Xem mẫu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRẦN PHÚC HÒA
NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG Ô TÔ
TẢI NHỎ SẢN XUẤT, LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số: 62520116
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Hà Nội - 2017
1
Công trình đƣợc hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Dƣ Quốc Thịnh
2. PGS.TS. Lê Hồng Quân
Phản biện 1: PGS.TS. Bùi Hải Triều
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Văn Tần
Phản biện 3: TS. Nguyễn Tuấn Anh
Luận án sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Trƣờng, họp tại Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………
Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện:
1. Thƣ viện Tạ Quang Bửu - Trƣờng ĐHBK Hà Nội
2. Thƣ viện Quốc gia Việt Nam
MỞ ĐẦU
Để có thể tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh các cụm chi tiết trên ô tô tại Việt Nam, cần phải có
đầu tƣ đặc biệt cho lĩnh vực nghiên cứu thiết kế chế tạo, trong đó có các cụm của hệ thống
truyền lực, nhằm phát triển sản phẩm có chất lƣợng cao.
Cầu chủ động là một trong những cụm chi tiết quan trọng của hệ thống truyền lực trên ô tô, có
nhiệm vụ chứ tất cả các ộ phận truyền lực n n cần có độ bền và độ cứng vững c o. Trong
điều kiện c n nhiều thiếu thốn về cơ sở vật chất, tr ng thiết ị thí nghiệm nhƣ hiện n y thì
phƣơng pháp đánh giá ph hợp nhất cho các nhà kho học Việt N m là đánh giá độ bền ằng
l thuyết.
Chính vì vậy, đề tài "Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp tại
Việt Nam" là một công trình khoa học cần thiết nhằm góp phần tạo dựng cơ sở lý thuyết phục
vụ cho việc đánh giá chất lƣợng của sản phẩm và hoàn thiện qui trình thiết kế hệ thống.
Mục đích của luận án:
y ựng phƣơng pháp đánh giá độ ền v cầu ô tô tải ằng tính toán l thuyết; khảo sát độ
bền và đề xuất giải pháp cải thiện kết cấu v cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 tấn sản xuất, lắp ráp
tại Việt Nam.
Đối tượng nghiên cứu:
Đối tƣợng nghi n cứu củ luận án đƣợc lựa chọn là v cầu chủ động ô tô tải DongFeng DV
2.5, tải trọng 2.45 tấn sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam.
Phạm vi nghiên cứu:
Đánh giá độ ền tĩnh và ền m i v cầu ô tô tải nh tải trọng 2,45 tấn sản xuất, lắp ráp tại
Việt N m trong các điều kiện sử dụng cụ thể, bao gồm chuyển động đặc trƣng tr n đƣờng với
4 trƣờng hợp nặng nhọc nhất và chuyển động tr n đƣờng thực với mấp mô ngẫu nhi n th o
tiêu chuẩn ISO).
Nội dung và bố cục của luận án:
Nội dung nghiên cứu của luận án gồm 4 phần chính: phần 1: Tổng quan; phần 2: Xây dựng
mô hình tính toán và đánh giá độ ền v cầu chủ động ô tô tải; phần 3: Khảo sát đánh giá độ
ền v cầu; phần 4: Thí nghiệm xác định tải trọng tác động l n v cầu. Ngoài r c n có phần
kết luận và tài liệu tham khảo. Toàn bộ nội ung đƣợc trình ày trong 136 tr ng, trong đó có
23 bảng, 134 hình và đồ thị, 78 tài liệu tham khảo. Phần lớn kết quả của luận án đã đƣợc công
bố với 5 ài áo đăng trong các tạp chí trong nƣớc và hội nghị quốc tế.
Những kết quả mới của luận án:
- Mô hình xác định tải trọng tĩnh và động tác động lên v cầu để đánh giá độ bền của v cầu
ở các chế độ làm việc đặc trƣng.
-
ô hình đánh giá độ bền của v cầu chủ động xe tải nh
1
độ bền phá hủy và độ bền m i).
- Qui trình đánh giá độ bền và đề xuất cải tiến kết cấu của v cầu th o hƣớng giảm khối lƣợng
vật liệu gia công và giảm tập trung ứng suất trên v cầu.
- Phƣơng pháp và thí nghiệm hợp l để đo tải trọng trọng động lên v cầu khi xe chuyển động
tr n đƣờng thực. Kết quả so sánh giữa thí nghiệm và mô ph ng với sai số chấp nhận đƣợc.
