Tính toán và thiết kế cụm ly hợp xe tải 3 tấn

MỤC LỤC
4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN Ô TÔ 4

  
 !"#
 $%&
'()*+,- /
01.2345/
$!+6345+.789, :
$$+641.2345;<(
$+641.2;<(=(.7> !
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 15
?,4@AABA8, #
?,4@,8C.7*D+;E &
! F,.7.G;1AHA8,4I;@45 &
!!J7(>-"KL>,4I;@45!:
!$J714IA8,MA8N!:
!OPQR.G6AA8,!
J7*8S,R4=!
$ T,R4=!
$!UABS,QS3VW.A!X!!
$$UAB245S31U!$
$J7*'!
$#J7*!#
$YJ7P8.*!Y
ZJ7,8[;1A58C\--!&
 U+4I;@45!&
!0I;@45!]
4.1.1 Xương đĩa. 29
1

4.1.2 Đinh tán. 30
4.1.3 Lò xo giảm chấn. 32
$'KL>$#
4.3.2 Tính toán lò xo đĩa côn. 36
ZJ7,34541.2!
# ^+4_Q,345(!
#!?,4@,.7*D.,&
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG 3D 49
TRONG THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 49
'`-1Aa$O]
  bDP1A1A\]
 !JR(- $O\#:
?(,\-$OAa>A#
! J- \-$O#
!!Ua>A#&
'`-1.2A;1;,.2A;1c$OAY:
$ '`-.2A;1Y:
$!F,.2A;1c4I>Y
$! ?,4@AEY
$!!*D\-4I>NY!
$!$0HE)Y$
$!d-SEQ,Y$
Zd,.efAY#
 g*a,.Y#
!"*+,.2A6*;5LBY&
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO 69
LỜI MỞ ĐẦU
2
Công nghiệp ô tô đã xuất hiện ở Việt Nam trong gần nửa thế kỷ qua và đã

tìm được một vị thế quan trọng trong nền kinh tế. Mọi hoạt động của nền kinh tế
hiện nay không thể không có mặt của ô tô dưới những hình thức khác nhau như:
Vận tải hàng hóa, vận tải người hay cả những hoạt động mang tính thương mại.
Với mục tiêu nội địa hóa sản xuất hiện nay Nhà nước đang khuyến khích
các doanh nghiệp sử dụng vốn và kỹ thuật sẵn có để phát triển ngành công
nghiệp hiện đại mang các thương hiệu Việt Nam. Tuy nhiên do mặt hạn chế về
công nghệ nên hiện nay đa số dừng lại ở việc nội địa hóa từng phần.
Bên cạnh đó kinh tế ngày càng phát triển, nhu cầu của con người cũng
tăng cao, lượng hàng hóa sản xuất ra ngày càng nhiều do đó ô tô trở thành một
phương tiện vận tải hữu ích và kinh tế nhất trên thị trường. Theo thống kê sơ bộ
của hội những nhà sản xuất ô tô ở Việt Nam (VAMA), hiện nay lượng xe tải
vừa và nhỏ đang khá phổ biến tại Việt Nam. Nắm bắt nhu cầu thị trường, một số
công ty sản xuất ô tô trong nước (Mê Kông, Trường Hải, Vinaxuki, Chiến
Thắng,…) đã và đang lắp ráp, nghiên cứu thiết kế, cải tiến các dòng xe này. Để
làm được điều đó cần phải áp dụng các ứng dụng tiên tiến của tin học và các
phần mềm hỗ trợ trong thiết kế mô phỏng cơ khí như: Ansys, Catia, Solid
Works…
Với những kiến thức trong trường đại học và hiểu biết về một số phần
mềm trên em đã thực hiện đề tài: Tính toán và thiết kế Cụm ly hợp xe tải 3
tấn dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Thanh Tùng – Cán bộ bộ môn Ô tô & Xe
chuyên dụng – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Theo khảo sát thực tế tại
Công ty cơ khí Cổ Loa & Ô tô Mê Kông em đã lựa chọn xe tải LIFAN 3 tấn làm
xe tham khảo.
Do còn nhiều hạn chế về trình độ cũng như thời gian nên kết quả của đề
tài vẫn còn hạn chế và nhiều thiết sót. Dưới đây là kết quả mà em đã thực hiện
được:
3
- Tổng quan về cụm ly hợp.
- Tính toán các thông số của cụm ly hợp.
- Sử dụng phần mềm Catia để mô hình hóa các chi tiết của cụm ly hợp.

