ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LY HỢP TẢI 12 TẤN

Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức
LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, nền công nghiệp hiện đại ngày càng được áp dụng trong kĩ thuật và đời sống
con người. Vấn đề đi lại được đặt lên hàng đầu nhằm thúc đẩy sự phát triển cũng như đáp
ứng nhu cầu đi lại thiết yếu của con người. Trong đó, ô tô là một loại phương tiện hiện
đại rất phát triển và phổ biến ở thị trường Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Đây
cũng là một phát minh gắn liền với cuộc sống con người ở mọi lứa tuổi.
Là một sinh viên ngành cơ khí ô tô, việc tìm hiểu, trau dồi, nghiên cứu, tính toán và thiết
kế các chi tiết, bộ phận trong ô tô là rất cần thiết. Ở khuôn khổ giới hạn trong đồ án môn
học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính toán Ly hợp thủy lực trong ô tô tải .Công
việc này đã giúp em rất nhiều trong việc làm quen với việc thiết kế cũng như ứng dụng
kiến thức đã học vào thực tế, đồng thời củng cố và trau dồi kiến thức sau những ngày
tháng luyện tập, nghiên cứu các môn lý thuyết trước đó.
Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình và cụ thế của thầy Nguyễn Thành Sa cùng sự nỗ lực của
bản thân sau một khoảng thời gian cho phép thì em cũng hoàn thành được đồ án của
mình. Tuy nhiên vẫn không thế tránh khỏi thiếu sót và nhầm lẫn, vì bước đầu thiết kế còn
nhiều bỡ ngỡ và trở ngại. Do vậy, em rất mong các Thầy thông cảm và hướng dẫn thêm
để em được hoàn thiện Đồ án nói riêng và kiến thức sau này nói chung.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày

tháng 7 năm 2020

Sinh viên thực hiện

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 1

Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ..................................................................................................................... 1
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu ........................................................................................ 4
1.1. Công dụng..................................................................................................................... 4
1.2. Yêu cầu ......................................................................................................................... 4
1.3. Phân loại ....................................................................................................................... 4
1.3.1. Ly hợp ma sát cơ khí ................................................................................................... 4
1.3.2. Ly hợp ma sát thủy lực ................................................................................................ 8
1.3.3. Ly hợp điện từ ............................................................................................................. 8
1.4. Điều khiển dẫn động ly hợp.......................................................................................... 8
1.4.1. Điều khiển cơ khí ........................................................................................................ 8
1.4.2. Điều khiển thủy lực ................................................................................................... 10
1.4.3. Điều khiển ly hợp trợ lực .......................................................................................... 11
1.4.3.1. Trợ lực lò xo ........................................................................................................... 11
1.4.3.2. Trợ lực khí nén ....................................................................................................... 12
2. Tính toán cụm ly hợp .................................................................................................... 15
2.1. Moment ma sát của ly hợp ........................................................................................... 15
2.2. Xác định các thông số cơ bản của ly hợp..................................................................... 16
2.2.1. Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động .......................................... 15
2.2.2. Diện tích và bán kính trung bình hình vành khăn tấm ma sát ................................... 17
2.2.3. Lực ép cần thiết của cơ cấu ....................................................................................... 17
2.3. Tính toán lò xo ép (lò xo trụ) ....................................................................................... 18
2.4. Các kích thước cơ bản lò xo giảm chấn xoắn .............................................................. 21
2.5. Thân và vỏ ly hợp ........................................................................................................ 26

2.6. Tính toán đòn mở ly hợp .............................................................................................. 27
2.7. Đĩa bị động ................................................................................................................... 27
2.7.1. Xương đĩa .................................................................................................................. 27
2.7.2. Vòng ma sát, đĩa ma sát ............................................................................................ 28
2.7.3. Moay-ơ đĩa bị động ................................................................................................... 32
3. Tính toán điều khiển ly hợp........................................................................................... 34
3.1. Xác định hành trình bàn đạp Sbđ .................................................................................. 34
3.2. Xác định lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ ......................................................................... 37
3.3. Công mở ly hợp............................................................................................................ 38
3.4. Xi-lanh trợ lực của cơ cấu ly hợp................................................................................. 39
3.4.1. Kết cấu xi lanh chính ............................................................................................... 39
3.4.2. Kết cấu xi lanh công tác ........................................................................................... 40
4. Hướng dẫn sử dụng ly hợp ............................................................................................ 41
4.1. Yêu cầu chung ............................................................................................................ 41
4.2. Bảo dưỡng ly hợp ....................................................................................................... 42
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 2