Ý nghĩa thực tiễn của luận án:
- Luận án đã sử dụng bộ thông số và kết cấu thực của sản phẩm xe tải sản xuất, lắp ráp trong
nƣớc, thí nghiệm kiểm chứng đƣợc thực hiện trong điều kiện thực với các thiết bị hiện có tại
Việt Nam.
- Các đề xuất về cải tiến đƣợc áp dụng trên mô hình v cầu có tham khảo các công nghệ chế
tạo hiện đ ng áp ụng tại Việt Nam, cho phép thử nghiệm để tiến tới chế tạo thử nhằm giảm
chi phí sản xuất thực tế.
Ý nghĩa khoa học của luận án:
- Xây dựng phƣơng pháp xác định tải trọng động tác động lên v cầu bằng mô hình, làm cơ sở
cho việc lựa chọn hợp lý các thông số kết cấu khi tính toán cầu chủ động trong hệ thống
truyền lực tại Việt Nam.
- Xây dựng đƣợc phƣơng pháp đánh giá độ bền và đề xuất cải thiện kết cấu nhằm n ng c o độ
bền của chi tiết, làm cơ sở khoa học để xây dựng các mô hình đánh giá độ bền của các sản
phẩm thiết kế, chế tạo trong nƣớc, góp phần hoàn thiện qui trình thiết kế các chi tiết, cụm chi
tiết trong cầu chủ động nói riêng và hệ thống truyền lực nói chung.
- Luận án có thể đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nhà sản xuất ô tô tải tại Việt
Nam trong quá trình nghiên cứu phát triển thiết kế mới cũng nhƣ đánh giá độ bền của các chi
tiết của ô tô tải cùng loại.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và sự phát triển của lĩnh vực sản xuất ô tô tải
Trong bối cảnh chung của ngành công nghiệp ô tô Việt N m s u hơn 20 năm x y ựng và
phát triển vẫn đ ng sở hữu một ngành công nghiệp ô tô quy mô nh với công nghệ lạc hậu.
Để có thể tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh các cụm và các hệ thống cho ô tô, thì cần phải có đầu
tƣ chiều s u, đặc biệt là đầu tƣ cho lĩnh vực nghiên cứu phát triển sản phẩm có chất lƣợng
cao.
1. Vỏ cầ chủ động
t tải
i ộ phận củ cầu chủ động thực hiện một chức năng ri ng, trong đó v cầu chủ động là
hộp chứ toàn ộ các chi tiết trong cụm cầu chủ động. V cầu c n thực hiện chức năng củ
ầm đ toàn ộ phần trọng lƣợng phí s u củ ô tô và chịu các tải trọng t tƣơng tác ánh x
với đƣờng. Vì vậy, kết cấu củ v cầu phải đảm ảo độ ền và đặc iệt là độ cứng vững để
không ảnh hƣởng đến điều kiện làm việc củ các ộ phận n trong.
2
Đối với các loại ô tô tải nh , loại v cầu kiểu ầm liền r ng giữ đƣợc sử ụng phổ iến o có
kết cấu đơn giản và thuận tiện cho quá trình ảo ƣ ng sử chữ . Hiện n y, đối với v cầu ô
tô tải g ng cầu vẫn là loại vật liệu đƣợc sử ụng phổ iến hơn cả. G ng cầu có nhiều chủng
loại khác nh u với ứng suất giới hạn nằm trong khoảng 460 - 920 P và giới hạn chảy 310 670 P . Giới hạn ền m i củ g ng cầu thƣờng lớn hơn 200 P và số chu k g y m i nằm
trong khoảng 106 – 108.
V cầu phải chịu tác ụng củ các lực và mô m n t các ánh x chủ động truyền l n c ng
với các lực tƣơng tác với hệ thống tr o. Do ô tô tải thƣờng xuy n phải hoạt động tr n đƣờng
xấu n n ầm cầu phải chịu tải trọng động iến thi n li n tục với i n độ lớn.
1. Độ ền vỏ cầ v c c phư ng ph p đ nh gi
Để đánh giá độ ền v cầu th o phƣơng pháp truyền thống, ngƣời t thƣờng tính toán cho
trƣờng hợp đặc trƣng với các tải trọng cực đại. C ng với sự phát triển củ các phần mềm tính
toán chuy n ụng, phƣơng pháp tính toán v cầu ằng PTHH đã trở thành công cụ đắc lực
cho các nhà thiết kế trong việc đánh giá độ ền v cầu.
