Đồ án Môn học tính toán thiết kế ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN ĐÌNH ĐIỆP Sinh Viên Thực Hiện : §ËU V¡N THµNH Lớp : ®hcn « t« b - k2 Vinh tháng 09 năm 2010 MỤC LỤC Trang Lời nói đầu: 2 Tên đề tài 4 A. Thông số xe tham khảo 5 B. Nội dung tính toán 7 I. Tính toán các thông số cơ bản của ôtô 7 II. Xác định mômen ma sát của ly hợp 7 III. Xác định kích thứơc cơ bản của ly hợp 8 IV. Tính công trượt riêng của ly hợp 11 V. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp 17 V.1. Tính toán sức bền đĩa bị động 17 V.2. Tính toán moay ơ đĩa bị động 20 VI. Lò xo ép 24 VII. Lò xo giảm chấn 29 VIII. Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO: Hưóng dẫn thiết kế ly hợp của Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẳng Tác giả: Th.s: Lê Văn Tụy Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong T1,T2: Tác giả: Hồ Tấn Chuẩn- Nguyễn Đức Phú-Trần Văn Tế- Nguyễn Tất Tiến - Phạm Văn Thể. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Động cơ đốt trong: Tác giả: PGS – TS. Phạm Minh Tuấn. Nhà xuất bản khoa học kỷ thuật. Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy: Tác giả: GS-TS. Nguyễn Đắc Lộc – Lưu Văn Nhang. Nhà xuất bản khoa học kỷ thuật. Sổ tay công nghệ chế tạo máy: Tác giả: Nhà xuất bản giáo dục. 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 hoá hiện đại hoá. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước 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 với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ô tô của 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 để hoàn thành Đồ án môn học chuyên ngành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của bản thân, Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng em vận dụng 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 khả năng tự 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. Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong khoa. Em xin chân thành cảm ơn! Vinh, Ngày … tháng … năm 2010 Sinh viên thực hiện Đậu Văn Thành NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn : ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. Giáo viên chấm :...................................... Kết quả đánh giá :.......................................................................................... ............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. A. Thông số xe zil 164 Các thông số cơ bản - số chỗ ngồi 3 - sức chở (đường nhựa) 4000kg Trọng lượng thiết kế + phân bố cầu trước + phân bố cầu sau 4100 kg 1870kg 2770kg - trọng lượng toàn tải(kể cả người) + phân bố cầu trước + phân bố cầu sau 8325kg 2160kg 6165kg - Tốc độ tối đa 75km/h lượng tiêu hao nhiên liệu tương ứng với một tốc độ 27(lit) - công suất cực đại của động cơ 97 mãlực - số vòng quay tk ứng với công suất cực đại 2600(v/p) - Mô men xoắn cực đại của động cơ 33(kGm) số vòng quay tk ứng với mômen xoắn cực đại của đcơ 1100-1400(v/p) số 1 6,24 số 2 3,32 số 3 1,90 số 4 1 số 5 0,81 số lùi 6,70 tỷ số truỳên của truyền lực chính 7,63 -Kích thước lốp +chiều cao H (mm) 9 – 20 2180 -Chiều rộng giữa đường tâm 2 bánh trước 1700 -Chiều dài cơ sở (mm) 4000 - Chiều dài toàn bộ (mm) 6700 - Chiều rộng toàn bộ 2470 - Chiều rộng giữa đường tâm 2 bánh sau 1740 B.NỘI DUNG TÍNH TOÁN I. Tính toán các thông số cơ bản