Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên : PHÙNG MẠNH TIẾN
Lớp

: Ôtô k49

1. Đầu đề thiết kế
THIẾT KẾ CẢI TIẾN LI HỢP XE URAL – 375D
2. Các số liệu ban đầu
- Công suất cực đại / tốc độ vòng quay 180 ml/2700 vòng/phút
- Mô men xoắn cực đại/ tốc độ quay 400 Nm/ 1800 vòng/phút
- Số tay: 5 số tiến, 1 số lùi
1st/2nd : 6,314/2,89
3rd/4th : 1,64/1,00
5th/rev : 0,724/5,31
- Lốp xe: 8,25-16
-Khối lượng không tải : 51000 N
-Tải trọng 50000 N
-Khối lượng toàn bộ 110950 N
-Tốc độ tối đa 76 km/h
3. Nội dung thuyết minh và tính toán:
Chương I: Giới thiệu xe Ural -375d và lựa chọn phương án thiết kế cải tiến
Chương II: Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp

Chương III: Qui trình công nghệ gia công chi tiết
Chương IV:Một số hư hỏng ,nguyên nhân và biện pháp khắc phục
4. Các bản vẽ và đồ thị:
1. Bản vẽ bố trí chung

1A0

2. Bản vẽ kết cấu cụm ly hợp

1A0

3. Bản vẽ các phương án dẫn động

1A0

4. Bản vẽ hệ thống dẫn động

1A0

5. Bản vẽ chế tạo các chi tiết cơ bản

1A0

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

1


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D


6. Bản vẽ quy trình công nghệ gia công chi tiết

1A0

7. Bản vẽ trạng thái làm việc của li hợp

1A0

8. Bản vẽ van phân phối và xi lanh lực

1A0

5. Cán bộ hướng dẫn:Ts Võ Văn Hường
6. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:………………………………………………….
7. Ngày hoàn thành:……………………………………………………………...
Ngày.….tháng….. năm 2015
CHỦ NHIỆM KHOA
(ký và ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(ký và ghi rõ họ tên)

TS. Võ Văn Hường
Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ môn
Ngày….tháng….năm 2015
(ký và ghi rõ họ tên)

Phùng Mạnh Tiến

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49


2


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

MỤC LỤC

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

3


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

Lời nói đầu
Chương 1 : Giới thiệu xe Ural-375D và lực chọn phương án thiết kế
cải tiến
1. Tổng quan về xe Ural-375D
2. Đặc điểm kết cấu cụm ly hợp xe Ural-375D
3. Phân tích chọn phương án thiết kế
Chương 2 : Nội dung thiết kế tính toán
1. Xác định mômen ma sát của ly hợp
2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
2.1. Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động
2.2. Xác định số lượng đĩa bị động
3. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
3.1a. Xác định công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ
3.1b. Xác định công trượt riêng
3.2. Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết

4. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp
4.1. Tính sức bền đĩa bị động
4.1a. Tính sức bền đinh tán
4.1b. Tính sức bền moay ơ đĩa bị động
4.2. Tính sức bền trục li hợp
4.3. Tính sức bền lò xo giảm chấn li hợp
4.4. Tính sức bền lò xo ép
4.5. Tính sức bền đòn mở li hợp
4.6. Tính sức bền bàn đạp
5. Tính toán hệ thống dẫn động của li hợp
5.1. Tính cụm sinh lực
5.2. Xác định hành trình của bàn đạp
5.3. Tính van phân phối
Chương 3 : Quy trình công nghệ gia công chi tiết
1. Phân tích chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết
2. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết
3. Xác định dạng sản xuất
4. Chọn phương pháp chế tạo phôi
5. Lập thứ tự các nguyên công
Chuơng 4 : Một số hư hỏng ,nguyên nhân và biện pháp khắc phục
1. Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát
2. Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép và vỏ li hợp

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

Trang
4
5
5
6

11
16
16
16
16
17
19
19
20
20
21
21
21
23
24
33
38
43
44
45
45
54
55
62
62
62
63
64
64
70

70
74

4


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

3. Lắp và điều chỉnh độ đồng đều các đòn mở
4. Kiểm tra khớp trượt và vòng bi T
5. Lắp cơ cấu điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp
Kết luận
Tài liệu tham khảo

75
75
76
77
78

LỜI NÓI ĐẦU
Ôtô là một trong những phương tiện quan trọng để vận chuyển hành khách và
hàng hoá, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, ngành sản xuất chế tạo ô tô
trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận
chuyển, tốc độ, an toàn cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao.nền công nghiệp ôtô của một
nước đã có thể coi như là một chỉ tiêt đánh giá sức mạnh của nền công nghiệp nặng của
một quốc gia .
Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau. Trong đó ly
hợp là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực
của ôtô. Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điều

khiển của ôtô, đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô. Nên để
chế tạo được một chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly
hợp tốt là rất quan trọng.Trong thực tế sử dụng cụm li hợp có rất nhiều loại,mỗi loại
đều có những ưu nhuợc điểm riêng.Vì vậy cần phải nghiên cứu cải tiến để khắc phục
những hạn chế để hệ thống li hợp hoạt động hiệu quả hơn,đem lại sự thoải mái cho

