ĐỒ Án Tính toán thiết kế ly hợp ma sát 1 đĩa

NHẬN XÉT , ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : Phạm Bội Chương
Kết quả đánh giá :
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
.............................................................................................................................................................. ........
........................................................
GIÁO VIÊN BẢO VỆ :...........................................................................................
Kết quả đánh giá :
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
.....................................................................

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu
trong lao động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận
chuyển hàng hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô
tô là một loại phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam
hiện nay để đáp ứng cho nhu cầu đó. Trong các loại ôtô, xe khách là phương tiện
chủ yếu dùng để chuyên chở người với khoảng cách tương đối dài.
Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và
thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe khách là rất thiết thực và bổ ích.
Trong khuôn khổ giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết
kế và tính toán ly hợp xe khách. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen
với công việc thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng
thời nó còn giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết
trước đó.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Bội Chương và sự nổ lực
của bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án
của mình. Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi
những sai sót, nhầm lẫn. Do vậy, em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm
để em được hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình.
Vinh , ngày

tháng năm 2016

Sinh viên thực hiện
Hoàng Đình Triều


CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ LY HỢP
I. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHO
TRƯỚC

1. CÔNG DỤNG
Đồ án môn học Tính toán và thiết kế Ôtô nhằm giúp cho sinh viên hiểu rõ
hơn về môn học. Từ đó sinh viên từng bước xây dựng cho mình một phương pháp
tính toán thiết kế ôtô.
Theo nhiệm vụ được giao trong đồ án này, sinh viên phải tính toán và thiết
kế ly hợp xe khách. Như vậy sau khi làm xong đồ án, sinh viên đã nắm được
phương pháp tính toán các cơ cấu của ly hợp và dẫn động ly hợp trên cơ sở xác
định các thông số, các cách tính một cách hợp lý dựa theo các tài liệu đã học và
các tài liệu khác có liên quan. Nhờ đó, sinh viên có được một phương pháp tính
toán, lựa chọn và tham khảo riêng của mình để tính toán thiết kế các phần khác
của ôtô.
Vì thế, đồ án môn học là một phần không thể thiếu trong các môn học về
ôtô đối với sinh viên ngành động lực. Ngoài ra nó còn là một tài liệu bổ ích đối với
những người làm công tác kỹ thuật về ngành ôtô.
2. YÊU CẦU:
Khi làm đồ án môn học này, sinh viên cần phải nắm vững các kiến thức đã
học của môn học Tính toán và thiết kế Ôtô và các môn học khác có liên quan.
Hình thức, nội dung thuyết minh và các bản vẽ phải tuân thủ đúng theo quy
định của bộ môn đề ra.
Sinh viên phải hoàn thành đồ án này đúng tiến độ và đúng thời gian quy
định. Nếu không thực hiên đúng sinh viên sẽ không được bảo vệ.
3. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHO TRƯỚC
Theo nhiệm vụ của đồ án được giao, ta có các thông số kỹ thuật được cho
theo bảng sau:
Bảng 1.1. Các thông số kỹ thuật xe khách
STT
1
2
3

Tên thông số
Loại xe
Trọng lượng toàn bộ
Loại động cơ

Ký hiệu

Ga

Giá trị
Ôtô khách
10230
Xăng

Đơn vị
kg


4

Công suất cực đại

N e max

150

5

Số vòng quay ứng với công suất cực đại

nN

3200

6

Momen cực đại

M e max

41,0

7

Số vòng quay ứng với mômen cực đại

nM

2000

8
9
10
11
12

Tỉ số truyền số 1
Tốc độ cực đại của xe
Ký hiệu bánh xe
Loại lò xo ép

Loại dẫn động

i h1
Vmax

7,44
75
11,00-20
Dạng trụ
Thủy lực

II.

(402,07)

Mã lực
Vòng/phú
t
KGm
(Nm)
Vòng/phú
t
km/h

CHỌN LOẠI LY HỢP VÀ PHƯƠNG PHÁP DẪN ĐỘNG

1. CHỌN LOẠI LY HỢP
Ly hợp là một trong những cụm chủ yếu của ôtô máy kéo. Ly hợp dùng để
nối trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực, để truyền mô men quay được êm
dịu và cắt truyền động đến hệ thống truyền lực được nhanh chóng, dứt khoát.

Ngoài ra ly hợp còn là cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực nếu hệ thống truyền
lực bị quá tải.
Ngày nay trên Ôtô sử dụng các loại ly hợp sau đây:
•
•

Ly hợp ma sát : Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát .
Ly hợp thuỷ lực : Truyền mômen quay bằng chất lỏng.

•

Ly hợp điện từ : Truyền mômen quay nhờ tác dụng của trường nam

châm điện.
Trong đó ly hợp ma sát được sử dụng nhiều hơn cả vì có những ưu điểm
nổi bật so với hai loại ly hợp kia cụ thể là :
Thứ nhất: Do truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát nên việc mở ly
hợp một cách dứt khoát và nhanh chóng. Điều này là yêu cầu quan trọng trong khi
sử dụng ôtô, nếu mở không dứt khoát thì khó gài số êm dịu bởi vì mô men quay
của động cơ và mô men quy dẩn đến trục khuỷu của tất cả các chi tiết chuyển
động của động cơ sẽ truyền một phần đến trục sơ cấp của hộp số, cho nên khi dịch
các bánh răng khỏi sự ăn khớp để gài số khác sẽ rất khó khăn bởi trên bánh răng ta
muốn dịch chuyển sẽ có tác dụng của lực do mô men nói trên sinh ra. Ngoài ra mô
men nói trên của ly hợp sẽ làm quay trục sơ cấp và trục trung gian của số làm khó


