Nguyễn Thanh Quang 7864 15/4/2010 Trang 2 Muc luc Dank sich những người thực hiện Modan Tĩm titnhiĩm vu của đề tăi Tổng quan câc vấn đề thiết kế vă công nghệ chế tạo cụm trục câc đăng
Trang 1BO CONG THUONG
CÔNG TY CỔ PHẦN CƠ KHÍ CỔ LOA BÂO CÂO KHOA HỌC
ĐỀ TĂI NGHIÍN CỨU KHOA HỌC VA PHAT TRIEN CONG NGHỆ
* Nghiín cứu thiết kế vă công nghệ chế tạo cụm
trục câc đăng truyền lực của xe tải dưới 3 tấn nđng
cao năng lực nội địa hoâ phụ tùng ôtô”
Mêsó: 0109 RDIHD-KHCN
Don vị chủ trì để tăi:
Công ty Cổ phần Cơ khí Cổ Loa - Bộ Công Thương
Dia chi: Thi trấn Đông Anh, Hă Nội
P Giâm đốc Chủ nhiệm đẻ tăi
1S Vũ Trí Thức 'TS Nguyễn Thanh Quang
7864 15/4/2010
Trang 2Muc luc Dank sich những người thực hiện Modan
Tĩm titnhiĩm vu của đề tăi
Tổng quan câc vấn đề thiết kế vă công nghệ chế tạo cụm trục câc đăng xe ô tô lải nhẹ
Những yíu cầu cơ bản vă phđn loại trục câc đăng Kết cầu của truyền động câc đăng
1.3 Động học khớp câc đăng
Nghiín cứu tính toân vă thiết kế cụm trục câc đăng xe õ tô tải
nhẹ đưới 3 tấn
Nghiín cứu thiết kế theo mẫu câc chỉ tiết cụm trục câc đăng Tinh bĩn câc chị tiết cụm trục câc đăng
Nghiín cứu quy trình công nghệ chế tạo cụm trục câc đăng xe
ô tô tải nhẹ đưới 3 tấn
Nghiín cứu quy trình lắp râp, kiểm tra vă thử nghiệm cụm trục câc đăng
Sơ đồ lắp râp cụm trục câc đăng
Thử nghiệm cụm trục câc đăng
Cđn bằng động cụm trục câc đăng
Đo kiểm tra rung động cụm HTTL xe ô tô khi lắp rắp cạm trục câc đăng chế tạo trín xe thực tế
Kiểm tra trín đường thử
— Kiểm tra cụm trục câc đăng
Trang 3Danh sâch những người thực hiện
SIT He Cơ quan công tâc
1 |Nguyễn Thanh Quang Cty CP Cơ khí Cổ Loa
2 | Đỗ Giao Tiến Nhă mây ôtô Cổ Loa 3 | Định Mạnh Cường Nhă mây ôtô Cổ Loa 4 |Lí Quỳnh Mai Nhă mây ôtô Cổ Loa 3 Nguyễn Mạnh Trường Nhă mây ôtô Cổ Loa
6 | Cao Hùng Phi Trường CĐSP Kỹ thuật Vĩnh Long
7 |LíVănAnh Trường ĐH Công nghiệp Hă Nội
8 "Trần Phúc Hoă Trường ĐH Công nghiệp Hă Nội
9 'Tô Văn Thiím Trường ĐH Bâch khoa Hă Nội
10 | Nguyễn Trọng Minh Trường ĐH Bâch khoa Hă Nội
Danh sâch câc đơn vị tham gia phối hợp thực hiện
SIT [ Tín đơn vị Địa chỉ
1 | Nhă mây ô tô Cổ Loa Đông Anh, Hă Nội
2 | Trường đại bọc Công Huyện Từ Liím, Hă Nội nghiệp Hă Nội
3 | Viện cơ học Việt Nam Đường Đội Cấn, Hă Nội
Trang 4MG DAU
Trước yíu cầu phải đẩy nhanh quâ trình nội địa hóa Chính Phủ đê đề ra đối với ngănh ôtô chúng ta phải đẩy mạnh câc nghiín cứu trong lĩnh vực cơ khí chế tạo phụ tùng ôtô Chỉ khi chúng ta có năng lực thiết kế vă chế tạo chúng ta mới có thể lăm chủ được ngănh ôtô trong nước vă mới có nín cho
những bước phât triển tiếp theo
Nghiín cứu thiết kế vă chế tạo câc chỉ tiết, cụm chỉ tiết của dồng xe ôtô tải thông dụng trong đó có câc chỉ tiết cụm trục câc đăng lă bước đi phù hợp trong khả năng công nghệ
có của Việt Nam, trước hết phục vụ cho thay
thế phụ tùng vă tiến tới thay thế câc sản phẩm nhập khẩu cùng loại
Thực hiện nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2009 của Bộ Công Thương, cụm trục câc đăng ôtô tải thông dụng đê được nghiín cứu thiết kế vă chế tạo thử nghiệm trong nước Cụm trục câc đăng được thiết kế lại theo mẫu của xe ô tô tải LIEAN 3070G1 hiện đang được sản xuất vă lắp râp tại Nhă
mây ô tô Cổ Loa Câc chỉ tiết của cụm trục câc đăng được tính toân kiểm nghiệm bín theo vật liệu chế tạo lựa chọn trong nước vă được lắp rap thir
Trang 5TOM TAT NHIEM VY CUA DE TĂI
Mục tiíu của để tăi:
- Nđng cao năng lực nội địa hô phụ tùng ơtơ: Nhiệm vụ nđng cao tỉ lệ nội địa hoâ câc chỉ tiết ôtô đê được Chính phủ đề ra (câc loại xe thông dụng,
đạt tỉ lệ nội địa hoâ 60% văo năm 2010), tuy nhiín đến thời điểm hiện tại có
tắt ít câc liín doanh cũng như câc đoanh nghiệp ôtô trong nước đạt được tỉ lệ nội địa hoâ theo yíu cầu Để đạt được đúng yíu cầu mă Chính phủ đê đề ra
chúng ta phải tập trung đầu tư nghiín cứu công nghệ, trang thiết bị, dđy
chuyền nhằm nêng cao hơn nữa năng lực nội địa hoâ phụ tùng ôtô, trong đó
có cụm cầu xe
- Mđng cao trình độ kỹ thuật vă công nghệ: Đội ngũ cân bộ kỹ thuật của công ty cùng sự kết hợp của đội ngũ khoa học kỹ thuật của trường đại học sẽ hoăn thiện thiết kế vă công nghệ bằng những phương phâp thiết kế mới trín mây tính, đâp ứng với tính hiện đại tương đương khu vực sẽ nđng cao trình độ
trong quâ trình thực hiện đề tăi
