Khi thiết kế chi tiết dạng trục cần chú ý những vấn đề sau:
• Các bề mặt trên trục có thể gia công được bằng các dao thông thường.
• Đường kính các cổ trục nên giảm dần về hai đầu.
• Giảm đường kính trục đến mức có thể mà vẫn đảm bảo khả năng làm việc.
• Chọn bố trí các bề mặt như then, rãnh, xoắn, ... phải thích hợp và thuận lợi cho quá trình gia công.
6.4. Trình tự gia công chi tiết trục trung gian của hộp số
a) Chuẩn bị
• Chọn vật liệu: thép C45 có dạng trục.
• Cắt vật liệu để có đường kính, chiều dài lớn hơn trục cần gia công một lượng nhất định.
• Chuẩn định vị trục: dùng mâm cặp ba chấu định vị bốn bậc tự do để kẹp chặt một đầu trục. Khoan lỗ chống tâm ở đầu kia trục, định vị trục bằng mũi tâm. Khi đó ta được chi tiết dạng như hình vẽ: 6.1.
Hình 6.1. Gá trục bằng chấu định vị và mũi tâm
b) Gia công thô và gia công tinh các bề mặt trục
Thực hiện gia công chi tiết: ta cần gia công các đoạn trục có đường kính lớn trước, rồi gia công các đường kính nhỏ sau.
• Tiện thô và bán tinh các mặt trụ bằng nhiều dao chia theo lượng gia công.
• Mài thô một số cổ trục để đỡ chi tiết khi phay.
• Tiện tinh các mặt trụ bằng dao rộng bản: để đạt được độ nhẵn bóng bề mặt và độ chính xác cao.
Sn
Sd
a) Tiện thô và bán tinh trục bằng nhiều dao
S
b) Tiện tinh mặt trụ bằng dao rộng bản Hình 6.2: Gia công thô, gia công tinh bề mặt trục
c) Gia công bánh răng
• Gia công bánh răng là một công việc khó vì vừa phải đảm bảo cho được các chỉ tiêu kỹ thuật vừa phải đảm bảo tính kinh tế. Chọn phương pháp gia công bánh răng phụ thuộc vào vật liệu, độ chính xác và kết cấu của bánh răng, yêu cầu về truyền tải và các chỉ tiêu kinh tế.
• Bánh răng trên trục trung gian có vật liệu thép C45 và là bánh răng thẳng. Phương pháp gia công: phay định hình, được tiến hành bằng dao phay định hình mà prôfin của nó phù hợp với prôfin của rãnh răng.
Hình 6.3: Gia công bánh răng trụ bằng dao phay định hình
d) Gia công then
• Then sử dụng trong hộp số này là: then bán nguyệt.
• Bề mặt then là loại bề mặt dùng để truyền mô men xoắn hoặc dẫn hướng, được dùng rộng rãi bởi vì đơn giản, dễ tháo lắp, giá thành rẻ,...
• Then là chi tiết được tiêu chuẩn hoá.
• Then trên trục được gia công bằng phương pháp phay sau khi đã tiện tinh.
• Then bán nguyệt có mặt làm việc là hai mặt bên, nó có ưu điểm là tự động thích ứng với các độ nghiêng của rãnh mayơ, rãnh răng nhưng nhược điểm là trục bị yếu do phay rãnh.
• Để gia công then bán nguyệt trên trục dùng dao phay đĩa ba mặt. Lúc này, dao quay và chỉ có chuyển động hướng kính. Bán kính của dao bằng bán kính then và thường là bé (để rãnh sâu) nên chế độ cắt bị hạn chế. Hình vẽ:
Hình 6.4. Dùng dao phay đĩa: gia công then bán nguyệt
e) Nhiệt luyện thép C45
• Định nghĩa nhiệt luyện: nhiệt luyện thép là quá trình nung nóng thép đến một nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt một thời gian thích hợp rồi sau đó làm nguội với tốc độ xác định để nhận được tổ chức, tính chất theo yêu cầu.
• Đặc điểm:
Không làm nóng chảy và biến dạng sản phẩm thép.
Kết quả được đánh giá bằng biến đổi tổ chức tế vi và tính chất.
• Các yếu tố đặc trưng cho nhiệt luyện thép:
Nhiệt độ nung nóng.
Thời gian giữ nhiệt.
Tốc độ làm nguội.
• Các chỉ tiêu đánh giá kết quả:
Tổ chức tế vi bao gồm cấu tạo pha, kích thước hạt, chiều sâu lớp hoá bền,... là chỉ tiêu gốc quan trọng nhất.
Độ cứng, độ bền, độ dẻo, độ dai.
