Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp xe khách

Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô

MỤC LỤC
Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ LY HỢP......................................................4

I) Công dụng, phân loại, yêu cầu của ly hợp ô tô........................................................4
1.1) Công dụng và yêu cầu của ly hợp ô tô............................................................4
1.2) Phân loại ly hợp...............................................................................................5
Chương 2:

TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU....................19

2.1) Tính toán xác định các thông số yêu cầu............................................................19
2.1.1) Tính momen ma sát yêu cầu của ly hợp.......................................................19
2.2) Phân tích chọn kiểu loại và sơ đồ dẫn động.......................................................19
Chương 3 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP.....................25
3.1) Bán kính vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động.........................................25
3.2) Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn ma sát.........................25
3.3) Lực ép của cơ cấu ép...........................................................................................25
3.4) Công trượt riêng của ly hợp................................................................................25
3.4.1) Momen quán tính quy dẫn:..............................................................................25
3.4.2) Momen cản chuyển động quy dẫn:..................................................................28
3.4.3) Tính thời gian trượt của ly hợp trong các giai đoạn:......................................29
3.4.4) Tính công trượt tổng cộng của ly hợp :...........................................................30
3.4.5) Tính công trượt riêng của ly hợp :..................................................................30
3.4.6) Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :.........................................................................31
3.4.7) Bề dày tối thiểu của đĩa ép :............................................................................31
3.5) Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu ép:.....................................................32
3.5.1) Lực ép cần thiết của một lò xo dây xoắn:........................................................32

3.5.2) Độ cứng của một lò xo dây xoắn Clx :..............................................................32
Theo điều kiện tạo ra lực ép cần thiết để hình thành momen ma sát yêu cầu đối với hệ
số dự trữ ly hợp và điều kiện tối thiểu của hệ số dự trữ ly hợp khi tấm ma sát đã
mòn đến giới hạn phải thay thế nghĩa là:...................................................................33
3.5.3) Lực lớn nhất tạo ra bởi một lò xo ép :.............................................................33
SVTH: TVL

Trang 1


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
3.5.4) Đường kính dây và đường kính trung bình của lò xo :....................................34
3.5.5) Số vòng làm việc của lò xo :............................................................................35
3.5.6) Chiều dài của lò xo:........................................................................................35
 Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp.........................................................................37
a) Xác định các thông số cơ bản của điều khiển không có trợ lực..........................37
b) Các kích thước chính của hệ thống dẫn động :....................................................39

SVTH: TVL

Trang 2


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô

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 TS:…… 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.
Hà Nội, ngày 02 tháng 02 năm 2018
Sinh viên thực hiện
TVL
Chương 1:

TỔNG QUAN VỀ LY HỢP.

I)

Công dụng, phân loại, yêu cầu của ly hợp ô tô.

1.1)

Công dụng và yêu cầu của ly hợp ô tô.
Ly hợp ô tô là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực vì
vậy nó có các chức năng chính đó là:

SVTH: TVL

Trang 3


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
-

Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ô tô di chuyển.

-

Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp chuyển

số.
-

Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực

khi gặp quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp.
Nếu khớp nối ly hợp không ngắt được truyền động từ trục khuỷu động cơ
đến hệ thống truyền lực khi gài số thì việc gài số sẽ rất khó khăn và có thể
gây ra va đập làm dập răng thậm chí làm vỡ răng hộp số.
 Yêu cầu đối với ly hợp:
Từ các ứng dụng của ly hợp thì ly hợp của ô tô ngoài các yêu cầu chung về sức
bền thì, tuổi thọ cao còn phải đảm bảo thêm các yêu cầu chính sau:
-

Ly hợp phải truyền được momen quay lớn nhất của động cơ trong

bất kỳ điều kiện làm việc nào. Điều này có nghĩa là momen ma sát của ly
hợp phải luôn luôn lớn hơn momen cực đại của động cơ. Tuy nhiên momen
ma sát của ly hợp không được lớn quá nhằm đảm bảo được nhiệm vụ làm
cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực.
-

Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng. Nghĩa là khi mở ly

hợp phần bị động phải được tách hoàn toàn khỏi phần chủ động trong thời
gian ngắn nhất để việc gài số diễn ra dễ dàng nhanh chóng và đồng thời để
tránh xảy ra hiện tượng mòn đĩa ma sát.
-

Khi đóng ly hợp yêu cầu phải êm dịu. Nghĩa là momen ma sát hình

thành ở ly hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp để tránh xảy ra hiện tượng
giật xe và giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi
hành ô tô và lúc sang số khi ô tô đang di chuyển.

