Xem mẫu
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh
tế thế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường
CÔNG NGHIỆP HÓA – HIỆN ĐẠI HÓA. Bên cạnh đó k ỹ thu ật c ủa n ước ta
cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và
sản xuất ô tô nói riêng, chúng ta đã liên doanh v ới khá nhi ều hãng ô tô n ổi ti ếng
trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Đ ể góp
phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thu ật c ủa ta ph ải t ự nghiên c ứu,
thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấp thiết. Có nh ư vậy ngành s ản xu ất ô tô c ủa ta
mới có thương hiệu riêng cho mình trên thị trường quốc tế.
Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em được
tổ bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học. Trong quá trình tính toán đ ể hoàn
thành Đồ án môn học chuyên nghành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít
khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của các bạn trong nhóm, và sự
hướng dẫn hết sức tận tình của thầy giáo Nguyễn Ngọc Tú, giờ đây sau một
thời gian làm việc hăng say, nghiêm túc chúng em đã hoàn thành xong Đ ồ án môn
hoc Tính toán thiết kế ôtô. Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em v ận d ụng lý
thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số cho trước, nên
gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót. Vì vậy chúng em rất
mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng em ngày
càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và kh ả năng t ự nghiên
cứu của mình.
Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp của
mình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới. C ảm
ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Ngọc Tú, đã giúp em sớm hoàn thành
tốt Đồ án môn hoc này.Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và
các thầy giáo trong khoa.
1
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Em xin chân thành cảm ơn!
NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN
Gi¸o viªn híng dÉn : nguyÔn ngäc tó
Kết quả đánh giá :..........................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.........................................................
Gi¸o viªn chÊm :......................................
Kết quả đánh giá :..........................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
.........................................................
2
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
I.1. Công dụng của hệ thống thiết kế :
Hiện nay trên ô tô, máy kéo có nhiều loại ly h ợp khác nhau, ly h ợp là m ột
cụm chi tiết quan trọng, có tác dụng tách nối truyền động từ động cơ đến hộp
số khi gài số, hay nói cách khác, ly hợp là bộ phận dùng đ ể nối tr ục khu ỷu d ộng
cơ với hệ thống truyền lực, để truyền mômen quay được êm dịu và cắt truyền
động đế hệ thống truyền lực nhanh chóng, dứt khoát. Ngoài ra, ly h ợp còn là c ơ
cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải.
I.2. Nêu và phân tích các yêu cầu của hệ thống thiết kế :
1. Ly hợp phải truyền được mômen quay lớn nh ất của động c ơ mà không
bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào. Để thực hiện điều đó thì M ms >
ly hợp
Memax nghĩa là hệ số dự trữ β > 1.
2. Đóng êm dịu để tăng từ từ mômen quay lên trục của h ệ th ống truy ền
lực, không gây va đập các bánh răng. Khi ly hợp đóng êm dịu thì ô tô khởi hành
từ từ mà không bị giật, làm cho người lái đỡ mệt.
3. Mở dứt khoát nhanh chóng nghĩa là cắt hoàn toàn truyền động từ động
cơ đến hệ thống truyền lực trong thời gian rất ngắn. Nếu ly h ợp m ở không d ứt
khoát, dẫn đến việc khó già số êm dịu vì mômen quay của động cơ và mômen
quy dẫn của các chi tiết chuyển động của động cơ sẽ truyền tới trục sơ cấp của
hộp số làm cho việc dịch chuyển các bánh răng vào ăn khớp khi gài số khác s ẽ
rất khó khăn. Việc mở dứt khoát và nhanh chóng sẽ giảm lực va đập giữa 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. Đóng vai trò như một bộ phận an toàn để tránh tác dụng của hệ thống
truyền lực, những lực qua lớn khi xẩy ra quá tải : Mms ly hợp < Memax.
3
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
6. Điều khiển nhẹ nhàng và lực điều khiển nhỏ.
7. Các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, đảm bảo sự làm vi ệc bình th ường.
Khi ly hợp làm việc thì nhiệt độ các bề mặt làm việc là rất lớn. Chính vì v ậy,
yêu cầu khi thiết kế ly hợp là phải đảm bảo làm sao để bề m ặt ma sát có th ể
thoát nhiệt tốt nhất.