khăn cho việc đồng đều tốc độ các bánh răng cần gài. Mở dứt khoát và nhanh
chóng sẽ giãm lực va đập các bánh răng .
Thứ hai: Trong điều kiện làm việc thuận tiện ly hợp ma sát không bị trượt,
do đó an toàn trong quá trình sữ dụng. Vì khi bị trượt các chi tiết bị nóng lên do

công ma sát, lò xo ép bị ram có thể mất khả năng ép
Thứ ba :Ly hợp ma sát có kết cấu đơn giản, chế tạo đơn giản, do đó nó có giá
thành
rẽ. Tuy nhiên, ly hợp ma sát có nhược điểm là:
+ Do có sự trượt trong quá trình khởi hành hoặc chuyển số, nên ly hợp ma
sát có tuổi thọ không cao, phải tốn công chăm sóc hoặc thay thế như : đĩa ma sát,
lò xo ép.
+ Tồn tại tải trọng động lên động cơ và hệ thống truyền lực khi thay đổi đột
ngột chế độ làm việc của ôtô do phần thụ động có mô men quán tính lớn.
Để khắc phục những nhược điểm đó đôi khi người ta sử dụng ly hợp điện
từ hoặc ly hợp thuỷ lực.
Đối với ly hợp điện từ, ưu điểm nổi bật của ly hợp này là đóng rất êm, cắt
dứt khoát, độ tin cậy cao. Tuy nhiên do kết cấu rất cồng kềnh, giá thành sản xuất
cao nên loại ly hợp này ít được sử dụng trên ôtô, đặc biệt với loại ôtô tải nhỏ vì
không gian không cho phép nên ta không chọn loại ly hợp này.
Còn ly hợp thủy lực hiện nay vẫn chưa được sử dụng rộng rãi vì còn một số
nhược điểm cần khắc phục:
- Không đảm bảo mở ly hợp dứt khoát do có mô men quay còn dư trên trục
thụ động mặc dầu số vòng quay của động cơ rất thấp . Điều này làm khó khăn cho
việc gài số, muốn tránh hiện tượng này ta cần phải bố trí ly hợp ma sát đằng sau ly
hợp thuỷ lực nên kết cấu cồng kềnh.
- Ly hợp thuỷ lực do phải dùng dầu đặc biệt (có độ nhờn ít , độ đông đặc
thấp) nên giá thành cao.
- Vẫn bị trượt trong điều kiện làm việc rất thuận tiện, do đó gây nên việc
tiêu hao nhiên liệu quá mức .
- Không thể phanh ôtô khi dừng tại chổ bằng phương pháp gài số. Nhưng
ly hợp này có ưu điểm là:


+ Cho phép khởi động động cơ và dừng ôtô khi đang gài số, bởi vì giữa động

cơ và truyền lực không có sự nối cứng, còn mô men dư của ly hợp ở số vòng quay
chạy không và ở số vòng quay khởi động của động cơ thì rất thấp cho nên không
ảnh hưởng gì đến truyền lực.
+ Đảm bảo khởi động và lấy đà ôtô tại chổ được êm dịu vì mômen của đĩa
tuốc bin tỷ lệ thuận với số vòng quay của trục khuỷu động cơ. Do đó giảm khá
nhiều tải trọng động lên hệ thống truyền lực .
+ Ít điều chỉnh trong khi sử dụng vì các chi tiết của ly hợp thuỷ lục ít mòn.
+ Khi tăng sức cản chuyển động của ôtô thậm chí lúc chúng bị dừng hẳn thì
động cơ không bị tắt, nên loại ly hợp này đặc biệt thích hợp với ôtô trong thời
chiến. Với ly hợp lắp trên xe tải nhỏ, qua phân tích ở trên ta chọn loại ly hợp
ma sát .
Ly hợp ma sát hiện có hai loại:
•

Loại một đĩa

•

Loại nhiều đĩa
Trong đó, loại ly hợp một đĩa dùng nhiều trên ôtô vì nó đơn giản, rẻ, mở dứt

khoát và mô men quán tính của chi tiết thụ động bé do số lượng chi tiết ít hơn ly
hợp nhiều đĩa.
Với loại nhiều đĩa: Ưu điểm nổi bật của loại này là do có nhiều đĩa cùng
làm việc nên khi đóng ly hợp các bề mặt ma sát làm việc một cách từ từ, do đó
đóng được êm dịu. Nhưng kết cấu phức tạp, mô men quán tính của chi tiết thụ
động lớn do đó ly hợp nhiều đĩa chỉ dùng trên ôtô khi cần thiết cụ thể là: Khi cần
truyền mô men lớn, yêu cầu kích thước bố trí theo chiều dọc cần nhỏ thì có thể
dùng ly hợp nhiều đĩa vì nếu dùng ly hợp một đĩa thì đường kính đĩa ma sát tăng
lên ( có khi không lắp được vào bánh đà). Đối với xe khách mô men chỉ 402,07

(Nm) ta chọn ly hợp một đĩa.
Để tạo lực ép, hiện nay trên ly hợp sử dụng các lọai tạo lực ép sau:
• Dùng lò xo: dùng lò xo để tạo lực ép
• Dùng điện từ: dùng lực điện từ
• Dùng lực ly tâm: dùng lực ly tâm để đóng mở ly hợp
• Nửa ly tâm: vừa dùng lò xo vừa dùng lực ly tâm
- Dùng lò xo: Dùng lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm có:


+ Lò xo đặt xung quanh : các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có
thể đặt 1 hoặc 2 hàng.
+ Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn) : lò xo được đặt ở trung tâm đĩa ép, có
thể dùng lò xo đĩa, côn hoặc trụ.
- Dùng điện từ: lực ép là lực điện từ
- Dùng lực ly tâm: là loại ly hợp suer dụng lực ly tâm để tạo lực ép đòng và mở ly
hợp. Loại này ít được sử dụng.
- Nửa ly tâm: là loại ly hợp dùng lực é sinh ra ngoài lực ép lò xo còn có lực ly tâm
của trọng khối phụ ép thêm vào. Loại này có kết cấu phức tạp nên chỉ sử dụng trên
một số ô tô du lịch.
Trong các loại trên thì ly hợp dùng lò xo trụ bố trí xung quanh được áp dụng
khá phổ biến trên các ô tô hiện nay, vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được
lực ép lớn và làm việc tin cậy. Vì vậy, ở đây ta chọn ly hợp dùng lò xo trụ bố trí
xung quanh.
Hình 1: Ly hợp ma sát khô một đĩa loại lò xo
trụ ép nén biên
1: Đĩa ma sát(Clutdisc)
2: Đĩa ép
3: Đòn mở
4: Lò xo giảm chấn
5: Vỏ ly hợp

6: Ổ bi mở
7: Lò xo ép dạng trụ
8: Lá thép đàn hồi liên kết đĩa ép với vỏ ly hợp
9: Bu lông liên kết vỏ ly hợp với bánh đà
10: Bánh đà
11: Bộ phận tra mỡ ô bi trục sơ cấp hộp số
12: Trục sơ cấp hộp số
13: Ổ bi đầu trục sơ cấp hộp số
14: Bu lông bánh đà
15: Vỏ ngoài bộ ly hợp
16: Vành răng bánh đà


2. CHỌN LOẠI DẪN ĐỘNG:
Trên ôtô máy kéo hiện nay đã sử dụng chủ yếu hai dạng dẫn động ly hợp sau:
Dẫn động cơ khí.
Dẫn động thuỷ lực.
Việc dùng dẫn động cơ khí có nhiều ưu điểm như : đơn giản, rẻ tiền, làm việc
tin cậy...Tuy nhiên hiệu suất truyền lực thấp, làm việc trong một thời gian dài do
có mài mòn các khớp dẫn động dẫn đến tăng trị số hành trình bàn đạp tự do (phải
điều chỉnh lại bằng tay), độ cứng của dẫn động thấp hơn so với dẫn động thuỷ lực
do nhiều khe hở trong các khâu khớp. Khó lắp đặt, nhất là loại xe đầu ngắn.
Với ly hợp thuỷ lực có các nhược điểm như : kết cấu phức tạp, giá thành cao,
sử dụng và sửa chữa phức tạp hơn... Bên cạnh đó dẫn động thủy lực cũng có một
số ưu điểm như: hiệu suất cao, độ cứng cao, dể lắp đặt (nhờ có thể sử dụng đường
ống và các khớp nối mềm), truyền động xa. Có khả năng hạn chế tốc độ dịch
chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột, giảm tải trọng động.
Ngoài ra để đảm bảo sự điều khiển nhẹ nhàng, giảm cường độ lao động cho
người lái và tăng tính tiện nghi, người ta còn dùng trợ lực khí nén, trợ lực chân
không hoặc trợ lực thủy lực.

H.2.1 Sơ đồ ly hợp và dẫn động ly hợp (có trợ lực khí nén)
1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ.
6: Lò xo hồi vị ổ bi tỳ. 7: Xi lanh công tác. 8: Xi lanh trợ lực. 9: Cơ cấu phân phối.
10: Đường thông khí trời. 11: Buồng tỷ lệ. 12: Màng tỷ lệ. 13: Xilanh dẫn động cơ


cấu trợ lực. 14: Bình khí nén. 15: Bàn đạp. 16: Xilanh chính. 17: Tiết lưu. 18:
Nạng mở. 19: Ống trượt. 20: Đĩa ép.
Như vậy, đối với ly hợp cần thiết kế, ta chọn dẫn động là dẫn động thủy lực.
Do tải trọng của xe lớn ( G a = 10230 KG) nên hệ thống dẫn động có thể có trợ lực
tùy theo ta tính toán.
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ LY HỢP
I.

XÁC ĐỊNH MÔMEN MA SÁT CỦA LY HỢP

Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được hết mômen của động cơ
và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải. Với hai yêu cầu
như vậy, mômen xoắn của ly hợp được tính theo công thức:
Mms = β . Me max
Trong đó : Me max là mômen ma sát cực đại của động cơ
β là hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số β phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi
trường hợp. Tuy nhiên, hệ sô β cũng không được lớn quá để tránh tăng kích
thước đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải. Hệ số β được chọn
theo thực nghiệm. Đối với xe khách, giá trị β = (1,6 ÷ 2,25). Với trường hợp này,
ta chọn β = 1,6.
Vậy, mômen ma sát của ly hợp là:

Mms = β . Me max = 1,6 x 402,07 = 643,3 (Nm)
II.

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA LY HỢP

1. Bán kính vòng ngoài R2


Hình 3.1. Các kích thức của đĩa ma sát
Việc xác định bán kính ngoài phải dựa theo ba điều kiện sau:
Đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ.
Đảm bảo tuổi thọ cần thiết.
Phải lắp ghép được với vành bánh đà.
Để đảm bảo cho ly hợp truyền hết mômen quay của động cơ thì ly hợp phải
sinh ra được một mômen ma sát luôn luôn lớn hơn hoặc bằng mômen quay cực đại
của động cơ trong suốt quá trình sử dụng. Để đảm bảo điều kiện này, mômen ma
sát Mm yêu cầu của ly hợp được xác định theo công thức:
M ms = β .M e max [N.m]

(1.1)

Trong đó:
M ms : mômen xoắn yêu cầu sinh ra trong ly hợp.

