đồ án môn hoc tính toán thiết kế ôtô

Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế
thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường CÔNG
NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng
bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô
nói riêng, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như
Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Để góp phần nâng cao trình
độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là
yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng
cho mình trên thị trường quốc tế.
Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em được tổ
bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học. Trong quá trình tính toán để hoàn thành
Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn
bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự hướng dẫn hết sức
tận tình của thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú, giờ đây sau một thời gian làm việc hăng
say, nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong Đồ án môn hoc Tính toán thiết kế
ôtô. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán
và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không
tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ
bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến
thức chuyên môn và khả năng tự nghiên cứu của mình.
Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của
mình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới. Cảm
ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Ngọc Tú, đã giúp em sớm hoàn thành tốt
Đồ án môn hoc này.Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy
giáo trong khoa.
Em xin chân thành cảm ơn!
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
1
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
Gi¸o viªn híng dÉn : nguyÔn ngäc tó
Kết quả đánh giá :







Gi¸o viªn chÊm :
Kết quả đánh giá :







SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
2
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
I.1. Công dụng của hệ thống thiết kế :
Hiện nay trên ô tô, máy kéo có nhiều loại ly hợp khác nhau, ly hợp là một
cụm chi tiết quan trọng, có tác dụng tách nối truyền động từ động cơ đến hộp số khi
gài số, hay nói cách khác, ly hợp là bộ phận dùng để nối trục khuỷu dộng cơ với hệ
thống truyền lực, để truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền động đế hệ
thống truyền lực nhanh chóng, dứt khoát. Ngoài ra, ly hợp còn là cơ cấu an toàn

cho hệ thống truyền lực khi quá tải.
I.2. Nêu và phân tích các yêu cầu của hệ thống thiết kế :
1. Ly hợp phải truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị
trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. Để thực hiện điều đó thì M
ms ly hợp
> M
emax
nghĩa là hệ số dự trữ β > 1.
2. Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền lực,
không gây va đập các bánh răng. Khi ly hợp đóng êm dịu thì ô tô khởi hành từ từ
mà không bị giật, làm cho người lái đỡ mệt.
3. Mở dứt khoát nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động cơ
đến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn. Nếu ly hợp mở không dứt khoát,
dẫn đến việc khó già số êm dịu vì mômen quay của động cơ và mômen quy dẫn của
các chi tiết chuyển động của động cơ sẽ truyền tới trục sơ cấp của hộp số làm cho
việc dịch chuyển các bánh răng vào ăn khớp khi gài số khác sẽ rất khó khăn. Việc
mở dứt khoát và nhanh chóng sẽ giảm lực va đập giữa các bánh răng.
4. Mômen quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực va
đập lên bánh răng.
5. Đóng vai trò như một bộ phận an toàn để tránh tác dụng của hệ thống
truyền lực, những lực qua lớn khi xẩy ra quá tải : M
ms ly hợp
< M
emax
.
6. Điều khiển nhẹ nhàng và lực điều khiển nhỏ.
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
3
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
7. Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm việc bình thường. Khi

ly hợp làm việc thì nhiệt độ các bề mặt làm việc là rất lớn. Chính vì vậy, yêu cầu
khi thiết kế ly hợp là phải đảm bảo làm sao để bề mặt ma sát có thể thoát nhiệt tốt
nhất.
8. Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, độ tin cậy cao, điều
chỉnh và chăm sóc dễ dàng.
I.3. PHÂN LOẠI SƠ BỘ HỆ THỐNG THIẾT KẾ :
Dựa vào cách truyền mômen quay từ động cơ tới hệ thống truyền lực mà có
thể chia các loại ly hợp :
1. Ly hợp ma sát :
Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát. Trên ô tô thì loại ly hợp ma sát
được dùng nhiều, tùy theo hình dạng của chi tiết mà chia ra các loại:
- Ly hợp đĩa : Phần thụ động có 1,2 hay 3 đĩa ma sát, tùy theo tải trọng từng
loại xe. Loại ly hợp ma sát 1 đĩa có kết cấu đĩa thụ động và hệ dẫn động ly hợp đơn
giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, mômen của các chi tiết thụ động bé, giá thành
rẻ. Tuy nhiên khi làm việc dễ xẩy ra mòn bề mặt ma sát. Hay đĩa ma sát bị đảo, dẫn
đến ly hợp mở không dứt khoát. loại 2 đĩa đóng êm dịu hơn do có nhiều đĩa nên các
bề mặt ma sát tiếp xúc với nhau từ từ khi đóng ly hợp. Tuy nhiên việc định vị các
đĩa ma sát khi cắt ly hợp là khó khăn.
- Ly hợp hình côn : Phần đĩa thụ động có hình côn.
- Ly hợp hình trống: Phần đĩa thụ động làm theo dạng má phanh tàn trống.
Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô nữa vì
mômen quán tính của các chi tiết thụ động của chúng lớn gây tải trọng va đập lớn
lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp.
2. Ly hợp thủy lực : Truyền mômen quay bằng cách nhờ tác dụng của trường
nam cham điện. Đóng ly hợp êm dịu, ngắt ly hợp dứt khoát, độ tin cậy cao. Nhược
điểm chính là kết cấu cồng kềnh, hiệu suất giảm do tổn hao điện từ, giá thành cao.
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
4
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
II. CHỌN LOẠI LY HỢP, SƠ ĐỒ LY HỢP, SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG LY HỢP