8. Kết cấu đơn giản, trọng lượng nhỏ, làm việc bền, độ tin c ậy cao, đi ều
chỉnh và chăm sóc dễ dàng.
I.3. PHÂN LOẠI SƠ BỘ HỆ THỐNG THIẾT KẾ :
Dựa vào cách truyền mômen quay từ động cơ tới hệ thống truy ền lực mà
có thể chia các loại ly hợp :
1. Ly hợp ma sát :
Truyền mômen quay bằng các bề mặt ma sát. Trên ô tô thì lo ại ly h ợp ma
sát được dùng nhiều, tùy theo hình dạng của chi tiết mà chia ra các loại:
- Ly hợp đĩa : Phần thụ động có 1,2 hay 3 đĩa ma sát, tùy theo t ải tr ọng
từng loại xe. Loại ly hợp ma sát 1 đĩa có kết cấu đĩa thụ động và hệ dẫn động ly
hợp đơn giản, thoát nhiệt tốt, mở dứt khoát, mômen của các chi tiết th ụ động bé,
giá thành rẻ. Tuy nhiên khi làm việc dễ xẩy ra mòn bề mặt ma sát. Hay đĩa ma
sát bị đảo, dẫn đến ly hợp mở không dứt khoát. loại 2 đĩa đóng êm d ịu h ơn do có
nhiều đĩa nên các bề mặt ma sát tiếp xúc với nhau từ từ khi đóng ly h ợp. Tuy
nhiên việc định vị các đĩa ma sát khi cắt ly hợp là khó khăn.
- Ly hợp hình côn : Phần đĩa thụ động có hình côn.
- Ly hợp hình trống: Phần đĩa thụ động làm theo dạng má phanh tàn tr ống.
Loại ly hợp hình côn và tang trống ngày nay không còn dùng trên ô tô n ữa vì
mômen quán tính của các chi tiết thụ động của chúng lớn gây tải trọng va đập
lớn lên hệ thống truyền lực khi đóng ly hợp.
2. Ly hợp thủy lực : Truyền mômen quay bằng cách nhờ tác dụng của
trường nam cham điện. Đóng ly hợp êm dịu, ngắt ly h ợp dứt khoát, độ tin c ậy
4
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
cao. Nhược điểm chính là kết cấu cồng kềnh, hiệu suất giảm do tổn hao đi ện
từ, giá thành cao.
II. CHỌN LOẠI LY HỢP, SƠ ĐỒ LY HỢP, SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG LY HỢP
II.1. Chọn loại ly hợp :
Qua phân tích sơ bộ như trên, ta chọn loại ly hợp ma sát một đĩa để thi ết
kế cho loại xe con được yêu cầu. Để tạo lực ép thì có thể dùng lò xo trụ b ố trí
xung quanh, lò xo côn hoặc lò xo dạng đĩa.
- Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn gi ản, d ễ ch ế
tạo, thoát nhiệt tốt, kích thước gọn, có rộng chỗ để bố trí c ốc ép, mômen truy ền
qu bề mặt ma sát rất lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là lực ép phân b ố không
đều, việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó. Khi l ắp ở đ ộng c ơ cao
tốc lò xo bị biến dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép.
- Ly hợp lò xo côn : Dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên bề
mặt ma sát đều hơn. Tuy vậy mômen truyền qua bề mặt ma sát l ại nh ỏ vì áp
suất của lò xo tác dụng lên đĩa ép ph ải qua đòn m ở, vi ệc b ố trí c ốc ép khó khăn
do không gian phần giữa chật hẹp, ngoài ra việc điều chỉnh khe hở giữa các bề
mặ ma sát khó.
- Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn, vì lò xo đĩa côn v ừa làm nhi ệm
vụ đĩa ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm
hối lượng của ly hợp. nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp ch ỉ c ấn
nhỏ, mở nhẹ nhàng. Lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân ph ối đ ều.