- Sử dụng phần mềm Catia mô phỏng quá trình tháo lắp cụm ly hợp.
- Sử dụng phần mềm ANSYS WORKBENCH để tính bền các chi tiết.
- Các hư hỏng và các biện pháp sửa chữa cụm ly hợp thường gặp.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Thanh Tùng
cùng các thầy khác trong bộ mô Ô tô & Xe chuyên dụng – Trường Đại học
Bách Khoa Hà Nội. Và mong nhận được các ý kiến cũng như đóng góp để đề tài
của em hoàn thành được đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội, ngày 23 tháng 5 năm 2012
Sinh viên
Lỗ Hải Nam
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN Ô TÔ
I. Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp lắp trên ô tô.
1.1 Công dụng.
Ly hợp là một cụm quan trọng của HTTL, thực hiện nhiệm vụ:
4
- Nối momen truyền từ bánh đà động cơ tới HTTL. Khi gài số hoặc chuyển
số, ly hợp ngắt tạm thời dòng truyền, sau đó nối lại để ô tô khởi hành và
chuyển động êm dịu.
- Là cơ cấu an toàn, bảo vệ toàn bộ HTTL trước tác động của sự thay đổi tải
trọng (tải trọng động) xuất hiện ở các chế độ quá độ, khi chuyển động trên
các loại đường phức tạp, hoặc khi phanh đột ngột mà ly hợp đang được
nối.
1.2 Phân loại.
Kết cấu của ly hợp có thể được phân loại như sau:
Theo phương pháp truyền momen từ trục khuỷu động cơ đến HTTL chia ra:
- Ma sát: Momen truyền qua ly hợp nhờ ma sát giữa các bề mặt ma sát. Ly
hợp ma sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sử dụng phổ biến trên ô tô
với các dạng sử dụng ma sát khô và ma sát trong dầu (ma sát ướt).
- Thủy lực: Momen truyền qua ly hợp nhờ chất lỏng. Do khả năng truyền
êm momen và giảm tải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên

các HTTL thủy cơ kết cấu ly hợp thủy lực và biến mô thủy lực.
- Điện từ: Momen truyền qua ly hợp nhờ các lực điện từ.
- Liên hợp các dạng kể trên.
Theo số lượng đĩa bị động của ly hợp ma sát.
Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ động và phần bị động, ly hợp ma sát
được chia ra một đĩa, hai đĩa hay nhiều đĩa:
Ly hợp một đĩa đơn giản trong chế tạo, thuận lợi trong bảo dưỡng, đặc biệt có
khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ nên thường gặp trên ô tô
hiện nay. Tuy nhiên, do bị giới hạn bởi giá trị mô men truyền lớn nhất, nên trên ô
tô có công suất động cơ lớn sử dụng ly hợp hai đĩa. Ly hợp nhiều đĩa được sử
dụng trong hộp số tự động chuyển số của HTTL thủy cơ.
Theo trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp ma sát được chia thành:
5
- 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 qua
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
mặt 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
khối lượng của ly hợp. nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp 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.
6
P
1
P
P
2
λ1 λ2 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
Theo phương pháp dẫn động điều khiển ly hợp thường sử dụng các dạng sau:
- Dẫn động cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm ly hợp thông
qua các khâu khớp, đòn nối. Loại này được dùng trên ô tô con, với yêu cầu
lực ép nhỏ.
- Dẫn động thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và
đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.
- Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc
thủy lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất lớn, chân
không, khí nén… Trên ô tô ngày nay thường sử dụng trợ lực điều khiển ly
hợp.
1.3. Yêu cầu.

