Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo cụm trục các đăng truyền lực của xe tải dưới ba tấn nâng cao năng lực nội địa hoá phụ tùng ô tô

Các chi tiết của cụm trục các đăng được tính toán kiểm nghiệm bền theo vật liệu chế tạo lựa chọn trong nước và được lắp ráp thử nghiệm rung động trên xe thực, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuậ

bộ công thương công ty cổ phần cơ khí cổ loa

Báo cáo khoa học

đề tài nghiên cứu khoa học

Môc lôc

Trang

PHẦN I Tổng quan các vấn đề thiết kế và công nghệ chế tạo cụm trục

các đăng xe ô tô tải nhẹ

6

PHẦN II Nghiên cứu tính toán và thiết kế cụm trục các đăng xe ô tô tải

nhẹ dưới 3 tấn

15

2.1 Nghiên cứu thiết kế theo mẫu các chi tiết cụm trục các đăng 15

PHẦN III Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo cụm trục các đăng xe

ô tô tải nhẹ dưới 3 tấn

4.2.2 Đo kiểm tra rung động cụm HTTL xe ô tô khi lắp ráp cụm trục

các đăng chế tạo trên xe thực tế 4.2.3 Kiểm tra trên đường thử

Danh sách những người thực hiện

1 Nguyễn Thanh Quang Cty CP Cơ khớ Cổ Loa

3 Đinh Mạnh Cường Nhà mỏy ụtụ Cổ Loa

5 Nguyễn Mạnh Trường Nhà mỏy ụtụ Cổ Loa

10 Nguyễn Trọng Minh Trường ĐH Bỏch khoa Hà Nội

Danh sách các đơn vị tham gia phối hợp thực hiện

1 Nhà máy ô tô Cổ Loa Đông Anh, Hà Nội

2 Trường đại học Công

nghiệp Hà Nội

Huyện Từ Liêm, Hà Nội

3 Viện cơ học Việt Nam Đường Đội Cấn, Hà Nội

Mở đầu

Trước yêu cầu phải đẩy nhanh quá trình nội địa hóa Chính Phủ đã đề ra

đối với ngành ôtô chúng ta phải đẩy mạnh các nghiên cứu trong lĩnh vực cơ khí chế tạo phụ tùng ôtô Chỉ khi chúng ta có năng lực thiết kế và chế tạo chúng ta mới có thể làm chủ được ngành ôtô trong nước và mới có nền cho những bước phát triển tiếp theo

Nghiên cứu thiết kế và chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết của dòng xe ôtô tải thông dụng trong đó có các chi tiết cụm trục các đăng là bước đi phù hợp trong khả năng công nghệ hiện có của Việt Nam, trước hết phục vụ cho thay thế phụ tùng và tiến tới thay thế các sản phẩm nhập khẩu cùng loại

Thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2009 của Bộ Công Thương, cụm trục các đăng ôtô tải thông dụng đã được nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm trong nước Cụm trục các đăng được thiết kế lại theo mẫu của xe ô tô tải LIFAN 3070G1 hiện đang được sản xuất và lắp ráp tại Nhà máy ô tô Cổ Loa Các chi tiết của cụm trục các đăng được tính toán kiểm nghiệm bền theo vật liệu chế tạo lựa chọn trong nước và được lắp ráp thử nghiệm rung động trên xe thực, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật tương đương với sản phẩm nhập ngoại từ Trung Quốc

TÓM TẮT NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Mục tiêu của đề tài:

- Nâng cao năng lực nội địa hoá phụ tùng ôtô: Nhiệm vụ nâng cao tỉ lệ

nội địa hoá các chi tiết ôtô đã được Chính phủ đề ra (các loại xe thông dụng đạt tỉ lệ nội địa hoá 60% vào năm 2010), tuy nhiên đến thời điểm hiện tại có rất ít các liên doanh cũng như các doanh nghiệp ôtô trong nước đạt được tỉ lệ nội địa hoá theo yêu cầu Để đạt được đúng yêu cầu mà Chính phủ đã đề ra chúng ta phải tập trung đầu tư nghiên cứu công nghệ, trang thiết bị, dây chuyền…nhằm nâng cao hơn nữa năng lực nội địa hoá phụ tùng ôtô, trong đó

có cụm cầu xe

- Nâng cao trình độ kỹ thuật và công nghệ: Đội ngũ cán bộ kỹ thuật của

công ty cùng sự kết hợp của đội ngũ khoa học kỹ thuật của trường đại học sẽ hoàn thiện thiết kế và công nghệ bằng những phương pháp thiết kế mới trên máy tính, đáp ứng với tính hiện đại tương đương khu vực sẽ nâng cao trình độ trong quá trình thực hiện đề tài

