Nghiên cứu thiết kế và công nghệ chế tạo cụm hộp số cho các loại xe ô tô thông dụng

Bộ khoa học công nghệ - công nghiệp tổng công ty máy động lực máy nông nghiệp Địa chỉ: Số Triệu Quốc Đạt, Hà Nội Báo cáo tổng kết Khoa học kỹ thuật Đề tài Nghiên cứu thiết kế công nghệ chế tạo cụm hộp số cho loại xe ôtô thông dụng Mà số: kc.05.32 6388 30/5/2007 Chủ nhiệm Đề tài: TS Nguyễn Thanh Quang Hà Nội - 2006 Danh sách ngời thực Đề tài TT A Họ tên Học hàm, học vị Cơ quan công tác Chủ nhiệm đề tài TS Nguyễn Thanh Quang Tổng công ty VEAM B Cán tham gia nghiên cứu TS Đỗ Hoàng Thịnh Tổng công ty VEAM ThS Hoàng Minh Đức Tổng công ty VEAM KS Phạm Trờng Tuấn Tổng công ty VEAM KS Lê Trí Hùng Tổng công ty VEAM KS Lại Minh Dũng Tổng công ty VEAM KS Trần Đức Hng Công ty phụ tùng ThS Nguyễn Tiến Dũng Trờng ĐHBK Hà Nội KS Phạm Ngọc Hoàng Cục Đăng kiểm Việt Nam Danh sách đơn vị tham gia phối hợp thực TT Tên đơn vị Địa Công ty Cơ khí Việt Nhật (đơn vị Quận Hồng Bàng, TP Hải Phòng thành viên TCty VEAM) Công ty Phụ tùng số (đơn vị thành Thị xà Sông Công, TP Thái Nguyên viên TCty VEAM) Công ty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa Thị trấn Đông Anh Hà Nội (đơn vị thành viên TCty VEAM) Mơc lơc Néi dung Trang Tãm t¾t Mở đầu Chơng Nghiên cứu tổng quan 16 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu 16 1.2 Lựa chọn đối tợng phơng pháp nghiên cứu 18 1.2.1 Lựa chọn đối tợng nghiên cứu 18 1.2.2 Phơng pháp nghiên cứu 23 1.3 Những nội dung đà thực hiƯn 24 1.3.1 Thu thËp c¸c sè liƯu vỊ hép sè 24 1.3.2 Thu thËp c¸c sè liƯu vỊ HTTL 25 Chơng Nghiên cứu thiết kế hộp số 26 2.1 Khảo sát chọn mẫu hộp số 26 2.2 Phân tích nghiên cứu HS mẫu 28 2.3 Phân tích vật liệu số chi tiết điển hình 29 2.4 Tính toán sức kéo ôtô 31 2.5 NC tính toán thiết kÕ HS 32 2.5.1 NC thiÕt kÕ cÊu tróc HS 32 2.5.2 NC thiết kế bánh trục 38 2.5.3 NC thiết kế cấu sang số, đồng tốc 48 2.5.4 NC TTTK ỉ trơc, gèi trơc 51 2.5.5 NC TT bôi trơn, dầu bôi trơn 55 2.5.6 Tính bền hộp số 59 Chơng Nghiên cứu công nghệ 64 3.1 Vấn đề công nghệ chế tạo phôi 64 3.1.1 Giải pháp công nghệ tạo phôi 64 3.1.2 Lựa chọn công nghệ phù hợp với thiết bị có 66 3.2 Vấn đề tổ chức vật liệu phôi 68 3.3 Vấn đề biến dạng trình nhiệt lun 69 3.4 NC lËp QTCN gia c«ng chi tiết hộp số 70 Chơng chế tạo thử nghiệm 71 4.1 Quy trình công nghệ chế tạo thử nghiệm 71 4.2 Chế tạo khuôn đúc, phôi đúc 74 4.3 Chế tạo khuôn rèn, phôi rèn 75 4.4 Chế tạo mét sè chi tiÕt hép sè 77 4.5 ChÕ t¹o bệ thử hộp số 83 Chơng Lắp ráp hộp số 86 5.1 NC lập QTCN lắp ráp HS 86 5.2 Lắp ráp HS 89 Chơng Thí nghiệm 90 6.1 NC lập QTCN thử nghiệm đánh giá