Ly hợp đòi hỏi thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền hết momen từ động cơ đến HTTL ở mọi điều kiện sử
dụng.
- Khi khởi hành xe, hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu, để
giảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL.
7
- Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóng, dứt khoát.
- Khối lượng các chi tiết, momen quán tính của phần bị động ly hợp phải
nhỏ để dễ dàng thực hiện chuyển số.
- Ly hợp ma sát cần thoát nhiệt tốt, hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ
tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi.
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo
lắp.
- Ngoài các yêu cầu trên, ly hợp cũng như các chi tiết máy khác, cần đảm
bảo độ bền cao, làm việc tin cậy, giá thành nhỏ.
II. Lựa chọn phương án thiết kế.
Ly hợp ma sát cơ khí.
- Ưu điểm:
• Làm việc bền vững, tin cậy.
• Hiệu suất cao.
• Mô men quán tính và các chi tiết thụ động nhỏ.
• Kích thước nhỏ gọn.
• Giá thành rẻ.
• Sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng.
Theo hình dạng của bộ phận ma sát, ly hợp ma sát có 3 loại: Ly hợp ma sát đĩa
(đĩa phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng côn), ly hợp ma sát hình
trống
III. Điều khiển và dẫn động ly hợp.
Bộ ly hợp các loại trên ôtô được điều khiển ngắt truyền động giữa động cơ và
hộp số nhờ vào bộ cơ cấu dẫn động ngắt ly hợp. Có năm loại cơ cấu dẫn động

cho công tác ngắt ly hợp.
- Cơ cấu dẫn động cơ khí.
8
- Cơ cấu dẫn động cơ khí trợ lực khí nén.
- Cơ cấu dẫn động thủy lực.
- Cơ cấu dẫn động thủy lực có trợ lực áp thấp.
- Cơ cấu dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén.
3.1 Cơ cấu dẫn động cơ khí sử dụng thanh và cần.
Thường sử dụng trên những ôtô du lịch và xe có công suất thấp. Không tiện lợi
cho những ôtô tải nặng nhất là các trường hợp được bố trí xa người lái.
Hình 1.2: Các bộ phận của cơ cấu dẫn động thanh và cần.
Khi đạp pedal thì cần đẩy tác dụng lên ống dẫn hướng, ống dẫn hướng sẽ đi
ngược lại so với chuyển động của pedal. Dầu của ống chuyển hướng sẽ nối với
các cần nhả ly hợp, cần nhả ly hợp này sẽ tác dụng và tỳ lên bạc đạn chà kéo
mâm ép ra xa làm cho đĩa ly hợp tách khỏi bề mặt bánh đà. Khi nhấc chân lên
khỏi pedal. Lò xo hồi vị sẽ kéo pedal trở về vị trí ban đầu làm cho các bộ phận
sau đó trở về vị trí cũ và mâm ép sẽ ép đĩa ly hợp trở lại bánh đà. Ly hợp được
kết nối lại.
9
3.2 Cơ cấu dẫn động cơ khí sử dụng cáp.
Cơ cấu điều khiển ly hợp bằng cáp cấu tạo gồm một sợi cáp dây bằng thép và
bên ngoài được bọc bởi một vỏ bao dùng để truyền chuyển động của pedal đến
càng tách ly hợp.
Khi người tài xế đạp lên pedal, ly hợp nhả ra, tách rời đĩa ma sát với bánh đà.
Khi pedal được buông ra thì lò xo hoàn lực được gắn ở pedal trở về vị trí ban dầu
và sợi cáp cũng bị kéo trở lại, lúc này càng ly hợp sẽ nhả ra dẫn đến ly hợp đóng
lại.
Hình 1.3: Các bộ phận của cơ cấu dẫn động sử dụng cáp.
- Bộ điều chỉnh cáp tự động trên bàn đạp:
Loại cơ cấu điều khiển bằng cáp thiết kế có thể tự động điều chỉnh lực căng

