TTính toán thiết kế hệ thống ly hợp oto máy kéo (kèm bản vẽ)

Bộ môn cơ khí ôtô

Thiết kế môn học kết cấu tính toán ôtô
Sinh viên thực hiện

: Hoàng Tiến Đức

Lớp : CKÔTÔ A-K38

Giáo viên hớng dẫn : TS Nguyễn Đức Toàn
Đề số : 8
Nhiệm vụ : Thiết kế ly hợp đĩa ma sát khô của hệ thống truyền lực ôtô với các số
liệu ban đầu nh sau :
Ph.án
8

Loại
ôtô
Tải

Ga
(KG)
15305

Memax
(KGm)
65

nemax
(v/p)
2600

Bánh xe
260-508P

ih1

io

7,22 5,43

*Yêu cầu:
-Thuyết minh từ 15ữ20 trang soạn thảo trên máy vi tính
-Bản vẽ :01 bản vẽ Ao gồm các hình chiếu chính và phụ để rõ kết cấu của truyền lực
chính


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

I - Xác định mô men ma sát của ly hợp
Mô men ma sát của ly hợp đợc tính theo công thức:
Ml = .Mđ
Trong đó
+ Ml : Mô men ma sát của ly hợp
+ Mđ : Mô men xoắn của động cơ.

Mđ = Memax = 65KG.

+ : Hệ số dự trữ của ly hợp , chọn = 2

Ml = 2.65 = 130 KG.
II - Xác định kích thớc cơ bản của ly hợp.
1) Mô men ma sát của ly hợp đợc xác định theo công thức
Ml =.Mđ = à .P . Rtb.i

dR

Trong đó
+ à : Hệ số ma sát ,chọn = 0,3.

R

+ P : Tổng lực ép lên các đĩa ma sát
+ Rtb: Bán kính ma sát trung bình

R1
R2

Sơ đồ tính toán Rtb
Chọn đờng kính ngoài của đĩa ma sát D2 = 2.R2 = 350mm R2= 175mm
Đờng kính trong của đĩa ma sát bằng D1 = 2.R1 =0,53.R2 = 90mm
do đó
Rtb = (R1+R2)/2 =133,88mm.
2) Chọn số lợng đĩa bị động (số đôi bề mặt ma sát )
Số lợng đĩa bị động đợc chọn sơ bộ theo công thức
i=

Md
Ml =
à R tb 2 R 2tb bà[ q ]

Trong đó
+ b: Bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động đợc tính theo công thức
b = R2 - R1 = 8,5cm
+ [q]: áp lực riêng trên bề mặt ma sát chọn theo bảng 3 [q] = 150KN/m2
Vậy nên:
2


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

i = 1,98
lấy i = 2
III - Xác định công trợt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
1) Công trợt đợc xác định theo công thức sau.
Theo công thức kinh nghiệm của viện HAMIT tính công trợt của ly hợp khi khởi động ô
tô tại chỗ :
2

n
5,6.G. M e max o . r 2b
100
L=
i o . i h . i f .[ 0,95. M e max . i t G. r b . ]

Trong đó
+ G : Trọng lợng toàn bộ của ô tô G = 18425KG
+ Memax : Mô men xoắn cực đại của động cơ Memax = 65KG.

+ no : Số vòng quay cực đại của động cơ khi khởi động ô tô tại chỗ
Chọn no = 0,75.nemax = 0,75.2600 = 1950 vg/p
+ rb : Bán kính làm việc của bánh xe
Theo số liệu đề bài cho với ký hiệu lốp là 260-508P thì
rb = .ro = 0,95.(260 + 508/2) = 490mm = 0,49m
+ it : Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
it = io.ih.if
Trong đó
+ io : Tỉ số truyền của truyền lực chính = 5,43
+ ih : Tỉ số truyền của hộp số chính = ih1 = 7,22
+ if : Tỉ số truyền của hộp số phụ = 1.
+ : Hệ số cản tổng cộng của đờng = 0,16
Thay vào công thức trên ta có đợc L = 16000KGm
2) Xác định công trợt riêng
Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát ta phải xác định công trợt riêng theo công thức
l0 = L/(F.i) [l0]
Trong đó
+ l0 : Công trợt riêng
+ L = 16000KGm
+ i: Số đôi bề mặt ma sát = 2
3