chất lợng HS 90 6.2 Thử nghiệm hộp số thiết bị 94 6.3 Thư nghiƯm hép sè trªn xe 102 KÕt luận, đánh giá kết thu đợc 119 Lời cám ơn Tài liệu tham khảo Phần phụ lục Tóm tắt Tổng công ty Máy động lực máy nông nghiệp (VEAM) gồm 17 đơn vị thành viên, có tới 14 đơn vị thành viên nhà máy khí chế tạo ba miền toàn quốc đơn vị nòng cốt khí chế tạo thuộc Bộ Công nghiệp nh nớc Thực nhiệm vụ đợc Thủ tớng Chính phủ giao nhiệm vụ đơn vị đầu mối chế tạo ôtô, Tcty đà lập Đề án tổng thể chế tạo ôtô cụm hệ thống truyền lực ôtô Triển khai thực Đề án này, Tcty đà xây dựng nhà máy ôtô VEAM Thanh Hoá sở mua lại toàn nhà xởng trang thiết bị dây chuyền công nghệ nhà máy ôtô Samsung Hàn Quốc hoàn thành lắp đặt lại chuẩn bị đa vào sử dụng Về hệ thống truyền lực gồm: (1) triển khai dự án sản xuất động Cty Disoco (đà đợc TTg phê duyệt dự án khả thi), vốn đầu t 600 tỷ đồng; (2) triển khai dự án sản xuất bánh trục, lắp ráp hộp số Cty FUTU1 Thái Nguyên vốn đầu t gần trăm tỷ đồng; (3) nhà máy khác tập sở trang thiết bị công nghệ đà có đầu t thêm để sản xuất linh kiện phụ tùng ôtô Trớc mắt sản phẩm Đề án phục vụ cho nhà máy ôtô Thanh Hoá sau phát triển phục vụ đơn vị nớc tiến tới xuất Nghiên cứu thiết kế công nghệ chế tạo cụm hộp số cho loại xe ôtô thông dụng nhiệm vụ thực triển khai Đề án tỉng thĨ cđa TCty Víi néi dung khoa häc c«ng nghệ lần ta nghiên cứu cho sản phẩm cụ thể nên TCty đà thực nhằm triển khai nhiệm vụ sau đây: - Làm chủ thiết kế quy trình công nghệ chế tạo cụm hộp số phù hợp cho loại xe ôtô thông dụng (xe tải đến 16 xe khách 16 chỗ ngồi) chất lợng tơng đơng với sản phẩm loại nớc khu vực - Góp phần nâng cao trình độ khoa học công nghệ đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật lĩnh vực chế tạo máy công nghệ ôtô, trớc mắt phục vụ chiến lợc sản xuất kinh doanh Tổng công ty - Trên sở phát triển nghiên cứu thiết kế chế tạo phụ tùng hộp số ôtô, cải thiện nâng cao chất lợng sản phẩm truyền thống loại TCty nh bánh trục Đề tài đà thực hoàn thành nội dung sau (1) Nghiên cứu lý thuyết : Gồm nghiên cøu tỉng quan, nghiªn cøu lý thut, nghiªn cøu công nghệ chế tạo - xác định đợc vật liệu gốc đặc tính độ bền chi tiết hép sè mÉu Nga, Trung Quèc, Hµn Quèc vµ NhËt Bản; sở nghiên cứu phân tích phơng pháp nhiệt luyện nớc - nghiên cứu tổng quan kết cấu hộp số ôtô, loại chi tiết hộp số mẫu - đo đạc vẽ lại thiết kế theo hộp số mẫu hai loại xe tải xe khách 29 chỗ, hai loại theo mẫu TQ - tính toán kiểm nghiệm lại để thiết kế phù hợp với công nghệ chế tạo nớc - xây dựng quy trình công nghệ chế tạo chi tiết bánh trục (công nghệ tạo phôi, gia công cơ, nhiệt luyện) - xây