của ôtô: I.1. Trọng lượng toàn bộ của ôtô: Ga :Trọng Lượng toàn xe . Theo đề Ga =8325 (KG) ( kể cả người) Ga = 8325.9,81= 81668,25 (N) 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: rbx = (mm) (1-2) Trong đó : B : Chiều rộng lốp d : Đường kính vành Theo đề : Kí hiệu của bánh xe 9 - 20 Ở đây : B=9,00 (inh) =228,6 (mm) d= 20 (inh) =508 (mm) Thay số vào (1-2) ta được : rbx = =(mm) rbx = 0,4826 (m) I.3. Tỷ số truyền của truyền lực chính io: Xe tham khảo ZIL164 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 : 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= 33 (kGm) Memax = 33.9,81 = 323,73 (Nm) - 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 lò 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 : B¶ng 1-1 : B¶ng chän hÖ sè dù tr÷ ly hîp β Lo¹i xe TrÞ sè β Xe du lÞch 1,35 1,75 Xe t¶i, kh¸ch, m¸y kÐo vËn t¶i (kh«ng kÐo mooc) 1,60 2,25 ¤ t« t¶i cã mooc (hoÆc tÝnh n¨ng th«ng qua cao) 1,80 3,00 M¸y kÐo n«ng nghiÖp kiÓu ly hîp th−êng ®ãng 2,00 2,50 Đối với ôtô tải β =1,60÷2,25 . Chọn β = 2,0 Thay số vào ta có : Mms =Memax.β =323,73.2,0 =647,46 [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 : a. Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định : Hình 1: sơ đồ tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát R2 = (1-4) Trong đó : :Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát: =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 =0,30 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 chộn áp suất theo giới hạn trên: p=1,8.105 [N/m2 ] KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát , KR ==0,53÷0,75 Chọn KR =0,55 Thay vào (1-2) ta có : R2 = (m) R2=150(mm). Suy ra bán kính trong R1 của tấm ma sát là : R1 =R2.0,53=0,15.0,53=0,08 (mm) R1 = 80 (m) Như vậy đường kính ngoài của đĩa ma sát ( đĩa bị động): D2 = 2. R2 = 2.150 = 300 (mm) b. chọn số lượng đĩa bị động: ( số đôi bề mặt ma sát) Trong đó: b- bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động được tính theo b = R2- R1 = 150 – 80 = 70 (mm) = 0,070 (m) [q]- áp lực riêng cho phép trên bề mặt ma sát, tính theo KG/cm2 hoặc KN/m2 Tra bảng thông số chọn: [ q] = 200 (KN/m2 ) Rtb: bán kính ma sát trung bình Rtb = [m] Thay các thông số vào ta có: Từ đó ta chọn i = 2 tương ứng với 1 đĩa bị động Tra bảng thông số đối với ly hợp ta thấy: §­êng kÝnh ngoµi ®Üa bÞ ®éng M«men xo¾n Memax HÖ sè tr­ît β Sè l­îng ®Üa bÞ ®éng Sè l­îng ®ßn më Sè l­îng lß xo Ðp Lo¹i «t« 250325 330 2,0 1 3 12 Xe t¶i Số liệu kích thước cơ bản là phù hợp 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=p.(R22 –R12)=3,14.(0,152 -0,082 )=0,0505 [m2 ] Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát : Rtb = [m] III.3. Chiều dày tấm ma sát: Theo tài liệu chiều dày tấm ma sát đối với xe tải và xe khách có giá trị trong khoẳng = 3 5 (mm), ta chọn = 5 (mm) III.4. 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 : F = (1-5) F= [N] IV. Tính công trượt riêng của ly hợp : Hình 2: Mô hình hoá động cơ -truyền lực và đồ thị tốc độ góc 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 ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bề 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 nóng lò xo ép ,từ đó có thể làm giảm tính đàn hồi của lò xo. 