Do vậy mà khi sử dụng lò xo đĩa lực tác dụng lên bàn đ ạp c ần thi ết đ ể gi ữ cho
ly hợp ở trạng thái mở giảm và sự mài mòn các bề mặt ma sát trong giới hạn nào
đó không làm giảm mà thậm chí còn làm tăng lực ép. Nh ược đi ểm của ly h ợp lò
xo đĩa côn là rất khó chế tạo được lò xo có đặc tính theo yêu c ầu, v ới l ực ép l ớn
mà kích thước nhỏ.
5
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Mặc dù đối với ly hợp lò xo đĩa côn, việc ch ế tạo lò xo đĩa rất khó đ ạt
được đặc tính phi tuyến yêu cầu nhưng với những ưu điểm trên nên ta ch ọn ly
hợp lò xo đĩa côn một đĩa ma sát để thiết kế cho xe.
P
A
P1
P2
1
2
3
∆λ
λ1 λ2 λ
Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn đặc tính của các lò xo
1 - Lò xo đĩa ; 2 - Lò xo trụ ; 3 - Lò xo côn
II.2. Chọn sơ đồ dẫn động ly hợp :
Dẫn động ly hợp là để mở ly hợp khi cần thiết. Trên ô tô máy kéo hiện
nay thường dùng hai loại dẫn động là : dẫn động cơ khí và dẫn động thủy lực.
Có thể kết hợp cả khí nén để điều khiển ly hợp nhằm cắt hoàn toàn mômen từ
động cơ truyền đến hộp số, giúp cho việc gài số dễ dang nhanh chóng, không va
đập trong quá trình gài số.
Hiện nay trên ô tô đang sử dụng một số dạng dẫn động ly hợp sau:
1. Dẫn động cơ khí
- Dẫn động cơ khí có cường hóa chân không.
- Dẫn động cơ khí có cường hóa thủy lực.
- Dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén.
2. Dẫn động thủy lực
- Dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén.
Trong đó:
6
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Dẫn động cơ khí có ưu điểm là chế tạo, bảo dưỡng sữa
chữa đơn giản, làm việc tin cậy giá thành rẻ. Tuy nhiên, nó có nh ược đi ểm :
trong trường hợp chỗ ngồi của người lái ở xa ly hợp thì chiều dài và số lượng
khâu khớp của dẫn động lớn, làm giảm hiệu suất dẫn động cơ khí thì v ấn đ ề
làm kín sàn xe và truyền lực từ bàn đạp đến ly hợp phức tạp hơn do động cơ đặt
trên các đối đỡ đàn hồi.
Dẫn động thủy lực có ưu điểm là hiệu suất cao, độ cứng
vững chắc cao nên giảm được dành trình tự do của bàn đạp. Dẫn động th ủy l ực
còn hạn chế tốc độ dich chuyển của đĩa ép khi đóng ly h ợp đ ột ng ột nh ờ đó
giảm được giá trị tải trọng động. Tuy vậy, dẫn động thủy lực có nh ược đi ểm :
kết cấu phức tạp, đòi hỏi độ kín khít cao, đắt tiền, làm việc kém tin c ậy h ơn
dẫn động cơ khí (Khi rò rỉ trên đường ống).
Do những ưu điểm vượt trội của dẫn động thủy lực nên ta ch ọn
loại dẫn động ly hợp bằng thủy lực dùng để thiết kế cho xe con.
