Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Trong xu thế phát triển kinh tế - xã hội và quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa tại Việt Nam, ngành công nghiệp ô tô giữ vai trò đặc biệt quan trọng đối với mạng lưới giao thông vận tải và logistics. Ô tô không chỉ là phương tiện cơ giới đáp ứng nhu cầu chuyên chở hành khách, hàng hóa mà còn là sản phẩm kỹ thuật cao đòi hỏi tính an toàn, độ tiện nghi và độ bền bỉ. Tại các đô thị lớn với mật độ phương tiện cao và điều kiện đường sá phức tạp, dòng xe con du lịch và xe đa dụng (MPV) cỡ trung ngày càng được sử dụng phổ biến nhờ kích thước linh hoạt, khả năng vận hành ổn định và tính tiện dụng cao.
Trong kết cấu tổng thành hệ thống truyền lực của ô tô sử dụng hộp số cơ khí, bộ ly hợp ma sát là cụm chi tiết quan trọng hàng đầu đặt giữa động cơ và hộp số. Ly hợp đảm nhiệm chức năng nối và ngắt dòng truyền công suất, truyền mô-men xoắn êm dịu, bảo đảm quá trình chuyển số diễn ra dễ dàng và bảo vệ hệ thống truyền lực không bị quá tải khi phanh đột ngột. Để nâng cao chất lượng điều khiển và giảm bớt cường độ lao động của người lái xe trong điều kiện giao thông nội đô, việc tối ưu hóa thiết kế cụm ly hợp cùng hệ thống dẫn động theo hướng giảm lực tác dụng lên bàn đạp và chuẩn hóa hành trình bàn đạp là bài toán kỹ thuật thiết thực.
Đề tài "Tính toán, kiểm nghiệm bền bộ ly hợp ma sát của xe Toyota Innova 2016" được thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh trong khuôn khổ môn học Thiết kế Ô tô, dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Mạnh Cường, nhằm giải quyết các nhiệm vụ cụ thể sau:
- Nghiên cứu tổng quan cơ sở lý thuyết, phân loại, yêu cầu kỹ thuật và nguyên lý làm việc của các loại ly hợp ma sát và hệ thống dẫn động điều khiển trên ô tô.
- Phân tích so sánh các giải pháp kết cấu cụm ly hợp và hệ thống dẫn động, từ đó lựa chọn phương án thiết kế tối ưu cho dòng xe du lịch 7 chỗ trên cơ sở xe tham chiếu Toyota Innova 2016.
- Thực hiện tính toán thiết kế động lực học và kiểm nghiệm các chỉ tiêu làm việc của bộ ly hợp: mô-men ma sát, kích thước hình học đĩa bị động, áp suất bề mặt tiếp xúc, công trượt và công trượt riêng trong quá trình khởi hành, kiểm tra nhiệt độ nung nóng của các chi tiết ma sát.
- Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng thủy lực có trợ lực chân không, xác định thông số xy-lanh chính, xy-lanh công tác và cụm màng sinh lực trợ lực.
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là cụm ly hợp ma sát khô một đĩa và hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp trên dòng xe thương mại Toyota Innova 2016 (Bản G). Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc tính toán thiết kế cơ khí, kiểm nghiệm các chỉ tiêu động lực học, nhiệt động học và độ bền mài mòn của đĩa ma sát trong điều kiện làm việc danh định của xe.
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Đề tài vận dụng lý thuyết thiết kế và tính toán ô tô chuyên ngành Cơ khí Động lực, tập trung vào động học và động lực học quá trình truyền mô-men xoắn qua bề mặt ma sát khô. Hệ thống phân loại ly hợp được tác giả hệ thống hóa theo 4 tiêu chí cơ bản:
- Theo phương pháp truyền mô-men: Ly hợp ma sát (dạng đĩa, hình nón, hình trống; ma sát khô hoặc ướt), ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ và ly hợp liên hợp.
- Theo trạng thái làm việc: Ly hợp thường đóng (chiếm đa số trên ô tô thương mại) và ly hợp thường mở (ứng dụng trên máy kéo như C-100, C-80, MTZ-2).
- Theo phương pháp phát sinh lực ép: Ly hợp lò xo (lò xo trụ bố trí xung quanh, lò xo côn, lò xo đĩa/lò xo màng), ly hợp điện từ, ly hợp ly tâm và nửa ly tâm (như trên xe ZIN-110, Pobeda).
- Theo phương pháp dẫn động điều khiển: Dẫn động cơ khí đơn thuần, dẫn động thủy lực, dẫn động cơ khí có cường hóa khí nén, dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén và dẫn động thủy lực có trợ lực chân không.
Phương pháp nghiên cứu chính được triển khai trong công trình gồm:
- Phương pháp phân tích - so sánh kỹ thuật: Tổng hợp, so sánh cấu tạo và đặc tính làm việc của các loại lò xo ép (đặc tính lực - biến dạng của lò xo trụ, lò xo côn xoắn và lò xo đĩa); phân tích giải pháp kết cấu ly hợp trên các dòng xe thực tế (xe tải ZIN-130, GAZ-53/ZIN-53 và xe du lịch Toyota Innova) cùng 4 phương án dẫn động để lựa chọn cấu hình phù hợp.
- Phương pháp tính toán giải tích và kiểm nghiệm kỹ thuật ngành Ô tô: Thiết lập mô hình tính toán giải tích xác định mô-men ma sát danh định $M_c$ dựa trên hệ số dự trữ $\beta$; tính toán kích thước vành khăn ma sát ($D_2, R_2, R_1, R_{tb}, b$); kiểm nghiệm áp suất riêng $q$; mô hình hóa quá trình đóng ly hợp 2 giai đoạn khi nhả chân ga từ từ để xác định thời gian đóng ($t_1, t_2$), công trượt $L$, công trượt riêng $l_0$ và độ gia tăng nhiệt độ $\Delta T$ của đĩa ép.
Nguồn dữ liệu tính toán được trích xuất trực tiếp từ hồ sơ thông số kỹ thuật tiêu chuẩn của xe Toyota Innova 2016 (Bản G) cùng các công thức, hệ số thực nghiệm chuyên ngành Thiết kế Ô tô.
Nội dung chính theo từng chương
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về bộ ly hợp ô tô
Chương 1 hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý thuyết về bộ ly hợp trong hệ thống truyền lực ô tô, phân tích công dụng ngắt - nối động cơ và bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực. Tác giả đi sâu vào phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc của hai nhóm chi tiết chính trong cụm ly hợp ma sát khô:
- Nhóm chi tiết chủ động: Gồm bánh đà động cơ, vỏ ly hợp, đĩa ép và cụm lò xo ép.
- Nhóm chi tiết bị động: Gồm đĩa ma sát có tấm ma sát gắn trên xương đĩa thép mỏng qua các cánh chữ T vênh, bộ giảm chấn xoắn dập tắt dao động cộng hưởng dải tần số cao, moay-ơ đĩa bị động ăn khớp then hoa với trục sơ cấp hộp số.
- Cơ cấu ngắt mở: Gồm bạc mở mang bi T, càng mở và đòn mở (hoặc các cánh lò xo màng xẻ rãnh). Khe hở tiêu chuẩn giữa bi T và đầu đòn mở được xác định từ $3 \div 4\text{ mm}$, tương ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ $30 \div 40\text{ mm}$.
Chương này cũng tiến hành so sánh chi tiết ba kết cấu cụm ly hợp trên thực tế:
- Ly hợp xe ZIN-130: Sử dụng 1 đĩa ma sát khô, nhiều lò xo ép hình trụ bố trí vòng tròn xung quanh vỏ ly hợp, liên kết đĩa ép bằng lò xo lá, sử dụng 4 đòn mở bằng thép có ổ bi kim và đai ốc chỏm cầu điều chỉnh.
- Ly hợp xe GAZ-53 (ZIN-53): Sử dụng lò xo trụ đặt xung quanh, đĩa ép bằng gang có vấu lồi định vị lò xo, bộ giảm chấn gồm 6 lò xo xoắn, dẫn động cơ khí với khe hở đầu đòn mở $4\text{ mm}$.
- Ly hợp xe Toyota Innova: Sử dụng 1 đĩa ma sát khô, lò xo ép dạng màng (lò xo đĩa) xẻ rãnh kiêm nhiệm chức năng đòn mở, kết cấu nhỏ gọn, lực ép biến thiên tối ưu khi đĩa ma sát bị mòn, dẫn động thủy lực kết hợp trợ lực chân không.
Đồng thời, tác giả phân tích ưu - nhược điểm của 4 phương án dẫn động (cơ khí, thủy lực, cơ khí có cường hóa khí nén, thủy lực có cường hóa khí nén) và kết luận lựa chọn phương án dẫn động thủy lực có trợ lực chân không nhằm tối ưu hóa cho dòng xe 7 chỗ đô thị.
Chương 2: Tính toán thiết kế bộ ly hợp
Chương 2 trình bày toàn bộ tiến trình tính toán thiết kế và kiểm nghiệm độ bền tĩnh, độ bền nhiệt và hao mòn của bộ ly hợp trên nền tảng xe cơ sở Toyota Innova 2016 (Bản G). Các thông số kỹ thuật đầu vào chính gồm:
| Thông số kỹ thuật |
Ký hiệu / Quy cách |
Giá trị |
Đơn vị |
| Kích thước bao (Dài x Rộng x Cao) |
$D \times R \times C$ |
$4735 \times 1830 \times 1795$ |
$\text{mm}$ |
| Chiều dài cơ sở |
$L_0$ |
$2750$ |
$\text{mm}$ |
| Chiều rộng cơ sở (Trước / Sau) |
$B_1 / B_2$ |
$1540 / 1540$ |
$\text{mm}$ |
| Trọng lượng không tải / Toàn tải |
$G_0 / G$ |
$1700 / 2330$ |
$\text{kg}$ |
| Vận tốc cực đại |
$v_{\max}$ |
$200$ |
$\text{km/h}$ |
| Động cơ xăng |
VVT-i 2.0L, 4 xy-lanh, 16 van DOHC |
$102$ (tại $5600\text{ v/p}$) |
$\text{kW}$ |
| Mô-men xoắn cực đại |
$M_{e \max}$ |
$183$ (tại $4000\text{ v/p}$) |
$\text{Nm}$ |
| Tỉ số truyền tay số 1 / Số lùi |
$i_{h1} / i_{hl}$ |
$4,12 / 4,12$ |
- |
| Tỉ số truyền lực chính |
$i_0$ |
$4,53$ |
- |
| Quy cách lốp xe |
- |
205/65R16 |
- |
Nội dung tính toán chi tiết được triển khai qua các bước:
- Xác định mô-men ma sát tính toán ($M_c$): Lựa chọn hệ số dự trữ $\beta = 1,5$ (đối với xe du lịch $\beta = 1,3 \div 1,5$). Mô-men ma sát cần truyền:
$$M_c = \beta \cdot M_{e \max} = 1,5 \cdot 183 = 274,5\text{ Nm}$$
- Xác định kích thước hình học đĩa ma sát bị động:
- Đường kính ngoài đĩa ma sát: $D_2 = 2 R_2 = 3,16 \sqrt{\frac{M_{e \max}}{C}} = 3,16 \sqrt{\frac{183}{4,7}} \approx 19,72\text{ cm} \implies$ Chọn $D_2 = 200\text{ mm}$ ($R_2 = 100\text{ mm}$).
- Bán kính trong: $R_1 = (0,53 \div 0,75) R_2 \implies$ Chọn $R_1 = 60\text{ mm}$ ($D_1 = 120\text{ mm}$).
- Bán kính ma sát trung bình: $R_{tb} = \frac{R_1 + R_2}{2} = \frac{60 + 100}{2} = 80\text{ mm} = 0,08\text{ m}$.
- Chiều rộng vành khăn ma sát: $b = R_2 - R_1 = 100 - 60 = 40\text{ mm}$.
- Số đôi bề mặt ma sát: $i = 2$ (cấu hình 1 đĩa ma sát).
- Kiểm tra áp suất tác dụng lên bề mặt ma sát ($q$):
- Vật liệu ma sát: Thép ghép pherado có hệ số ma sát khô $\mu = 0,35$, áp suất tiếp xúc cho phép $[q] = 250\text{ kN/m}^2$.
- Áp suất tính toán: $q \approx 243.794,82\text{ N/m}^2 \approx 244\text{ kN/m}^2$.
- Đánh giá: $q \le [q]$ ($244\text{ kN/m}^2 \le 250\text{ kN/m}^2$), bề mặt ma sát bảo đảm đủ điều kiện bền chịu áp suất.
- Xác định công trượt đóng ly hợp ($L$):
- Quá trình đóng ly hợp khởi hành được tính theo chế độ nhả bàn đạp ga từ từ gồm 2 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: Mô-men tăng từ 0 đến $M_a = 10,6\text{ Nm}$ trong thời gian $t_1 = \frac{M_a}{k} = \frac{10,6}{150} = 0,071\text{ s}$ (với nhịp độ tăng mô-men thực nghiệm $k = 150\text{ Nm/s}$).
- Giai đoạn 2: Ly hợp trượt đến khi đồng tốc trong thời gian $t_2 = \frac{A}{\sqrt{k}} = \frac{28,872}{\sqrt{150}} = 2,357\text{ s}$.
- Tổng công trượt sinh ra trong quá trình khởi hành: $L = 9442,569\text{ kG}\cdot\text{m}$.
- Kiểm tra công trượt riêng ($l_0$) và điều kiện nung nóng:
- Diện tích bề mặt vành khăn ma sát: $F = 427,257\text{ cm}^2$.
- Công trượt riêng: $l_0 = \frac{L}{F \cdot i} = \frac{9442,569}{427,257 \cdot 2} = 11,05\text{ kG}\cdot\text{m/cm}^2 \approx 1105\text{ kJ/m}^2$.
- So sánh với giới hạn cho phép của xe con $[l_0] = 1000 \div 1200\text{ kJ/m}^2$: $l_0 < [l_0]$ ($1105\text{ kJ/m}^2 < 1200\text{ kJ/m}^2$), bảo đảm tuổi thọ chống mài mòn cho tấm ma sát.
- Kiểm tra nhiệt độ nung nóng của đĩa ép ngoài: Tỷ lệ nhiệt truyền vào đĩa ép $y = \frac{1}{2n} = 0,5$ (với $n=1$), chiều dày tấm ma sát $\delta = 7\text{ mm}$, khối lượng đĩa nung nóng $m_t \approx 1,1\text{ kg}$ (chọn tính toán $m_t = 0,95\text{ kg}$), khối lượng riêng thép $\rho = 7800\text{ kg/m}^3$.
Thiết kế và triển khai kỹ thuật
Kiến trúc tổng thể và nguyên lý cụm ly hợp
Bộ ly hợp được lựa chọn thiết kế theo nguyên mẫu Toyota Innova 2016 là loại ly hợp ma sát khô 1 đĩa bị động, thường đóng, sử dụng lò xo màng (lò xo đĩa) đặt trung tâm kết hợp dập rãnh xuyên tâm tạo thành các đòn mở. Cấu tạo này cho phép giảm bớt các cụm đòn mở riêng biệt, triệt tiêu ma sát tại các khớp bản lề, bảo đảm lực ép phân bố đều khắp chu vi đĩa ép và giảm kích thước bao chiều trục của cụm ly hợp.
Đĩa bị động gồm xương đĩa bằng thép lò xo mỏng xẻ rãnh, được tán độc lập với 2 tấm ma sát pherado qua các cánh chữ T uốn vênh nhằm tăng độ êm dịu khi tiếp xúc ban đầu. Giữa xương đĩa và moay-ơ bố trí cụm giảm chấn xoắn đàn hồi bằng các lò xo trụ hướng tâm xen kẽ vòng ma sát giảm chấn, có chức năng dập tắt các dao động xoắn cộng hưởng từ trục khuỷu động cơ và phản lực mặt đường.
Hệ thống dẫn động điều khiển thủy lực có trợ lực chân không
Hệ thống dẫn động điều khiển được thiết kế bao gồm các cụm bộ phận:
- Bàn đạp ly hợp và lò xo hồi vị bàn đạp.
- Xy-lanh chính (tổng côn) có bình chứa dầu, piston xilanh chính, van một chiều, van hồi dầu, lỗ cung cấp dầu và lỗ bù dầu điều hòa giãn nở nhiệt.
- Bộ trợ lực chân không gồm vỏ bầu trợ lực, màng sinh lực trợ lực, lò xo hồi vị màng và van điều khiển khí nén/chân không.
- Đường ống thủy lực chịu áp suất cao.
- Xy-lanh công tác (chuột côn) nhận áp suất dầu từ xy-lanh chính kết hợp lực đẩy màng chân không để đẩy cần piston, tác động vào càng mở ly hợp mang bạc mở và bi T tỳ vào đầu lò xo màng.
Bảng tổng hợp kết quả tính toán - kiểm nghiệm kỹ thuật
| Đại lượng kiểm nghiệm |
Ký hiệu |
Giá trị tính toán |
Giới hạn cho phép |
Đánh giá kỹ thuật |
| Hệ số dự trữ ly hợp |
$\beta$ |
$1,50$ |
$1,30 \div 1,50$ |
Đạt yêu cầu an toàn và truyền lực |
| Đường kính ngoài đĩa ma sát |
$D_2$ |
$200\text{ mm}$ |
Theo xe du lịch ($C=4,7$) |
Chuẩn hóa kích thước hình học |
| Đường kính trong đĩa ma sát |
$D_1$ |
$120\text{ mm}$ |
$D_1 = (0,53 \div 0,75) D_2$ |
Chuẩn hóa kích thước hình học |
| Áp suất bề mặt ma sát |
$q$ |
$244\text{ kN/m}^2$ |
$\le 250\text{ kN/m}^2$ |
Thỏa mãn độ bền bề mặt |
| Thời gian trượt giai đoạn 1 |
$t_1$ |
$0,071\text{ s}$ |
$k = 150\text{ Nm/s}$ |
Đóng ly hợp êm dịu |
| Thời gian trượt giai đoạn 2 |
$t_2$ |
$2,357\text{ s}$ |
- |
Đóng ly hợp êm dịu |
| Tổng công trượt khởi hành |
$L$ |
$9442,57\text{ kG}\cdot\text{m}$ |
- |
Cơ sở tính toán hao mòn và nhiệt |
| Công trượt riêng |
$l_0$ |
$1105\text{ kJ/m}^2$ |
$\le 1200\text{ kJ/m}^2$ |
Thỏa mãn giới hạn mài mòn |
Kết quả và đóng góp
Công trình đã hoàn thành việc tính toán thiết kế và kiểm nghiệm toàn diện hệ thống ly hợp ma sát khô cho xe du lịch 7 chỗ Toyota Innova 2016, đạt được các kết quả cụ thể:
- Xác định đầy đủ bộ thông số hình học và động học của đĩa bị động ($D_2 = 200\text{ mm}$, $D_1 = 120\text{ mm}$, $R_{tb} = 80\text{ mm}$, $b = 40\text{ mm}$, $i = 2$).
- Kiểm nghiệm chính xác áp suất tiếp xúc bề mặt ma sát đạt $244\text{ kN/m}^2$, nằm trong dải cho phép ($[q] \le 250\text{ kN/m}^2$), bảo đảm các bề mặt tiếp xúc không bị phá hủy hoặc thoái hóa hệ số ma sát trong điều kiện làm việc liên tục.
- Xác lập thời gian đóng ly hợp $t_1 = 0,071\text{ s}$, $t_2 = 2,357\text{ s}$ cùng tổng công trượt $L = 9442,569\text{ kG}\cdot\text{m}$. Công trượt riêng xác định được là $1105\text{ kJ/m}^2$, nhỏ hơn giá trị giới hạn $[l_0] = 1200\text{ kJ/m}^2$, khẳng định tuổi thọ làm việc lâu dài của đĩa ma sát.
- Lựa chọn thành công cấu hình dẫn động thủy lực kết hợp bầu trợ lực chân không, giúp giảm đáng kể lực tác dụng của người lái lên bàn đạp ly hợp, giữ hành trình toàn bộ bàn đạp trong phạm vi hợp lý ($130 \div 150\text{ mm}$), phù hợp với điều kiện vận hành đô thị tại Việt Nam.
- Đề xuất giải pháp kết cấu nhỏ gọn, các chi tiết được tính toán theo tiêu chuẩn công nghệ cơ khí hiện hành, có khả năng gia công, chế tạo và thay thế phụ tùng trực tiếp trong nước.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Căn cứ vào nội dung và phạm vi nghiên cứu được trình bày trong thuyết minh:
- Hạn chế:
- Các phép tính động lực học và nhiệt học được thực hiện dựa trên các công thức bán thực nghiệm với điều kiện biên chuẩn hóa (mặt đường phẳng $\alpha = 0^\circ$, hệ số cản lăn $f = 0,02$, nhịp độ đóng ly hợp $k = 150\text{ Nm/s}$ danh định); chưa khảo sát chế độ làm việc khắc nghiệt như khởi hành trên dốc lớn liên tục hoặc kéo tải nặng.
- Đồ án chưa triển khai mô phỏng số 3D (phương pháp phần tử hữu hạn FEA) để đánh giá trường phân bố ứng suất, trường nhiệt độ phi tuyến cục bộ và biến dạng nhiệt trên bề mặt đĩa ép và lò xo màng.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Ứng dụng các phần mềm mô phỏng chuyên ngành (như ANSYS, ABAQUS) để mô phỏng phân bố nhiệt độ và ứng suất nhiệt trên đĩa ép trong chu kỳ đóng mở lặp lại nhiều lần.
- Thiết kế, chế tạo mô hình thực nghiệm và thử nghiệm kiểm chứng các thông số lực bàn đạp, áp suất thủy lực và công trượt trên băng thử nghiệm ly hợp chuyên dụng (clutch test bench).
- Nghiên cứu ứng dụng các vật liệu ma sát phi amiăng gốm kim loại thế hệ mới nhằm nâng cao hệ số ma sát và khả năng chịu nhiệt độ tức thời vượt trên $350^\circ\text{C}$.
Giá trị tham khảo
Tài liệu là nguồn tham khảo kỹ thuật trực tiếp cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư chuyên ngành Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Động lực và Công nghệ Kỹ thuật Giao thông:
- Cung cấp tài liệu mẫu cho đồ án môn học Thiết kế Ô tô và đồ án tốt nghiệp đại học về mảng tính toán thiết kế hệ thống truyền lực xe cơ giới.
- Phần phương pháp tính toán công trượt 2 giai đoạn và công trượt riêng là cơ sở lý thuyết chuẩn xác để sinh viên vận dụng cho các bài toán kiểm nghiệm độ mài mòn ly hợp trên các dòng xe du lịch khác.
- Phân tích chi tiết về kết cấu lò xo màng và cấu tạo hệ dẫn động thủy lực trợ lực chân không cung cấp góc nhìn thực tiễn hữu ích cho công tác kiểm định, chẩn đoán kỹ thuật và bảo dưỡng sửa chữa hệ thống ly hợp ô tô.
Câu hỏi thường gặp
1. Tại sao đề tài lựa chọn phương án lò xo ép dạng đĩa (lò xo màng) thay vì lò xo trụ bố trí xung quanh cho xe Toyota Innova 2016?
Lò xo màng có các ưu điểm nổi bật: kết cấu nhỏ gọn, làm việc kiêm luôn nhiệm vụ của các đòn mở nên giảm số lượng chi tiết cơ khí; đặc tính làm việc phi tuyến hợp lý (lực ép thay đổi không đáng kể theo độ biến dạng khi đĩa ma sát bị mòn); lực ngắt mở ly hợp nhẹ hơn và lực ép phân bố đều trên toàn bộ chu vi đĩa ép, rất phù hợp với xe con.
2. Hệ số dự trữ ly hợp $\beta$ được chọn bằng bao nhiêu và có ý nghĩa kỹ thuật gì?
Hệ số dự trữ được chọn là $\beta = 1,5$ (nằm trong dải quy chuẩn $\beta = 1,3 \div 1,5$ cho xe du lịch). Hệ số này bảo đảm ly hợp truyền hết mô-men xoắn cực đại của động cơ ($M_{e \max} = 183\text{ Nm}$) mà không bị trượt ở bất kỳ chế độ sử dụng nào, đồng thời không chọn quá lớn để ly hợp vẫn giữ vai trò cơ cấu an toàn bảo vệ hệ thống truyền lực khi quá tải.
3. Áp suất bề mặt ma sát $q$ tính toán được là bao nhiêu và có đáp ứng điều kiện bền không?
Áp suất tính toán tác dụng lên bề mặt ma sát đạt $q \approx 244\text{ kN/m}^2$. Giá trị này nhỏ hơn áp suất cho phép đối với cặp vật liệu ma sát thép - pherado ($[q] = 250\text{ kN/m}^2$), do đó đĩa ma sát hoàn toàn thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc và không bị nát bề mặt.
4. Quá trình tính toán công trượt ly hợp khởi hành được chia thành các giai đoạn nào và kết quả công trượt riêng đạt bao nhiêu?
Quá trình khởi hành được chia làm 2 giai đoạn: Giai đoạn 1 tăng mô-men từ 0 đến $M_a = 10,6\text{ Nm}$ trong thời gian $t_1 = 0,071\text{ s}$; Giai đoạn 2 trượt đồng tốc trong thời gian $t_2 = 2,357\text{ s}$. Tổng công trượt sinh ra là $L = 9442,569\text{ kG}\cdot\text{m}$, cho kết quả công trượt riêng $l_0 = 1105\text{ kJ/m}^2$, nằm dưới ngưỡng cho phép $[l_0] = 1200\text{ kJ/m}^2$.
5. Vì sao hệ thống dẫn động thủy lực có trợ lực chân không là giải pháp tối ưu cho xe 7 chỗ này?
Hệ thống dẫn động thủy lực có độ cứng vững cao, không bị biến dạng đòn kéo, đóng ly hợp êm dịu. Việc bổ sung bộ trợ lực chân không (sử dụng độ chân không từ đường ống nạp động cơ xăng) giúp triệt tiêu phần lớn lực cản lò xo ép tác dụng ngược về bàn đạp, giảm lực đạp côn của người lái, giảm mệt mỏi khi điều khiển xe trong đô thị đông đúc mà vẫn giữ được cảm giác ngắt ly hợp chân thực và dễ bảo dưỡng.
Kết luận
Đồ án "Tính toán, kiểm nghiệm bền bộ ly hợp ma sát của xe Toyota Innova 2016" đã thực hiện đầy đủ quy trình tính toán thiết kế kỹ thuật cụm ly hợp 1 đĩa ma sát khô lò xo màng và hệ dẫn động thủy lực trợ lực chân không. Các kết quả kiểm nghiệm về áp suất tiếp xúc ($q = 244\text{ kN/m}^2$) và công trượt riêng ($l_0 = 1105\text{ kJ/m}^2$) đều nằm trong phạm vi cho phép của tiêu chuẩn thiết kế ô tô du lịch. Công trình cung cấp hệ thống số liệu giải tích chuẩn xác, luận chứng kết cấu rõ ràng và có giá trị tham khảo thiết thực cho công tác học tập, nghiên cứu và thiết kế hệ thống truyền lực ô tô.