- Đâp ứng nhụ cầu của thị trường: Do thay đỗi chính sâch nhập khẩu của Chính phủ, câc cụm tổng thănh trín xe ôtô nếu trong nước có khả năng sản xuất được sẽ chịu thuế nhập khẩu cao nín xu thĩ tat yếu giảm giâ thănh xe
lă sản xuất trong nước
- Từng bước mở rộng năng lực sẵn xuất: Tiín cơ sở nđng cao năng lực thiết bị, nđng cao trình độ kỹ thuật vă công nghệ của đội ngũ cân bộ kỹ thuật
Trang 6Nội dung nghiín cứu vă kết qua cin đạt được
STT Mội dụng nghiín cứu Sđn phẩm
1 Khảo sât tổng quan thiết kế vă công nghệ | Bâo câo khảo sât tổng quan chế lạo cụm trục câc đăng, khả năng nội địa | theo nội dung cơng việc
hô cụm chỉ tiết trục câc đăng xe tải nhẹ dưới 3 tấn
2ˆ | Nghiín cứm thiết kế cụm trục câc đăng của | 01 bộ li liệu Hiết kế cum ; Đi 38 trục câc đăng se tải nhẹ
xe tải nhẹ dưới 3 tan 4 &
đưới 3 tấn
3 Nghiín cứu quy trình công nghệ chế tạo _ 01 bộ câc quy trình công cụm trục câc đăng của xe tải nhẹ dưới 3 tấn nghệ chế tạo cụm trục câc đăng xe tải nhẹ dưới 3 tắn
Chế tạo thử nghiệm cụm trục câc đăng xe tải
nhẹ dưới 3 tđn (Chế tạo câc chỉ tiết chính của trục câc đăng: Thđn trục, ngăm chữ thập, trục chữ thập, trục then hoa vă ống then hoa (bi kim tiíu chuẩn rnua ngoăi) Lắp râp hoăn thiện cụm trục câc đăng)
02 cụm trục câc đăng - chất
lượng tương đương với sản phẩm cùng loại nước ngoăi
Lắp đặt cụm trục câc đăng lín xe, đânh giâ
chất lượng chạy thử nghiệm Biín bản khảo nghiệm quâ trình vận hănh cụm trục câc đăng, Viết bâo câo tổng kết đề tăi 01 Bâo câo tổng kết đề tăi Sản phẩm, yíu cầu kỹ thuật vă chỉ tiíu chất lượng đối với sản phẩm STT Sđn phẫm khoa học Chỉ tiíu chất lượng 1 01 Bộ bản vẽ thiết kế cụm trục câc đăng xe tải nhẹ Được sản xuất chấp nhận 2 01 Bộ băi liệu quy trình công nghệ chế tạo cụm trục | Được sản xuất chấp nhận câc đăng xe tải nhẹ
3 |02 Cụm trục câc đăng xe tải nhẹ dưới 3 tđn, trong
đó câc chỉ tiết ỗ bi im mua ngoăi theo tiíu chuẩn
4 | Độ cđn bằng trục câc đăng Thoa man Hĩu chuẩn G15: 180 1940/1
5 | Số km sử dụng trín xe không xảy ra hỏng hóc 2 000 Km
Trang 7PHANI
TONG QUAN CAC VAN DE THIET KE VA CONG NGHE CHE TAO CUM TRUC CAC DANG XE 6 TO TAI NHE
1.1 Những yíu cầu cơ bản vă phđn loại trục câc đăng
Truyền động câc đăng bao gồm ba bộ phận chính: khớp câc đăng, trục câc đăng vă câc ô đỡ
Truyền động câc đăng cần đâp ứng câc yíu cầu cơ bản sau:
- _ Đảm bảo độ đồng đều tốc độ giữa trục văo vă trục ra -_ Có hiệu suất cao
- _ Độ rung vă độ ồn trong quâ trình lăm việc lă tối thiểu
-_ Tuổi thọ cao
Truyền động câc đăng được phđn loại theo câc dấu hiệu sau: - Theo số khớp câc đăng: một khớp, hai khớp, ba khớp,
- _ Theo loại khớp câc đăng: khớp đồng tốc, khớp câc đăng khâc tốc, khớp câc đăng khâc tốc, khớp mềm, khớp cứng Khớp câc đăng khâc tốc có trục chủ động vă trục bị động quay với câc tốc độ khâc nhau, còn ở khớp câc đăng đồng tóc trục chủ động vă trục bị động, quay cùng một tóc độ i? e) ae Hinh 1.1 Sơ đồ truyền động câc đăng
Trang 8Trín hình 1.1a lă kết cấu của truyền động câc đăng điển hình sử dụng
trín câc 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 vă 4 cùng với ba khớp câc đăng, trong đó trục 2
được lắp trong ô đỡ trung gian 3
Ơ tơ hai cầu chủ động có hệ thống truyền lực (HTTL) thể hiện trín hình 1.1b bao gồm 3 bộ truyền động câc đăng nói giữa hộp số chính 1 với hộp phđn phối 6 vă từ hộp phđn phối tới cầu trước vă cầu sau HTTL của õ tô ba cầu chủ động có thể được thể hiện theo hai phương ân Phương ân thứ nhất
(hình 1.1c) công suất được truyền từ ó 1 tới
lộp phđn phối 6 qua truyền động câc đăng 2 Tại hộp phđn phối công suất được chia lăm ba dòng vă dẫn
tới câc cầu chủ động nhờ câc truyền động câc đăng Trín ô tô hiện đại ngăy nay thường sử dụng HTTL có sơ đồ như trín hình 1.1d, trong đó có cầu giữa
cầu sau Phương ân
lă cầu thông qua, cho phĩp truyền chuyển động qua nó t:
năy cho phĩp giảm số lượng câc trục câc đăng nín nó có kết cấu gọn hơn Để dẫn động bânh xe chủ động của cầu dẫn hướng, người ta thường sử dụng sơ
đồ như trín hình 1.1e Công suất được truyền từ truyền lực chính 5 tới bânh
xe chủ động qua bộ truyền câc đăng gồm câc trục vă ba khớp câc đăng 12
1.2 Kết cđn của truyền động câc đăng Khĩp chi thap
Nang câc đăng YY “ xâ S k fengidhed’
Thđn câc đăng ở ô ky Hi
then hoa Than nhỏ
Hinh 1.2 Kĩt cdu cum trục câc đăng
Cac nang câc đăng được chế tạo liền với câc mặt bích đùng để nối
Trang 9Mới ghĩp then hoa dạng trượt được chế tạo từ thĩp hợp kim 20, 15, 12 vă tôi thâm ni tơ với độ sđu tới 1,2mm, hoặc bằng thĩp câc bon 55 tôi bề mặt
bằng dòng điện cao tần Độ cứng bề mặt sau khi gia công xong phải đạt
61264 HRC tại câc vị trí lắp ỗ bi
Tai câc đầu của trục chữ thập có lắp câc cốc 4 cùng với viín bi kim 2, câc viín bi được chặn bởi vòng ham 5 Ô bị được | lăm kin boi nhờ vòng đệm 6 © bi cia khớp chữ thập được bởi tron bằng câch
| bơm mỡ qua vú mỡ ở giữa khớp vă theo
câc lỗ khoan trong câc trục chữ thập
Thđn trục câc đăng có dạng ống với câc nạng được hăn văo câc đầu trục hoặc hoặc một đầu có nạng còn đầu kia lă then hoa Câc ống của trục câc đăng được được chế tạo từ thĩp tắm bằng câch uốn tròn thănh ống vă hăn mĩp hoặc sử dụng dạng thĩp hình ống chuyín dụng Vật liệu chế tạo trục lă thĩp câc bon thấp (thĩp 20) Đường kính của trục câc đăng thường được tiíu chuẩn
hóa Câc then hoa được chế tạo từ thĩp hợp kim 40X vă tôi cao tần để đạt độ cứng bề mặt từ 44,5+46,5 HRC
Trục câc đăng cần được côn bằng động để giảm tối đa rung động khi nó lăm việc Nếu truyền động câc đăng có 2 trục thì việc cđn bằng động phải được thực hiện đồng thời cho cả 2 trục Trong quâ trình cđn bằng động, để tạo đối trọng người ta thường hăn thím câc tấm kim loại lín thđn trục câc đăng ở
Trang 101.3 Dong hoc khĩp cae dang
1.3.1 Động lực học khóp câc đăng khâc tắc
Khi hai trục được nói với nhau bởi một khớp câc đăng khâc tốc thì khi
trục văo quay với vận tốc góc không đổi, trục ra sẽ quay không đều Điều năy được lý giải bởi kết cầu không gian phức tạp của khớp câc đăng chữ thập
Hình 1.3 Sơ đô câc phương ân bồ trí câc truyền động câc đăng
Trín hình 13 thể hiện hai vị trí đặc trưng của khớp chữ thập: ở vị trí
thứ nhất trục O,O; (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 1.34) Vị trí thứ 2 (hình 1.3b) ứng với vị trí của trục O,O; vuông góc với mặt phẳng hình vẽ, còn mặt phẳng chứa chữ thập thì vuông góc với trục 2
"Trục O,O; quay trong mặt phẳng vuông góc với trục 1 Nếu biểu điễn câc vận tốc tiếp tuyến của câc điểm C¡ vă C; thông qua câc vận tóc góc của câc trục 1
vă 2 ta có
Trang 11Câc bân kính r, vă r; cla cĩe diĩm C, vi C2 6 cde vj tri trĩn di duge xâc định như sau: zạ=mcosyvău=neosy Như vậy ở vị trí thứ nhất:
âa,=@/eosy vă ở vị trí thứ hai: ø,=øgosy Đối với câc vị trí trung gian của
chữ thập thì vận tốc góc của trục 2 nằm trong khoảng - — > ø, >øcosy Kết cosy
quả trín cho thấy câc trục 1 vă 2 không quay cùng một vận tóc góc
Quan hệ giữa câc góc quay của câc trục 1 vă 2 được xâc định theo biểu thức sau:
tgq =tgacosy
Mức độ không đồng tốc giữa câc trục căng lớn nếu góc † căng lớn Vì vậy, khi ôtô chở đúng tải trọng định mức thì góc đặt của câc trục câc đăng không được vượt quâ 3* đối với ôtô con, 4' đối với ôtô tải vă ôtô chở khâch vă 8" đối với ôtô có tính năng việt đê cao Đồng thời góc y cũng không được phĩp nhỏ hơn 1" để trânh hiện tượng kẹt câc viín bỉ kim trín câc bề mặt tiếp xúc
Khi thiết kế câc bộ truyền động câc đăng với câc khớp chữ thập cần lưu khả năng đồng đều tốc độ giữa trục văo vă trục ra Trín hình 1.3-c, đ lă câc truyền động câc đăng 2 khớp chữ thập, ta có thể viết câc biểu thức quan hệ giữa góc quay của câc trục như sau:
- Ở khớp chữ thập thứ nhất: tzạ =tsœcos 7;
- Ở khớp chữ thập thứ hai: — tgø= tgợ,cos;;
Như vậy, để đảm bảo cho câc trục 1 vă 3 quay cùng một tốc độ thì cần thỏa mên câc điều kiện sau:
1) Câc nạng của trục 1 vă trục 3 phải nằm trong cùng một mặt phẳng:
2) Câc góc ?=7;
"Tương tự như vậy, trong trường hợp truyền động câc đăng có 3 khớp chữ thập (hình 1.3-e), câc trục 1 vă 4 quay cùng tốc độ nếu: cos y,cosy, =
Trang 12cosz; Trong sơ đổ năy, trục 3 có câc nạng nằm trong cùng một mặt phẳng,
còn câc nạng của trục 2 thì vuông góc với nhau
Nếu quay nang bín phải của trục 2 đi một góc 90" thì điều kiện đồng
tốc trở nín: cosy,cosy, = cosy)
Trong quâ trình chuyển động của ôtô câc góc z,,;, có thể thay đổi
trong khi +, không đổi, do vậy, trín thực tế việc đồng tốc giữa câc trục 1 vă 4
lă không thể thực hiện được Tuy nhiín, có thể giảm sự khâc tốc của câc trục trín bằng câch giảm góc ;, ( thường chợn ;, =1: 2")
Trong truyền động câc đăng 4 khóp chữ thập có ổ đỡ trung gian (hình
6.3-f, g) câc trục văo 1 vă ra 5 có thể đồng tóc được theo nguyín tắc đồng tóc
từng cặp khớp câc đăng chữ thập như đê trình băy trín đđy, nghĩa lă: trục 1
đồng tốc với trục 3 vă trục 3 đồng tốc với trục 5
Nếu câc góc đặt của trục câc đăng nằm trong câc mặt phẳng vuông góc
với nhau thì góc đặt chung của trục được tính bằng câch tổng hợp câc góc
trong mặt phẳng ngang +, vă trong mặt phẳng đứng +„:
TU
Góc đặt của trục câc đăng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của truyền
y=
động Đối với truyền động câc đăng với 2 khớp chữ thập, hiệu suất có thể đạt
tới 0,99 nếu góc y nhỏ hơn 8° Nếu góc y tăng lín tới 14°thì hiệu suất chỉ còn
0,95 vă câc 6 bi sẽ phải lăm việc ở chế độ nặng (nhiệt độ cao, tốc độ măi mòn lớn)
1.3.2 Động lực học khớp câc đăng đẳng tốc
Câc khớp câc đăng đồng tốc thường được sử dụng trong dẫn động cầu dẫn hướng chủ động vă dẫn động câc bânh xe chủ động trong trường hợp hệ thống treo độc lập, chúng có thể đảm bảo góc nghiíng giữa câc trục tới 50"
Trín câc ôtô hiện nay thường sử dụng một số loại khớp câc đăng đồng tốc như: khớp chữ thập kĩp, khớp câc đăng cam vă khớp câc đăng dạng bi Trong đó khớp câc đăng bị được sử dụng phổ biến hơn cả
Trang 13Câc khớp câc đăng dạng bi bao gồm 2 nạng, bín trong câc nạng năy có câc rênh với biín dạng xâc định để bó trí câc viín bi Điều kiện đồng tốc của câc khớp câc đăng năy được giải thích trín sơ đồ hình 1.4
Hình 1.4 Sơ đồ nguyín lý lăm việc của khóp câc đăng đồng tóc dang bi Giả sử có 2 bânh răng côn ăn khớp với nhau có điểm tiếp xúc lă P nằm trong mặt phẳng phđn giâc của góc tạo bởi câc trục 1 vă 2 của câc bânh răng, Xĩt vận tốc tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc P ta có:
LG
Do điểm P nằm trong mặt phẳng phđn giâc của góc tạo bởi 2 trục, nín
luôn thỏa mên điều kiện ;= z, vă vì vậy: ø= ø, Điều năy có nghĩa lă câc
trục 1 vă 2 luôn quay đồng tốc với nhau Câc khớp câc đăng đồng tốc dang bi
đều được chế tạo dựa trín nguyín lý trín
Hình 1.5 Khớp câc đăng bi với câc rênh chia
a, b-cdu tao; c-so đô nguyín lý đồng tốc giữa câc trục
Trang 14Trín hình 1.5 lă kết cấu của khóp câc đăng đồng tốc có câc rênh chia 'Khớp bao gồm câc trục 1 vă 5, ở đầu mỗi trục lă câc nạng hình bân cầu phía trong có khoĩt câc rênh 2 vă 4 Khi lắp văo với nhau, câc nạng được bồ trí trong câc mặt phẳng vuông góc vă giữa chúng lă câc viín bi cầu 3 Để định
tđm câc nạng người ta sử dụng chốt 7 vă viín bị định tđm 6: một đầu của chốt nằm trong tđm của nạng 4, đầu còn lại nằm trong viín bi 6 Một số khớp câc
đăng có cấu tạo tương tự như trín nhưng không có chốt 7 Câc rênh trong câc
nạng được thực hiện sao cho đường tđm của chúng chạy trín câc cung tròn có bân kính bằng nhau vă có tđm lă 0, vă 0; Hai tđm năy nằm câch đều tđm O của viín bỉ định tđm 6 (đồng thời lă tđm của khớp) Với kết cấu như vậy, dù cho câc trục 1 vă 5 tạo với nhau một gócy bắt kì năo đó thì câc viín bi 3 vẫn luôn nằm trong mặt phẳng phđn giâc chia đổi góc năy (hình 1.5-c) Như vậy
câc trục 1 vă 5 luôn quay đồng tóc với nhau theo nguyín tắc đê trình băy trín
đđy
Khớp câc đăng đồng tốc dạng rênh chia mô tả trín đđy thường có 4 viín bỉ tỳ 3 vă 1 viín bỉ định tđm 6 Câc viín 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 phĩp Khóp câc đăng loại năy có thể truyền được
mô men từ 1,34 đến 7,60 KNm
Một trong những biến thể của khớp câc đăng đồng tốc dạng rênh chia lă khóp câc đăng với câc rênh thẳng (hình 1.6) Khớp năy cho phĩp câc trục lăm việc với câc góc khâc nhau đồng thời cho phĩp có độ địch chuyển dọc truc (i, lă kích thước tối thiểu của khớp khi nó bị nĩn, còn J, lă kích thước tối đa khi Khóp bị kĩo r3)
"Trín hình 1.7 mô tả kết cấu của khớp câc đăng bi với câc rênh có tiết
điện thay đổi Nó bao gồm lõi 1, vòng câch 2, câc viín bi 3 vă vỏ dạng bân
cầu 4 Câc tđm của câc rênh trín lõi vă trín vỏ lă O, vă O; nằm câch đều tđm
Trang 15của khớp thay đổi theo góc giữa câc trục sao cho câc viín bi luôn nằm trong mặt phẳng phđn giâc của góc năy nín điều kiện đồng tốc luôn luôn được bảo đảm 2
Hinh 1.7 Khớp câc đăng bì với câc rênh có tiết diện thay đêi
Câc khớp chữ thập kĩp được tính toân tương tự như câc khớp câc đăng khâc tốc đê trình băy trín đđy Câc khớp câc đăng dạng cam được tính kiểm tra bền theo chỉn đập tại câc bề mặt tiếp xúc, tuy nhiín ứng suất ở đđy thường, không lớn do câc điện tích tiếp xúc rất rộng Câc nạng của câc khớp câc đăng, năy cũng được tính toân tương tự như câc nạng trong khớp chữ thập
Câc nạng vă câc viín bi của khớp câc đăng đồng tốc được chế tạo từ
thĩp hợp kim 15 có tôi thầm bề mặt
Trang 16PHANII
NGHIÍN CỨU TÍNH TOAN VA THIET KE
CUM TRUC CAC BANG XE 6 TO TAI NHE DUGI3 TAN
2.1 Nghiín cứu thiết kế theo mẫu câc chỉ tiết cụm trục câc đăng
Câc chỉ tiết cụm trục câc đăng được thiết kế theo mẫu của cụm trục câc
đăng xe ô tô tải LIEAN 3070G1 hiện đang được lắp râp tại Nhă mây ô tô Cổ Loa Sau công đoạn thiết kế thì một số chỉ tiết quan trọng như ngõng của truc
chữ thập, thđn trục câc đăng vă nạng câc đăng sẽ được tính kiểm nghiệm bền ết tiíu chuẩn
để đảm bảo cụm trục câc đăng lăm việc đủ an toăn Câc chỉ
Trang 17
Yíu cđu kỹ thuả
- Ð? không dPng tđm cPa 3 chỉ ti2t ghĩp v?i nhau sai: khi hăn so v?i dưỡng A-A cho phĩp = 0,2
- Lam s?ch, dĩnh bang v?tr( m?i hăn z 7 TỶ dope
=a Tt ay [ane — vane [| ara
THI?T K? TRỤC CÂC ĐĂNG XE Ô TÔ T? 13 T? N Sd Blx| Số ôi liíu| Chữ Nghi BẠN VẼ HĂN THĐN KV [aves Tin DĂT 5šl@nskhốilượnd Ti
Trang 18RI? Ø58 oso} Yíu cầu kỹ thuật: 25 128 E Ø42.5 Ø39M7 7420,1 95 21
- Độ không đồng tđm giữa 2 lỗ Ø39M7 cho phĩp = 0,05 - Độ không song song giữa đường trục trai lỗ Ø39.M7 so v9¡ mit chu?n A cho phĩp = 0,05
Trang 193] {LN el LL 3 g 8 | & 3⁄45 1180 ‡ thuí
- ØP không d0ng tđm c?a Ø80+02 vă 20030/2 so với đường trồc cho phâp =0,05
THT K? TRUC CAC DANG XE 6 TOTII3T7N
[Sa [Sig | Sows eu] Chữ Er [Ngê: 2 »
Trang 20Cy) ^ Ay 8 Ay 100 20540,1 220 u cđu kỹ tu ~ Then hoa ch? nhớt +S? then = 16, + Bu?ng kính trong, + Đuồng kính ngoăi D=50 mm, - Đình lđm theo hai m?t bín 598;
~ Ð? không d?ng tđm gi?a Ø50 vă Ø80 cho phĩp
Trang 21i ey 214 120 36 28455 Mĩ0x1 Ø54 1 Ya oda kg thase "Thon hoa ch? whe +S? hen 2=16
+ Bu?ag Kah rong
+ Đường kithngoăt D= 5T nm - Đ'nh tấm theo ha một bín b = SN
- B? Nhóng đing tổm ga Ø38MM7 với nhan của phâp — D05
Trang 22Ø55 Ø39M? | 4 3 TT | Th 13] f f % Ø95 be 105 133 tf ị Rl2g at oy} Th RIS cĩc g6c 4lố Ø15 A-A R38 - Ð?P không d?ng tam cPa 21? Q39MT vPt R33 Roe? nhau cho phĩp ~ 0,05 s ~ Ð? không dPi x?ng c?a chỉ H?t ? tam d?i 5 } x?ng cho phâp = 005, 13 - DP khĩng song song cPa m?t B so với lđm 2 — ỉ | al 1? @39M7 cho phĩp = 0,05: Ø84
= Cae gĩc luPn khang ghi Py R= 3-5 mm 695$:
THI?T K? TRỤC CÂC ĐĂNG XE Ô TÔ T? I 31? N
Trang 23Ø63 Mấ0z1 1e 14 21 Ø52 B61 - Th? ren 60x1 v?i chi ti% than ng?n, d?m b?o nh?, ĩm THI?T K? TRỰC CÂC ĐĂNG XE Ô TÔ T? I3 T? N
Sd [Sig | Sovak eu) Chữ kí [Ngă: g
Trang 245,2 42,5 ————— Yíu c?u k? thu?t: - 8? then 6; - Th? l?t nh? nhăng v?i tr? then hoa THI?T K? TRỤC CÂC ĐĂNG XE Ư TƠ T?13T?N
[Sd [Sig [Se rai ligul Chữ kí |Ngă; =
Trang 2588511 AA 6 4 @25-0.02 L] 2g | mm I Ris cĩe gfe 8 TI 2 9 LỊ ï on Hh gan | | g| - 1
Yíu cầu kỹ thuật:
- ÐP Nông đồng lđm giDa câc (25 02 với nhan cho phâp
-Ð? không vuông góc c?a câc Ø25-0 02 với nhau cho phâp, = II,
Trang 262.2 Tinh bĩn câc chỉ tiết cạm trục câc dang
Trín hình 2.1 lă truyền động câc đăng từ trục 1 sang trục2 với góc
>0, nếu coi công suất mât mât ở khớp câc đăng K lă không đâng kể thì công
suất của trục 1 lă N vă công suất ở trục 2 lă Nạ N Hình 2.1 Truyền động câc đăng qua khóp chứ thập Ta có: Nị =N; hay A,ø= M,ø, (2.1) Do K lă khóp câc đăng khâc tốc nín @ a, va M, 2M, Từ (2.1) tac: af, =a, 9 = *@) 4a, | a
=> My =Monaz khi 2)min
Theo [2] thì (Í2) min = cosz = My (2.2) cosa => Momas= Voi a>0 thi cosa<1 > Mamaz> Mi
'Như vậy với K lă khớp câc đăng khâc tốc thì trục 2 sẽ chịu mô men lớn
hơn trục 1 Do vậy tính bền đoạn trục câc đăng chỉ cần tính cho đoạn trục 2
Khi lăm việc đoạn trục 2 sẽ chịu mô men xoắn, uốn, kĩo (hoặc nĩn) Trong đó ứng xuất xoắn lă rất lớn so với câc ứng suất còn lại, ta tính bền đoạn
trục theo giâ trị mô men M;»øz:
Trang 27@3)
Trong đó:
MM„„¿; lă công suất lớn nhất của động cơ; iu lă tỉ số truyền cao nhất của hộp số chính; iạu lă tỉ số truyền cao nhất của hộp số phụ;
Theo [3] thì Menez = 300 Num; ini = 7,31 (Lay số 2); lạ = 1,56; œ=15” Do vay Monaz= 300 x 7,31 x 1,56 x (1/0,9511) =3597 (Nm) Ứng suất xoắn cực đại của trục câc đăng lă: = Ms, @4) M6 men chống xoắn của tiết điện trục: _ + Ð'~4'_ z 89°~78" 16 3597 5,673.10 =5,673.10° (m3) #63 MPa Voi vat ligu C45, giới hạn bền bền: 7,< 100-300 Mpa
Như vậy giâ trị ứng suất cất cho phĩp của trục câc đăng nằm trong giới hạn cho phĩp, thoải mên điều kiện bền
Ngoăi ra trục câc đăng còn được kiểm tra theo góc xoắn:
180" M seed x LG
G5)
Trong đó L.- độ dăi của ống trục câc đăng, (m);
1,- mô men quân tính độc cực của tiết điện, (ø'): 7,= sứ ~#!)