SVTH: TVL

Trang 4


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
-

Momen quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến

mức thấp nhất có thể để giảm các lực va đập lên bánh răng gài số trong

trường hợp hộp số không có bộ đồng tốc. và giảm nhẹ điều kiện làm việc
của bộ đồng tốc cũng như tăng nhanh quá trình gài số.
-

Kết cấu phải gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp

phải nhỏ.
-

Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt để tránh hư hỏng xảy ra do

nhiệt.
1.2)

Phân loại ly hợp.
Dựa vào yêu cầu của ly hợp thì hiện nay trên ôtô sử dụng nhiều loại ly hợp
khác nhau. Và tuỳ theo tính chất người ta phân loại chúng theo các tiêu chí
sau:


Theo phương pháp truyền momen:

Theo phương pháp truyền momen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống
truyền lực người ta chia ly hợp thành các loại:
-

Ly hợp ma sát cơ khí:

Đây là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ sự ma sát
của các bề mặt ma sát cơ khí. Loại này được sử dụng phổ biến trên hầu hết

các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế.
Loại ly hợp này tùy theo hình dạng và đặc điểm kết cấu có thể chia chúng
ra là các kiểu :

SVTH: TVL



Ly hợp ma sát đĩa phẳng.



Ly hợp ma sát đĩa côn (loại đĩa bị động có dạng hình côn).
Trang 5


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Ly hợp ma sát hình trống : Kiểu tang trống và guốc, ma sát ép vào



tang trống . Loại này ngày nay ít dùng vì momen quán tính phần bị động
lớn.
Cũng trong loại ly hợp ma sát cơ khí. Tùy theo đặc điểm kết cấu của lò xo
có thể chia loại ly hợp này ra:


Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh. Loại

này có kết cấu đơn giản thường bố trí trên xe tải:

a) Ly hợp ma sát một đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh.

1

2

3

4
5

Hình 1.1 : Sơ đồ nguyên lý của ly hợp ma sát một đĩa bị động lò xo trụ bố
trí xung quanh.
Chú thích: 1. Bánh đà ; 2. Đĩa ma sát ; 3. Đĩa ép ; 4. Lò xo trụ ; 5. Đòn mở.
+) Ưu điểm
SVTH: TVL

Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Trang 6


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
-

Thoát nhiệt tốt, kích thươc nhỏ gọn, có rộng chổ để bố trí cốc ép,
momen truyền qua các bề mặt ma sát lớn.

+) Nhược điểm:
-

Các lò xo không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn
toàn nên lực ép phân bố không đều.

-

Việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát là rất khó.

-

Mòn các khớp sau một thời gian làm việc làm tăng hành trình tự
do của bàn đạp.

-

Bố trí phức tạp khó khăn nhất là ly hợp đặt xa vị trí người lái.

+) Phạm vi sử dụng:
-

Do đơn giản về kết cấu, rẻ tiền nên nó được sử dụng hầu hết trên
các ô tô xe có tải trọng nhỏ và trung bình.

b) Ly hợp ma sát hai đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh.

SVTH: TVL

Trang 7


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô

1

2

3

4
5

6

Hình 1.2 : Sơ đồ nguyên lý của ly hợp ma sát hai đĩa bị động lò xo trụ
bố trí xung quanh.
Chú thích: 1. Bánh đà ; 2. Đĩa ma sát ; 3. Đĩa ép ; 4. Lò xo trụ ; 5. Đòn mở ;
6. Trục bị động.
+) Ưu điểm:
-

Do 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 hơn.

