
dầu đợc đa tới xy lanh (18) . Ngời lái tiếp tục đạp bàn đạp , lực bàn đạp tiếp tục tăng
lúc này áp suất dầu trong xylanh (6) tăng lên , đẩy piston (7) sang phải. Lúc này van
(8) đóng lại do ty đẩy (5) không tiếp xúc với van bi , đồng thời dầu có áp suất cao đẩy
piston (13) sang phải , màng tuỳ động dịch chuyển sang phải đóng van chân không
(15) , qua ty đẩy mở van không khí (16) , lúc này khoang (B) và (C) ngăn cách nhau
( do khoang (B) có áp suất chân không , khoang (C) có áp suất không khí ). Nh vậy
khoang (D) th«ng víi khoang (C) , khoang (E) th«ng víi khoang (B), nên màng (11) bị
đẩy sang phải , thông qua cần (9) đẩy piston (7) sang phải tạo áp suất dầu cao đẩy
piston (19) chuyển động sang phải , qua ty đẩy làm càng mở ép bạc mở sang trái thực

hiện mở ly hợp.
- Khi dừng bàn đạp ở vị trí nào đó : Lúc này van không khí (16) vẫn mở , nên không
khí vẫn tiếp tục vào khoang (D), tạo lực đẩy piston (7) vẫn dịch chuyển sang phải, nên
áp suất trong khoang (A) giảm nên piston (13) dịch chuyển sang trái , làm van không
khí (16) đóng lại , nên không khí không vào trong nữa, do đó piston (7) dừng lại làm
áp suất ở khoang (F) không giảm , do đó piston (13) dừng lại làm đế van chân không
đóng lại. Bởi vậy ngời lái giữ nguyên bàn đạp và ly hợp không mở tiếp nữa.
- Khi nhả bàn đạp : Dới tác dụng của lò xo hôì vị (22) , kéo bàn đạp ly hợp về vị trí
ban đầu, làm piston (3) chuyển động sang trái , áp suất dầu trong khoang (A) giảm,
màng và đế van tiếp tục bị lò xo hồi vị (24) đẩy sang trái , tách khỏi đế van (15) nên
van (15) më khoang (B) th«ng víi khoang (C) , khoang (D) và (E) áp suất bằng nhau.
Nhờ tác dụng của lò xo hồi vị (12) , đẩy màng chuyển động sang trái , kéo piston (7)
chuyển động sang trái , làm ty đẩy (5) tỳ vào van bi (8) ( do (5) tỳ vào thành xylanh
nên dừng lại) , piston (7) vẫn bị lực lò xo (12) dịch chuyển sang trái, nên van bi (8) mở
ra, dầu hồi từ xylanh (18) qua van (8) qua ®êng èng (4) vỊ xylanh chính và bầu chứa
nên ly hợp đóng lại.
c. Ưu nhợc điểm :
- Ưu diểm :
+ Lắp đợc trên nhiều loại xe.
+ Bố trí dễ dàng.
+ Độ nhạy cao, không cần máy nén khí nên tiết kiệm nhiên liệu.
+ Đóng mở ly hợp dứt khoát.

13


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

+ Tỷ số truyền lớn nên lực bàn đạp nhỏ.
- Nhợc điểm :

+ Độ chênh áp không cao, nên đờng kính xylanh lớn.
+ Độ chính xác chế tạo cao.
+ Bảo dỡng sửa chữa khó khăn , hay rách màng bầu cờng hoá
Kết luận : Với nhiều loại ly hợp , dẫn động nh trên mỗi loại đều có những u, nhợc
điểm riêng nên khi thiết kế đối với từng loại xe cụ thể ta phải chọn loại ly hợp , dẫn
động ly hợp phù hợp nhất đối với loại xe đó, để giảm thiểu giá thành nhng khả năng sử
dụng cũng nh vận hành là tốt nhất.