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

4.2.1 Những công việc chính trong bao dưỡng ly hơp ................................................... 42
4.2.2 Bảo dưỡng kỹ thuật bộ ly hợp ............................................................................... 43
4.2.3 Yêu cầu kỹ thuật sau bảo dưỡng ........................................................................... 44
4.3.Những hư hỏng chủ yếu của ly hợp và cách khắc phục…..………………………….44
4.4. Một số chú ý khi khai thác sử dụng ly hợp ............................................................... 57
4.4.1 Một số chú ý ............................................................................................................. 57

4.4.2 Quy trình kiểm tra điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp ly hợp......................... 59

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 3


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU LY HỢP
1.1. Công dụng
• Ly hợp là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực.
• Ly hợp dùng để ngắt – nối truyền động từ trục khuỷu đến hệ thống truyền lực.
• Ngoài ra, ly hợp như một bộ phận an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải.
1.2. Yêu cầu
• Ly hợp phải truyền được momen xoắn lớn nhất của động cơ mà không bị trượt trong
mọi điều kiện bởi vậy ma sát của ly hợp phải lớn hơn momen xoắn động cơ.
𝑀𝑚𝑠 > 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥
• Khi kết nối phải êm dịu để không gây ra va đập ở hệ thống truyền lực.
• Khi tách phải nhanh và dứt khoát để dễ gài số và tránh gây tải trọng động cho hộp số.
• Momen quán tính của phần bị động phải nhỏ.
• Ly hợp phải làm nhiệm vụ của bộ phận an toàn do đó hệ số dự trữ β phải nằm trong
khoảng giới hạn.
• Điều khiển nhẹ nhàng.
• Kết cấu đơn giản và gọn nhẹ (phần đĩa ma sát là nhẹ nhất để giảm momen xoắn nhanh
chóng khi tách ly hợp).
• Đảm bảo thoát nhiệt tốt khi ly hợp trượt.

1.3. Phân loại
Với các yêu cầu như trên thì mỗi loại ô tô có công dụng khác nhau sẽ xài nhiều loại ly
hợp phù hợp với yêu cầu sử dụng
1.3.1. Ly hợp ma sát cơ khí
Là ly hợp có moment được hình thành nhờ ma sát giữa bề mặt đĩa ly hợp và bánh đà.
Loại này phổ biến trên các ô tô nhờ kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa và thay thế (đặc biệt là
các xe có chu kỳ bảo dưỡng thấp như xe tải, xe đầu kéo…)
• Theo hình dạng bề mặt ma sát, có thể chia các loại ly hợp ma sát: Ly hợp ma sát đĩa
(phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình
trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào bề mặt hình trống).

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 4


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

+ Ly hợp ma sát một đĩa được dùng hầu hết các loại ô tô và máy kéo nhờ có ưu điểm kết
cấu gọn nhẹ, đơn giản, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và moment quán tính phần tử bị
động nhỏ.
+ Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa được dùng trên các xe tải lớn (vì cần truyền moment quay
lớn). Nhược điểm của loại này là kết cấu phức tạp và việc mở ly hợp khó dứt khoát
(khó cách ly các phần tử bị động khỏi phần tử chủ động); tuy nhiên việc đóng mở ly
hợp êm hơn loại một đĩa (do sự tiếp xúc giữa các phần tử ma sát được tiến hành từ từ).
• Theo đặc điểm kết cấu lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí thành các loại:
+ Ly hợp ma sát kiểu nhiều lò xo ép hình trụ

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 5


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Chú thích:
1. Bánh đà
2. Đĩa ma sát
3. Mâm ép
4. Đòn mở
5. Ổ bi tỳ (Bạc đạn bite)
6. Vít điều chỉnh
7. Vỏ ly hợp
8. Lò xo trụ
Nguyên lý làm việc:
• Ban đầu ly hợp ở trạng thái đóng nhờ lò xo trụ ép đĩa ép và đĩa ma sát vào bánh đà.
Moment truyền từ trục khuỷu đến trục sơ cấp nhờ moment ma sát sinh ra giữa đĩa ly
hợp và bánh đà (cũng như mặt mâm ép).
• Mở ly hợp: Lực từ bàn đạp thông qua cơ cấu dẫn động đẩy ổ bi tì dịch chuyển sang
trái tác dụng lực vào đòn mở thông qua cơ cấu đòn bẩy ép lò xo lại, kéo đĩa ép qua
phải tách hai bề mặt ma sát ngắt moment truyền từ trục khuỷu đến trục sơ cấp hộp số.
Ưu điểm:
Kiểu dạng này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu một lò xo bị gãy thì
vẫn có thể hoạt động được).
Khuyết điểm: Áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát không đều.
Phạm vi sử dụng: Được sử dụng ở trên xe ô tô và xe tải máy kéo.

+ Ly hợp ma sát kiểu lò xo ép trung tâm: chỉ duy nhất một lò xo hình côn (hoặc có thể
một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa. Nhờ vậy áp suất sinh ra ở các bề mặt là không
đồng đều. Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gãy thì ly hợp mất tác dụng), kết cấu
đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng.
+ Ly hợp ma sát cơ khí lò xo ép đĩa nón cụt:

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 6


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Chú thích:
1. Bánh đà
2. Đĩa ma sát
3. Đĩa ép
4. Lò xo đĩa nón cụt
5. Vòng thép
6. Đinh tán
7. Vỏ ly hợp
8. Ổ bi tỳ
Nguyên lý làm việc tương tự như ly hợp ma sát cơ khí lò xo trụ nhưng ở đây ổ bi tỳ tác
dụng trực tiếp lên lò xo đĩa nón cụt (không có đòn mở).
Ưu điểm: Chỉ có một lò xo kiểu đĩa nón cụt bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề
mặt ma sát. Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ. Đặc tính lò xo là
phi tuyến nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như loại lò xo hình trụ; vì vậy
việc điều khiển nhẹ nhàng hơn.

Nhược điểm: không thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát bị mòn
nên ly hợp kiểu này chỉ sử dụng trên xe du lịch và khách cỡ nhỏ nên có đặc tính động lực
tốt sử dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số).

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 7


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

1.3.2 Ly hợp ma sát thủy lực
Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp nhờ ma sát chất lỏng, ưu điểm
nổi bật của ly hợp thủy lực là rất êm dịu (nhờ tính chất dễ trượt của chất lỏng) nhờ vậy
giảm được tải được tải trọng động cho đông cơ và hệ thống truyền lực.
Tuy vậy ly hợp thủy lực lại mở không dứt khoát vì luôn có mô men dư (dù số vòng quay
của động cơ rất thấp) gây khó khăn cho việc gài số. Vì vậy ly hợp thủy lực thường được
dùng kết hợp với một ly hơp ma sát cơ khí để ngắt hoàn tòan ly hợp khi gài số.
Ngoài ra hợp thủy lực luôn luôn có sự trượt (ít nhất 2:3%) do vậy gây thêm tổn hao công
suất động cơ và do đó tăng tiêu hao nhiên liệu của xe. Mặc khác ly hợp thủy lực đòi hỏi
cao về độ chính xác và kín khít cũng như dầu đặc biệt (có độ nhờn và nhiệt độ đông đặc
thấp, không sủi bọt, ….) nên giá thành ly hợp nói riêng và ô tô nói chung rất cao. Vì vậy
ly hợp loại này chỉ sử dụng hạn chế trên các lọai xe đặc biệt có công suất riêng lớn.

1.3.3 Ly hợp điện từ
Đó là loại ly hợp mà mô men hình thành ở ly hợp nhờ mo men điện từ. Ly hợp điện từ
truyền đông êm dịu. Tuy vậy kết cấu cồng kềnh nên ít dùng trên ôtô mà thuowngfn đưuọc
sử dụng trên tàu hỏa, máy công trình…

1.4 Điều khiển dẫn động ly hợp
Đối với ly hợp thường đóng (dùng lo xo ép), muốn mở ly hợp người ta phải dùng hệ
thống điều khiển để truyền lực từ bàn đạp ly hợp đến đĩa ép nhằm thắng lực ép lò xo, tách
đĩa ép khỏi đĩa ma sát bị động. Điều khiển ly hợp là điều khiển cơ khí, điều khiển thủy
lực. Điều khiển ly hợp có trợ lực được áp dụng rộng rãi nhằm giảm lực điều khiển cho
người lái xe nhất là xe tải và xe khách có tải trọng lớn. Việc trợ lực cho ly hợp có thể là
khí nén, trợ lực chân không hoặc lò xo.

1.4.1 Điều khiển cơ khí:

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 8


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Chú thích:
1. Bàn đạp
2. Thanh kéo
3. Đòn trung gian
4. Thanh đẩy
5. Càng mở (bên ngoài)
6. Càng mở (bên trong)
7. Lò xo hồi vị
8. Ổ bi tỳ
9. Giá tùy động

10. Nạng mở
11. Đĩa ép
12. Bánh đà
13. Tấm ma sát
Nguyên lý làm việc: Lực áp dụng từ bàn đạp 1 sẽ thông qua đòn bẩy để kéo thanh kéo 2,
đẩy thanh 4 qua phải làm quay càng mở 5-6 để ép vào ổ bi ty 8, tác dụng lực để mở ly
hợp.
Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền, làm viêc tin cậy.
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 9