II.1. Chọn loại ly hợp :
Qua phân tích sơ bộ như trên, ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa để thiết kế
cho loại xe con được yêu cầu. Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ bố trí xung
quanh, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa.
- Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo,
thoát nhiệt tốt, kích thước gọn, có rộng chỗ để bố trí cốc ép, mômen truyền qu bề
mặt ma sát rất lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là lực ép phân bố không đều, việc
điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó. Khi lắp ở động cơ cao tốc lò xo bị
biến dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép.
- Ly hợp lò xo côn : Dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên bề
mặt ma sát đều hơn. Tuy vậy mômen truyền qua bề mặt ma sát lại nhỏ vì áp suất
của lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở, việc bố trí cốc ép khó khăn do
không gian phần giữa chật hẹp, ngoài ra việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặ ma
sát khó.
- Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn, vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiệm vụ
đĩa ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm hối
lượng của ly hợp. nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp chỉ cấn nhỏ, mở
nhẹ nhàng. Lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân phối đều. Do vậy mà
khi sử dụng lò xo đĩa lực tác dụng lên bàn đạp cần thiết để giữ cho ly hợp ở trạng
thái mở giảm và sự mài mòn các bề mặt ma sát trong giới hạn nào đó không làm
giảm mà thậm chí còn làm tăng lực ép. Nhược điểm của ly hợp lò xo đĩa côn là rất
khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu cầu, với lực ép lớn mà kích thước nhỏ.
Mặc dù đối với ly hợp lò xo đĩa côn, việc chế tạo lò xo đĩa rất khó đạt được
đặc tính phi tuyến yêu cầu nhưng với những ưu điểm trên nên ta chọn ly hợp lò xo
đĩa côn một đĩa ma sát để thiết kế cho xe.
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
5
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
P
1

P
P
2
λ
1
λ
2
λ
∆λ
A
1
2
3
Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn đặc tính của các lò xo
1 - Lò xo đĩa ; 2 - Lò xo trụ ; 3 - Lò xo côn
II.2. Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp :
Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết. Trên ô tô máy kéo hiện nay
thường dùng hai loại dẫn động là : dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực. Có thể
kết hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn mômen từ động cơ
truyền đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dang nhanh chóng, không va đập trong
quá trình gài số.
Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:
1. Dẫn động cơ khí
- Dẫn động cơ khí có cường hóa chân không.
- Dẫn động cơ khí có cường hóa thủy lực.
- Dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén.
2. Dẫn động thủy lực
- Dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén.
Trong đó:
 Dẫn động cơ khí có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sữa chữa

đơn giản, làm việc tin cậy giá thành rẻ. Tuy nhiên, nó có nhược điểm : trong trường
hợp chỗ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu khớp của dẫn
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
6
f
e
c
d
1
b
a
δ
s
S
n
Q
d
2
d
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
động lớn, làm giảm hiệu suất dẫn động cơ khí thì vấn đề làm kín sàn xe và truyền
lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn do động cơ đặt trên các đối đỡ đàn hồi.
 Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững
chắc cao nên giảm được dành trình tự do của bàn đạp. Dẫn động thủy lực còn hạn
chế tốc độ dich chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá
trị tải trọng động. Tuy vậy, dẫn động thủy lực có nhược điểm : kết cấu phức tạp,
đòi hỏi độ kín khít cao, đắt tiền, làm việc kém tin cậy hơn dẫn động cơ khí (Khi rò
rỉ trên đường ống).
Do những ưu điểm vượt trội của dẫn động thủy lực nên ta chọn loại
dẫn động ly hợp bằng thủy lực dùng để thiết kế cho xe con.

