Tính Toán và Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động Xe Bus Thaco EverGreen – TB81S

• Tác giả: Trần Nguyễn Tường Vi
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thành Sa
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
• Đề tài: Tính Toán và Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động Xe Bus Thaco EverGreen – TB81S
• Loại tài liệu: luận văn tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT THUYẾT MINH LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KHU KINH TẾ MỞ - KHU CÔNG NGHIỆP THACO CHU LAI - CÔNG TY TNHH MTV SẢN XUẤT XE BUS THACO
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Phạm vi, vị trí địa lý quy hoạch dự án Khu kinh tế mở Chu Lai
• 1.3. Khu công nghiệp Thaco Chu Lai
• 1.4. Văn hóa Công ty cổ phần tập đoàn Trường Hải (THACO GROUP) – Văn hóa THACO
• 1.4.1. Đặc trưng văn hóa Thaco
• 1.4.2. Giá trị cốt lỗi 8T
• 1.4.3. Tầm nhìn – Sứ mệnh – Chiến lược
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỤM CẦU CHỦ ĐỘNG XE BUS THACO
• 2.1. Nhiệm vụ và yêu cầu đối với cụm cầu chủ động
• 2.1.1. Nhiệm vụ cầu chủ động
• 2.1.2. Yêu cầu cầu chủ động
• 2.2. Giới thiệu chung
• 2.2.1. Bố trí chung hệ thống truyền lực
• 2.2.2. Tổng quan các chi tiết của cụm cầu chủ động
• 2.2.2.1. Hệ thống truyền lực chính
• 2.2.2.2. Bộ truyền vi sai
• 2.2.2.3. Vỏ cầu sau chủ động
• 2.2.3. Các thông số kỹ thuật tham khảo xe Thaco Bus EverGreen – TB81S
• 2.3. Tính toán thiết kế các thông số kĩ thuật của cụm cầu sau chủ động
• 2.3.1. Tính toán thiết kế truyền lực chính
• 2.3.2. Tính toán thiết kế bộ truyền vi sai
• 2.3.3. Tính toán thiết kế bán trục và dầm cầu
• 2.3.4. Tính toán thiết kế cơ cấu phanh
• 2.3.5. Tính bền một số chi tiết của cơ cấu phanh
• 3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CATIA VÀO THIẾT KẾ, TÍNH BỀN KẾT CẤU MỘT SỐ CHI TIẾT VÀ CHĂM SÓC BẢO DƯỠNG KĨ THUẬT CỤM CẦU CHỦ ĐỘNG
• 3.1. Giới thiệu phương pháp thiết kế 3D bằng phần mềm CATIA
• 3.1.1. Tổng quan về CATIA
• 3.1.2. Trình tự thiết kế 3D trong CATIA
• 3.2. Sử dụng Catia thiết kế các chi tiết trong cụm cầu chủ động
• 3.3. Ứng dụng Catia trong tính bền kết cấu một số chi tiết trong cụm cầu chủ động
• 3.3.1. Một số khái niệm của phương pháp phần tử hữu hạn
• 3.3.2. Ứng dụng Catia trong tính bền kết cấu một số chi tiết trong cụm cầu chủ động
• 3.4. Ứng dụng Catia vào tính ứng suất uốn bánh răng quả dứa và tính bền dầm cầu chủ động
• 3.5. Chăm sóc bảo dưỡng cụm cầu sau chủ động
• 4. CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA CỤM CẦU CHỦ ĐỘNG
• 4.1. Quy trình công nghệ gia công các chi tiết chính của cụm cầu chủ động xe Thaco Bus EverGreen TB81S
• 4.1.1. Quy trình gia công bánh răng quả dứa
• 4.1.2. Quy trình gia công bánh răng vành chậu
• 4.1.3. Quy trình gia công bánh răng hành tinh
• 4.1.4. Quy trình gia công bánh răng bán trục
• 4.1.5. Quy trình gia công bán trục
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động Xe Bus Thaco TB81S