@Œ mô đun đăn hồi chống xoắn, đối với thĩp C45 thì G = 8,5 10°MPa
Điều kiện đảm bảo độ cứng vững chống xoắn của trục: đ < 3 + 9' trín
1m chiều đăi trục
Thay câc giâ trị ta được:
Trang 28180! 3597.0,118
2 ˆ2524480.101285000
=1,13"
Giâ trị năy nằm trong giới hạn cho phĩp 3 + 9°
'Khi tính bền mối ghĩp then di trượt, cần kiểm tra ứng suất chỉn dập câc mặt bín của then Điều kiện bền chóng chỉn đập: œ„ < 15+20 MPa
Tính bín câc ngõng của chữ thập
Câc ngõng của chữ thập được tính kiểm tra bền theo uốn vă cắt đưới tâc dụng của một lực tập trung tương đương đặt tại giữa ngống (hình 2.2) Hình 2.2 Câc kích thước cơ bản của khop chữ thập = Me 28 (2.6)
Trong đó 2R lă khoảng câch giữa câc 6 bi kim nim d6i xứng (hình 2.2) Ứng suất uốn (MP2) tại tiết điện A-A (hình 2.2) ĐH — Mu„j 2W, 4RW, G2) Với I lă chiều đăi ngõng trục (coi lực P đặt tại giữa ỗ bị); W, - mô men chống uốn, vam?
Đối với ngõng không có lỗ bơm mỡ 1W, = 0,1 2} @.8)
Đối với ngõng có lỗ bơm mỡ W,=0,14} ñ{#] ] (2.9)
Trang 29
+300 MPa
Chi tiết được coi lă đủ bền nếu: ø,<[ø,]=25
Câc kích thước hình học của khớp chữ thập chế tạo lă:
dụ =7 mm, d, =30 mm, R = 43 mm, l=22 mm
Từ (2.9) ta có: W„= 2,692.10” (m°)
Thĩ văo công thức (2.7) ta có ø„= 171.10” (N.m) = 171 Mpa <[ø,]
Ung suat cat (MPa) tại tiết điện A-A:
4P 2M, max 23597 =62,6 MPa
4;- 4?) ZzR[đi =4) 3,14.0,043.(0,03” ~0,0072)
Điều kiện bền theo cắt: z,<80+120 Mpa
'Như vậy câc ngống của trục cũng thập đều thỏa mên điều kiện bền theo
ứng suất uồn vă cắt
Tinh bĩn nang cac dang
'Nạng câc đăng chịu uồn vă xoắn dưới tâc đụng của lực P Ứng suất uốn
Trang 30Câc mô men W, vă WW, phụ thuộc văo hình dạng của tiết điện B-B Tiết điện năy có thể coi lă hình chữ nhật (hình 2.3) với bề rộng lă b vă chiều đăi lă h, khi đó: : we oa va W=kb2h (2.12) Hệ số k được chợn theo tỷ lệ giữa câc cạnh của hình chữ nhật theo bảng dưới đđy nb |1 15 7175 |20 ]23 13 a 10 K 0208 [0,231 [0,239 [0246 [0258 |0267 [0282 [0,312 Chi tiết được coi lă đủ bền n Ø<50280MPa vă 7 <802160 MPa Câc kích thước thực tế đo trín nạng trục câc đăng chế tạo lă b= 22 mm, h=62 mm, e=26 mm, a= 4 mm Do tỉ lệ h/b = 2,85 do vậy ta chọn k = 0,262 "Thế văo công thức (2.12) ta tính được: W,=14,095.10" (m‘); W,= 7,862.10" (m3 "Thế văo câc công thức (2.10) vă (2.11) ta có: P ø 3597.26 “W, — 2.43.12,6.10-% Pa 3597.5 Wy = 2.43.7,862.10" =77,2 (MPa) = 26,6 (MPa)
Nhu vay câc giâ trị ứng suất xoắn vă uốn của nạng câc đăng đều nằm trong giới hạn cho phĩp nín đủ bền
Trang 31PHAN III
NGHIEN CUU QUY TRINH CONG NGHE CHE TAO CUM TRUC CAC BANG XE 6 TO TAI NHE DUGI3 TAN Quy trình công nghệ chế tạo câc chỉ tiết cụm cầu sau Nạng cuối trục câc đăng TT [ Tín côngnghệ | Thực hiện Ghi chú 1 | Chuẩnbị Lăm sạch phôi thĩp đúc vă ủ mềm 2 |Tiện - Cặp trín mđm 4 vấu đề gia công, Ø80X27 - Kiểm tra CS) _ 3 |Doa Ră gâ đề gia công lỗ 639+0,008 theo kích thước ghỉ trín bản vẽ Ống nói
TT [ Tín côngnghệ | Thực hiện Ghi chú
1 | Chuẩnbị Cắt ống tiíu chuẩn, đường kính ngoăi
90mm, đường kính trong 678 mm, dai 1185mm
2 |Phay 'Kẹp bằng gâ kẹp thủy lực giữa đoạn trục dĩ phay hai đầu đạt kích thước 1180 mm
3 |Tiện Gâ tiện hai đầu đạt câc kích thước 80mm x 14mm va ¢ 80mm x 10mm Han ghĩp than dai truc cac dang
TT [ Tín côngnghệ | Thực hiện Ghi chú
1 | Chuẩn bị Chuẩn bị câc chỉ tiết đê gia công
2 |Hăn - Lắp câc chỉ tiết lại với nhau rồi hăn gâ - Hiệu chỉnh đạt yíu cầu kỹ thuật
Trang 32
- Hăn chắc - Lăm sạch xỉ hăn Trục then hoa
TT [ Tín côngnghệ | Thực hiện Ghi chú
1 | Chuẩn bị ‘Lya chọn phôi lă đoạn trục Ø55, đăi
230 mm
2 |Phay Kẹp giữa đoạn trục đề phay hai đầu đạt
kích thước chiều đăi 222mm
