MỤC LỤC
4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN Ô TÔ 4

  
 !"#
 $%&
'()*+,- /
01.2345/
$!+6345+.789, :
$$+641.2345;<(
$+641.2;<(=(.7> !
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP 15
?,4@AABA8, #
?,4@,8C.7*D+;E &
! F,.7.G;1AHA8,4I;@45 &
!!J7(>-"KL>,4I;@45!:
!$J714IA8,MA8N!:
!OPQR.G6AA8,!
J7*8S,R4=!
$ T,R4=!
$!UABS,QS3VW.A!X!!
$$UAB245S31U!$
$J7*'!
$#J7*!#
$YJ7P8.*!Y
ZJ7,8[;1A58C\--!&
 U+4I;@45!&
!0I;@45!]
4.1.1 Xương đĩa. 29
1

tìm được một vị thế quan trọng trong nền kinh tế. Mọi hoạt động của nền kinh tế
hiện nay không thể không có mặt của ô tô dưới những hình thức khác nhau như:
Vận tải hàng hóa, vận tải người hay cả những hoạt động mang tính thương mại.
Với mục tiêu nội địa hóa sản xuất hiện nay Nhà nước đang khuyến khích
các doanh nghiệp sử dụng vốn và kỹ thuật sẵn có để phát triển ngành công
nghiệp hiện đại mang các thương hiệu Việt Nam. Tuy nhiên do mặt hạn chế về
công nghệ nên hiện nay đa số dừng lại ở việc nội địa hóa từng phần.
Bên cạnh đó kinh tế ngày càng phát triển, nhu cầu của con người cũng
tăng cao, lượng hàng hóa sản xuất ra ngày càng nhiều do đó ô tô trở thành một
phương tiện vận tải hữu ích và kinh tế nhất trên thị trường. Theo thống kê sơ bộ
của hội những nhà sản xuất ô tô ở Việt Nam (VAMA), hiện nay lượng xe tải
vừa và nhỏ đang khá phổ biến tại Việt Nam. Nắm bắt nhu cầu thị trường, một số
công ty sản xuất ô tô trong nước (Mê Kông, Trường Hải, Vinaxuki, Chiến
Thắng,…) đã và đang lắp ráp, nghiên cứu thiết kế, cải tiến các dòng xe này. Để
làm được điều đó cần phải áp dụng các ứng dụng tiên tiến của tin học và các
phần mềm hỗ trợ trong thiết kế mô phỏng cơ khí như: Ansys, Catia, Solid
Works…
Với những kiến thức trong trường đại học và hiểu biết về một số phần
mềm trên em đã thực hiện đề tài: Tính toán và thiết kế Cụm ly hợp xe tải 3
tấn dưới sự hướng dẫn của thầy Trần Thanh Tùng – Cán bộ bộ môn Ô tô & Xe
chuyên dụng – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Theo khảo sát thực tế tại
Công ty cơ khí Cổ Loa & Ô tô Mê Kông em đã lựa chọn xe tải LIFAN 3 tấn làm
xe tham khảo.
Do còn nhiều hạn chế về trình độ cũng như thời gian nên kết quả của đề
tài vẫn còn hạn chế và nhiều thiết sót. Dưới đây là kết quả mà em đã thực hiện
được:
3
- Tổng quan về cụm ly hợp.
- Tính toán các thông số của cụm ly hợp.
- Sử dụng phần mềm Catia để mô hình hóa các chi tiết của cụm ly hợp.

các HTTL thủy cơ kết cấu ly hợp thủy lực và biến mô thủy lực.
- Điện từ: Momen truyền qua ly hợp nhờ các lực điện từ.
- Liên hợp các dạng kể trên.
Theo số lượng đĩa bị động của ly hợp ma sát.
Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ động và phần bị động, ly hợp ma sát
được chia ra một đĩa, hai đĩa hay nhiều đĩa:
Ly hợp một đĩa đơn giản trong chế tạo, thuận lợi trong bảo dưỡng, đặc biệt có
khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ nên thường gặp trên ô tô
hiện nay. Tuy nhiên, do bị giới hạn bởi giá trị mô men truyền lớn nhất, nên trên ô
tô có công suất động cơ lớn sử dụng ly hợp hai đĩa. Ly hợp nhiều đĩa được sử
dụng trong hộp số tự động chuyển số của HTTL thủy cơ.
Theo trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp ma sát được chia thành:
5
- Ly hợp lò xo trụ bố trí xung quanh đĩa ép có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo,
thoát nhiệt tốt, kích thước gọn, có rộng chỗ để bố trí cốc ép, mômen truyền qua
bề mặt ma sát rất lớn. Tuy nhiên nó có nhược điểm là lực ép phân bố không đều,
việc điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát khó. Khi lắp ở động cơ cao tốc lò
xo bị biến dạng (cong) dưới tác dụng của lực ly tâm làm giảm lực ép.
- Ly hợp lò xo côn : Dùng một lò xo côn bố trí chính giữa nên lực ép lên
bề mặt ma sát đều hơn. Tuy vậy mômen truyền qua bề mặt ma sát lại nhỏ vì áp
suất của lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua đòn mở, việc bố trí cốc ép khó khăn
do không gian phần giữa chật hẹp, ngoài ra việc điều chỉnh khe hở giữa các bề
mặt ma sát khó.
Ly hợp lò xo đĩa côn có kết cấu nhỏ gọn, vì lò xo đĩa côn vừa làm nhiệm
vụ đĩa ép vừa làm nhiệm vụ là đòn mở cho phép rút ngắn kích thước dài và giảm
khối lượng của ly hợp. nhờ có đặc tính là phi tuyến nên lực mở ly hợp nhỏ, mở
nhẹ nhàng. Lực ép lên bề mặt ma sát đều hơn và đĩa ép phân phối đều. Do vậy
mà khi sử dụng lò xo đĩa lực tác dụng lên bàn đạp cần thiết để giữ cho ly hợp ở
trạng thái mở giảm và sự mài mòn các bề mặt ma sát trong giới hạn nào đó
không làm giảm mà thậm chí còn làm tăng lực ép. Nhược điểm của ly hợp lò xo

Ly hợp đòi hỏi thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền hết momen từ động cơ đến HTTL ở mọi điều kiện sử
dụng.
- Khi khởi hành xe, hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu, để
giảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL.
7
- Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóng, dứt khoát.
- Khối lượng các chi tiết, momen quán tính của phần bị động ly hợp phải
nhỏ để dễ dàng thực hiện chuyển số.
- Ly hợp ma sát cần thoát nhiệt tốt, hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ
tới hệ số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi.
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo
lắp.
- Ngoài các yêu cầu trên, ly hợp cũng như các chi tiết máy khác, cần đảm
bảo độ bền cao, làm việc tin cậy, giá thành nhỏ.
II. Lựa chọn phương án thiết kế.
Ly hợp ma sát cơ khí.
- Ưu điểm:
• Làm việc bền vững, tin cậy.
• Hiệu suất cao.
• Mô men quán tính và các chi tiết thụ động nhỏ.
• Kích thước nhỏ gọn.
• Giá thành rẻ.
• Sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng.
Theo hình dạng của bộ phận ma sát, ly hợp ma sát có 3 loại: Ly hợp ma sát đĩa
(đĩa phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng côn), ly hợp ma sát hình
trống
III. Điều khiển và dẫn động ly hợp.
Bộ ly hợp các loại trên ôtô được điều khiển ngắt truyền động giữa động cơ và
hộp số nhờ vào bộ cơ cấu dẫn động ngắt ly hợp. Có năm loại cơ cấu dẫn động

sợi cáp. Trên pedal có một bánh cóc hình quạt răng và một con cóc.
Một lò xo được gắn bên trong quạt răng và con cóc. Khi tác dụng lực lên pedal
làm căng cáp và tách ly hợp. Lúc này bánh cóc ăn khớp với quạt răng. Khi buông
pedal ly hợp đóng. Lò xo kéo căng sợi cáp và được ăn khớp. Nếu cáp còn trùng
10
thì cóc sẽ dịch chuyển về hướng kéo của lò xo, cóc sẽ dịch chuyển sang bánh
răng khác.
Hình 1.4: Thiết bị điều chỉnh cáp tự động.
3.3 Cơ cấu điều khiển dẫn động bằng thủy lực.
Cấu tạo bao gồm ba bộ phận cơ bản:
Một xylanh làm việc như bơm tạo
áp suất (xylanh chính), một xylanh
tạo lực đẩy cho đòn mở (xylanh
phụ) và đường ống dẫn dầu chịu áp
suất (~ 100KG/cm2)
Hình 1.5: Xylanh chính ly hợp
Xylanh chính cung cấp áp suất thủy lực cho hệ thống. Gồm một piston gắn
vào xylanh chính, piston có cuppen bằng cao su ở hai đầu. Cuppen làm kín giữa
piston và thành xylanh. Một bình chứa dầu được gắn ở bên trên xylanh chính
dùng để chứa dầu thắng. Đường ống cấu tạo bằng kim loại bên ngoài bọc cao su.
Xylanh phụ gồm một bộ piston bên trong xylanh và một đòn nối với càng ly
hợp.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi ấn pedal xuống, hệ thống sẽ đẩy piston trong xylanh chính, dòng dầu chảy
11
vào đường ống và đến xilanh phụ, áp lực hình thành trong xylanh phụ để đẩy
piston và đòn nối tác động lên càng mở ly hợp làm tách ly hợp.
Khi pedal được buông một lò xo trên pedal kéo pedal trở về vị trí đầu, các lò xo
khác ở bên trong hai xylanh sẽ đẩy piston về vị trí ban đầu, dầu chạy ngược về
bình.

phần đến xylanh con, một phần đẩy piston điều khiển đi lên thắng lực lò xo đóng
van áp thấp và mở van không khí. Áp lực buồng A, D và áp lực không khí bằng
nhau. Buồng C, B và áp thấp ống góp hút hay bơm áp thấp bằng nhau. Do đó áp
lực buồng A > B nên màng da đi về phía phải và đẩy piston về phía phải để làm
cho ly hợp ngắt.
Khi buông pedal áp lực dầu từ xylanh chính giảm về bằng với áp lực không
khí, piston điều khiển đi xuống dưới bởi các lò xo. Lúc này van không khí đóng
lại, van áp thấp được mở ra làm cho áp lực ở buồng C, D, A, B bằng nhau. Do đó
màng da sẽ dịch chuyển về phía trái bởi các lò xo, piston cũng bị dịch chuyển về
cùng hướng làm cho càng mở ly hợp được buông ra, làm cho ly hợp đóng.
14
PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM LY HỢP
I. Xác định 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
.
M
ms1
=β.M
emax
15
Với xe tải ta chọn β=1,5 ta có:
M
ms1
=1,5.227=340,5 Nm
Nhưng trong quá trình thiết kế ly hợp ta cần chú ý đến điều kiện chuyển động
của xe: M
c
< M
k

h h
φ
φ
β β
= =

(1.1)
Với β là hệ số dự trữ của ly hợp.
Trong đó:
- φ là hệ số bám: φ = 0,8
- G
bx
là trọng lượng tác động lên bánh xe chủ động.
G
bx
= 0,6.G = 0,6.55000 = 33000 N
- i
h1
là tỉ số truyền tay số thứ nhất, theo đầu bài i
h1
=5,494
- i
0
tỉ số truyền của truyền lực chính, chọn i
2
=5,5.
- r
bx
là bán kính bánh xe chủ động, theo đầu bài r
bx

Mô men ma sát của ly hợp còn được tính theo công thức:
M
ms
= μ.P.R
tb
.Z
ms
(2.1)
Trong đó:
- μ là hệ số ma sát của ly hợp.
- P là lực ép tổng cộng gây ra bởi các lò xo ép.
- R
tb
là bán kính trung bình của đĩa ma sát (bán kính đặt lực ép tổng cộng).
- Z
ms
là số cặp đĩa ma sát Z
ms
=m+n-1 Với: m là số đĩa chủ động.
n là số đĩa bị động.
Bán kính R
tb
được xác định theo công thức sau:
(2.2)
17
2
1
2
2
3

2
1
2
2
( RR
P
S
P
q
−
==
π
(2.3)
Bây giờ ta xét một vòng phần tử nằm cách tâm O, bán kính R và có chiều dày là
dR. Momen do các lực ma sát tác dụng lên phần tử đó là:
dM
ms
=µ.q.2πR.dR.R (2.4)
Momen các lực ma sát tác dụng trên toàn vòng ma sát là:
dRqR
R
R
R
R
ms
dM
ms
M
2
2

RR
P
R
R
dRR
RR
P
−
−
=
−
=
∫
µ
µ
(2.5)
Mặt khác momen các lực tác dụng trên toàn vòng ma sát cũng bằng lực ma sát
tổng hợp µP nhân với R
tb
tức là:
M
ms
=µ.P.R
tb
. (2.6)
Từ công thức (2.5) và (2.6) ta suy ra:
18
2
1
2

= ≤
−
(kN/m
2
) (2.8)
Trong đó:
- p là áp suất trên bề mặt ma sát (kN/m
2
)
- [q] áp suất cho phép trên bề mặt ma sát. Đố với bề mặt ma sát là thép và
pherado thì [q]=100÷250 kN/m
2
- F là diện tích bề mặt tấm ma sát (m
2
)
Ta có:
. . .M P R Z
ms
tb
ms
µ
=
(N.m) (2.9)
Từ (2.8)
2 2
[ ]. .( )
2 1
P q R R
π
≤ −

Đặt
1
2
R
K
r
R
=
gọi là hệ số đường kính.
2
3 3
. .[ ]. . (1 ). .
max
2
3
M q R K Z
r ms
e
β µ π
≥ −
Vậy ta có
[ ]
3
3
3
2
2 . . .(1 )
M
ms
R

Ta chọn R
2
=140 (mm).
=> R
1
=0,6.140=84 (mm).
Tính bán kính trung bình của đĩa ma sát: Từ công thức 2.7 ta có:
3 3
2 140 84
114,3( )
2 2
3
140 84
R mm
tb
−
= =
−
2.2 Tính lực ép cần thiết P của lò xo ép tác dụng lên đĩa bị động.
Từ phương trình (2.1) ta có công thức tính lực ép cần thiết
. .
ms
ct
tb ms
M
P
R Z
µ
=


)=0,040 (m
2
).
Bảng 2.1: Thông số đĩa ma sát
Thông số Kích thước
Bán kính ngoài đĩa ma sát (mm) 140
Bán kính trong đĩa ma sát (mm) 84
Bán kính trung bình (mm) 114,3
Chiều dày đĩa ma sát (mm) 5
Lực ép lò xo đĩa (N) 4965
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát (m
2
) 0,04
III. Tính công trượt sinh ra trong quá trình đóng ly hợp.
3.1. Quá trình đóng ly hợp.
Quá trình đóng ly hợp xảy ra khi phần chủ động của ly hợp quay với vận tốc ω
e
và phần bị động quay với vận tốc ω
a
. Do có sự khác biệt về vận tốc ω
e
≠ω
a
nên
giữa các đĩa chủ động và bị động của ly hợp sẽ sinh ra sự trượt. Sự trượt này
chấm dứt khi các đĩa chủ động và bị động được nói liền thành một khối. Khi
khởi động xa tại tại chỗ, do ω
a
=0 nên sự trượt sẽ rất lớn.
Sự trượt sẽ sinh công ma sát, công này sẽ biến thành nhiệt năng làm nung nóng

a
r
bx
i i
h
ω
 
 ÷
 ÷
 
(3.1)
Trong đó:
- ω
bx
là vận tốc góc của bánh xe. (rad/s)
- v là vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe (m/s)
- Ω
a
là vận tốc quay của trục khuỷu
Ta suy ra vận tốc quay của trục ly hợp:

bx
r
i
h
vi
a
0
1
=

i
bx
r
g
a
G
a
J =
Trong đó :
- G
a
là trọng lượng toàn bộ của ô tô G
a
= 5500.9,81=53955 (N).
- g là gia tốc trọng trường 9,81 m/s
s
.
- i
h1
là tỉ số truyền của tay số 1. i
h1
=5,494.
- i
0
là tỉ số truyền của truyền lực chính i
0
=5,5
3.3. Mô men chuyển động quy dẫn về trục của ly hợp M
a
.

động ta lấy ψ=0,2.
- η
tl
là hiệu suất truyền lực. Chọn η
tl
=0,89
Vậy ta có:
23
0,88 Nms
2

2
)5,5.494,5(
2
382,0
.5500
a
J
==⇒
3.4. Tính công trượt L.
Công trượt của ly hợp được xác định theo hai thành phần:
- L1: công trượt ở giai đoạn đầu trong khoảng thời gian là t
1.
Công này tiêu tán
cho sự trượt và làm nóng ly hợp:
)5.3(.
2
1
1
t

1
và t
2
được tính như sau:
( )
1
M
a
t s
k
⇒ =
2
A
t
k
=
(s)
Trong đó:
- k là hệ số tỉ lệ đặc trưng cho nhịp độ tăng ma sát của ly hợp khi đóng ly hợp.
Thông thường ta lấy k=100 (Nm/s)
- Ta có ω
e
=
2. . 2.3,14.3500
366,33(rad/s)
60 60
n
π
= =
Và khi tính công trượt người ta tính hiệu số (ω

Thay số vào biểu thức (3.5) và (3.6) ta có:
L=L
1
+L
2
=
)8.3(
2
)(
3
2
)
22
.(.
2
1
1
.
2
t
aea
M
aea
Jt
ae
a
ML
ωωωω
ωω
−+−+

2
- Z
ms
là số lượng bề mặt ma sát, ta đã chọn ở trên là 2.
25
)(156,0
100
15,6
1
st
==⇒

Trích đoạn Lý thuyết về kiểm bền và bài toán kiểm bền tĩnh 3D cụm ly hợp 3.1 Lý thuyết kiểm bền. Khai thác kỹ thuật cụm ly hợp 4.1 Hư hỏng và cách khắc phục.

---