sợi cáp. Trên pedal có một bánh cóc hình quạt răng và một con cóc.
Một lò xo được gắn bên trong quạt răng và con cóc. Khi tác dụng lực lên pedal
làm căng cáp và tách ly hợp. Lúc này bánh cóc ăn khớp với quạt răng. Khi buông
pedal ly hợp đóng. Lò xo kéo căng sợi cáp và được ăn khớp. Nếu cáp còn trùng
10
thì cóc sẽ dịch chuyển về hướng kéo của lò xo, cóc sẽ dịch chuyển sang bánh
răng khác.
Hình 1.4: Thiết bị điều chỉnh cáp tự động.
3.3 Cơ cấu điều khiển dẫn động bằng thủy lực.
Cấu tạo bao gồm ba bộ phận cơ bản:
Một xylanh làm việc như bơm tạo
áp suất (xylanh chính), một xylanh
tạo lực đẩy cho đòn mở (xylanh
phụ) và đường ống dẫn dầu chịu áp
suất (~ 100KG/cm2)
Hình 1.5: Xylanh chính ly hợp
Xylanh chính cung cấp áp suất thủy lực cho hệ thống. Gồm một piston gắn
vào xylanh chính, piston có cuppen bằng cao su ở hai đầu. Cuppen làm kín giữa
piston và thành xylanh. Một bình chứa dầu được gắn ở bên trên xylanh chính
dùng để chứa dầu thắng. Đường ống cấu tạo bằng kim loại bên ngoài bọc cao su.
Xylanh phụ gồm một bộ piston bên trong xylanh và một đòn nối với càng ly
hợp.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi ấn pedal xuống, hệ thống sẽ đẩy piston trong xylanh chính, dòng dầu chảy
11
vào đường ống và đến xilanh phụ, áp lực hình thành trong xylanh phụ để đẩy
piston và đòn nối tác động lên càng mở ly hợp làm tách ly hợp.
Khi pedal được buông một lò xo trên pedal kéo pedal trở về vị trí đầu, các lò xo
khác ở bên trong hai xylanh sẽ đẩy piston về vị trí ban đầu, dầu chạy ngược về
bình.

Hình 1.6: Điều khiển ly hợp bằng thủy lực
3.4 Cơ cấu điều khiển ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén.
Hệ thống này có cơ cấu điều khiển giống như cơ cấu điều khiển bằng thủy lực.
Nhưng trên xylanh phụ của hệ thống trang bị bộ trợ lực khí nén.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi chưa đạp pedal thì các buồng C, D, A ,B có áp lực bằng nhau và bằng với
áp lực khí trời. Khi đạp pedal, dầu từ xilanh chính qua ống dẫn đến bộ trợ lực
qua đường II, một phần đến xylanh phụ, một phần đẩy van điều khiển đi lên
thắng lực lò xo đóng van xả và mở van nạp. Áp lực của buồng D bằng A bằng áp
lực khí nén (khí nén vào qua đường I), áp lực buồng C, B và áp lực không khí
12
bằng nhau. Do áp lực buồng A > B nên ép piston và cần đẩy thắng lực lò xo qua
phía bên phải để điều khiển càng ngắt ly hợp.
Hình 1.7: Điều khiển ly hợp bằng thủy lực
Buồng pedal áp lực dầu xylanh chính giảm bằng áp lực không khí, piston điều
khiển đi xuống bởi các lò xo làm van nạp đóng và van xả mở. Làm khí nén trong
buồng A và D được xả ra khí trời, vì vậy áp lực buồng A, B, C. D và áp lực khí
trời bằng nhau. Do đó Piston và cần đẩy bị đẩy sang bên trái bởi lực lò xo, ly hợp
đóng.
3.5 Cơ cấu điều khiển thủy lực trợ lực chân không.
Cơ cấu điều khiển giống như trợ lực khí nén nhưng nguyên lý dựa trên cơ sở
sử dụng sự giảm áp ở đường ống hút của động cơ hoặc tạo ra từ một bơm áp
thấp, sinh ra trong đường ống một áp thấp được điều khiển từ xylanh chính.
- Nguyên lý hoạt động.
13
Hình 1.8: Bộ trợ lực bằng áp thấp
Buồng chân không C nối ống nạp động cơ qua đường II. Khi chưa đạp pedal
áp lực dầu không làm piston điều khiển đi lên nên áp thấp buồng A, B, C, D
bằng nhau.
Khi đạp pedal dầu từ xylanh chính đến bộ trợ lực áp thấp qua đường I, một