II.3. Sơ đồ dẫn động ly hợp :
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý dẫn đồng ly hợp
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
7
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP
I .Số liệu cho trước :
-Loại xe : Ôtô tải
- Trọng lượng toàn bộ khi tải đầy:G
a
= 8215 (kg)
-Mô men cục đại : M
emax
= 31 (KG.m) , n
M
= 1200 (vòng/phút)
-Công suất cực đại : N
max
= 90 (mã lực ) ứng với n
N
= 2400 (vòng/phút)
-Ký hiệu bánh xe : 9,00-20
- Vận tốc cực đại :v
max
= 65 (km/h)
-i
h1
= 6,24
-Lò xo ép dạng trụ
-Dẫn động thuỷ lực

II. Nội dung cần tính toán :
-Phân tích kết cấu chọn phưong án thiết kế ly hợp
-Xác định mômen ma sát của ly hợp
-Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp
-Tính công trượt riêng
-Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
- Tính toán dẫn động ly hợp
III. Bản vẽ:
01 bản vẽ A
0
: Vẽ cắt dọc cắt ngang của ly hợp
01 bản vẽ A
3
: Hệ thống dẫn động ly hợp
Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn
Phan Viết Kiên Nguyễn Ngọc Tú
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
8
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
NỘI DUNG TÍNH TOÁN
I. Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:
I.1. Trọng lượng toàn bộ của ôtô:
Trọng lượng toàn bộ ô tô được xác định theo công thức sau:
G = G
a
=9525(kg) (1-1)
I.2. Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:
Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau:
r
bx

=
4,25).
2
(
d
B
+
(mm) (1-2)
Trong đó : B : Chiều rộng lốp
d : Đường kính vành
Theo đề : Kí hiệu của bánh xe 9,00-20
Ở đây : B=9,00 (inh) =355,600 (mm)
d= 20 (inh) =508 (mm)
Thay số vào (1-2) ta được :
r
bx
=
4,25).
2
(
d
B
+
=(9,00+20/2).25,4)(mm)
I.3. Tỷ số truyền của truyền lực chính i
o
:
Xe tham khảo zil-164 có i
o
=7,63

II .Xác định mô men ma sát của ly hợp:
Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ .
Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong mọi
điều kiện thì ta phải có :
M
ms
=M
emax
.β (1-3)
Trong đó : - M
ms
: mômen ma sát cần thiết của ly hợp . [N.m]
- M
emax
:mômen xoắn lớn nhất của động cơ . [N.m].Theo đề
M
emax
=41[KG.m]
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
9
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
- β : hệ số dự trữ của ly hợp .
Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để đảm bảo ly hợp truyền hết
mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị
dầu mỡ rơi vào ,khi các lo xo ép bị giảm tính đàn hồi ,khi các tấm ma sát bị mòn ,
…) .Mặt khác hệ số β cũng không được lớn quá vì như thế ly hợp không làm tốt
chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải .
Hệ số β được chọn theo thực nghiệm :
Đối với ôtô tải: β =1,5÷2,25 . Chọn β =1,8
Thay số vào ta có : M

ms
=M
emax
.β =41.1,8 =73,8 [N.m]
III . Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp :
III.1. Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :
Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :
R
2
=
( )
3
max
1 2
.3
Rms
e
KpZ
M
−
πµ
β
(1-4)
Trong đó :
µ
:Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát:
µ
=0,22÷0,3.Xe làm việc
trong điều kiện không nặng nhọc và có tính động lực tốt nên chộn hệ số ma sát theo
giới hạn nhỏ . Chọn

µ
=0,25
Z
mz
: Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Z
mz
=2
P : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát .Để đảm bảo tuổi thọ cho các
tấm ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.10
5
÷2,5.10
5
[N/m
2
].Vì ly hợp làm việc
trong điều kiện nhẹ nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên: p=1,8.10
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

=0,53÷0,75
.Chọn K
R
=0,65
Thay vào (1-2) ta có :
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
10
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
R
2
=
( ) ( )
max
3 3
3 5 3
3 .
3.73,8
0.0540
2. . . . . 1 2.2.0,25.3,14.1,8.10 . 1 0,65
e
ms R
M
Z p K
β
µ π
= =
− −
(m)
R
2