- Đáp ứng nhu cầu của thị trường: Do thay đổi chính sách nhập khẩu

của Chính phủ, các cụm tổng thành trên xe ôtô nếu trong nước có khả năng sản xuất được sẽ chịu thuế nhập khẩu cao nên xu thế tất yếu giảm giá thành xe

là sản xuất trong nước

- Từng bước mở rộng năng lực sản xuất: Trên cơ sở nâng cao năng lực

thiết bị, nâng cao trình độ kỹ thuật và công nghệ của đội ngũ cán bộ kỹ thuật của công ty và nhu cầu thị trường, công ty sẽ chủ động đầu tư trang thiết bị hơn trong việc đầu tư công nghệ mới đối với sản phẩm cùng loại

Nội dung nghiên cứu và kết quả cần đạt được

STT Nội dung nghiên cứu Sản phẩm

1 Khảo sát tổng quan thiết kế và công nghệ

chế tạo cụm trục các đăng, khả năng nội địa

hoá cụm chi tiết trục các đăng xe tải nhẹ

3 Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo

cụm trục các đăng của xe tải nhẹ dưới 3 tấn

01 bộ các quy trình công nghệ chế tạo cụm trục các đăng xe tải nhẹ dưới 3 tấn

4 Chế tạo thử nghiệm cụm trục các đăng xe tải

nhẹ dưới 3 tấn (Chế tạo các chi tiết chính

của trục các đăng: Thân trục, ngàm chữ thập,

trục chữ thập, trục then hoa và ống then hoa

(bi kim tiêu chuẩn mua ngoài) Lắp ráp hoàn

thiện cụm trục các đăng)

02 cụm trục các đăng - chất lượng tương đương với sản phẩm cùng loại nước ngoài

5 Lắp đặt cụm trục các đăng lên xe, đánh giá

chất lượng chạy thử nghiệm

Biên bản khảo nghiệm quá trình vận hành cụm trục các đăng

Sản phẩm, yêu cầu kỹ thuật và chỉ tiêu chất lượng đối với sản phẩm

STT Sản phẩm khoa học Chỉ tiêu chất lượng

1 01 Bộ bản vẽ thiết kế cụm trục các đăng xe tải nhẹ Được sản xuất chấp nhận

2 01 Bộ tài liệu quy trình công nghệ chế tạo cụm trục

các đăng xe tải nhẹ

Được sản xuất chấp nhận

3 02 Cụm trục các đăng xe tải nhẹ dưới 3 tấn, trong

đó các chi tiết ổ bi kim mua ngoài theo tiêu chuẩn

G15: ISO 1940/1

PHẦN I TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

CỤM TRỤC CÁC ĐĂNG XE Ô TÔ TẢI NHẸ

1.1 Những yêu cầu cơ bản và phân loại trục các đăng

Truyền động các đăng bao gồm ba bộ phận chính: khớp các đăng, trục các đăng và các ổ đỡ

Truyền động các đăng cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:

- Đảm bảo độ đồng đều tốc độ giữa trục vào và trục ra

- Có hiệu suất cao

- Độ rung và độ ồn trong quá trình làm việc là tối thiểu

- Tuổi thọ cao

Truyền động các đăng được phân loại theo các dấu hiệu sau:

- Theo số khớp các đăng: một khớp, hai khớp, ba khớp,

- Theo loại khớp các đăng: khớp đồng tốc, khớp các đăng khác tốc, khớp các đăng khác tốc, khớp mềm, khớp cứng

Khớp các đăng khác tốc có trục chủ động và trục bị động quay với các tốc độ khác nhau, còn ở khớp các đăng đồng tốc trục chủ động và trục bị động quay cùng một tốc độ

Hình 1.1 Sơ đồ truyền động các đăng

Trên ô tô sử dụng chủ yếu các khớp các đăng cứng dạng chữ thập Khớp mềm có các bộ phận đàn hồi bằng lò so đảm bảo làm việc êm hơn

Trên hình 1.1a là kết cấu của truyền động các đăng điển hình sử dụng trên các loại ô tô có cầu sau chủ động Công suất được truyền từ hộp số 1 tới cầu chủ động 5 qua hai trục 2 và 4 cùng với ba khớp các đăng, trong đó trục 2 được lắp trong ổ đỡ trung gian 3

Ô tô hai cầu chủ động có hệ thống truyền lực (HTTL) thể hiện trên hình 1.1b bao gồm 3 bộ truyền động các đăng nối giữa hộp số chính 1 với hộp phân phối 6 và từ hộp phân phối tới cầu trước và cầu sau HTTL của ô tô ba cầu chủ động có thể được thể hiện theo hai phương án Phương án thứ nhất (hình 1.1c) công suất được truyền từ hộp số 1 tới hộp phân phối 6 qua truyền động các đăng 2 Tại hộp phân phối công suất được chia làm ba dòng và dẫn tới các cầu chủ động nhờ các truyền động các đăng Trên ô tô hiện đại ngày nay thường sử dụng HTTL có sơ đồ như trên hình 1.1d, trong đó có cầu giữa

là cầu thông qua, cho phép truyền chuyển động qua nó tới cầu sau Phương án này cho phép giảm số lượng các trục các đăng nên nó có kết cấu gọn hơn Để dẫn động bánh xe chủ động của cầu dẫn hướng, người ta thường sử dụng sơ

đồ như trên hình 1.1e Công suất được truyền từ truyền lực chính 5 tới bánh

xe chủ động qua bộ truyền các đăng gồm các trục và ba khớp các đăng 12

1.2 Kết cấu của truyền động các đăng

Mối ghép then hoa dạng trượt được chế tạo từ thép hợp kim 20, 15, 12

và tôi thấm ni tơ với độ sâu tới 1,2mm, hoặc bằng thép các bon 55 tôi bề mặt bằng dòng điện cao tần Độ cứng bề mặt sau khi gia công xong phải đạt 61÷64 HRC tại các vị trí lắp ổ bi

Tại các đầu của trục chữ thập có lắp các cốc 4 cùng với viên bi kim 2, các viên bi được chặn bởi vòng hãm 5 Ổ bi được làm kín bởi nhờ vòng đệm 6 Ổ bi của khớp chữ thập được bôi trơn bằng cách bơm mỡ qua vú mỡ ở giữa khớp và theo các lỗ khoan trong các trục chữ thập

Thân trục các đăng có dạng ống với các nạng được hàn vào các đầu trục hoặc hoặc một đầu có nạng còn đầu kia là then hoa Các ống của trục các đăng được được chế tạo từ thép tấm bằng cách uốn tròn thành ống và hàn mép hoặc sử dụng dạng thép hình ống chuyên dụng Vật liệu chế tạo trục là thép các bon thấp (thép 20) Đường kính của trục các đăng thường được tiêu chuẩn hóa Các then hoa được chế tạo từ thép hợp kim 40X và tôi cao tần để đạt độ cứng bề mặt từ 44,5÷46,5 HRC

Trục các đăng cần được cân bằng động để giảm tối đa rung động khi nó làm việc Nếu truyền động các đăng có 2 trục thì việc cân bằng động phải được thực hiện đồng thời cho cả 2 trục Trong quá trình cân bằng động, để tạo đối trọng người ta thường hàn thêm các tấm kim loại lên thân trục các đăng ở

vị trí mất cân bằng

1.3 Động học khớp các đăng

1.3.1 Động lực học khớp các đăng khác tốc

Khi hai trục được nối với nhau bởi một khớp các đăng khác tốc thì khi trục vào quay với vận tốc góc không đổi, trục ra sẽ quay không đều Điều này được lý giải bởi kết cấu không gian phức tạp của khớp các đăng chữ thập

Hình 1.3 Sơ đồ các phương án bố trí các truyền động các đăng

Trên hình 1.3 thể hiện hai vị trí đặc trưng của khớp chữ thập: ở vị trí thứ nhất trục O1O2 (trục quay tương đối của khớp chữ thập) nằm trong mặt phẳng hình vẽ, còn chữ thập thì nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục 1 (hình 1.3a) Vị trí thứ 2 (hình 1.3b) ứng với vị trí của trục O1O2 vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, còn mặt phẳng chứa chữ thập thì vuông góc với trục 2 Trục O1O2 quay trong mặt phẳng vuông góc với trục 1 Nếu biểu diễn các vận tốc tiếp tuyến của các điểm C1 và C2 thông qua các vận tốc góc của các trục 1

và 2 ta có:

v = ωr = ωr =v

Các bán kính r1 và r2 của các điểm C1 và C2 ở các vị trí trên đã được xác định như sau: r2 =r c1 os và r γ 1=r c2 os γ Như vậy ở vị trí thứ nhất:

quả trên cho thấy các trục 1 và 2 không quay cùng một vận tốc góc

Quan hệ giữa các góc quay của các trục 1 và 2 được xác định theo biểu thức sau:

tgϕ1 = tgϕ2cosγ Mức độ không đồng tốc giữa các trục càng lớn nếu góc γ càng lớn Vì vậy, khi ôtô chở đúng tải trọng định mức thì góc đặt của các trục các đăng không được vượt quá 3 0 đối với ôtô con, 4 0đối với ôtô tải và ôtô chở khách

và 8 0 đối với ôtô có tính năng việt dã cao Đồng thời góc γ cũng không được phép nhỏ hơn 1 0 để tránh hiện tượng kẹt các viên bi kim trên các bề mặt tiếp xúc