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.m2 ]: 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: Ja = [kg.m2 ] (1-6) Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô .Ga=8325.9,81=81668,25 [N] 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 =0,4826 [m] ih1 : Tỷ số truyền của hộp số ở tay số 1 . Theo đề ih1 =6,24 ip : Tỷ số truyền của hộp số phụ . ip =1 io :Tỷ số truyền của truyền lực chính .io =7,63 : Hệ số tính đến khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực .trong tính toán thiết kế lấy =1,05÷1,06. Chọn =1,05. Thay số vào (1-6) ta có : Ja = [kg.m2 ] Ja = [kg.m2 ] IV.2. Mô men cản chuyển động quy dẫn Ma [N.m]: Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công thức sau: Ma = [N.m] (1-7) Trong đó : : Hệ số cản tổng cộng của đường .Tính cho đương có =0,02 : Lực cản của không khí . Khi khởi hành xe thì =0(vì tốc độ quá nhỏ). it : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(it=io.ih1.ip) : Hiệu suất của hệ thống truyền lực .Đối với ôtô tải =0,9÷0,93.Chọn =0,9 Thay số vào công thức (1-7) ta có: Ma = = [N.m] 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: t1= [s] (1-8) Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức : t2 = (1-9) Trong đó : -k :Hệ số tỷ lệ kể đến nhịp độ tăng mômenkhi đóng ly hợp và được xác định theo công thức kinh nghiệm : Đối với xe ôtô tải k=15÷75[kGm/s] K= 150 ÷ 750 (Nm/s) Chọn k=200 [Nm/s] A : Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức : (1-10) Với : wm =1400[v/p] tốc độ góc ứng với mômen cực đại của động cơ wm =1400.3,14/30=146,60 [rad/s] wa =0 tốc độ góc của trục ly hợp tính toán cho lúc khởi hanh xe. Thay số vào công thức (1-10) ta có: = Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có: t1== [s] t2 == [s] kiểm tra thời gian trượt tổng cộng: t0= t1 + t2 ( 1,1 2,5 [s] ) t0 = 0,0919 + 1,146 = 1,2379 [s] so sánh với điều kiện cho phép ta thấy phù hợp IV.4. Tính công trượt tổng cộng : Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau: [J] (1-9) 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: [J] 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: (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 . Thay số vào công thức (1-10) ta có: [J/m2] =116,982 [KJ/m2 ] Công trựơt cho phép đối với xe con là :Lr ≤800 [KJ/m2 ]. So sánh giữa kết quả tính đựơc với giới hạn cho phép của công trượt riêng ta nhận thấy chênh lệch không đáng kể do vậy mà ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ. 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 nóng đĩa ép được xác định theo công thức: .L =m.C.ΔT (1-11) Trong đó : L : Công trượt toàn bộ của ly hợp , đã được xác định từ (1-9) : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép ,với ly hợp môt đĩa 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] ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng [0K] 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. Nghĩa là: ΔT Hay (1-12) mặt khác ta có: (1-13) trong đó : - chiều dày đĩa ép - khối lượng riêng của đĩa ép, với đĩa ép chế tạo bằng vật liệu gang = 7800 [KG/m3 ] R1t , R2n - bán kính trong và ngoài của đĩa ép (m), được xác định dựa vào bán kính đĩa bị động: Ở đây : là khoẳng tăng kích thước của đĩa ép, để đảm bảo tận dụng hoàn toàn diện tích làm việc của đĩa ma sát, ta chọn = 0,002(m) Do đó: = 0,08-0,002 = 0,078 (m) = 0,15+0,002 = 0,152 (m) Kết hợp các công thức (1-12) và (1-13) ta đựơc: (1-14) Thay số vào biểu thức trên ta có: (m) chọn = 29 (mm) Từ đó ta có khối lượng đĩa ép: = 7800.0,029.3,14.