Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành Cơ khí Ô tô tại Viện Cơ khí – Trường Đại học Giao thông Vận tải TP.HCM, đồ án môn học Thiết kế ô tô là học phần chuyên môn cốt lõi nhằm trang bị và củng cố phương pháp tính toán, thiết kế kết cấu các cụm chi tiết cơ bản của xe như ly hợp, hộp số, cầu chủ động. Đồ án "Thiết kế hệ thống ly hợp" do sinh viên Mai Tiến Mạnh thực hiện năm 2021 dưới sự hướng dẫn của Th.S Phạm Văn Thức, tập trung giải quyết bài toán thiết kế cụm ly hợp và hệ thống dẫn động điều khiển cho một dòng xe tải cỡ trung bình.

Mục tiêu và các nhiệm vụ nghiên cứu được văn bản xác định cụ thể qua bốn phần:

  1. Tiếp nhận và xử lý số liệu ban đầu: Thiết kế hệ thống ly hợp cho xe tải có công thức bánh xe 4x2; khối lượng xe đầy tải $G_a = 6000\text{ kg}$; khối lượng đầy tải phân bố lên cầu chủ động là $3900\text{ kg}$; cỡ lốp 7; động cơ diesel đặt ở cầu trước có công suất cực đại $N_{emax} = 91\text{ kW}$ tại $n_N = 2600\text{ vòng/phút}$ và mô-men xoắn cực đại $M_{emax} = 354\text{ Nm}$ tại $n_M = 1500\text{ vòng/phút}$; hộp số cơ khí 5 cấp số tiến (tỷ số truyền lần lượt là $i_I = 5,315$; $i_{II} = 3,053$; $i_{III} = 1,655$; $i_{IV} = 1,000$; $i_V = 0,721$; số lùi $i_R = 5,068$) và tỷ số truyền của truyền lực chính $i_0 = 5,125$.
  2. Tham khảo kết cấu của các ô tô cùng cỡ loại trên thực tế.
  3. Nội dung thuyết minh: Tính toán thiết kế cụm ly hợp và tính toán thiết kế dẫn động điều khiển ly hợp.
  4. Yêu cầu sản phẩm đồ án: Hoàn thành thuyết minh tính toán cùng hệ thống bản vẽ kỹ thuật gồm sơ đồ nguyên lý ly hợp, bản vẽ lắp ly hợp (khổ A1, A2) và các bản vẽ cụm, chi tiết chế tạo.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống ly hợp ma sát khô và cơ cấu điều khiển dẫn động ly hợp. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong không gian tính toán thiết kế kỹ thuật cơ khí ngành ô tô, ứng dụng trực tiếp trên cấu hình xe tải 6 tấn với các thông số truyền động cho trước, được thực hiện và nghiệm thu tại TP.HCM vào năm 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết của đồ án dựa trên nền tảng cơ học ôtô và thiết kế máy truyền thống, vận dụng trực tiếp các kiến thức từ các giáo trình chuyên ngành kỹ thuật: Lý thuyết ô tô, Thiết kế và tính toán ô tô, Chi tiết máy, Sổ tay công nghệ chế tạo máy, Sức bền vật liệu, Vật liệu kỹ thuật, Dung sai và lắp ghép, Nguyên lý máy.

Tác giả sử dụng các mô hình giải tích cơ học động lực học truyền lực nhằm thiết lập điều kiện cân bằng động năng, xác định mô-men quán tính khối lượng quy dẫn ($J_a$), mô-men cản chuyển động quy dẫn ($M_a$), các giai đoạn trượt ly hợp ($t_1, t_2$), công trượt toàn phần ($L$) và công trượt riêng ($L_0$). Bên cạnh đó, lý thuyết truyền nhiệt được đưa vào để tính toán nhiệt lượng phát sinh do công trượt nung nóng đĩa ép, từ đó xác định độ tăng nhiệt độ ($\Delta T$) cùng khối lượng và chiều dày tối thiểu của đĩa ép.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được áp dụng xuyên suốt là phương pháp tính toán thiết kế kỹ thuật kết hợp kiểm nghiệm bền giải tích:

  • Xác định thông số kích thước cơ bản dựa trên điều kiện áp suất tiếp xúc bề mặt ma sát $[p]$.
  • Kiểm nghiệm chỉ tiêu chống mòn thông qua công trượt riêng $[L_0]$ và kiểm tra nhiệt độ cực đại cho phép của đĩa ép.
  • Phương pháp kiểm tra sức bền cơ học chi tiết: Kiểm nghiệm ứng suất cắt ($\tau_c$) và ứng suất dập ($\sigma_d$) của các mối ghép đinh tán; ứng suất cắt ($\tau_c$) và ứng suất chèn dập ($\sigma_{cd}$) của then hoa moay-ơ; ứng suất xoắn và độ cứng đàn hồi của hệ thống lò xo ép trụ và lò xo giảm chấn xoắn; ứng suất uốn ($\sigma_u$) của đòn mở và đòn bàn đạp dựa trên giới hạn ứng suất cho phép của từng loại vật liệu (thép 35, thép 40, thép 40X, thép 50, thép 65, gang).

Nguồn dữ liệu tính toán hoàn toàn xuất phát từ số liệu đầu vào của đề tài (thông số động cơ diesel, tỷ số truyền các tay số, khối lượng xe tải 6000 kg) kết hợp với các hệ số thực nghiệm, tiêu chuẩn tra cứu trong sổ tay thiết kế chi tiết máy và tài liệu thiết kế ô tô chuyên ngành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về hệ thống ly hợp trên ôtô. Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp

Nội dung chương 1 hệ thống hóa toàn diện cơ sở kết cấu của cụm ly hợp trên ô tô:

  • Công dụng: Nối và ngắt êm dịu động cơ với hệ thống truyền lực khi khởi hành hoặc sang số, đồng thời đóng vai trò như một cơ cấu an toàn chống quá tải cho hệ thống truyền lực khi phanh đột ngột mà không kịp nhả ly hợp.
  • Phân loại:
    • Theo phương pháp truyền mô-men: Ly hợp ma sát (loại đĩa đơn, đĩa đôi, đĩa côn, hình trống; làm việc khô hoặc ướt; vật liệu ma sát thép - gang, thép - phêrađô đồng...); ly hợp thủy lực; ly hợp điện từ; ly hợp liên hợp (thủy cơ).
    • Theo trạng thái làm việc: Ly hợp thường đóng (chiếm đa số trên ô tô) và ly hợp thường mở (dùng trên một số máy kéo).
    • Theo phương pháp phát sinh lực ép: Ly hợp lò xo (lò xo trụ bố trí xung quanh, lò xo đĩa hoặc lò xo côn trung tâm); ly hợp điện từ; ly hợp ly tâm và nửa ly tâm.
    • Theo phương pháp dẫn động: Điều khiển cưỡng bức hoặc điều khiển tự động; phân tách thành dẫn động cơ khí, dẫn động thủy lực, và dẫn động có trợ lực (trợ lực lò xo, trợ lực khí nén, trợ lực thủy lực).
  • Yêu cầu kỹ thuật: Phải truyền hết mô-men xoắn của động cơ mà không bị trượt trong mọi chế độ (hệ số dự trữ $\beta > 1$); ngắt dứt khoát và nhanh chóng; đóng êm dịu để giảm va đập răng hộp số; mô-men quán tính phần bị động phải nhỏ; thoát nhiệt tốt; kết cấu đơn giản, lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ. Tác giả trình bày phương trình xác định mô-men quán tính cực đại sinh ra khi phanh gấp ($M_{jmax}$), chứng minh mô-men này vượt xa mô-men xoắn của động cơ, khẳng định chức năng trượt bảo vệ an toàn của ly hợp.
  • Hệ thống điều khiển dẫn động: Phân tích cấu tạo, nguyên lý, ưu và nhược điểm của các sơ đồ dẫn động: cơ khí (đơn giản nhưng dễ rơ mòn, hiệu suất giảm dần), thủy lực (độ cứng vững cao, êm dịu, hiệu suất cao, triệt tiêu khe hở rơ mòn nhưng yêu cầu kín khít), cơ khí trợ lực khí nén, thủy lực trợ lực khí nén và cơ cấu trợ lực bằng lò xo.