II.3. Sơ đồ dẫn động ly hợp :
s
f
d1 b
e
a
δ
Q
d Sn
c
d2
7
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý dẫn đồng ly hợp
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP
I .Số liệu cho trước :
-Loại xe : Ôtô tải
- Trọng lượng toàn bộ khi tải đầy:Ga = 8215 (kg)
-Mô men cục đại : Memax = 31 (KG.m) , nM = 1200 (vòng/phút)
-Công suất cực đại : Nmax = 90 (mã lực ) ứng với nN = 2400 (vòng/phút)
-Ký hiệu bánh xe : 9,00-20
- Vận tốc cực đại :vmax = 65 (km/h)
-ih1 = 6,24
-Lò xo ép dạng trụ
-Dẫn động thuỷ lực
II. Nội dung cần tính toán :
-Phân tích kết cấu chọn phưong án thiết kế ly hợp
-Xác định mômen ma sát của ly hợp
-Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp
-Tính công trượt riêng
-Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
- Tính toán dẫn động ly hợp
III. Bản vẽ:
01 bản vẽ A0 : Vẽ cắt dọc cắt ngang của ly hợp
01 bản vẽ A3 : Hệ thống dẫn động ly hợp
Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn
8
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Phan Viết Kiên Nguyễn Ngọc Tú
NỘI DUNG TÍNH TOÁN
I. Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:
I.1. Trọng lượng toàn bộ của ôtô:
Trọng lượng toàn bộ ô tô được xác định theo công thức sau:
G = Ga =9525(kg) (1-1)
I.2. Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:
Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau:
d
rbx = ( B + ).25,4 (mm) (1-2)
2
Trong đó : B : Chiều rộng lốp
d : Đường kính vành
Theo đề : Kí hiệu của bánh xe 9,00-20
Ở đây : B=9,00 (inh) =355,600 (mm)
d= 20 (inh) =508 (mm)
Thay số vào (1-2) ta được :
d
rbx = ( B + ).25,4 =(9,00+20/2).25,4)(mm)
2
I.3. Tỷ số truyền của truyền lực chính io:
Xe tham khảo zil-164 có io =7,63
II .Xác định mô men ma sát của ly hợp:
Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ .
Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong
mọi điều kiện thì ta phải có :
9
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Mms =Memax.β (1-3)
Trong đó : - Mms : mômen ma sát cần thiết của ly hợp . [N.m]
- Memax :mômen xoắn lớn nhất của động cơ . [N.m].Theo đề
Memax=41[KG.m]
- β : hệ số dự trữ của ly hợp .
Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để đảm bảo ly hợp truyền hết
mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma
sát bị dầu mỡ rơi vào ,khi các lo xo ép bị giảm tính đàn hồi ,khi các tấm ma sát bị
mòn ,…) .Mặt khác hệ số β cũng không được lớn quá vì như thế ly hợp không
làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải .
Hệ số β được chọn theo thực nghiệm :
Đối với ôtô tải: β =1,5÷2,25 . Chọn β =1,8
Thay số vào ta có : Mms =Memax.β =41.1,8 =73,8 [N.m]
III . Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp :
III.1. Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :
Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :
3β .M e max
( )
R2 = (1-4)
2.Z ms .µ .π . p. 1 − K R
3
Trong đó :
µ :Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát: µ =0,22÷0,3.Xe làm
việc trong điều kiện không nặng nhọc và có tính động lực tốt nên chộn hệ số ma
sát theo giới hạn nhỏ . Chọn µ =0,25
Zmz : Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Zmz =2
P : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát .Để đảm bảo tuổi thọ cho
các tấm ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.105÷2,5.105 [N/m2 ].Vì ly hợp làm
việc trong điều kiện nhẹ nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên: p=1,8.10 5
[N/m2 ]
10
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát ,
R1
KR = =0,53÷0,75
R2
.Chọn KR =0,65
Thay vào (1-2) ta có :
3β .M 3.73,8
R2 = 3 2.Z .µ .π . p. 1 − K 3 = 3 2.2.0, 25.3,14.1,8.105. 1 − 0,653 = 0.0540 (m)
e max
( R) ( )
ms
R2 = 54,0(mm).
Suy ra bán kính trong R1 của tấm ma sát là : R1 =R2.0,65=54,0.0,65=35,10 (mm)
Khi chọn số đôi bề mặt ma sát bằng 2 thì phải kiểm tra áp suất trên bề
mặt ma sát bằng công thức sau :
β .M e max
≤ [ q]
q=
2π .Rtb .b.µ .i
2
β .M
Suy ra : i = 2π .R 2 .b.µ.q
e max
tb
Trong đó :
Memax :Mômen cực đại của động cơ .Memax= 41 [N.m]
β : Hệ số dự trữ của ly hợp .β=1,8
Rtb :Bán kính trung bình của tấm masát .