(0,1522 - 0,0782 ) = 12 (kg) V. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp : V.1. Tính toán sức bền của đĩa bị động . Hình 3: kết cấu đĩa bị động -Các vòng ma sát được gắn lên xương đĩa bằng mối ghép đinh tán (1), xương đĩa được gắn với moay ơ (5) của đĩa bị động thông qua mối ghép đinh tán và bộ phận giảm xoắn (2) -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 và 85). Chiều dày đĩa thường chọn từ (3 đến 5 mm). Vật liệu của tấm ma sát là loại phêrado. phêrado đồng hoặc Atbet đồng . -Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán .Vật liệu của đinh tán bằng đồng hoặc nhôm . -Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (4÷6)mm.Đối với xe tải có thể chọn đường kính đinh tán là 6mm. -Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (1,5÷2,0)mm.Chọn 2,0mm. -Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kính trong là r1 và bán kính ngoài là r2 .Số lượng đinh tán có thể chọn n=20 đinh tán . Hình 4: sơ đồ tính bền đinh tán = = 97,5 (mm) = = 132,5 (mm) Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức : [N] [N] (1-13) Lần lượt thay số vào (1-13) ta có : [N] [N] Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập . - Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là: [N/m2 ] (1-14) Thay số vào ta có :[N/m2 ]=13,96[kg/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là: [N/m2 ] (1-15) Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán .Chọn l=1,5[mm] Thay số vào (1-15) ta có: [N/m2 ] = 39,63 [kg/cm2 ] Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ] [] =250 [kg/cm2 ]. Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài: -Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là: [N/m2 ] =17,14 [kg/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là: [N/m2 ] = 44,88 [kg/cm2 ] Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [] =100 [kg/cm2 ] [] =250 [kg/cm2 ]. V.2. Tính toán Moay-ơ đĩa bị động : a.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. 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: (1-16) Trong đó : kd là hệ số kinh nghiệm .k= .chọn k=5,0 Memax =323,73 [N.m]: mômen cực đại của động cơ. Ta có : [mm] .Chọn D=35 [mm]. Với D =35 [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= 28[mm] -Chiều rộng của răng : b=6 [mm] -Số răng là :Z=10 Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4D=1,4.35=49[mm]. Khi làm việc then hoa của moay-ơ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được kiểm nghiệm theo công thức sau: -Ứng suất cắt: (1-17) -Ứng suất chèn dập : (1-18) Trong đó : Memax :Mô men cực đại của động cơ .Memax =323,73[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 =10 L : Chiều dài moay-ơ .L=49[mm]=0,049[m] D : Đường kính ngoài của then hoa . D=35[mm]=0,035[m]. d : Đường kính trong của then hoa . d=28[mm] = 0,028[m]. b : Chiều rộng then hoa . b =6 [mm]=0,006[m] Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có: [N/m2 ] =71,26 [kg/cm2 ] [N/m2 ] =122,17 [kg/cm2 ] Vật liệu chế tạo moay-ơ thường là thép 40 ,40X .Ứng suất cho phép là: kg/cm2 kg/cm2 . So sánh kết quả tính được với ứng suất cho phép ta thấy moay-ơ làm việc đảm bảo bền b.Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động: Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đường kính d=(6÷10)mm .Đồi với xe tải chọn d=8 (mm). Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau: Ddm =(1,6÷1,75).d ,chọn Ddm =1,6.d=1,6.8=12,8[mm] Đinh tán được bố trí một dãy với bán kính là r = 70 [mm] ,số lượng đinh tán chọn n=10 (đinh). Lực tác dụng lên đinh tán được xác định theo công thức sau: [N] Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập : -Ứng suất cắt của đinh tán : [N/m2 ] =93,8 [KG/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là: [N/m2 ] =392,85 [KG/cm2] Trong đó: F : Lực tác dụng lên đinh tán .F=4624,7[N] n : Số đinh tán .n=12 [đinh ] d : Đường kính đinh tán . d=8[mm] l : Chiều dài chèn dập của đinh tán .chọn l=1,5[mm] Trị số ứng suất cho phép : [] = 300 KG/cm2 = 800 KG/cm2 Ta thấy : và nên đinh tán đảm bảo bền. VI. Lò xo ép VI.1.Thông số cơ bản và nghiệm bền của cơ cấu ép: Ly hợp sát khô thường dùng các lò xo xoắn hình trụ, lò xo xoắn côn hoặc lò xo dạng đĩa .... Đối với loại này ta chọn lò xo dây xoắn dạng hình trụ bố trí xung quanh làm kết cấu ly hợp đơn giản hơn, tin cậy và giể điều khiển. lò xo xoắn hình trụ thường chế tạo bằng théo Silic 60C, 60 C2 A hoặc làm bằng thép Mangan 65 hay thép Cacbon 85 có ứng suất cho phép [t] = 650 – 850 MN/m2 theo phân tích ở trên ta chọn loại lò xo xoắn hình trụ, loại lò xo này thường được dùng trên các loại xe có mô men xoắn lớn. số lượng lò xo thường được chọn theo đường kính ngoài của đĩa bị động. theo thông số tính toán và dựa vào bảng tham khảo ta chọn được số lượng lò xo ép là Z= 12 VI.2. Lưc ép cần thiết của một lò xo. Flx ( N ) khi làm việc. Trong đó: F - Lực ép cần thiết của ly hợp k – Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lõng của lò xo k = 1.05 – 1.08 Ta chọn k = 1,05 Zlx – Số lò xo sử dụng để tạo ra lực ép đối với xe tải z ta chọn z = 12 Thay các thông số đã lựa chọn và tính toán vào công thứ trên ta có Ta có Flx = 81,14 KG phù hợp với điều kiện về giớ hạn lực ép lò xo VI.3. Độ cứng của một lò xo Clx ( N/m) Độ cứng của lò xo Clx được xác định theo điều kiện tối thiểu của hệ số dự trử ly hợp bmin khi tấm ma sát bị mòn đến giới hạn bị thay thế Trong đó: b - Hệ số dự rử ly hợp b = 2,0 bmin – Hệ số dự trữ khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế bmin = ( 0,8 - 0,85 ) b Ta chọn bmin = 0,8. b Lm -Lượng mòn tổng cộng cho phép của tấm ma sát ( m) Lm= 0,25 . dms. Zms Với: - dms chiều giày của một tấm ma sát Xe tải dms = ( 3,5 – 6) mm chọn dms =5 mm Þ Lm = 0,25 . 5 . 2 = 2,5 mm = 2,5.10-3 m Thay các thông số đã lựa chọn và tính toán vào công thứ trên ta có VI.4. Lực lớn nhất tác dụng lên 1 lò xo Flxmax (N) Lực lớn nhất tác dụng lên một lò xo tính bằng công thức Trong đó: Clx - Độ cứng của lò xo lm - Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp bằng độ dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp Với: dm – Khe hở hoàn toàn giữa các đôi bề mặt ma sát ddh – Độ dịch chuyển thêm cần thiết của đĩa ép do độ đàn hồi của đĩa bị động Khi tính toán có thể lấy: ddh = 0,25 1mm Chọn ddh = 0,5 mm Zms = 2, dm = ( 0,75 1 ) mm Chọn dm = 0,85 mm Þ Thay số : VI.5.Kích thước hình học của lò xo Đường kính dây lò xo d ( m) và đường kính trung bình D xác định từ công thức tính ứng suất còn số vòng làm việc tính theo Clx trong bảng tham khảo Đường kính giây lò xo