β: hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số dự trữ β tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm mômen
xoắn trong quá trình sử dụng chẳng hạn như:
Mòn vòng ma sát làm giảm lực ép: (15÷20)%
Giảm độ đàn hồi của lò xo ép: (8÷10)%
Như vậy tổng lực ép do các yếu tố trên sẽ bị giảm khoảng (23÷30)%, β được

chọn không được nhỏ quá, tuy vậy cũng không được lớn quá. Nếu β lớn thì phải
tăng lực ép cho nên phải tăng lực điều khiển ly hợp sẽ làm cho kích thước ly hợp
tăng và mất vai trò của cơ cấu an toàn.
Mômen ma sát sinh ra trong ly hợp được xác định theo công thức:


M ms = µ .Pct .R tb . p

[N.m]

(1.2)

Trong đó :
µ: hệ số masát.
p: số lượng đôi bề mặt ma sát, vì có 1 đĩa ma sát nên p=2.
Pct: lực ép cần thiết lên các đĩa ma sát; [N].
Rtb: bán kính ma sát trung bình (bán kính của điểm đặt lực ma sát
tổng hợp); [m].
Bán kính trung bình vòng ma sát được xác định theo công thức:
3

3

2 R 2 − R1
⋅
3 R 2 2 − R 12
Rtb =
[m]

(1.3)

Trong đó:
R2: bán kính vòng ngoài của đĩa ma sát, [m].
R1: bán kính vòng trong của đĩa ma sát, [m].
Thường ở ôtô máy kéo hay dùng các bề mặt ma sát thép với phêrađô đồng
có hệ số ma sát khô lớn nhất là 0,35 nhưng tính đến những điều kiện nhiệt độ, tốc
độ trượt tương đối làm giảm hệ số đó đi, cho nên hệ số masát khi tính toán theo
kinh nghiêm là:
µ = 0,22 ÷ 0,3.
Ta chọn µ = 0,29 .
Áp suất trên bề mặt ma sát được xác định bởi công thức sau:

q=

P
P
=
≤ [q ]
F π( R 2 2 − R 1 2 )

[kN/m2]

(1.4)

Trong đó:
P: áp suất trên bề mặt masát, [kN/m2].
[q]: áp suất cho phép lên bề mặt masát.
Đối với bề mặt masát là thép và phêrađô thì [q]=140÷250[kN/m2]
Chọn [q]=150[kN/m2].
F: diện tích bề mặt tấm masát, [m2].

Từ (1.1) và (1.2) ta suy ra công thức:
β .M e max = µ.P.R tb . p [N.m]

Từ (1.4) ta suy ra:

(1.5)


P ≤ [q ].π.( R 22 − R 12 ) [N]

(1.6)

Vậy, từ (1.3), (1.5) và (1.6) ta suy ra:
β .M e max

3

3

2 R − R1
≥ µ .[ q].π .( R − R ). ⋅ 2 2
.p
3 R2 − R1 2
2
2

2
1

Suy ra:

2
β .M e max ≥ µ.[ q].π .( R23 − R13 ). . p
3

Đặt

Kr =

R1
R 2 , bất phương trình trên trương đương với bất phương trình

sau:
2
β .M e max ≥ µ.[ q ].π .R23 (1 − K r3 ). . p
3

Như vậy, ta suy ra:
R2 ≥ 3

3M e max .β
3
2π .µ.[ q ].(1 − K r ). p

[m]

Trong đó:
R1
= 0,53 ÷ 0,75
R2
, chọn Kr= 0,6

Kr =

Thay số vào ta có:
R2 ≥

3

3.402, 07.1, 6
≥ 0,1652
2.3,14.0, 29.150.103.(1 − 0, 63 ).2

[m]

Ta chọn được R2 = 0.2 [m] (đảm bảo tuổi thọ cần thiết và lắm ghép được
với bánh đà.
Vậy R2=200 [mm ]
2. Bán kính vòng trong R1:
Bán kính vòng trong của đĩa ma sát được xác định từ Kr:
R1 = Kr.R2 [m]
Thay số ta có:
R1=0,6.0,2 = 0,12 [m]
Vậy R1=120[mm].


3. Bán kính trung bình RTB:
Theo công thức (1.3), thay số vào và ta tính được:
3

Rtb =

3

2 R2 − R1
⋅
3 R2 2 − R12

2 0,2 3 − 0,12 3
. 2
= 0,1633
2
3
0
,
2
−
0
,
12
=
[m]

Vậy Rtb=163,3[mm].
4. Lực ép cần thiết PCT:
Từ phương trình (1.2) ta có thể xác định được lực ép cần thiết lên đĩa để
truyền được mômen xoắn Mm
Pct =

M ms
β M e max

=
µ Rtb . p µ Rtb . p

[N]

Thay số vào ta có:
Pct =

1, 6.402, 07
= 6792( Nm)
0, 29.0,1633.2

Vậy Pct=6792 [N].
5. Chiều dày đĩa masát δ MS:
Đối với xe tải và xe khách chiều dày đĩa masát δms xác định trong khoảng 4
÷ 5 [mm]
Vậy ta chọn δms = 5 [mm]
6. Chiều rộng đĩa masát b:
Chiều rộng đĩa masát được tính theo công thức:
b = R2 - R1 [m]
Thay số vào, ta tính được:
b = 0,2- 0,12 = 0,08 [m]
Vậy b=80 [mm]
7. Diện tích bề mặt đĩa masát FMS:
Diện tích bề mặt đĩa masát : Fms
Fms = π(R22 - R12) [m2]
Thay số, ta có:
Fms = 3,14.(0,22 - 0,122)
= 0,0804248 [m2]