+) Nhược điểm:
-

Kết cấu phức tạp do phải có thêm phần đĩa ép giữa hai đĩa ma
sát.

-

Việc mở ly hợp khó dứt khoát hơn loại một đĩa ma sát.

+) Phạm vi sử dụng:

SVTH: TVL

Trang 8


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Loại này chỉ sử dụng các loại xe có tải trọng lớn như xe tải và xe khách có
trọng lượng lớn.



Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm.



Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo đĩa ép hình côn:

1

2

3

4
5

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của ly hợp ma sát lò xo đĩa ép hình côn.
Chú thích: 1. Bánh đà ; 2. Đĩa ma sát ; 3. Đĩa ép ; 4. Lò xo đĩa ép hình côn ;
5. Trục bị động.
+) Ưu điểm:
-

Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn.

-

Lực ép lên đĩa ép đều.

-

Không cần sử dụng chi tiết đòn mở mà có đặc tính làm việc tốt
hơn ly hợp sử dụng lò xo trụ.

SVTH: TVL

Trang 9


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
+) Nhược điểm:
-

Lò xo khó chế tạo, việc tính toán khó khăn, giá thành cao.

+) Phạm vi sử dụng:
Có thể sử dụng trên nhiều loại xe và phù hợp với nhiều loại xe yêu cầu lực

tác dụng lên bàn đạp nhỏ như xe du lịch và các loại xe có tải trọng lớn mà
không có trợ lực khí nén trong hệ thống dẫn động.
-

Ly hợp thủy lực:

Là loại ly hợp mà momen ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát thủy lực.
loại này làm việc êm dịu vì vậy giảm được tải trọng động cho hệ thống
truyền lực.
-

Ly hợp điện từ:

Là loại ly hợp mà momen ma sát hình thành ở ly hợp nhờ momen điện từ,
loại này làm việc cũng rất êm dịu nhưng kết cấu cồng kềnh.


Theo trạng thái làm việc của ly hợp:

Theo trạng thái làm việc của ly hợp được chia ra 2 loại:
-

Ly hợp thường đóng : là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên

đóng trong quá trình làm việc, ly hợp chỉ được mở thông qua hệ thống dẫn
động dưới tác dụng của lực bàn đạp ly hợp.
-

Ly hợp không thường đóng : là loại ly hợp không có lò xo ép. Đĩa bị

động và chủ động được ép vào nhau thông qua một hệ thống đặc biệt, việc
đóng mở ly hợp đều phải thông qua hệ thống đòn này dưới tác dụng của lực
điều khiển.

SVTH: TVL

Theo phương pháp dẫn động ly hợp:
Trang 10


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Theo phương pháp dẫn động ly hợp người ta chia ly hợp thành các loại:
-

Ly hợp dẫn động cơ khí.

1

2

3

4

5
6
7

8

10
9

Hình 1.4 : Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí.
Chú thích: 1.bàn đạp ; 2.bánh đà ; 3.đĩa ma sát ; 4.đĩa ép ; 5.lò xo trụ ; 6.đòn
mở ; 7.ổ bi tỳ ; 8.càng mở ; 9.thanh kéo ; 10.đòn quay.
-

Ưu điểm : chế tạo, bảo dưỡng sữa chữa đơn giản, làm việc tin cậy,

giá thành rẽ.
-

Nhược điểm:

-

ô tô tải nhỏ, lực ép của lò xo ly hợp không lớn.

-

Nguyên lý làm việc : khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực

vào bàn đạp ly hợp (1) làm thanh kéo dịch chuyển lên làm quay đòn quay
(10) đẩy thanh kéo (9) sang phải làm quay càng mở (8) đẩy bạc mở đi vào
làm cho ổ bi tỳ (7) tỳ lên đòn mở (6) thông qua thanh kéo đĩa ép (4) được
kéo ra.
SVTH: TVL

Trang 11

Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Khi thôi mở ly hợp người lái nhấc chân khỏi bàn đạp ly hợp dưới tác dụng
của lò xo ép và lò xo hồi vị, các chi tiết của hệ thống dẫn động được trả về
vị trí ban đầu ly hợp được đóng.


