Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 4 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp 4 1.1.1 Công dụng ly hợp 4 1.1.2 Yêu cầu ly hợp 4 1.1.3 Phân loại ly hợp 4 1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp 9 1.2.1 Ly hợp ma sát khô 9 1.3.1 Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát 15 1.4 Lựa chọn phương án dẫn động 20 1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí 20 1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực 23 1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén 24 1.3.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén 26 1.3.5 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 27 1.5 Giới thiệu xe tham khảo Hyundai Elantra. 30 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP 32 2.1. Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp trên xe Hyundai Elantra 32 2.1.1. Tính chọn các kích thước và các thông số cơ bản của ly hợp 32 2.1.2. Xác định mô men ma sát mà ly hợp cần truyền 32 2.1.3. Xác định các thông số và các kích thước cơ bản 32 2.1.4. Xác định các thông số của giảm chấn. 34 2.1.5. Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 37 2.1.6. Tính bền các chi tiết của ly hợp 39 2.1.7. Tính trục ly hợp: 44 2.2.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp 50 2.2.2 Xác định kích thước xi lanh công tác 51 2.2.3 Xác định kích thước xi lanh chính 53 CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỮA CHỮA LY HỢP TRÊN XE HYUNDAI ELANTRA 54 3.1. Các phương pháp chẩn đoán hư hỏng của ly hợp 54 3.2. Quy trình tháo lắp ly hợp: 56 3.2.1. Quy trình tháo ly hợp: 56 3.2.2. Quy trình lắp ly hợp: 57 3.3. Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ly hợp: 57 3.3.1. Kiểm tra, sửa chữa: 57 3.3.2. Kiểm tra, điều chỉnh ly hợp 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô LỜI NÓI ĐẦU 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 4 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp 4 1.1.1 Công dụng ly hợp 4 1.1.2 Yêu cầu ly hợp 4 1.1.3 Phân loại ly hợp 4 1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp 9 1.2.1 Ly hợp ma sát khô .9 1.3.1 Các bộ phận cơ bản trong ly hợp ma sát 15 1.4 Lựa chọn phương án dẫn động 20 1.4.1 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí 20 1.4.2 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực 23 1.4.3 Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có trợ lực khí nén .24 1.3.4 Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén 26 1.3.5 Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không 27 1.5 Giới thiệu xe tham khảo Hyundai Elantra 30 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LY HỢP 32 2.1 Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp trên xe Hyundai Elantra 32 2.1.1 Tính chọn các kích thước và các thông số cơ bản của ly hợp 32 2.1.2 Xác định mô men ma sát mà ly hợp cần truyền 32 2.1.3 Xác định các thông số và các kích thước cơ bản 32 2.1.4 Xác định các thông số của giảm chấn 34 2.1.5 Tính kiểm tra điều kiện làm việc của ly hợp 37 2.1.6 Tính bền các chi tiết của ly hợp 39 2.1.7 Tính trục ly hợp: 44 2.2.1 Xác định lực và hành trình bàn đạp 50 2.2.2 Xác định kích thước xi lanh công tác 51 2.2.3 Xác định kích thước xi lanh chính 53 CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG VÀ SỮA CHỮA LY HỢP TRÊN XE HYUNDAI ELANTRA 54 Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 1 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô 3.1 Các phương pháp chẩn đoán hư hỏng của ly hợp 54 3.2 Quy trình tháo lắp ly hợp: 56 3.2.1 Quy trình tháo ly hợp: 56 3.2.2 Quy trình lắp ly hợp: 57 3.3 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa ly hợp: 57 3.3.1 Kiểm tra, sửa chữa: 57 3.3.2 Kiểm tra, điều chỉnh ly hợp 63 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 2 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật nói chung, ngành công nghiệp chế tạo ôtô nói riêng trong vài thập kỷ gần đây đã có những bước phát triển nhanh chóng vượt bậc với nhiều loại ôtô hiện đại ra đời, nhờ thành tựu các lĩnh vực điện tử, tin học, cơ khí, vật liệu mới và dần được hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người cũng như của các ngành kinh tế khác Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của nước ta hiện nay với chủ trương “Công nghiệp hoá - hiện đại hoá” đã có nhiều loại ôtô được nhập và lắp ráp tại Việt Nam Dòng xe con du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi bởi chúng có nhiều tính năng ưu việt: điều khiển dễ dàng, an toàn, độ bền tốt và có kích thước nhỏ gọn nên đi lại dễ dàng trong các đường hẹp đặc biệt trong các đường giao thông đô thị ở thành phố lớn nước ta hiện nay Với mục tiêu nghiên cứu thiết kế hệ thống ly hợp theo hướng giảm nhẹ lao động người lái, giảm hành trình bàn đạp, song kết cấu phải đơn giản em được giao nhiệm vụ thiết kế ly hợp xe ôtô con Với nội dung, yêu cầu của đề tài được