Độ cong vênh, biến dạng.
Nhiệt luyện: thường gặp nhất, chỉ có biến đổi về tổ chức và tính chất. Gồm nhiều phương pháp: ủ, thường hoá, tôi, ram.
Hoá - nhiệt luyện: nhiệt luyện có kèm theo thay đổi thành phần hoá học ở bề mặt rồi nhiệt luyện tiếp theo để cải thiện hơn bữa tính chất của vật liệu: thấm đơn hoặc thấm đa nguyên tố: C, N, ...
Cơ - nhiệt luyện: là biến dạng dẻo thép ở trạng thái γ sau đó tôi và ram để nhận được tổ chức M nhỏ mịn có cơ tính tổng hợp cao nhất thường ở xưởng cán nóng thép, luyện kim.
f) Gia công sau nhiệt luyện
• Sau khi nhiệt luyện chi tiết luôn bị biến dạng so với trước khi nhiệt luyện, độ chính xác không đúng nữa. Để đảm bảo độ chính xác thì sau nhiệt luyện cần gia công tinh lại.
• Việc gia công tinh các bề mặt thường thực hiện trên máy mài.
• Đây là một phương pháp gia công tinh bằng đá mài:
S
Hình 6.5. Gia công tinh bằng đá mài
Nếu bề mặt chi tiết cần độ nhẵn bóng và độ chính xác cao hơn thì có thể dùng phương pháp mài khôn hoặc mài nghiền để gia công tinh lần cuối.
g) Gia công tinh lần cuối chi tiết
• Đối với các trục có độ chính xác thông thường thì chỉ cần mài tinh là đủ. Tuy nhiên, đối với các trục có yêu cầu độ chính xác cao như: trục của hộp số ô tô thì sau khi mài tinh các cổ trục phải qua gia công tinh lần cuối bằng đánh bóng, mài khôn hoặc mài tinh siêu chính xác.
• Có nhiều phương pháp để gia công tinh sau nhiệt luyện: tiện mỏng, nghiền bằng bạc nghiền,...
• Xét phương pháp gia công dùng bạc nghiền: nghiền bạc bằng bạc nghiền đạt độ chính xác và độ bóng bề mặt cao. Bạc nghiền được xẻ rãnh để có thể bóp được tạo áp lực nghiền, bên trong có các rãnh xoắn chứa bột nghiền. Bạc nghiền được giữ không quay mà chỉ chuyển động tịnh tiến theo chiều dọc trục để các vết mài xoa đều trên bề mặt chi tiết, hớt đi một lớp mỏng phoi nâng cao độ chính xác và độ nhẵn bóng khi gia công.
S
Hình 6.6. Gia công tinh bằng bạc nghiền
h) Mài siêu tinh Mặt trụ ngoài
• Là phương pháp gia công tinh lần cuối đạt chất lượng gia công cao.
• Có nhiều cách để làm. Đây ta xét 1 phương pháp: ta sử dụng hai thanh đá mịn được ghép trên một đầu mài. Hình vẽ 6.7:
• Chú ý: Ngoài chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của chi tiết, còn có thêm chuyển động lắc ngắn dọc trục với tần số (500 – 2000 vòng/phút ) và biên độ nhỏ 1.5 – 6 mm/phút nhờ một cơ cấu lệch tâm. Trên bề mặt gia công được tưới một lớp dung dịch trơn nguội. Các vết cắt xoa đều nên nhau đạt độ nhẵn bề mặt cao Ra = 0.1 – 0.025 µm.
e S S A A n A-A
Hình 6.7. Mài siêu tinh mặt trụ ngoài dùng đá mài
i) Kiểm tra chi tiết trục sau gia công
• Đây là công đoạn cuối cùng của quá trình gia công. Đối chi tiết trục thường phải kiểm tra kích thước, độ nhám bề mặt, hình dạng hình học các bề mặt.
• Kiểm tra kích thước bao gồm: kích thước đường kính, chiều dài các bậc trục, kích thước then, bánh răng,... Có thể dùng thước cặp nếu yêu cầu dung sai, nếu dung sai nhỏ hơn có thể dùng panme, đồng hồ số, dụng cụ quang học, đồ gá chuyên dùng.
• Kiểm tra hình dáng hình học của các cổ trục được thực hiện nhờ đồng hồ đo. Chi tiết được gá trên máy tiện hoặc đồ gá chuyên dụng. Kiểm tra ở một tiết diện đánh giá được độ ô van, đa cạnh. Kiểm tra ở nhiều tiết diện dọc trục suy ra độ côn.