Trong trường hợp chổ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và

số lượng khâu khớp dẫn động lớn làm giảm hiệu suất dẫn động, giảm độ
cứng và tăng hành trình tự do của bàn đạp.


Vấn đề làm kín sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp

hơn do động cơ đặt trên các gối đỡ đàn hồi.


Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động bị hạn chế nên lực điều khiển

trên bàn đạp lớn.
-

Phạm vi sử dụng : thường được sử dụng trên xe ô tô du lịch hoặc các

-

Ly hợp dẫn động thủy lực.
1

2

3

4

5
6
7

11

8

12
9

10

Hình 1.5 : Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực.

SVTH: TVL

Trang 12


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Chú thích: 1.bánh đà ; 2.đĩa ma sát ; 3.đĩa ép ; 4.thanh kéo ; 5.lò xo trụ ;
6.đòn mở ; 7.ổ bi tỳ ; 8.lò xo hồi vị ; 9.càng mở ; 10.xi lanh công tác ; 11.xi

lanh chính ; 12.bàn đạp.
-

Ưu điểm:



Bố trí các chi tiết của hệ thống dẫn động khá linh hoạt và thuận tiện,

ít bị ràng buộc bởi không gian bố trí chung.


Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp.



Có tính khuếch đại cao, hiệu suất cao, độ cứng vững lớn.



Hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ

đó giảm được giá trị tải trọng động.
-

Nhược điểm:



Kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín khít cao, đắt tiền, làm việc kém tin

cậy hơn dẫn động cơ khí.
-

Phạm vi sử dụng: tỷ số truyền của hệ thống dẫn động thủy lực cũng

bị giới hạn nên không thể giảm nhỏ được lực điều khiển. vì vậy chỉ thích
hợp với ô tô du lịch, xe tải và xe khách cở nhỏ.
-

Nguyên lý làm việc: khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực

vào bàn đạp (12) thông qua điểm tựa và cần piston làm cho piston của xi
lanh chính (11) dịch chuyển sang trái. Dầu ở khoang bên trái của piston
được dồn ép tới khoang bên trái của xi lanh công tác (10) sẽ dịch chuyển
sang phải và ty đẩy của nó sẽ tác động lên càng mở (9) đẩy bạc mở dịch
chuyển sang trái tác dụng vào đầu đòn mở (6) kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma
sát thực hiện mở ly hợp.

SVTH: TVL

Trang 13


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lò xo ép đẩy
càng mở (9) dịch chuyển theo hướng ngược lại làm piston của xi lanh (10)
dịch chuyển sang trái đẩy dầu trở lại khoang bên trái của xi lanh chính (11)
do đó piston của xi lanh chính (11) sẽ dịch chuyển sang phải cùng lò xo hồi
vị đưa bàn đạp trở về vị trí ban đầu.

-

Ly hợp dẫn động có cường hóa( trợ lực).

Loại có trợ lực này có thể chia ra 2 kiểu dẫn động nữa đó là:
-

Ly hợp dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén.
1

2

3

4

5
6
7

11

12

8
9

10

Hình 1.6: Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén.

Chú thích : 1.bàn đạp ; 2.bánh đà ; 3.đĩa ma sát ; 4.đĩa ép ; 5.lò xo trụ ;
6.đòn mở ; 7.ổ bi tỳ ; 8 .càng mở ; 9.xi lanh công tác ; 10. Van cấp khí ;
11.bình chứa khí nén ; 12.đòn quay trung gian.
-

SVTH: TVL

Ưu điểm:

Trang 14


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô



Ngoài ưu điểm của hệ thống dẫn động cơ khí, loại này có thể cho

phép tăng được lực mở theo mong muốn làm giảm được lực cần thiết tác
dụng lên bàn đạp.


Điều khiển nhẹ nhàng và đơn giản hơn.