phần đến xylanh con, một phần đẩy piston điều khiển đi lên thắng lực lò xo đóng
van áp thấp và mở van không khí. Áp lực buồng A, D và áp lực không khí bằng
nhau. Buồng C, B và áp thấp ống góp hút hay bơm áp thấp bằng nhau. Do đó áp
lực buồng A > B nên màng da đi về phía phải và đẩy piston về phía phải để làm
cho ly hợp ngắt.
Khi buông pedal áp lực dầu từ xylanh chính giảm về bằng với áp lực không
khí, piston điều khiển đi xuống dưới bởi các lò xo. Lúc này van không khí đóng
lại, van áp thấp được mở ra làm cho áp lực ở buồng C, D, A, B bằng nhau. Do đó
màng da sẽ dịch chuyển về phía trái bởi các lò xo, piston cũng bị dịch chuyển về
cùng hướng làm cho càng mở ly hợp được buông ra, làm cho ly hợp đóng.
14
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP
I. Xác định 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
.
M
ms1
=β.M
emax
15
Với xe tải ta chọn β=1,5 ta có:
M
ms1
=1,5.227=340,5 Nm
Nhưng trong quá trình thiết kế ly hợp ta cần chú ý đến điều kiện chuyển động
của xe: M
c
< M
k

< M
φ
Trong đó:
-
M
c
là mô men cản chuyển động
-
M
k
là mô men kéo của cầu chủ động
-
M
φ
là mô men bám của bánh xe.
Vậy nên trong quá trình thiết kế chọn mô men ma sát của ly hợp ta còn dựa trên
momen bám của bánh xe quy dẫn về trục của ly hợp:

.
. .
. .
2
1 0 1 0
M r
G r
bx
bx bx
M
ms
i i i i

h h
φ
φ
β β
= =

(1.1)
Với β là hệ số dự trữ của ly hợp.
Trong đó:
- φ là hệ số bám: φ = 0,8
- G
bx
là trọng lượng tác động lên bánh xe chủ động.
G
bx
= 0,6.G = 0,6.55000 = 33000 N
- i
h1
là tỉ số truyền tay số thứ nhất, theo đầu bài i
h1
=5,494
- i
0
tỉ số truyền của truyền lực chính, chọn i
2
=5,5.
- r
bx
là bán kính bánh xe chủ động, theo đầu bài r
bx

=0,382 m
Hệ số dự trữ β phải đủ lớn (β>1) để đảm bảo ly hợp truyền hết mô men xoắn của
động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bị dầu mỡ
rơi vào, khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát bị mòn ). Mặt
khác nếu hệ số β lớn quá thì phải tăng lực ép do đó cần tăng lực điều khiển ly
hợp gây mệt mỏi cho người lái đồng thời ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ
an toàn choheej thống truyền lực khi quá tải.
16
Đối với xe khách 12 chỗ ta chọn β=1.5
Vậy
33000.0,8
1,5. .0,382 500,62( )
2
5,494.5,5
M Nm
ms
= =
So sánh M
ms1
< M
ms2
ta chọn M
ms1
=340,5 Nm để tính toán các thông số của ly
hợp.
II. Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp.
2.1 Bán kính vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động.
Xác định mối quan hệ giữa M
ms
, D và các thông số khác ta xác định như sau:

Mô men ma sát của ly hợp còn được tính theo công thức:
M
ms
= μ.P.R
tb
.Z
ms
(2.1)
Trong đó:
- μ là hệ số ma sát của ly hợp.
- P là lực ép tổng cộng gây ra bởi các lò xo ép.
- R
tb
là bán kính trung bình của đĩa ma sát (bán kính đặt lực ép tổng cộng).
- Z
ms
là số cặp đĩa ma sát Z
ms
=m+n-1 Với: m là số đĩa chủ động.
n là số đĩa bị động.
Bán kính R
tb
được xác định theo công thức sau:
(2.2)
17
2
1
2
2
3

1
3
2
.
3
2
RR
RR
tb
R
−
−
=
Xét một phân tố diện tích vô cùng bé
trên bề mặt ma sát như hình bên:
Hình trên là một tấm ma sát của ly hợp.
Chúng ta xét trường hợp có một đôi bề
mặt ma sát.
Giả thiết lực P tác dụng lên tấm ma sát
với bán kính trong là R
1
, bán kính ngoài
là R
2
bởi vậy áp suất sinh ra trên bề mặt
tấm ma sát sẽ là:
Hình 2.1: Phân tố trên đĩa ma
sát.