d (m) và đường kính trung bình: Được xác định từ công thức tính ứng suất [N/m2 ] Suy ra: Trong đó: d: Đường kính dây lò xo (m) D: Đường kính trung bình của lò xo (m) : Ứng suất tiếp cho phép của lò xo = 5000 – 7000 KG/cm2 ( 500 MN/m2 – 700 MN/m2) Ta chọn = 600.106 N/m2 k: Hệ số tăng ứng suất tiếp do lò xo bị xoắn khi chịu tải, được chọn theo tỷ số theo bảng: D/d 3 4 5 6 7 8 9 10 k 1,58 1,40 1,31 1,25 1,21 1,18 1,16 1,14 Từ bảng trên ta chọn: = 4 và k= 1,31 Thay số vào ta có: chọn d = 4,5 [mm] = 0,0045 [m] suy ra đường kính trung bình của lò xo: D= kd. d với : kd = D = 4. 4,5 = 18 [mm] Số vòng làm việc của lò xo Số vòng làm việc của lò xo nlx được tính theo công thức xác định Clx như sau: Từ công thức Với G : Modun đàn hồi vật liệu làm lò xo G = 0,81. 1011 N/m2 nlx: số vòng làm việc của lò xo Þ Chọn số vòng bằng 11 Chiều dài tối thiểu của lò xo Lmin (mm) Được xác định khi lò xo chịu tải lớn nhất Elxmax với khe hở tối thiểu giữa các vòng lò xo là 1mm Trong đó: (nlx – 1) : Số bước lò xo d : Đường kính dây lò xo (1,5 2): Số vòng không làm việc chọn 2 2 : Khe hở giữa các vòng tỳ với vòng lò xo Thay số: chọn Lmin= 67 (mm) với số vòng tỳ bằng 2 Chiều dài tự do của lò xo Lmax được xác định khi không chụ tải Trong đó: lmax – Độ biến dạng lớn nhất của lò xo khi chịu lực lớn nhất Flxmax (mm) Þ (mm) Chiều dài làm việc của lò xo Llx được xác định khi lò xo chịu lực ép Flx Trong đó : llv : Độ biến dạng lò xo khi chịu lực ép (mm) Þ Tính lò xo theo ứng suất cắt Trong đó: t - Ứng suất sinh ra khi lò xo làm việc ứng với trường hợp mở ly hợp k – Hệ số tập trung ứng suất với = 4 thì k = 1,40 Thay số: Ứng suất sinh ra lớn thoả mãn điều kiện cho phép Lò xo giảm chấn Các lò xo giảm chấn được đặt ở đĩa bị động để tránh sự cộng hưởng ở tần số cao của dao động xoắn do sự thay đổi momen của đông cơ và hệ thống truyền lực đảm bảo truyền momen một cách êm dịu từ đĩa bị động sang may ơ trục ly hợp. Mômen cực đại có khả năng ép lò xo giảm chấn được Trong đó: ip1 - Tỷ số truyền hộp số phụ tay số thấp, đối với loại xe này không sử dụng hộp số phụ nên trong công thức trên không xét giá trị này Gb – Phần trọng lượng của ô tô tác dụng lên cầu chủ động Gb = 6165 KG = 60478,65 N j - Hệ só bám của đường, với đường tốt lấy j = 0,8 rb - Bán kính làm việc của bánh xe rb = 0,4826 m io - Tỷ số truyền lực truyền lực chính io = 7,63 ih1 -Tỷ số truyền hộp số ở tay số 1 ih1= 6,24 Thay các thông số trên vào công thức ta có Momen quay mà giảm chấn có thể truyền được bằng tổng momen quay của các lực lò xo giảm chấn và momen ma sát Trong đó: M1 - Momen quay của lực lò xo giảm chấn dùng dập tắt giao động cộng hưởng ở tần số cao M2 - Momen ma sát dùng để dập tắt dao động cộng hưởng ở tần số cao P1 - Lực ép của 1 lò xo giảm chấn R1 - Bán kính đặt lò xo thường theo đường kính ngoài của may ơ Z1 - Số lượng lò xo giảm chấn đặ trên may ơ P2 - Lực tác dụng trên vòng ma sát R2 - Bán kính trung bình đặt cacbs vòng ma sát Z2 - Số lượng vòng ma sát ( Số đôi bề mặt ma sát) Thường chọn M2 = 0,25% Mmax - Khi chưa truyền momen quay, thanh tựa nối các đĩa có khe hở l1, l2 tới các mặt bên của thành may ơ (HV) l1: Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền momen từ động cơ. l2 : Khe hở đặc trưng cho biến dạng giới hạn của lò xo khi truyền momen từ bánh xe - Xác định độ cứng của