14


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

Phần B : Tính toán thiết kế.
I. Chọn phơng án thiết kế.
* Đối với những dòng xe sử dụng số bằng tay , thì hầu hết sử dụng ly hợp ma sát
mặt khác trên các xe du lịch tải trọng không lớn sử dụng loại ly hợp một đĩa ma sát vì
những lý do sau :
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, rẻ tiền.
- Thoát nhiệt tốt
- Mở dứt khoát.
Nhợc điểm của nó là độ êm dịu kém
* Còn đối với ly hơp nhiều đĩa , thì khắc phục đợc khuyết điểm của ly hợp một đĩa
là độ êm dịu tốt hơn, nhng còn nhiều hạn chế (nh kết cấu phức tạp, giá đắt, thoát nhiệt
kém, mở không dứt khoát) nó chỉ sử dụng có hiệu quả khi mô men cần truyền lớn (lớn
hơn 70 ữ 80 KGm). Với những u điểm và nhợc điểm của ly hợp một đĩa ma sát, thì sử
dụng một đĩa ma sát là tối u hơn. Vấn đề đặt ra là phải khắc phục nhợc điểm của ly
hợp một đĩa ma sát. Ta sẽ phân tích 2 phơng án sau để tìm ra giải pháp phù hợp với
những yêu cầu tốt nhất, thao tác dễ dàng và hiệu quả nhất trong mọi tình huống sử
dụng.

1. Phơng án 1 : Ly hợp ma sát khô một đĩa thờng đóng:
a, Sơ đồ cấu tạo :
1

2

3

4

5
6
7

8

10

9

b. Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm ( đà trình bày ở trên )
2. Phơng án 2: Ly hợp bán tự động :
a. Sơ đồ cấu t¹o:

15


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

3

6

5

4

7

2

8

1

9

11
10

16
15
14

13

12

1 - Trục khuỷu ; 2- Bánh đà ; 3- Đĩa ma sát ly hợp tự động ; 4- Vỏ ly hợp tự động ;
5- Đĩa chủ động của ly hợp thờng đóng ; 6- Đĩa ma sát của ly hợp thờng đóng ; 7Đĩa ép của ly hợp thờng đóng ; 8- Vỏ của ly hợp thờng đóng ; 9- Đòn mở của ly

hợp thờng đóng ; 10- Bạc mở của ly hợp thờng đóng ; 11- Trục ly hợp ; 12- Nạng
mở của ly hợp thờng đóng ; 13- Lò xo ép của ly hợp thờng đóng ; 14- Quả văng ;
15- Đĩa ép của ly hợp tự động ; 16- Khớp một chiều.
b. Nguyên lý làm việc :
+ Quá trình làm việc
Bớc 1 : Trớc tiên ngời lái nhả bàn đạp ga, để tốc độ của động cơ dới 1000 v/ph.
Lúc này ly hợp tự động ngắt, do quả văng cha văng ra, đĩa ép cha ép đĩa bị động vào
bánh đà.
Bớc 2: Ngời lái gài số (1)
Bớc 3: Tăng ga từ từ, khi động cơ đạt đợc tốc độ ( 1000 ữ 1800 )v/ph. Lực ly
tâm làm quả văng văng ra ngoài trợt trên mặt nghiêng của vỏ ly hợp tự động, ép đĩa
(15) và ép đĩa ma sát (13) vào bánh đà tạo thành một khối (quá trình này lực ép phát
sinh từ từ tăng lên ). Mô men của động cơ truyền qua đĩa ma sát, sang trục sơ cấp của
hộp số (truyền qua 2 đờng) và ô tô từ từ chuyển bánh một cách êm dịu.
+ Quá trình điều khiển tăng giảm số
Khi muốn sang số thao tác này phải diễn ra nhanh chóng để khỏi mất quán tính
của xe. Ta thực hiện các bớc sau :
Bớc 1 : Giảm ga
Bớc 2 : Bấm công tắc điện trên cần sang số của ô tô, van điện từ đợc mở làm
thông đờng không khí, tạo chênh lệch áp suất giữa 2 buồng của bầu cờng hoá ( một

16


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

buồng có áp suất chân không, một buồng có áp suất khí quyển ), làm màng cao su
chuyển động thông qua hệ thống đòn dẫn động làm đĩa ép ly hợp thờng đóng tách
khỏi bề mặt ma sát, làm đĩa bị động tách khỏi bánh đà, mô men động cơ không truyền
đợc từ bánh đà sang trục ly hợp.

