BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN THẾ TIỆP

KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC
HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG LY HỢP Ô TÔ BẰNG THỦY LỰC

Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HOAN

Hà Nội – Năm 2013


MỤC LỤC
MỤC LỤC ...................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................3
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN .......................................................................................5
1. 1 Giới thiệt chung về công nghiệp ô tô Việt Nam ..............................................5
1.2.Khái quát về ly hợp ô tô ....................................................................................6
1.2.1 Vai trị của ly hợp trong ơ tơ ......................................................................6
1.2.2 Phân loại ly hợp..........................................................................................8
1.2.3 Cấu tạo ly hợp ............................................................................................9
1.2.4 Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh .......................................17
1.3 Đề tài luận văn ................................................................................................18
1.4 Phương pháp nghiên cứu: ...............................................................................18
1.5 Nội dung của luận văn: ...................................................................................19

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DẪN ĐỘNG LY HỢP....................20
2.1 Các mơ hình mơ phỏng ...................................................................................20
2.1.1 Mơ hình truyền sóng ................................................................................20
2.1.2 Mơ hình đàn hồi .......................................................................................20
2.1.3 Mơ hình khơng đàn hồi ............................................................................21
2.2 Các phương trình mơ tả hệ thống ....................................................................22
2.2.1 Phương trình chuyển động .......................................................................22
2.2.2 Phương trình dịng chảy chất lỏng ...........................................................24
2.2.3 Phương trình lưu lượng ............................................................................27
2.3 Mơ hình tốn học đàn hồi ..............................................................................28
CHƯƠNG III: MƠ PHỎNG VÀ TÍNH TỐN DẪN ĐỘNG LY HỢP ..................39
3.1Tính chọn các kích thước và các thơng số cơ bản của ly hợp.........................39
3.1.1. Xác định mô men ma sát mà ly hợp cần truyền .....................................40
3.1.2 Xác định các thông số và các kích thước cơ bản .....................................41
3.1.3 Tính tốn độ cứng C của lò xo tương đương ...........................................45
3.1.4 Xác định lực tác dụng lên bàn ép để cắt ly hợp .......................................45
3.2.Lựa chọn mơ hình mơ phỏng ..........................................................................46
3.3Sử dụng MatlabSimulink để để tính tốn động lực học dẫn động ...................49

1


3.3.1Khái quát về Matlab Simulink ..................................................................49
3.3.2 Áp dụng Simulink vào thiết kế và phân tích ............................................55
3.4 Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số kết cấu ...........................................59
3.4.1 Ảnh hưởng của độ nhớt động học ν .........................................................59
3.4.2 Ảnh hưởng của hệ số cản trong hệ thống dẫn động (ζ)............................63
KẾT LUẬN CHUNG ................................................................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................68


2


LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với
sự phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và
thu được những thành tựu quan trọng. Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến
trong đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Ngành công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế
của một quốc gia đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ơtơ phục
vụ cho việc vận chuyển hàng hố, phục vụ mục đích đi lại của con người. Ngồi ra
ơtơ cịn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như : Y tế, cứu hoả, cứu hộ. Do vậy
phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một trong những mục tiêu chiến lược
trong sự phát triển của đất nước. Thực tế nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển
ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài hạn đến năm 2015, 2020.
Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước phát triển trên thế
giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các cơng nghệ tiên tiến trên
thế giới trong đó có cơng nghệ về ôtô. Công nghệ ôtô mặc dù là một công nghệ xuất
hiện đã lâu nhưng trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ,
liên tục các cơng nghệ mới đã được phát minh nhằm hồn thiện hơn nữa ơtơ truyền
thống. Ngồi ra người ta cịn phát minh ra những công nghệ mới nhằm thay đổi ôtô
truyền thống như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu
Hydro, ơtơ có hệ thống lái tự động…. Tuy nhiên trong điều kiện của nước ta, chúng
ta chỉ cần tiếp thu và hồn thiện những cơng nghệ về ôtô truyền thống.
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 trị quan trọng trong hệ thống truyền
lực của ơtơ. Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ơtơ, tính năng
điều khiển của ơtơ, 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. Do đó em đã được giao đề tài “ Khảo sát và

tính toán động lực học hệ thống dẫn động ly hợp ô tô bằng thủy lực” để nghiên
cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô và quy trình thiết kế chế tạo hệ