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

5


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

người điều khiển. Do đó em đã được giao đề tài “Thiết kế cải tiến li hợp xe Ural
-375D”.
Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ
thể của Thầy Võ Văn Hường em đã hoàn thành đồ án của mình. Mặc dù
bản thân đã có cố gắng nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn
chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong các thầy
cô giáo cùng các bạn đóng góp ý kiến, để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Hà Nội, ngày 26 tháng 5 năm 2015
Sinh viên:
Phùng Mạnh Tiến

CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU XE URAL_375D VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ CẢI TIẾN
1. Tổng quan về xe Ural – 375D
1.1. Công dụng của xe ôtô Ural – 375D
Ural - 375D là xe tải có tính việt dã đa năng 6x6 được sản xuất ở nhà máy chế tạo ô

tô ural ở thành phố Miass (Nga). Xe được chế tạo cho quân đội Nga . Ural - 375D sử
dụng động cơ xăng.Xe Ural - 375D được nhập khẩu vào Việt Nam và Sử dụng chủ yếu
để vận chuyển hàng hóa vật dụng trong quân đội ta,đôi khi được dùng để chuyên chở
binh lính(tối đa 27 người).
Xe Ural - 375D có 1 ca bin ,cabin có 1 cho ngồi ,vỏ ca bin được bọc bằng thép.
Động cơ lắp trên trên xe Ural - 375D là loại động cơ 4 kỳ có ký hiêu ZIL-375YA V8
180 mã lực và gồm 8 xylanh. Hệ thống truyền lực của xe ở dạng nhiều cấp .Trong đó
ly hợp lắp trên xe là loại ly hơp 2 đĩa ma sát khô thường đóng ,được dẫn động điều

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

6


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

khiển bằng cơ khí.Hộp số được lắp trên xe là hộp số tay 5 cấp số tiến và một số lùi.
Hộp phân phối 2 cấp khóa vi sai ,giảm xóc trước kiểu nhíp treo giảm xóc sau kiểu đòn
ghánh.
Hệ thống Phanh trên xe là loại phanh tang trống trên tất cả các bánh xe, có độ an
toàn cao dễ điều khiển. Áp suất lốp được điều khiển.
Xe Ural – 375D có vận tốc tối đa là 76 Km/h.
1.2. Các thông số kỹ thuật của xe ôtô Ural - 375D

Thông số
- Kích thước bao [dài x rộng x cao] (mm)
- Chiều rộng cơ sở [trước và sau] (mm)
- Chiều dài cơ sở (mm)
- Trọng lượng toàn bộ xe (N)
Phân cho cầu trước

Phân cho cầu sau
- Tốc độ cực đại (km/h)
- Động cơ
- Thứ tự làm việc của các xilanh
- Công suất cực đại, ở 2700 vg/ph (kW)
- Mômen xoắn cực đại, ở 1800 vg/ph (Nm)
- Ly hợp

- Tỉ số truyền của hộp số

Ural-375D
7375x2674x2980
2000x2715
6020
110950
38800
72150
76
ZIL-375YA V8
1-5-4-2-6-3-7-8
133
400
2 đĩa, ma sát khô, dẫn động cơ
khí
I : 6,314 ; II : 2,89 ;
III : 1,64 ; IV : 1 ;
V : 0,724

- Tỉ số truyền của truyền lực chính
- Kích thước lốp


Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

; lùi : 5,31
4,5
8,25 – 16

7


ỏn tt nghip Thit k ci tin li hp xe URAL-375D

2. Đặc điểm kết cấu cụm ly hợp xe Ural 375D

Hình 1. Ly hợp lắp trên xe Ural 375D
1. Xơng đĩa ; 2. Đĩa ép trung gian ; 3. Bulông hạn chế ; 4. Đĩa ép ngoài 5. Càng
nối ; 6. Đòn mở ly hợp ; 7. Lò xo đỡ tấm chặn ; 8. ống bơm mỡ; 9. Vòng bắt lò
xo với tấm chặn ; 10. Bi T ; 11. Lò xo hồi vị khớp nối 12. Khớp nối ; 13. Càng
mở ly hợp ; 14. Tấm chặn đầu đòn mở ; 15. Trục của càng mở ly hợp ; 16. Lò xo
ép ; 17. Vỏ trong ly hợp ; 18. Đệm cách nhiệt ; 19. Bulông bắt chặt vỏ ly hợp với
bánh đà ; 20. Nắp của cácte ly hợp ; 21. Bánh đà ; 22. Đĩa ma sát ; 23. Trục ly

Phựng Mnh Tin - Lp ụtụ K49

8


ỏn tt nghip Thit k ci tin li hp xe URAL-375D

hợp ; 24. Moayơ ; 25. Lò xo giảm chấn ; 26. Tấm đĩa ; 27. Bulông bắt đòn tách

đĩa ép trung gian.