Trong nghi n cứu phát triển, ngƣời t thƣờng đánh giá độ ền v cầu ằng phƣơng pháp thực
nghiệm. Phƣơng pháp này đ i h i chi phí lớn cho thiết ị đo và mẫu v cầu để thí nghiệm
cũng nhƣ thời gi n thực hiện ài và chi phí lớn.
1. C c hướng nghi n cứ về độ ền vỏ cầ chủ động
1. .1 Đ nh gi độ ền th o tải t ọng cực đại
Đ y là phƣơng pháp đánh giá đƣợc coi là truyền thống, độ ền củ v cầu đƣợc đánh giá th o
các giá trị tải trọng cực đại đạt đƣợc trong các điều kiện chuyển động đặc trƣng.
1. . Đ nh gi độ ền t ong điề kiện tải t ọng động
Phƣơng pháp tính ền tĩnh tr n đ y chỉ ph hợp với ô tô chuyển động ở vận tốc thấp và khối
lƣợng không lớn. Khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn thì quán tính củ các ộ phận có khối
lƣợng lớn sẽ sinh r các tải trọng động có ảnh hƣởng đáng kể đến độ ền phá hủy và độ bền
lâu củ v cầu..
1. . Đ nh gi độ ền mỏi
1431
Kích thích t mặt đƣờng g y n n tải trọng động iến thi n li n tục th o thời gi n tác ụng l n
v cầu. Hiện n y phƣơng pháp mô tả mấp mô mặt đƣờng ằng hàm ngẫu nhi n đã đƣợc chuẩn
hoá th o ti u chuẩn ISO 8608:1995.
1432
Để đánh giá độ ền l u củ chi tiết chịu tải trọng lặp có chu k , ngƣời t thƣờng sử ụng
đƣờng cong m i đo ằng thực nghiệm c n gọi là đƣờng cong S – N . Các kết quả nghi n cứu
thực nghiệm đã cho thấy, số chu k tải tác động tƣơng ứng với giới hạn m i đối với th p và
g ng thƣờng nằm trong khoảng t 106 đến 108.
3
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
TRẦN PHÚC HÒA
NGHIÊN CỨU ĐỘ BỀN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG Ô TÔ
TẢI NHỎ SẢN XUẤT, LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực
Mã số: 62520116
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Hà Nội - 2017
1
Công trình đƣợc hoàn thành tại:
Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:
1. PGS.TS. Dƣ Quốc Thịnh
2. PGS.TS. Lê Hồng Quân
Phản biện 1: PGS.TS. Bùi Hải Triều
Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Văn Tần
Phản biện 3: TS. Nguyễn Tuấn Anh
Luận án sẽ đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Trƣờng, họp tại Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………
Có thể tìm hiểu luận án tại thƣ viện:
1. Thƣ viện Tạ Quang Bửu - Trƣờng ĐHBK Hà Nội
2. Thƣ viện Quốc gia Việt Nam
MỞ ĐẦU
Để có thể tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh các cụm chi tiết trên ô tô tại Việt Nam, cần phải có
đầu tƣ đặc biệt cho lĩnh vực nghiên cứu thiết kế chế tạo, trong đó có các cụm của hệ thống
truyền lực, nhằm phát triển sản phẩm có chất lƣợng cao.
Cầu chủ động là một trong những cụm chi tiết quan trọng của hệ thống truyền lực trên ô tô, có
nhiệm vụ chứ tất cả các ộ phận truyền lực n n cần có độ bền và độ cứng vững c o. Trong
điều kiện c n nhiều thiếu thốn về cơ sở vật chất, tr ng thiết ị thí nghiệm nhƣ hiện n y thì
phƣơng pháp đánh giá ph hợp nhất cho các nhà kho học Việt N m là đánh giá độ bền ằng
l thuyết.
Chính vì vậy, đề tài "Nghiên cứu độ bền vỏ cầu chủ động ô tô tải nhỏ sản xuất, lắp ráp tại
Việt Nam" là một công trình khoa học cần thiết nhằm góp phần tạo dựng cơ sở lý thuyết phục
vụ cho việc đánh giá chất lƣợng của sản phẩm và hoàn thiện qui trình thiết kế hệ thống.
Mục đích của luận án:
y ựng phƣơng pháp đánh giá độ ền v cầu ô tô tải ằng tính toán l thuyết; khảo sát độ
bền và đề xuất giải pháp cải thiện kết cấu v cầu chủ động xe tải nhẹ 2.45 tấn sản xuất, lắp ráp
tại Việt Nam.