Khi thiết kế các bộ truyền động các đăng với các khớp chữ thập cần lưu

ý khả năng đồng đều tốc độ giữa trục vào và trục ra Trên hình 1.3-c, d là các truyền động các đăng 2 khớp chữ thập, ta có thể viết các biểu thức quan hệ giữa góc quay của các trục như sau:

cosγ3 Trong sơ đồ này, trục 3 có các nạng nằm trong cùng một mặt phẳng, còn các nạng của trục 2 thì vuông góc với nhau

Nếu quay nạng bên phải của trục 2 đi một góc 90 0 thì điều kiện đồng tốc trở nên: cosγ1cosγ3 = cosγ2

Trong quá trình chuyển động của ôtô các góc γ2,γ3 có thể thay đổi trong khi γ1 không đổi, do vậy, trên thực tế việc đồng tốc giữa các trục 1 và 4

là không thể thực hiện được Tuy nhiên, có thể giảm sự khác tốc của các trục trên bằng cách giảm góc γ1 ( thường chọn γ1 =1÷2 0)

Trong truyền động các đăng 4 khớp chữ thập có ổ đỡ trung gian (hình 6.3-f, g) các trục vào 1 và ra 5 có thể đồng tốc được theo nguyên tắc đồng tốc từng cặp khớp các đăng chữ thập như đã trình bày trên đây, nghĩa là: trục 1 đồng tốc với trục 3 và trục 3 đồng tốc với trục 5

Nếu các góc đặt của trục các đăng nằm trong các mặt phẳng vuông góc với nhau thì góc đặt chung của trục được tính bằng cách tổng hợp các góc trong mặt phẳng ngang γn và trong mặt phẳng đứng γd:

1.3.2 Động lực học khớp các đăng đồng tốc

Các khớp các đăng đồng tốc thường được sử dụng trong dẫn động cầu dẫn hướng chủ động và dẫn động các bánh xe chủ động trong trường hợp hệ thống treo độc lập, chúng có thể đảm bảo góc nghiêng giữa các trục tới 50 0

Trên các ôtô hiện nay thường sử dụng một số loại khớp các đăng đồng tốc như: khớp chữ thập kép, khớp các đăng cam và khớp các đăng dạng bi Trong đó khớp các đăng bi được sử dụng phổ biến hơn cả

Các khớp các đăng dạng bi bao gồm 2 nạng, bên trong các nạng này có các rãnh với biên dạng xác định để bố trí các viên bi Điều kiện đồng tốc của các khớp các đăng này được giải thích trên sơ đồ hình 1.4

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý làm việc của khớp các đăng đồng tốc dạng bi

Giả sử có 2 bánh răng côn ăn khớp với nhau có điểm tiếp xúc là P nằm trong mặt phẳng phân giác của góc tạo bởi các trục 1 và 2 của các bánh răng Xét vận tốc tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc P ta có:

p

v = ω1 1r= ω2 2r

Do điểm P nằm trong mặt phẳng phân giác của góc tạo bởi 2 trục, nên luôn thỏa mãn điều kiện r1= r2 và vì vậy: ω1= ω2 Điều này có nghĩa là các trục 1 và 2 luôn quay đồng tốc với nhau Các khớp các đăng đồng tốc dạng bi đều được chế tạo dựa trên nguyên lý trên

Hình 1.5 Khớp các đăng bi với các rãnh chia

a, b-cấu tạo; c-sơ đồ nguyên lý đồng tốc giữa các trục

Trên hình 1.5 là kết cấu của khớp các đăng đồng tốc có các rãnh chia Khớp bao gồm các trục 1 và 5, ở đầu mỗi trục là các nạng hình bán cầu phía trong có khoét các rãnh 2 và 4 Khi lắp vào với nhau, các nạng được bố trí trong các mặt phẳng vuông góc và giữa chúng là các viên bi cầu 3 Để định tâm các nạng người ta sử dụng chốt 7 và viên bi định tâm 6: một đầu của chốt nằm trong tâm của nạng 4, đầu còn lại nằm trong viên bi 6 Một số khớp các đăng có cấu tạo tương tự như trên nhưng không có chốt 7 Các rãnh trong các nạng được thực hiện sao cho đường tâm của chúng chạy trên các cung tròn có bán kính bằng nhau và có tâm là 0 và 1 0 Hai tâm này2 nằm cách đều tâm O của viên bi định tâm 6 (đồng thời là tâm của khớp) Với kết cấu như vậy, dù cho các trục 1 và 5 tạo với nhau một gócγ bất kì nào đó thì các viên bi 3 vẫn luôn nằm trong mặt phẳng phân giác chia đôi góc này (hình 1.5-c) Như vậy các trục 1 và 5 luôn quay đồng tốc với nhau theo nguyên tắc đã trình bày trên đây

Khớp các đăng đồng tốc dạng rãnh chia mô tả trên đây thường có 4 viên bi tỳ 3 và 1 viên bi định tâm 6 Các viên bi tỳ được lắp với độ căng ban đầu nhất định, trước khi lắp chúng được lựa chọn để có kích thước giống nhau trong phạm vi dung sai cho phép Khớp các đăng loại này có thể truyền được

mô men từ 1,34 đến 7,60 kNm

Một trong những biến thể của khớp các đăng đồng tốc dạng rãnh chia là khớp các đăng với các rãnh thẳng (hình 1.6) Khớp này cho phép các trục làm việc với các góc khác nhau đồng thời cho phép có độ dịch chuyển dọc trục (l1

là kích thước tối thiểu của khớp khi nó bị nén, còn l2 là kích thước tối đa khi khớp bị kéo ra)

Trên hình 1.7 mô tả kết cấu của khớp các đăng bi với các rãnh có tiết diện thay đổi Nó bao gồm lõi 1, vòng cách 2, các viên bi 3 và vỏ dạng bán cầu 4 Các tâm của các rãnh trên lõi và trên vỏ là O1 và O2 nằm cách đều tâm

O của khớp các đăng Do vị trí của các đường tâm của các rãnh so với tâm O

của khớp thay đổi theo góc giữa các trục sao cho các viên bi luôn nằm trong mặt phẳng phân giác của góc này nên điều kiện đồng tốc luôn luôn được bảo đảm

Hình 1.6 Khớp các đăng bi với các rãnh thẳng

Hình 1.7 Khớp các đăng bi với các rãnh có tiết diện thay đổi

Các khớp chữ thập kép được tính toán tương tự như các khớp các đăng khác tốc đã trình bày trên đây Các khớp các đăng dạng cam được tính kiểm tra bền theo chèn dập tại các bề mặt tiếp xúc, tuy nhiên ứng suất ở đây thường không lớn do các diện tích tiếp xúc rất rộng Các nạng của các khớp các đăng này cũng được tính toán tương tự như các nạng trong khớp chữ thập

Các nạng và các viên bi của khớp các đăng đồng tốc được chế tạo từ thép hợp kim 15 có tôi thấm bề mặt

PHẦN II NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CỤM TRỤC CÁC ĐĂNG XE Ô TÔ TẢI NHẸ DƯỚI 3 TẤN

2.1 Nghiên cứu thiết kế theo mẫu các chi tiết cụm trục các đăng

Các chi tiết cụm trục các đăng được thiết kế theo mẫu của cụm trục các đăng xe ô tô tải LIFAN 3070G1 hiện đang được lắp ráp tại Nhà máy ô tô Cổ Loa Sau công đoạn thiết kế thì một số chi tiết quan trọng như ngõng của trục chữ thập, thân trục các đăng và nạng các đăng sẽ được tính kiểm nghiệm bền

để đảm bảo cụm trục các đăng làm việc đủ an toàn Các chi tiết tiêu chuẩn như ổ bi kim, phớt dầu, vú mỡ, phanh hãm, đai ốc, vòng đệm được mua trên thị trường

ẢNH CHỤP CÁC CHI TIẾT MẪU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

Thân dài trục các đăng

Thân ngắn trục các đăng

Khớp chữ thập

Nạng đầu trục các đăng Nạng cuối trục các đăng

THI? T K? Trôc c¸c ®¨nG XE ¤ T¤ T? I 3 T? N

Tªn chi tiÕt STT

Trôc then hoa èng nèi N¹ng cuèi trôc c¸c ®¨ng

B?n hàn

01

100

2 3

1

Yªu cÇu kü thuËt:

- Ð? không d?ng tâm c?a 3 chi ti?t ghép v?i nhau sau

- Làm s?ch, dánh bóng v? trí m?i hàn

THI? T K? Trôc c¸c ®¨nG XE ¤ T¤ T? I 3 T? N

Yªu cÇu kü thuËt:

- Ð? không d?ng tâm c?a Ø80+0,2 và Ø90+0,2 so v?i du?ng tr?c cho phép = 0,05

- Ð?nh tâm theo hai m?t bên 5y8;

- Ð? không d?ng tâm gi?a Ø50 và Ø80 cho phép =

- Tôi cao t?n su?t chi?u dài then hoa d?t d? c?ng 45-47 HRC

- Ð?nh tâm theo hai m?t bên b = 5H7

- Ð? không d?ng tâm gi?a Ø39M7 v?i nhau cho phép =0,05

- Ð? không vuông góc c?a hai l? Ø39M7 so v?i du?ng tr?c then hoa cho phép =0,05;

Yªu cÇu kü thuËt:

- Ð? không d?ng tâm c?a 2 l? Ø39M7 v?i

8

5

4lç Ø 15

Ø84

- Th? ren 60x1 v?i chi ti?t thân ng?n, d?m b?o nh?, êm

4 60°

Yªu cÇu kü thuËt:

- Ð? không d?ng tâm gi?a các Ø25-0,02 v?i nhau cho phép = 0,02;

- Ð? không d?ng ph?ng c?a các du?ng tr?c c?a Ø25-0,02 so v?i m?t ph?ng

2.2 Tính bền các chi tiết cụm trục các đăng

Trên hình 2.1 là truyền động các đăng từ trục 1 sang trục 2 với góc

α>0, nếu coi công suất mất mát ở khớp các đăng K là không đáng kể thì công suất của trục 1 là N1 và công suất ở trục 2 là N2

Hình 2.1 Truyền động các đăng qua khớp chứ thập

= = (2.3)

Memax là công suất lớn nhất của động cơ;

ih1 là tỉ số truyền cao nhất của hộp số chính;

ip1 là tỉ số truyền cao nhất của hộp số phụ;

Theo [3] thì Memax = 300 N.m; ih1 = 7,31 (tay số 2); ip1 = 1,56; α=150

Như vậy giá trị ứng suất cắt cho phép của trục các đăng nằm trong giới hạn cho phép, thoải mãn điều kiện bền

Ngoài ra trục các đăng còn được kiểm tra theo góc xoắn:

G- mô đun đàn hồi chống xoắn, đối với thép C45 thì G = 8,5 10 4MPa

Điều kiện đảm bảo độ cứng vững chống xoắn của trục: θx≤ 3 ÷ 9 0 trên 1m chiều dài trục

Thay các giá trị ta được:

θ = 1800 3597.0,11812

2524480.10 85000

Giá trị này nằm trong giới hạn cho phép 3 ÷ 9 0

Khi tính bền mối ghép then di trượt, cần kiểm tra ứng suất chèn dập các mặt bên của then Điều kiện bền chống chèn dập: σcd ≤15÷20 MPa

Đối với ngõng không có lỗ bơm mỡ Wu= 0,1 3

d d

⎛ ⎞

⎜ ⎟

⎝ ⎠ ] (2.9)

Chi tiết được coi là đủ bền nếu: σu≤[σu] = 250÷300 MPa

Các kích thước hình học của khớp chữ thập chế tạo là:

2.35973,14.0,043.(0,03 −0,007 )= 62,6 MPa Điều kiện bền theo cắt: τc≤80÷120 Mpa

Như vậy các ngõng của trục cũng thập đều thỏa mãn điều kiện bền theo ứng suất uốn và cắt

P a (2.11)

Các mô men Wu và Wx phụ thuộc vào hình dạng của tiết diện B-B Tiết

diện này có thể coi là hình chữ nhật (hình 2.3) với bề rộng là b và chiều dài là

h, khi đó:

Wu= b.h2

6 và W x= k.b2.h (2.12)