3


thống ly hợp cho ôtô. Với đề tài được giao, em đã chọn xe Ford Focus làm xe cơ sở
để tham khảo các thông số ban đầu. Trong nội dung luận văn, em đã trình bày
phương pháp tính tốn và phân tích các thơng số ảnh hưởng tới hiệu quả và chất
lượng làm việc của ly hợp ô tô dẫn động thủy lực.
Trong thời gian được cho phép, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể
của Thầy giáo – PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan cùng các thầy giáo trong bộ mơn Ơtơ
và xe chun dụng, em đã hồn thành luận văn của mình. Mặc dù bản thân đã có cố
gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo nhưng do kiến thức, kinh
nghiệm và thời gian hạn chế nên luận văn của em không thể tránh khỏi thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Trọng Hoan và các
thầy giáo trong bộ mơn Ơtơ và xe chun dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường
ĐHBK Hà Nội đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt đề tài luận văn này
Hà Nội, ngày 30 tháng 03 năm 2013
Học viên

Nguyễn Thế Tiệp

4


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. 1 Giới thiệt chung về công nghiệp ô tô Việt Nam
Ngành công nghiệp ô tô không chỉ giữ một vị trí quan trọng trong việc thúc

đẩy nền kinh tế quốc dân phát triển thông qua đáp ứng nhu cầu giao thơng vận tải,
góp phần phát triển sản xuất và kinh doanh thương mại mà còn là một ngành kinh tế
mang lại lợi nhuận rất cao nhờ sản xuất ra những sản phẩm có giá trị vượt trội. Sớm
nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này, các nước phát triển như
Mỹ, Nhật Bản, Anh, Pháp, Đức, Hàn Quốc,...đã rất chú trọng phát triển ngành cơng
nghiệp ơ tơ của riêng mình trong q trình cơng nghiệp hố để phục vụ khơng chỉ
nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các thị trường khác.
Đứng trước thực tế đó Việt Nam đã cố gắng xây dựng một ngành cơng
nghiệp ơ tơ của riêng mình với mục tiêu sản xuất thay thế nhập khẩu. Chính phủ
Việt Nam đã ln khẳng định vai trị chủ chốt của ngành công nghiệp ô tô trong sự
nghiệp phát triển kinh tế và luôn tạo điều kiện lợi thông qua việc đưa ra các chính
sách ưu đãi để khuyến khích các doanh nghiệp trong và ngồi nước đầu tư vào sản
xuất ơ tô và phụ tùng và đã thu được một số kết quả nhất định. Số lượng ô tô lưu
hành ngày càng tăng:
CƠ CẤU THỊ TRƯỜNG Ô TÔ VIỆT NAM
Năm

Nhập khẩu

Sản xuất trong nước

Tổng

2000

12.561

13.547

26.108


2005

20.794

59.147

79.941

2010

53.142

101.321

154.463

Nhà nước đã và đang có những chính sách hợp tác, thu hút các nhà đầu tư
trong và ngoài nước. Kết quả đạt được là đã thu hút được rất nhiều các nhà đầu tư
có thương hiệu mạnh, có uy tín trong lĩnh vực ơ tơ, có chiến lược phát triển lâu dài,
ổn định đồng thời phát triển đội ngũ lao động kỹ thuật, ngày càng có chất lượng
đảm bảo cho sự phát triển lâu dài bền vững của ngành ô tô Việt Nam

5


Ngành công nghiệp ô tô Viêt Nam từ chỉ nhập khẩu ô tô nguyên chiếc cho
đến sản xuất lắp ráp đến nay đã tự thiết kế, chế tạo sản xuất được một số loại phụ
tùng phục vụ cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô trong nước. Ly hợp là một trong
số các phụ tùng được sản xuất tại Việt Nam

Để sản xuất ra một phụ tùng ơ tơ nói chung và ly hợp nói riêng chúng ta
khơng thể bỏ qua được nghiên cứu và tính tốn lý thuyết trước khi đưa và sản xuất
và sử dụng
1.2.Khái quát về ly hợp ơ tơ
1.2.1 Vai trị của ly hợp trong ơ tơ
Ly hợp là một trong những cụm chính trong hệ thống truyền lực của ôtô. Ly
hợp trên ôtô là bộ phận liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực. Do đó nó có
nhiệm vụ tách và nối hai bộ phận này với nhau trong trường hợp cần thiết như: Khi
xe bắt đầu chuyển bánh, khi chuyển số... . Ngồi ra, trong q trình ơtơ hoạt động sẽ
xuất hiện những mơmen qn tính tác động lên hệ thống truyền lực nên ly hợp cịn
đóng vai trị là bộ phận an toàn bảo vệ cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khỏi
bị quá tải.Trong quá trình chạy xe, để việc chuyển số được êm dịu thì việc truyền
cơng suất từ động cơ đến hộp số phải diễn ra từ từ, tránh sự đột ngột là nhờ bộ ly
hợp. Bộ ly hợp này nằm giữa động cơ và hộp số, việc điều khiển ly hợp thông qua
một bàn đạp gọi là bàn đạp ly hợp để nối và ngắt công suất từ động cơ, đồng thời
chuyển số được dễ dàng.

6


Việc đánh giá khả năng làm việc của ly hợp thường thông qua các tiêu chuẩn
như:
- Phải truyền hết được mômen của động cơ xuống hệ thống truyền lực mà
không bi trượt.
- Phải ngắt dứt khốt, đóng êm dịu để giảm tải trọng động tác động lên hệ
thống truyền lực.
- Mơmen qn tính của phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm tải trọng
động tác dụng lên các bánh răng và bộ đồng tốc khi sang số.
- Mô men ma sát không đổi khi ly hợp ở trạng thái đóng.
- Có khả năng trượt khi bị quá tải.

- Có khả năng thốt nhiệt tốt để tránh làm nóng các chi tiết khi ly hợp bị
trượt trong quá trình làm việc.
- Điều khiển ly hợp nhẹ nhàng tránh gây mệt mỏi cho người lái xe.
- Giá thành của bộ ly hợp rẻ, tuổi thọ cao, kết cấu đơn giản kích thước nhỏ
gọn, dễ tháo lắp và sửa chữa bảo dưỡng.
Vậy để đảm bảo được các yêu cầu này ta hãy tìm hiểu kỹ kết cấu của ly hợp,
nguyên lý hoạt động, các cách điều chỉnh ly hợp.

7


1.2.2 Phân loại ly hợp
Có nhiều cách phân loại:
- Phân loại theo cách truyền mômen:
+ Ly hợp ma sát: Truyền mô men thông qua các bề mặt ma sát, ly hợp ma sát
có hai loại là ly hợp ma sát khô và ly hợp ma sát ướt:
Ly hợp ma sát khơ: Khơng có dung mơi, các đĩa ma sát thường được làm từ
Ferado đồng.
Ly hợp ma sát ướt: Được nhúng trong dầu.
+ Ly hợp thuỷ lực: Truyền mômen thông qua chất lỏng.
+ Ly hợp điện từ: Truyền mômen nhờ lực điện từ.
+ Ly hợp liên hợp: Mô men được truyền bằng cách kết hợp các phương pháp
trên. Thông thường là bằng ma sát cộng với thủy lực.Hiện nay, trên ôtô dùng chủ
yếu là ly hợp ma sát và ly hợp thủy lực.
Phân loại theo trạng thái làm việc:
+ Loại ly hợp thường đóng: Khi khơng có lực điều khiển, ly hợp ln ở
trạng thái đóng, khi đạp ly hợp các bề mặt làm việc tách ra. Đại đa số các ly hợp
trên ôtô dùng loại này.
+ Loại ly hợp thường mở: Khi khơng có lực điều khiển, ly hợp ln ở trạng
thái mở.

- Phân loại theo dạng lò xo của đĩa ép:
+ Ly hợp sử dụng lò xo trụ bố trí theo vịng trịn.
+ Ly hợp sử dụng lị xo dạng cơn xuắn.
+ Ly hợp sử dụng lị xo dạng đĩa.
- Phân loại theo hệ thống dẫn động ly hợp:
+ Ly hợp dẫn động cơ khí.
+ Ly hợp dẫn động thuỷ lực.
- Phân loại theo trợ lực dẫn động:
+ Trợ lực cơ khí.
+ Trợ lực thủy lực.

8


+ Trợ lực khí nén.
+ Trợ lực chân khơng.
1.2.3 Cấu tạo ly hợp
Tồn bộ phần ly hợp gồm có hai phần, phần điều khiển cơ khí và phần điều
khiển thủy lực. Q trình điều khiển ly hợp có thể mơ tả như sau: Lực từ bàn đạp
tác dụng lên piston của xi lanh chính làm áp suất dầu trong xi lanh chính tăng lên.
Nhờ đường ống dẫn dầu thuỷ lực mà áp suất dầu này tác dụng lên piston trong xi
lanh cắt ly hợp chuyển động đẩy càng cắt ly hợp chuyển động. Theo nguyên tắc đòn
gánh, vòng bi cắt ly hợp bị càng cắt ly hợp ép vào lò xo đĩa. Nhờ vậy mà đĩa ly hợp
tách khỏi bánh đà và ngắt công suất từ động cơ đến hộp số.

a)Bàn đạp ly hợp
Vai trò của bàn đạp ly hợp là tạo ra áp suất thuỷ lực trong xi lanh chính, áp
suất thuỷ lực này tác dụng lên xi lanh cắt ly hợp và cuối cùng đóng và ngắt ly hợp.

9



Trong q trình sử dụng xe, nếu thấy có hiện tượng khi đạp hết bàn đạp ly
hợp vào mà vẫn khơng thể cắt được động lực, đó là do ly hợp đã bị mịn hoặc hành
trình tự do của bàn đạp ly hợp khơng chuẩn.
Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp là khoảng cách mà bàn đạp ly hợp có
thể dịch chuyển được cho đến khi vịng bi cắt ly hợp ép vào lò xo đĩa. Khi đĩa ly
hợp bị mịn thì hành trình tự do này bị giảm đi cho đến khi khơng cịn hành trình tự
do nữa có nghĩa là ly hợp đã q mịn, cần phải thay thế hoặc phải điều chỉnh hành
trình tự do của ly hợp. Việc điều chỉnh này được tiến hành bằng cách điều chỉnh
chiều dài cần đẩy xi lanh cắt ly hợp và duy trì hành trình tự do khơng đổi qua việc
điều chỉnh các bu lơng trên nó.
Trong các kiểu xe hiện nay người ta thường dùng các loại xi lanh cắt ly hợp
tự điều chỉnh giúp cho hành trình tự do của bàn đạp ly hợp khơng thay đổi. Ngồi ra
có thể điều chỉnh độ cao của bàn đạp ly hợp bằng bu lông chặn bàn đạp đồng thời
điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp bằng bu lông chặn cần đẩy.

10


Bên cạnh các loại bàn đạp ly hợp thông thường, người ta còn chế tạo các loại
bàn đạp ly hợp kiểu quay vịng có tác dụng giảm lực điều khiển bằng các lò xo.

Lò xo này được lắp vào giữa bàn đạp ly hợp và giá đỡ bàn đạp qua một khớp
xoay. Khi mới đạp bàn đạp, lò xo tác dụng lực (mũi tên mầu đỏ) cản trở bàn đạp,
khi đạp bàn đạp thêm nữa đi quá một vị trí nhất định, lực tác dụng của lò xo đổi
hướng theo chiều bổ xung thêm vào lực ấn giúp cho việc đạp dễ dàng hơn.
b)Xi lanh chính của ly hợp

Xi lanh chính của ly hợp gồm có cần đẩy, piston xi lanh chính, các lị xo hãm

và lị xo cơn, buồng chứa dầu. Trong quá trình hoạt động, sự trượt của pít tơng

11


tạora áp suất thuỷ lực để điều khiển đóng cắt ly hợp, đồng thời lò xo phản hồi của
bàn đạp liên tục kéo cần đẩy về phía bàn đạp ly hợp.

Khi đạp chân vào bàn đạp, lực tác dụng lên bàn đạp đẩy cần dịch chuyển về
phía bên trái (mũi tên mầu trắng), dầu trong xi lanh chính chảy theo hai đường,
một đường đi đến xi lanh cắt ly hợp và một đường dầu chảy vào bình chứa. Khi
thanh nối tách khỏi bộ phận hãm lò xo chuyển động sang trái đóng đường dầu vào
bình chứa làm áp suất dầu trong xi lanh chính tăng lên, áp suất này đi đến điều
khiển pít tơng trong xi lanh cắt ly hợp.
Khi nhả bàn đạp dưới tác dụng của lò xò nén đẩy pít tơng về phía bên phải,
áp suất dầu thuỷ lực giảm xuống. Khi piston trở lại hoàn toàn kéo thanh nối mở
van nạp, dầu từ bình chứa trở về xi lanh chính. Chú ý rằng nếu khơng khí lọt vào
đường dẫn dầu, khi tác dụng lực, khơng khí bị tăng áp, dãn nở và không tạo được
đủ áp suất cần thiết. Dẫn đến khơng thể ngắt hồn tồn cơng suất do tác dụng của
ly hợp bị kém đi.

12


c) Xi lanh cắt ly hợp.

Xi lanh cắt ly hợp nhận áp suất dầu thuỷ lực từ xi lanh chính để điều khiển
pít tơng dịch chuyển, từ đó điều khiển càng cắt ly hợp thông qua một thanh đẩy.

Trong ô tô hiện nay thường sử dụng hai loại xi lanh cắt ly hợp là loại tự điều

chỉnh và loại có thể điều chỉnh được. Đối với loại tự điều chỉnh thì ngay trong
buồng xi lanh cắt ly hợp bố trí một lị xo cơn. Lị xo này ln ln ép cần đẩy
vàocàng cắt ly hợp. Nhờ vậy mà hành trình tự do của bàn đạp không thay đổi. Đối

13


với loại thứ hai thì nếu ly hợp bị mịn, vị trí của lị xo đĩa thay đổi, vịng bi cắt ly
hợp khơng áp sát vào lị xo đĩa làm hành trình tự do của bàn đạp thay đổi. Do đó ta
buộc phải điều chỉnh vít lắp ở đầu cần đẩy để càng ly hợp ép sát vào vòng bi.
d)Vòng bi cắt ly hợp

Vòng bi cắt ly hợp là bộ phận quan trọng trong ly hợp. Vì nó phải hấp thụ sự
chênh lệch về tốc độ quay giữa càng cắt ly hợp (khơng quay) và lị xo đĩa (bộ phận
quay) để truyền chuyển động của càng cắt vào lò xo đĩa. Bởi vậy vịng bi này phải
có cấu tạo đặc biệt, làm bằng vật liệu bền và có tính chịu mòn cao. Trong các ly
hợp của xe FF, trục khuỷu và trục sơ cấp thường dịch chuyển với nhau một chút,
nghĩa là đường tâm của lò xo đĩa và đường tâm của vòng bi ép ly hợp dịch chuyển
với nhau một chút nên gây ra tiếng ồn do ma sát giữa vòng bi cắt ly hợp và lò xo
đĩa. Để giảm tiếng ồn này, vòng bi này thường được chế tạo đặc biệt tự động điều
chỉnh để đường tâm của lò xo đĩa và vòng bi cắt ly hợp trùng nhau.

14


e) Bàn ép ly hợp và lị xo đĩa
Mục đích chủ yếu của cụm chi tiết này là để nối và ngắt cơng suất của động
cơ. u cầu của nó là phải cân bằng trong khi quay và phải đảm bảo toả nhiệt tốt
khi nối với bánh đà. Để ép được đĩa ép ly hợp vào đĩa ly hợp, nắp ly hợp thường
sử dụng lị xo. Thơng thường có hai loại lò xo, một loại dùng lò xo xoắn và một

loại dùng lị xo đĩa. Trong các ơ tơ hiện nay thì loại có lị xo đĩa được áp dụng phổ
biến hơn.

Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp
bằng đinh tán hoặc bu lơng. Ở mỗi phía của lị xo đĩa bố trí các vịng trụ xoay hoạt
động như một trục xoay trong khi lò xo đĩa quay. Đối với loại bàn ép ly hợp thông

15


thường có các lị xo chịu kéo để nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa. Còn các kiểu xe
hiện đại gần đây thường dùng loại bàn ép ly hợp gọi là DST (hay lật ngược lò xo
đĩa). Đối với loại này người ta lật ngược bàn ép ly hợp để trực tiếp giữ lị xo đĩa ở
vị trí thích hợp. Các dải băng bố trí theo chiều tiếp tuyến với bàn ép ly hợp có tác
dụng truyền mơmen quay từ trục khuỷu của động cơ.

Để hiểu rõ các ưu điểm nổi bật của lò xo đĩa so với lò xo trụ, chúng ta hãy
xem biểu đồ trên. Ở điều kiện làm việc bình thường, nghĩa là khi đĩa ly hợp hoàn
toàn mới, khi đặt vào đĩa ép ly hợp một lực ép (P0) như nhau đối với cả hai loại:
loại lò xo trụ và loại lò xo đĩa, khi ấn hết cỡ bàn đạp ly hợp, mỗi sức ép trở thành
P2 và P’2.
Điều này có nghĩa là đối với loại lò xo đĩa, lực cần phải ấn vào bàn đạp ly
hợp nhỏ hơn đối với lò xo trụ với mức chênh lệch được thể hiện bằng “a”.
Còn khi độ mòn ở bề mặt tiếp xúc của đĩa ly hợp vượt quá một giới hạn cho
phép, sức ép đặt lên đĩa ép ly hợp của loại lò xo trụ giảm đến P’1. Mặt khác, sức
ép đặt lên đĩa ép ly hợp của loại lò xo đĩa là P1, cũng bằng P0. Điều đó có nghĩa là,
khả năng truyền cơng suất của ly hợp kiểu lị xo đĩa khơng bị giảm cho tới giới hạn
mòn của đĩa. Ngược lại, sức ép đặt lên đĩa ép ly hợp của loại lò xo trụ giảm xuống
P’1. Do đó, khả năng truyền cơng suất giảm xuống, làm cho ly hợp bị trượt.


16


f)Đĩa ly hợp (lá côn)
Tác dụng của đĩa ly hợp là làm dịu đi sự va đập khi vào ly hợp. Để truyền
công suất từ động cơ được êm và ít ồn, nó phải tiếp xúc một cách đồng đều với bề
mặt ma sát của đĩa ép ly hợp và bánh đà. Các bộ phận chủ yếu trên đĩa ly hợp gồm
các lò xo chịu xoắn và các tấm đệm. Lò xo chịu xoắn được đưa vào moay-ơ ly hợp
để làm dịu va đập quay khi vào ly hợp bằng cách dịch chuyển một chút theo vòng
tròn.

Tấm đệm được tán bằng đinh tán kẹp giữa các mặt ma sát của ly hợp. Khi ăn
khớp ly hợp đột ngột, phần cong này khử va đập và làm dịu việc chuyển số và
truyền công suất. Chúng ta hãy chú ý rằng nếu lò xo chịu xoắn bị mòn và tấm đệm
bị vỡ sẽ gây ra mức va đập và tiếng ồn lớn khi vào ly hợp, khi đó cần kiểm tra lại
và sửa chữa hoặc thay thế.
1.2.4 Ảnh hưởng của ly hợp khi gài số và khi phanh
a) Khi gài số:
Khi gài số các chi tiết có chuyển động tương đối, do vậy sinh ra mômen
xung lượng va đập và tải trọng động tác dụng lên các chi tiết khác. Muốn giảm lực
xung kích tác dụng lên hệ thống truyền lực cần mở ly hợp rồi mới gài số để
giảmmơmen qn tính phần bị động và các chi tiết của hộp số có liên quan động
học đến phần bị động của ly hợp. Như vậy việc ngắt ly hợp khi sang số không
những làm cho việc sang số được thực hiện êm dịu mà còn làm giảm tải trọng động

17


tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực giúp làm tăng tuổi thọ cho các chi
tiết này.

b) Khi phanh ơtơ:
Khi phanh ơtơ tồn bộ hệ thống truyền lực chịu tải trọng động rất lớn dưới
tác dụng của mơmen qn tính của động cơ M jmax .
Mơmen M jmax có thể truyền qua ly hợp khi mơmen ma sát của ly hợp lớn hơn
Mjmax. Trong trường hợp này mơmen qn tính sẽ tác dụng lên hệ thống truyền
lực.
Nếu mômen M jmax lớn hơn mômen ma sát của ly hợp thì ly hợp bị trượt và
hệ thống truyền lực sẽ chịu tải trọng lớn nhất chỉ bằng mômen ma sát của ly hợp.
Nếu khi thiết kế ly hợp lấy hệ số dự trữ của ly hợp lớn hơn hệ số dự trữ của
độ bền của trục các đăng thì có thể trục các đăng bị gãy do quá tải.
1.3 Đề tài luận văn
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 trị quan trọng trong hệ thống truyền
lực của ôtô. Hệ thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ơtơ, tính năng
điều khiển của ơtơ, 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. Do đó em đã được giao đề tài “ Khảo sát và tính
tốn động lực học hệ thống dẫn động ly hợp ô tơ bằng thủy lực” để nghiên cứu tìm
hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp trên ôtô dẫn động thủy lực, các thông số ảnh hưởng
tới hiệu quả làm việc và tuổi thọ cũng như vẫn đề an toàn của ly ôtô. Với đề tài
được giao, em đã chọn xe Ford Focus làm xe cơ sở để tham khảo các thông số ban
đầu.
1.4 Phương pháp nghiên cứu:
Để đảm bảo việc nghiên cứu và tính tốn được nhanh chóng, chính xác ta sử
dụng phần mềm Matlab Simulink để mô phỏng và tính tốn trên máy tính. Matlab
là một chương trình phần mềm lớn về lĩnh vực toán số. Tên bộ chương trình là chữ
viết tắt của Matrix Laboratory, thể hiện chương trình là tổng hợp các phép tính

18



vector, ma trận. Phần cốt lõi của chương trình bao gồm các hàm toán, chức năng
nhập/xuất cũng như khả năng điều khiển chu trình mà nhờ đó có thể dựng trên các
scripts.
Simulink là một phần mềm mở rộng của Matlab (một toolbox của Matlab) ,
dùng để mơ phỏng hóa, mơ phỏng và phân tích một hệ thống động. Thơng thường
dùng để thiết kế hệ thống điều khiển, hệ thống DSP, hệ thống thông tin và các ứng
dụng mô phỏng khác.
Simulink là thuật ngữ dễ nhớ viết tắt của hai từ Simulation và Link, Simulink
cho phép mô tả hệ thống tuyến tính và phi tuyến, các mơ hình trong miền thời gian
liên tục, hay gián đoạn hoặc một hệ bao gồm cà liên tục và gián đoạn.
Trong luận văn này chúng ta sử dụng Matlab Simulink để mô phỏng động
lực học hệ dẫn động của ly hợp ô tô trợ lực thủy lực.
1.5 Nội dung của luận văn:
Chương I – Tổng quan
Chương II – Phương pháp mô phỏng dẫn động thủy lực
Chương III – Mơ phỏng và tính tốn dẫn động ly hợp
Kết luận

19


CHƯƠNG II
PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DẪN ĐỘNG LY HỢP
2.1 Các mơ hình mơ phỏng
2.1.1 Mơ hình truyền sóng
* Đối với chất lỏng nhớt:
∂p
ρ  ∂Q


=− 
+ 2ζQ  ;
∂x
f  ∂t

∂p
E ∂Q
=−
∂t
f ∂x

* Đối với chất lỏng không nhớt: ζ = 0, ta có:
∂p
ρ ∂Q
;
=−
∂x
f ∂t
∂p
E ∂Q
=−
∂t
f ∂x

Trong đó:
p, Q lần lượt là áp suất và lưu lượng chất lỏng;
ρ- Khối lượng riêng của chất lỏng;
E- Mô đun đàn hồi thể tích;
f - Diện tích tiết diện đường ống;
ζ- Hệ số cản.

2.1.2 Mơ hình đàn hồi
Coi chất lỏng là nén được và phân bố tập trung tại một hoặc hai dung tích
(cịn gọi là mơ hình với các thơng số tập trung có kể đến ảnh hưởng của tính đàn hồi
của các phần tử trong hệ thống).

20


Trong mơ hình này người ta coi lưu lượng chất lỏng đi vào hệ thống được
chia thành 2 thành phần: Q dh là lượng bù cho sự đàn hồi của hệ thống và Q 2 là
lượng chất lỏng thực hiện cơng hữu ích:
Q1 = Q2 + Qdh

Qdh = ψ ( p ).Vo

dp
dt

Trong đó V o là thể tích ban đầu của chất lỏng trong hệ thống.
Trong nhiều trường hợp người ta bỏ qua Q dh và thay vào đó là một lị xo quy
ước bố trí trong xi lanh cơng tác. Khi đó phương trình biến dạng đàn hồi của xi lanh
được viết:

∑ P = (z1 − z )Cdh
Trong đó:

∑ P - Tổng các lực quy về piston;
z - Toạ độ vị trí piston;
z 1 - Toạ độ vị trí của lớp chất lỏng đang xét;
C dh - Độ cứng của các phần tử hệ thống quy về piston:

C dh =

F p2 Ecl
Vo

F p - Diện tích piston;
E cl - Mơ đun đàn hồi của chất lỏng.
2.1.3 Mơ hình khơng đàn hồi
Đây là mơ hình đơn giản nhất, chất lỏng không nén được và các phần tử của hệ
thống là tuyệt đối cứng (khơng đàn hồi).
Mơ hình này q đơn giản và khơng mơ phỏng chính xác các q trình vật lý
xảy ra trong hệ thống nên rất ít khi được sử dụng.

21


2.2 Các phương trình mơ tả hệ thống
Hiện nay mơ hình thứ hai là được sử dụng nhiều hơn cả, nó cho phép mơ tả một
cách tương đối chính xác các hiện tượng phức tạp xảy ra trrong hệ thống với các
cơng cụ tốn học đơn giản hơn nhiều so với mơ hình thứ nhất. Tuy nhiên ngay cả
khi sử dụng mơ hình này các phương trình vi phân mơ tả hệ thống đã lên tới bậc 3
hoặc 4. Do vậy để giải các phương trình này người ta thường sử dụng các phương
trình gần đúng trên cơ sở tuyến tính hố các phương trình phi tuyến hay sử dụng các
phương pháp số để giải trên máy tính.
Một cách tổng qt, hệ phương trình mơ tả động lực học của hệ thống thủy lực
gồm 3 dạng phương trình tương ứng với các quá trình xảy ra trong hệ thống:
- Các phương trình chuyển động của các chi tiết động trong hệ thống (thường
được xây dựng theo nguyên lý Đa lăm be), hay cịn gọi là các phương trình lực và
mơ men;
- Các phương trình dịng chảy của chất lỏng trong hệ thống;

- Các phương trình lưu lượng.
2.2.1 Phương trình chuyển động
Các phương trình chuyển động thể hiện sự cân bằng của các chi tiết chuyển
động trong hệ thống dưới tác dụng của các lực (hay mô men) đặt lên chúng. Đối với
các phần tử chuyển động tịnh tiến:
m

d 2x
= ∑ Pa − ∑ Pc
dt 2

Trong đó:
m- Khối lượng quy về chi tiết chuyển động;
x- Dịch chuyển của chi tiết động;
ΣP a - Tổng các lực chủ động;
ΣP c - Tổng các lực cản.
Đối với các chi tiết thực hiện chuyển động quay:
J

d 2ϕ
= ∑Ma − ∑Mc
dt 2

22


Với:
J- Mơ men qn tính quy đổi của các chi tiết quay;
ϕ- Góc quay của chi tiết động;
ΣM a - Tổng mô men của các lực chủ động;

ΣM c - Tổng mô men của các lực cản.
Trong trường hợp tổng quát, khối lượng quy đổi m bao gồm khối lượng của các
chi tiết động m r và khối lượng của chất lỏng công tác m l .
Khối lượng của các chi tiết động quy về pít tơng được tính như sau:
 V
mr = ∑ m si  si
V
i =1 
  p
k

2



 + J si  ω si

 Vp








2






Trong đó:
m si và J si là khối lượng và mô men quán tính của phần tử thứ i so với trục đi
qua khối tâm của nó;
V i - Vận tốc của trọng tâm của phần tử i;
ω I - Vận tốc góc của phần tử i;
V p - Vận tốc piston.
Khối lượng của chất lỏng trong n đoạn của hệ dẫn động thuỷ lực quy đổi về
piston:
mr = ρF

2

k

l

∑ fi
i =1

i

Với:
l i , f i - Độ dài và diện tích tiết diện của đoạn i;
F - Diện tích của piston.
Cần lưu ý rằng khối lượng quy đổi của chất lỏng có thể được thay bằng tổn thất
qn tính trong phương trình Béc nu li. Tổn thất qn tính của cột áp p j như sau:
p j = ρl


dV
dt

Trong đó: V là vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống.

23


2.2.2 Phương trình dịng chảy chất lỏng
Tất cả các phần tử trong hệ thống thủy lực đều có hiệu ứng cản trở chuyển động
của chất lỏng và do vậy chúng gây nên tổn thất cho dòng chảy, gọi là tổn thất thủy
lực. Tổn thất thủy lực được thể hiện dưới dạng tổn thất áp suất và phụ thuộc vào chế
độ chảy.
Do có tổn thất nên áp suất tại một điểm bất kỳ trên sơ đồ tính tốn được biểu thị
bằng cơng thức sau:
∆pi

pi

pi+1

pi = pi +1 + ∆pi

Trong đó: p i , p i+1 là áp suất tại nút thứ i và i+1 trên sơ đồ tính tốn, ∆p i là tổn
thất trên đoạn từ nút i đến i+1.
Tổn thất thuỷ lực bao gồm 3 dạng: Tổn thất dọc theo đường ống p l , tổn thất cục
bộ p m và tổn thất quán tính của khối lượng chất lỏng chuyển động p j :
∆pi = pl + p m + p j

Tổn thất dọc theo đường ống phụ thuộc vào chế độ dòng chảy. Nếu như ở chế

độ chảy tầng tổn thất tỷ lệ thuận với vận tốc dòng chảy thì ở chế độ chảy rối tổn thất
tỷ lệ với bình phương vận tốc.
Việc chuyển từ chế độ chảy tầng sang chế độ chảy rối xảy ra trong những điều
kiện nhất định, được xác định qua số Reynolds (Re):
Re =

Vd

ν

Với:
V- Vận tốc trung bình của dịng chảy;
d - Đường kính ống;
ν - Hệ số độ nhớt động học của chất lỏng.

24