2 R23 − R13 2 0.05403 − 0.0351 3
= = 0.065 [m]
Rtb =
3 R2 − R12 3 0.0540 2 − 0.03512
2
b : Bề rộng của hình vành khăn tấm masát.
b= R2- R1 =54,01-35,10=19,43 [mm]
µ: hệ số masát .Vật liệu tấm masát là pherado đồng có µ=0,25
[q]=200 KN/m2 .áp lực riêng cho phép trên tấm bề mặt ma sát
Ta chon q=160[KN/m2 ]
Thay vào công thức ta có:
11
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
73,8
i= = 2.76
2.3,14.0, 075 .0, 03143.0, 25.160.103
2
Chọn i=3
III.2. Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát:
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m2 ] được xác định theo công thức :
S=π.(R22 –R12)=3,14.(0,054012 -0,035102 )=0,0146[m2 ]
Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :
2 R2 − R13 2 0, 05403 − 0, 035103
3
Rtb = 3 R 2 − R 2 = 3 . 0, 05402 − 0, 03510 2 = 0, 075 [m]
2 1
III.3. Lực ép của cơ cấu ép :
Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ
dàng tính được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo
được áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu :
β .M e max
F= (1-5)
µ .Rtb .Z ms
1,8.41
F= 0, 25.0, 075.2 = 3264 [N]
IV. Tính công trượt riêng của ly hợp :
Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm
việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng
chống mòn của ly hợp .Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng
với ôtô máy kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly
hợp cũng khác nhau.
Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ky hợp
giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bè mặt ma sát
mòn đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt .Nếu
cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra
sẽ rất lớn ,có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát ,làm nung nong lò xo ép ,từ đó
có thể làm giảm tính đàn hồi của lò xo.
12
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
Vì vậy việc xác định công trượt ,công trượt riêng của ly hợp để hạn chế
sự mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết
sức cần thiết .
IV.1. Mô men quán tính quy dẫn Ja [kg.m.s2 ]:
Mô men quán tính khối lượng quy dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân
bằng động năng khi ôtô đang chuyển động xác định theo công thức sau:
Ga + Gm rbx 2
i .i .i .δ t [kg.m.s ]
Ja = . 2
(1-6)
g
h1 p o
Trong đó :
Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô .Ga=9525 [KG]
Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơmóc. Gm =0
g : Gia tốc trọng trường .g=9,81 [m/s2 ]
rbx :Bánh kính làm việc của bánh xe chủ động . rbx =0,6096 [m]
ih1 : Tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1 . Theo đề ih1 =7,44
ip : Tỷ số truyền của hộp số phụ . ip =1
io :Tỷ số truyền của truyền lực chính .io =7,63
δ t : Hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống
truyền lực .trong tính toán thiết kế lấy δ t =1,05÷1,06. Chọn δ t =1,05.
Thay số vào (1-6) ta có :
Ga + G m 2
rbx
( i .i .i ) 2 .δ t
Ja = . [kg.m.s2 ]
g
h1 p o
[kg.m.s2]
Ja =
IV.2. Mô men cản chuyển động quy dẫn Ma [KG.m]:
Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo
công thức sau:
13
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
rbx
Ma = [ ( Ga + Gm ). + Pω ].
ψ [KG.m] (1-7)
it .η t
Trong đó : ψ : Hệ số cản tổng cộng của đường .ψ =f+tgα với f =0,02 là
hệ số cản lăn ,α =00 là góc dốc của mặt đường . ψ =0,02+tg00 =0,02
Pω : Lực cản của không khí . Khi khởi hành xe thì Pω =0(vì
tốc độ quá nhỏ).
it : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(it=io.ih1.ip)
η t : Hiệu suất của hệ thống truyền lực .Đối với ôtô con η t
=0,9÷0,93.Chọn η t =0,9
Thay số vào công thức (1-7) ta có:
rbx
Ma = [ ( Ga + G m ).ψ + Pω ].
it .η t
0,6096
= [ (14225 + 0).0,02 + 0]. = 4,09 [KG.m]
6,17.1.7,63.0,9
IV.3. Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t1 và t2):
Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn :
Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức:
Ma
t1= [s] (1-8)
k
Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức :
A
t2 = (1-9)
k
Trong đó :
-k :Hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mômen khi đóng ly hợp và được xác
định theo công thức kinh nghiệm : Đối với xe tải k=15÷75[KG.m/s]
Chọn k=30 [KGm/s]
A : Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức :
14
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
A = 2.J a .( ωm − ωa ) (1-10)
Với : ωm =1500[v/p] số vòng quay trục khuỷu ứng với mômen xoán
cực đại
ωm =1500.3,14/30=157 [rad/s]
ωa =0 tốc độ góc của trục ly hợp tính toán cho lúc khởi hanh
xe.
