Thuyết minh Đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy TNUT

Thuyết minh Đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy TNUT, Thầy Hoàng Vị, có file CAD 2D, 3D, code CNC và nhiều thứ thú vị hơn nữa đang chờ đón các bạn. Thuyết minh Đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy TNUT. Thuyết minh Đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy TNUT. Thuyết minh Đồ án Công Nghệ Chế Tạo Máy TNUT

TỔNG QUAN

Phân tích chức năng, điều kiện làm việc, đặc điểm kết cấu và phân loại chi tiết trục

Trục là một thành phần thiết yếu trong ngành chế tạo máy, đặc biệt trong hộp tốc độ Nó kết hợp với bánh răng để tạo thành bộ truyền, giúp truyền động giữa hai trục song song trong hệ thống hộp tốc độ.

Trong hộp tốc độ, trục truyền đóng vai trò quan trọng khi luôn quay cùng bánh răng, có khả năng tiếp nhận đồng thời momen uốn và momen xoắn Điều này cho phép trục truyền tải lực tới tất cả các chi tiết khác trong hộp tốc độ, hoạt động hiệu quả ngay cả trong những điều kiện khắc nghiệt.

Trong quá trình làm việc, trục có thể gặp phải nhiều vấn đề hỏng hóc như gãy trục, cong vênh, biến dạng đàn hồi quá lớn và mòn trục Những hiện tượng này thường xảy ra do điều kiện làm việc không đảm bảo, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ bền của trục.

Khi làm việc với vận tốc cao, trục có nguy cơ hỏng do mỏi, đặc biệt là khi trục không đảm bảo độ cứng, có thể dẫn đến việc cong trục Do đó, hỏng do mỏi là dạng hỏng chủ yếu của trục trong điều kiện làm việc này.

Để đảm bảo tuổi thọ cao nhất cho bộ truyền, cần áp dụng các biện pháp công nghệ hợp lý trong quá trình chế tạo và lựa chọn vật liệu chế tạo trục phù hợp, nhằm khắc phục các hiện tượng phát sinh trong quá trình làm việc.

Các yêu cầu kỹ thuật của trục

Trục vào cấp nhanh có các thông số cơ bản như sau:

Trục 1 (Bánh răng liền trục): l 12 = 66 (mm), l 13 = 47 (mm), l 11 = 94 (mm).

- Đường kính đoạn trục lắp khớp nối A : d A (mm)

- Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn tại B & D: d B = d D (mm)

- Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại C: d C 2 (mm)

Trục 2 của hộp tốc độ có các thông số cơ bản như sau:

- Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn tại A và D: d A = d D = 20 (mm).

- Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại B: d B = 24 (mm).

- Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại C: d C = 30 (mm).

Trục 3 của hộp tốc độ có các thông số cơ bản như sau:

- Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn tại A và C: d A = d C 0 (mm)

- Đường kính đoạn trục lắp đĩa xích D: d D = 28 (mm)

- Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại B: d B = 35 (mm)

Phân tích kết cấu vàc các yêu cầu chủ yếu khi gia công chi tiết dạng trục như sau:

1 Chi tiết được làm từ thép 40X Thuộc họ trục bậc, dạng trục và có rãnh then Do đó khi nhiệt luyện có thể gây sai số.

2 Các cổ trục để lắp ổ lăn được gia công độ chính xác cấp 7, độ nhẵn búng bề mặt đạt cấp 7, cấp 8 (Ra = 0,8àm), độ cụn và ụ van bằng 0,25 ữ 0,5 dung sai đường kính.

3 Các cổ trục để lắp ổ trượt hay lắp bạc được gia công chính xác cấp 8,9 và độ nhẵn búng bề mặt cấp 6,7 (Ra = 2,5 ữ 1,25àm) Độ cụn, ụvan bằng 0,25 ữ 0,5 dung sai đường kính Độ đảo của các cổ trục lắp ghép không quá 0,01 ÷ 0,03 mm.

4 Bề mặt lắp ghép với ổ lăn trong lỗ ở trục rỗng hoặc ở trục có lỗ tâm dọc trục được gia công đạt chính xác cấp 7,8 độ nhẵn bóng bề mặt đạt cấp 6,7.

5 Sai lệch cổ trục lắp ghép ổ lăn và các đường kính để định tâm của bề mặt then hoa đối với nhau cho phép trong giới hạn 0,04 ÷ 0,05 mm.

6 Sai lệch của các cổ trục với tâm chung của trục cho phép trong giới hạn 0,05 ÷ 0,1 mm.

7 Sai lệch tương quan của các cổ trục làm việc và không làm việc cho phép trong giới hạn 0,1 ÷ 0,2 mm.

8 Bề mặt không làm việc của trục được gia công chính xác cấp 7, độ nhẵn bóng bề mặt cấp 4 ÷ 6.

9 Rãnh then được gia công theo chiều rộng chính xác cấp 3, độ nhẵn bóng bề mặt cấp 4 ÷ 6.

10.Độ không song song của các rãnh then hoặc then hoa với đường tâm trục nhỏ hơn 0,01mm/100mm chiều dài

11.Dung sai chiều dài của các cổ trục trong khảong 0,05÷0,2mm.

12.Yêu cầu về độ cứng, độ thấm tôi bề mặt tùy từng trường hợp và điều kiện mà cho số liệu cụ thể.

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

Giới thiệu

Trục đóng vai trò quan trọng trong việc truyền chuyển động từ động cơ đến các hộp giảm tốc, từ đó điều phối chuyển động cho các bộ phận khác Trục được thiết kế với rãnh then để tiếp nhận lực từ động cơ, đồng thời có bánh răng để truyền tải chuyển động và tải trọng thông qua sự ăn khớp của các răng bánh răng.

- Độ chính xác và độ nhám của trục cũng ảnh hưởng đến quá trình lắp ráp và truyền động của trục.

Cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế

2.2.1 Xác định các thông số của trục.

-Khoảng công xôn trên trục thứ k, tính từ chi tiết thứ i ngoài hộp giảm tốc: l cki = 0,5.( l mki + b o ) + k 3 + h n

Sơ đồ lực tác dụng lên trục I thay liên kết(gối) bằng phản lực liên kết ta được sơ đồ như hình:

Để tính toán các lực và momen trên trục như một dầm chịu lực, cần xem xét các lực tác động tại các điểm Fa, Fr, Ft cùng với momen xoắn T và momen Ma Việc vẽ biểu đồ momen sẽ giúp xác định momen uốn một cách chính xác.

Xác định các phản lực liên kết tác dụng lên ổ lăn.

Và các phản lực liên kết tại 2 ổ chưa xác định được.

Hình 2.1 :Sơ đồ tính gần đúng trục I

Từ sơ đồ tính gần đúng ta xác định được các tiết diện nguy hiểm trên trục Tính momen tương đương :

+ M tđj là momen tương đương tại tiết diện

+ Tiết diện bên trái điểm C:

+ Tiết diện bên phải điểm C:

* Xác định đường kính trục :

+ d j là đường kính trục tại tiết diện j

+ [σ] là ứng suất cho phép.

Tra bảng 10.5[1] : Thép 45 có σ b = 850 (Mpa)

-Tính đường kính trục tại điểm A:

Do tại A có rãnh then nên ta chọn đường kính tăng lên 4% để đảm bảo độ bền cứng:

-Tính đường kính trục tại điểm B, D (lắp ổ lăn):

-Tính đường kính trục tại điểm C:

Ta thấy M tđ tại tiết diện bên trái điểm C có giá trị lớn hơn => ta dùng giá trị này để tính đường kính trục.

Do có rãnh then tại vị trí C, chúng ta cần tăng đường kính lên 4% để đảm bảo độ bền và cứng của sản phẩm Để lắp đặt ổ lăn và bánh răng, việc quy chuẩn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn là rất quan trọng.

=> Chọn: + Đường kính đoạn trục lắp khớp nối A :Chọn d A (mm) + Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn tại B & D: d B = d D (mm) +Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại C: d C (mm)

Để tính toán các lực và momen trên trục như một dầm chịu lực, chúng ta cần xác định các lực tác động tại các điểm như Fa, Fr, Ft, cùng với momen xoắn T và momen Ma Việc vẽ biểu đồ momen là bước quan trọng để xác định momen uốn chính xác.

Xác định các phản lực liên kết tác dụng lên ổ lăn.

Và các phản lực liên kết tại 2 ổ chưa xác định được.

* Tính các lực và momen:

+ M XA = 0  F t2 AB– F t3 AC+ F XD AD= 0

=> F YA = F r2 + F r3 – FY D = + – = 716,4 (N)Các lực tính có giá trị âm sẽ có chiều ngược lại như hình vẽ.

Hình 2.2: Sơ đồ tính gần đúng trục II

Từ sơ đồ tính gần đúng ta xác định được các tiết diện nguy hiểm trên trục.