Vậy Fms=80424,8 [mm2]
III. XÁC ĐỊNH CÔNG TRƯỢT, CÔNG TRƯỢT RIÊNG
Khi đóng ly hợp sẽ có hiện tượng trượt đĩa trong thời gian đầu cho đến khi
đĩa chủ động và đĩa bị động quay như một khối đọng học liền. Khi các đĩa bị trượt
sẽ sinh ra công ma sát, là nung nóng các chi tiêt của ly hợp lên quá nhiệt độ làm
việc bình thường, làm hao mòn tấm ma sát và nguy hiểm nhất là các lò xo ép có
thể bị rạm ở nhiệt độ cao mất khả năng ép. Vì vậy, việc xác định công ma sát
trong thời gian đóng ly hợplà một điều cần thiết.
Xét 2 hình thức đóng ly hợp sau đây:
+ Đóng ly hợp đột ngột: để động cơ làm việc số vòng quay cao rồi đột ngột
thả bàn đạp ly hợp, hình thức này nhanh, đồng đều tốc độ giữa trục sơ cấp hộp số
và trục khuỷu, thời gian trượt giảm đi, công trượt giảm. Nhưng hình thức này cũng
gây tải trọng xung lớn trong hệ thống truyền lực. Do vậy phải tránh sử dụng
trường hợp này.
+ Đóng ly hợp một cách êm dịu: người lái nhả bàn đạp côn từ từ khi khởi
động tại chỗ, do vậy là tăng thời gian đóng ly hợp và tăng công trượt của quá trình
đóng ly hợp. Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên táẽ tính toán
công trượt sinh ra trong trường hợp này.
1. Xác định công trượt
Phương pháp này sử dụng công thức tinh theo thực nghiệm:
L=

5, 6 ×G ×M e max ×(no / 100) 2 ×rb2
io ×ih1 ×i f ×(0,95 ×M e max ×it − G ×rb ×ψ )

Trong đó:
L : công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (KGm)
G : trọng lượng toàn bộ của ô tô
G = 10230 Kg

Me max : Mômen xoắn cực đại của động cơ
Me max = 402,07 (Nm)
n0 : số vòng quay của động cơ khi khởi động tại chỗ
Chọn n0 = 0,75.ne max = 0,75 . 3200 = 2400 (v/ph)
Với ne max là số vòng quay cực đại của động cơ
Với ký hiệu lốp 11,00-20 ta có kích thước : đường kính lòng vành d=20 inch, bề
rộng lốp B= 11 inch.
r0 =

d
20
+ B = ( + 11).25, 4 = 533, 4(mm) = 0,5334( m)
2
10

λ là hệ số biến dạng của lốp, ta chọn lại lốp áp suất cao
λ = 0,945 – 0,95. Ta chọn λ = 0,95
rb = λ.r0 = 0,5334.0,95 = 0,50673(m)

it – tỉ số truyền của hệ thống truyền lực = i0.ih1.if = 60,636
i0 = 0,377

i0 – tỉ số truyề lực chính
if – tỉ số truyền của hộp số phụ

nv .rb
3200.0,50673
= 0,377
= 8,15
i pc .ihn .vmax

1.1.75

if = 1


Ψ - Hệ số cản tổng cộng của đường
Ψ = f + tan α
f – hệ số cản lăn
α - Góc dốc của đường.
Khi tính toán ta có thể chọn Ψ = 0,16
 Vậy, công trượt khởi động tại chỗ của ly hợp là:
2400 2
) .0,506732
100
L=
= 2516( KGm)
60, 636.(0.95.402, 07.60, 636 − 10230.0,50673.0,16)
5, 6.10230.402, 07.(

2. Xác định công trượt riêng
Để tính độ hao mòn của đĩa ma sát, ta phải xác định công trượt riêng
theo công thức sau:
L
≤ §lo ¨
F .i

l0 =

Trong đó:

l0 – công trượt riêng
L – công trượt của ly hợp
i – số đôi bề mặt ma sát
[l0] – công trượt riêng cho phép
F – diện tích bề mặt ma sát của đĩa bị động (cm 2)
F = 0.0804248m2
l0 =

2516
= 1,56
804.248

Vậy :
Để đánh giá độ hao mòn của đĩa ma sát : l0 = 1,56 KGm/cm2 < [l0] = 6KGm/cm2.
Kết luận : Vậy công trượt thoả mãn điều kiện bền
IV. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ KIỂM BỀN CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA
LY HỢP
1. Tính toán đĩa ép
Công trượt sinh nhiệt làm nung nóng các chi tiết như đĩa ép, đĩa ép trung
gian ở ly hợp 2 đĩa, lò xo….
Do đó phải kiểm tra nhiệt độ các chi tiết bằng cách xác định độ tăng nhiệt
theo công thức:
∆T =

γL
γL
=
≤ [∆T ]
c.mt 427.c.Gt

Trong đó:
L – Công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt (KGm)
c – tỉ nhiệt của chi tiết bị nung nóng.
Với thép và gang
c = 0,115 kcal/kG °C
mt – khối lượng chi tiết bị nung nóng (kg), m t = 5 kg
Gt – trọng lượng chi tiết bị nung nóng(kg)
γ - hệ số xác định phần công trượt dùng nung nóng chi tiết cần tính.
→γ =

1
1
1
=
=
2n 2.1 2

Với đĩa ép ngoài
[∆T ] - độ tăng nhiệt dộ cho phép của chi tiết.
Với ôtô không có kéo rơ-moóc : [∆T ]=8°C ÷ 10°C


[∆T ]=

0,5.2516
= 5,12°C < [∆T ]
427.0,115.5


Vậy đĩa ép thoả mãn dộ tăng nhiệt độ cho phép.