lò xo tối thiểu theo công thức Trong đó: Z1 - Số lượng lò xo giảm chấn đặt trên may ơ chọn Z1 = 8 ứng với bán kính trung bình tiếp tuyến với các lò xo R1 - bán kính trung bình của vị trí đặt các lò xo giảm chấn chọn R1 = 60 mm k – Độ cứng của lò xo Để tính k ta chọn sơ bộ lò xo như sau: Đường kính dây lò xo d = 3 mm Số vòng 3 – 4 vòng ta chọn n = 4 vòng Đường kính trung bình D = 14 – 19 mm chọn D = 16 mm Suy ra độ cứng lò xo được tính theo bảng như sau: Với G : Modun đàn hồi vật liệu làm lò xo G = 0,81. 1011 N/m2 Thay các thông số vào công thức tính S ta có: - Các cửa sổ đặt lò xo may ơ có kích thước chiều dài là A phải nhỏ hơn chiều dài tự do lò xo một ít A = ( 25 - 27) Ta chọn A = 25 m. Lò xo luôn ở trạng thái căng ban đầu. - Đường kính thanh tựa chọn d = ( 10 - 12) mm đặt trong kích thước lỗ được xác định theo khe hở l1, l2 chọn d = (2,5 – 4)mm chọn d = 3mm - Ứng suất xoắn của lò xo xác định theo công thức: Với các thông số: d = 3 mm, D = 16mm, k = 5, n = 6 vòng P1: Lực tác dụng cực đại lên một lò xo Trong đó: R1 = 80mm Zg =8 Số lượng lò xo giảm chấn Mmsgc – Momen ma sát giảm chấn thường chọn Mmsgc = 0,25.Mmax N Số vòng làm việc của lò xo Với l Độ biến dạng của lò xo giảm chấn từ vị trí chưa làm việc l = 3mm Chọn n0 = 6vòng Thay các thông số trên vào công thức tính ứng suất ta có Với [t] = (6500 ¸ 8000)KG/cm2 So sánh kết quả tính được với giá trị ứng suất cho phép ta thấy lò xo thoả mãn điều kiện bền - Chiều dài làm việc của lò xo được tính theo công thức L1 = n0.d = 6.3 = 18 mm - Chiều dài của lò xo trạng thái tự do L2 = l1 + l + 0,5.d = 18 + 3 + 0,5.3 = 22,5 mm VIII. Tính toán thiết kế dẫn dộng ly hợp VIII.1. Tính toán dẫn động ly hợp: VIII.1.1. Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp: Hình 5: dẫn động ly hợp Theo xe tham khảo ta có bảng sau: Kích thước dẫn động (mm) a b c d e f 400 110 160 70 90 40 VIII.1.2.Xác định hành trình của bàn đạp ly hợp: -Hành trình tự do của bàn đạp: Để khắc phục khe hở giữa đầu đòn mở và bạc mở, được xác định bằng công thức sau: [mm] -Hành trình làm việc của bàn đạp ly hợp: [mm] -Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp: [mm] Trong đó: -lm: Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp. lm=2,1[mm] -ibđ: Tỷ số truyền bàn đạp. ibđ = a/b = 400/110 = 3,6 -idm: Tỷ số truyền đòn mở. idm = e/f = 90/40 = 2,25 -inm: Tỷ số truyền nạng mở. inm = c/d = 160/70 = 2,28 -do: Khe hở giữa đầu tì đòn mở và bạc mở. do = 2 ÷ 3[mm] chọn do = 3[mm] Thay các thông số đã biết vào các công thức (1-30), (1-31), (1-32) ta có: = 2,1.2,25.2,28.3,6 = 38,78mm] = 28,22 + 38,78 = 67 [mm] VIII.1.3 Lực cần thiết của người lái tác dụng lên bàn đạp để mở ly hợp là: [N] Trong đó: -idk: Tỷ số truyền dẫn động. idk = ibd.inm.idm = 3,6.2,25.2,28= 18,468 -Fm: Lực cần thiết để mở ly hợp,được xác định bằng công thức sau: Fm = Flx + Clx,lm.zlx [N] Với : -Flx: Lực ép cần thiết của một lò xo khi mở ly hợp. Flx = 796[N] -Clx: Độ cứng của lò xo.Clx = 63680[N/m] -lm: Độ biết dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp. lm = 2,1[mm] -zlx: Số lượng lò xo ép . zlx = 12 Thay số vào công thức (1-33) và (1-34) ta có: Fm = 796 + 63680.0,0021.12 = 2400,73[N] [N] So với giá trị cần thiết đối với xe tải là [Fbđ ] = 250 [N] thì thoả mãn. Như vậy chúng ta không cần phải trợ lực cho hệ thống dẫn động ly hợp.