dựng quy trình công nghệ lắp ráp hộp số đảm bảo tiêu chuẩn phù hợp với linh kiện CKD - xây dựng quy trình công nghệ kiểm tra hộp số (2) Nghiên cứu chế tạo Công nghệ vật liệu: Chọn vật liệu gốc tơng đơng với sản phẩm Trung Quốc (20XM) Công nghệ tạo phôi: Tạo phôi rèn dập nóng thể tích tạo thớ toàn chi tiết, khả rèn nguội tạo giá thành đầu t qúa cao thiết bị không phù hợp với sản lợng Việt Nam Công nghệ gia công nhiệt luyện: Khi sản xuất loạt với cấp xác 6-ISO cần đầu t thiết bị công nghệ cao gồm máy mài răng, máy gia công CNC, hệ thống nhiệt luyện tự động hệ thống thiết bị kiểm tra bánh trục gồm thiết bị kiểm tra tiêu động học, động lực học bánh kèm theo phần mềm tơng ứng Khi sản xuất đơn cần sử dụng công nghệ truyền thống nh phay lăn răng, cà răng, chạy rà cặp bánh kiểm tra phơng pháp cổ điển Công nghệ lắp ráp: Đề tài đà lập quy trình công nghệ lắp ráp cụ thể cho hai loại hộp số xe tải xe buýt, sở sử dụng nhà máy lắp ráp ôtô, trớc mắt ứng dụng dây chuyền lắp ráp hộp số ôtô công ty FUTU TCty Công nghệ kiểm tra: Đề tài đà xây dựng quy trình kiểm tra hộp số ôtô gồm: (a) kiểm tra hiệu suất khí theo lý thuyết ®¹t 0.84 - 0.86 ; (b) kiĨm tra ®é ån hép sè theo tiªu chuÈn ISO 8579-1: 2002 (E) ®¹t 80 - 85dB(A); (c) kiĨm tra ®é bỊn hép số thông qua khả chịu tải 180% tải xe cho xe vận hành đờng thử tiêu chuẩn với chế độ xe chạy quy định Cục đăng kiểm VN để kiểm tra xe xuất xởng; (d) kiểm tra cấp xác bánh thiết bị nhà máy chế tạo TCty gồm: Cty Disoco, Cty CPCK Cổ Loa, đạt cấp ISO Công nghệ kiểm tra đợc nghiên cứu thức Việt Nam có gắn kết cụ thể lý thuyết với sản xuất Để kiểm tra thông số hộp số, hệ thống phòng thí nghiệm đợc công nhận VILAS gồm 217 PTN, ®ã cã 31 PTN vỊ c¬ häc, 21PTN ®o l−êng, hiệu chẩn, PTN không phá huỷ cha có phòng thí nghiệm chuyên đo thông số hộp số ôtô Đề tài đà sử dụng phơng pháp kiểm tra sau: Chế tạo bệ thử độ hộp số để đo độ ồn hộp số theo tiêu chn ISO 8579-1: 2002 (E) ®Ĩ ®o ®é ån hép số đo hiệu suất hộp số theo tài liệu Bệ thử đợc sử dụng sản xuất sau nên đề tài đà phối hợp với đơn vị sau xác định chất lợng bệ thử chất lợng hộp số: (1) Cục Đăng kiểm Việt Nam - Trung tâm thử nghiệm xe giới; (2) Trung tâm nghiên cứu Cơ khí xác trờng ĐHBK Hà Nội; (3) Phòng chuẩn đoán xác Viện học; (4) Phòng thí nghiệm động lực học HVKT Quân sở chế tạo tham gia kiểm tra đánh giá Kết đề tài: Hồ sơ tài liệu đợc sản xuất chấp nhËn: − Bé thiÕt kÕ hép sè «t«: 01 cho xe tải 01 cho xe khách 29 chỗ; Bộ quy trình công nghệ chế tạo hộp số: 01 bộ; Bộ quy trình công nghệ lắp ráp hộp số: 01 cho xe tải 01 cho xe khách 29 chỗ; Bộ quy trình công nghệ kiểm tra hộp số ôtô: 01 Sản phẩm công nghệ: 02 hộp số ôtô tải thông dụng tấn; 02 hộp số ôtô khách 29 chỗ Các tiêu kỹ thuật hộp số chế tạo đạt yêu cầu đề ra: Hiệu suất khÝ : 0.84 - 0.86 − §é ån hép sè : 80 - 85dB(A) Độ bền : 180% tải trọng xe Cấp xác bánh : cấp ISO ********** mở đầu Tổng công ty máy động lực máy nông nghiệp (VEAM) năm qua đà đầu t thiết bị hệ gia công nhiệt luyện, chế tạo đợc bánh hộp số xe máy (tốc độ cao, tải nhỏ) cho xe máy Honda, Suzuki (đạt tiêu chuẩn Honda Nhật Bản) Công ty Cơ khí Nông nghiệp đà chế tạo bánh răng, hộp số xe vận chuyển nông thôn phấn đấu đổi công nghệ đáp ứng đợc yêu cầu hộp số ôtô Dây chuyền sản xuất bánh cđa Cty Phơ tïng sè cã thĨ chÕ t¹o bánh dùng cho động cơ, hộp số thuỷ, hộp số máy kéo, máy xay xát, hộp số ôtô, từ năm 2003 đà sản xuất bán 2.000.000 bánh xe máy loại Dây chuyền gia công bánh Công ty Vikyno có lực sản lợng khoảng 40.000 50.000 bánh răng/năm Các đơn vị thành viên VEAM lập lên hệ thống nhà máy chế tạo có lực với đầy đủ trang thiết bị phục vụ sản xuất từ khâu nghiên cøu thiÕt kÕ, c«ng nghƯ (R&D) ⇒ lun gang thÐp tạo nguyên vật liệu (Rawmaterial) tạo phôi gia công khí nhiệt luyện lắp ráp hoàn thiện kiểm tra Công ty liên doanh đúc Việt Nhật (VJE) với lực thiết bị mới, công nghệ tạo phôi công nghệ đúc đại Nhật Bản đúc chi tiết thép, gang có chất lợng cao Công ty phụ tùng với dây chuyền công nghệ Đài Loan, đúc khuôn kim loại, yêu cầu kỹ thuật Nhật Bản, đúc chi tiết nhôm chất lợng cao Các nhà máy sản xuất bánh cho hộp số xe máy, máy kéo đà học tập kinh nghiệm nhà sản xuất bánh hộp số ôtô: Honda, Brno (Tiệp), hộp số Tong IL (Hàn Quốc ), bớc đầu đà thu nhận đợc số kinh nghiệm cho việc sản xuất sản phẩm bánh trục Đề tài NCKH : Nghiên cứu thiết kế công nghệ chế tạo cụm hộp số cho loại xe ôtô thông dụng, mà số KC.05.32 sù kÕ tiÕp cđa mét sè dù ¸n cđa TCty thực chơng trình nội địa hoá ôtô theo ®Þnh 175/2002 cđa Thđ t−íng ChÝnh phđ, TCty VEAM ®· triển khai bớc, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo hộp số nhiệm vụ trình thực Tổng công ty đà mua thiết bị toàn nhà máy sản xuất ôtô SamSung (Hàn Quốc), dùng cho việc sản xuất xe tải xe ôtô buýt, có công nghệ từ nhà sản xuất xe danh tiếng NISSAN Nhật Bản, có dây chuyền lắp ráp, kiểm tra, đánh giá hộp số với giá trị ban đầu triệu USD - Một số công trình NCKH VEAM chủ trì thực hiện: + Đề tài KC.05.02 (thuộc chơng trình KHCN cấp Nhà nớc) năm 20012002, TCty VEAM đà nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công động diesel xilanh 30ML Kết đề tài đợc ứng dụng phát triển thiết kế chế tạo động xilanh, công suất 80ML + Đề tài