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Nhược điểm:
• Mòn các khợp sau thời gian làm việc, tăng hành trình tự do của bàn đạp đến mở
không hết ly hợp
• Bố trí phức tạp, khó khăn nhất là khi ly hợp ở xa vị trí người lái xe (động có bố trí
sau)
• Hiệu suất thấp khi mòn và cũ.
1.4.2 Điều khiển thủy lực

Chú thích:
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 và ổ bi tỳ
7. Bàn đạp
8. Xilanh chính
9. Xilanh công tác
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 10


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

10. Nạng mở
11. Ống trượt
12. Đĩa ép
Nguyên lý làm việc:
Dưới tác dụng của lái xe từ bàn đạp, dầu trong xilanh chính 8 sẽ theo đường ống
để đế xylanh công tác 9. Dầu cao áp sẽ đẩy piston và do đó đẩy cần piston quay càng mở
10 tiến hành mở ly hợp.
Ưu điểm:
• Khắc phục được hiện tượng mòn rơ các khớp
• Có tính khuếch đại cao
• Hiệu suất cao, độ cứng vững cao
• Giảm tải trọng động, có khả năng hạn chế tốc độ dịch chuyển của đĩa ép khi đóng ly
hợp
• Dễ lắp đặt
Nhược điểm:
• Kết cấu phức tạp, yêu cầu độ kín khit cao

• Làm việc kém tin cậy khi có rò rỉ
• Giá thành cao
• Bảo dưỡng sửa chửa phức tạp
1.4.3 Điều khiển ly hợp có trợ lực
Điều khiển ly hợp có trợ lực cho phép giảm nhẹ lực điều khiển của lái xe trong
quá trình mở ly hợp. Vì vậy được sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ô tô.

1.4.3.1 Trợ lực lò xo
Điều khiển ly hợp có trợ lực lò xo (hoặc trợ lực chân không) với khả năng trợ lực
không lớn nên sử dụng hạn chế trên một số xe con hoặc tải xe nhỏ.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 11


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Nguyên lý trợ lực:

Khi không mở ly hợp lò xo có tác dụng như một lò xo hồi vị để kéo bàn đạp về vị
trí ban đầu. Khi mở ly hợp, vị trí bàn đạp di chuyển quanh tâm cố định làm cho
đầu di động của lò xo di chuyển theo và vì vậy phương của lực kéo lò xo chuyển
dần về phía bên kia của tâm quay bàn đạp. Tại vị trí bàn đạp ứng với lúc mở ly
hợp hoàn toàn, lực của lò xo có tác dụng hỗ trợ cho bàn đạp của người lái, làm
giảm lực tác dụng của người lái xe trong quá trình mở ly hợp.

1.4.3.2 Trợ lưc khí nén

a. Điều khiển ly hợp cơ khí có trợ lực khí nén

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 12


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Chú thích
1. Thanh đẩy
2. Van
3. Cần đẩy
4. Piston trợ lực
5. Cần piston trợ lực
6. Ổ bi tỳ
7. Bình khí nén
Nguyên lý trợ lực:
Dưới tác dụng của lực bàn đạp để mở ly hợp, cần đẩy với va sẽ dịch chuyển tương
đối với thanh đẩy làm mở van cấp khí nén. Khí nén từ bình chứa qua van theo đường ống
đến xilanh trợ lực khí nén. Lực do áp suất khí nén tạo trong xylanh sẽ đảy cần piston
cùng với lực đẩy trên cầy đẩy tiến hành mở ly hợp. Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, dưới
tác dụng của các lò xo hồi vị các chi tiết trở về vị trí ban đầu, còn khí nén xylanh trợ lực
trở về van rồi qua các đường thông qua ngoài khí quyển.
b. Điều khiển thủy lực trợ lực khí nén

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 13


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Nguyên lý trợ lực: Dưới tác dụng lái xe từ bàn đạp 1, dầu trong xilanh chính sẽ theo
đường ống để dẫn xylanh công tác. Dầu cao áp sẽ đẩy piston để tiến hành mở ly hợp.
Đồng thời áp suất dầu cũng tác dụng lên piston của xilanh13 điều khiển mở van cấp khí
nén cho hệ thống trợ lực. Khí nén từ bình chứa qua van rồi đến xylanh trợ lực khí nén hỗ
trợ thêm lực mở ly hợp. Khi thôi tác dung lên bàn đạp, dưới tác dụng của các lò xo hồi vị,
dầu trong các xylanh sẽ trở về, còn khí nén từ xylanh trợ lực trở về van rồi qua các đường
thông ra ngoài khí quyển.