Độ dao động giữa các cổ trục được kiểm tra bằng cách đặt trục lên khối V, còn đầu đo của đồng hồ thì tì vào cổ trục cần đo. Hiệu số của hai chỉ số lớn nhất và nhỏ nhất của đồng hồ sau khi quay trục đi một vòng là trị số dao động đó.
Độ song song giữa đỉnh, chân và mặt bên của then, then hoa so với đường tâm của các cổ đỡ cũng được kiểm tra bằng đồng hồ so. Chi tiết cũng được đặt lên hai khối V, dùng đồng hồ so rà trên đỉnh, chân, mặt bên của then, then hoa sẽ được độ song song so với đường tâm các cổ đỡ.
Kiểm tra độ đồng tâm của các cổ trục. Nhờ đồ gá mang theo đồng hồ so quay quanh một bậc trục trong khi đó mũi tỳ của đồng hồ tỳ vào bậc trục cần kiểm tra. Hình vẽ: hhbbbbbbbề mtddddđadda dN(goài chuyển động t
Hình 6.8. Dùng đồng hồ so kiểm tra độ đồng tâm của trục
Chú ý: kiểm tra bánh răng liền trục đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và tính công nghệ trong kết cấu.
tiến 0.1m
CHƯƠNG 7
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN
1) Như vậy ở các mục trên em đã trình bày về quy trình tính toán thiết kế hộp số cơ khí cho xe tải 5 tấn, có ứng dụng thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS.
2) Trong quá trình tính toán thiết kế làm đồ án, thêm một lần nữa em được hiểu sâu hơn về kết cấu, nguyên lý hoạt động của ô tô nói chung và hệ thống truyền lực nói riêng.
3) Do thời gian có hạn cho nên việc tính toán thiết kế của em chỉ mới dừng lại ở những phần tính toán cơ bản (Bánh răng, trục, ổ lăn) bằng phương pháp truyền thống nên:
• Em chưa thực hiện được việc tính toán cho các chi tiết khác (đồng tốc, cơ cấu sang số, hộp số phụ, mặt bích lắp các đăng, kích thước các loại bulong,….) mà chủ yếu được lấy theo xe tham khảo.
• Đặc biệt khi có ứng dụng phần mềm thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền các chi tiết bằng COSMOS cho các chi tiết của hộp số ta thấy được: việc thiết kế, đánh giá, kiểm nghiệm bằng phương pháp truyền thống tốn nhiều thời gian mà kết quả đạt được lại không cao. Ví dụ:
Khi ứng dụng phần mềm thiết kế 3D trên CATIA và đánh giá độ bền chi tiết bằng COSMOS cho trung gian của hộp số thì thấy: trục mà em thiết kế ban đầu chiếm nhiều thời làm việc mà kết quả thu được sau kiểm nghiệm bền thì lại thừa
bền rất nhiều. Để tiết kiệm vật liệu giảm chi phí trong gia công thì ta cần tính toán mức độ thừa bền nhằm giảm đường kính trục, đảm bảo điều kiện bền của trục.
Tương tự với các chi tiết khác (trục sơ cấp, thứ cấp, bánh răng, kể cả then hay vỏ hộp số, bulong,...) khi ta ứng dụng các phần mềm mới trên vào để thiết kế, đánh giá độ bền ta sẽ thấy được sự hơn hẳn của phương pháp này với phương pháp truyền thống: tiết kiệm được thời gian tính toán thiết kế, thời gian gia công chế tạo hộp số, giảm được vật liệu gia công,.... Tính kinh tế đạt được rất cao mà vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
ggggfgHhvònHHg
HHHuyển động quay cs Tài liệu tham khảo
1. Nguyễn Trọng Hoan – Tập bài giảng tính toán thiết kế ôtô – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – Viện Cơ Khí Động Lực – Bộ Môn ôtô.
2. Lê Thị Vàng – Hướng dẫn bài tập lớn – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – Viện Cơ Khí Động Lực – Bộ Môn ôtô.
3. Trịnh Chất – Lê Văn Uyển –Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí.
4. Nguyễn Văn Tài – Đồ án môn học thiết kế hốp số chính ôtô – máy kéo
5. Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Trưởng, Trịnh Minh Hoàng – Kết cấu ôtô – nhà xuất bản Bách Khoa Hà Nội.
6. Lưu Đức Bình – Giáo trình công nghệ chế tạo máy – Bộ môn cơ khí chính xác -- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.
7. Nguyễn Hữu Cẩn – Lý thuyết ô tô máy kéo – nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.
8. Ninh Đức Tốn – Nguyễn Trọng Hùng – Bài giảng dung sai – Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội.