Lời nói đầu
Sau khi học xong môn học lý thuyết ô tô máy công trình, kết cấu và tính toán
ô tô. Sinh viên được giao làm đồ án môn học.
Với nền công nghiệp phát triển ngày càng hiện đại, các nhu cầu trong lao
động và cuộc sống của con người càng được nâng cao. Vấn đề vận chuyển hàng
hóa, đi lại của con người là một trong những nhu cầu rất cần thiết. Ô tô là một loại
phương tiện rất phát triển và phổ biến trên thế giới và ở Việt Nam hiện nay để đáp
ứng cho nhu cầu đó. Trong các loại ôtô, xe tải là phương tiện chủ yếu dùng để
chuyên chở hàng hóa.
Là một sinh viên ngành động lực, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán và
thiết kế các bộ phận, cụm máy, chi tiết trong xe tải là rất thiết thực và bổ ích. Trong
khuôn khổ giới hạn của một đồ án môn học, em được giao nhiệm vụ thiết kế và tính
toán ly hợp xe tải. Công việc này đã giúp cho em bước đầu làm quen với công việc
thiết kế mà em đã được học ở trường để ứng dụng cho thực tế, đồng thời nó còn
giúp cho em cũng cố lại kiến thức sau khi đã học các môn lý thuyết trước đó.
Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Lê Văn Tụy và sự nổ lực của
bản thân, sau một khoảng thời gian cho phép em đã hoàn thành được đồ án của
mình. Vì bước đầu tính toán thiết kế còn rất bỡ ngỡ cho nên không tránh khỏi
những sai sót, nhầm lẫn. Do vậy, em rất mong các thầy thông cảm và chỉ bảo thêm
để em được hoàn thiện hơn trong quá trình học tập của mình.
Đà Nẵng, ngày 23.05.2011.
Sinh viên
Lê Hoàng Thảo
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
Mục lục
1. T ng quan v ly h p trên ô tô. 4ổ ề ợ
1.1 Công dụng của ly hợp. 4
1.2 Các yêu cầu đối với ly hợp. 4
1.3 Phân loại ly hợp. 5
2. Tính toán thi t k c m ly h p. 9ế ế ụ ợ

3.5 Xác định các kích thước còn lại 31
4. Kết luận 32
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 3
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE CHO TRƯỚC.
STT Tên thông số kỹ thuật Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Loại xe Xe tải
2 Trọng lượng toàn bộ G
a
2500 Kg
3 Vận tốc cực đại V
max
130 Km/h
4 Loại động cơ Xăng
5 Công suất N
emax
N
emax
81 Kw
6 Số vòng quay n
N
n
N
5000 Vg/ph
7 Mômen xoắn M
emax
M
emax
184 N.m

động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động trong thời gian ngắn nhất; ngược lại
sẽ gây khó khăn cho việc gài số.
- Mômen quán tính của các chi tiết phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm các
lực va đập lên bánh răng khi sang số ,dễ gài số và giảm mài mòn các bề mặt ma sát
của đồng tốc.
- Phải làm được nhiệm vụ của bộ phận an toàn để tránh tác dụng lên hệ thống
truyền lực những mômen quá lớn khi gặp quá tải.Vì vậy mômen ma sát phải không
được lớn quá.
Ngoài ra còn các yêu cầu khác như:
+ Kết cấu phải gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng.
+Điều khiển dễ dàng,lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ.
+Hệ số ma sát cao và ổn định.
+Thoát nhiệt tốt.
+Làm việc bền vững tin cậy.
+Hiệu suất cao.
+Giá thành rẻ, kết cấu ,sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản.
+Kích thước nhỏ gọn.
1.3 Phân loại ly hợp.
Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Và tuỳ
theo tính chất truyền mô men, đặc điểm kết cấu v.v có thể có các cách phân loại
sau
Dựa theo tính chất truyền mô men, người ta phân ra các loại ly hợp sau :
Ly hợp ma sát cơ khí : Đó là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly
hợp nhờ sự ma sát của các bề mặt ma sát cơ khí. Loại này được sử dụng phổ biến
trên hầu hết các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sữa chữa thay thế.
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 5
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
Tuỳ theo hình dạng và đặc điểm kết cấu, có thể chia chúng ra làm các kiểu
sau:

T yụ
Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ được dùng trên xe tải lớn (vì cần truyền mô
men quay lớn). Nhược điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó
dứt khoát (khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly
hợp là êm dịu hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát được tiến
hành từ từ hơn).
- Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra :
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh: Kiểu
này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu một lò xo bị gẫy ly hợp
vần làm việc được). Nhược điểm là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma sát dễ không
đều. Loại này được sử dụng phổ biến trên xe tải máy kéo và một số xe con.
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép trung tâm chỉ gồm duy nhất một lò xo
hình côn (hoặc có thể một hoặc hai lò xo trụ) bố trí ở giữa. Nhờ vậy áp suất sinh ra
ở các bề mặt ma sát là đồng đều. Tuy nhiên độ tin cậy thấp (nếu lò xo gẫy thì ly hợp
mất tác dụng), kết cấu đòn mở phức tạp và điều chỉnh rất khó khăn nên ít sử dụng.
+ Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép đĩa côn chỉ có một lò xo kiểu đĩa côn
bố trí ở giữa nên áp lực phân bố đều lên bề mặt ma sát. Ly hợp với lò xo kiểu này
có nhiều ưu điểm nổi bật: Lò xo làm luôn nhiệm vụ đòn mở nên kết cấu rất gọn nhẹ.
Đặc tính của là xo là phi tuyến. nên lực để mở ly hợp hầu như không tăng thêm như
loại lò xo hình trụ; vì vậy điều khiển nhẹ nhàng hơn. Nhược điểm cơ bản là không
thể điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và bạc mở khi tấm ma sát bị mòn nên ly hợp
kiểu này chỉ sử dụng trên xe tải nhỏ và khách cở nhỏ có đặc tính động lực tốt, sử
dụng trong điều kiện đường tốt (ít phải sang số).
-Theo đặc điểm làm việc, có thể chia ra : Loại ly hợp thường đóng và ly hợp
không thường đóng.
+ Ly hợp thường đóng là loại ly hợp kiểu lò xo ép thường xuyên đóng trong
quá trình làm việc như các loại đã nêu ra ở trên. Ly hợp chỉ được mở thông qua hệ
thống dẫn động dưới tác dụng của lực đạp ở bàn đạp ly hợp.
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 7
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă

men điện từ. Ly hợp điện từ truyền động êm dịu. Tuy vậy kết cấu kồng kềnh nên ít
dùng trên ôtô mà thường được sử dụng trên tàu hoả.
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 8
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
2. Tính toán thiết kế cụm ly hợp.
2.1 Mô men ma sát của ly hợp:
Ly hợp phải có khả năng truyền hết mô-men xoắn lớn nhất của động cơ
M
emax
như sau:
M
ms
= M
emax
.β (2-1)
Trong đó :
M
ms
: Mô-men ma sát yêu cầu của ly hợp, [N.m].
M
emax
: Mô-men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m]. Theo đề M
emax
= 184
[Nm].
β : Hệ số dự trữ của ly hợp.
Hệ số dự trữ  tính đến các yếu tố làm giảm lực ép hoặc làm giảm momen ma sát
trong quá trỡnh sử dụng như:
- mòn vùng ma sát làm giảm lực ép 15% ÷20%

độ lao động cho người lái và tăng tính tiện nghi người ta còn dùng trợ lực khí nén
hoặc trợ lực chân không.
a.Phương án dẫn động cơ khí:
+ Đặc điểm của dẫn động cơ khí :
- Ưu điểm :Đơn giản , rẻ tiền, làm việc tin cậy.
- Nhược điểm : hiệu suất thấp nhất là khi dẫn động dài do động cơ đặt xa
người lái ( do có nhiều khâu khớp).Độ cứng của dẫn động thấp hơn so
với dẫn động thủy lực do nhiều khe hở trong các khâu khớp. Khó lắp đặt
nhất là khi ca bin kiểu lật.
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 10
2
4
3
6
5
1
78
9
10
11
12
13
Hình 1.2: Sơ đồ ly hợp dẫn động kiểu cơ khí
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
1.Bàn đạp; 2.Thanh kéo; 3.Đòn trung gian; 4.Thanh đẩy; 5.Càng mở (bên ngoài);
6.Càng mở(bên trong); 7.Lò xo hồi vị; 8.Ổ bi tỳ; 9. Giá tùy động; 10. Nạng mở;
11.Đĩa ép; 12.Bánh đà; 13.Tấm masát.
b. Phương án dẫn động thủy lực:
1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ;

18 17
1
2
4
3
7
9
8
65
1211
10
13
15
14
16
Hình 1.4 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén
1: Bánh đà. 2: Đĩa bị động. 3: Đòn mở. 4: Giá tùy động. 5: Bạc mở và ổ bi tỳ. ;
6: Lò xo hồi vị và ổ bi tỳ; 7: Bàn đạp; 8: Xilanh chính. 9: Xi lanh công tác:
10: Nạng mở. 11: Ống trượt. 12: Đĩa ép.
qua các phân tích trên, đồng thời tham khảo dẫn động ly hợp của xe tham
khảo tương đương ta chọn dẫn động ly hợp là dẫn động thủy lực.
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 12
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
2.3 Xác đinh các thông số và kích thước cơ bản của ly hợp:
2.3.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :
Ta có bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :
R
2
=

2
]. Vì ly hợp có điều
kiện làm việc nhẹ nên có thể chọn áp suất theo giới hạn trên p = 2,3.10
5
[N/m
2
].
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 13
dα
dρ
R1
ρ
R2
Hình 2.1 Sơ đồ tính toán đĩa
masát
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
K
R
: Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát, K
R
=
2
1
R
R
.
Vì xe có động cơ tốc độ trung bình và đặc tính động lực xe tốt (ít phải sang
số) nên có thể chọn K
R

R
(2-3)
= 116.0,55
=63,8 [mm]
Chọn R
1
= 64 [mm]
2.3.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S [m
2
] :
S = π.
)RR(
2
1
2
2
−
(2-4)
S = 3,1416.
)064,0116,0(
22
−
= 0,029[m
2
]
Bán kính trung bình hình vành khăn của tấm ma sát R
tb
[m]:
R

−
= 0,0913 [m]
Chọn R
tb
= 91 [mm]
2.3.3 Lực ép cần thiết F:
Từ phương trình trên ta có thể xác định được lực ép cần thiết lên đĩa để
truyền được mômen masát M
ms
mstb
ms
zR
M
F
.
µ
=
[N] (2-6)
Thay số vào ta có:
==
2.0913,0.25,0
8,312
F
6726,88 [N]
Vậy F= 6726,88 [N].
2.3.4 Xác định công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp:
Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt ly hợp giữa
các đôi bề mặt ma sát. Sự trượt của ly hợp làm cho các bề mặt ma sát mòn, đồng
thời sinh nhiệt nung nóng các chi tiết tiếp xúc với các bề mặt trựơt. Nếu cường độ
trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn, có

hn
: giá trị của tỷ số truyền cao nhất của hộp số, thường chọn i
hn
=1
maxe
ω
: tốc độ góc lớn nhất của động cơ. Đối với động cơ xăng xe tải thì
maxe
ω
= (0,8-1,0)
n
ω
Chọn
maxe
ω
= 0,9
n
ω
Với
n
ω
là tốc độ góc ứng với công suất cực đại của ĐC [rad/s]
ω
n
= (π.n)/30 = 3,1416.5000/30 = 523,6 [rad/s]
suy ra: ω
emax
= 0,9.523,6 = 471,24 [rad/s]
V
amax

a
được xác định từ điều kiện cân bằng
động năng khi ôtô đang chuyển động theo (1-5a) như sau :
t
2
oph
2
bxma
a
)iii(
r
g
GG
J
δ








+
=
(2-7)
Trong đó :
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 16
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ

: Tỷ số truyền của truyền lực chính. i
o
= 4,307
δ
t
: Hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống truyền lực;
trong tính toán có thể lấy bằng δ
t
= 1,05 ÷ 1,06. Chọn δ = 1,05.
05,1
)307,4.1.018,4(
33,0
81,9
24525
2
2






=
a
J
= 0,955 (kg.m
2
)
2.3.4.2 Mô men cản chuyển động qui dẫn M
a

o
).
η
t
: Hiệu suất thuận của hệ thống truyền lực. Xe tải, chọn η
t
= 0,89.
Thế số ta đựoc :
[ ]
89,0.22,16
33,0
002,0).024525( ++=
a
M
= 10,514 (N.m)
2.3.4.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t
1
và t
2
):
Chúng ta có thể chọn một trong hai cách tính sau:
Tính theo thời gian trượt tổng cộng của ly hợp t
0
:
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 17
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
Chọn thời gian đóng ly hợp êm dịu : t
0
= 1,1 ÷ 2,5 [s] (chọn thời gian càng






−
=
−
ω−ω
=
)MM.k(
M
tt
)MM.k(
J.2).(
t
amaxed
a
21
amaxed
aae
2
(2-10)
Trong đó k
đ
là hệ số kết thúc trượt; xác định tỷ số của mômen ma sát hình
thành so với mômen cực đại động cơ mà tại đó ly hợp bắt đầu hết trượt (k
đ
=
M

= x = 1).
Các điều kiện ràng buộc cho bài toán (Subject to the Constrains) là ô (cell)
chứa giá trị k
d
phải thỏa mãn hai điều kiện: k
d
> 0 và k
d
≤ 1,7.1,5 = 2,55
Kết quả tính tối ưu nhờ công cụ Solver ta có được hệ số kết thúc trượt ly hợp
kd: k
d
= 1,4
Thế k
d
= 1,4 vào các công thức tính thời gian trượt t
1
, t
2
ta có:
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 18
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
)(5,2
)514,10184.4,1(
955,0.2).016,314(184.4,1
2
st
o
=

= 1,99 [s] giải tương tự như trên ta được k
d
= 1,75
Thế vào lại ta tính được t
2
= 1,93 [s] và t
1
= 0,065 [s]
150< k= 161,75 < 170 [N.m/s] => hợp lý
Vậy ta chọn t
0
= 1,99 [s] là đúng
2.3.5 Tính công trượt tổng cộng của ly hợp:
Công trượt tổng cộng của ly hợp L [J] dược xác định theo
2
aea2
1
aea
).(J
2
1
t
3
2
2
t
) (ML ω−ω+




= 51446,906 [J].
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 19
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
2.3.6 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, kí hiệu l
r
[J/m
2
] :
)RR(z
L
l
2
1
2
2ms
r
−π
=
(2-12)
Trong đó :
L : Công trượt tổng cộng của ly hợp
z
ms
: Số đôi bề mặt ma sát, ly hợp một đĩa bị động nên z
ms
= 2.

bảo đảm sự làm việc bình thường của ly hợp, không ảnh hưởng nhiều đến hệ số ma
sát, không gây nên sự cháy các tấm ma sát hoặc ảnh hưởng đến sự đàn hồi của lò xo
ép.v.v
Với ly hợp một đĩa, nhiệt sinh ra làm nung nóng đĩa ép được xác định theo
(1-6):
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 20
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
ν.L = m.c.∆T (2-13)
Trong đó :
L : Công trượt của toàn bộ ly hợp, đã xác định [J].
ν : Hệ số xác định phần nhiệt để nung nóng đĩa ép. Với ly hợp một đĩa
bị động thì ν = 0,50.
c : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với vật liệu bằng thép
hoặc gang có thể lấy c = 481,5 [J/kg
0
K].
m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng, [kg].
∆T = 10
o
C : Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng, [
0
C].
Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đối với mỗi lần khởi hành
của ôtô (ứng với hệ số cản của đường ψ = 0,02) nằm trong khoảng (10÷15)
0
C .
Từ đó suy ra khối lượng đĩa ép tối thiểu phải là :
m ≥
10.5,481

Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu ép:
Cơ cấu ép được dùng để tạo lực ép cho đĩa ép của “ly hợp thường đóng” xe
tải là lò xo đĩa kiểu đĩa côn nhờ nó có nhiều ưu điểm nổi bật hơn hẳn kiểu lò xo dây
xoắn.
Lò xo ly hợp được chế tạo bằng thép Silic 60C, 60C2A hoặc thép măng-gan
65 có ứng suất tiếp cho phép [τ] = 650 ÷ 850 [MN/m
2
] và [σ] =1000 [MN/m
2
].
Lò xo được tính toán nhằm xác định các thông số hình học cơ bản nhằm thỏa
mãn lực ép F cần thiết cho ly hợp. Kích thước của lò xo đĩa côn còn phải bảo đảm
điều kiện bền với chức năng là đòn mở.
2.5.1 Lực ép cần thiết của lò xo đĩa côn:
Lực ép cần thiết của lò xo ép đĩa côn được xác định theo công thức:
F
lx
= k
0
.F
Trong đó :
F : Lực ép cần thiết của ly hợp, [N]. F = 6726,88 [N]
k
0
: Hệ số tính đến sự giãn, sự nới lỏng lò xo. Chọn k
0
= 1,05 (1,05
÷1,08). Thế số ta có:
F
lx












−
−
−








−
−
−+
−−
)1(
)1(
2
.

λ
λδ
λδ
µ
π
(2-14)
Trong đó :
D
e
: Đường kính lớn của lò xo đĩa côn ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép, [m].
Chọn D
e
=(0,94÷ 0,97).(2R
2
) Thế số :
D
e
= 0,95.2.0,116
≈ 0,2204 [m].
Sơ bộ chọn đường kính qua mép xẻ rảnh .
D
a
= D
e
/ 1,2 (D
e
/ D
a
= 1,2 ÷ 1,5)
≈ 0,1836[m]

T yụ
h : Độ cao phần không xẻ rãnh của đĩa côn ở trạng thái tự do, [m].
Sơ bộ chọn h = 1,611.δ
d
( h / δ
d
= 1,5 ÷ 2,0).
≈ 3,9 [mm].
k
1
, k
2
: Các tỷ số kích thước của đĩa côn, được xác định bằng :







+
=
=

D2
)DD(
k
D
D
k

, δ
d
, h sẽ được xác định chính xác sao cho khi lò xo đĩa côn
được ép phẳng vào ly hợp (λ = h/2) thì lực ép của lò xo F
lx
đạt bằng lực ép yêu cầu
k
0
.F là : F
lx
= 7063,22 [N]
Để thuận lợi cho tính toán, nên viết lại như sau:

( )













−
−
=

1
2
2
2
k
k
C
k
kLn
D
B
E
A
C
hChBAF
e
d
p
dlx
δ
µ
π
λλδλ
Tính toán trước các hằng số đặc trưng cho vật liệu và kết cấu A, B, C:
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 24
Án Thi t K ÔtôĐồ ế ế GVHD: Ts. Lê V n ă
T yụ
( )













−−+=
008,2
)895,01(
)79,01(
)1(
)1(
309,1
)895,01(
)79,0/1(
22,0
0022,0
)1(
)/1(
10.076,7
)26,01(
10.1,2.1416,3
)1(
2

3

π
λλδλ
Tính lại các thông số đã chọn:
D
e
= 0,95.2R
2
= 0,2204 [m]
δ
d
= D
e
/90 = 2,42.10
-3
[m]; k
1
= 0,833
h= 1,61. δ
d
= 3,9.10
-3
; k
2
= 0,9167
dùng công cụ solver như trên ta tính ra được λ = 0,00195
như vậy D
a
= 0,174 [m] = 174 [mm]
δ
d

3
2
=Flx
211
λ
λλ
Ta có bảng đặc tính lò xo đĩa côn xẻ rãnh.

Flx
0.00025 2821.8
0.0005 4856.293
SVTH: Lê Hoàng Thảo_ 07C4A_12B 25