Chú thích:
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 và ổ bi tỳ
7. Bàn đạp
8. Xilanh chính
9. Xilanh công tác
10. Nạng mở
11. Ống trượt
12. Đĩa ép

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 14


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP
Số liệu ban đầu:
- Loại xe: tải
- Công thưc bánh xe 4x2
- Khối lượng xe đầy tải (kg): 12000
- Khối lượng xe đầy tải phân bố lên cầu sau chủ động (kg): 8500
- Cỡ lốp trước/sau: 8.250-16/8.250-16
- Loại hộp số: cơ khí; Số cấp: 5
- Tỷ số truyền cầu chủ động: io = 6,150
- Loại động cơ : diesel
- Công suất cực đại (Nemax)/ vòng quay (nN): 150/2600 kW/v/ph
- Moomen xoắn cực đại (Memax)/ vòng quay (nM): 640/1300 Nm/v/ph

2.1. Momen ma sát của ly hợp
Ly hợp phải truyền hết momen xoắn lớn nhất của động cơ Memax được xássc định bởi:
𝑀𝑚𝑠 = 𝛽. 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 = 1,8.640 = 1170 (Nm)
Trong đó: Mms: Moment ma sát của ly hợp.
Memax: Moment xoắn cực đại của xe (N.m).
Theo đề, Memax = 640 N.m
β

: Hệ số dự trữ của ly hợp ( 𝛽𝑥𝑒 𝑡ả𝑖 = 1,8), do xe hơi trọng lượng nhỏ nên

lấy giới hạn dưới.

Hệ số dự trữ của ly hợp tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm momen ma
sát trong quá trình sử dụng như:
Mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15% - 20%.
Giảm độ đàn hồi của lò xo ép làm giảm 8% - 20%.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 15


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Căn cứ vào chủng loại xe ta chọn giá trị hệ số dự trữ theo bảng sau:
Trị số 

Loại xe
Xe ô tô, tải, khách, máy kéo vận tải

1.6 - 2.25

Ta có xe ô tô tải làm việc trong điều kiện bình thường không nặng nhọc nên chọn giá trị 
nằm về giới hạn dưới nên ta chọn  = 1.8.
2.2. Xác định các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp
2.2.1. Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động

Sơ đồ bề mặt ma sát đĩa bị động

Ta có bán kính ngoài của bề mặt ma sát ly hợp được xác định theo công thức 1.2:
3

𝑅2 = √

3. 𝛽. 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥
2. 𝑧𝑚𝑠 . 𝜇. 𝜋. 𝑝. (1 − 𝐾𝑅3 )

Trong đó:
µ: là hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát (µ = 0,2, vật liệu là gang với
phêrađô).
zms: Số đôi bề mặt ma sát, để đảm bảo độ bền của đĩa ma sát nên ta chọn số đĩa bị
động là 2 => zms = 4.
p: Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát. Để bảo đảm tuổi thọ cho các tấm ma
sát, giá trị cho phép [p] = (1,4.105 ÷ 2,5.105 )[N/m2].

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 16


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Vì ly hợp có điều kiện làm việc tương đối bình thường, không quá nặng nhọc nên
có thể chọn áp suất theo giới hạn trên p = 1,5.105 [N/m2].
KR: Tỉ số giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát 𝐾𝑅 =

𝑅1

𝑅2

.

(KR = 0,53÷0,75 nên chọn KR = 0,53 do máy dầu tốc độ tua máy thấp).
Thay vào ta tính được:
3

𝑅2 = √

3
3. 𝛽. 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥
3.1,8.640
√
=
= 0.175 (𝑚)
2.4.0,2. 𝜋. 1,5. 105 . (1 − 0,533 )
2. 𝑧𝑚𝑠 . 𝜇. 𝜋. 𝑝. (1 − 𝐾𝑅3 )

Suy ra bán kính trong của tấm ma sát R1 :
𝑅1 = 𝑅2 . 𝐾𝑅 = 175.0,53 ≈ 100 (𝑚𝑚)

2.2.2. Diện tích và bán kính trung bình hình vành khăn tấm ma sát
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S (m2) được tính theo công thức:
𝑆 = 𝜋. (𝑅22 − 𝑅12 ) = 𝜋. (0,1752 − 0,12 ) = 0,06 (m2)
Trong đó: R2, R1: lần lượt là bán kính ngoài và trong bề mặt ma sát (m)
Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb (m) được tính theo công thức:
2 𝑅23 −𝑅13

𝑅𝑡𝑏 = .

3 𝑅22 −𝑅12

2 1753 −1003

= .