Chương 2: Nội dung thiết kế tính toán

Chương 2 trình bày toàn bộ tiến trình giải thuật và kết quả tính toán số học chi tiết cho từng chi tiết của cụm ly hợp xe tải 6 tấn:

  • Xác định mô-men ma sát và kích thước cơ bản: Chọn hệ số dự trữ $\beta = 2$ (trong khoảng kiến nghị cho xe tải $1,65 \div 2,25$), xác định mô-men ma sát ly hợp $M_l = \beta \cdot M_{emax} = 2 \cdot 354 = 708\text{ Nm}$. Lựa chọn loại 1 đĩa bị động ($i = 2$ bề mặt ma sát), vật liệu ma sát phêrađô đồng với thép có hệ số ma sát $\mu = 0,25$. Chọn áp suất pháp tuyến tiếp xúc $p = 2,2 \cdot 10^5\text{ N/m}^2$ (thấp hơn giới hạn $[p] = 2,5 \cdot 10^5\text{ N/m}^2$), hệ số tỷ lệ bán kính $K_R = R_1 / R_2 = 0,55$. Kích thước vành khăn ma sát được xác định gồm: bán kính ngoài $R_2 = 154\text{ mm}$, bán kính trong $R_1 = 84,7\text{ mm}$, bề rộng vành $b = 69,3\text{ mm}$, bán kính ma sát trung bình $R_{tb} = 122\text{ mm}$. Kiểm tra lại áp suất riêng tiếp xúc đạt yêu cầu bền.
  • Lực ép và công trượt: Lực ép cần thiết của cơ cấu ép tạo ra là $P = 11606,55\text{ N}$; lực ép cực đại khi mở ly hợp là $P' = 1,2P$. Tính toán các thông số quy dẫn về trục ly hợp gồm mô-men quán tính $J_a$ và mô-men cản chuyển động $M_a$. Nhịp độ tăng mô-men khi đóng ly hợp chọn $k = 30\text{ kG.m/s}$. Kết quả công trượt riêng $L_0 = 15460\text{ J/m}^2$, nhỏ hơn rất nhiều so với ngưỡng cho phép $[L_0] = 400000 \div 600000\text{ J/m}^2$ của xe tải trên 5 tấn.
  • Kiểm nghiệm nhiệt độ đĩa ép: Với hệ số hấp thụ nhiệt đĩa ép $\nu = 0,50$, nhiệt dung riêng của gang $c = 481,5\text{ J/kg.K}$, độ tăng nhiệt độ cho phép $\Delta T \le 10^\circ\text{K}$, khối lượng riêng $\rho = 7800\text{ kg/m}^3$, tác giả xác định khối lượng tối thiểu và tính ra chiều dày tối thiểu của đĩa ép là $\delta \ge 1,6\text{ mm}$.
  • Sức bền đĩa bị động và moay-ơ: Xương đĩa dùng thép 50 hoặc thép 85; 36 đinh tán nhôm hoặc thép đường kính $d = 5\text{ mm}$ chia làm 2 dãy: dãy ngoài có bán kính $r_2 = 175\text{ mm}$ ($n_2 = 18$), dãy trong $r_1 = 135\text{ mm}$ ($n_1 = 18$). Kết quả kiểm tra ứng suất cắt $\tau_c = 23,57\text{ kg/cm}^2$ và ứng suất dập đảm bảo an toàn. Moay-ơ đĩa bị động làm bằng thép 40 hoặc 40X, lắp then hoa hình chữ nhật chịu tải trung bình với đường kính ngoài $D = 38\text{ mm}$, đường kính trong $d = 32\text{ mm}$, bề rộng răng $b = 6\text{ mm}$, số răng $Z = 8$, chiều dài moay-ơ $L = 53,2\text{ mm}$. Ứng suất chèn dập $\sigma_{cd} = 161,555\text{ kg/cm}^2 < [\sigma_{cd}] = 200\text{ kg/cm}^2$. Đinh tán liên kết moay-ơ với xương đĩa gồm 10 đinh thép đường kính $d = 8\text{ mm}$ trên đường kính vòng đinh $80\text{ mm}$ có $\tau_c = 4,402\text{ MN/m}^2$ và $\sigma_d = 9,219\text{ MN/m}^2$, đều nhỏ hơn giới hạn $30\text{ MN/m}^2$.
  • Sức bền lò xo ép: Bố trí 16 lò xo trụ xung quanh đĩa ép ($z_{lx} = 16$). Lực ép một lò xo là $F_{lx} = 761,68\text{ N} \le 1000\text{ N}$, độ cứng lò xo $C_{lx} = 43522,29\text{ N/m}$, lực tác dụng lớn nhất $F_{lxmax} = 870,446\text{ N}$. Kích thước dây lò xo: đường kính dây $d = 6\text{ mm}$, đường kính trung bình lò xo $D = 36\text{ mm}$, số vòng làm việc $n_{lv} = 7$, chiều dài tối thiểu $L_{min} = 53\text{ mm}$, chiều dài tự do $L_{max} = 73\text{ mm}$.
  • Lò xo giảm chấn: Đặt 10 lò xo thép 65 hoặc thép 80 theo hướng tiếp tuyến trên bán kính $R = 80\text{ mm}$. Lực cực đại tác dụng lên một lò xo $F_{maxgc} = 810\text{ N}$. Kích thước gồm đường kính dây $d = 4\text{ mm}$, đường kính trung bình $D = 14\text{ mm}$, ứng suất xoắn kiểm nghiệm nằm trong giới hạn cho phép $[\tau] = 6500 \div 8000\text{ kG/cm}^2$.
  • Cơ cấu điều khiển: Thiết kế 4 đòn mở ly hợp ($Z_đ = 4$) bằng thép 35 xianuya hóa; lực tác dụng đầu đòn mở $P_đ = 926,06\text{ N}$, ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm $\sigma_u = 444,13\text{ N/mm}^2 < [\sigma_u] = 600\text{ N/mm}^2$. Bàn đạp ly hợp bằng thép 35 được thiết kế với lực đạp cực đại của người lái $Q_{bđ} = 40\text{ kG}$. Phương án dẫn động được lựa chọn là hệ thống thủy lực, có dự phòng bổ sung bộ trợ lực khí nén nếu lực cản vận hành thực tế vượt quá tiêu chuẩn cho phép.

Thiết kế và thông số kỹ thuật

Hệ thống ly hợp được lựa chọn và tính toán theo cấu hình: Ly hợp ma sát khô loại 1 đĩa bị động thường đóng, sử dụng lò xo ép dạng trụ bố trí xung quanh đĩa ép, trang bị cơ cấu giảm chấn dao động xoắn trên đĩa bị động và hệ thống dẫn động điều khiển bằng thủy lực.

Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật và kết quả tính toán kết cấu chính của hệ thống ly hợp:

Hạng mục chi tiết / Cụm kết cấu Đại lượng và thông số kỹ thuật Giá trị tính toán / lựa chọn Giá trị giới hạn cho phép
Thông số chung ly hợp Hệ số dự trữ ly hợp ($\beta$) 2,0 $1,65 \div 2,25$
Mô-men ma sát yêu cầu ($M_l$) $708\text{ Nm}$ -
Lực ép cơ cấu ép ($P$) $11606,55\text{ N}$ -
Đĩa ma sát bị động Số đôi bề mặt ma sát ($i$) 2 (1 đĩa bị động) -
Bán kính ngoài vành ma sát ($R_2$) $154\text{ mm}$ -
Bán kính trong vành ma sát ($R_1$) $84,7\text{ mm}$ -
Bán kính ma sát trung bình ($R_{tb}$) $122\text{ mm}$ -
Bề rộng vành ma sát ($b$) $69,3\text{ mm}$ -
Công trượt riêng ($L_0$) $15460\text{ J/m}^2$ $400000 \div 600000\text{ J/m}^2$
Chiều dày tối thiểu đĩa ép ($\delta$) $\ge 1,6\text{ mm}$ -
Đinh tán đĩa ma sát Số lượng và phân bố 36 đinh (2 dãy: $r_1=135\text{ mm}, r_2=175\text{ mm}$) -
Đường kính đinh tán ($d$) $5\text{ mm}$ -
Ứng suất cắt đinh tán dãy ngoài ($\tau_c$) $23,57\text{ kg/cm}^2$ Thỏa mãn
Moay-ơ đĩa bị động Loại mối ghép trục Then hoa chữ nhật chịu tải trung bình -
Đường kính ngoài then hoa ($D$) $38\text{ mm}$ -
Đường kính trong then hoa ($d$) $32\text{ mm}$ -
Chiều rộng răng then hoa ($b$) $6\text{ mm}$ -
Chiều dài moay-ơ ($L$) $53,2\text{ mm}$ -
Ứng suất dập then hoa ($\sigma_{cd}$) $161,555\text{ kg/cm}^2$ $[\sigma_{cd}] = 200\text{ kg/cm}^2$
Đinh tán moay-ơ (10 đinh $d=8\text{ mm}$) $\tau_c = 4,402\text{ MN/m}^2; \sigma_d = 9,219\text{ MN/m}^2$ $[\tau_c] = [\sigma_d] = 30\text{ MN/m}^2$
Lò xo ép ly hợp Kiểu lò xo và cách bố trí Lò xo trụ, đặt xung quanh đĩa ép -
Số lượng lò xo ép ($z_{lx}$) 16 lò xo $16 \div 18$
Lực ép một lò xo ($F_{lx}$) $761,68\text{ N}$ $\le 1000\text{ N}$
Lực nén lớn nhất ($F_{lxmax}$) $870,446\text{ N}$ -
Độ cứng lò xo ($C_{lx}$) $43522,29\text{ N/m}$ -
Đường kính dây ($d$) / trung bình ($D$) $d = 6\text{ mm} / D = 36\text{ mm}$ -
Số vòng làm việc ($n_{lv}$) 7 vòng -
Chiều dài tự do / tối thiểu ($L_{max} / L_{min}$) $73\text{ mm} / 53\text{ mm}$ -
Lò xo giảm chấn xoắn Số lượng và bán kính đặt 10 lò xo, đặt tiếp tuyến tại $R = 80\text{ mm}$ -
Lực cực đại một lò xo ($F_{maxgc}$) $810\text{ N}$ -
Đường kính dây ($d$) / trung bình ($D$) $d = 4\text{ mm} / D = 14\text{ mm}$ -
Cơ cấu mở ly hợp Số đòn mở ($Z_đ$) / Vật liệu 4 đòn / Thép 35 xianuya hóa -
Lực tác dụng đầu đòn mở ($P_đ$) $926,06\text{ N}$ -
Ứng suất uốn đòn mở ($\sigma_u$) $444,13\text{ N/mm}^2$ $[\sigma_u] = 600\text{ N/mm}^2$
Lực đạp tính toán bàn đạp ($Q_{bđ}$) $40\text{ kG}$ Giới hạn công thái học

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã hoàn thành các mục tiêu kỹ thuật đề ra thông qua các kết quả cụ thể:

  • Xác lập được bộ thông số hình học và cơ học hoàn chỉnh cho cụm ly hợp ma sát khô một đĩa bị động trên xe tải 6 tấn: Đường kính ngoài đĩa ma sát đạt $308\text{ mm}$ ($R_2 = 154\text{ mm}$), lực ép tổng cộng của cụm lò xo ép đạt $11606,55\text{ N}$.
  • Kiểm nghiệm nhiệt và độ mòn cho thấy khả năng làm việc tin cậy: Công trượt riêng tính toán $L_0 = 15460\text{ J/m}^2$ thấp hơn giới hạn cho phép $[L_0]$ rất nhiều lần (ngưỡng từ $400000 \div 600000\text{ J/m}^2$), đảm bảo các bề mặt tiếp xúc không bị phá hủy hoặc cháy tấm phêrađô khi xe khởi hành ở tay số 1.
  • Toàn bộ các kết cấu chịu lực nguy hiểm đều vượt qua bước kiểm tra bền lý thuyết với hệ số an toàn cao: Then hoa moay-ơ chịu ứng suất chèn dập $161,555\text{ kg/cm}^2 < 200\text{ kg/cm}^2$; hệ đinh tán liên kết đĩa ma sát và liên kết moay-ơ có ứng suất cắt và dập đều nằm dưới giới hạn cho phép; đòn mở ly hợp chịu ứng suất uốn $444,13\text{ N/mm}^2$ nhỏ hơn giới hạn bền $600\text{ N/mm}^2$.
  • Lựa chọn giải pháp điều khiển dẫn động ly hợp bằng thủy lực, phân tích rõ ràng cơ chế bù trừ khe hở do mòn, tăng độ êm dịu khi đóng ngắt ly hợp và phương án sẵn sàng kết hợp trợ lực khí nén để giảm nhẹ cường độ thao tác cho người lái.
  • Đóng góp chính của đồ án là đã hệ thống hóa quy trình tính toán kỹ thuật tuần tự, mạch lạc, kết nối chặt chẽ giữa thông số động cơ - hộp số của xe tải mẫu với kết cấu chi tiết cơ khí của ly hợp, làm tài liệu tham khảo cho các bài toán thiết kế ô tô cùng phân khúc tải trọng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù giải quyết trọn vẹn phần tính toán kích thước và kiểm nghiệm bền của cụm ly hợp, đồ án vẫn còn một số điểm giới hạn phản ánh qua nội dung văn bản:

  • Phần thuyết minh dẫn động ly hợp mới dừng lại ở bước đặt vấn đề, lựa chọn phương án dẫn động thủy lực và xác định lực bàn đạp quy chuẩn ($Q_{bđ} = 40\text{ kG}$); chưa trình bày số liệu kích thước hình học chi tiết của xilanh chính, xilanh công tác và hành trình tự do của bàn đạp.
  • Phương pháp tính toán hoàn toàn sử dụng công thức giải tích cơ học cổ điển và hệ số thực nghiệm, chưa kết hợp công cụ mô phỏng phần tử hữu hạn (FEA) để phân tích trường nhiệt độ cục bộ và phân bố ứng suất đàn hồi trên đĩa ép cũng như xương đĩa bị động.
  • Thông số cỡ lốp đầu vào trong văn bản ghi tóm tắt là "cỡ lốp 7." mà chưa thể hiện đầy đủ ký hiệu kích thước vành và bề rộng lốp theo chuẩn quốc tế.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp theo:

  • Hoàn thiện toàn bộ bài toán thủy lực học của hệ dẫn động điều khiển, bao gồm đường kính piston xilanh chính, xilanh cắt ly hợp và tính toán cụm trợ lực khí nén đi kèm.
  • Ứng dụng các phần mềm chuyên ngành (như ANSYS, SolidWorks Simulation) để mô phỏng nhiệt động lực học trong quá trình đóng mở ly hợp, đánh giá chính xác biến dạng nhiệt của đĩa ép khi xe khởi hành liên tục ở điều kiện đường đèo dốc.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo trực tiếp và phù hợp cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Cơ khí Ô tô, Kỹ thuật Giao thông đang thực hiện đồ án môn học Thiết kế ô tô, Đồ án chi tiết máy hoặc Khóa luận tốt nghiệp về hệ thống truyền lực ô tô.
  • Người làm đề tài thiết kế ly hợp xe tải hạng trung: Bản thuyết minh cung cấp biểu mẫu tính toán rất chi tiết từ việc chọn hệ số dự trữ, xác định kích thước vành khăn tấm ma sát, tính toán kiểm tra công trượt riêng, nhiệt độ đĩa ép đến tính toán sức bền mối ghép then hoa, đinh tán và hệ thống lò xo.
  • Các phần đáng tham khảo nhất trong văn bản:
    • Phương pháp kiểm tra công trượt riêng $L_0$ và mô hình hóa thời gian trượt hai giai đoạn ($t_1, t_2$) khi xe khởi hành.
    • Trình tự thiết kế và tính toán chi tiết hệ thống 16 lò xo ép trụ và 10 lò xo giảm chấn xoắn.
    • Phân tích cơ sở lý thuyết chứng minh vai trò an toàn chống quá tải của ly hợp khi xe phanh đột ngột.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ số dự trữ mô-men $\beta$ của ly hợp được chọn bằng bao nhiêu và dựa trên căn cứ nào?
Tác giả chọn hệ số dự trữ $\beta = 2$. Căn cứ lựa chọn dựa trên kinh nghiệm thiết kế xe tải, trong đó khoảng giá trị cho phép của $\beta$ đối với dòng xe tải là từ $1,65 \div 2,25$. Giá trị $\beta = 2$ đảm bảo ly hợp truyền được toàn bộ mô-men xoắn lớn nhất của động cơ diesel ($354\text{ Nm}$) trong mọi điều kiện vận hành mà không bị trượt, đồng thời không làm kích thước đĩa bị động quá lớn hoặc gây quá tải cho các chi tiết phía sau của hệ thống truyền lực.

2. Kích thước hình học cơ bản của vành khăn tấm ma sát đĩa bị động là bao nhiêu?
Vành khăn bề mặt ma sát được tính toán với các kích thước: bán kính ngoài $R_2 = 154\text{ mm}$, bán kính trong $R_1 = 84,7\text{ mm}$ (dựa trên tỷ lệ chọn $K_R = R_1 / R_2 = 0,55$), bề rộng tấm ma sát $b = 69,3\text{ mm}$, và bán kính ma sát trung bình $R_{tb} = 122\text{ mm}$.

3. Kết quả kiểm nghiệm công trượt riêng của ly hợp có đạt yêu cầu kỹ thuật không?
Công trượt riêng tính toán được là $L_0 = 15460\text{ J/m}^2$. Giá trị này nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn công trượt riêng cho phép đối với ô tô có trọng tải trên 5 tấn ($[L_0] = 400000 \div 600000\text{ J/m}^2$), chứng minh bề mặt ma sát phêrađô đồng có độ bền mòn cao và đảm bảo tuổi thọ làm việc.

4. Moay-ơ đĩa bị động sử dụng loại mối ghép nào và thông số cụ thể ra sao?
Moay-ơ sử dụng mối ghép then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình lắp với trục sơ cấp hộp số. Các thông số gồm: đường kính ngoài $D = 38\text{ mm}$, đường kính trong $d = 32\text{ mm}$, chiều rộng răng $b = 6\text{ mm}$, số răng $Z = 8$, và chiều dài moay-ơ $L = 53,2\text{ mm}$. Ứng suất chèn dập tính được là $161,555\text{ kg/cm}^2$, đạt tiêu chuẩn bền cho phép ($[\sigma_{cd}] = 200\text{ kg/cm}^2$).

5. Cơ cấu ép của ly hợp sử dụng loại lò xo nào và số lượng bao nhiêu?
Ly hợp sử dụng 16 lò xo ép dạng trụ bố trí đều trên vòng tròn xung quanh đĩa ép. Mỗi lò xo tạo ra lực ép tính toán $F_{lx} = 761,68\text{ N}$ (thỏa mãn điều kiện $F_{lx} \le 1000\text{ N}$ đối với xe tải), độ cứng lò xo $C_{lx} = 43522,29\text{ N/m}$, đường kính dây lò xo $d = 6\text{ mm}$, đường kính trung bình $D = 36\text{ mm}$, gồm 7 vòng làm việc và có chiều dài tự do $73\text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án môn học Thiết kế ô tô của sinh viên Mai Tiến Mạnh đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật cụm ly hợp ma sát khô một đĩa thường đóng cho xe tải 6 tấn sử dụng động cơ diesel. Toàn bộ các kích thước kết cấu từ đĩa ma sát, đĩa ép, then hoa moay-ơ đến cụm lò xo ép trụ và lò xo giảm chấn đều được xác định rõ ràng, trải qua các bước kiểm nghiệm bền, kiểm tra công trượt riêng và chế độ nhiệt nghiêm ngặt. Đề tài lựa chọn phương án dẫn động thủy lực phù hợp với đặc thù vận hành của xe tải cỡ trung, mang lại giá trị tham khảo học thuật trực quan cho sinh viên và kỹ sư cơ khí ô tô trong công tác tính toán cụm truyền lực.