3 [Tiện "Tiện toăn trục đạt kích thước Ø 30mm 4 |Tiện2 TTiện đoạn trục bậc đạt kích thước Ø42 mm đăi 122 mm 5 |Xocthenhoa |Xọc thenhoa đạt kích thước theo bản vẽ thiết kế Than ngắn TT | Tín côngnghệ [ Thực hiện Ghi chú 1 |Chuẩnbị Lăm sạch phôi thĩp đúc vă ủ mỉm 2 |Tiện - Ră gâ tiện vă lần lượt tiện Ø65, M601, j43, 652, Ø55 theo bản vế - Vât câc mĩp
3 |Nguộ Khoan ren lỗ mở M6 theo bản vế
4 |Doa Doa 16 639 theo bản vẽ, cất câc rênh
3 |Xọc Gia công then hoa theo bản vẽ
Trang 33
Trục chữ thập TT | Tín côngnghệ [ Thực hiện Ghi chú 1 | Chuan bi Phĩi thĩp đúc đê ủ mềm
2 |Phay1 Phay đạt kích thước 109, đảm bảo độ
song song của hai mặt đầu <0,2 mm vă độ đối xứng qua tđm <0,1 mm
3 |Nguội Ga va khoan câc lỗ tđm theo TCVN'
(dùng mũi khoan tđm Ø5- Ø7
4 |Tiện1 - Chống tđm bằng cặp tốc đề tiện câc
đoạn trục xuống Ø27, dăi L=22
- Cặp câc $27 khoan câc lỗ Ø7
5 |Nhiĩtluyĩn1 | Tôi cải thiện đạt độ cứng28-32HRC
6 |Tiện2 - Xĩn câc mặt đầu đạt kích thước 108
- Tiện câc kích thước Ø25,5 x22 - Vât câc mĩp
7 |Nguội Khoan câc ren vă lỗ mở M5
8 |Phay2 Phay câc rênh dẫn ở câc mĩp dau theo kích thước ghỉ trín bản vẽ 9 | Nhiĩt luyĩn 2 "Tôi cao tần câc đoạn trục 625,5 x22 đạt độ cứng 55-58 HRC 10 |Măi Măi câc đoạn trục đạt kích thước $25 0s
Nang bich nối khớp chữ thập
Trang 343 |Nguội Khoan 4 lỗ ø 15 theo kích thước bản vẽ 4 |Do - Xĩn mặt đạt kích thước 133 - Doa lỗ 939 đạt kích thước bản vẽ
- Cắt rênh 2 theo kích thước ghi trín bản vẽ (chú ý đđm bảo kích thước tđm lỗ 639) Vong chặn
TT | Tín côngnghệ [ Thực hiện Ghi chú
1 | Chuan bi "Thĩp ông C45, $60, day 11 mm
2 | Tien Tiện đạt kích thước bản vế
3 |Xọc Xọc then hoa đạt kích thước bản vẽ, lưu
Trang 35PHAN IV
NGHIEN CUU QUY TRINH CONG NGHE LAP RAP, KIEM TRA VA
THU NGHIEM CUM TRUC CAC DANG XE 4.1 Sơ đỗ lắp râp cụm trục câc đăng Ñ Sẽ 1 Nạng câc đăng, 2- Thđn đăi, 3- Phớt dầu, 4- Vảnh hêm, 5- Đại ắc 6- Thđn ngắn, 7 Nạng câc đăng, 8- Vòng đậm, 0- Khúp chữ thập 10- Bi kim, 11-Phĩt mỡ, 12 Câc Š bì kim, 13- Phanh hêm
Hình 4.2 Sơ đề thâo lắp cụm trục câc đăng
4.2 Thử nghiệm cụm trục câc đăng
Hiện nay trín Thế giới thì câc nhă sản xuất phụ tùng ô tô, trong đó có cụm trục câc đăng đê được trang bị nhiều thiết bị thử nghiệm vận hănh của
cụm trục câc đăng trín bệ thử cũng như trín xe thực tế như thiết bị kiểm tra
độ đảo, kiểm tra sự cđn bằng động, kiểm tra rung động vă tiếng n khi trục câc đăng vận hănh
Trục câc đăng do đề tăi chế tạo được kiểm tra vă thử nghiệm theo 3 nội dung:
Trang 361) Cđn bằng động trín thiết bị cđn bằng động roto của Viện cơ học Việt
Nam
2) Đo mức rung động trín hệ thống truyền lực xe thực tế để so sânh với
cụm trục câc đăng cùng loại nhập khẩu từ Trung Quốc hiện đang sử dụng tại Việt Nam
3) Kiểm tra khả năng vận hănh vă chịu tải thực tế khi xe ô tô vận hănh
trín đường ở chế độ tải 150%
4.2.1 Cđn bằng động trục câc đăng
Khi xe chuyển động thì trục câc đăng chuyển động quay quanh trục quay của nó, nếu trục câc đăng bị mất cđn bằng khi trong chuyển động quay thì sẽ sinh ra câc lực quân tính lớn gđy ra câc hư hỏng như phâ hủy câc 6 bi khóp chữ thập, tạo ra lực xoắn lớn trín thđn câc đăng, đỏng thời việc mất cđn
bằng trong chuyển động quay sẽ sinh ra rung động vă tiếng ồn lớn Do vay rat
cần thiết phải cđn bằng động trục câc đăng trước khi lắp lín xe ô tô
Trục câc đăng do đề tăi chế tạo được cđn bằng động trín thiết bị cđn
bằng động roto của Viện Cơ học Việt Nam
Trang 37Khi trục câc đăng chuyển động quay thì lực quân tính sinh ra do mắt cđn bằng sẽ tâc dụng lực lín khung bệ thử, khung rung động sẽ lăm cho lâ thĩp đăn hồi rung động Hai bộ cảm biến được gắn tại hai đầu của giâ đỡ trục câc đăng, mỗi bộ ở mỗi đầu giâ đỡ gồm một cảm biến gia tóc được gắn trín lâ thĩp để đo trực tiếp gia tốc rung động, vă một cảm biến đo chuyển vị được sắn tại vị trí vuông góc với mặt phẳng lâ thĩp để đo chuyển vị của lâ thĩp khi
