Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong xu thế phát triển của ngành công nghiệp chế tạo ô tô hiện đại, việc ứng dụng các thành tựu về cơ khí chính xác, điện tử và vật liệu mới nhằm nâng cao độ tin cậy, tính an toàn và tiện nghi điều khiển cho người lái ngày càng trở thành yêu cầu bức thiết. Tại Việt Nam, cùng với chủ trương công nghiệp hóa – hiện đại hóa, các dòng xe con du lịch (sedan hạng C) ngày càng được nhập khẩu, lắp ráp và sử dụng rộng rãi nhờ kích thước nhỏ gọn, tính năng an toàn cao và khả năng di chuyển linh hoạt trong điều kiện giao thông đô thị chật hẹp.
Trong kết cấu tổng thể hệ thống truyền lực cơ khí của ô tô, ly hợp đóng vai trò là một trong những cụm chi tiết then chốt. Cụm ly hợp thực hiện nhiệm vụ nối hoặc ngắt dòng truyền mô men xoắn từ động cơ sang hộp số, bảo vệ hệ thống truyền lực khỏi hiện tượng quá tải và hỗ trợ quá trình khởi hành, chuyển số diễn ra êm dịu, không gây va đập giữa các đầu răng ăn khớp. Đề tài đồ án tốt nghiệp "Thiết kế tính toán hệ thống ly hợp xe HONDA CIVIC" được thực hiện tại Khoa Cơ khí, Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Thành Công, nhằm giải quyết bài toán tính toán thiết kế cụm ly hợp tối ưu hóa lực tác dụng lên bàn đạp, rút ngắn hành trình điều khiển nhưng vẫn duy trì cấu trúc gọn nhẹ và độ tin cậy cao.
Nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể của đề tài bao gồm ba nội dung chính:
- Tổng quan cơ sở lý thuyết, phân tích kết cấu và đánh giá ưu nhược điểm của các phương án ly hợp, loại lò xo ép và hệ thống dẫn động điều khiển nhằm lựa chọn phương án tối ưu cho xe tham khảo Honda Civic 1.8.
- Thực hiện tính toán thiết kế chi tiết các cụm chi tiết cơ khí và thủy lực của hệ thống ly hợp: xác định mô men ma sát, kích thước hình học đĩa bị động, tính bền đinh tán, moay ơ, lò xo đĩa (lò xo màng), lò xo giảm chấn, trục ly hợp và kiểm nghiệm công trượt, công trượt riêng cùng hệ thống dẫn động có trợ lực chân không.
- Nghiên cứu các dạng hư hỏng kỹ thuật điển hình và xây dựng quy trình công nghệ 5 bước trong công tác tháo lắp, kiểm tra sửa chữa, điều chỉnh và kiểm nghiệm cụm ly hợp sau bảo dưỡng.
Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống ly hợp và hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp trang bị trên dòng xe con du lịch Honda Civic phiên bản động cơ xăng 1.8L. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào không gian tính toán cơ học, thủy lực theo các tiêu chuẩn kỹ thuật của ngành ô tô và điều kiện khai thác thực tế tại Việt Nam vào năm 2020.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đồ án xây dựng trên nền tảng lý thuyết tính toán và thiết kế ô tô chuyên ngành, kết hợp các tiêu chuẩn sức bền vật liệu và cơ học máy ứng dụng:
- Khung lý thuyết tính toán truyền động: Sử dụng mô hình truyền mô men ma sát khô qua đĩa ma sát phẳng, mô hình xác định mô men ma sát yêu cầu thông qua hệ số dự trữ $\beta$, lý thuyết đàn hồi của lò xo đĩa hình nón cụt (lò xo màng) chịu nén và uốn, lý thuyết dập tắt dao động xoắn cộng hưởng tần số cao/thấp bằng bộ giảm chấn đàn hồi và ma sát.
- Thuyết bền kiểm nghiệm cơ khí: Ứng dụng thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất để kiểm tra trạng thái chịu lực phức tạp (uốn hai phương kết hợp xoắn) tại tiết diện nguy hiểm của trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số); kiểm nghiệm ứng suất cắt và ứng suất chèn dập cho then hoa moay ơ, đinh tán đĩa ma sát và đinh tán nối xương đĩa.
- Mô hình tính toán công trượt nhiệt động: Sử dụng công thức thực nghiệm của Viện Nghiên cứu Ô tô và Động cơ (HAMH) để tính toán công trượt sinh ra trong quá trình khởi hành tại chỗ và kiểm nghiệm công trượt riêng trên bề mặt ma sát nhằm ngăn ngừa hiện tượng quá nhiệt làm suy giảm hệ số ma sát và giảm tuổi thọ đĩa ly hợp.
Phương pháp nghiên cứu được triển khai đồng bộ:
- Phương pháp phân tích – tổng hợp và so sánh kỹ thuật: Đánh giá định tính và định lượng giữa các giải pháp kết cấu ly hợp ma sát (1 đĩa, 2 đĩa), ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ; các kiểu lò xo ép (lò xo trụ bố trí xung quanh, lò xo côn xoắn, lò xo đĩa); các giải pháp dẫn động (cơ khí, thủy lực, cơ khí trợ lực khí nén, thủy lực trợ lực khí nén, thủy lực trợ lực chân không).
- Phương pháp tính toán thiết kế giải tích và kiểm nghiệm sức bền: Tính toán tuần tự các kích thước hình học, tải trọng tác dụng, biểu đồ mô men nội lực và kiểm tra hệ số an toàn so với ứng suất cho phép của từng loại vật liệu chế tạo ($[\tau]$, $[\sigma_d]$, $[\sigma]$, $[\tau_x]$).
- Nguồn dữ liệu: Bộ thông số kỹ thuật xuất xưởng của xe Honda Civic 1.8, các công thức và bảng tra thực nghiệm từ bài giảng Tính toán thiết kế ô tô và sách hướng dẫn Thiết kế ly hợp của ô tô thuộc Bộ môn Ôtô – Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải.
Thiết kế và triển khai kỹ thuật
Trên cơ sở phân tích đặc tính động lực học của xe Honda Civic 1.8 (công suất cực đại 103 kW tại 6300 vòng/phút, mô men xoắn cực đại 180 Nm tại 4300 vòng/phút, hộp số sàn 5 cấp), đồ án đã xác lập phương án thiết kế tổng thể gồm ba khối chức năng chính:
| Cụm chức năng |
Phương án lựa chọn |
Cơ sở kỹ thuật và ưu điểm |
| Cụm ly hợp |
Ly hợp ma sát khô 1 đĩa bị động, loại thường đóng |
Mô men xoắn động cơ ở mức trung bình ($M_{emax} = 180\text{ Nm} < 465\text{ Nm}$), kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, mô men quán tính phần bị động nhỏ giúp việc sang số dễ dàng, mở dứt khoát và tản nhiệt tốt. |
| Lò xo ép |
Lò xo đĩa (lò xo màng) |
Lò xo đĩa kiêm luôn chức năng đòn mở, đường đặc tính làm việc phi tuyến giúp lực ngắt ly hợp không tăng quá lớn theo độ biến dạng, duy trì lực ép ổn định khi tấm ma sát bị mòn. |
| Hệ thống dẫn động |
Dẫn động thủy lực, trợ lực chân không |
Tận dụng độ chênh áp giữa họng hút động cơ xăng và khí quyển, giảm lực tác dụng lên bàn đạp của người lái, hành trình bàn đạp nhỏ, đóng mở êm dịu và vẫn duy trì khả năng điều khiển cơ học khi mất trợ lực. |
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cụm ly hợp
- Phần chủ động: Gồm bánh đà động cơ, vỏ ly hợp được bắt cố định vào bánh đà bằng bu lông, đĩa ép và lò xo đĩa. Lò xo đĩa tỳ lên vỏ ly hợp và đĩa ép, tạo lực ép ban đầu kẹp chặt đĩa bị động vào bánh đà.
- Phần bị động: Gồm đĩa ma sát gắn tấm pherađô, xương đĩa bằng thép 50, bộ giảm chấn dao động xoắn với 4 lò xo đàn hồi và cụm moay ơ di trượt trên then hoa của trục ly hợp.