Luận văn này tập trung vào tính toán, thiết kế cụm cầu chủ động cho xe bus Thaco EverGreen – TB81S, một nhiệm vụ quan trọng trong bối cảnh Việt Nam đẩy mạnh nội địa hóa ngành công nghiệp ô tô. Cụm cầu chủ động là một bộ phận thiết yếu của hệ thống truyền lực, có vai trò truyền động đến các bánh xe chủ động. Theo Quyết định 663/QĐ-TTg của Chính phủ, việc nâng cao tỷ lệ nội địa hóa là chìa khóa để các sản phẩm ô tô Việt Nam cạnh tranh được với hàng ngoại nhập. Đề tài này nằm trong khuôn khổ nhiệm vụ khoa học công nghệ năm 2018 của THACO, nhằm “Nghiên cứu, thiết kế và công nghệ chế tạo cụm cầu sau của xe Bus lớn nâng cao khả năng nội địa hóa phụ tùng ô tô”. Luận văn bao gồm 4 chương chính: Tổng quan về THACO Chu Lai, Tính toán thiết kế thông số kỹ thuật, Ứng dụng CATIA vào thiết kế và tính bền, và Quy trình công nghệ gia công các chi tiết chính. Mục tiêu là xây dựng bộ thiết kế hoàn chỉnh, trực quan và dễ ứng dụng vào thực tế sản xuất.

1.1. Bối cảnh và Ý nghĩa của Việc Nội Địa Hóa Ô Tô

Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, với nền kinh tế thị trường đóng vai trò động lực. Việc phát triển ngành công nghiệp ô tô được Chính phủ đặc biệt quan tâm, thể hiện qua “Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2035, tầm nhìn đến năm 2050”. THACO đã đầu tư mạnh mẽ vào Khu kinh tế mở Chu Lai để thúc đẩy sản xuất và lắp ráp ô tô trong nước. Tuy nhiên, để cạnh tranh khi hàng rào thuế quan được xóa bỏ, việc nâng cao tỷ lệ nội địa hóa là vô cùng quan trọng. Ứng dụng khoa học công nghệ mới là một trong những biện pháp hiệu quả nhất để đạt được mục tiêu này.

1.2. Vai trò của Cụm Cầu Chủ Động trong Hệ Thống Truyền Lực

Cụm cầu chủ động là một bộ phận quan trọng của hệ thống truyền lực, có chức năng truyền mô-men xoắn từ động cơ đến các bánh xe, giúp xe di chuyển. Khả năng sản xuất cụm cầu chủ động bằng công nghệ trong nước là hoàn toàn khả thi. Theo quy hoạch đến năm 2035, tỷ lệ sản xuất trong nước đối với tất cả các loại ô tô phải đạt trên 50%, và xuất khẩu ô tô và phụ tùng chiếm 5-10% tổng sản lượng của ngành.

1.3. Mục tiêu và Phạm vi của Luận Văn Về Cụm Cầu Chủ Động

Luận văn hướng đến xây dựng bộ thiết kế cụm cầu chủ động hoàn chỉnh trên máy tính, với các chi tiết ở trạng thái vật thể không gian 3D. Việc sử dụng phần mềm CATIA cho phép tính toán, thiết kế, thử nghiệm và lắp ghép các chi tiết một cách đơn giản, trực quan và tương thích với kỹ thuật gia công trên máy công cụ CNC. Sản phẩm thiết kế có thể ứng dụng trong việc dạy học về thiết kế và sử dụng lắp ráp kết cấu một cách trực quan, sống động trong giáo dục chuyên ngành.

II. Bài Toán Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động Xe Bus Thaco TB81S

Thiết kế cụm cầu chủ động đòi hỏi phải đảm bảo nhiều yếu tố quan trọng. Đầu tiên, hiệu quả kinh tế là yếu tố then chốt, đảm bảo chi phí sản xuất hợp lý và khả năng cạnh tranh trên thị trường. Thứ hai, tính nhất quán trong thiết kế là cần thiết để đảm bảo sự đồng bộ và tương thích giữa các bộ phận của cụm cầu. Thứ ba, tuân thủ theo tiêu chuẩn hiện hành là bắt buộc để đảm bảo an toàn và độ tin cậy của sản phẩm. Cuối cùng, tính phù hợp với điều kiện hoạt động thực tiễn của xe là yếu tố quyết định đến hiệu suất và tuổi thọ của cụm cầu. Đề tài này tập trung vào thiết kế một cụm cầu sau tương đối hoàn chỉnh, là một tập hợp của nhiều cụm khác nhau có kết nối với nhau và có thể đưa vào lắp ráp với số lượng lớn.

2.1. Các Yêu Cầu Về Hiệu Suất và Độ Bền Của Cụm Cầu

Cụm cầu chủ động phải đáp ứng các yêu cầu khắt khe về hiệu suất truyền động, khả năng chịu tải và độ bền trong điều kiện vận hành khắc nghiệt của xe bus. Các thông số kỹ thuật như tỷ số truyền, mô-men xoắn chịu đựng, và khả năng chống mài mòn phải được tính toán và kiểm nghiệm kỹ lưỡng. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp và áp dụng các công nghệ gia công tiên tiến là rất quan trọng để đảm bảo các yêu cầu này.

2.2. Các Tiêu Chuẩn An Toàn và Quy Định Kỹ Thuật Liên Quan

Thiết kế cụm cầu chủ động phải tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn và quy định kỹ thuật hiện hành của Việt Nam và quốc tế. Điều này bao gồm các quy định về vật liệu, kích thước, khả năng chịu tải, và các yêu cầu về kiểm tra, thử nghiệm. Việc tuân thủ các tiêu chuẩn này là bắt buộc để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và tuân thủ pháp luật.

2.3. Thách Thức Về Chi Phí và Tính Khả Thi Trong Sản Xuất

Một trong những thách thức lớn nhất trong thiết kế cụm cầu chủ động là đảm bảo tính khả thi trong sản xuất và chi phí hợp lý. Việc lựa chọn các phương án thiết kế, vật liệu, và quy trình gia công phải được cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo khả năng sản xuất hàng loạt với chi phí cạnh tranh. Cần phải tận dụng tối đa các nguồn lực và công nghệ hiện có trong nước để giảm chi phí và tăng tỷ lệ nội địa hóa.

III. Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động Thaco TB81S

Luận văn sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm trong tính toán thiết kế cụm cầu chủ động. Các công thức và lý thuyết về truyền động, sức bền vật liệu, và cơ học được áp dụng để xác định các thông số kỹ thuật của cụm cầu. Phần mềm CATIA được sử dụng để xây dựng mô hình 3D, phân tích ứng suất, và mô phỏng hoạt động của cụm cầu. Kết quả tính toán và mô phỏng được so sánh và đối chiếu với các số liệu thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác và tin cậy của thiết kế. Đặc biệt, luận văn chú trọng đến việc tối ưu hóa các thông số thiết kế để đạt được hiệu suất và độ bền cao nhất.

3.1. Ứng dụng Phần Mềm CATIA cho Mô Hình Hóa và Phân Tích

CATIA (Computer-Aided Three Dimensional Interactive Application) là một phần mềm thiết kế, phân tích và sản xuất hỗ trợ bởi máy tính mạnh mẽ. Luận văn sử dụng CATIA để xây dựng mô hình 3D của cụm cầu chủ động, phân tích ứng suất và biến dạng, và mô phỏng hoạt động của cụm cầu trong các điều kiện vận hành khác nhau. CATIA cho phép tạo ra các mô hình chi tiết và chính xác, giúp phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong thiết kế trước khi đưa vào sản xuất.

3.2. Tính Toán Sức Bền và Tuổi Thọ của Các Chi Tiết Quan Trọng

Việc tính toán sức bền và tuổi thọ của các chi tiết quan trọng như bánh răng, trục, vỏ cầu là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và tuổi thọ của cụm cầu. Luận văn sử dụng các phương pháp tính toán sức bền vật liệu, phân tích phần tử hữu hạn (FEM), và các tiêu chuẩn thiết kế để xác định ứng suất, biến dạng, và hệ số an toàn của các chi tiết này. Kết quả tính toán được sử dụng để tối ưu hóa hình dạng và kích thước của các chi tiết, đảm bảo chúng có đủ khả năng chịu tải và tuổi thọ yêu cầu.

3.3. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Để Đạt Hiệu Suất Truyền Động Cao Nhất

Hiệu suất truyền động là một trong những yếu tố quan trọng nhất đánh giá chất lượng của cụm cầu chủ động. Luận văn tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số thiết kế như góc nghiêng răng, hệ số chồng răng, và khe hở ăn khớp để giảm thiểu tổn thất công suất do ma sát và va đập. Các phương pháp tối ưu hóa dựa trên các thuật toán số và các phương pháp thực nghiệm được sử dụng để tìm ra các thông số thiết kế tối ưu.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Thiết Kế Cụm Cầu Chủ Động Xe Bus Thaco TB81S

Kết quả của luận văn là bộ thiết kế hoàn chỉnh cho cụm cầu chủ động xe bus Thaco EverGreen – TB81S. Các chi tiết của cụm cầu được mô hình hóa 3D bằng phần mềm CATIA, cho phép xem xét và đánh giá thiết kế một cách trực quan. Các thông số kỹ thuật quan trọng như tỷ số truyền, mô-men xoắn chịu đựng, và độ bền của các chi tiết được tính toán và kiểm nghiệm. Quy trình công nghệ gia công các chi tiết chính cũng được xây dựng, đảm bảo khả năng sản xuất hàng loạt với chất lượng cao. Thiết kế này có thể được sử dụng làm cơ sở cho việc sản xuất và lắp ráp cụm cầu chủ động trong nước.