2. Tính bền lò xo nén
- Để tính ra lực P ta dung nhiều lò xo hình trụ bố trí một vòng tròn có bán
-

kính bằng Rtb
Cơ sở thiết kê lò xo ép là giá trị lực nén N max của mỗi lò xo.
Theo cơ cấu, tính toán đường kính ngoài của đĩa bị động ta chọn n = 12
lò xo nén biên, như vậy để tạo ra lực nén tổng cộng F lên đĩa của bộ ly
hợp thì bản thân lò xo phải chịu một lực nén N = P/n và bị ép đi một đoạn
như hình vẽ:

ax

-

Hình 2: Sơ đồ tính lò xo ép biên
Khi cắt bộ ly hợp dịch ra một đoạn S và nén tiếp các lò xo, do đó tải trọng
lớn nhất tác dụng lên mỗi lò xo được tính theo công thức:
N max =

-

Trong đó, tổng lực đã ép khi đóng ly hợp được xác định theo công thức:
P∑ =

-

1, 2.P
n

M ms
643, 3
=
= 6792(N)
µ .Rtb .i 0, 29.0,1633.2

Vậy lực nén lớn nhất tác dụng lên 1 lò xo là:
Nmax = (1,2.6792)/12 = 679,2 (N) = 69,3 (KG)
Với 1,2 là hệ số lò xo bị nén thêm khi mở bộ ly hợp.
Đường kính dây lò xo được tính theo công thức:
d=

Trong đó :

N max D
. =
0, 4.τ x d

N max .C
0, 4.τ x


C=

D
= 5÷8
d

→ Ta chọn C = 6
Vật liệu chế tạo lò xo là thép cacbon cao 85, ứng suất cho phép trong

khoảng [τ x ] = 5000 ÷ 7000 (Kg/cm2)
→ Ta chọn [τ x ] = 5000 (Kg/cm2)
69,3.6
= 0, 456(cm)
0, 4.5000

d=

Chọn d = 5(mm) thì đường kính của lò xo là : D = 5.6 = 30 (mm)
Lò xo nén biên có độ cứng C = 60 (KG/cm)
- Số vòng của lò xo được xác định theo công thức:
∆l.G.d 4
n0 =
1, 6.∆ Plx .Dtb3

Trong đó: d – đường kính dây lò xo
G – môđun đàn hồi của vật liệu G = 8.10 5 (KG/cm2)
∆l - độ biến dạng của lò xo : ∆l = 2mm
Plx

- Lực tác dụng lên 1 lò xo khi ly hợp làm việc
Plx =

P 6792
=
= 56, 6(KG)
n
12

⇒ Số vòng của lò xo là :

0, 2.8.105.0,54
n0 =
=5
1, 6.56, 6.63
(vòng)

Cùng với vòng đầu và vòng cuối thì số vòng toàn bộ của lò xo sẽ là:
n = n0 + 2 = 5 + 2 = 7 (vòng)
- Chiều dài toàn bộ của lò xo ở trạng thái tự do được tính theo công thức:
L = (n + 2).d + δ1 .(n + 1) + ∆l
0

0

Với : δ1 - Khe hở cực tiểu các vòng lò xo khi mở ly hợp thông thường:
δ1 = (0,5 ÷ 1) mm. Chọn δ1 = 1 mm.

Cùng với các thông số khác được giải thích ở trên, thay vào ta có:
L = (5 + 2).0,6 + 1(5 + 1) + 0,2 = 104mm.
- Chuyển vị lớn nhất của lò xo ( Từ khi chưa chịu tải đén lúc đạt N max):
8.N max .D3 .n
G.d 4
8.69,3.33.7
λ=
= 21(mm)
8.105.0,54

λ=

-

Bước của vòng lò xo khi chịu tải:

λ
+δ
n
Khe hở giữa các lò xo khi chịu lực lớn nhất: Ne max:
δ = 0,1d = 0,5(mm)
21
t = 5 + + 0,5 = 9, 7(mm)
⇒ Vậy:
5
t=d+

-


-

Kiểm bền lò xo ép ta tính theo ứng suất xoắn được tính theo công thức:
τ lx =

8.N max .D.k
≤ [τ ]
π .d 3

Trong đó: D – là đường kính trung bình của lò xo
d – là đường kính của lò xo
k – là hệ số tập trung ứng suất:
k=

4c − 1 0, 615
+
4c − 4
c

c – là hệ số đường kính : D/d = 6

⇒ k = 1,2525
8.69,3.3.1, 2525
τ lx =
= 5307.4( KG / cm 2 )
3
3,14.5
Vậy :

Kết luận : Lò xo ép theo tính toán :
τ lx = 5307, 4 KG / cm 2 < [τ ] = 8000 KG / cm 2

Nên đảm bảo đủ bền về ứng suất xoắn.
3. Đòn mở ly hợp
Muốn cắt mở được bộ ly hợp cần phải tác dụng lên các đòn mở một lực lớn
hơn lực nén tổng cộng của các lò xo trong trường hợp đĩa ép địch chuyển một
đoạn S.
- Cho số đòn mở là : nđ = 4
- Mỗi đòn chịu tác động một lực :
Q=

N max
nđ .i

Trong đó, tỉ số i = e/f phải thoả mãn điều kiện và khả năng chống uốn.
Lấy theo kích thước xe tham khảo
e = 75 mm
f = 15 mm
 i=5
-

Q=

69,3
= 3,5( KG )
4.5

Vậy :
- Ứng suất tại mặt cắt nguy hiểm A – A là:
σu =

Q.l
≤ [σ u ]
Wu

Lấy theo kích thước xe tham khảo: l = 60 mm
[σ u ] ]

= 300 – 400 MN/m2 = 3000 – 4000 (KN/cm2)
Wu : mômen chống uốn, mặt cắt nguy hiểm A –A có:
b = 15 mm
h = 6 mm
⇒ Wu =

σu =

b.h 2
= 0, 09(cm3 )
6

3,5.6
= 233,3( KG / cm 2 )
0, 09


4. Tính đinh tán nối tấm ma sát với xương đĩa.


Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma
sát khô thì chọn vật liệu có hệ số ma sát cao. Vật liệu của tấm ma sát thường
chọn là loại phêrađô. Đĩa bị động bao gồm các tấm ma sát và xương đĩa. Xương
đĩa thường được chế tạo bằng thép cacbon trung bình cao.
 Ta chọn thép 50.
Chiều dày xương đĩa ( δ x )thường chọn từ ( 1,5 ÷ 2,0 ) mm.