- Phần dẫn động điều khiển: Khi đạp bàn đạp, dầu có áp suất từ xylanh chính (thông qua bộ trợ lực chân không) truyền qua đường ống đến xylanh công tác, đẩy piston và càng mở, dịch chuyển ổ bi tỳ ép vào các đầu cánh lò xo đĩa, làm phần biên ngoài lò xo uốn ngược lại, kéo đĩa ép rời khỏi đĩa ma sát để ngắt dòng truyền động.
Cấu tạo và nguyên lý bộ trợ lực chân không
Bộ trợ lực chân không gồm vỏ chia làm hai khoang: khoang chân không A (nối với đường nạp động cơ qua van một chiều) và khoang làm việc B, được ngăn cách bởi màng cao su. Khi người lái đạp phanh/ly hợp, cần đẩy mở van khí nạp không khí ngoài trời (khoang C) vào khoang B, tạo chênh lệch áp suất giữa khoang B và khoang A, sinh lực đẩy hỗ trợ piston xylanh chính ép dầu sang hệ thống chấp hành.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Tổng quan về ly hợp trên xe ô tô
Chương 1 hệ thống hóa toàn diện các kiến thức lý thuyết về chức năng, phân loại và yêu cầu kỹ thuật của ly hợp trên ô tô:
- Phân tích 4 nhóm phân loại ly hợp chính: theo phương pháp truyền mô men (ma sát, thủy lực, điện từ, liên hợp); theo trạng thái làm việc (thường đóng, thường mở); theo phương pháp tạo lực ép (lò xo trụ, lò xo côn, lò xo đĩa, điện từ, ly tâm, nửa ly tâm); theo phương pháp dẫn động (cơ khí, thủy lực, có trợ lực khí nén/chân không).
- Đưa ra 7 yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt: truyền hết mô men động cơ trong mọi điều kiện; đóng êm dịu, mở dứt khoát; mô men quán tính phần bị động nhỏ; điều khiển nhẹ nhàng; thoát nhiệt nhanh và kết cấu đơn giản, thuận tiện bảo dưỡng.
- Giới thiệu tổng thể và lập bảng thông số kỹ thuật xe tham khảo Honda Civic 1.8 làm căn cứ tính toán thiết kế:
| Thông số kỹ thuật |
Ký hiệu / Đơn vị |
Giá trị thiết kế |
| Kích thước bao (Dài $\times$ Rộng $\times$ Cao) |
$\text{mm}$ |
$4540 \times 1750 \times 1450$ |
| Chiều dài cơ sở |
$L_0\ (\text{mm})$ |
$2700$ |
| Trọng lượng không tải / Toàn tải |
$G_0 / G_a\ (\text{kg})$ |
$1240 / 1615$ |
| Tốc độ cực đại |
$v_{max}\ (\text{km/h})$ |
$200$ |
| Kiểu động cơ |
— |
Động cơ xăng 4 kỳ, 4 xy lanh |
| Dung tích công tác |
$V_h\ (\text{cc})$ |
$1799$ |
| Tỉ số nén |
$\varepsilon$ |
$10{,}5 : 1$ |
| Công suất cực đại / Số vòng quay |
$N_{emax}\ (\text{kW}) / n_N\ (\text{v/ph})$ |
$103\ /\ 6300$ |
| Mô men xoắn cực đại / Số vòng quay |
$M_{emax}\ (\text{Nm}) / n_M\ (\text{v/ph})$ |
$180\ /\ 4300$ |
| Tỉ số truyền các tay số hộp số ($i_{h1} \to i_{h5}$, $i_R$) |
— |
$3{,}500;\ 1{,}760;\ 1{,}193;\ 0{,}942;\ 0{,}787;\ 3{,}461$ |
| Tỉ số truyền truyền lực chính |
$i_0$ |
$4{,}933$ |
| Ký hiệu và kích thước lốp |
— |
195/65R15 |
Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống ly hợp
Chương 2 là nội dung trọng tâm của đồ án, tập trung tính toán xác định kích thước và kiểm nghiệm độ bền cho toàn bộ các chi tiết trong hệ thống ly hợp:
- Xác định mô men ma sát và kích thước cơ bản:
- Mô men ma sát tính toán: $M_c = \beta \cdot M_{emax} = 1{,}5 \cdot 180 = 270\text{ Nm}$ (hệ số dự trữ chọn $\beta = 1{,}5$ trong dải quy chuẩn $1{,}3 - 1{,}75$).
