ĐỒ án THIẾT kế lựa CHỌN và sử DỤNG vật LIỆU CHUYÊN NGÀNH kết cấu hoặc chi tiết được giao lò xo giảm xóc xe máy

Trường ĐKBK ĐHBK Hà Nội Viện KH & KT Vật Liệu CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -oOo - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ LỰA CHỌN VÀ SỬ DỤNG VẬT LIỆU CHUYÊN NGÀNH (Design - Selection and Application of Materials) Kết cấu chi tiết giao: Lị xo giảm xóc xe máy Giảng viên hướng dẫn: Họ tên sinh viên: Mã số: Chuyên ngành: Commented [t1]: Điền thơng tin Mã số: MFS1 Phân tích điều kiện làm việc tiết: • Giới thiệu: Lị xo xe máy: -Hệ thống giảm xóc xe máy ( phuộc) thiết kế đóng vai trị quan trọng việc giảm tác động rung chấn di chuyển va chạm với địa hình mấp mơ, đảm bảo an toàn cho xe, người điều khiển hay hàng hóa -Hệ thống giảm xóc bao gồm xy lanh giảm chấn, lò xo chi tiết phụ tùng khác kèm Trong lị xo giảm xóc - loại lò xo xoắn chịu nén dạng vòng dây hình trịn, Đây chi tiết quan trọng, với sức cần khả đàn hồi, lò xo chuyển hóa dao động va đập bánh xe thành dao động điều hòa cho khung xe -Với việc lựa chọn mác thép chế tạo hợp lý, với chế độ chế tạo, nhiệt luyện kỹ thuật, lị xo có tuổi thọ làm việc cao, đảm bảo độ khả làm việc bền bỉ xe kết cấu điều kiện làm việc khắc nhiệt Formatted: No underline Formatted: Indent: Hanging: 2.54 cm • Điều kiện làm việc yêu cầu: Cơ tính: - Chịu tải trọng tĩnh va đập cao mà không biến dạng dẻo Cần giới hạn đàn hồi cao, với tỉ lệ giới hạn đàn hồi giới hạn bền gần tới 1, khoảng 0.85-0.95 -Lò xo chịu trọng lực xe người điều khiển Để chống biến dạng dẻo, cần độ cứng cao, nhiên không cao lị xo khó bị nén -Chịu va đập Độ dẻo, độ dai đủ để không xảy biến dạng dư trình làm việc, nhiên khơng thấp q gây phá hủy giịn -Chịu tải trọng thay đổi có chu kỳ Cần giới hạn bền mỏi cao ứng suất làm việc, đảm bảo tuổi thọ sản phẩm lâu dài Khác: -Có độ chống ăn mòn định phải tiếp xúc với bùn đất, nước mưa, độ ẩm khơng khí Có thể cải thiện biện pháp phun, phủ -Chi tiết nặng tốn nhiêu liệu, yêu cầu nhẹ -Giá thành rẻ, phù hợp với xe máy dân dụng Lập bảng yêu cầu tính cho chi tiết Commented [t3]: Các thơng số tính tốn tham khảo đâu phải nêu rõ Formatted: No underline Cơ tính Chỉ tiêu Giới hạn đàn hồi ≥ 950 [MPa] Giới hạn bền nén ≥ 1000 [MPa] Độ cứng ~45 [HRC] Mô đun đàn hồi ~213 [GPa] Giới hạn mỏi > 320[MPa] Độ dai va đập 30-40 [MpaMPa.√𝑚] Hàm tiêu hiệu chi tiết lò xo “ Vật liệu tốt để làm lò xo (cùng lượng tích trữ mà thể tích nhỏ nhất) phải có tiêu đàn hồi lớn nhất, xác định theo công thức: 𝜎𝑒2 𝐻𝑒 = 𝐸 ” • Vật liệu kỹ thuật (GS.TS Nguyễn Khắc Xương chủ biên), page 583 𝜎𝑒 : Giới hạn đàn hồi 𝐸: Mô đun đàn hồi Như vậy, để có hàm tiêu theo khối lượng nhỏ nhất, ta lấy 𝐻𝑒 chia cho khối lượng riêng loại vật liệu, 𝜌 nhỏ, hàm hiệu cao: 𝐻𝑒 𝜎𝑒2 𝐻1 = = 𝜌 𝐸𝜌 𝜌: Khối lượng riêng [kg/𝑚3 ] “ Trong phương trình xác định khối lượng, ta việc thay khối lượng riêng 𝜌 tích số 𝐶𝑚 𝜌 phương trình giá mua vật liệu.” • Vật liệu kỹ thuật (GS.TS Nguyễn Khắc Xương chủ biên), page 581 Vậy hàm hiệu cực tiểu giá: 𝐻2 = 𝜎𝑒2 𝐸 𝐶𝑚 𝜌 𝐶𝑚 : Đơn giá vật liệu [USD/kg] Sử dụng CES lựa chọn vật liệu phù hợp • Vật liệu làm lị xo với khối lượng cực tiểu Hàm hiệu sử dụng: 𝜎𝑒2 𝐻1 = 𝐸𝜌 -Có 112 vật liệu đạt hàm hiệu cao để làm lị xo với tiêu chí: nhẹ -Trong có loại: thép cacbon, thép hợp kim thấp, thép không gỉ, loại hợp kim nhôm, titan, nickel • Vật liệu làm lị xo với giá thành rẻ Hàm hiệu sử dụng: 𝜎𝑒2 𝐻2 = 𝐸 𝐶𝑚 𝜌 -Có 36 loại vật liệu thỏa mãn tiêu chí giá thành rẻ -Phần lớn thép hợp kim thấp có mác thép cacbon thấp AISI 1340 • Vật liệu làm lị xo đảm bảo mặt tính Chọn bước Limit Stage với thông số sau: -Chọn độ cứng lớn lò xo vào 4400 Mpa, tương đương 45-46 HRC lớn khiến lị xo khó biến dạng đàn hồi -Mơ đun đàn hồi chọn 213 GPa đem lại cho kết cấu lò xo khả cứng vững lớn, chống lại biến dạng dư Kết quả: -Có 86 loại vật liệu thỏa mãn tiêu chí học đề -Gồm loại thép cacbon thấp, hợp kim thấp, hợp kim đúc Lựa chọn 3-5 loại vật liệu thích hợp Tổng hợp bước chọn lọc trên, ta được: Kết quả: -5 mác thép phù hợp nhất: AISI 4340, AISI 5130, AISI 5140, AISI 8650, AISI 9255 Lựa chọn loại vật liệu thích hợp • SoAISI sánh: 4340 Thành phần Giới hạn đàn hồi Giới hạn bền nén Độ cứng Mô đun đàn hồi Giới hạn mỏi Độ dai va đập AISI 5130 Tôi dầu, Ram 205 độ C C: 0.280.33% Cr: 0.8-1.1% Mn: 0.7-0.9% Si: 0.15-0.3%