= 54,0(mm).
Suy ra bán kính trong R
1
của tấm ma sát là : R
1
=R
2
.0,65=54,0.0,65=35,10 (mm)
 Khi chọn số đôi bề mặt ma sát bằng 2 thì phải kiểm tra áp suất trên bề mặt
ma sát bằng công thức sau :

[ ]
q
ibR
M
q
tb
e
≤=
2
.
2
max
µπ
β
Suy ra :
qbR
M
i
tb

e
2
.
2
max
µπ
β
=
Trong đó :
M
emax
:Mômen cực đại của động cơ .M
emax
= 41 [N.m]
β : Hệ số dự trữ của ly hợp .β=1,8
R
tb
:Bán kính trung bình của tấm masát .
R
tb
=
3 3 3 3
2 1
2 2 2 2
2 1
2 2 0.0540 0.0351
0.065
3 3 0.0540 0.0351
R R
R R

−
−
= =
− −
[m]
b : Bề rộng của hình vành khăn tấm masát.
b= R
2
- R
1
=54,01-35,10=19,43 [mm]
µ: hệ số masát .Vật liệu tấm masát là pherado đồng có µ=0,25
[q]=200 KN/m
2
.áp lực riêng cho phép trên tấm bề mặt ma sát
Ta chon q=160[KN/m
2
]
Thay vào công thức ta có:
2 3
73,8
2.3,14.0,075 .0,03143.0,25.160.10
i
= =
2.76
Chọn i=3
III.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
] được xác định theo công thức :

S=π.(R
2
2
–R
1
2
)=3,14.(0,05401
2
-0,03510
2
)=0,0146[m
2
]
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
11
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :
R
tb
=
3 3
3 3
2 1
2 2 2 2
2 1
2 2 0,0540 0,03510
. 0,075
3 3 0,0540 0,03510
R R
R R

−
−
= =
− −
[m]
III.3. Lực ép của cơ cấu ép :
Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ
dàng tính được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được
áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu :
F =
mstb
e
ZR
M

.
max
µ
β
(1-5)
F=
1,8.41
3264
0, 25.0,075.2
=
[N]
IV. Tính công trượt riêng của ly hợp :
Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm việc
không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn
của ly hợp .Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ôtô máy

kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly hợp cũng khác
nhau.
Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ky hợp
giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bè mặt ma sát mòn
đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt .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 nong lò xo ép ,từ đó có thể làm giảm
tính đàn hồi của lò xo.
Vì vậy việc xác định công trượt ,công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự
mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần
thiết .
IV.1. Mô men quán tính quy dẫn J
a
[kg.m.s
2
]:
Mô men quán tính khối lượng quy dẫn J
a
được xác định từ điều kiện cân
bằng động năng khi ôtô đang chuyển động xác định theo công thức sau:
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
12
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
J
a
=
t
oph
bxma
iii

r
g
GG
δ
.

.
1
2








+
[kg.m.s
2
] (1-6)
Trong đó :
G
a
: Trọng lượng toàn bộ của ôtô .G
a
=9525 [KG]
G
m :
Trọng lượng toàn bộ của rơmóc. G

m
=0
g : Gia tốc trọng trường .g=9,81 [m/s
2
]
r
bx
:Bánh kính làm việc của bánh xe chủ động . r
bx
=0,6096 [m]
i
h1
: Tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1 . Theo đề i
h1
=7,44
i
p
: Tỷ số truyền của hộp số phụ . i
p
=1
i
o
:Tỷ số truyền của truyền lực chính .i
o
=7,63

t
δ
: Hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền
lực .trong tính toán thiết kế lấy

t
δ
=1,05÷1,06. Chọn
t
δ
=1,05.
Thay số vào (1-6) ta có :
J
a
=
( )
t
oph
bxma
iii
r
g
GG
δ
.

.
2
1
2









+
[kg.m.s
2
]
J
a
= [kg.m.s
2
]
IV.2. Mô men cản chuyển động quy dẫn M
a
[KG.m]:
Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công
thức sau:
M
a
=
( )
[ ]
tt
bx
ma
i
r
PGG
η
ψ

ω
.

++
[KG.m] (1-7)
Trong đó :
ψ
: Hệ số cản tổng cộng của đường .
ψ
=f+tgα với f =0,02 là hệ
số cản lăn ,α =0
0
là góc dốc của mặt đường .
ψ
=0,02+tg0
0
=0,02
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
13
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
ω
P
: Lực cản của không khí . Khi khởi hành xe thì
ω
P
=0(vì tốc
độ quá nhỏ).
i
t
: Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(i

t
=i
o
.i
h1
.i
p
)
t
η
: Hiệu suất của hệ thống truyền lực .Đối với ôtô con
t
η
=0,9÷0,93.Chọn
t
η
=0,9
Thay số vào công thức (1-7) ta có:
M
a
=
( )
[ ]
tt
bx
ma
i
r
PGG
η

ψ
ω
.

++
=
( )
[ ]
09,4
9,0.63,7.1.17,6
6096,0
.002,0.014225 =++
[KG.m]
IV.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t
1
và t
2
):
Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn :
Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức:
t
1
=
k
M
a
[s] (1-8)
Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức :
t
2

=
k
A
(1-9)
Trong đó :
-k :Hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mômen khi đóng ly hợp và được xác định
theo công thức kinh nghiệm : Đối với xe tải k=15÷75[KG.m/s]
Chọn k=30 [KGm/s]
A : Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức :
( )
ama
JA
ωω
−= 2
(1-10)
Với : ω
m
=1500[v/p] số vòng quay trục khuỷu ứng với mômen xoán
cực đại
ω
m
=1500.3,14/30=157 [rad/s]
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
14
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
ω
a
=0 tốc độ góc của trục ly hợp tính toán cho lúc khởi hanh xe.
Thay số vào công thức (1-10) ta có:
( )

ama
JA
ωω
−= 2
=
( )
95.80157.255,0.2 =−
Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có:
t
1
=
k
M
a
=
136,0
30
09,4
=
[s]
t
2
=
k
A
=
63,1
30
95,8
=

[s]
IV.4. Tính công trượt tổng cộng :
Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau:
( ) ( )
2
2
1
.
2
1
3
2
2

aeaaea
Jt
t
ML
ωωωω
−+






+−=
[KG.m] (1-9)
Trong đó t
1

,t
2
thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn dã được
tính ở trên.
Thay số vào (1-9) ta có:
( ) ( )
19,38840157.255,0.
2
1
63,1.
3
2
2
136,0
.0157.09,4
2
=−+






+−=
L
[KG.m]
IV.5. 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 được xác định theo công thức sau:

( )
2
1
2
2
RRz
L
L
ms
r
−
=
π
(1-10)
Trong đó :
L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác đinh ở trên .
z
ms
:Số đôi bề mặt ma sát .Ly hợp một đĩa bị động nên z
ms
=2
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
15
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
R
2
,R
1
: Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành
khăn bề mặt ma sát [cm].

Thay số vào công thức (1-10) ta có:
( )
2 2
3884,19
13,28
2. . 5,40 3,51
r
L
π
= =
−
[KG.m/cm
2
]
So sánh kết quả tính được giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho phép
ta thấy L
r
< [L
r
] ly hợp đảm bảo bền
IV.6. 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 nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để
đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều đến hệ số ma
sát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự đàn hồi của lo xo
ép ,….
Với ly hợp một đĩa nhiệt sinh ra làm nung nong đĩa ép được xác định theo
công thức:
v.L =m.c.ΔT (1-11)
Trong đó :

L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1-9)
v : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt dĩa
bị động thì v=0,50
c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng
thép hoặc gang có thể lấy c=481,5 [J/kg
0
K]
m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg]
ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ,[
0
K]
Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đố với mỗi lần khởi hành của
ôtô(ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 10
0
K.
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu là :
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
16
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
4,0
10.5,481
19,3884.5,0
.
.
==
∆
≥
Tc
Lv
m

[kg
2
.m/J] =3,92[kg].
IV.7. Chiều dày tối thiểu của đĩa ép (theo chế độ nhiệt):
Bề dày tối thiểu của đĩa ép δ [m] được xác định theo khối lượng tính toán
chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức :
( )
ρπ
δ

2
1
2
2
RR
m
−
≥
(1-12)
Trong đó :
ρ :Khối lượng riêng của đĩa ép .Với vật liệu làm bằng gang thì ρ=7800[kg/m
3
]
Thay số các đại lượng đã biết vào (1-12) ta có:
( )
2 2
3,92
0,034
. 0,0540 0,0351 .7800
δ

π
≥ =
−
[m] = 34 [mm]
V. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp :
V.1. Tính toán sức bền của đĩa bị động .
-Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát
khô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao .đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương
đĩa .Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85).
Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado .phêrado đồng hoặc Atbet đồng .
-Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán .Vật liệu của
đinh tán băng thép hoặc nhôm .
-Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (4÷6)mm.Đối với xe con có thể
chọn đường kính đinh tán là 5mm.
-Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (1,5÷2,0)mm.Chọn
1,5mm.
-Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kinh trong là r
1
và
bán kính ngoài là r
2
.Số lượng đinh tán có thể chọn n=36 đinh tán .Dãy ngoài có
bán kính là r
2
=81,94[mm] ,với số lượng đinh tán là n
2
=20 .Dãy trong có bán kính là
r
1
= 66,23 [mm] ,với số lượng đinh tán là n

1
=16.
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
17
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :
( )
2
2
2
1
1max
1
2
.
rr
rM
F
e
+
=
[N]
( )
2
2
2
1
2max
2
2

.
rr
rM
F
e
+
=
[N] (1-13)
Lần lượt thay số vào (1-13) ta có :
( )
8,202
08194,006623,02
06623,0.68
22
1
=
+
=F
[N]
( )
98,250
08194,006623,02
08194,0.68
22
2
=
+
=
F
[N]

 Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập .
- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là:
4
.
.
2
1
1
d
n
F
c
π
τ
=
[N/m
2
] (1-14)
Thay số vào (1-14) ta có :
87,645859
4
005,0.
.16
8,202
2
==
π
τ
c
[N/m

2
]=6,5[kg/cm
2
]
-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là:
dln
F
d

1
1
=
σ
[N/m
2
] (1-15)
Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán .Chọn l=1[mm]
Thay số vào (1-15) ta có:
2535000
005,0.001,0.16
8,202
==
d
σ
[N/m
2
]=25[kg/cm
2
]
Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [

c
τ
] =100 [kg/cm
2
]
[
d
σ
] =250 [kg/cm
2
].
 Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài:
-Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là:
49,639439
4
005,0.
20
98.250
4
.
.
22
2
2
===
ππ
τ
d
n
F

c
[N/m
2
] = 6,4 [kg/cm
2
]
-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
18
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
2509800
005,0.001,0.20
98,250

2
2
===
dln
F
d
σ
[N/m
2
]
= 25 [kg/cm
2
]
Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [
c
τ

] =100 [kg/cm
2
]
[
d
σ
] =250 [kg/cm
2
].
V.2. Tính toán Moay-ơ đĩa bị động :
 Chiều dài moay-ơ được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị
động ,moay-ơ được lắp với xương đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục bằng
then hoa .
Tính toán moay-ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa.
Do trục ly hợp cũng là trục sơ cấp của hộp số ,nên đường kính ngoài trục ly
hợp D được tính theo trục sơ cấp hộp số được tính sơ bộ bằng công thức sau:
( )
3
1
max

ed
MkD
=
(1-16)
Trong đó : k
d
là hệ số kinh nghiệm .k
d
=4,0÷4,6 .chọn k

d
=4,6
M
emax

= 41 [N.m]: mômen cực đại của động cơ.
Ta có :
( )
78,1868.6,4
3
1
==
D
[mm] .
Chọn D=22 [mm].
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
19
D
d
d
t
b
h
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Với D =22 [mm] ta tra bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông
số khác của then hoa như sau:
Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình.
-Đường kính trong : d=18 [mm]
-Chiều rộng của răng : b=5 [mm]
-Số răng là :Z=6

Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4.D=1,4.22=30,8[mm].
Khi làm việc then hoa của moay-ỏ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được
kiểm nghiệm theo công thức sau:
-Ứng suất cắt:
( )
[ ]
c
e
c
dDbLZZ
M
ττ
≤
+
=

.4
21
max
(1-17)
-Ứng suất chèn dập :
( )
[ ]
cd
e
cd
dDLZZ
M
σσ
≤

−
=
22
21
max

.8
(1-18)
Trong đó :
M
emax
:Mô men cực đại của động cơ .M
emax
= 41 [N.m].
Z
1
:Số lượng moay-ơ riêng biệt ,với ly hợp một đĩa bị động thì Z
1
=1
Z
2
:Số then hoa của moay-ơ. Z
2
=6
L : Chiều dài moay-ơ .L=30,8[mm]=0,0308[m]
D : Đường kính ngoài của then hoa . D=22[mm]=0,022[m].
d : Đường kính trong của then hoa . d=18[mm] = 0,018[m].
b : Chiều rộng then hoa . b =5 [mm]=0,005[m]
Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có:
4.41

5459307
1.6.0,0308.0,005.(0,022 0,018)
c
τ
= =
+
[N/m
2
]
= 74 [kg/cm
2
]
( )
2 2
8.41
168398268
1.6.0,0308. 0,022 0,018
cd
σ
= =
−
[N/m
2
]
= 168 [kg/cm
2
]
Vật liệu chế tạo moay-ơ thường là thép 40 ,40X .Ứng suất cho phép là:
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
20

Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
[ ]
100=
c
τ
kg/cm
2
[ ]
200=
cd
τ
kg/cm
2
.
So sánh kết quả tính được với ứng suất cho phép ta thấy ly hợp làm việc đảm
bảo bền.
 Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động:
Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đường kính
d=(6÷10)mm .Đồi với xe con chọn d=6 (mm).
Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau:
D
md
=(1,6÷1,75).d ,chọn D
md
=1,6.d=1,6.6=9,6[mm].
Ø35
F
Ø22
Ø9,6
Ø6

Ø9,6
l
Sơ đồ tính toán đinh tán gắn xương đĩa bị động với moay-ơ.
Đinh tán được bố trí một dãy với bán kính là r =54 [mm] ,số lượng đinh tán
chọn n=8 (đinh).
Lực tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức sau:
max
2.
2.41
1059
0,108
e
M
F
D
= = =
[N]
Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập :
-Ứng suất cắt của đinh tán :
5569972
4
006,0.14,3
.8
1259
4
.
.
22
===
d

n
F
c
π
τ
[N/m
2
]
= 56 [KG/cm
2
]
-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
21
Ø108
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
26229167
006,0.001,0.8
1259

===
dln
F
d
σ
[N/m
2
]
= 262 [KG/cm
2

]
Trong đó:
F : Lực tác dụng lên đinh tán .F= 1259 [N]
n : Số đinh tán .n=8 [đinh ]
d : Đường kính đinh tán . d=6[mm]
l : Chiều dài chèn dập của đinh tán .chọn l=1[mm]
Trị số ứng suất cho phép :
[
c
τ
] = 300 KG/cm
2

[ ]
d
τ
= 800 KG/cm
2
Ta thấy :
[ ]
cc
ττ
<
và
[ ]
dd
ττ
<
nên đinh tán đảm bảo bền.
V.3.Tính toán lò xo ép ly hợp:

Lò xo ép dùng trong ly hợp thường đóng thường sử dụng lò xo ép dạng trụ và
được đặt xung quanh đĩa ép . Số lượng của lò xo được chọn theo đường kính ngoài
của đĩa bị động. Đối với xe có đường kinh ngoài đĩa bị động là D = 187[mm] thì
chọn số luợng lò xo ép là z
lx
= 6, bán kính đặt các lò xo là r = 81 [mm]
Lực tác dụng lên mỗi lò xo cho phép trong giới hạn sau:
-Đối với xe tair: F
lx
≤(65÷85)kg =(650÷850)N
V.3.1.Lực ép cần thiết của một lò xo:
Lực ép cần thiết tính cho một lò xo được xác định theo công thức sau:
lx
o
lx
z
Fk
F
.
=
[N] (1-19)
Trong đó:
-F : lực ép cần thiết của ly hợp .F = 3264( N)
-k
o
: Hệ số tính đến sự giản nở ,sự nới lỏng của lò xo.k
o
=(1,05÷1,08).chọn
k
o

=1,08
-z
lx
:Số lượng lò xo ép đối với xe tải ta chọn z
lx
= 12
Thay số vào công thức (1-19) ta có:
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
22
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
294
12
3264.08,1
==
lx
F
[N]
Ta có F
lx
= 294 [N] phù hợp với điều kiện về giớ hạn lực ép lò xo
V.3.2.Độ cứng của một lò xo ép:
Độ cứng của một lò xo được xác định theo hai điều kiện :Tạo ra lực ép cần
thiết để hình thành mômen ma sát yêu cầu với hệ số dự trữ β và 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 Nghĩa
là ta phải có:









−=
β
β
min
1.
m
lx
lx
l
F
C
[N/m] (1-20)
Trong đó:
-β:Hệ số dự trữ của ly hợp. β=1,8
-β
min
:Hệ số dự trữ của ly hợp khi tấm ma sát bị mòn phải thay thế.Theo
kinh nghiệm β
min
=(0,8÷0,85).β.Chọn β
min
=0,8β=0,8.1,8=1,44
-l
m
:Lượng mòn tổng cộng cho phép của tấm ma sát.

L
m
-Lượng mòn tổng cộng cho phép của tấm ma sát ( m)
L
m
= 0,25 . δ
ms
. Z
ms
Với: - δ
ms
chiều giày của một tấm ma sát
Xe tải δ
ms
= ( 3,5 – 6) mm chọn δ
ms
=5 mm
⇒ L
m
= 0,25 . 5 . 2 = 2,5 mm = 2,5.10
-3
m
Thay số vào công thức (1-20) ta có:
23520
8,1
44,1
1.
0025,0
294
=







−=
lx
C
[N/m]
V.3.3.Lực lớn nhất tác dụng lên một lò xo ép:
Lực lớn nhất tác dụng lên một lò xo ép được xác định bằng công thức sau:
F
lxmax
=F
lx
+C
lx
.λ
m
[N] (1-21)
Trong đó: C
lx
- Độ cứng của lò xo
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
23
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
λ
m
- Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp bằng độ dịch

chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp

dhmsmm
Z
δδλ
+= .
Với: δ
m
– Khe hở hoàn toàn giữa các đôi bề mặt ma sát
Z
ms
= 2, δ
m
= ( 0,75
÷
1 ) mm Chọn δ
m
= 0,85 mm
⇒
3
0,85.2 0,5 2,2 2,2.10
m
mm m
λ
−
= + = =
δ
dh
– Độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị
động

Khi tính toán có thể lấy: δ
dh
= 0,25
÷
1mm Chọn δ
dh
= 0,5 mm
Thay số đã biết vào công thức (1-21) ta có:
F
lxmax
= 294+23520.0,0022=346[N]
V.3.4.Đường kính dây và đường kính trung bình của lò xo:
Đường kính dây lò xo được xác định bằng công thức sau:
[ ]
max

.
8
lx
F
d
Dk
d
τπ
≥
[m] (1-22)
Trong đó :
-d: Đường kính của dây lò xo
-D:Đường kính trung bình của lò xo
-[

τ
]:Ứng suất tiếp cho phép của lò xo.[
τ
]=650.10
6
[N/m
2
]
-k:Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải được chọn theo tỷ
số D/d theo bảng sau:
D/d 3 4 5 6 7 8 9 10
k 1,58 1,40 1,31 1,25 1,21 1,18 1,16 1,14
Chọn
D
d
= 4 và k= 1,31
Thay số vào công thức (1-22) ta có:
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
24
Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
[ ]
max

.
.8
lx
F
d
Dk
d

τπ
≥
=
346.4.
10.650.
31,1.8
6
π
=0,00267 [m]
= 2,67 [mm]
Từ đó ta có đường kính trung bình của lò xo là:
D= 4.d = 4.2,67= 10,68 [mm]
V.3.5.Số vòng làm việc của lò xo:
Số vòng làm việc n
lv
của lò xo được xác định độ cứng của lõ xo như sau:
lv
lx
nD
dG
C
8
.
3
4
=
⇒
lx
lv
CD

dG
n
8
.
3
4
=
(1-23)
Trong đó:
-G:Mô đun đàn hồi trượt của vật liệu làm lò xo .G=0,81.10
11
[N/m
2
]
-d:Đường kính dây lò xo.d= 2,67 [mm]
-D:Đường kính trung bình của lò xo.D = 10,68 [mm]
Thay số vào công thức (1-23) ta có:
( )
18
23520.10.68,10.8
)10.67,2.(10.81,0
3
3
4311
≈=
−
−
lv
n
[vòng]

V.3.6.Chiều dài của lò xo:
• Chiều dài tối thiểu của lò xo:
Được xác định khi chịu tải lớn nhất với khe hở tối thiểu giữa các vòng lò
xo là 1mm.
L
min
=(n
lv
-1)(d+1)+(1,5÷2)d+2 (1-24)
Trong đó:
-(n
lv
-1):Số bước của lò xo.
-d:Đường kính dây 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.
Thay số vào công thức (1-24) ta có:
L
min
=(18-1)(2,67+1)+(1,5÷2)2,67+2=(68÷70)mm
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
25