- Ly hp lp trờn xe Ural 375D l ly hp hai a ma sat khụ thng úng. B phn
ch ng ca ly hp gm : bỏnh 2, lp ghộp vi v trong ca ly hp 6 , bng cỏc
bulong , a ộp trung gian 2 v cỏc a ngoi 5 c ch to bng gang , cỏc a ộp ch
ng liờn kt vi bỏnh bng ngừng (ũn tỏch). Ngừng c bt vo a ộp trung
gian bng cỏc bulong v lp vi mt tr bỏnh .Mt ngoi ca a ộp ngoi cú phn
li lp cỏc lũ xo ộp 17 . Lũ xo ộp c ch to bng thộp 60 C2 ,gm cú 12 lũ xo
c b trớ xung quanh, gia lũ xo v a ộp cú m cỏc nhit.
B phn b ng ca ly hp gm cú hai a ma sỏt 3 ,mi a b ng gm hai tm ma
sỏt c ghộp vi nhau qua xng a bng cỏc inh tỏn , xng a c ch to bng
thộp ,trờn cú cỏc rónh x v c ghộp vi Moay c ch to bng thộp 40 X v s
lng l hai moay .trong lũng moay cú then hoa v cú th trt trờn trc ly hp .B
phn gim chn gm 8 lũ xo gim chn c t trờn cỏc rónh hỡnh ch nht trờn
xng a v moay . Trc ly hp c ch to bng thộp 40X v cú bỏnh rng lin
trc.
-

H thng dn ng ca xe Ural 375-D l dn ng c khớ

Phựng Mnh Tin - Lp ụtụ K49

9


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

- Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp
Q=


PΣ′
i cη

(N)

Trong đó :
P'∑ - tổng lực ép cực đại của các lò xo ép tác dụng lên đĩa ép.
ic - tỉ số truyền chung của hệ thống dẫn động.
η - hiệu suất của cơ cấu dẫn động, thường chọn η = 0,75 ÷ 0,80
Ta chọn

η = 0,8

Theo sơ đồ hình 3.19 ta có :

ic =

a cegm
bdf h n

Trong đó :
40
a
=
= 3,33 là tỉ số truyền của bàn đạp ly hợp và đòn dẫn động.
b
12
c
7
= = 0,875 là tỉ số truyền của đòn dẫn động.

d
8

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

10


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

e
15
=
= 1,36
f
11
g
140
=
= 1,79
h
78

là tỉ số truyền của đòn dẫn động.
là tỉ số truyền của đòn quay và càng mở ly hợp.

m
97
=
= 4,85 là tỉ số truyền của đòn mở ly hợp.

n
20

ic =

a cegm
= 3,33 . 0,875 . 1,36 . 1,79 . 4,85 = 34,4
bdf h n

Tổng lực ép của tất cả các lò xo ép tác dụng lên đĩa ép khi ly hợp làm việc được
xác định theo công thức :
F∑ =

Mc
800
=
= 5880,71 (N)
k z µRµ z µ
1.0,25.0,136038.4

Trong đó:
kz – Hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sát trong các bộ
phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và bị động. Đối với ly hợp ô tô,
có thể lấy kz = 1.
μ – Hệ số ma sát, tra bảng 3[2] với bề mặt ma sát là thép với phêrađô ta có μ =
0,25.
F∑ – Lực ép tổng thể lên bề mặt đĩa ma sát.
Rμ – Bán kính ma sát trung bình, Rμ = 136,038 mm.
zμ – Số bề mặt ma sát, zμ = 4
Vậy lực của người lái tác dụng lên bàn đạp:

Qbđ =

PΣ′
1, 2.5880, 71
=
= 256 N
i cη
34, 4 ×0,8

Nhận xét:
- Lực đạp bàn đạp = 256 N tuy vẫn nhỏ hơn giá trị cho phép (500 N) nhưng vẫn còn
khá lớn, gây khó khăn cho người điều khiển. Với đặc điểm xe quân sự luôn phải
chạy những quãng đường dài nên lực bàn đạp lớn sẽ gây mệt mỏi cho người lái.

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

11


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

Dẫn động nhiều khâu khớp ,đòi hỏi độ chinh xác cao, tỷ số truyền cơ khí bị giới
hạn.
- Ngoài ra các xe quân sự còn làm việc trong những điều kiện vô cùng khắc nghiệt
và việc bảo dưỡng thường xuyên bị hạn chế.Trong quá trình sử dụng li hợp sẽ bị
mòn nên các lò xo ép sẽ bị dãn ra,gây giảm lực ép tổng thể của các lò xo ép lên đĩa
ép.
3. Phân tích chọn phương án thiết kế cải tiến
Qua tìm hiểu kết cấu, nguyên lý hoạt động, ta thấy li hợp xe Ural-375D còn có nhiều
nhược điểm:

-

Lực đạp bàn đạp vẫn còn lớn

-

Khi li hợp bị mòn thì lực ép của li hợp sẽ bị giảm

Để khắc phục những nhược điểm đó ta đưa ra các phương án cải tiến sau.
- Để giảm lực bàn đạp có 2 phương án:
Phương án 1: Tăng tỉ số truyền dẫn động từ bàn đạp đến đầu đòn mở
Phương án này có thể giảm lực bàn đạp cho người lái nhưng có nhựơc điểm là làm tăng
hành trình bàn đạp.Vì vậy phương án này không giảm được lực bàn đạp một cách đáng
kể vì bị giới hạn bởi hành trình bàn đạp cho phép. Ngoài ra khi tăng tỉ số truyền sẽ tăng
số lượng khâu khớp và làm cho hiệu suất của hệ thống dẫn động giảm xuống do ma sát
qua các khâu khớp.
Phương án 2: Thiết kế thêm bộ phận trợ lực cho li hợp
- Phương án này làm giảm lực bàn đạp 1 cách hiệu quả,đồng thời không làm thay đổi tỉ
số truyền dẫn động. Do đó không làm tăng hành trình bàn đạp quá tiêu chuẩn cho phép
Nhận xét:
- Trong 2 phương án đã nêu thì phuơng án 2 có nhiều ưu điểm vuợt trội. Do đó để giảm
lực bàn đạp ta sẽ thiết kế thêm bộ phận trợ lực cho li hợp
- Trên cơ sở hệ thống dẫn động của xe URAL-375D là dẫn động cơ khí nên ta sẽ lắp
thêm bộ trợ lực khí nén cho xe.

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

12



Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

- Để lực ép li hợp không giảm khi li hợp bị mòn ta thay đổi kết cấu li hợp sử dụng
lò xo ép đặt nằm nghiêng
Phương án này sử dụng các lò xo ép đặt nghiêng một góc so với phương ngang. Góc
nghiêng này có thể thay đổi một giá trị nhỏ tuỳ theo độ mòn của đĩa ma sát,giúp cho
lực ép li hợp không thay đổi nhiều trong quá trình sử dụng.
3.1. Li hợp có lò xo ép đặt nghiêng và ép vào đầu đòn mở:

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

13


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

1 – Lò xo giảm chấn

2 – ổ lăn

3 – Bánh đà

4 – Lò xo đĩa ép trung gian

5 – Đĩa ép trung gian

7 – Đĩa ép ngoài

6 – Đĩa ma sát


9 – Lò xo hồi vị

8 – Bulông hạn chế

11 – Lò xo ép

10 – Đòn mở

12 – Bi “T”

13 – Càng mở
Nguyên lý hoạt động:
- Ở trạng thái đóng: Các lò xo ép 11 một đầu tì vào vỏ ly hợp, đầu kia tì vào đầu dưới
đòn mở 10 ép chặt toàn bộ đĩa ép ngoài 7, đĩa ép trung gian 5 và hai đĩa ma sát 6 vào
bánh đà tạo thành một khối cứng giữa các chi tiết chủ động và bị động của ly hợp,
mômen được truyền từ động cơ tới bộ phận chủ động, bị động và tới trục ly hợp.
- Ở trạng thái mở: Khi cần mở ly hợp người ta tác dụng một lực vào bàn đạp, thông qua
cơ cấu dẫn động làm cho đầu càng mở dịch sang phải. Khi khe hở δ giữa đầu càng mở
13 và bi “T” 12 được khắc phục thì lực từ càng mở tác dụng lên bi “T” làm dịch ống
mở sang phải theo. Đầu phía trái ống mở có gắn với lò xo ép và cũng làm cho lò xo bị
ép lại không tác dụng lực lên đòn mở nữa. Ngay khi lực ép lò xo không còn thì đòn mở
được tự do. Lúc này, lò xo hồi vị 9 có tác dụng kéo đòn mở ra theo để tạo khe hở giữa
đĩa ép ngoài với đĩa ma sát và đĩa trung gian, bánh đà. Đĩa ép trung gian dịch chuyển
chạm vào đầu bulông hạn chế và dừng lại. Đĩa ép ngoài tiếp tục dịch chuyển về phía
phải để ngắt ly hợp. Do đó trục ly hợp được quay tự do ngắt đường truyền mômen từ
động cơ tới trục ly hợp.
- Ưu điểm:
+ Với loại ly hợp này có lò xo ép đặt nằm nghiêng một góc so với phương
ngang. Góc nghiêng này có thể thay đổi với một giá trị nhỏ tùy theo độ mòn của đĩa ma
sát giúp cho lực ép không thay đổi quá nhiều trong quá trình sử dụng. Ngoài ra, các lò

xo này tác dụng lên đầu dưới đòn mở mà không tác dụng trực tiếp lên đĩa ép, nhờ đó có
lợi về lực hơn so với loại ly hợp mà lò xo tác dụng trực tiếp vào đĩa ép.