Bớc 3 : Đẩy cần số về số không
Bớc 4 : Nhả công tắc điện , thực hiện đóng ly hợp
Bớc 5 : Tăng ga kịp thời xe chạy êm dịu mà không giật
c. u, nhợc điểm
+ u điểm
Giảm lực điều khiển cho ngời lái.
Giảm các thao tác bằng chân phức tạp ( chỉ cần dùng tay ấn nút )
Độ êm dịu cao, bảo vệ tốt hệ thống truyền lực
ĐÃ gài số cha tăng ga ô tô vẫn cha chuyển động tăng tính an toàn cho xe
Ngoài ra còn cã khíp mét chiỊu cã t¸c dơng nh sau
* Khi xe đang chạy ở tốc độ cao ngời lái thả chân ga và đạp phanh đột ngột, tốc độ
động cơ giảm nhng tốc độ của xe vẫn lớn khi đó đĩa bị động trở thành phần chủ động
và bánh đà trở thành phần bị động, lúc này khớp một chiều đợc gài cứng làm cho mô
men truyền từ bánh xe ngợc lên bánh đà, động cơ trở thành máy nén khí tăng khả
năng giảm tốc của xe.
* Khi xe xuống dốc ngời lái giảm ga, lúc này bánh đà đóng vai trò bị động, đĩa bị
động đóng vai trò chủ động khớp một chiều sẽ gài cứng làm cho mô men truyền từ
bánh xe ngợc lên bánh đà, động cơ đóng vai trò nh máy nén khí có tác dụng nh một
phanh bổ trợ làm xe chuyển động chậm lại.
* Khi vận tốc động cơ lớn hơn vận tốc phần bị động, thì khớp một chiều mở ra mô
men truyền qua bề mặt ma sát của đĩa bị động.
+ Nhợc điểm :
Kết cấu phức tạp,
Giá thành cao.
* Kết luận : Thông qua so sánh về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và khả năng nâng
cao tính tiện nghi sử dụng của 2 loại ly hợp trên. Với những u điểm nổi bật đáp ứng
tốt yêu cầu đối với một ly hợp hiện đại thì phơng án 2 đáp ứng tốt hơn phơng án 1.
Vậy trong đồ án tốt nghiệp này em tiến hành thiết kế ly hợp theo phơng án 2.
II. Thiết kế tính toán ly hợp bán tự động :
Ly hợp bán tự động gồm 2 phần : Ly hợp tự động và ly hợp thờng đóng

17


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

II.1. Ly hợp tự động :
Đây là loại ly hợp ma sát khô một đĩa bị động
Cơ cấu ép kiểu ly tâm
1. Xác định mô men ma sát của ly hợp:
Ly hợp phải đợc thiết kế với các kích thớc đủ để nó có thể truyền đợc mô men
quay lớn hơn mô men quay của động cơ. Có nghĩa là để nó luôn luôn đảm bảo truyền
đợc toàn bộ mô men từ động cơ đến hệ thống truyền lực mặc dù khi tấm ma sát có thể
bị dính một ít dầu hay bị mòn, hoặc các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi một ít sau thời
gian sử dụng lâu. Vậy mô men ma sát mà ly hợp cần truyền đợc là:
Ml = .Memax (KGm)
Trong đó :
- : hệ số dự trữ của ly hợp ( > 1)
- Memax : mô men cực đại của động cơ (KGm).
+ Nếu chọn bé thì không đủ đảm bảo truyền hết đợc mô men.
+ Nếu chọn lớn quá thì ly hợp không làm đợc nhiệm vụ của cơ cấu an toàn để
tránh tải trọng lớn tác dụng lên hệ thống truyền lực khi thay đổi đột ngột chế độ làm
việc (lúc đó ly hợp không trợt đợc). Ngoài ra khi chọn lớn quá thì lực ép lên đĩa ma
sát cũng cần phải lớn, nghĩa là phải tăng số đĩa ma sát hoặc tăng kích thớc đĩa ma sát
và nh thế đòi hỏi lực tác dụng lên bàn đạp ly hợp cũng phải lớn.
Trị số đợc chọn theo thực nghiệm, với xe ôtô du lịch th×  = 1,3  1,75 , ta
chän  = 1,6.
Vậy mô men ma sát của ly hợp là :
Ml = 1,6.17 = 27,2 (KGm)