- Kích thước đĩa ma sát: Đường kính ngoài sơ bộ tính theo công thức kinh nghiệm $D_2 = 3{,}16 \cdot \sqrt{M_{emax}/C} = 19{,}56\text{ cm}$, chọn chuẩn $D_2 = 22\text{ cm}$ ($R_2 = 11\text{ cm}$); đường kính trong chọn $D_1 = 14\text{ cm}$ ($R_1 = 7\text{ cm}$). Bán kính ma sát trung bình $R_{tb} = 9{,}15\text{ cm}$. Số đôi bề mặt ma sát $i = 2$, suy ra số đĩa bị động $z_i = 1$.
- Tính bền đĩa bị động và đinh tán:
- Xương đĩa chế tạo bằng thép 50 dày $\delta_x = 2\text{ mm}$, tấm ma sát pherađô dày $\delta = 4\text{ mm}$.
- Đinh tán bằng đồng đường kính $d = 4\text{ mm}$ bố trí thành 2 dãy ($n_1 = 16$ đinh tại $r_1 = 79\text{ mm}$; $n_2 = 16$ đinh tại $r_2 = 97\text{ mm}$). Kết quả kiểm tra thỏa mãn ứng suất cắt $[\tau] = 100\text{ kg/cm}^2$ và ứng suất chèn dập $[\sigma_d] = 250\text{ kg/cm}^2$.
- Tính toán moay ơ đĩa bị động:
- Vật liệu thép 40X, then hoa hình chữ nhật có kích thước: chiều dài $L = 35\text{ mm}$, đường kính ngoài $D = 35\text{ mm}$, đường kính trong $d = 28\text{ mm}$, bề rộng then $b = 5\text{ mm}$, số then $z_2 = 10$. Ứng suất dập và cắt của then hoa nằm trong giới hạn cho phép ($[\tau] = 100\text{ kg/cm}^2, [\sigma_d] = 200\text{ kg/cm}^2$).
- Đinh tán liên kết moay ơ với xương đĩa làm bằng thép 30, đường kính $d = 8\text{ mm}$, số lượng $n = 4$ đinh, đặt tại bán kính $r = 50\text{ mm}$, đạt tiêu chuẩn độ bền ($[\tau] = 300\text{ kg/cm}^2, [\sigma_d] = 800\text{ kg/cm}^2$).
- Tính toán lò xo đĩa (lò xo màng):
- Vật liệu thép 60T/65T có $[\sigma] = 1400\text{ MPa}$, kích thước: đường kính ngoài $D_e = 230\text{ mm}$, đường kính trong $D_i = 70\text{ mm}$, $D_c = 166\text{ mm}$, $D_a = 160\text{ mm}$, chiều dày $\delta = 2{,}5\text{ mm}$, số cánh màng $Z = 12$.
- Lực mở ngắt ly hợp: $F_n = 1620\text{ N}$ (162 kg). Ứng suất lớn nhất sinh ra tại điểm chịu tải: $\sigma = 440{,}301\text{ MPa} < [\sigma] = 1400\text{ MPa}$. Tính toán lại hệ số dự trữ đạt $\beta = 1{,}49$ (nằm trong giới hạn $1{,}3 - 1{,}75$).
- Tính toán lò xo giảm chấn:
- Bố trí $Z_1 = 4$ lò xo trên moay ơ tại bán kính $R_1 = 50\text{ mm}$, độ cứng mỗi lò xo $K = 60\text{ kg/cm}$. Vật liệu thép 65T, đường kính dây lò xo $d' = 4\text{ mm}$, đường kính trung bình vòng lò xo $D' = 18\text{ mm}$, chiều dài tự do $l_2 = 44{,}5\text{ mm}$.
- Ứng suất xoắn cực đại tính được $\tau = 5304{,}98\text{ kg/cm}^2 < [\tau] = 6500\text{ kg/cm}^2$.
- Kiểm nghiệm bền trục ly hợp:
- Trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) có đường kính $d = 35\text{ mm}$, làm bằng thép 40X. Mô men nội lực tại tiết diện nguy hiểm B: $M_X = 418\text{ Nm}$, $M_Y = 79\text{ Nm}$, $M_Z = 84\text{ Nm}$.
- Kiểm tra theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất cho kết quả ứng suất tương đương đạt yêu cầu làm việc an toàn.
- Kiểm tra công trượt và công trượt riêng:
- Tính toán công trượt khi khởi hành ở số 1 theo công thức Viện HAMH với trọng lượng $G = 1615\text{ kg}$, bán kính bánh xe $r_b = 0{,}332\text{ m}$, tỉ số truyền tổng cộng $i_t = 17{,}3$, hệ số cản tổng cộng $\psi = 0{,}16$. Công trượt riêng tính được $l_0 = 15{,}44\text{ kg.m/cm}^2$, thỏa mãn điều kiện tản nhiệt và chống mòn cho phép.
Chương 3: Một số vấn đề trong khai thác bảo dưỡng kỹ thuật
Chương 3 trình bày các hướng dẫn kỹ thuật phục vụ công tác chẩn đoán, bảo dưỡng định kỳ và đại tu cụm ly hợp:
- Phân tích các hư hỏng thường gặp: Trượt ly hợp khi truyền tải lớn (do mòn đĩa ma sát, dính dầu mỡ, lò xo đĩa yếu); ly hợp ngắt không hoàn toàn gây khó gài số (do hành trình tự do quá lớn, đĩa ma sát bị cong vênh, lọt khí trong đường ống thủy lực); đóng ly hợp bị rung giật (do lò xo giảm chấn gãy, bề mặt đĩa ép mòn không đều); bàn đạp nặng hoặc mất tác dụng trợ lực (do rách màng trợ lực chân không, hỏng van điều khiển).
- Quy trình công nghệ tháo lắp và kiểm nghiệm 5 bước:
- Quy trình tháo bộ ly hợp: Tháo từ xe theo thứ tự nới lỏng các bu môn đối xứng để tránh cong vênh vỏ ly hợp, đánh dấu vị trí tương đối giữa vỏ ly hợp và bánh đà.
- Quy trình kiểm tra, sửa chữa chi tiết: Đo độ mòn chiều dày đĩa ma sát (sử dụng thước cặp), kiểm tra độ đảo của đĩa bị động bằng đồng hồ so, kiểm tra độ mòn các đầu cánh lò xo đĩa, kiểm tra khe hở then hoa moay ơ và bề mặt đĩa ép, bánh đà.
- Quy trình lắp ráp: Dùng trục định tâm chuyên dùng để định vị đĩa bị động đồng tâm với bánh đà trước khi siết chặt bu lông bắt vỏ ly hợp theo lực xiết tiêu chuẩn.
- Quy trình điều chỉnh: Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp ly hợp, độ rơ ổ bi tỳ (bi T) và xả e (xả khí) hệ thống thủy lực dẫn động.
- Quy trình kiểm nghiệm sau sửa chữa: Kiểm tra trên đường thử ở các chế độ khởi hành tại chỗ, chuyển số từ thấp lên cao và phanh gấp để đánh giá độ êm dịu, dứt khoát và khả năng ngắt truyền lực an toàn.
Kết quả và đóng góp
Đồ án đã hoàn thành đầy đủ khối lượng tính toán kỹ thuật và quy trình công nghệ theo đúng nhiệm vụ đặt ra, với các kết quả định lượng cụ thể:
| Hạng mục chi tiết |
Thông số thiết kế xác lập |
Giá trị kiểm nghiệm / Độ bền |
| Mô men ma sát ($M_c$) |
$270\text{ Nm}$ ($\beta = 1{,}5$) |
Hệ số dự trữ tính lại $\beta = 1{,}49$ (chuẩn: $1{,}3 - 1{,}75$) |
| Đĩa ma sát ($D_2 \times D_1 \times \delta$) |
$220\text{ mm} \times 140\text{ mm} \times 4\text{ mm}$ |
Đinh tán đồng $d=4\text{ mm}$ chịu $\tau \le 100\text{ kg/cm}^2$ |
| Moay ơ đĩa bị động |
Then hoa $10 \times 28 \times 35 \times 5\text{ mm}$ |
Ứng suất dập/cắt nằm trong giới hạn thép 40X |
| Lò xo đĩa (lò xo màng) |
$D_e=230\text{ mm}, D_i=70\text{ mm}, \delta=2{,}5\text{ mm}$ |
$\sigma = 440{,}301\text{ MPa} < [\sigma] = 1400\text{ MPa}$ |
| Lò xo giảm chấn |
4 lò xo, $K=60\text{ kg/cm}, D'=18\text{ mm}$ |
$\tau = 5304{,}98\text{ kg/cm}^2 < [\tau] = 6500\text{ kg/cm}^2$ |
| Trục ly hợp |
Thép 40X, đường kính $d = 35\text{ mm}$ |
Thỏa mãn điều kiện bền ứng suất tiếp lớn nhất |
| Công trượt riêng ($l_0$) |
Tính toán theo chu trình HAMH |
Thỏa mãn giới hạn nhiệt và hao mòn cho phép |
Về mặt đóng góp kỹ thuật, đồ án đã chuẩn hóa chuỗi thuật toán tính toán giải tích cho ly hợp sử dụng lò xo màng kết hợp hệ thống dẫn động trợ lực chân không trên xe du lịch; cung cấp quy trình công nghệ 5 bước có tính thực tiễn cao cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa cụm ly hợp tại các xưởng dịch vụ ô tô.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của đề tài: Các tính toán thiết kế và kiểm nghiệm sức bền trong đồ án chủ yếu dựa trên các công thức giải tích cổ điển và thông số tham khảo lý thuyết từ dòng xe nguyên bản. Đồ án chưa thực hiện chế tạo mẫu thực tế để thử nghiệm độ bền mỏi trên băng thử chuyên dụng; chưa thực hiện mô phỏng trường nhiệt độ phân bố 3D trên bề mặt ma sát khi ly hợp trượt liên tục bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM).
- Hướng nghiên cứu mở rộng: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm mô phỏng chuyên ngành (như ANSYS, SolidWorks Simulation) để khảo sát trường ứng suất động của lò xo đĩa trong chu kỳ đóng mở liên tục; khảo sát tích hợp cảm biến đo độ mòn và nhiệt độ đĩa ly hợp nhằm truyền dữ liệu về hệ thống chẩn đoán trên xe (OBD-II).
Giá trị tham khảo
Đồ án là tài liệu tham khảo chuyên ngành hữu ích dành cho:
- Sinh viên, học viên ngành Kỹ thuật Cơ khí, Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Giao thông làm đồ án môn học Thiết kế Ô tô hoặc đồ án tốt nghiệp chuyên ngành về hệ thống truyền động.
- Kỹ sư thiết kế cụm truyền lực cơ khí, cán bộ kỹ thuật và kỹ thuật viên tại các trung tâm đăng kiểm, trạm bảo dưỡng sửa chữa ô tô cần tài liệu hướng dẫn quy trình tháo lắp, kiểm tra độ đảo, căn chỉnh hành trình tự do bàn đạp và xả khí hệ thống ly hợp thủy lực trợ lực chân không.
- Các phần đáng tham khảo nhất gồm: phương pháp tính toán chi tiết lò xo màng (Chương 2.4), thuật toán kiểm nghiệm trục ly hợp kết hợp các tay số hộp số (Chương 2.6) và quy trình chuẩn 5 bước kiểm tra sửa chữa ly hợp (Chương 3.2).
Câu hỏi thường gặp
1. Vì sao tác giả lựa chọn phương án ly hợp ma sát khô một đĩa dùng lò xo đĩa thay vì lò xo trụ bố trí xung quanh cho xe Honda Civic 1.8?
