Các vật liệu chế tạo bánh răng ô tô thông dụng và ứng dụng của chúng trong hệ thống xe hơi

Tại sao việc lựa chọn vật liệu chế tạo bánh răng lại quan trọng trong hệ thống ô tô?

Chức năng cơ bản của hộp số là truyền mô-men xoắn . ​​Mô-men xoắn là lực quay trong xe; hộp số giúp truyền (điều chỉnh) mô-men xoắn trong quá trình tăng tốc. Số thấp hơn (tỷ số truyền cao hơn) sẽ truyền mô-men xoắn lớn hơn để leo dốc và kéo tải nặng.

Bánh răng truyền động từ trục khuỷu đến trục truyền động, cuối cùng dẫn đến bánh xe. Trong xe cộ, bánh răng cũng có thể thực hiện thao tác đảo chiều khi rẽ.

Chức năng chính của hộp số trong xe là duy trì tốc độ quay của hệ thống truyền động. Các số thấp hơn giúp duy trì tốc độ quay cao hơn, và ngược lại.

Trong một chiếc xe có thể sử dụng hai loại bánh răng khác nhau. Hiểu được sự khác biệt giữa bánh răng truyền động tải trọng cao và bánh răng động cơ nhỏ sẽ giúp bạn nắm rõ khái niệm này.

• Các bánh răng truyền động tải trọng cao truyền công suất và mô-men xoắn trong máy móc hạng nặng. Các bánh răng này lớn hơn, có nhiều vòng xoắn hoặc tỷ số truyền khác nhau.
• Các thiết bị công suất thấp sử dụng các bánh răng động cơ nhỏ để truyền công suất và mô-men xoắn. ​​Các bánh răng này nhỏ hơn và có cấu tạo đơn giản với các bánh răng trụ.

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp rất quan trọng vì lựa chọn sai có thể gây ra hàng loạt vấn đề về cơ khí, an toàn, hiệu suất và kinh tế trong hệ thống ô tô. Hậu quả thường nghiêm trọng, tốn kém và đôi khi nguy hiểm. Khi lựa chọn vật liệu bánh răng, điều quan trọng là phải cân bằng giữa khả năng sản xuất, chi phí và các đặc tính cơ học.

Hệ thống truyền động của xe phải đủ tin cậy để chịu được hàng triệu chu kỳ hoạt động mà không bị hư hỏng, nhờ đó tránh được chi phí sửa chữa và thay thế. Việc giảm tiếng ồn đạt được bằng cách chọn bánh răng xoắn thay vì bánh răng thẳng, giúp duy trì sự yên tĩnh bên trong cabin. Bánh răng phải có khả năng chống mài mòn cao để duy trì tuổi thọ của hệ thống truyền động và giảm chi phí bảo trì.

Vật liệu bánh răng trong ngành công nghiệp ô tô

Có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác nhau để chế tạo hộp số xe. Chi tiết về tất cả các vật liệu này như sau:

• Bánh răng hợp kim thép: Sức mạnh và độ bền

Vật liệu chế tạo phổ biến nhất cho bánh răng là thép và hợp kim thép. Nó có khả năng chống chịu cao, độ bền, độ dẻo dai và khả năng chịu nhiệt tốt.

• Hàm lượng cacbon trong thép quyết định độ bền của nó. Nồng độ cacbon thường nằm trong khoảng 0,3-0,6%. Thép cacbon là giải pháp tiết kiệm chi phí cho độ bền, độ chắc chắn và khả năng chịu nhiệt.
• Hợp kim 20CrMnTi chứa crom, titan và mangan. Hợp kim này có khả năng tôi cứng cao, chống mỏi và chống mài mòn tốt.
• Hợp kim 18CrNiMo7-6 được thiết kế để chịu được tải trọng nặng và mang lại hiệu suất cao.

Thuận lợi

• Hợp kim thép này có độ bền kéo cao, nghĩa là nó có thể chịu được áp suất lớn hơn 1080 MPa.
• Các hợp kim 18CrNiMo7-6, 20CrMnTi và thép cacbon có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt hơn.