-

Nhược điểm :



Khi trợ lực bị hỏng thì lực tác dụng lên bàn đạp sẽ lớn.



Tăng phức tạp kết cấu.



Cần phải có máy nén khí.

-

Nguyên lý làm việc: khi đóng ly hợp van cấp khí không làm việc nên

đóng đường cấp khí tới xy lanh trợ lực.
Khi mở ly hợp người lái tác dụng vào bàn đạp (1) kéo thanh kéo đi lên làm
đòn trung gian (12) quay và thanh đẩy dịch chuyển sang phải làm quay
càng mở (8) đẩy bạc mở đi vào để khắc phục hết khe hở giữa bạc mở và
đòn mở, lúc này van cấp khí chưa mở. nếu tiếp tục đạp thì van cấp khí sẽ
làm việc và mở thông đường khí tới xi lanh (9) dưới tác dụng của khí nén
piston (9) sẽ dịch chuyển tác dụng vào càng mở (8) ép bạc mở dịch chuyển
sang trái thông qua đòn mở đĩa ép được tách ra khỏi đĩa ma sát ly hợp được
mở.
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lực lò xo ép và lò
xo hồi vị nên toàn bộ hệ thống sẽ trở lại trạng thái ban đầu, van phân phối
cũng đóng lại và khí nén ngừng cấp tới xi lanh (9).
-

SVTH: TVL

Ly hợp dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén.

Trang 15


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô

1

2

3

4

5
6
7

14

8

15
9
12

13

10

11

Hình 1.7: Sơ đồ dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén.
Chú thích: 1.bánh đà ; 2.đĩa ma sát ; 3.đĩa ép ; 4.thanh kéo ; 5.lò xo trụ ;
6.đòn mở ; 7.ổ bi tỳ ; 8.lò xo hồi vị ; 9.càng mở ; 10.xi lanh trợ lực ; 11.xi
lanh công tác; 12.bình chứa khí nén ; 13.van cấp khí nén ; 14.xilanh chính ;
15.bàn đạp.
-

Ưu điểm :



Tạo ra được lực mở ly hợp lớn, giảm được lực cần thiết tác dụng lên

bàn đạp.
-

Nhược điểm :



Phức tạp về cấu tạo, thêm nhiều bộ phận và làm việc kém tin cậy.

-

Phạm vi sử dụng : sử dụng trên các xe khách và xe tải trọng lượng

lớn.

SVTH: TVL

Trang 16


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
-

Nguyên lý làm việc : khi đóng ly hợp van cấp khí nén (13) không

làm việc nên đóng đường cấp khí nén từ bình chứa (12) tới xy lanh trợ lực
(10).
Khi cần mở ly hợp người lái tác dụng một lực vào bàn đạp thông qua các
khớp, ty đẩy tác dụng vào piston của xi lanh (14) ép dầu theo đường ống tới
xi lanh công tác (11) dịch chuyển sang phải, ty đẩy tác dụng vào càng mở
(9) ép bạc mở dịch chuyển sang trái khắc phục khe hở giữa ổ bi tỳ và đòn
mở. khi này van cấp khí vẫn chưa làm việc. nếu tiếp tục tác dụng lực vào
bàn đạp thì khi này van cấp khí sẽ mở thông đường khí từ xi lanh trợ lực
(10). Nhờ áp lực của khí nén piston (10) dịch chuyển và thông qua càng mở
tạo ra lực ép, ép ổ bi tỳ lên đầu đòn mở (6) để tách đĩa ép của ly hợp khỏi
đĩa ma sát và ly hợp được mở.
Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của lò xo ép càng
mở (6) bị đẩy trở lại làm piston (11) dịch chuyển sang trái. Do không có lực
tác dụng lên bàn đạp nên van cấp khí đóng cửa thông từ bình chứa tới xi
lanh trợ lực và mở của thông khí từ xi lanh ra ngoài môi trường.

SVTH: TVL

Trang 17

Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô

Chương 2:

TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU.