Đối tượng nghiên cứu:
Đối tƣợng nghi n cứu củ luận án đƣợc lựa chọn là v cầu chủ động ô tô tải DongFeng DV
2.5, tải trọng 2.45 tấn sản xuất, lắp ráp tại Việt Nam.
Phạm vi nghiên cứu:
Đánh giá độ ền tĩnh và ền m i v cầu ô tô tải nh tải trọng 2,45 tấn sản xuất, lắp ráp tại
Việt N m trong các điều kiện sử dụng cụ thể, bao gồm chuyển động đặc trƣng tr n đƣờng với
4 trƣờng hợp nặng nhọc nhất và chuyển động tr n đƣờng thực với mấp mô ngẫu nhi n th o
tiêu chuẩn ISO).
Nội dung và bố cục của luận án:
Nội dung nghiên cứu của luận án gồm 4 phần chính: phần 1: Tổng quan; phần 2: Xây dựng
mô hình tính toán và đánh giá độ ền v cầu chủ động ô tô tải; phần 3: Khảo sát đánh giá độ
ền v cầu; phần 4: Thí nghiệm xác định tải trọng tác động l n v cầu. Ngoài r c n có phần
kết luận và tài liệu tham khảo. Toàn bộ nội ung đƣợc trình ày trong 136 tr ng, trong đó có
23 bảng, 134 hình và đồ thị, 78 tài liệu tham khảo. Phần lớn kết quả của luận án đã đƣợc công
bố với 5 ài áo đăng trong các tạp chí trong nƣớc và hội nghị quốc tế.
Những kết quả mới của luận án:
- Mô hình xác định tải trọng tĩnh và động tác động lên v cầu để đánh giá độ bền của v cầu
ở các chế độ làm việc đặc trƣng.
-
ô hình đánh giá độ bền của v cầu chủ động xe tải nh
1
độ bền phá hủy và độ bền m i).
- Qui trình đánh giá độ bền và đề xuất cải tiến kết cấu của v cầu th o hƣớng giảm khối lƣợng
vật liệu gia công và giảm tập trung ứng suất trên v cầu.
- Phƣơng pháp và thí nghiệm hợp l để đo tải trọng trọng động lên v cầu khi xe chuyển động
tr n đƣờng thực. Kết quả so sánh giữa thí nghiệm và mô ph ng với sai số chấp nhận đƣợc.
Ý nghĩa thực tiễn của luận án:
- Luận án đã sử dụng bộ thông số và kết cấu thực của sản phẩm xe tải sản xuất, lắp ráp trong
nƣớc, thí nghiệm kiểm chứng đƣợc thực hiện trong điều kiện thực với các thiết bị hiện có tại
Việt Nam.
- Các đề xuất về cải tiến đƣợc áp dụng trên mô hình v cầu có tham khảo các công nghệ chế
tạo hiện đ ng áp ụng tại Việt Nam, cho phép thử nghiệm để tiến tới chế tạo thử nhằm giảm
chi phí sản xuất thực tế.
Ý nghĩa khoa học của luận án:
- Xây dựng phƣơng pháp xác định tải trọng động tác động lên v cầu bằng mô hình, làm cơ sở
cho việc lựa chọn hợp lý các thông số kết cấu khi tính toán cầu chủ động trong hệ thống
truyền lực tại Việt Nam.
- Xây dựng đƣợc phƣơng pháp đánh giá độ bền và đề xuất cải thiện kết cấu nhằm n ng c o độ
bền của chi tiết, làm cơ sở khoa học để xây dựng các mô hình đánh giá độ bền của các sản
phẩm thiết kế, chế tạo trong nƣớc, góp phần hoàn thiện qui trình thiết kế các chi tiết, cụm chi
tiết trong cầu chủ động nói riêng và hệ thống truyền lực nói chung.
- Luận án có thể đƣợc sử dụng làm tài liệu tham khảo cho các nhà sản xuất ô tô tải tại Việt
Nam trong quá trình nghiên cứu phát triển thiết kế mới cũng nhƣ đánh giá độ bền của các chi
tiết của ô tô tải cùng loại.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và sự phát triển của lĩnh vực sản xuất ô tô tải
Trong bối cảnh chung của ngành công nghiệp ô tô Việt N m s u hơn 20 năm x y ựng và
phát triển vẫn đ ng sở hữu một ngành công nghiệp ô tô quy mô nh với công nghệ lạc hậu.