 Ta chọn δ x = 2 mm.
Chiều dày tấm ma sát ta đã chọn: δ = 5 mm.
Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán. Vật liệu của

đinh tán được chế tạo bằng đồng, có đường kính d = 4mm. Đinh tán được bố trí
trên đĩa theo hai dãy tương ứng vớc các bán kính như sau:
Vòng trong : r1 = 140 mm = 14 cm
Vòng ngoài : r2 = 165 mm = 16,5 cm

Hình 3 : Cấu tạo đĩa bị động của xe


Hình 4 : Sơ đồ phân bố lực trên đinh tán
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :
M emax .r1
402, 07.0,14
=
= 601( Nm)
2
2
2.(r1 + r2 ) 2.(0,142 + 0,1652 )
M emax .r2
402, 07.0,165
F2 =
=
= 708, 4( Nm)
2
2
2.(r1 + r2 ) 2.(0,142 + 0,1652 )
F1 =

Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập :
F
≤ [τ c ]
π .d 2
n.
4
F

=
≤ [τ cd ]( N / m 2 )
nld

τc =

σ cd

Trong đó : τ c - ứng suất cắt của đinh tán ở tùng dãy
τ cd - ứng suất chèp dập của đinh tán ở từng dãy
F – lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy
n – số lượng đinh tán ở mỗi dãy
Vòng ngoài : n1 = 12 đinh
Vòng trong : n2 = 12 đinh
d – đường kính đinh tán. d = 4 mm.
l – chiều dài bị chèn dập của đinh tán
l=
[τ c ]
[τ c ]

- ứng suất cắt cho phép của đinh tán.
= 10.106 (N/m2)

[σ cd ]

[σ cd ]

-

1

1
l = .5 = 2,5(mm)
2 chiều dày tấm ma sát. Ta có
2

- ứng suất chèn dập cho phép của đinh tán.

= 25.106 (N/m2)
Ứng suất cắt và ứng suất chèn dập của đinh tán ở vòng trong :
F
601
=
= 3,98.106 N / m 2 ≤ [τ c ]
2
2
π .d
3,14.0, 4
n.
12.
4
4
F
601
=
=
= 5.106 ( N / m 2 ) ≤ [σ cd ]( N / m 2 )
nld 12.0, 25.0, 4

τ c1 =

σ cd1

 Vậy, các đinh tán đảm bảo độ bền cho phép.
5. Tính sức bền đĩa moay-ơ đĩa bị động
Chiều dài của đĩa moay-ơ đĩa bị động được chọn tương đối lớn để giảm
độ đảo của đĩa bị động. Moay-ơ được ghép với xương đĩa bị động bằng đinh tán
và lắp với trục ly hợp bằng then hoa.
Chiều dài moay-ơ thường được chọn bằng đường kính ngoài trục ly
hợp. Khi điều kiện làm việc nặng nhọc thì chọn L = 1,4D (D là đường kính ngoài
của then hoa trục ly hợp.


-

Dựa trên xe tham khảo, ta chọn moay-ơ cho xe thiết kế với các thông số
như sau:

D – Đường kính chân then hoa moay-ơ ; D = 3 cm
d – Đường kinh đỉnh then hoa moay-ơ ; d = 2,8 cm
Z1 – Số lượng moay-ơ ;
Z 1 =1
Z2 – Số then hoa moay-ơ ;
Z2 = 10
b – Chiều rộng then hoa ;
b = 0,5 cm
L – Chiều dài moay-ơ ;
L = 1,4D = 1,4.3 = 42 (mm)
Vật liệu chế tạo moay-ơ làm bằng thép 40X có :
[τ c ] = 100( KG / cm )
[σ cd ] = 200( KG / cm 2 )

-

Khi làm việc, then hoa của moay-ơ chịu ứng suất chèn dập và cắt:
+ Ứng suất cắt được tính theo công thức :
τc =

4.M ms
Z1 .Z 2 .L.b.(D+ d)

Thay số liệu ở trên ta có :
4.643,3
= 21,13( KG / cm 2 )
1.10.4, 2.0, 5.(3 + 2,8)
τ c = 21,13( KG / cm 2 ) < [ τ c ] = 100( KG / cm 2 )

τc =

Vậy :
+ Ứng suất chèn dập được tính bằng công thức :
τ cd =

8M ms
Z1 Z 2 L( D 2 − d 2 )

Thay số liệu ở trên ta có :
σ cd =

8.643,3
= 105, 6( KG / cm 2 )

2
2
10.4, 2.(3 − 2,8 )

σ = 105, 6( KG / cm 2 ) < [ σ cd ] = 200( KG / cm 2 )
Vậy : cd
Qua tính toán theo điều kiện cắt và chèn dập của moay-ơ đĩa bị động ta

thấy đều nhỏ hơn điều kiện cho phép. Vì thế moay-ơ đảm bảo điều kiện làm việc.
V.
TÍNH TOÁN VẦ THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LY HỢP
1. Sơ đồ dẫn động và tính toán dẫn động ly hợp