3 1752 −1002

= 140,9 (mm) = 0,141(m)

2.2.3. Lực ép cần thiết của cơ cấu ép
Lực ép cần thiết lên đĩa để truyền momen ma sát được xác định theo công thức:
𝑃𝑐𝑡 =

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

𝛽. 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥
𝜇. 𝑅𝑡𝑏 . 𝑧𝑚𝑠

Trang: 17


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Trong đó:
: Hệ số dự trữ của ly hợp
Memax: Moment xoắn cực đại của động cơ (N.m)

µ: Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát
Rtb: Bán kính trung bình của tấm ma sát (m)Σ
zms: số đôi bề mặt ma sát
Thay số vào ta có:
𝑃𝛴 =

𝛽.𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥
𝜇.𝑅𝑡𝑏 .𝑧𝑚𝑠

=

1,8.640
0,2.0,141.4

= 10372,3(N)

2.3 Tính toán lò xo ép
- Ta dùng lò xo ép là loại lò xo trụ đặt xung quanh.
- Vật liệu chế tạo lò xo ép là thép 60C2 , có ứng suất xoắn cho phép là :
[] = (5.108  7.108) N/m2
- Số lượng lò xo ép được chọn theo đường kính ngoài của đĩa bị động.
Lực cực đại tác dụng lên mỗi lò xo ép cho phép trong khoảng
Plx  100 N
Với đường kính ngoài của đĩa bị động : D2 =2.175= 350mm=35.10-2 m
Tra bảng 7 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", ta xác định số lượng lò
xo ép là
zlx = 24
L
f

L2 Khi mở ly hợp

f1

L1 Khi đóng ly hợp
Hình 2.3. Sơ đồ tính lò xo ép

D

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 18


GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

lx

Sơ đồ bên trình bày đặc tính chịu tải

đóng và mở ly hợp.Đó là đường tuyến

P’

của lò xo và biến dạng của lò xo khi

Plx

Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

l’

tính.

l

Trong đó :
Plx - lực tác dụng lên lò xo khi đóng ly hợp.
P'lx - lực tác dụng lên lò xo khi mở ly hợp.
l - biến dạng của lò xo khi đóng ly hợp.
l' - biến dạng của lò xo khi mở ly hợp.
Tổng lực ép lên tất cả các lò xo ép khi ly hợp làm việc được xác định theo công thức :
P =

1,8  640
Mc
  M emax
=
= 10372,3 (N)
=
0, 2 14110−3  4
  Rtb  i   Rtb  i

Khi mở ly hợp lò xo lại biến dạng thêm một lượng l và tương ứng với lực ép là
:0
→ P' = 1,2 P = 1,2 . 10372,3 = 12446,8 (N)
Độ cứng của lò xo được xác định theo công thức :
c=
Trong đó :
Plx =

Với

Plx 0,2  Plx
G  d4
=
=
(N/m)
l
l − l
8  no  D 3

Plx - lực tác dụng trên một lò xo.
P
10372,3
=
= 432,2 (N)
Z
24

Z - số lượng lò xo bố trí trên đĩa (khi ly hợp làm việc)

P'lx - lực tác dụng trên một lò xo khi mở ly hợp.
P'lx =

P
12446,8
=
= 518,6 (N) < [P] = 1000 (N)
Z
24

d - đường kính dây lò xo (m).

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 19


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Đối với ôtô tải thường chọn c = 5.104  7.104 N/m
→ Ta chọn c = 5.104 N/m
Từ công thức độ cứng của lò xo : c =
→

l =

0,2  Plx
G  d4
=
l
8  no  D 3

0,2  Plx
0, 2  432, 2
=
= 0,18cm
c

5.10 4

Số vòng làm việc của lò xo được xác định theo công thức :
l  G  d4
no =
1,6  Plx  D 3

Trong đó :

G - môđun đàn hồi dịch chuyển.G = 8.106 N/cm2
D - đường kính trung bình của vòng lò xo.

Đường kính dây lò xo được xác định theo công thức :
d=

Plx
Plx  C
D
 =
(cm)
0,4 [ x ] d
0,4  [ x ]

D
D
= C = 5  8. Ta chọn
=6
d
d

Trong đó :

Vật liệu chế tạo lò xo thường là thép cacbon cao 85, thép 65, thép 60C2 . Ứng
suất xoắn cho phép trong khoảng
[] = 5.104.  7.104 N/cm2
→


d=

Ta chọn

[] = 5.104N/cm2

Plx
Plx  C
D
 =
=
0,4 [ x ] d
0,4  [ x ]

518, 6  7
= 4,3 mm  5mm
0, 4  5 104

Đường kính trung bình của vòng lò xo :D = C.d = 6.5 = 30 mm
Vậy số vòng làm việc của lò xo :
no =

l  G  d4
0,18  8 1010  (5 10−3 )4
=
= 4 vòng
1,6  Plx  D 3
1, 6  432, 2  (3 10−2 )3