nó rung động Câc cảm biến năy được kết nói với phần cứng, phần cứng được kết nói với phần mềm thu nhận vă xử lý tín hiệu DasyLab 9.0, do vậy dữ liệu về gia tốc rung động vă chuyển vị được thu nhận vă xử lý ngay trín mây tính thông qua phần mềm
'Việc cđn bằng động trục câc đăng được tiền hănh thông qua 3 bước:
Bước 1: Tiến hănh đo mức rung động (gia tốc vă chuyển vị) của trục câc đăng ở một tốc độ quay nhất định trước khi côn bằng động để xâc định
mức độ mắt cđn bằng
Bước 2: Cho trục câc đăng quay ở số vòng quay như bước 1, sử dụng,
thiết bị vă phđn mềm xâc định vị trí vă khối lượng đắp thím văo để trục cđn bằng động
Bước 3: Tiến hănh đo mức rung động (gia tốc vă chuyển vị) của trục
câc đăng ở cùng tốc độ như hai bước trín để xâc định mức độ mắt cđn bằng sau khi đê cđn bằng động để khẳng định tính thực tí
của việc cđn bằng động
trong vấn đề giảm mức rung động của trục câc đăng khi lăm việc
Kết quả cđn bằng động đê xâc định được câc vị trí vă khối lượng cần đấp thím văo để trục câc đăng khi lăm việc có mức độ mất cđn bằng nằm trong mức cho phĩp của tiíu chuẩn
Trang 38Đị trí vă khối lượng đắp thím văo đđu trai Vi tri va khối lượng đắp thím văo đầu phải trục câc đăng trục câc đăng NẾt quả mức rung động gđy ra bởi trục câc đăng tước ki cđn bằng:
- Đề thị thứ nhất lă đồ thị pha của trục câc đăng quay
Trang 39Bang 1 Dau trai Dau phải Giâ trị lớn nhất (Max) |0,5904 mm 0.9806 mm Giâ trị căn quđn|0/3190mm 0/6385 mm | phương (RMS) NẾt quả mức rung động gđy ra bởi trục câc đăng sau khi cđn bằng:
'Từ phần mềm Dasylab cho thấy giâ trị mức rung động gđy ra ở hai đầu trục câc đăng sau khi cđn bằng động như bảng 2: Bảng 2 Đđu trâi Dau phải Giâ trị lớn nhất (Max) |0,2740 mm 0.2881 mm Giâ trị căn quđn|0,1489mm 0.1534 mm Lphương (RMS)
So sânh mức rung động gđy ra bởi trục câc đăng khi chuyển động trước vă sau khi cđn bằng động (bảng 1 vă 2) ta thấy mức rung động gđy ra bởi trục câc đăng đê giảm rất lớn sau khi được cđn bằng động:
- Tại gối trâi trục câc đăng, giâ trị mức rung động lớn nhất giảm hơn 2
lần từ 0,5904 mm xuống 0,2740 mm vă mức rung động trung bình căn quđn phương cũng giảm hơn 2 lần từ 0;3190 mm xuống 0,1489 mm
Trang 40- Tại gối phải trục câc đăng, giâ trị mức rung động lớn nhất giảm hơn
3,4 lần từ 0.9806 mm xuống 0/2881 mm vă mức rung động (rung bình căn
quđn phương cũng giảm hơn 4 lần từ 0,6385 mm xuống 0,1534 mm
4.2.2 Do kiểm tra rung động cụm HTTL xe ô tô khi lắp râp cụm trục câc đăng chế tạo trín xe thực tế
Để đảm bảo trục câc đăng chế tạo khi lắp râp lín xe thực tế đảm bảo
Việt Nam hiện nay chưa có tiíu chuẩn kiểm định cũng như thiết bị chuyín dùng cho việc kiểm tra cụm trục câc đăng, vì vậy trong khuôn khổ của đề tăi, đựa trín câc thiết bị hiện có thì đề tăi đê lựa chọn phương phâp kiểm tra so sânh dựa trín tiíu chí rung động vă tiếng ồn của trục câc đăng để đânh giâ chất lượng chế tạo trong nước với sản phẩm cùng loại nhập khẩu từ Trung
Quốc
Do df rung động của cụan trực câc đăng
Xe thứ nghiím
Xe tải 3 tấn hiệu Lifan Trung Quốc do nhă mây ôtô Cổ Loa chế tạo có cụm trục câc đăng lăm mẫu thiết kế chế tạo, sau khi chế tạo xong sẽ được lắp lín chính xe năy để kiểm tra so sânh với nguyín gốc
Xe được chất 150% tải vă được chạy trín rulo Thí nghiệm được tiến hănh hai lần:
~_ Tần l: thí nghiệm với trục câc đăng của Trung Quốc -_ Tần? thí nghiệm với trục câc đăng do đề tăi chế tạo Ghi ký hiệu câc thí nghiệm
Tải Tốc độ xe trín bệ thử
trọng | VI=20Em/h Y2 =40Em/h V3 =60Em/h