+ M tđj là momen tương đương tại tiết diện

+ Tiết diện bên trái điểm B:

+ Tiết diện bên phải điểm B:

+ Tiết diên bên trái điểm C:

(N.mm) + Tiết diện bên phải điểm C:

* Xác định đường kính trục :

+ d j là đường kính trục tại tiết diện j

+ [σ] là ứng suất cho phép.

Tra bảng 10.5[1] : Thép 45 có σ b = 850, 0 => [σ] = 67 (Mpa)

* Xác định đường kính trục :

+ d j là đường kính trục tại tiết diện j

+ [σ] là ứng suất cho phép.

Tra bảng 10.5[1] : Thép 45 có σ b = 850 (Mpa)

-Tính đường kính trục tại điểm B:

Ta thấy M tđ tại tiết biện bên trái điểm B có giá trị lớn hơn => ta dùng giá trị này để tính đường kính trục.

Do tại B có rãnh then nên ta chọn đường kính tăng lên 4% để đảm bảo độ bền cứng:

-Tính đường kính trục tại điểm C:

Ta thấy M tđ tại tiết diện bên phải điểm C có giá trị lớn hơn => ta dùng giá trị này để tính đường kính trục.

Do tại C có rãnh then nên ta chọn đường kính tăng lên 4% để đảm bảo độ bền cứng:

=> d C ’ ),1+ 0,04 29,1 = 30,264 (mm) Để lắp được ổ lăn và bánh răng ta phải quy chuẩn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn.

+ Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn tại A và D: d A = d D = 20 (mm)

+ Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại B: d B = 24 (mm)+ Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại C: d C = 30 (mm)

Để tính toán các lực và momen trên trục, chúng ta coi trục như một dầm chịu lực với các lực tác động tại các điểm Fa, Fr, Ft, cùng với momen xoắn T và momen Ma Tiến hành vẽ biểu đồ momen sẽ giúp xác định momen uốn một cách chính xác.

Xác định các phản lực liên kết tác dụng lên ổ lăn.

Và các phản lực liên kết tại 2 ổ chưa xác định được.

* Tính các lực và momen:

Hình 2.3: Sơ đồ tính gần đúng trục III

Từ sơ đồ tính gần đúng ta xác định được các tiết diện nguy hiểm trên trục.Tính momen tương đương:

+ M tđj là momen tương đương tại tiết diện

+ Tiết diện bên trái điểm B :

(N.mm) + Tiết diện bên phải điểm B:

* Xác định đường kính trục :

+ d j là đường kính trục tại tiết diện j

+ [σ] là ứng suất cho phép.

Tra bảng 10.5[1] : Thép 45 có σ b 0 (Mpa) có 5 =>[σ] =

-Tính đường kính trục tại điểmA:

- Tính đường kính trục tại điểm B:

Ta thấy M tđ tại tiết diện bên phải điểm B có giá trị lớn hơn => dùng giá trị này để tính đường kính trục

Do tại B có rãnh then nên ta chọn đường kính tăng lên 4% để đảm bảo độ bền cứng:

-Tính đường kính trục tại điểm C:

-Tính đường kính trục tại điểm D:

Do tại D có rãnh then nên ta chọn đường kính tăng lên 4% để đảm bảo độ bền cứng:

=> d D ’ &,59 + 0,04.26,59 = 27,6536 (mm) Để lắp được ổ lăn và bánh răng ta phải quy chuẩn đường kính trục theo dãy tiêu chuẩn.

+ Đường kính đoạn trục lắp ổ lăn tại A và C: d A = d C 0 (mm)

+ Đường kính đoạn trục lắp đĩa xích D: d D = 28 (mm)

+ Đường kính đoạn trục lắp bánh răng tại B: d B = 35 (mm)

Vật liệu và gia công nhiệt

Thép 40Cr là loại vật liệu chế tạo có hàm lượng carbon từ 0.3% đến 0.5%, chuyên dùng cho các chi tiết chịu tải trọng tĩnh và va đập cao Với cơ tính tổng hợp vượt trội, thép 40Cr đáp ứng yêu cầu về độ bền và độ dai va đập, là lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu chịu lực cao.

Bảng 1.1 Thành phần hóa học của thép 40Cr ,% (theo khối lượng)

Thành phần hóa học C Cr Si Mn

Bảng 1.2 Tính chất cơ học của thép 40Cr

Mác thép Độ cứng sau ủ HB a k kj/m 2 σ b MPa σ 0.2 MPa δ 5 % ψ

Hộp giảm tốc này được thiết kế để chịu công suất trung bình, sử dụng vật liệu thép 40X với độ rắn HB