Hệ số k được chọn theo tỷ lệ giữa các cạnh của hình chữ nhật theo bảng

trong giới hạn cho phép nên đủ bền

PHẦN III NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO

CỤM TRỤC CÁC ĐĂNG XE Ô TÔ TẢI NHẸ DƯỚI 3 TẤN

Quy trình công nghệ chế tạo các chi tiết cụm cầu sau

3 Doa Rà gá để gia công lỗ φ39±0,008 theo

kích thước ghi trên bản vẽ

Ống nối

1 Chuẩn bị Cắt ống tiêu chuẩn, đường kính ngoài

φ90mm, đường kính trong φ78 mm, dài 1185mm

2 Phay Kẹp bằng gá kẹp thủy lực giữa đoạn trục

để phay hai đầu đạt kích thước 1180 mm

3 Tiện Gá tiện hai đầu đạt các kích thước

φ80mm x 14mm và φ80mm x 10mm

Hàn ghép thân dài trục các đăng

1 Chuẩn bị Chuẩn bị các chi tiết đã gia công

2 Hàn - Lắp các chi tiết lại với nhau rồi hàn gá

- Hiệu chỉnh đạt yêu cầu kỹ thuật

- Hàn chắc

- Làm sạch xỉ hàn

Trục then hoa

1 Chuẩn bị Lựa chọn phôi là đoạn trục φ55, dài

230 mm

2 Phay Kẹp giữa đoạn trục để phay hai đầu đạt

kích thước chiều dài 222mm

3 Tiện 1 Tiện toàn trục đạt kích thước φ50mm

4 Tiện 2 Tiện đoạn trục bậc đạt kích thước φ42

3 Nguội Khoan ren lỗ mở M6 theo bản vẽ

4 Doa Doa lỗ φ39 theo bản vẽ, cắt các rãnh

Trục chữ thập

2 Phay 1 Phay đạt kích thước 109, đảm bảo độ

song song của hai mặt đầu ≤0,2 mm và

độ đối xứng qua tâm ≤0,1 mm

3 Nguội Gá và khoan các lỗ tâm theo TCVN

(dùng mũi khoan tâm φ5÷φ7

4 Tiện 1 - Chống tâm bằng cặp tốc để tiện các

đoạn trục xuống φ27, dài L=22

- Cặp các φ27 khoan các lỗ φ7

5 Nhiệt luyện 1 Tôi cải thiện đạt độ cứng 28÷32HRC

6 Tiện 2 - Xén các mặt đầu đạt kích thước 108

- Tiện các kích thước φ25,5 x 22

- Vát các mép

8 Phay 2 Phay các rãnh dẫn ở các mép đầu theo

kích thước ghi trên bản vẽ

9 Nhiệt luyện 2 Tôi cao tần các đoạn trục φ25,5 x 22

đạt độ cứng 55÷58 HRC

10 Mài Mài các đoạn trục đạt kích thước

φ25 0,02 0,025

−

−

Nạng bích nối khớp chữ thập

2 Tiện Dùng mâm 4 chấu rà gá tiện φ95 đạt

kích thước theo bản vẽ

3 Nguội Khoan 4 lỗ φ15 theo kích thước bản vẽ

4 Doa - Xén mặt đạt kích thước 133

- Doa lỗ φ39 đạt kích thước bản vẽ

- Cắt rãnh 2 theo kích thước ghi trên bản

vẽ (chú ý đảm bảo kích thước tâm lỗ

φ39)

Vòng chặn

1 Chuẩn bị Thép ống C45, φ60, dầy 11 mm

2 Tiện Tiện đạt kích thước bản vẽ

3 Xọc Xọc then hoa đạt kích thước bản vẽ, lưu

ý thử với đầu trục then hoa trục các đăng

PHẦN IV NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ LẮP RÁP, KIỂM TRA VÀ

THỬ NGHIỆM CỤM TRỤC CÁC ĐĂNG XE 4.1 Sơ đồ lắp ráp cụm trục các đăng

Hình 4.2 Sơ đồ tháo lắp cụm trục các đăng

4.2 Thử nghiệm cụm trục các đăng

Hiện nay trên Thế giới thì các nhà sản xuất phụ tùng ô tô, trong đó có cụm trục các đăng đã được trang bị nhiều thiết bị thử nghiệm vận hành của cụm trục các đăng trên bệ thử cũng như trên xe thực tế như thiết bị kiểm tra

độ đảo, kiểm tra sự cân bằng động, kiểm tra rung động và tiếng ồn khi trục các đăng vận hành

Trục các đăng do đề tài chế tạo được kiểm tra và thử nghiệm theo 3 nội dung:

1- Nạng các đăng, 2- Thân dài, 3- Phớt dầu, 4- Vành hãm, 5- Đai ốc

6- Thân ngắn, 7- Nạng các đăng, 8- Vòng đệm, 9- Khớp chữ thập

10- Bi kim, 11-Phớt mỡ, 12 Cốc ổ bi kim, 13- Phanh hãm

1) Cân bằng động trên thiết bị cân bằng động roto của Viện cơ học Việt Nam

2) Đo mức rung động trên hệ thống truyền lực xe thực tế để so sánh với cụm trục các đăng cùng loại nhập khẩu từ Trung Quốc hiện đang sử dụng tại Việt Nam

3) Kiểm tra khả năng vận hành và chịu tải thực tế khi xe ô tô vận hành

trên đường ở chế độ tải 150%

4.2.1 Cân bằng động trục các đăng

Khi xe chuyển động thì trục các đăng chuyển động quay quanh trục quay của nó, nếu trục các đăng bị mất cân bằng khi trong chuyển động quay thì sẽ sinh ra các lực quán tính lớn gây ra các hư hỏng như phá hủy các ổ bi khớp chữ thập, tạo ra lực xoắn lớn trên thân các đăng, đồng thời việc mất cân bằng trong chuyển động quay sẽ sinh ra rung động và tiếng ồn lớn Do vậy rất cần thiết phải cân bằng động trục các đăng trước khi lắp lên xe ô tô

Trục các đăng do đề tài chế tạo được cân bằng động trên thiết bị cân bằng động roto của Viện Cơ học Việt Nam

Nguyên lý cân bằng động trên thiết bị này như sau:

Cảm biến

chuyển vị

Cảm biến gia tốc

Lá thép

đàn hồi

Khi trục các đăng chuyển động quay thì lực quán tính sinh ra do mất cân bằng sẽ tác dụng lực lên khung bệ thử, khung rung động sẽ làm cho lá thép đàn hồi rung động Hai bộ cảm biến được gắn tại hai đầu của giá đỡ trục các đăng, mỗi bộ ở mỗi đầu giá đỡ gồm một cảm biến gia tốc được gắn trên lá thép để đo trực tiếp gia tốc rung động, và một cảm biến đo chuyển vị được gắn tại vị trí vuông góc với mặt phẳng lá thép để đo chuyển vị của lá thép khi

nó rung động Các cảm biến này được kết nối với phần cứng, phần cứng được kết nối với phần mềm thu nhận và xử lý tín hiệu DasyLab 9.0, do vậy dữ liệu

về gia tốc rung động và chuyển vị được thu nhận và xử lý ngay trên máy tính thông qua phần mềm

Việc cân bằng động trục các đăng được tiến hành thông qua 3 bước:

Bước 1: Tiến hành đo mức rung động (gia tốc và chuyển vị) của trục các đăng ở một tốc độ quay nhất định trước khi cân bằng động để xác định mức độ mất cân bằng

Bước 2: Cho trục các đăng quay ở số vòng quay như bước 1, sử dụng thiết bị và phần mềm xác định vị trí và khối lượng đắp thêm vào để trục cân bằng động

Bước 3: Tiến hành đo mức rung động (gia tốc và chuyển vị) của trục các đăng ở cùng tốc độ như hai bước trên để xác định mức độ mất cân bằng sau khi đã cân bằng động để khẳng định tính thực tiễn của việc cân bằng động trong vấn đề giảm mức rung động của trục các đăng khi làm việc

Kết quả cân bằng động đã xác định được các vị trí và khối lượng cần đắp thêm vào để trục các đăng khi làm việc có mức độ mất cân bằng nằm trong mức cho phép của tiêu chuẩn

Vị trí và khối lượng đắp thêm vào đầu trái

Y/t Chart 0 Y/t Chart 1 Y/t Chart 2

- Đồ thị thứ nhất là đồ thị pha của trục các đăng quay

- Đồ thị thứ 2 là chuyển vị đo được tại vị trí cảm biến đầu trái của trục các đăng

- Đồ thị thứ 3 là chuyển vị đo được tại vị trí cảm biến đầu phải trục của trục các đăng

Từ phần mềm Dasylab cho thấy giá trị mức rung động gây ra ở hai đầu trục các đăng như bảng 1:

Y/t Chart 0 Y/t Chart 1 Y/t Chart 2

- Tại gối trái trục các đăng, giá trị mức rung động lớn nhất giảm hơn 2 lần từ 0,5904 mm xuống 0,2740 mm và mức rung động trung bình căn quân phương cũng giảm hơn 2 lần từ 0,3190 mm xuống 0,1489 mm

- Tại gối phải trục cỏc đăng, giỏ trị mức rung động lớn nhất giảm hơn 3,4 lần từ 0,9806 mm xuống 0,2881 mm và mức rung động trung bỡnh căn quõn phương cũng giảm hơn 4 lần từ 0,6385 mm xuống 0,1534 mm

4.2.2 Đo kiểm tra rung động cụm HTTL xe ụ tụ khi lắp rỏp cụm trục cỏc đăng chế tạo trờn xe thực tế

Để đảm bảo trục cỏc đăng chế tạo khi lắp rỏp lờn xe thực tế đảm bảo

Việt Nam hiện nay chưa cú tiờu chuẩn kiểm định cũng như thiết bị chuyờn dựng cho việc kiểm tra cụm trục cỏc đăng, vỡ vậy trong khuụn khổ của

đề tài, dựa trờn cỏc thiết bị hiện cú thỡ đề tài đó lựa chọn phương phỏp kiểm tra so sỏnh dựa trờn tiờu chớ rung động và tiếng ồn của trục cỏc đăng để đỏnh giỏ chất lượng chế tạo trong nước với sản phẩm cựng loại nhập khẩu từ Trung Quốc

Đo độ rung động của cụm trục cỏc đăng

Xe thử nghiệm

Xe tải 3 tấn hiệu Lifan Trung Quốc do nhà máy ôtô Cổ Loa chế tạo có cụm trục các đăng làm mẫu thiết kế chế tạo, sau khi chế tạo xong sẽ đ−ợc lắp lên chính xe này để kiểm tra so sánh với nguyên gốc

Xe đ−ợc chất 150% tải và đ−ợc chạy trên rulo Thí nghiệm đ−ợc tiến hành hai lần:

- Lần 1: thí nghiệm với trục các đăng của Trung Quốc

- Lần 2 thí nghiệm với trục các đăng do đề tài chế tạo

Ghi ký hiệu các thí nghiệm

(kG) Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3 Lần 1 Lần 2 Lần 3

L-20.1

20.2

20.3

40.1

40.2

40.3

60.1

60.2

60.3