Hình 6 : Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp thuỷ lực
Tỷ số truyền của dẫn động thuỷ lực :
a c e g
idk = . . .
b d f h

Trong đó : Tỷ số truyền của bàn đạp ibđ :
ibđ =

a
b

Tỷ số truyền của dẫn động thuỷ lực :
d 22 c
itg = 2 = = 1
d1 d

Tỷ số truyền của nạng mở: in = 1,4 - 2,2
e
in = f = 2

Tỷ số truyền của đòn mở: iđm= 3,8 - 5,5
g
iđm = h = 4,5


Hành trình bàn đạp được xác định theo công thức sau:
S bd = (δ m .Z ms + δ dh ).ibd .itg .in .idm + δ 0 .ibd .itg in + (δ1 + δ 2 )ibd [mm]

(*)
Trong đó :
δ 0 - Khe hở cần thiết để ly hợp có thể làm việc được khi các bề mặt ma
sát bị mòn. Đối với xe khách δ 0 = 3 ÷ 4 , ta chọn δ 0 = 3,5(mm)
δ1 - đối với điều khiển thuỷ lực, chọn δ1 =1,8(mm)

δ 2 - đối với điều khiển thuỷ lực, chọn δ 2 = 0,8 (mm)
S : hành trình bàn đạp, 170[mm] ≤ S bd ≤ 190[mm] , chọn S bd = 180[mm] .
bđ

δm : khe hở hoàn toàn giữa mỗi đôi bề mặt ma sát, δm= 0,75 - 1 chọn
δm= 0,8

δdh=1

Zms số đôi bề mặt ma sát zms= 2
δdh : Độ dịch chuyển cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động .

Từ công thức (*) và những dữ liệu ở trên, ta tính được tỷ số truyền bàn đạp.
ibđ =

(δ m .Z ms

S bd
+ δ dh )..itg .in .idm + δ 0 .itg in + (δ1 + δ 2 )

180
ibđ = (0,8.2 + 1).1.2.4,5 + 3,5.1.2 + (1,8 + 0,8) = 5,45

Suy ra tỷ số truyền dẫn của ly hợp là:
Idk = 5,45.2.4,5.1= 49,05
2. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp
Lực bàn đạp được xác định theo công thức :
Pbđ =

Trong đó :
mở ly hợp.

∑P

lx

idk .ηdk

∑P

- tổng các lực do lò xo ép tác dụng lên đĩa ép ở cuối thời kỳ

∑P

= n.Plx = 6792 [ N ]

lx

lx

η dk - hiệu suất của dẫn động. η dk = 0,85
Vậy, lực của bàn đạp :
6792
Pbđ =
= 162,9( N )
49, 05.0,85


Do Pbđ = 162,9(N) < [Pbđ] = 120 ÷ 150[N] cho nên ta phải dùng trợ lực.
Chọn cơ cấu trợ lực bằng khí nén, lực bàn đạp P’ bđ = 120[N].

Hình 7 : Sơ đồ tính toán dẫn động thuỷ lực có trợ lực khí nén
ibđ =

ibđ =

(δ m .Z ms + δ dh ).itg .in .idm

Sbd
+ δ 0 .itg in + (δ1 + δ 2 ) + δ '0 itg'

180
= 5,11
(0,8.2 + 1).1.2.4, 5 + 3,5.1.2 + (1,8 + 0,8) + 2.1,1

Suy ra tỷ số truyền dẫ động của bàn đạp là :
ibđ = 5,11.2.4,5.1 = 46
Lực do cơ cấu trợ lực sinh ra phải thoả mãn công thức sau :
P 'bđ .ibđ .ηdk + Ptl .inm .ηtl = Pmax (**)

Trong đó : Ptl – lực do cơ cấu trợ lực [N]
ηtl – hiệu suất của cơ cấu trợ lực, ηtl = 0,8

Ta suy ra công thức tính lực trợ lực từ công thức (**)
Ptl =

∑P

lx

− P 'bđ .ibđ .ηdk
in .iđm .ηtl

Thay số ta có :
Ptl =

6792 − 120.46.0,85
= 291, 6[N ]
2.4,5.0,8

Ta có quan hệ trợ lực tính theo ap suất khí nén va diện tích đỉnh piston trợ

lực theo công thức :


Ptl =

π D2
.Pω ( N )
4

Trong đó :
Pω

- áp suất khí nén trong bình chứa, Pω = 0,5 ÷ 0,8[MN/m2]

Ta chọn Pω = 0,55 [MN/m2]
Suy ra đường kính của xy lanh trợ lực :
D=

4.Ptl
4.291, 6
=
= 0, 025(m)
3,14.Pω
3,14.5,5.105

Vậy, ta chọn đường kính của xy lanh trợ lực D = 0,03 m
VI.

Kết luận
Vậy, các thông số cần tính toán như sau:

- Bán kính R2 = 200(mm)
- Bán kính R1 = 120 (mm)
- Bán kính trung bình Rtb = 163,3 (mm)
- Lực ép cần thiết Pct = 6792 (N)
- Chiều dày tấm ma sát δ ms = 5 (mm)
-

Bề rộng tấm ma sát b = 80 (mm)
Diện tích bề mặt tấm ma sát F = 80424,8 (mm2)
Tổng công trượt L = 2516 (KGm)
Công trượt riêng l0 = 1,56 (KGm)
Chiều dày đĩa ép δ = 12 (mm)
Độ cứng lò xo Clx = 60 (KG/cm)
Đường kính đinh tán d = 4(mm)
Hành trình bàn đạp Sbđ = 180 (mm)
Đường kính xylanh trợ lực D = 0,03 (m)