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

14


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

3.2. Thiết kế phương án trợ lực cho li hợp
∆

2
O1
1
3

Qbđ

19
18

6

δ O4

O2
4
5


O3

7

A

B

16

8
14
9

a

17
15

10
11
12
13
Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí có cường hóa khí nén
1. Bàn đạp ly hợp

;

3 ; 5. Thanh kéo


2 ; 4 ; 7 ; 8 ; 18. Đòn dẫn động

;

6. Lò xo hồi vị

9. Mặt bích của xilanh phân phối

;

10. Thân van phân phối

11. Đường dẫn khí nén vào

;

12. Phớt van phân phối

13. Đường dẫn khí nén

;

14. Piston van phân phối

15. Cần piston

;

16. Càng mở ly hợp


17. Xilanh công tác

;

19. Bạc mở ly hợp

Nguyên lý làm việc :
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp 1, làm cho đòn dẫn động 2
quay quanh O1 , thông qua thanh kéo 3 làm đòn 4 quay quanh O 2 và qua thanh kéo 5

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

15


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

làm đòn dẫn động 7 quay quanh O 3 . Nhờ có đòn dẫn động 8 cùng với mặt bích của
xilanh phân phối 9 và đẩy thân van phân phối 10 sang phải (theo chiều mũi tên). Khi
mặt phải của thân van phân phối chạm vào đai ốc hạn chế hành trình nắp trên cần
piston 15 thì làm cho càng mở ly hợp 16 quay quanh O 4 và đẩy bạc mở ly hợp 19 sang
trái (theo chiều mũi tên). Ly hợp được mở.
Đồng thời với việc khi nắp bên phải của thân van phân phối tỳ vào đai ốc hạn
chế hành trình của cần piston 15 thì đầu piston van phân phối 14 cũng tỳ vào phớt van
12 và làm van 12 mở ra. Khí nén lúc này từ khoang A qua van 12 vào khoang B, rồi
theo đường dẫn khí nén 13 vào xilanh 17 và đẩy xilanh lực dịch chuyển làm đòn dẫn
động 18 quay quanh O4 . Kết hợp với càng mở ly hợp 16 quay và đẩy bạc mở ly hợp 19
sang trái. Ly hợp được mở.
Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp ly hợp 1 thì dưới tác dụng của lò xo hồi

vị 6 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu. Đồng thời thông qua đòn dẫn động 8 kéo thân
van phân phối 10 sang trái, khi mặt đầu bên phải của piston 14 chạm vào mặt bích bên
phải của thân van thì piston 14 được đẩy sang trái, làm càng mở ly hợp 16 quay và đẩy
bạc mở ly hợp 19 sang phải. Cùng lúc đó, dưới tác dụng của lò xo hồi vị phớt van phân
phối 12 và đẩy van này đóng kín cửa van. Khí nén từ xilanh lực 17 theo đường dẫn khí
nén 13 vào khoang B và qua đường thông với khí trời a ở thân piston 14 ra ngoài. Lúc
này ly hợp ở trạng thái đóng hoàn toàn.
Ưu điểm : Hệ thống dẫn động làm việc tin cậy, khi cường hóa khí nén hỏng thì
hệ thống dẫn động cơ khí vẫn có thể điều khiển ly hợp được.
Nhược điểm : Khi cường hóa hỏng thì lực bàn đạp lớn. Loại hệ thống dẫn động
này phù hợp với những xe có máy nén khí.
Phương án này đảm bảo nguyên tắc :
- Lực bàn đạp phải đủ lớn để có cảm giác mở ly hợp.
- Sử dụng phải chắc chắn nhẹ nhàng.
- Dễ chăm sóc, bảo dưỡng và sửa chữa.

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

16


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LI HỢP
1. Xác định mômen ma sát của ly hợp
Ly hợp cần được thiết kế sao cho nó phải truyền được hết mômen của động cơ
và đồng thời bảo vệ được cho hệ thống truyền lực khỏi bị quá tải. Với hai yêu cầu như
vậy mômen ma sát của ly hợp được tính theo công thức :
Mc = βMe max

Trong đó :

Me max - mômen xoắn cực đại của động cơ.
β - hệ số dự trữ của ly hợp.

Hệ số β phải lớn hơn 1 để đảm bảo truyền hết mômen của động cơ trong mọi
trường hợp. Tuy nhiên hệ số β cũng không được chọn lớn quá để tránh tăng kích thước
đĩa bị động và tránh cho hệ thống truyền lực bị quá tải. Hệ số β được chọn theo thực
nghiệm.
Tra bảng 1 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", ta xác định hệ
số dự trữ của ly hợp :
Ta chọn

Với ôtô tải làm việc có kéo rơmoóc :

β = 2,0 ÷ 3,0.

β=2

Vậy mômen ma sát của ly hợp :
Mc = βMe max = 2 . 400 = 800 (Nm)
2. Xác định kích thước cơ bản của ly hợp
2.1. Xác định bán kính ma sát trung bình của đĩa bị động
Mômen ma sát của ly hợp được xác định theo công thức :
Mc = β Me max = µ P∑ Rtb i
Trong đó :

µ - hệ số ma sát.
P∑ - tổng lực ép lên các đĩa ma sát (N).
i - số đôi bề mặt ma sát.

Rtb - bán kính ma sát trung bình (mm).

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

17


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

Tính sơ bộ đường kính ngoài của đĩa ma sát theo công thức kinh nghiệm :
M emax
C

D2 = 2 R2 = 3,16
Trong đó :

Me max - mômen cực đại của động cơ, tính theo Nm.
D2 - đường kính ngoài của đĩa ma sát, tính theo cm.
C - hệ số kinh nghiệm.

Do đó:D = 3,16

Với ôtô tải

C = 3,6

400
= 33,309 (cm) = 333,09 (mm)
3,6


Chọn đường kính ngoài tấm ma sát D = 340 mm.Nên R = 170 mm.
Bán kính trong của vòng ma sát được tính theo bán kính ngoài:
r = (0,53 ÷ 0,75) R = 90,1 ÷ 127,5 (mm)
Khi đĩa ma sát quay với vận tốc góc ω nào đó, vận tốc tiếp tuyến ở một điểm x bất kỳ
Vx = ωRx . Điều này có nghĩa là vận tốc trượt ở mép trong của đĩa nhỏ hơn vận tốc
trượt ở mép ngoài, do vậy phía trong đĩa sẽ bị mòn ít hơn phía ngoài. Sự chênh lệch về
tốc độ mài mòn càng lớn nếu các bán kính r và R chênh nhau càng lớn. Do đó với ô tô
tải có số vòng quay thấp thì có thể lấy r xa với R.
Chọn r = 95 mm.
Bán kính làm việc trung bình của đĩa ma sát, theo công thức 3.2[1]:
Rμ =

2 R3 − r 3
2 1703 − 953
=
= 136,038 (mm)
3 R2 − r 2
3 1702 − 952

2.2. Xác định số lượng đĩa bị động
Số đôi bề mặt ma sát được tính theo công thức :
Mc

Mc

i = µ P R = 2π R 2 b µ[q]
Σ
µ
µ
Trong đó :


Mc - mômen ma sát của ly hợp.
b - bề rộng tấm ma sát gắn trên đĩa bị động.
b = R2 - R1 = 170 - 95 = 75 mm
[q] - áp lực riêng cho phép trên bề mặt ma sát.

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

18


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

Tra bảng 3 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", với nguyên liệu
làm các bề mặt là thép với phêrađô. Ta chọn hệ số ma sát :

µ = 0,25

Tra bảng 3 Sách hướng dẫn "Thiết kế hệ thống ly hợp của ôtô", ta xác định áp
[q] = 0,1 ÷ 0,25 kN/m2

lực riêng cho phép :

[q] = 0,17 kN/m2

Ta chọn
Mc

Do đó:


i = 2π R 2 bµ[ q] =
µ

80 ×100
= 2,16
2 ×3,14 ×13,6 ×7,5 ×0,25 ×170 ×10−2
2

Số đôi bề mặt ma sát phải là số chẵn. Lấy i = 4
Vậy số lượng đĩa bị động của ly hợp là: n = 2
2.3 Xác định áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát
Biểu thức tính mômen ma sát được tính theo công thức
Mc = Mμ = Fμ Rμ = kz μ F∑ Rμ zμ
Trong đó:
kz – Hệ số kể đến sự giảm lực ép lên các bề mặt làm việc do ma sát trong các bộ
phận dẫn hướng và các then hoa trên các đĩa chủ động và bị động. Đối với ly hợp ô tô,
có thể lấy kz = 1.
μ – Hệ số ma sát, tra bảng 3[2] với bề mặt ma sát là thép với phêrađô ta có μ =
0,25.
F∑ – Lực ép tổng thể lên bề mặt đĩa ma sát.
Rμ – Bán kính ma sát trung bình, Rμ = 136,038 mm.
zμ – Số bề mặt ma sát, zμ = 4
Do đó:
F∑ =

Mc
800
=
= 5880,71 (N)
k z µRµ z µ

1.0,25.0,136038.4

Áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát được tính:
q=

5880,71
FΣ
=
= 94183,047 (N/m2) ≈ 0,094 (MPa)
2
2
π (0,17 2 − 0,095 2 )
π (R − r )

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

19


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

Đối với ô tô tải thì [q] = 0,14 ÷ 0,21 MPa , do đó áp suất tác dụng trên thỏa mãn yêu
cầu.
3. Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp
Khi đóng ly hợp có thể xảy ra hai trường hợp :
- Đóng ly hợp đột ngột tức là để động cơ làm việc ở số vòng quay cao rồi đột
ngột thả bàn đạp ly hợp. Trường hợp này không tốt nên phải tránh.
- Đóng ly hợp một cách êm dịu : Người lái thả từ từ bàn đạp ly hợp khi xe khởi
động tại chỗ sẽ làm tăng thời gian đóng ly hợp và do đó sẽ tăng công trượt sinh ra trong
quá trình đóng ly hợp. Trong sử dụng thường sử dụng phương pháp này nên ta tính

công trượt sinh ra trong trường hợp này.
3.1. Công trượt và công trượt riêng:
a. Công trượt:
Phương pháp này sử dụng công thức tính theo kinh nghiệm của Viện HAMH.
5, 6GM e max (no /100) 2 rb2
L=
ioih i f (0,95M e max it − Grbψ )

Trong đó :
L - Công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ (Nm).
G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô, 11095 kG = 108841,95 N.
Me max - Mômen xoắn cực đại của động cơ, Me max = 400 Nm.
no - Số vòng quay của động cơ khi khởi động ôtô tại chỗ.
Chọn

no = 0,75 ne max = 0,75 . 2700 = 2025 (vg/ph)

Với ne max là số vòng quay cực đại của động cơ.
rb – Bán kính làm việc của lốp: rb = λ.r0 = λ (B +

d
)25,4
2

Ở đây có λ là hệ số biến dạng của lốp, chọn lốp áp suất cao: λ = 0,95
rb = 0,95(

16
+ 8,25)25,4 = 392,1125 (mm) = 0,392 (m)
2


i0 – Tỉ số truyền của truyền lực chính, i0 = 4,5

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

20


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

ih – Tỉ số truyền của hộp số chính, ih1 = 6,314
ip – Tỉ số truyền của hộp số phụ, ip = 1
it – Tỉ số truyền của hệ thống truyền lực:
it = i0 ih ip = 4,5 . 6,314 . 1 = 28,413
Ψ - hệ số cản tổng cộng của đường: Ψ = f + tg
Với: f - Hệ số cản lăn.