Trả lời: Dựa trên công suất ($103\text{ kW}$) và mô men xoắn cực đại ($180\text{ Nm}$) của xe, ly hợp ma sát khô 1 đĩa đáp ứng đầy đủ khả năng truyền mô men nhưng có kích thước nhỏ gọn và mô men quán tính phần bị động nhỏ. Việc dùng lò xo đĩa (lò xo màng) có ưu điểm vượt trội là lò xo đĩa kiêm luôn chức năng của đòn mở, giúp kết cấu tinh gọn, đặc tính làm việc phi tuyến giúp giảm lực ngắt bàn đạp khi biến dạng tăng và giữ lực ép ổn định khi tấm ma sát bị mòn theo thời gian.
2. Hệ số dự trữ mô men ma sát $\beta$ ban đầu được chọn là bao nhiêu và sau khi tính toán lò xo đĩa được xác định lại như thế nào?
Trả lời: Ban đầu tác giả tra bảng thực nghiệm đối với xe du lịch chọn $\beta = 1{,}5$ (trong dải cho phép $1{,}3 - 1{,}75$) để tính ra mô men ma sát $M_c = 270\text{ Nm}$. Sau khi tính toán kích thước hình học và lực ép thực tế của lò xo đĩa, hệ số dự trữ được tính toán kiểm tra lại đạt $\beta = 1{,}49$, hoàn toàn nằm trong dải cho phép.
3. Các thông số kích thước hình học chính của đĩa ma sát và vật liệu được xác định trong đồ án là gì?
Trả lời: Đĩa ma sát có đường kính ngoài $D_2 = 220\text{ mm}$ ($22\text{ cm}$), đường kính trong $D_1 = 140\text{ mm}$ ($14\text{ cm}$), bán kính ma sát trung bình $R_{tb} = 9{,}15\text{ cm}$. Đĩa bị động gồm xương đĩa bằng thép 50 dày $2\text{ mm}$ và 2 tấm ma sát pherađô dày $4\text{ mm}$ được liên kết bằng 32 đinh tán đồng $d = 4\text{ mm}$ chia làm 2 dãy vòng tròn.
4. Lò xo đĩa (lò xo màng) có kích thước cơ bản nào và ứng suất làm việc có đảm bảo bền không?
Trả lời: Lò xo đĩa có đường kính ngoài $D_e = 230\text{ mm}$, đường kính trong $D_i = 70\text{ mm}$, đường kính gờ tỳ $D_c = 166\text{ mm}$, $D_a = 160\text{ mm}$, chiều dày $\delta = 2{,}5\text{ mm}$, gồm 12 cánh màng phân bố đều. Ứng suất uốn lớn nhất sinh ra khi ngắt ly hợp là $\sigma = 440{,}301\text{ MPa}$, nhỏ hơn rất nhiều so với ứng suất giới hạn cho phép của thép 60T/65T ($[\sigma] = 1400\text{ MPa}$), do đó lò xo đĩa đảm bảo độ bền.
5. Bộ trợ lực chân không trong hệ thống dẫn động ly hợp hoạt động theo nguyên lý nào khi người lái đạp bàn đạp?
Trả lời: Khi đạp bàn đạp, cần đẩy tác động mở van khí và đóng van chân không, cho phép không khí từ khoang C tràn vào khoang B trong khi khoang chân không A vẫn nối với đường nạp động cơ. Sự chênh lệch áp suất giữa khoang B và khoang A tác dụng lên màng cao su đẩy piston xylanh chính sang trái, tạo áp suất dầu truyền đến xylanh công tác để mở ly hợp, giúp giảm nhẹ đáng kể lực đạp của người lái.
Kết luận
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế tính toán hệ thống ly hợp xe HONDA CIVIC" của sinh viên Nguyễn Văn Huy đã hoàn thành trọn vẹn việc tính toán thiết kế hệ thống ly hợp ma sát khô một đĩa thường đóng sử dụng lò xo đĩa và dẫn động thủy lực trợ lực chân không. Các kết quả kiểm nghiệm sức bền đĩa ma sát, moay ơ, lò xo màng, bộ giảm chấn và trục ly hợp đều thỏa mãn các tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn theo lý thuyết động lực học ô tô. Bên cạnh phần thiết kế cơ khí, đồ án đã xây dựng quy trình công nghệ 5 bước chi tiết phục vụ công tác bảo dưỡng, chẩn đoán và sửa chữa cụm ly hợp, mang lại giá trị học thuật và thực tiễn cao cho ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô.