Để có thể tiến tới tự sản xuất hoàn chỉnh các cụm và các hệ thống cho ô tô, thì cần phải có đầu
tƣ chiều s u, đặc biệt là đầu tƣ cho lĩnh vực nghiên cứu phát triển sản phẩm có chất lƣợng
cao.
1. Vỏ cầ chủ động
t tải
i ộ phận củ cầu chủ động thực hiện một chức năng ri ng, trong đó v cầu chủ động là
hộp chứ toàn ộ các chi tiết trong cụm cầu chủ động. V cầu c n thực hiện chức năng củ
ầm đ toàn ộ phần trọng lƣợng phí s u củ ô tô và chịu các tải trọng t tƣơng tác ánh x
với đƣờng. Vì vậy, kết cấu củ v cầu phải đảm ảo độ ền và đặc iệt là độ cứng vững để
không ảnh hƣởng đến điều kiện làm việc củ các ộ phận n trong.
2
Đối với các loại ô tô tải nh , loại v cầu kiểu ầm liền r ng giữ đƣợc sử ụng phổ iến o có
kết cấu đơn giản và thuận tiện cho quá trình ảo ƣ ng sử chữ . Hiện n y, đối với v cầu ô
tô tải g ng cầu vẫn là loại vật liệu đƣợc sử ụng phổ iến hơn cả. G ng cầu có nhiều chủng
loại khác nh u với ứng suất giới hạn nằm trong khoảng 460 - 920 P và giới hạn chảy 310 670 P . Giới hạn ền m i củ g ng cầu thƣờng lớn hơn 200 P và số chu k g y m i nằm
trong khoảng 106 – 108.
V cầu phải chịu tác ụng củ các lực và mô m n t các ánh x chủ động truyền l n c ng
với các lực tƣơng tác với hệ thống tr o. Do ô tô tải thƣờng xuy n phải hoạt động tr n đƣờng
xấu n n ầm cầu phải chịu tải trọng động iến thi n li n tục với i n độ lớn.
1. Độ ền vỏ cầ v c c phư ng ph p đ nh gi
Để đánh giá độ ền v cầu th o phƣơng pháp truyền thống, ngƣời t thƣờng tính toán cho
trƣờng hợp đặc trƣng với các tải trọng cực đại. C ng với sự phát triển củ các phần mềm tính
toán chuy n ụng, phƣơng pháp tính toán v cầu ằng PTHH đã trở thành công cụ đắc lực
cho các nhà thiết kế trong việc đánh giá độ ền v cầu.
Trong nghi n cứu phát triển, ngƣời t thƣờng đánh giá độ ền v cầu ằng phƣơng pháp thực
nghiệm. Phƣơng pháp này đ i h i chi phí lớn cho thiết ị đo và mẫu v cầu để thí nghiệm
cũng nhƣ thời gi n thực hiện ài và chi phí lớn.
1. C c hướng nghi n cứ về độ ền vỏ cầ chủ động
1. .1 Đ nh gi độ ền th o tải t ọng cực đại
Đ y là phƣơng pháp đánh giá đƣợc coi là truyền thống, độ ền củ v cầu đƣợc đánh giá th o
các giá trị tải trọng cực đại đạt đƣợc trong các điều kiện chuyển động đặc trƣng.
1. . Đ nh gi độ ền t ong điề kiện tải t ọng động
Phƣơng pháp tính ền tĩnh tr n đ y chỉ ph hợp với ô tô chuyển động ở vận tốc thấp và khối
lƣợng không lớn. Khi ô tô chuyển động với vận tốc lớn thì quán tính củ các ộ phận có khối
lƣợng lớn sẽ sinh r các tải trọng động có ảnh hƣởng đáng kể đến độ ền phá hủy và độ bền
lâu củ v cầu..
1. . Đ nh gi độ ền mỏi
1431
Kích thích t mặt đƣờng g y n n tải trọng động iến thi n li n tục th o thời gi n tác ụng l n
v cầu. Hiện n y phƣơng pháp mô tả mấp mô mặt đƣờng ằng hàm ngẫu nhi n đã đƣợc chuẩn
hoá th o ti u chuẩn ISO 8608:1995.
1432
Để đánh giá độ ền l u củ chi tiết chịu tải trọng lặp có chu k , ngƣời t thƣờng sử ụng
đƣờng cong m i đo ằng thực nghiệm c n gọi là đƣờng cong S – N . Các kết quả nghi n cứu
thực nghiệm đã cho thấy, số chu k tải tác động tƣơng ứng với giới hạn m i đối với th p và
g ng thƣờng nằm trong khoảng t 106 đến 108.
3