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

+ F : Diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động
F = .(R22 - R12) = 710cm2
[l0] = 4,0 ữ 6,0 KGm/cm2

thay vào ta đợc
l0 = 5,5KGm/cm2 [l0]
IV - Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết
Kiểm tra nhiệt độ của các chi tiết theo công thức
T =

.L
.L
=
c. m t
427.c. G t

[T]

Trong đó
+ c: Tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng
+ mt : Khối lợng của chi tiết bị nung nóng
+ Gt : Trọng lợng của chi tiết bị nung nóng tra bảng ta lấy = 5,0KG
+ : Hệ số xác định phần công trợt dùng nung nóng chi tiết cần tính
1)Đối với đĩa ép ngoài = 1/4 = 0,25

T =

.L
= 1,60 0C
c. m t

2) Đối với đĩa ép trung gian = 1/2 = 0,5
T =

.L
= 3,260C
c. m t

Ta thấy độ tăng nhiệt độ của các chi tiết đều nằm trong giới hạn cho phép [T] = 80ữ100
V - Tính toán hệ thống dẫn động ly hợp
Đây là loại ly hợp dẫn động thuỷ lực cơ khí kết hợp có cờng hoá khí nén
1) Xác định tỉ số truyền chung của hệ thống
Tỉ số truyền chung của hệ thống đợc xác định theo công thức
ic = a/b.c/d.e/f.d22/d12
Trong đó
+ a,b,c,d,e,f,:Lần lợt là kích thớc của các đòn dẫn động và đòn mở (mm)
+ d1,d2: Là đờng kính của các xi lanh thuỷ lực (mm)
4


Thiết kế môn học

d

c

Ta chọn
+ a = 200
+ b = 35
+ c = 60
+ d = 35
+ e = 125
+ f = 30
+ d1 = d2 =20

Lớp CKÔ-TÔ A38

d2
e

a

f

b

d1

s

Sơ đồ dẫn động ly hợp

ic = 40,82
2) Xác định lực tác dụng lên pittông xi lanh cờng hoá
* Lực tác dụng lên bàn đạp khi cha có cờng hoá
'
Qbđ =

i c .

Trong đó
+ ' : Tổng lực ép cực đại lên các lò xo ép
' = 1,2P

M l = 1860KG
' =1,2. à.i.
Rtb
+ ic : Tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động = 40,82
+ :Hiệu suất thuận của hệ thống dẫn động = 0,95
Qbđ = 26 KG
Đây là lực tác dụng lên bàn đạp khi cha có cờng hoá.
Khi có cờng hoá, chọn lực tác dụng lên bàn đạp là Qbđ.. Lực này vừa để khắc phục sức
cản của các lò xo kéo bàn đạp, lò xo của van phân phối , ma sát trong các khâu khớp dẫn
động , vừa để tạo cảm giác mở ly hợp cho lái xe .
Chọn Qbđ = 9KG
Do đó lực sinh ra bởi cờng hoá phải thắng đợc tổng lực ép của các lò xo ép và các lò xo
hồi vị trong xi lanh cờng hoá
Lực tác dụng lên đầu trong của đòn

mở khi cờng hoá làm việc với lực cực đại

P = Qbđ .ic + Pc.it
Trong đó
5


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

+ Qbđ = 9 KG
+ i4: Là tỉ số truyền từ bộ phận cờng hoá đến đầu trong của bạc mở
+ Pc : Là lực sinh ra bởi cờng hoá
Ta chọn đờng kính của xi lanh cờng hoá D = 25mm

Pc = 0,785.pmax.D2
Trong đó
+ pmax : Là áp suất cực đại của khí nén pmax = 0,8.p
+ p : Là áp suất giới hạn của khí nén trong buồng chứa p = 8 KG/cm2
pmax = 6,4KG/cm2
Vậy
P c = 32KG i4 = 1,2.(P- Qc.ic)/Pc = 24
3) Xác định hành trình của bàn đạp St
St = Slv+S0+ Sv
Với
+ Sv Là hành trình của bàn đạp dùng để mở van phân phối khí đợc xác định theo công
thức
S v = i3.iv.(v + 0v )
Trong đó
+ iv : Là tỉ số truyền của đòn mở van khí ,chọn = 2
+ 0v :Khe hở giữa cần đẩy van và đầu đòn mở van = 0,5mm
+ v :Hành trình làm việc của van = 2,5 + 3 = 5,5mm
+ i3: Tỉ số truyền của bàn đạp i3 = a/b = 5,7
Sv = 68,4mm
+ S0 : Là hành trình chạy không của bàn đạp để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và
bạc mở
S0 = .a/b.c/d. d22/d12
Với
+ Là khe hở giữa đầu đòn mở và bi tì = 4mm
S0 = 35mm
+ Slv : Là hành trình làm việc của bàn đạp để khắc phục khe hở giữa các bề nặt ma sát L
6