Ứng dụng

• Ứng dụng phổ biến nhất của bánh răng hợp kim thép là ở các trục đầu vào và đầu ra.
• Bộ bánh răng và trục vít trong bộ vi sai ô tô được làm từ hợp kim thép.
• Các thiết bị có mô-men xoắn cao như tuabin, hộp số hàng không vũ trụ và thiết bị khai thác mỏ đều sử dụng các loại bánh răng này.

Quy trình sản xuất

• Để sản xuất chính xác các chi tiết như bánh răng trụ, răng và tạo hình, người ta sử dụng máy gia công CNC.
• Độ cứng và độ dẻo dai của vật liệu được duy trì thông qua các phương pháp xử lý nhiệt như tôi và thấm cacbon.

• Bánh răng hợp kim thép không gỉ: Chống ăn mòn và tuổi thọ cao.

Các bộ phận truyền động ô tô yêu cầu hợp kim thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn, độ bền cao và tuổi thọ dài. Hàm lượng crom tạo ra một lớp oxit bảo vệ, có nghĩa là chúng có khả năng chống gỉ, oxy hóa và hư hại do hóa chất, do đó các hợp kim này phù hợp nhất với các hệ thống ô tô tiếp xúc với độ ẩm và hoạt động ngoài trời. Các loại thép được xử lý nhiệt có độ bền cao, khả năng chống mỏi và độ mài mòn tốt.

Thuận lợi

• Khả năng chống ăn mòn và gỉ sét cao.
• Sức bền và tuổi thọ tuyệt vời.
• Tuổi thọ cao và chi phí bảo trì thấp.

Ứng dụng

• Cơ cấu bánh răng của cửa sổ trời và hệ thống nâng hạ cửa sổ.
• Cơ chế gập gương
• Hệ thống truyền động HVAC
• Hệ thống truyền động phụ trợ EV

Chế tạo

Độ bền, độ chính xác và sự ăn khớp bánh răng trơn tru được đảm bảo nhờ gia công CNC, xử lý nhiệt, hoàn thiện bề mặt và mài chính xác.

• Bánh răng nhựa kỹ thuật: Giảm tiếng ồn và tiết kiệm chi phí

Việc ứng dụng kỹ thuật rất phổ biến trong ngành công nghiệp ô tô. Các bánh răng cho hệ thống điều chỉnh được sản xuất từ ​​những vật liệu này. Một số kỹ thuật phổ biến có thể được sử dụng trong sản xuất bánh răng như sau:

• Đây là một loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật tinh thể có thể được sử dụng trong sản xuất bánh răng trong ngành công nghiệp đúc khuôn. Nó có ma sát thấp (0,2-0,3) và đặc tính tự bôi trơn.POM có tỷ lệ co ngót (2-3,5%) và độ hấp thụ ẩm rất thấp (0,2-0,5%).
• Đây là một loại nhựa nhiệt dẻo bán tinh thể có khả năng chống mài mòn cao. Nylon có khả năng hấp thụ độ ẩm cao hơn, khoảng (lên đến 3% hoặc hơn).
• Việc bổ sung sợi thủy tinh và các vật liệu khác giúp tăng cường độ bền của vật liệu.

Thuận lợi

• Đặc điểm chính của nhựa kỹ thuật là chúng nhẹ nhưng có độ bền cao và khả năng chống mài mòn tốt.
• Các loại nhựa này có khả năng giảm chấn tuyệt vời, giúp giảm tiếng ồn.
• Vật liệu này không bị ảnh hưởng bởi các hóa chất mạnh và độ ẩm.

Ứng dụng

• Các bánh răng làm từ POM và nylon thường được sử dụng trong gương chiếu hậu gập điện do chúng hoạt động êm ái khi lắp ráp.
• Cơ chế điều chỉnh độ nghiêng ghế trong xe thường sử dụng các bánh răng làm bằng nhựa kỹ thuật.
• Bộ phận điều chỉnh tai nghe và cửa sổ cũng có những bánh răng này.

Chế tạo

• Phương pháp sản xuất hàng loạt bánh răng POM và nylon là ép phun, cho kết quả chính xác.
• Đối với các lô hàng nhỏ có yêu cầu tùy chỉnh, gia công CNC được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu thử nghiệm.

• Bánh răng hợp kim nhôm: Trọng lượng nhẹ và hiệu quả cao

Hợp kim nhôm được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận truyền động ô tô, nơi đòi hỏi thiết kế nhẹ, khả năng chống ăn mòn và vẻ ngoài thẩm mỹ. Lớp phủ oxit tự nhiên của chúng cung cấp khả năng chống ăn mòn mạnh mẽ, cho phép chúng được sử dụng trong hệ thống xe trong thời gian dài. Bánh răng nhôm cũng tiết kiệm trọng lượng do có mật độ thấp, và phù hợp với xe điện (EV) và các hệ thống tiện nghi tải trọng thấp đến trung bình. Khả năng gia công của chúng rất tốt, cho phép sản xuất chính xác và hiệu quả.

Thuận lợi

• Cấu trúc nhẹ đột phá
• Khả năng chống ăn mòn cao
• Khả năng gia công tuyệt vời
• Khả năng dẫn nhiệt tốt
• bề mặt hoàn thiện thẩm mỹ

Ứng dụng

• Cơ chế điều chỉnh ghế
• Bộ điều chỉnh cửa sổ
• Các tiện nghi và hệ thống phụ trợ của xe điện
• Các cụm bộ truyền động được lắp đặt bên trong
• Hệ thống bánh răng động cơ tải thấp

Chế tạo

Các bánh răng có độ chính xác cao được sản xuất bằng phương pháp phay và tiện CNC. Quá trình hoàn thiện bề mặt và mạ anod giúp tăng độ bền và khả năng chống ăn mòn, trong khi gia công chính xác đảm bảo sự ăn khớp trơn tru và hoạt động êm ái.

• Bánh răng hợp kim đồng thau: Chuyển động mượt mà và kiểm soát mài mòn.

Các bánh răng ô tô làm bằng hợp kim đồng thau được sử dụng rộng rãi nhờ khả năng chống mài mòn cao, ma sát ổn định và chống ăn mòn. Độ bền cơ học và khả năng chịu nhiệt được tăng cường khi thêm kẽm, đồng, magie và nhôm. Đồng thau mang lại ma sát được kiểm soát và trơn tru, do đó rất lý tưởng cho các vòng đồng bộ hóa giúp sang số mượt mà.

Thuận lợi

• Khả năng chống mài mòn và ma sát cao.
• Khả năng chống ăn mòn rất tốt.
• Độ dẫn nhiệt và dẫn điện cao hơn.
• Sang số và vận hành mượt mà.
• Các chi tiết phức tạp có khả năng gia công rất cao.

Ứng dụng

• Vòng đồng bộ hóa hệ thống truyền động.
• Các van, phụ kiện xi măng và đầu nối của hệ thống nhiên liệu.
• cơ chế điều khiển HVAC
• Giao diện và đầu nối sạc xe điện cao áp.
• Các thành phần của hệ thống điện và chiếu sáng.

Chế tạo

Gia công CNC các bánh răng bằng đồng thau được thực hiện để đạt được độ chính xác kích thước và hình dạng cao. Các công đoạn tiện, phay và hoàn thiện chính xác mang lại bề mặt nhẵn mịn, dung sai chặt chẽ và hiệu suất ổn định lâu dài.

Ứng dụng trong hệ thống xe cộ

Các loại bánh răng ô tô được làm từ nhiều vật liệu khác nhau được sử dụng trong nhiều lĩnh vực. Một số ví dụ như sau:

• Bánh răng điều chỉnh động cơ ghế

Cơ cấu điều chỉnh ghế cho phép điều chỉnh ghế theo nhiều hướng. Chúng có thể chịu được trọng lượng lên đến 300lbs (khoảng 136kg). Cơ cấu bánh răng trong ghế cho phép ngả ghế một cách mượt mà và có kiểm soát.

Vật liệu dùng để chế tạo các bánh răng điều chỉnh động cơ trong ghế thường là thép hoặc nhựa gia cường tự bôi trơn. Các bánh răng này được đúc phun, giúp giảm ma sát và tiếng ồn. Chúng cũng tiết kiệm chi phí.