2. Xác định kích thớc cơ bản của ly hợp .
a.Mô men ma sát của ly hợp đợc tính theo công thức :
Ml = .Mđ = .P .Rtb.i
Trong đó :
- Ml :Mô men ma sát của ly hợp .
- Mđ : Mô men xoắn của động cơ.
- : Hệ số dự trữ của ly hợp .
- à : Hệ số ma sát .
- P : Tổng lực ép lên các đĩa ma sát .

18


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên cơ sở xe UAZ-469

- Rtb : Bán kính ma sát trung bình .
- i : Số đôi bề mặt ma sát
R2

R1

Hình : Kích thớc vành đĩa ma sát
Khi thiết kế có thể chọn sơ bộ đờng kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức
kinh nghiệm :
( Đờng kính ngoài của đĩa ma sát bị giới hạn bởi đờng kính ngoài của bánh đà )
D2 = 2.R2 = 3,16.

M

e max

C

Trong đó :
- Memax : Mô men cực đại của động c¬ (Nm)
- Memax = 17 (KGm) = 170 (Nm)
- D2 : Đờng kính ngoài của đĩa ma sát (cm)
- C : Hệ số kinh nghiệm , đối với ô tô du lÞch C = 4,7
Ta cã : D2 = 3,16 .

170
4,7

= 19 (cm)

Đờng kính trong của đĩa ma sát đợc chọn theo công thức :
D1 = (0,530,75)D2
Trong đó trị số nhỏ dùng cho động cơ có số vòng quay không lớn, trị số lớn
dùng cho động cơ có số vòng quay lớn.
Để có thể bố trí ly hợp thờng đóng trong lòng ly hợp tự động ta chọn D 2 lớn nhng cũng không đợc vợt quá đờng kính của các te ly hợp.
Ta chọn D1 và D2 nh sau :

19


Tính toán thiết kế ly hợp bán tự động trên c¬ së xe UAZ-469

D1 = 190 (mm)  R1 = D = 95 (mm)
1

2

D2 = 260 (mm)  R2 =

D

2

2

= 130 (mm)

Bán kính trung bình của bề mặt ma sát đợc tính theo công thức :
Rtb = R1 R2 =
2

130  95
2

= 112,5 (mm) = 11,25 (cm)

Ta cã lùc ép tổng cộng lớn nhất của quả văng là lên đĩa ma sát là :
P =

Ml
.Rtb .i

27200

= 0,3.11,25.2 = 4029,5 ( N )

b. Chọn số lợng đĩa bị động (Số đôi bề mặt ma sát)
Số đôi bề mặt ma sát đợc chọn sơ bộ theo công thức :
i=

Ml
.Rtb .P

=

 .M d
2. .b. .[q ].Rtb2

Trong ®ã :
- b : Bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động .
b = R2- R1 = 13 – 9,5 =3,5 (cm)
[q] : áp lực riêng cho phép trên bề mặt ma sát, phụ thuộc vào vật liệu tấm
ma sát và điều kiện làm việc cụ thể, [q] đợc chọn theo bảng 3.
Chän [q] =250 (KN/m2) = 2,5 (KN/cm2)
-  : HÖ số ma sát . Chọn cặp ma sát Thép Pherado có = 0,3
- Mđ : Mômen xoắn của ®éng c¬ : M® = 1700 (KGcm)
Tõ ®ã ta tÝnh đợc :
i=

1,6.1700
2.3,14.(11,25) 2 .3,5.0,3.2,5

= 1,53

Khi tính i ta phải làm tròn theo giá trị nguyên chẵn gần nhất .

Chọn i = 2
Vậy số lợng đĩa bị động là : n = i/2 = 2/2 = 1 ( đĩa )
Ta cần kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát theo c«ng thøc :
q=

 .M d
≤ [q]
2. . .b.Rtb2 .i

20