2.1) Tính toán xác định các thông số yêu cầu.
2.1.1) Tính momen ma sát yêu cầu của ly hợp.
Ly hợp phải có khả năng truyền hết momen ma xoắn lớn nhất của đông cơ. Để
đảm bảo yêu cầu truyền hết momen xoắn lớn nhất của đông cơ trong mọi điều kiện
làm việc thì ta phải có :

Trong đó: là momen ma sát yêu cầu cần thiết của ly hợp.
là momen xoắn lớn nhất của động cơ.
là hệ số dự trữ của ly hợp.

SVTH: TVL

Trang 18


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Với hệ số dự trữ của ly hợp phải đủ lớn để đảm bảo ly hợp truyền hết momen
xoắn của đông cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó( khi các bề măt ma sát bị
dầu mỡ rơi vào, khi các lò xo bị giảm tính đàn hồi, khi các tấm ma sát bị mòn). Hệ
số này được xác định bằng thực nghiệm. Đối với xe khách (theo [1] trang 1) do là
loại xe khách có trọng lượng lớn đồng thời momen xoắn của động cơ cũng tương
đối lớn vì vậy cần chọn ở giới hạn trên để đảm bảo khi tấm ma sát bị mòn sẽ

không xảy ra trượt. Ta chọn .
Vậy :
Momen ma sát yêu cầu của ly hợp là
2.2) Phân tích chọn kiểu loại và sơ đồ dẫn động.
 Kiểu loại ly hợp khi lựa chọn phải dựa trên các đặc điểm chính của ly hợp, cụ
thể là ưu và nhược điểm của các loại ly hợp sao cho kiểu ly hợp được lựa chọn
phải có tính kinh tế, đảm bảo hoạt động được êm dịu, tuổi thọ và độ tin cậy
lớn.
Ngoài ra khi lựa chọn ly hợp còn phải dựa vào loại xe thiết kế tải trọng và
momen cực đại do động cơ sinh ra.
Ngày nay căn cứ vào khả năng truyền momen người ta phân ra 3 loại ly hợp đó
là:
- Ly hợp thủy lực.
- Ly hợp điện từ.
- Ly hợp ma sát cơ khí.
Dựa vào ưu nhược điểm của từng loại ta phân tích chọn loại ly hợp cho xe
khách như sau:

SVTH: TVL

Trang 19


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Với loại ly hợp thủy lực truyền momen quay nhờ chất lỏng. Loại ly hợp thủy
lực nói chung có kết cấu phức tạp hơn các loại khác, áp suất cao đòi hỏi kết
cấu phức tạp và cần loại dầu nhờn làm việc đặc biệt.
Loại ly hợp thủy tĩnh không có tính chất tự điều chỉnh và tiêu hao công suất
lớn( do tiết lưu dòng chất lỏng để thay đổi số vòng quay của trục bị động ) so
với loại ly hợp thủy động có nhiều ưu điểm hơn. Đặc biệt loại này làm giảm

khá nhiều tải trọng động lên động cơ và hệ thống truyền động khi thay đổi đột
ngột chế độ làm việc của ô tô, nhờ sự tăng tốc độ từ từ tốc độ chuyển động từ
số 0 đến cực đại ở mỗi số truyền khác nhau không gây ra giật cho nên sự bám
đường tốt hơn.
Tuy nhiên ly hợp thủy động không đảm bảo mở ly hợp dứt khoát do có momen
quay còn dư trên trục bị động dẫn đến khó gài số, tổn hao công suất. Trong
điều kiện thuận lợi ly hợp vẫn bị trượt nên không đảm bảo truyền hết momen
xoắn động cơ. Không thể phanh ô tô tại chổ bằng phương pháp gài số và kết
cấu lại quá phức tạp. Chính vì những nhược điểm lớn này cho nên loại này
không thể sử dụng trên xe khách được(vì xe có tải trọng lớn, momen cực đại
động cơ lớn nên sẽ xãy ra trượt lớn).
Còn loại ly hợp nam châm điện do kết cấu của nó tương tự như một nam châm
điện nên hiệu suất làm việc thấp do tổn hao năng lượng cho cuộn kích thích,
kích thước lớn cồng kềnh do muốn đảm bảo lực hút của nam châm điện lớn
cần phải nhiều vòng dây của cuộn kích thích. Momen do ly hợp ma sát điện từ
tạo ra chịu ảnh hưởng nhiều của nguồn điện nên không ổn định. Khi chế tạo thì
tốn kém kim loại màu dẫn đến giá thành cao. Vì vậy theo tiêu chí của xe khách
thì ly hợp phải ổn định, truyền được momen động cơ lớn và giá thành phải rẽ
cho nên loại ly hợp điện từ không thể sử dụng trên xe khách được.
Với loại ly hợp ma sát thì việc truyền momen nhờ các bề mặt ma sát. ở loại này
có các loại ly hợp đĩa, ly hợp hình côn và ly hợp hình tang trống. Loại ly hợp
SVTH: TVL