Độ chính xác gia công cao là cần thiết để thay thế các bộ phận bánh răng bị hỏng nếu chúng dễ bị mòn. Gia công chính xác cao có thể giảm tiếng ồn và làm cho các bộ phận bền hơn.

Thông thường, các bánh răng trong động cơ ghế ngồi được làm bằng nhựa kỹ thuật và chúng thường gặp phải một số dấu hiệu hư hỏng:

• Bị kẹt ở vị trí ngả ghế thấp nhất và cao nhất.
• Âm thanh lách cách
• Động cơ vẫn chạy nhưng ghế không di chuyển.

Honscn sản xuất các bánh răng bằng thép và đồng thau có khả năng chịu được việc nghiêng và nâng hạ trọng lượng nhiều lần. Sản phẩm của họ không bị mài mòn và không tạo ra tiếng ồn sau một số chu kỳ hoạt động. Các bánh răng bằng đồng thau và thép này có thể được sử dụng trong xe SUV và xe tải. Tuổi thọ của động cơ được kéo dài, mang lại độ bền cao.

• Bánh răng mô tơ nâng hạ cửa sổ

Các bánh răng được sử dụng trong hệ thống nâng hạ cửa kính cần đáp ứng một số thông số kỹ thuật vận hành nhất định. Các bánh răng này phải chịu được hàng nghìn chu kỳ nâng/hạ. Bánh răng phải chịu được tải trọng gián đoạn, chống ăn mòn và duy trì độ chính xác. Hệ thống bánh răng cửa kính phải giảm thiểu tiếng ồn trong quá trình hoạt động.

Việc sử dụng bánh răng POM trong mô tơ cửa sổ là lý tưởng vì chúng tiết kiệm chi phí và tự bôi trơn. Yêu cầu giảm tiếng ồn đối với cụm mô tơ nâng hạ cửa sổ khiến POM trở thành vật liệu lý tưởng. Một lựa chọn đắt tiền hơn nhưng bền hơn là bánh răng hợp kim thép, có khả năng chịu lực tốt hơn và chịu được tải trọng nặng.

• Bánh răng mô tơ cửa sổ trời

Trước khi lắp đặt loại thiết bị cho cửa sổ trời, điều quan trọng là phải đánh giá các yêu cầu mà vật liệu phải chịu được trong quá trình sử dụng. Cửa sổ trời thường xuyên tiếp xúc với độ ẩm, hơi nước và bụi bẩn. Vật liệu chế tạo thiết bị trong cụm cửa sổ trời phải có khả năng chống ăn mòn và mài mòn.

Vật liệu được sử dụng trong bộ truyền động phải là nhựa kỹ thuật hoặc thép không gỉ. Những vật liệu này có khả năng chống ăn mòn và độ bền cao. Nylon được sử dụng cho cơ chế nghiêng và gập cửa sổ trời êm ái. Độ bền và độ dẻo cao của thép cũng cần thiết cho bộ truyền động mô tơ cửa sổ trời.

• Cơ cấu gập gương

Tần suất sử dụng khá cao, do đó vật liệu chế tạo bánh răng phải nhẹ và chịu được hàng triệu chu kỳ. Nylon và POM là những vật liệu lý tưởng vì chúng có mô-men xoắn tối thiểu và cấu trúc nhỏ gọn. Việc sử dụng bánh răng bằng thép, đồng thau và nhôm phổ biến trong xe tải và SUV vì khả năng chống mỏi và mài mòn.

• Bánh răng mô tơ cửa cốp/cửa sau

Vật liệu chế tạo bánh răng trong trục phải có khả năng chịu tải và độ bền rất cao. Hầu hết các bánh răng được sử dụng đều được làm từ hợp kim thép có thể chịu được tải trọng lên đến nhiều tấn. Hàm lượng carbon trong thép quyết định độ bền và độ chắc chắn của bánh răng. Hợp kim thép có hàm lượng carbon cao giúp quản lý tải trọng tốt hơn trong bánh răng của động cơ trục. Sự kết hợp giữa bánh răng thép và nhựa có thể đạt được kết quả tương tự với chi phí thấp hơn. Độ chính xác khi gia công là cần thiết để đảm bảo độ bền và ngăn ngừa sự hư hỏng.