)

2
1
2
2
( RR
P
S
P
q
−
==
π
(2.3)
Bây giờ ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O, bán kính R và có chiều dày là
dR. Momen do các lực ma sát tác dụng lên phần tử đó là:
dM
ms
=µ.q.2πR.dR.R (2.4)
Momen các lực ma sát tác dụng trên toàn vòng ma sát là:
dRqR
R
R
R
R
ms
dM
ms
M
2
2

1
2
2
1
∫
=
∫
=
µπ
2
1
2
2
3
1
3
2
.
3
2
.
2
1
2
2
1
2
2
2
RR

RR
P
R
R
dRR
RR
P
−
−
=
−
=
∫
µ
µ
(2.5)
Mặt khác momen các lực tác dụng trên toàn vòng ma sát cũng bằng lực ma sát
tổng hợp µP nhân với R
tb
tức là:
M
ms
=µ.P.R
tb
. (2.6)
Từ công thức (2.5) và (2.6) ta suy ra:
18
2
1
2

2
3
1
3
2
.
3
2
RR
RR
tb
R
−
−
=
(2.7)
Thường ở ô tô máy kéo hay dùng các bề mặt ma sát thép với pherado có hệ số
ma sát khô lớn nhất là 0,35, tốc độ trượt tương đối làm giảm hệ số đó đi. Do đó
ta lấy μ=0,3.
Áp suất trên bề mặt ma sát được xác định bởi công thức sau:
q =
[ ]
2 2
( )
2 1
P P
q
F
R R
π

= ≤
−
(kN/m
2
) (2.8)
Trong đó:
- p là áp suất trên bề mặt ma sát (kN/m
2
)
- [q] áp suất cho phép trên bề mặt ma sát. Đố với bề mặt ma sát là thép và
pherado thì [q]=100÷250 kN/m
2
- F là diện tích bề mặt tấm ma sát (m
2
)
Ta có:
. . .M P R Z
ms
tb
ms
µ
=
(N.m) (2.9)
Từ (2.8)
2 2
[ ]. .( )
2 1
P q R R
π
≤ −

(N) (2.10)
Từ (2.7) (2.9) và (2.10) ta có:
3 3
2
2 2
2 1
.[ ]. .( ). .
2 2
2 1
3
2 1
R R
M q R R Z
ms ms
R R
µ π
−
≥ − ×
−
Suy ra:
2
3 3
.[ ]. .( ). .
2 1
3
M q R R Z
ms ms
µ π
≥ −
19

Đặt
1
2
R
K
r
R
=
gọi là hệ số đường kính.
2
3 3
. .[ ]. . (1 ). .
max
2
3
M q R K Z
r ms
e
β µ π
≥ −
Vậy ta có
[ ]
3
3
3
2
2 . . .(1 )
M
ms
R

q K Z
r ms
π µ
≥
−
[m]
Trong đó:
1
0,53 0,75
2
R
K
r
R
= = ÷

Chọn K
r
=0,6

3.340,5
0,120( )
3
2
3 3
2 .0,3.200.10 .(1 0,6 )2
R m
π
≥ =
−

Ta chọn R
2
=140 (mm).
=> R
1
=0,6.140=84 (mm).
Tính bán kính trung bình của đĩa ma sát: Từ công thức 2.7 ta có:
3 3
2 140 84
114,3( )
2 2
3
140 84
R mm
tb
−
= =
−
2.2 Tính lực ép cần thiết P của lò xo ép tác dụng lên đĩa bị động.
Từ phương trình (2.1) ta có công thức tính lực ép cần thiết
. .
ms
ct
tb ms
M
P
R Z
µ
=