Thay số vào công thức (1-10) ta có:
A = 2.J a .( ωm − ωa ) = 2.0,255.(157 − 0) = 8.95
Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có:
M a 4,09
= 0,136 [s]
t1= =
30
k
A 8,95
= 1,63 [s]
t2 = =
k 30
IV.4. Tính công trượt tổng cộng :
Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau:
t 21
L = M a .( ω e − ω a ). 1 + t 2 + J a .( ω e − ω a ) [KG.m]
2
(1-9)
2 3 2
Trong đó t1 ,t2 thời gian trượt của ly hợp trong hai giai đoạn dã được
tính ở trên.
Thay số vào (1-9) ta có:
0,136 2 1
L = 4,09.(157 − 0). + .1,63 + .0,255.(157 − 0) = 3884,19
2
[KG.m]
2 3 2
IV.5. Tính công trượt riêng cho ly hợp:
Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt ,người ta dùng chỉ
tiêu công trượt riêng ;được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích
làm việc của các bề mặt ma sát được xác định theo công thức sau:
15
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
L
Lr =
z ms .π .( R22 − R12 )
(1-10)
Trong đó :
L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác đinh ở trên .
zms :Số đôi bề mặt ma sát .Ly hợp một đĩa bị động nên zms =2
R2 ,R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành
khăn bề mặt ma sát [cm].
Thay số vào công thức (1-10) ta có:
3884,19
Lr = = 13, 28 [KG.m/cm2 ]
2.π . ( 5, 40 2 − 3,512 )
So sánh kết quả tính được giữa công trượt riêng và công trượt riêng cho
phép ta thấy Lr < [Lr] ly hợp đảm bảo bền
IV.6. Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :
Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng ,ly hợp còn cần phải tính
toán kiểm tra nhiệt độ nung nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly
hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều
đến hệ số ma sát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự
đàn hồi của lo xo ép ,….
Với ly hợp một đĩa nhiệt sinh ra làm nung nong đĩa ép được xác định theo
công thức:
v.L =m.c.ΔT (1-11)
Trong đó :
L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1-9)
v : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt
dĩa bị động thì v=0,50
c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng
thép hoặc gang có thể lấy c=481,5 [J/kg0K]
m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg]
16
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng ,[ K]
0
Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đố với mỗi lần khởi hành
của ôtô(ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 100K.
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu là :
v.L 0,5.3884,19
m≥ = = 0,4 [kg2.m/J] =3,92[kg].
c.∆T 481,5.10
IV.7. Chiều dày tối thiểu của đĩa ép (theo chế độ nhiệt):
Bề dày tối thiểu của đĩa ép δ [m] được xác định theo khối lượng tính toán
chế độ nhiệt ở trên có thể được xác định theo công thức :
m
δ≥
( ) (1-12)
π. − R12 .ρ
2
R2
Trong đó :
ρ :Khối lượng riêng của đĩa ép .Với vật liệu làm bằng gang thì
ρ=7800[kg/m3 ]
Thay số các đại lượng đã biết vào (1-12) ta có:
3, 92
δ = 0, 034 [m] = 34 [mm]
π . ( 0, 0540 − 0, 03512 ) .7800
2
V. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp :
V.1. Tính toán sức bền của đĩa bị động .
-Để giảm kích thước của ly hợp ,khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma
sát khô ,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao .đĩa bị động gồm các tấm ma sát và
xương đĩa .Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50
Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado .phêrado đồng hoặc Atbet
và 85).
đồng .
-Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán .Vật liệu của
đinh tán băng thép hoặc nhôm .
-Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (4÷6 )mm.Đối với xe con có
thể chọn đường kính đinh tán là 5mm.
17
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
-Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (1,5 ÷2,0 )mm.Chọn
1,5mm.
-Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kinh trong là r1 và
bán kính ngoài là r2 .Số lượng đinh tán có thể chọn n=36 đinh tán .Dãy ngoài có
bán kính là r2=81,94[mm] ,với số lượng đinh tán là n2=20 .Dãy trong có bán kính
là r1= 66,23 [mm] ,với số lượng đinh tán là n1=16.
Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :
M e max .r1 M e max .r2
F1 = F2 =
[N] [N] (1-13)
2( r12 + r22 ) 2( r12 + r22 )
Lần lượt thay số vào (1-13) ta có :
68.0,06623
F1 = = 202,8 [N]
( )
2 0,066232 + 0,08194 2
68.0,08194
F2 = = 250,98 [N]
( )
2 0,06623 2 + 0,08194 2
Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập .
- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là:
F1
τc =
π .d 2 [N/m2 ] (1-14)
n1 .
4
202,8
τc = = 645859,87
π .0,005 2
Thay số vào (1-14) ta có : [N/m2 ]=6,5[kg/cm2 ]
16.
4
-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là:
F1
σd = [N/m2 ] (1-15)
n1 .l.d
Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán .Chọn l=1[mm]
202,8
Thay số vào (1-15) ta có: σ d = 16.0,001.0,005 = 2535000 [N/m2 ]=25[kg/cm2 ]
Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [τ c ] =100 [kg/cm2 ]
18
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
[ σ d ] =250 [kg/cm2 ].
Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài:
-Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là:
F2 250.98
τc = = = 639439,49
π .d π .0,005 2 [N/m2 ] = 6,4 [kg/cm2 ]
2
n2 . 20
4 4
-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:
F2 250,98
σd = = = 2509800 [N/m2 ]
n2 .l.d 20.0,001.0,005
[kg/cm2 ]
= 25
Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [τ c ] =100 [kg/cm2 ]
[ σ d ] =250 [kg/cm2 ].
V.2. Tính toán Moay-ơ đĩa bị động :
Chiều dài moay-ơ được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động
,moay-ơ được lắp với xương đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục
bằng then hoa .
Tính toán moay-ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa.
h
D
d
dtb
Do trục ly hợp cũng là trục sơ cấp của hộp số ,nên đường kính ngoài trục
ly hợp D được tính theo trục sơ cấp hộp số được tính sơ bộ bằng công thức sau:
19
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
- Trường :ĐHSPKT Vinh Khoa: CKĐL
D = k d .( M e max .)
1
(1-16)
3
Trong đó : kd là hệ số kinh nghiệm .k d =4,0÷4,6 .chọn k d =4,6
Memax = 41 [N.m]: mômen cực đại của động cơ.
1
D = 4,6.( 68) 3 = 18,78 [mm] .
Ta có :
Chọn D=22 [mm].
Với D =22 [mm] ta tra bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các
thông số khác của then hoa như sau:
Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình.
-Đường kính trong : d=18 [mm]
-Chiều rộng của răng : b=5 [mm]
-Số răng là :Z=6
Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4.D=1,4.22=30,8[mm].
Khi làm việc then hoa của moay-ỏ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được
kiểm nghiệm theo công thức sau:
4.M e max
≤ [τ c ]
τc =
-Ứng suất cắt: (1-17)
Z1 .Z 2 .L.b.( D + d )
8.M e max
≤ [σ cd ]
σ cd =
-Ứng suất chèn dập : (1-18)
Z1 .Z 2 .L.( D 2 − d 2 )
Trong đó :
Memax :Mô men cực đại của động cơ .Memax = 41 [N.m].
Z1 :Số lượng moay-ơ riêng biệt ,với ly hợp một đĩa bị động thì Z1=1
Z2 :Số then hoa của moay-ơ. Z2 =6
L : Chiều dài moay-ơ .L=30,8[mm]=0,0308[m]
D : Đường kính ngoài của then hoa . D=22[mm]=0,022[m].
d : Đường kính trong của then hoa . d=18[mm] = 0,018[m].
b : Chiều rộng then hoa . b =5 [mm]=0,005[m]
Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có:
20
SVTH : Phan Viết Kiên GVHD: Nguyễn Ngọc Tú
nguon tai.lieu . vn