Lựa chọn vật liệu và quy trình sản xuất phù hợp

Khi lựa chọn vật liệu cho các bộ phận truyền động được sử dụng trong các hệ thống động cơ khác nhau của xe, cần xem xét một số yếu tố nhất định trước khi đưa ra bất kỳ quyết định nào:

Việc lựa chọn vật liệu phụ thuộc vào khả năng kiểm soát mô-men xoắn, quản lý tải trọng và chịu được các điều kiện môi trường bên ngoài. Đối với tải trọng cao, phải sử dụng hợp kim thép, còn để kiểm soát tiếng ồn (NVH), bánh răng nylon là lý tưởng.

Gia công CNC được sử dụng để sản xuất các bánh răng theo yêu cầu, trong khi các bánh răng nhựa được sản xuất bằng phương pháp ép phun cho các đơn đặt hàng số lượng lớn. Luyện kim bột được sử dụng để sản xuất hợp kim kim loại thiêu kết nhằm đạt độ chính xác cao hơn.

Việc lựa chọn nhà cung cấp gia công CNC cho bánh răng khá khó khăn. Việc thay thế bánh răng nylon bằng bánh răng hợp kim thép khá phổ biến trên thị trường phụ tùng thay thế. Ngay cả những thay đổi nhỏ về đường kính trụ, đường kính lỗ và kích thước răng cũng không có nghĩa là nhà cung cấp gia công CNC sẽ cung cấp sản phẩm khác đi. Người mua phải chọn nhà cung cấp bánh răng có độ chính xác cao với dịch vụ khách hàng xuất sắc.

Cung cấp linh kiện ô tô chất lượng vượt trội: Honscn

Công ty chúng tôi đã hoạt động được 20 năm và cung cấp dịch vụ tư vấn lựa chọn vật liệu miễn phí cho khách hàng. Khách hàng có thể lựa chọn vật liệu dựa trên mô-men xoắn, tải trọng, độ ồn và chi phí. Chúng tôi cung cấp dịch vụ tạo mẫu chất lượng cao cho các thiết kế bánh răng tùy chỉnh.

Công nghệ gia công bánh răng tiên tiến của chúng tôi bao gồm phay/tiện CNC 3 và 5 trục với dung sai nhỏ (+0,005-0,01mm). Chúng tôi đảm bảo biên dạng răng lý tưởng, ăn khớp trơn tru và độ rơ thấp.

Chúng tôi thực hiện kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt, sử dụng các cơ sở thử nghiệm nội bộ, kiểm tra 100% và đạt các chứng nhận (ISO, IATF 16949, RoHS). Chúng tôi đảm bảo độ bền và độ tin cậy cao. Chúng tôi có chuỗi cung ứng nguyên vật liệu ổn định giúp tránh tình trạng chậm trễ.

Phần kết luận

Trong ngành công nghiệp ô tô, bánh răng đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tải năng lượng, điều chỉnh tốc độ và đảm bảo hoạt động trơn tru, đáng tin cậy của xe. Bài viết này đã chỉ ra mức độ ảnh hưởng trực tiếp của việc lựa chọn vật liệu giữa hợp kim thép cường độ cao, đồng thau, nhôm nhẹ và nhựa kỹ thuật đến hiệu suất, độ bền, khả năng kiểm soát tiếng ồn và chi phí. Sự cân bằng giữa khả năng chịu tải, khả năng chống mài mòn và khả năng chịu đựng môi trường cần thiết cho từng hệ thống xe được tùy chỉnh. Quy trình sản xuất bánh răng có chất lượng cao, bao gồm gia công CNC, ép phun và xử lý nhiệt, góp phần vào độ tin cậy của bánh răng. Đối với các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và khách hàng thị trường hậu mãi, việc lựa chọn các giải pháp bánh răng chính xác, có thể tùy chỉnh và đã được kiểm nghiệm là chìa khóa để đảm bảo tuổi thọ cao, hiệu quả và hiệu suất tổng thể của xe. Truy cập trang web của chúng tôi tại https://www.cnchonscn.com/.