giao, em đã tập trung nghiên cứu tính toán kiểm nghiệm xe cơ sở, tính toán thiết kế bộ trợ lực chân không Phần còn lại của đồ án là tính toán thiết kế hệ dẫn động và xây dựng quy trình công nghệ gia công chi tiết điển hình Ly hợp này sẽ có kết cấu đơn giản, lực điều khiển người lái sẽ nhẹ hơn và đảm bảo hành trình bàn đạp hợp lý Các bộ phận thiết kế có thể sản xuất được trong nước Qua quá trình làm đồ án em đã tập sự làm công việc của người kỹ sư, cũng như tác phong làm việc và học hỏi thêm nhiều kiến thức Điều đó rất bổ ích cho sự nghiệp của một kỹ sư cơ khí ôtô tương lại Trong quá trình làm đồ án, mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng và được sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn ôtô, Khoa Cơ khí trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải song do khả năng và thời gian có hạn nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong sự hướng dẫn, phê bình của các thầy, các đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Đỗ Thành Phương và các thầy trong Bộ môn ôtô Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải đã tạo điều kiện cho em hoàn thành bản đồ án này Sinh viên Nguyễn Quốc Chấn Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 3 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VỀ LY HỢP TRÊN XE ÔTÔ 1 Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp 1.1.1 Công dụng ly hợp Trong hệ thống truyền lực của ô tô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là: - 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 ôtô khởi hành hoặc chuyển số - Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số được dễ dàng Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm 1.1.2 Yêu cầu ly hợp Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau: - Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào Khi đó, mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ (có nghĩa là hệ số dự trữ mômen của ly hợp phải lớn hơn 1) - Đóng ly hợp phải êm dịu, khi sang số lúc ô tô đang chuyển động Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn - Khối lượng các chi tiết, mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành và sang số - Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ - Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt Hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi - Kết cấu ly hợp phải đơn giản, dễ điều khiển và thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo lắp, đảm bảo độ bền cao, làm việc tin cậy Giá thành thấp 1.1.3 Phân loại ly hợp Ly hợp trên ô tô thường được phân loại theo 4 cách: - Phân loại theo phương pháp truyền mômen Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 4 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô - Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp - Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép - Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp 1.1.3.1 Phân loại theo phương pháp truyền mômen Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau: Loại 1: Ly hợp ma sát: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó gồm các loại sau: Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có: - Ly hợp ma sát loại đĩa: Một đĩa (hình 1.1), hai đĩa (hình 1.2), nhiều đĩa - Ly hợp ma sát loại hình côn: Phần đĩa bị động có hình côn - Ly hợp ma sát loại hình trống: Phần đĩa bị động làm theo dạng má phanh tang trống ly hợp ma sát loại hình côn và hình trống ít được sử dụng Vì phần bị động của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các chi tiết của hệ thống truyền lực Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có: - Thép với gang - Thép với thép - Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng - Gang với phêrađô - Thép với phêrađô cao su Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có: - Ma sát khô - Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu) Ưu điểm Ly hợp ma sát là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo Nhược điểm Ly hợp ma sát là các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp Các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ô tô hiện nay do những ưu điểm của nó Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 5 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa 1 Bánh đà; 2 Đĩa bị động; 3 Đĩa ép; 4 Vỏ ly hợp; 5 Vỏ lò xo ép; 6 Vỏ ly hợp; 7 Lò xo giảm chấn; 8 Ổ bi tì; 9 Càng gạt; 10 Đòn mở; 11 Nạng gạt và đai ốc; 12 Các te; 13 Ổ con lăn; 14 Ổ bi kim Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 6 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô 1 Bánh đà 6 Bu long hạn chế 14 Càng gạt 2 Lò xo định vị 7 Lò xo ép 15 Ổ bi tỳ 3 Đĩa ép trung 8 Vỏ ly hợp 16 Đòn mở gian 9 Ống trượt 17 Lò xo giảm 4 Đĩa bị động 10 Trục bị động chấn 5 Đĩa ép ngoài Loại 2: Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu) Sơ đồ ly hợp thủy lực được biểu diễn như hình 1.3 Ưu điểm Ly hợp thủy lực là làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe Nhược điểm Ly hợp thủy lực là chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ô tô, hiện tại mới được sử dụng ở một số loại xe ô tô du lịch, ô tô vận tải hạng nặng và một vài ô tô quân sự B¸nh Tuabin B¸nh b¬m Vá Hình 1.3 Sơ đồ ly hợp thủy lực Loại 3: Ly hợp điện từ: Là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ trường nam châm điện Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô Sơ đồ ly hợp điện từ được biểu diễn như hình 1.4 Loại 4: Ly hợp liên hợp: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ) Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 7 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô 1 3 2 4 5 6 Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ 1 Bánh đà; 2 Khung từ; 3 Cuộn dây; 4 Mạt sắt; 5 Lõi thép bị động nối với hộp sô; 6 Trục ly hợp 1.1.3.2 Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại: Ly hợp thường đóng: Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay Ly hợp thường mở: Loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như C - 100, MTZ2 1.1.3.3 Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau: Loại 1: Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau: Lò xo trụ: Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hang Lò xo côn Lò xo đĩa ( lò xo màng ) Trong các loại trên thì ly hợp dùng lò xo trụ và lò xo đĩa được áp dụng khá phổ biến trên các ô tô hiện nay Vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được lực ép lớn theo yêu cầu và làm việc tin cậy Loại 2: Ly hợp điện từ: Lực ép là lực điện từ Loại 3: Ly hợp ly tâm: Là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp Loại này ít được sử dụng, thường dùng trên các ôtô quân sự Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 8 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Loại 4: Ly hợp nửa ly tâm: Là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào Loại này có kết cấu phức tạp nên ít được sử dụng 1.1.3.4 Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau: Loại 1: Ly hợp điều khiển tự động Loại 2: Ly hợp điều khiển cưỡng bức Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống dẫn động ly hợp Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma sát ở trạng thái luôn đóng Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì người ta lại chia ra thành 3 loại sau: Dẫn động bằng cơ khí: Là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm đòn nối Loại này được dùng trên xe con với yêu cầu lực ép nhỏ Dẫn động bằng thủy lực: Là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng Dẫn động có trợ lực: Là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc thủy lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: Cơ khí, thủy lực áp suất cao, chân không, khí nén trợ lực điều khiển ly hợp thường gặp trên ôtô ngày nay 2 Lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu ly hợp 2.1.1 Ly hợp ma sát khô Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản: - Chủ động - Bị động - Dẫn động điều khiển 1.2.1.1 Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa Sơ đồ cấu tạo như hình 1.5 Phần chủ động Bao gồm vỏ ly hợp (5) được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các bu lông, đĩa ép (3) cùng các chi tiết trên vỏ ly hợp (lò xo ép, đòn mở) đĩa ép (3) nối với vỏ ly hợp bằng thanh mỏng đàn hồi Đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp.Lực ép lò xo ép truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động với bánh đà Phần bị động Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 9 Lớp: 67DCOT11 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cụm ly hợp trên xe ôtô Đĩa bị động (2) (gồm cả chi tiết xương đĩa bị động, các tấm ma sát, moay ơ, bộ phận giảm chấn (9) và trục ly hợp) Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa 1 Bánh đà 5 Vỏ ly hợp 9 Lò xo giảm chấn 2 Đĩa ma sát 6 Bạc mở 10 Càng mở 3 Đĩa ép 7 Bi "T" 4 Lò xo ép 8 Đòn mở Nguyên lý hoạt động Sự làm việc của ly hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản là: Đóng và mở Trạng thái đóng Bàn đạp ly hợp ở trạng thái ban đầu Dưới tác dụng của các lò xo (4) bố trí trên ly hợp, đĩa bị động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lò xo (4) Mômen ma sát được tạo lên giữa chúng Mômen xoắn chuyền từ phần chủ động tới phần bị động qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động (2) với bánh đà và đĩa ép tới trục bị động của ly hợp sang hộp số Khi làm việc, do một số nguyên nhân nào đó, mômen hệ thống truyền lực lớn hơn giá trị mômen ma sát ly hợp Ly hợp sẽ trượt và đóng vai trò là cơ cấu an toàn tránh quá tải cho hệ thống truyền lực Trạng thái mở ly hợp Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp, bàn đạp dịch chuyển→ đòn kéo dịch chuyển→ càng mở (10) tác động lên bi ‘T’ (7) dịch sang trái khắc phục khe hở ‘δ’ → tác’ → tác Sinh viên: Nguyễn Quốc Chấn 10 Lớp: 67DCOT11