; α - Góc dốc của đường.

Khi tính toán ta có thể chọn Ψ = 0,16.
Vậy công trượt của ly hợp khi khởi động tại chỗ là:
L=

5, 6 ×108841,95 ×400(2025 /100) 2 0,392 2
= 136181,5 (Nm)
4,5.6,314.1(0,95 ×400 ×28, 413 − 108841,95 ×0,392 ×0,16)

b. Công trượt riêng:
Theo công thức 16[2]:
L


L

136181,5

l0 = Fz = π ( R 2 − r 2 ) z =
= 545256,8 (J/m2)
π (0,17 2 − 0, 0952 )4
µ
µ
Tra bảng 2.1[1], công trượt riêng giới hạn với ô tô tải, hệ số cản tổng cộng Ψ = 0,16 là
[l0] = 650000 J/m2.
Vậy l0 < [l0], công trượt riêng thỏa mãn điều kiện cho phép.
3.2. Kiểm tra theo nhiệt độ các chi tiết
Đối với đĩa ép trung gian, khi bị trượt thì cả 2 bề mặt đều trượt. Trong khi với bánh đà
và đĩa ép ngoài thì chỉ có 1 bề mặt bị trượt. Bởi vậy, khi bị trượt thì đĩa ép trung gian
có độ tăng nhiệt độ gấp hai lần so với đĩa ép ngoài và bánh đà. Do đó chỉ cần kiểm tra
điều kiện tăng nhiệt độ của đĩa ép trung gian sao cho thỏa mãn điều kiện cho phép là
được.
Mức gia tăng nhiệt độ được tính theo công thức 3.16[1]:
Δt =

γL
cmd

Trong đó:

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

21



Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

γ – Phần nhiệt truyền cho đĩa ép, với đĩa ép trung gian của ly hợp hai đĩa thì γ =
0,5.
L – Công trượt sinh ra khi ly hợp bị trượt.
c – Nhiệt dung riêng của vật liệu chế tạo đĩa, với thép c = 481,5 J/kg. 0C
md – Khối lượng đĩa, tra bảng 5[2] ta có md = 13,9 kg.
Do đó:Δt =

0,5.119019,524
= 8,892 0C
481,5.13,9

Mà với ô tô không kéo moóc thì [Δt] = 10 0C , do đó mức gia tăng nhiệt độ nằm trong
giới hạn cho phép.
- Khi đĩa ép ngoài bị nung nóng (với độ tăng nhiệt độ ∆T chỉ bằng 1/2 độ tăng nhiệt độ
của đĩa ép trung gian), thì lò xo ép cũng có độ tăng nhiệt độ còn nhỏ hơn độ tăng nhiệt
độ của đĩa ép ngoài (do có đệm cách nhiệt). Do vậy, ta không cần kiểm tra nhiệt độ của
lò xo ép.
4. Tính bền các chi tiết của ly hợp:
4.1. Tính sức bền đĩa bị động:
Xương đĩa bị động được chế tạo từ thép 65 nhiệt luyện bằng cách tôi thể tích hoặc thép
20 tôi thấm. Chiều dày xương đĩa chọn bằng 2 mm. Chiều dày tấm ma sát chọn bằng
4,5 mm, vật liệu làm từ phêrado đồng.
Đĩa bị động được kiểm bền cho 2 chi tiết: đinh tán và moayơ.
a. Đinh tán:
Chọn đinh tán có đường kính d = 4 mm. Chúng được bố trí trên hai dãy vòng tròn có
bán kính là:

- Bán kính vòng trong: r1 = 0,12 m.
- Bán kính vòng ngoài: r2 = 0,145 m.
Nếu coi lực tác dụng lên đinh tán tỷ lệ thuận với bán kính của vòng tròn bố trí đinh tán,
theo công thức 32[2] và 33[2] ta có:
F1 =

M e max r1
400.0,12
=
= 677,488 (N)
2
2
2( r1 + r2 )
2(0,122 + 0,1452 )

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

22


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

F2 =

M e max r2
400.0,145
=
= 818, 631 (N)
2
2

2( r1 + r2 )
2(0,122 + 0,1452 )

Ở đây: F1 – Lực tác dụng lên vòng đinh tán có bán kính r1.
F2 – Lực tác dụng lên vòng đinh tán có bán kính r2.
Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.
F
τc = π d2 ≤ [τc]
n
4

;

