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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.