340,5
4965( )
0,3.0,1143.2
P N
ct
= =
2.3 Tính chiều dày đĩa ma sát δ
ms
:
Với xe tải chiều dày đĩa ma sát δ
ms
=4÷5 mm
Ta chọn δ
ms
=5 mm.
20
2.4 Diện tích của hình vành khăn tấm ma sát.
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát được tính theo công thức:
S=π(R
2
2
-R
1
2
)=π(140
2
-84
2
)=39408,14 (mm
2

)=0,040 (m
2
).
Bảng 2.1: Thông số đĩa ma sát
Thông số Kích thước
Bán kính ngoài đĩa ma sát (mm) 140
Bán kính trong đĩa ma sát (mm) 84
Bán kính trung bình (mm) 114,3
Chiều dày đĩa ma sát (mm) 5
Lực ép lò xo đĩa (N) 4965
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát (m
2
) 0,04
III. Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp.
3.1. Quá trình đóng ly hợp.
Quá trình đóng ly hợp xảy ra khi phần chủ động của ly hợp quay với vận tốc ω
e
và phần bị động quay với vận tốc ω
a
. Do có sự khác biệt về vận tốc ω
e
≠ω
a
nên
giữa các đĩa chủ động và bị động của ly hợp sẽ sinh ra sự trượt. Sự trượt này
chấm dứt khi các đĩa chủ động và bị động được nói liền thành một khối. Khi
khởi động xa tại tại chỗ, do ω
a
=0 nên sự trượt sẽ rất lớn.
Sự trượt sẽ sinh công ma sát, công này sẽ biến thành nhiệt năng làm nung nóng

các chi tiết của ly hợp, dẫn đến hậu quả là hệ số ma sát của ly hợp giảm và các lò
xo có thể mất khả năng.
Quá trình đóng ly hợp có thể có 2 trường hợp sau:
a, Đóng ly hợp nhanh:
Lúc này động cơ quay với vận tốc cao và tài xế đột ngột thả bàn đạp ly hợp.
Khởi động như vậy sẽ có sự giật lớn, nhất là những ly hợp có hệ số dự trữ β lớn.
Đóng ly hợp theo phương pháp này không có lợi, vì nó sinh ra tải trọng động lớn
cho các chi tiết của một hệ thống truyền lực, nhưng trong thực tế ở một vài
trường hợp người ta vẫn sử dụng.
b, Đóng ly hợp từ từ.
21
Ở trường hợp này tài xế thả từ từ bàn đạp của ly hợp cho xe chuyển động từ từ.
Do đó thời gian đóng ly hợp và công trượt trong trường hợp này sẽ tăng.
Để xác định công trượt trong quá trình đóng ly hợp, chúng ta khảo sát đồ thị ở
hình dưới đây:
Hình 2.2: Mô hình động cơ truyền lực và đồ thị vận tốc góc.
3.2. Mô men quán tính quy dẫn J
a
(kg.m
2
).
Từ công thức quan hệ giữa vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe và vận tốc của
góc của bánh xe:
v = ω
bx
.r
bx
=
0
1

a
r
bx
i i
h
ω
 
 ÷
 ÷
 
(3.1)
Trong đó:
- ω
bx
là vận tốc góc của bánh xe. (rad/s)
- v là vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe (m/s)
- Ω
a
là vận tốc quay của trục khuỷu
Ta suy ra vận tốc quay của trục ly hợp:

bx
r
i
h
vi
a
0
1
=

ω
Khi xe chuyển động thì động năng chuyển động tịnh tiến của xe bằng động năng
22
của khối lượng chuyển động quay:
Hay ta có:
T
tt
=T
q
<=>

m.v
2
/2=J
a
.ω
a
2
/2 (3.2)
Từ (3.1) và (3.2) mô men quán tính quy dẫn được tính theo công thức sau:
)3.3(
2
)
0
1
(
2
.
i
h

i
bx
r
g
a
G
a
J =
Trong đó :
- G
a
là trọng lượng toàn bộ của ô tô G
a
= 5500.9,81=53955 (N).
- g là gia tốc trọng trường 9,81 m/s
s
.
- i
h1
là tỉ số truyền của tay số 1. i
h1
=5,494.
- i
0
là tỉ số truyền của truyền lực chính i
0
=5,5
3.3. Mô men chuyển động quy dẫn về trục của ly hợp M
a
.