σcd =

F
≤ [σcd]
nld

Trong đó :
τc - Ứng suất cắt của đinh tán ở từng dãy.
σcd - Ứng suất chèn dập của đinh tán ở từng dãy.
F - Lực tác dụng lên đinh tán ở từng dãy.
n – Số đinh tán bố trí ở mỗi vòng, chọn n = 12 với cả hai vòng.
d – Đường kính đinh tán, chọn d = 4 mm.
l – Chiều dài bị chèn dập của đinh tán, bằng một nửa chiều dày đĩa bị động.
l = 0,5. 4,5 = 2,25 (mm)
[τc] - Ứng suất cắt cho phép của đinh tán. [τc] = 10 MPa.
[σcd] - Ứng suất chèn dập cho phép của đinh tán. [σcd] = 25 MPa.
Thay số vào ta có:

677, 488
τc1 = π 0, 004 2
12
4

= 4492731,837 (N/m2) = 4,493 (MPa)

818, 631
τc2 = π 0, 004 2
12
4

= 5428715,426 (N/m2) = 5,429 (MPa)

σcd1 =

677,488
= 6273037,037 (N/m2) = 6,273 (MPa)
12.0,00225.0,004

σcd2 =

818,631
= 7579916,667 (N/m2) = 7,580 (MPa)
12.0,00225.0,004

Vậy tất cả các đinh tán đều thỏa mãn độ bền cho phép.

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49


23


Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

b. Moayơ đĩa bị động:
Chiều dài của moayơ đĩa bị động được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị
động. Moayơ được ghép với xương đĩa bị động bằng đinh tán và lắp với trục ly hợp
bằng then hoa.
Chiều dài moayơ thường chọn bằng đường kính ngoài của then hoa trục ly hợp. Khi
điều kiện làm việc nặng nhọc thì chọn L = 1,4 D (D là đường kính ngoài của then hoa
trục ly hợp). Với ly hợp có hai đĩa bị động thì chiều dài mỗi moayơ riêng biệt phải
giảm nhiều.
Khi làm việc then hoa của moayơ chịu ứng suất chèn dập và ứng suất cắt được xác
định theo công thức :
4M emax

τc = z z Lb(D + d) ≤ [τc]
1 2

8M emax

σcd = z z L(D 2 − d 2 ) ≤ [σcd]
1 2

Trong đó :
Me max - Mômen cực đại của động cơ.

Me max = 400 Nm.


z1 - Số lượng moay ơ riêng biệt, với ly hợp có 2 đĩa bị động thì z1 = 2.
z2 - Số then hoa của một moayơ, z2 = 10.
L - Chiều dài moayơ, chọn L = 0,04 m.
D - Đường kính ngoài của then hoa, D = 0,042 m.
d - Đường kính trong của then hoa, d = 0,03 m.
b - Bề rộng của một then hoa, b = 0,006 m.
Các thông số trên được chọn theo xe tham khảo.
Với vật liệu chế tạo moayơ là thép 40X thì ứng suất cho phép của moayơ là:
[τc] = 10 MN/m2

;

[σcd] = 20 MN/m2

Do đó:
τc =
σcd =

4.400
= 4629629,63 (N/m2) = 4,630 (MPa)
2.10.0, 04.0, 006(0, 042 + 0, 03)
8.400
= 4629629,63 (N/m2) = 4,630 (MPa)
2.10.0, 04(0, 0422 − 0, 032 )

Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

24



Đồ án tốt nghiệp – Thiết kế cải tiến li hợp xe URAL-375D

Vậy moay ơ đảm bảo độ bền cho phép.
c. Đinh tán nối moayơ với xương đĩa bị động:
Chọn đường kính đinh tán d = 8 mm.
Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất chèn dập.
F
τc = π d2 ≤ [τc]
n
4

;

σcd =

F
≤ [σcd]
nld

Trong đó :
F - Lực tác dụng lên đinh tán.
F=

400
M emax
=
= 3278,689 (N)
2 ⋅ 0,061
2r


Với: r - Bán kính đặt đinh tán, chọn r = 0,061 m.
n - Số lượng đinh tán ở một moayơ, n = 3 đinh.
d - Đường kính đinh tán, d = 8 mm = 0,008 m.
l - Chiều dài bị chèn dập của đinh tán, l = 4 mm = 0,004m.
Có:

3278, 689
τc = π 0, 0082 = 21742481,72 (N/m2) = 21,742 (MPa)
3
4

σcd =

3278,689
= 34153010,42 (N/m2) = 34,153 (MPa)
3.0,004.0,008

Mà trị số ứng suất cho phép của đinh tán là:
[τc] = 30 MPa

;

[σcd] = MPa

Vậy đinh tán đảm bảo độ bền cho phép.
4.2. Trục ly hợp:
Đối với ôtô, trục ly hợp vừa là trục sơ cấp hộp số, đầu cuối của trục có cặp bánh răng
nghiêng luôn ăn khớp. Đầu trước của trục lắp ổ bi và đặt trong khoang của bánh đà,
đầu sau lắp ổ bi trên thành vỏ hộp số.
a. Chế độ tính toán trục ly hợp :


Phùng Mạnh Tiến - Lớp ôtô K49

25