Đồ án môn học thiết kế ôtô ly hợp

Đồ án môn học thiết kế ôtô

GVHD : Trần Hữu Nhân

Chương 1
CÔNG DỤNG –PHÂN LOẠI –YÊU CẦU
1.1. Công dụng :

Ly hợp là một trong những cụm nhỏ chủ yếu của ôtô máy kéo . Ly hợp
dùng để nối trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực , để truyền mômen
quay động cơ được êm dịu và cắt truyền động đến hệ thống truyền lực được
nhanh chóng , dứt khoát , làm nhiệm vụ an toàn khi mômen lớn quá mức qui
định …

1.2. Yêu cầu :

Ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau :
1. Truyền được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở
bất cứ điều kiện sử dụng nào .Muốn như vậy thì mômen ma sát của ly
hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ một ít , nghóa là hệ số
dự trữ mômen của ly hợp phải lớn hơn 1 .
2. Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của hệ thống truyền
lực , không gây va đập các bánh răng . Ngoài ra khi ly hợp đóng êm
dịu thì ôtô máy kéo khởi hành không giật , làm cho người lái đỡ mệt ,
nhất là khi ôtô chạy ở đường phố hoặc khi máy kéo làm việc ở cánh
đồng nhỏ phải sử dụng ly hợp nhiều .
3. Mở dứt khoát và nhanh chóng , nghóa là cắt hoàn toàn truyền động từ
động cơ đến hệ thống truyền lực thời gian rất ngắn . Nếu mở không
dứt khoát thì khó gài số êm dịu vì mômen quay của động cơ và
mômen quy dẫn 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
vì trên các bánh răng ta muốn dịch chuyển sẽ có tác dụng của lực do
mômen nói trên sinh ra . Ngoài ra mômen ma sát của ly hợp sẽ làm
quay trục sơ cấp và trục trung gian của hộp số làm khó khăn cho việc
đồng đều tốc độ các bánh răng cần gài . Mở dứt khoát và nhanh chóng
sẽ giảm lực va đập các bánh răng .
4. Mômen quán tính của các chi tiết thụ động phải nhỏ để giảm các lực
va đập lên bánh răng .
5. Làm nhiệm vụ bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thống truyền
lực những lực quá lớn khi gặp quá tải .
6. Điều khiển dễ dàng , lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ .

SVTH : Phạm Phước Phong

-1-


Đồ án môn học thiết kế ôtô

GVHD : Trần Hữu Nhân

7. Đảm bảo điều kiện thoát nhiệt tốt .
8. Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt , đảm bảo sự làm việc bình thường .
9.Kết cấu đơn giản , trọng lượng nhỏ , làm việc bền , điều khiển và chăm
sóc dễ dàng .

1.3. Phân loại :

Tuỳ theo cách truyền mômen quay từ trục khuỷu đến trục hệ thống truyền
lực người ta chia ra các loại :

1. Ma sát – Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát .
2. Thủy lực – truyền mômen quay bằng chất lỏng .
3. Nam châm điện –truyền mômen quay nhờ tác dụng của trường nam châm
địên
4. Liên hợp - truyền mômen quay bằng cách kết hợp các loại kể trên .
Ở ôtô máy kéo ly hợp ma sát được dùng nhiều nhất .Ly hợp loại thuỷ lực
ngày nay cũng đang được phát triển trong ngành chế tạo ôtô máy kéo vì nó có
ưu điểm căn bản là giảm được tải trọng va đập lên hệ thống truyền lực .
Tuỳ theo hình dạng của các chi tiết ở ly hợp loại ma sát người ta chia ra :
ly hợp đóa (phẩn thụ động gồm một , hai hay đóa nhiều đóa ) , ly hợp hình côn
( đóa thụ động có dạng hình côn ) và ly hợp hình trống (phần thụ động làm theo
kiểu má phanh và tang trống ).
Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không dùng trên ôtô máy kéo
nữa vì mômen quán tính của chi tiết thụ động của chúng lớn gây nên tải trọng
va đập lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp .
Tuỳ theo số đóa thụ động người ta chia ly hợp ma sát ra một , hai hoặc
nhiều đóa .
Ly hợp một đóa hiện nay dùng nhiều trên ôtô máy kéo vì nó đơn giản giá
rẻ , và mômen quán tính của chi tiết thụ động bé .
Ở ôtô tuỳ theo phương pháp phát sinh lực lên đóa ép người ta chia ly hợp
loại lò xo , loại nửa ly tâm ở đấy lực ép sinh ra bởi các lò xo và lực ly tâm của
các trọng khối phụ thuộc và loại ly tâm .
Loại nửa ly tâm dùng ở ôtô du lịch và vận tải trọng cỡ nhỏ vì ở đấy mômen
cực đại của động cơ tương ứng với số vòng quay tương đối cao .
Loại ly tâm thường được dùng để làm dễ dàng điều khiển ôtô . Trong các
ly hợp loại ly tâm thì lực ly tâm dùng để đóng mở ly hợp , còn lực để ép là do lò
xo ,ít khi dùng lực ly tâm để ép đóa ép . Loại ly hợp này không được sử dụng
rộng rãi .
Theo phương pháp điều khiển ly hợp có thể chia ra loại điều khiển bằng
sức người và loại điều khiển tự động .

SVTH : Phạm Phước Phong

-2-


Đồ án môn học thiết kế ôtô

GVHD : Trần Hữu Nhân

1.4. Chọn phương án thiết kế :

a) Ly hợp ma sát khô :
Ly hợp ma sát khô hiện nay gồm loại một đóa hay nhiều đóa ma sát . Hiện
nay loại ly hợp một đóa ma sát có lò xo hình trụ đïc sử nhiều . Lò xo ép có thể
dùng một lò xo trung tâm (dùng ở xe du lịch hay tải nhẹ ) hoặc dùng nhiều lò xo
đặt xung quanh đóa ép ( dùng trên xe tải ) .
* Ưu điểm : có kết cấu đơn giản , đảm bảo thoát nhiệt tốt , thuận tiện cho
công tác bảo dưỡng và sữa chửa , mômen quán tính của chi tiết thụ động bé .
* Nhược điểm : loại này đóng mở không êm dịu bằng loại nhiều đóa .
Ly hợp ly tâm :
Ly hợp nối ngắt tự động theo chế độ biến thiên tốc độ góc của động cơ .
* Ưu điểm : không có sự trượt khi động cơ quay nhanh , điều khiển dễ dàng
.
* Nhược điểm : kết cấu phức tạp vì có thêm ly hợp phụ và khớp một chiều
để truyền mômen quay ngược lại khi phanh ôtô .
b) Ly hợp điện từ :
Quá trình đóng và ngắt nhờ lực điện từ của nam châm .
* Ưu điểm : kết cấu đơn giản , dễ tự động hoá quá trình điều khiển , mặt
ma sát hao mòn ít .
* Nhược điểm : Bộ phận tự động có mômen quán tính lớn .

c) Ly hợp thuỷ lực :
Có hai loại : ly hợp thuỷ tónh và ly hợp thuỷ động .
* Ưu điểm : giảm tải trọng động lên động cơ và hệ thống truyền lực khi
thay đổi đột ngột chế độ làm việc . Tăng sự bám , không giật khi gài số . Điều
khiển đơn giản , dễ tự động hoá quá trình điều khiển . Ít hao mòn , cho phép
khởi động khi đang gài số .
* Nhược điểm : không đảm bảo mở dứt khoát , độ trượt lớn , kết cấu phức
tạp .
d) Ly hợp loại hổn hợp :
Thường dùng loại ly hợp ma sát kết hợp thuỷ lực .
* Ưu điểm : kết hợp được ưu diểm các loại ly hợp trên .
* Nhược điểm : kết cấu phức tạp , giá thành cao .
e) Kết luận :
Từ bốn loại ly hợp trên ta thấy ly hợp ma sát khô một đóa có cơ cấu dẫn
động kết hợp thuỷ lực là phù hợp nhất với loại xe tải 15 tấn vì kết cấu đơn giản
giá thành thấp dễ bảo dưỡng và sữa chửa . Do đó ta sẽ chọn loại ly hợp một
(hoặc hai ) đóa ma sát khô để thiết kế .
SVTH : Phạm Phước Phong

-3-


Đồ án môn học thiết kế ôtô

GVHD : Trần Hữu Nhân

1.5. Kết cấu các chi tiết chính và nguyên lý làm việc của ly hợp một đóa
ma sát khô :

a)Cacte ly hợp : làm bằng gang có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong

của ly hợp , nối liền với hộp số bằng bulông và đai ốc .
b)Đóa bị động : là một đóa mỏng , trên đóa có rãnh xẻ hướng tâm chia đóa
thành nhiều phần bằng nhau để giảm độ cứng và tăng độ đàn hồi . Trên đóa coá
gắn các tấm ma sát bằng đinh tán . Đóa thụ đợng nối với moa bằng đinh tán .
Moa được nối với trục bằng then hoa . Ngoài ra trên đóa bị động còn có lò xo
giảm chấn ở tần số cao và các tấm giảm chấn ở tần số thấp .
c)Mâm ép : Chế tạo bằng gang xám , có trọng lượng khá lớn để làm thoát
nhiệt tốt từ các bề mặt ma sát . Đóa ép phải cứng để ép đều lên các vòng ma
sát . Trên đóa ép có chỗ gờ lên hoặc các ống dẫn hướng để định hoặc hướng lò
xo ép .
d)Đòn mở : chế tạo bằng thép , có động cứng cao . Đòn mở tựa một đầu
lên ly hợp , đầu còn lại nối tiếp với đóa ép . Trên đòn mở có bắt vít điều chỉnh .
e)Thân ly hợp : chế tạo bằng thép , được bắt cứng vào bánh đà bằng
bulông , trên thân ly hợp có khoan các lổ để đặt lò xo ép .
f)Lò xo ép : lò xo dạng hình trụ , bố trí xung quanh , chịu nén tạo lực nén
lên đóa ép .

1.6. Nguyên lý làm việc :

Ly hợp ma sát hoạt động dựa vào lực ma sát . Mômen được truyền nhờ ma
sát giữa bề mặt bánh đà và đóa ma sát .
Đóa ép được nối với bánh đà nhờ càng phân ly và vỏ ly hợp tạo thành phần
chủ động luôn quay cùng vận tốc với trục khuỷu động cơ .
Bình thường ly hợp ở trạng thái đóng và mômen truyền qua ly hợp tới hệ
thống truyền lực nhờ các lò xo ép chặt phần chủ động và bị động thành một
khối .
Khi sang số hoặc phanh , người lái tác dụng lực vào bàn đạp ,qua hệ thống
điều khiển làm càng phân ly đẩy bạc mở tỳ lên đòn mở và tách đóa ép khỏi đóa
bị động làm ngắt mômen truyền từ động cơ sang hệ thống truyền lực .

SVTH : Phạm Phước Phong

-4-


Đồ án môn học thiết kế ôtô

GVHD : Trần Hữu Nhân

Chương II
CÔNG TRƯT SINH RA TRONG QUÁ TRÌNH
ĐÓNG LY HP
Khi đóng ly hợp sẽ có hiện tượng trượt các đóa ở thời gian đầu cho đến khi
nào đóa chủ động và đóa thụ động quay như một hệ thống động học liền .Khi các
đóa bị trượt sẽ sinh ra công ma sát làm nung nóng các chi tiết của ly hợp lên quá
nhiệt độ làm việc bình thường , làm hao mòn các tấm ma sát và nguy hiểm nhất
là các lò xo ép có thể bị ram ở nhiệt độ như vậy , mất khả năng ép . Vì thế việc
xác định công trượt trong thời gian đóng ly hợp là một điều cần thiết .
Trong quá trình gài số ở ôtô theo sự đổi số từ thấp lên cao hoặc từ cao
xuống thấp mà quá trình gài có thể tiến hành khác nhau . Khi đổi số từ thấp lên
cao (thí dụ từ số I lên số II , hoặc số II lên số III …) tốc độ góc của trục khuỷu
động cơ trong khi đóng ly hợp cao hơn tốc độ góc của trục sơ cấp hộp số , vì vậy
mômen quay của động cơ Mm không nên lớn để tránh tăng công trượt . Khi đổi
từ số cao xuống số thấp tốc độ góc của trục khuỷu có thể thấp hơn tốc độ góc
của trục sơ cấp và trong trường hợp này khi đóng ly hợp cần phải có mômen M m
nào đấy của động cơ để làm đồng đều các tốc độ góc nói trên . Nhưng ở trong
hai trường hợp kể trên tuỳ theo kỹ thuật của người lái tốc độ góc của trục khuỷu
và trục sơ cấp của hộp số có thể đồng đều , nghóa là ωm = ih .ωa do đó công trượt
có thể giảm đến tối thiểu .
Khi ôtô khởi động tại chỗ sự đồng đều nói trên không thể thực hiện được vì

ω’m > 0 và ωa = 0 . Trong trường hợp này công trượt sẽ cực đại .
Nghiên cứu quá trình trượt của ly hợp có thể dựa trên đồ thị tăng tốc của
ôtô được ghi lại từ thí nghiệm trong thực . Quá trình đóng mở ly hợp sẽ ảnh
hưởng đến quá trình trượt ly hợp , vì vậy ta sẽ nghiên cứu trước tiên quá trình
đóng ly hợp . Qúa trình đóng ly hợp có thể có hai trưòng hợp sau :
1.Đóng ly hợp đột ngột :
Lúc đó động cơ đang quay ở số vòng quay cao thì người lái thả đột ngột
bàn đạp ly hợp .Khởi động tại chỗ như vậy sẽ sinh ra giật rất lớn lớn nhất là khi
ly hợp có hệ số dự trữ β cao . Chế độ đóng ly hợp như thế gấn giống với sơ đồ
tính toán trình bày dưới đây mặc dù trong thực tế cần tránh viếc đóng ly hợp đột
ngột .
Biểu thị ωa là tốc độ của trục động cơ trước lúc đóng ly hợp và ω4 là tốc độ
góc sau khi đóng ly hợp ( cuối thời kỳ trượt ) : Hệ số hạ tốc độ góc tương đối
SVTH : Phạm Phước Phong

-5-


Đồ án môn học thiết kế ôtô

GVHD : Trần Hữu Nhân
ω

4
của trục động cơ khi đóng ly hợp được biểu thị là k 3 = ω hệ số này khi đóng ly
3
hợp đột ngột sẽ có giá trị k3 = 0,35 – 0,5
2.Đóng ly hợp êm dịu :
Khi đóng ly hợp êm dịu sẽ bảo đảm cho ôtô khởi động tại chỗ được êm
dịu , điều này yêu cầu quan trọng khi sử dụng ôtô . Trong trường hợp nảy người

lái thả bàn đạp ly hợp từ từ kể từ khi các bề mặt ma sát chạm vào nhau , do đó
tăng thời gian trượt và tăng công trượt . Hệ số k 3 trong trường hợp này có giá trị
k3 = 0,6 – 0,9 .
Tuỳ theo chế độ đóng ly hợp mà thời gian trượt ly hợp to sẽ có giá trị sau
đây ( khi khởi động tại chỗ );