Mô men chuyển động quy dẫn về trục của ly hợp được tính theo công thức:
)4.3(
0
)
2
(
tl
i
h
i
bx
r
KFv
a
G
a
M
η
ψ
+=
Trong đó:
- K là hệ số cản khí động (Ns
2
/m
4
.)
- F là diện tích cản chính diện của xe khi xe chuyển động (m
2
).
- Ψ là hệ số cản tổng cộng của mặt đường. Xét tại thời điểm xe bắt đầu chuyển

động ta lấy ψ=0,2.
- η
tl
là hiệu suất truyền lực. Chọn η
tl
=0,89
Vậy ta có:
23
0,88 Nms
2

2
)5,5.494,5(
2
382,0
.5500
a
J
==⇒
3.4. Tính công trượt L.
Công trượt của ly hợp được xác định theo hai thành phần:
- L1: công trượt ở giai đoạn đầu trong khoảng thời gian là t
1.
Công này tiêu tán
cho sự trượt và làm nóng ly hợp:
)5.3(.
2
1
1
t

ae
a
ML
ωω
−
=
- L2: Ở giai đoạn 2, công của động cơ với thời gian t
2
dùng để tăng tốc trục bị
động của ly hợp và để thắng các sức cản chuyển động của xe.
Giá trị của công trượt của giai đoạn này được tính theo công thức sau:
)6.3(
2
)(
3
2
)
22
.(.
2
1
2
t
aea
M
aea
JL
ωωωω
−+−=
Thời gian t

1
và t
2
được tính như sau:
( )
1
M
a
t s
k
⇒ =
2
A
t
k
=
(s)
Trong đó:
- k là hệ số tỉ lệ đặc trưng cho nhịp độ tăng ma sát của ly hợp khi đóng ly hợp.
Thông thường ta lấy k=100 (Nm/s)
- Ta có ω
e
=
2. . 2.3,14.3500
366,33(rad/s)
60 60
n
π
= =
Và khi tính công trượt người ta tính hiệu số (ω

e
-ω
a
) ở giá trị lớn nhất khi đó
ω
a
=0
A được xác định theo công thức:
2. .( ) 2.0.88(366,33 0) 25A J
a e a
ω ω
= − = − =
(3.7)
24
)(15,6
89,0.5,5.494,5
382,0
)2,0.5500( Nm
a
M
==
Vậy A=25
Vận tốc góc của trục khuỷa khi đóng ly hợp có thể coi là không đổi và bằng vận
tốc góc ứng với momen cực đại của động cơ.
Và
2
25
2,5( )
100
t s= =

Thay số vào biểu thức (3.5) và (3.6) ta có:
L=L
1
+L
2
=
)8.3(
2
)(
3
2
)
22
.(.
2
1
1
.
2
t
aea
M
aea
Jt
ae
a
ML
ωωωω
ωω
−+−+

−
=
366,33 1 2
2
15,6 0,156 .0,88.366,33 15,6.366,33.25 59870,56 (3.9)
2
2 2 3
t = + + =
Vậy công trượt toàn bộ của ly hợp là L=59870,56 Nm.
3.5 Tính công trượt riêng của ly hợp.
Công trượt nói chung không cho ta xét đoán về điều kiện là việc của ly hợp.
Muốn xét điều kiện làm việc nặng nhọc của ly hợp ta tính công trượt riêng của ly
hợp. Công trượt riêng của ly hợp trên một đơn vị diện tích bề mặt các tấm ma sát
đặc trưng cho độ hao mòn bề mặt của các tấm ma sát.
3 2
25184,8
524,68.10 524,68( / )
0,024.2
o
L kJ m⇒ = = =
< [L
0
] = 1000 kJ/m
2
(3.10)
Trong đó:
- L
0
là công trượt riêng.
- S là diện tích bề mặt một tấm ma sát. S=0,040m

2
- Z
ms
là số lượng bề mặt ma sát, ta đã chọn ở trên là 2.
25
)(156,0
100
15,6
1
st
==⇒