Để đảm bảo khoảng làm việc và chiều dài động học thì ta chọn số vòng làm việc
của lò xo: no = 5 vòng

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 20


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Số vòng toàn bộ của lò xo: n = no + 2 = 5 + 2 = 7 vòng
Chiều dài toàn bộ của lò xo ở trạng thái tự do :
L = (no + 2) d + 1 (no + 1) + l
Trong đó : 1 - khe hở cực tiểu giữa vòng lò xo khi mở ly hợp,
thường chọn 1 = (0,5  1) mm : Ta chọn 1 = 1 mm
L = (5 + 2)5 + 1(5 + 1) + 1,8 = 41,8 mm
Tính lò xo theo ứng suất cắt :  =

8  Plx  D  k
 []
  d3

(N/m2)

Trong đó : - ứng suất sinh ra khi lò xo làm việc (khi mở ly hợp).
[] - ứng suất xoắn cho phép [] = 5.108  7.108 N/m2
k - hệ số tập trung ứng suất.
Tra bảng 8 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", ta xác định hệ số
tập trung ứng suất k :
=

Với D/d = 6 →

k = 1,2

8  Plx  D  k
8  518, 6  3 10−2 1, 2
=
= 4,5.108 N/m2 < [] = 5.108N/m2
  d3
3,14  (5 10−3 )3



Vậy lò xo ép đảm bảo đủ điều kiện bền.

2.4 Các kích thước cơ bản của lò xo xoắn giảm chấn.
. Tính sức bền lò xo giảm chấn của ly hợp
Lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh hiện tượng cộng hưởng ở tần số
cao của dao động xoắn do sự thay đổi mômen của động cơ và của hệ thống truyền lực.
Đồng thời đảm bảo truyền mômen một cách êm dịu từ đĩa bị động đến moayơ trục ly

hợp.
Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được xác định sau :
Mmax =

G b    rb
i o  i h1  i f

Trong đó :
Gb - trọng lượng bám của ôtô (N). Ở ôtô có bố trí cầu sau chủ động trọng
lượng bám được xác định theo công thức:
SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 21


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức
Gb = m2k.G2.

G2 : trọng lượng tĩnh tác dụng lên các bánh xe sau
G2 = 120000 N
m2k : hệ số phân bố lại trọng lượng. Chọn m2k = 1,2
Gb = m2k.G2 = 1,2.120000 = 143000 (N)
 - hệ số bám của đường, với đường tốt lấy

 = 0,8

rb - bán kính làm việc trung bình của bánh xe. rb = 0,451m
io - tỉ số truyền của truyền lực chính.

io = 6,15

ih1 - tỉ số truyền của hộp số ở số truyền 1. ih1 = 7,82
if - tỉ số truyền của hộp số phụ ở số truyền thấp. if = 1


Mmax =

143000  0,8  0, 451
G b    rb
=
= 1010,4Nm
i o  i h1  i f
6,15  7,82 1

Mômen quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng mômen quay của các
lực lò xo giảm chấn và mômen ma sát.
Mmax = M1 + M2 = P1.R.Z1 + P2.R2.Z2
Trong đó :
M1 - Mômen quay của các lực lò xo giảm chấn dùng để dập tắt dao độngcộng
hưởng ở tần số cao.
M2 - Mômen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số thấp.
Thường lấy M2 = 25% Mmax = 25% .1010,4 = 252,6 Nm
→

M1 = Mmax - M2 = 1010,4-252,6 = 757,8 Nm

R1 - bán kính đặt lò xo giảm chấn → Ta chọn R1 = 82.10-3 m
Z1 - số lượng lò xo giảm chấn đặt trên moayơ.

Ta chọn

Z1 = 12

R2 - bán kính trung bình đặt các vòng ma sát
Ta chọn

R2 = 65.10-3m

Z2 - số lượng vòng ma sát (số đôi cặp ma sát).

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 22


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Ta chọn Z2 = 4
 - hệ số ma sát giữa vòng ma sát và đĩa bị động.
P1 - lực ép của một lò xo giảm chấn.
P1 =

M1
757,8
=
= 770,1 (N)
82 10 −3 12

R1  Z 1

P2 - lực tác dụng lên vòng ma sát.
P2 =

M2
252, 6
=
=971,5 (N)
R2  Z 2
65 10−3  4

Khi chưa truyền mômen quay, thanh tựa nối các đĩa sẽ có khe hở 1 , 2 tới các thành
bên của moayơ
Theo sơ đồ hình 2.2 ta có :
1 - khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn
của lò xo khi truyền mômen từ động cơ.
2 - khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn
của lò xo khi truyền mômen bám từ bánh xe.