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

Slv = l.ic
Với l :Là khe hở giữa các bề mặt ma sát = 2,3mm
Slv = 95mm
Vậy
St = 168mm
4)Tính van điều khiển.
Khi tác dụng lực lên bàn đạp để mở van , lực đạp của ngời lái phải thắng các lực sau:
Qc = Pk + Flx1 + Flx2
Trong đó
*Pk: Lực khí nén tác dụng vào mặt van 3 (theo sơ đồ hình vẽ) và đợc xác định theo công
thức sau:
Pk = p.d2/4
với
+ d:Là đờng kính van ,d = 25mm
+ p:áp suất của khí nén p = 8KG/cm2
Pk = 40KG
* Flx1 Là lực nén sơ bộ của lò xo để giữ van luôn đóng kín , khi không làm việc lực này
đợc chọn = 1,5KG
* Flx2 là lực lò xo hồi vị của cần đẩy van ,chọn bằng 2,5KG
Vậy
Qc = 40 + 1,5 + 2,5 = 44KG
VI - Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
1) Tính sức bền đĩa bị động
Đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xơng đĩa.
Chọn vật liệu làm xơng đĩa là thép các bon C50 , chiều dày xơng đĩa thờng chọn từ 2,0
mm
Chọn vật liệu làm tấm ma sát là phê ra đô , có chiều dày 5mm

Tấm ma sát đợc gắn với xơng đĩa bị động bằng đinh tán , vật liệu làm đinh tán bằng
nhôm có đờng kính 6mm
Đinh tán bố trí hai dãy trên đĩa, tơng ứng với các bán kính ở vòng trong là r1 = 12cm,
vòng ngoài là r2 = 14,5 cm
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán đợc xác định theo công thức
7


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

F1 =

M e max . r1
2. r12 + r 22

)

Thay số vào ta có F1 = 110KG

F1 =

M e max . r 2
2. r12 + r 22

Thay số vào ta có F2 = 133KG

(

và

(

)

Đinh tán đợc kiểm tra theo ứng suất cắt và chèn dập
* ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng trong:
c1 =

F1 [ ]
c
. d 2
n1.
4
F1

cd1 =

n1.l.d

[ cd ]

Trong đó
+ c1 :ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong
+ cd1 : ứng suất chèn dập của đimh tán.
+ n1:Số đinh tán bố trí ở vòng trong chọn n1 = 8
+ d: Đờng kính đinh tán d = 5mm = 0,5cm
Thay vào công thức trên ta có :
c1 = 70KG/cm2 <[c] = 100KG/cm2

cd1 = 110 KG/cm2 < [cd] = 250 KG/cm2
* ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán ở vòng ngoài:
c2 =

F2 [ ]
c
. d 2
n 2.
4

cd 2 =

F2
n 2 .l.d

[ cd ]

Trong đó
+ c1 :ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong
+ cd2 : ứng suất chèn dập của đimh tán.
+ n2:số đinh tán bố trí ở vòng trong chọn n2 = 12
+ d : đờng kính đinh tán d = 5mm = 0,5cm

8


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

Thay vào công thức trên ta có :
c2 = 57KG/cm2 <[c] = 100KG/cm2
cd2 = 89 KG/cm2 < [cd] = 250 KG/cm2
Nh vậy đinh tán đủ bền
2) Mayơ đĩa bị động
May ơ đợc làm từ vật liệu là thép 40X có các ứng suất cho phép
[c] = 100KG/cm2
[cd] = 200KG/cm2
Đây là ly hợp hai đĩa ma sát nên chiều dài mỗi mayơ riêng biệt chọn nhỏ để đẩm bảo
cho kích thớc theo chiều trục của ly hợp nhỏ
* Khi làm việc then hoa của mayơ đĩa bị động chịu ứng suất chèn dập và ứng suất cắt đợc xác định theo công thức :
c =

4. M e max
[ c]
Z1. Z 2 .L.b.(D + b)

cd =

8. M e max
[ cd ]
Z1. Z 2 .L. D 2 d 2

(

)

Trong đó
+ Z1 = 2 là số lợng may ơ riêng biệt
+ Z2 =18 là số then hoa của một may ơ

+ L = D = 4cm là chiều dài của may ơ
+ d = 3 cm là đờng kính trong của then hoa
+ b = 0,3cm là bề rộng của một then hoa
Thay vào công thhức trên ta có :
c = 86KG/cm2
cd = 52 KG/cm2
Nh vậy các then hoa của may ơ đủ bền để truyền lực
* Đinh tán nối may ơ với xơng đĩa bị động thơpng làm bằng thép có đờng kính d =
8mm
Lực tác dụng lên đinh tán đợc xác định theo công thức
F=

M e max .
2.r

thay số vào ta có F = 540KG
9


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

Đinh tán đợc kiểm tra theo ứng suất cắt và chèn dập
ứng suất cắt và chèn dập đối với đinh tán bằng:
c =

F
[ c]
. d 2

n .
4

cd =

F
[ cd ]
n.l.d

Trong đó
+ c :ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong
+ cd : ứng suất chèn dập của đimh tán.
+ n:số đinh tán bố trí ở vòng trong chọn n = 4
+ d: đờng kính đinh tán d = 8mm = 0,8cm
Thay vào công thức trên ta có :
c = 270KG/cm2 <[c] = 300KG/cm2
cd = 112,5 KG/cm2 < [cd] = 800 KG/cm2
Nh vậy các chi tiết của may ơ đĩa bị động đều đảm bảo đủ bền.
3)Lò xo ép đĩa ly hợp
Dùng loại lò xo trục , đợc đặt hai dãy xung quanh đĩa ép
Số lợng lò xo ép chọn bằng 18 chiếc

10


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

Sơ đồ hình trên trình bày đặc tính chịu tải của lò xo và biến dạng của nó khi đóng và mở

ly hợp đó là đờng đặc tuyến tuyến tính trong đó
+ Plx:là lực tác dụng lên lò xo khi đóng ly hợp
+ Plx:là lực tác dụng lên lò xo khi mở ly hợp
+ l: là biến dạng của lò xo khi đóng ly hợp
+ l:là biến dạng của lò xo khi mở ly hợp
Tổng lực ép trên tất cả các lò xo khi ly hợp làm việc đợc xác định theo công thức
P =

M1
= 833KG
à.i. R tb

Khi mở ly hợp lò xo lại biến dạng thêm một lợng l và tơng ứng với lực ép là
P = 1,2.P = 100KG
Độ cứng của lò xo đợc xác định theo công thức
C = Plx/l = 0,2.Plx/(l l ) = Gd4/8noD3
trong đó
+ Plx: Lực tác dụng lên một lò xo Plx = P /z , với z là số l]ợng lò xo bố trí trên đĩa khi ly
hợp làm việc
+ z = 18 Plx = 170 KG
Tơng ứng khi mở ly hợp lực tác dụng lên một lò xo là Plx = 83,3KG
+ d: là đờng kính dây lò xo đợc xác định theo công thức
d=

P 'lx . D
0,4.[ x ] d

với D là đờng kính trung bình của vòng lò xo
chọn D/d = 5
[x] = 6000KG/cm2

d = 0,7cm
D = 3,5cm
Chọn độ cứng của lò xo bằng c = 60KG/cm2
l = 1,2 cm
số vòng làm việc của lò xo đợc xác định theo công thức
l.G. d 4
no =
=3
1,6. P lx . D 3
11


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

* Chiều dài của toàn bộ lò xo ở trạng thái tự do
L = (no+ 2)/d + 1(no+ 1) + l
ở đây
+ 1 là khe hở cực tiểu giữa vòng lò xo khi mở ly hợp chọn bằng 0,5mm
L = 5,7cm
*Tính lò xo theo ứng suất cắt
=

8. P lx .D.k
[ ]
. d 3

trong đó
+ : ứng suất sinh ra ứng với trờng hợp khi mở ly hợp

+ k là hệ số tập trung ứng suất
k chọn bằng 1,3
= 5800 KG/cm2 thoả mãn
4) Lò xo giảm chấn
Lò xo giảm chấn đợc đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hởng ở tàn số cao của dao động
xoắn do sự thay đổi mô men của động cơ và của hệ thống truyền lực đảm bảm truyền
mô men
một cách êm dịu từ đĩa bị động đến may ơ trục ly hợp
Mô men cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn đợc:
Mmax =

G b .. r b
it

Trong đó
+ Gb: là trọng lợng bám của ô tô Gb = Ga = 18425 KG
Mmax = 18400KGcm
Mô men quay mà giảm chấn có thể truyền đợc bằng tổng mô men quay của các lực lò
xo
giảm chấn và mô men ma sát
Mmax = M1 + M2 = P1R1Z1+ P2R2Z2
trong đó
+ M1 là mô men quay của lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt cộng hởng ở tần số cao
+ M2 là mô men ma sát dùng để dập tắt cộng hởng ở tần số thấp
+ P1 là lực ép của một lò xo giảm chấn
+ R1 = 60mm là bán kính đặt lò xo
12


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

+ Z1 là số lợng lò xo giảm chấn đặt trên may ơ Z1 = 10
+ P2 là lực tác dụng trên vòng ma sát
+ R2 là bán kính trung bình đặt các vòng ma sát
+ Z2 số lợng vòng ma sát
+ à hệ số ma sát giữa vòng ma sát và đĩa bị động
Chọn M2 = 25%.Mmax = 4600KGcm
M1 = Mmax - M2 = 13800KGcm
P1 = M1/(R1Z1) = 230KG
Số vòng làm việc của lò xo
no =

.G.d 4
1,6. P1.d3

trong đó
+ G =8.105KG/cm2 là mô đuyn đàn hồi dịch chuyển
+ độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí cha làm việc đến vị trí làm việc ,
Chọn = 3,0 mm
+ Po lực căng ban đầu khi lắp lò xo giảm chấn, mô men tạo ra lực căng Po bằng
20%Memax
Po = 0,2.Memax/r = 215KG
no = 5
do đó chiều dài vòng làm việc của lò xo l1 = no .d = 20 mm
chiều dài vòng lò xo ở trạng thái tự do l2 = l1 + + 0,5.d = 20 +3 +2 = 25mm
Vậy ứng suất xoắn của lò xo đợc tính :
8. P.1 D ' .k
= . '3 [ ]

d

thay số có
= 7380 KG/cm2
5)Tính chi tiết truyền lực tới đĩa chủ động
Loại ly hợp này dùng hình thức truyền lực bằng chốt
Lực tác dụng lên chốt đợc tính theo công thức
Q=

M e max
2. R n .n
13


Thiết kế môn học

Lớp CKÔ-TÔ A38

M e max
4.n. R n

Qv =

trong đó
+ n: là số chốt trên đĩa n = 4
+ Rn = 185mm là khoảng cách từ tâm bu lông đến trục ly hợp
Tính ứng suất uốn sinh ra ở chân chốt
=

M u = M e max .(2.a + b) [ ]

u
0,1. d 3
4.n.0,1d 3 . R n

trong đó
+ d:đờng kính tại tiết diện chân chốt d = 10mm
+ a,b : cánh tay đòn tơng ứng của lực Q,Q
a = 22mm
b = 54mm
= 2200KG/cm2
* ứng suất kéo tại tiết diện chân chốt do lực cực đại của lò xo ép
4. P '
k =
[k]
n.. d 2

với P đã tính ở trên thì k = 590 KG/cm2
ứng suất chèn dập sinh ra ở chốt
cd =
cd =

Q
[cd]
S1. d o
Qv
S2 d o

[cd]

trong đó

+ do :là đờng kính tại chỗ lắp với đĩa chủ động d0 = 12mm
+ S1, S2: là chiều dày của các đĩa trung gian và đĩa chủ động tại chỗ tiếp xúc với đĩa
S1 = 20mm
S2 = 25mm
+ Q,Qv :là lực tác dụng lên chốt
Chọn vật liệu chế tạo chốt là thép 35, ứng suất cho phép lấy nh trên
Thay các vào các công thức trên ta có
cd = 18KG/cm2
14


ThiÕt kÕ m«n häc

Líp CK¤-T¤ A38

σ”cd = 7,3KG/cm2
Do ®ã chèt ®¶m b¶o ®ñ bÒn

15