4.1. Bản Vẽ Kỹ Thuật và Mô Hình 3D Chi Tiết của Cụm Cầu

Luận văn cung cấp bản vẽ kỹ thuật chi tiết và mô hình 3D của tất cả các chi tiết trong cụm cầu chủ động. Các bản vẽ này tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và chứa đầy đủ thông tin cần thiết cho việc sản xuất và lắp ráp. Mô hình 3D cho phép xem xét và đánh giá thiết kế một cách trực quan, giúp phát hiện các sai sót và cải thiện thiết kế.

4.2. Đánh Giá Độ Bền và Khả Năng Chịu Tải của Thiết Kế

Thiết kế cụm cầu chủ động đã được đánh giá kỹ lưỡng về độ bền và khả năng chịu tải. Các phương pháp tính toán và mô phỏng đã được sử dụng để xác định ứng suất, biến dạng, và hệ số an toàn của các chi tiết quan trọng. Kết quả cho thấy thiết kế đáp ứng các yêu cầu về độ bền và khả năng chịu tải, đảm bảo hoạt động an toàn và tin cậy trong điều kiện vận hành thực tế.

4.3. Quy Trình Công Nghệ Gia Công Các Chi Tiết Chủ Yếu

Luận văn xây dựng quy trình công nghệ gia công các chi tiết chủ yếu của cụm cầu chủ động, bao gồm các bước gia công, lựa chọn dụng cụ cắt, và các thông số cắt. Quy trình này đảm bảo khả năng sản xuất hàng loạt các chi tiết với chất lượng cao và chi phí hợp lý. Các công nghệ gia công tiên tiến như gia công CNC được ưu tiên sử dụng để đảm bảo độ chính xác và năng suất cao.

V. Kết Luận và Hướng Phát Triển Của Cụm Cầu Chủ Động

Luận văn đã thành công trong việc tính toán, thiết kế cụm cầu chủ động cho xe bus Thaco EverGreen – TB81S. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng vào thực tế sản xuất, góp phần nâng cao tỷ lệ nội địa hóa ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để nâng cao hiệu suất, độ bền, và giảm chi phí sản xuất cụm cầu chủ động. Việc áp dụng các vật liệu mới và các phương pháp thiết kế tiên tiến sẽ giúp tạo ra các sản phẩm cạnh tranh hơn trên thị trường.

5.1. Đánh Giá Tổng Quan về Thành Công và Hạn Chế của Đề Tài

Luận văn đã đạt được các mục tiêu đề ra, xây dựng bộ thiết kế hoàn chỉnh cho cụm cầu chủ động xe bus Thaco TB81S. Tuy nhiên, do thời gian và nguồn lực có hạn, đề tài vẫn còn một số hạn chế. Cần có thêm nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng và hoàn thiện thiết kế. Việc mở rộng phạm vi nghiên cứu sang các loại xe khác cũng là một hướng phát triển tiềm năng.

5.2. Các Hướng Nghiên Cứu và Phát Triển Trong Tương Lai

Trong tương lai, có thể tập trung vào các hướng nghiên cứu sau: Nghiên cứu ứng dụng các vật liệu mới như vật liệu composite để giảm trọng lượng và tăng độ bền của cụm cầu. Nghiên cứu áp dụng các phương pháp thiết kế tối ưu hóa để đạt hiệu suất truyền động cao nhất. Nghiên cứu phát triển các công nghệ gia công tiên tiến để giảm chi phí sản xuất. Nghiên cứu tích hợp các hệ thống điều khiển điện tử vào cụm cầu để nâng cao tính năng và độ an toàn.

5.3. Ứng Dụng Thực Tế và Tiềm Năng Thương Mại Hóa

Thiết kế cụm cầu chủ động có tiềm năng ứng dụng thực tế cao trong ngành công nghiệp ô tô Việt Nam. Việc sản xuất và lắp ráp cụm cầu chủ động trong nước sẽ giúp giảm chi phí, tăng tỷ lệ nội địa hóa, và tạo ra công ăn việc làm cho người lao động. Ngoài ra, thiết kế này cũng có thể được thương mại hóa bằng cách bán bản quyền hoặc hợp tác sản xuất với các doanh nghiệp khác.