Trang 20


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
hình côn và ly hợp hình tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô nữa vì
momen quán tính của các chi tiết phần bị động lớn gây tải trọng va đập lớn lên
hệ thống dẫn động truyền lực khi đóng ly hợp.

Trên ô tô loại ly hợp ma sát được sử dụng nhiều nhất. Do có ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, hiệu suất cao,giá thành rẽ và kích thước tương đối nhỏ gọn.
Trong ly hợp ma sát có loại một đĩa hoặc nhiều đĩa ma sát. Ly hợp nhiều đĩa
ma sát chỉ sử dung trong trường hợp cần truyền momen ma sát lớn mà yêu cầu
kích thước đường kính đĩa ma sát lại nhỏ.
Qua phân tích trên đây ta chọn loại ly hợp cho xe khách là loại ly hợp ma sát,
còn số đĩa ma sát để chọn được ta căn cứ theo bán kính ngoài của vành ma sát
R2.
Theo công thức 1-2 [1] trang 2 ta có :

Với :
là số đôi bề mặt ma sát. Ta chọn sơ bộ 1 đĩa ma sát để tính toán (nghĩa là ).
là hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát. thường có giá trị trong
khoảng . Do cần truyền momen lớn để tránh bị trượt ta chọn .
là áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát. Có giá trị nằm trong khoảng . Do
xe thường xuyên phải phải sang số đồng thời momen động cơ lớn để đảm bảo
đĩa ma sát không bị mòn quá mạnh trong mỗi lần đóng ngắt ta chọn ở giới hạn
dưới.
Chọn .

SVTH: TVL

Trang 21


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
là hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và bán kính ngoài của bề mặt ma sát. vì xe
có tốc độ trung bình và đặc tính động lực của xe không tốt lắm nên ta chọn .
Vậy:

Vậy D2 = 2.180 = 360 mm.
So sánh với bảng giá trị kinh nghiệm (theo [1] bảng 2.1 trang 3) ứng với loại
xe thiết kế có momen cực đại Memax= 430Nm và số vòng quay ứng với công
suất cực đại nN = 3800 vòng/phút. Tra bảng ta thấy đường kính ngoài của cho
phép đĩa ma sát là mà giá trị tính được D 2 = 360 mm vì vậy thỏa mãn giá trị
cho phép cho nên ta chọn một đĩa ma sát để đảm bảo khối lượng phần bị động
nhỏ giảm được momen quán tính phần bị động.
Đối với bộ phận tạo lực ép thì có thể dựa vào tải trọng và momen cực đại của
động cơ để chọn, do là loại xe khách tải trọng lớn 105000N (10500kG) và
momen cực đại Memax = 430Nm. Vì vậy để đảm bảo ly hợp truyền hết momen
và không xảy ra trượt trong mọi điều kiện làm việc nên ta chọn loại lò xo ép
hình trụ vì khi tăng số lò xo lên thì lực ép của cơ cấu ép tăng lên theo biểu
thức:

Vì vậy có thể điều chỉnh dễ dàng lực ép còn loại lò xo nón và lò xo đĩa côn thì
vừa khó chế tạo, điều chỉnh khó khăn và khó tăng lực ép do chỉ có một lò xo
nên loại này chỉ lắp trên xe tải trọng nhỏ.
Kết luận : ta chọn loại ly hợp là loại ly hợp ma sát một đĩa bị động có lò xo trụ
bố trí xung quanh đĩa ép.
 Chọn sơ đồ dẫn động:
SVTH: TVL

Trang 22


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:
-

Dẫn động cơ khí.

-

Dẫn động cơ khí có trợ lực khí nén.

-

Dẫn động cơ khí có trợ lực chân không.

-

Dẫn động thủy lực.

-

Dẫn động thủy lực có trợ lực khí nén.

Ưu nhược điểm của các loại dẫn động đã được trình bày ở trên, nhưng để dễ so
sánh lựa chọn ta có thể khái quát qua một số ưu nhược điểm như sau:
1) Loại dẫn động cơ khí: loại này có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sữa chữa đơn
giản, làm việc tin cậy, giá thành rẽ. Tuy vậy nó có nhược điểm là trong trường
hợp chổ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng khâu khớp
tăng lên làm giảm hiệu suất dẫn động, giảm độ cứng vững và tăng hành trình tự
do của bàn đạp. Ngoài ra khi dùng dẫn động cơ khí thì vấn đề làm kín sàn xe
và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn đo động cơ đặt trên các gối
đỡ đàn hồi.
2) Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng vững cao nên giảm
được hành trình tự do của bàn đạp. Dẫn động thủy lực còn hạn chế tốc độ dịch
chuyển của đĩa ép khi đóng ly hợp đột ngột nhờ đó giảm được giá trị tải trọng
động. dẫn động được ly hợp đặt xa so với người lái một cách dễ dàng mà

không làm phức tạp kết cấu (vì chỉ cần tăng chiều dài đường ống dẫn dầu). Tuy
vậy loại này cũng có nhược điểm là kết cấu phức tạp đòi hỏi độ kín khít cao,
đắt tiền và làm việc kém tin cậy hơn so với loại dẫn động cơ khí.

SVTH: TVL

Trang 23


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Kết luận : Mặc dù vậy nhưng do xe khách có động cơ bố trí phía sau do vậy loại
cơ khí không thể đáp ứng được vì những nhược điểm trên cho nên ta chọn loại dẫn
động ly hợp cho xe khách là loại dẫn động bằng thủy lực.

Chương 3 : TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA LY HỢP.
3.1) Bán kính vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động.
Như đã tính ở trước, bán kính ngoài của bề mặt ma sát R 2 = 180 mm. vậy ta suy ra
được bán kính trong của ma sát R1 sẽ là:
Ta có : .
3.2) Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn ma sát.
-

Diện tích hình vành khăn của tấm ma sát được xác định theo công thức:

Thay số ta được :

-

Bán kính trung bình của hình vành khăn của tấm ma sát.

Theo công thức ta có :

3.3) Lực ép của cơ cấu ép.
SVTH: TVL

Trang 24


Đồ án tính toán và thiết kế ly hợp ô tô
Theo công thức tính momen ma sát ta suy ra công thức tính lực ép như sau:

3.4) Công trượt riêng của ly hợp.
3.4.1) Momen quán tính quy dẫn:
Momen quán tính quy dẫn được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ô tô
chuyển động ta có công thức sau:

Trong đó :
Ga là trọng lượng toàn bộ của ô tô.
Gm là trọng lượng toàn bộ của rơ mooc, trong trường hợp này Gm = 0N.
g là gia tốc trọng trường. g = 9,81 N.m/s2
Rbx là bán kính làm việc của bánh xe chủ động. Theo đề Rbx = 0,45 m.
ih.ip là tỷ số truyền của hộp số nhiều cấp.
i0 là tỷ số truyền của truyền lực chính.
là hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực.
trong tính toán có thể lấy bằng . Ta chọn .
-

Tính tỷ số truyền của hộp số nhiều cấp tại tay số một.
 Theo điều kiện kéo:

Với theo đề.

SVTH: TVL

Trang 25