KC.05.26 năm 2004-2005, TCty VEAM nghiên cứu thiết kế, chế tạo động xilanh công suất 180-360ML + Dự án chế tạo động có công suất 100-400ML sản lợng 30.000chiếc/năm đà đợc Thủ tớng Chính phủ phê duyệt tổng vốn đầu t 610 tỷ đồng, giai đoạn I 218 tỷ đồng + Dự án đầu t xây dựng dây chuyền chế tạo bánh hộp số Cty phụ tùng đợc thẩm định triển khai thực - Tác dụng hộp số: + Truyền công suất từ động đến bánh xe + Tối u hoá điều kiện hoạt động động cơ, có tác dụng trực tiếp đến tiêu kinh tế kỹ thuật xe: tốc độ cực đại, khả leo dốc, khả gia tốc; tiêu hao nhiên liệu thành phần khí thải - Phân loại hộp số: + Hộp số điều khiển tay, hay gọi hộp số khí (Manual Transmission - MT): thờng hộp số đợc dẫn động, điều khiển khí + Hộp số điều khiển bán tự động (Semi Automatic Transmission): kết hợp sang số tự động điều khiển tay + Hép sè tù ®éng (Fully Automatic Transmission - AT): kết hợp ly hợp thuỷ lực với hộp số hành tinh + HS vô cấp (Continuously Variable Transmission - CVT): tỷ số truyền thay đổi liên tục Phiếu kiểm tra TCVN 1067-84 Ngày: / ./2006 ơn vÞ kiĨm tra : Tên sn phẩm: Trục sơ cấp T1-00-001 (xe tải) Chương – Thí nghiệm Trơc s¬ cÊp lµm b»ng thÐp 20XM thÊm Cacbon chiỊu dµy 0.8-1.1mm, bề mặt đạt độ cứng 61-62HRC; lõi 3746HRC ờng kính chia = 79.5mm ChiỊu réng vµnh = 25mm HƯ sè trïng khíp däc danh nghÜa εβ < 2.0 (b) Sản phÈm chÕ t¹o (a) Chi tiÕt vÏ Bảng – KÕt kiĨm tra Trơc s¬ cÊp TT Tªn gäi Ký hiƯu Tiªu chn KT thiÕt kÕ KT đo đợc Chỉ tiêu Sai số bớc rng fptr ± 10 CCX Sai sè b−íc vßng fpbr 9.5 CCX ộ đo hớng tâm cđa vµnh Frr 36 CCX Đé dao ®éng khoảng ph¸p tuyÕn chung Fvwr 22 CCX VÕt tiÕp xóc theo chiỊu cao ≥% 45 CCX VÕt tiÕp xóc theo chiỊu dµi ≥% 60 CCX Trởng phòng Ghi Mức làm việc ªm Møc CX ®énghäc Møc tiÕp xóc Kü tht viªn Phiếu kiểm tra TCVN 1067-84 Ngày: / ./2006 ơn vÞ kiĨm tra : Tên sn phẩm: Trục truyền T2 (xe khách) Trơc trun T2 lµm b»ng thÐp 20XM thÊm Cacbon chiỊu dày 0.8-1.1mm, bề mặt đạt độ cứng 61-62HRC; lõi 3746HRC Đ−êng kÝnh chia = 79.5mm ChiỊu réng vµnh = 25mm HƯ sè trïng khíp däc danh nghÜa εβ < 2.0 Chương – Thí nghiệm (b) Sản phÈm chÕ t¹o (a) Chi tiÕt vÏ Bảng – KÕt kiĨm tra Trơc Trun T2 TT Tªn gäi Ký hiệu Tiêu chuẩn KT thiết kế KT đo đợc Chỉ tiªu Sai sè b−íc fptr ± 10 CCX Sai sè b−íc vßng fpbr ± 9.5 CCX ộ đo hớng tâm vành rng Frr 36 CCX ộ dao động khong pháp tuyến chung Fvwr 22 CCX VÕt tiÕp xóc theo chiÒu cao ≥% 45 CCX VÕt tiÕp xóc theo chiỊu dµi ≥% 60 CCX Tr−ëng phòng Ghi Mức làm việc êm Mức CX độnghọc Møc tiÕp xóc Kü tht viªn Phơ lơc Tiªu chuẩn giá trị fpt (àm) Sai lệch bớc rng Cấp xác ờng kính Chng – Thí nghiệm c¬ së Modul m (mm) 125