d
B

Độ cứng tối thiểu của lò xo giảm chấn (hay gọi là mômen quay tác dụng lên đĩa bị động
để xoay đĩa đi 1o so với moayơ).
Độ cứng được xác định theo công thức:
S = 17,4R12.K.Z1(Nm)
Trong đó : K - độ cứng của một lò xo (N/m). K = 1300N/m
Z1 = 6 - số lượng lò xo giảm chấn đặt trên một moayơ.
S = 17,4R12.K.Z1 = 17,4.(82.10-3) 2 .1200.6 = 912,581 Nm

Các cửa sổ đặt lò xo của moayơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều
dài tự do của lò xo một ít, lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu, thường chọn A = (25 
27) mm
Ta chọn A = 27mm

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 23


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức

Khi chuyển mômen quay từ động cơ và từ bánh xe qua bộ phận giảm chấn giống nhau thì
cửa sổ ở moayơ và ở đĩa bị động có chiều dài như nhau.
Ở các giảm chấn có độ cứng khác nhau, chiều dài cửa sổ moayơ phải bé hơn so với cửa
sổ ở đĩa một đoạn a = A1 - A Thường a = (1,4  1,6) mm
Cạnh bên cửa sổ làm nghiêng 1 góc (1  1,5o). Ta chọn 1,5o
Đường kính thanh tựa chọn d = (10  12) mm đặt trong kích thước lỗ B. Ta chọn
d = 12 (mm)
Kích thước lỗ B được xác định theo khe hở 1, 2. Các trị số 1 , 2 chọn trong
khoảng từ (2,5  4) mm.
→ Ta chọn


1 = 2 = 3,5 mm

Vậy kích thước đặt lỗ thanh tựa là :
B = d + 1 + 2 = 12 + 3,5 + 3,5 = 19 mm

Ứng suất xoắn của lò xo được xác định theo công thức :
=

8  P1  D   k
 [] (N/m2)
  d 3

Trong đó :
D' - đường kính trung bình của vòng lò xo
chọn D' = (14  19) mm
→

Ta chọn

D' = 16 mm=16.10-3m

d' - đường kính dây lò xo, thường chọn d' =(3  4) mm.
Chọn d' = 4 mm = 4.10-3m
P1 - lực cực đại tác dụng lên một lò xo giảm chấn (N).
Vật liệu chế tạo lò xo giảm chấn là thép 65, có ứng suất xoắn cho phép là
[] = (65.107 80.107) N/m2 :Ta chọn [] = 65.107 N/m2
Pmax = P1 

[ ]
65 107
=
= 19440 (N)
8    d 3  D   k 8  3,14  (4.10−3 )3 1, 6 10−3 1300

Số vòng làm việc của lò xo được xác định theo công thức :

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 24


Đồ án thiết kế ly hợp ô tô

no =

GVHD: ThS. Phạm Văn Thức
  G  d4
1,6  P1  D 3

Trong đó :G - môđun đàn hồi dịch chuyển. G = 8.1010 N/m2
 - độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc đến vị trí làm
việc, thường chọn  = (2,5  4) mm
Ta chọn  = 3 mm


no =

  G  d4
1,6  P1  D 3

=

3 10−3  8 1010  (4 10−3 ) 4
= 4,82 vòng  5 vòng

1, 6 19440  (16 10−3 )3

Chiều dài làm việc của vòng lò xo được tính theo công thức (ứng với khe hở giữa
các vòng lò xo bằng không) :
l1 = no . d = 5 . 4 = 20 mm =20.10-3m
Chiều dài của vòng lò xo ở trạng thái tự do :
l2 = l1 +  + 0,5 d = 20 + 3 + 0,5 . 4 = 25 mm=25.10-3m
Vậy các kích thước cơ bản của lò xo giảm chân là:
Đường kính trung bình

Dlxgc = 16mm

Đường kính dây lò xo

dgc = 8mm

2.5. Thân và vỏ ly hợp
- Thân ly hợp được gắn với bánh đà nhờ các bu long và được định tâm nhờ các chốt
định vị hay phần định vị chính của các bu long trên.
- Thân ly hợp thường được chế tạo bằng phương pháp dập nguội, có bề dày  = (6,5  8)
(mm), suy ra ta chọn  = 8 [mm], hình dạng và kích thước của nó phụ thuộc vào kết
cấu ly hợp. Trên thân có khoét các lỗ lưu thông không khí để làm mát ly hợp.
- Vỏ được đúc bằng gang và định vị với động cơ nhờ các chốt định vị, đinh vị với hộp
số nhờ mặt bích của nắp hộp số.

SVTH: Nguyễn Ngọc Thanh

Trang: 25