Tính toán thiết kế và chế tạo mô hình xe cẩu tự hành

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
MỤC LỤC
Chọn phôi và phương pháp chế tạo phôi 43
II. Thiết kế quá trình công nghệ 46
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
1
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
LỜI NÓI ĐẦU
Qua đợt làm đồ án vừa qua, chúng em thấy được những kiến thức đã
được học ở trường là rất bổ ích cho việc sản xuất thực tế .Kiến thức lý thuyết
đã được học trang bị cho ta cơ sở để đi vào sản suất thực tế dược chính xác và
thuận tiện .Dựa trên những yêu cầu thực tiễn về việc đổi mới của ngành cơ
khí luận văn đã nghiên cứu phương pháp gia công răng chìa khóa bằng
phương pháp tiện chép hình nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao.
Mặc dù đã có cố gắng nhiều trong việc tính toán ,thiết kế ,chế tạo và thử
nghiệm nhưng nội dung của luận văn còn nhiều thiếu sót còn nhiều điểm mới
cần được đề xuất và trao đổi,thảo luận thêm .Chúng em rất mong và trân
trọng mọi sự đóng góp phê bình của các thầy giáo và các bạn đối với đề tài tốt
nghiệp
Chúng em xin trân trọng cảm ơn Khoa Cơ Khí Trường Đại Học Công
Nghiệp Hà Nội , Ban Giám hiệu đã hết sức tạo điều kiện thuận lợi cho chúng
em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành Đề tài
Chúng em xin trân trọng cảm ơn các thầy giáo trong hội đồng bảo vệ đồ
án tốt nghiệp đã góp ý , chỉnh sửa và phê duyệt đề cương để luận văn của
chúng em được hoàn thành với nội dung tốt nhất .
Đặc biệt, chúng em xin trân trọng cảm ơn cô giáo Phạm Thị Thiều Thoa
đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp, các cộng tác viên đã giúp đỡ
,thảo luận và đề xuất những giải pháp tốt nhất trong quá trình làm đồ án
,nghiên cứu và xây dựng mô hình thiết bị thử nghệm.

Xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên , cổ vũ về tinh
thần và vật chất cho chúng em trong suốt quá trình học tập và làm Đồ án tốt
nghiệp.
Hà Nội ,Ngày 7 tháng 5 năm 2014
Nhóm sinh viên thực hiện : - Trần Đình Mười - Nguyễn Đình Nam
- Cáp Trọng Nghĩa - Nguyễn Danh
Nhất
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
2
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hà Nội,ngày ………tháng………năm2014
Chữ ký giáo viên
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
3
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN



















Hà Nội,ngày ………tháng………năm2014

Chữ ký giáo viên
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
4
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ




















Hà Nội,ngày ………tháng………năm2014
Chữ ký giáo viên
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =

5
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
CHƯƠNG I:
ĐÔI NÉT VỀ NGÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT
CƠ KHÍ VÀ MÔ HÌNH XE CẨU TỰ HÀNH
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
6
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
7
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
PHẦN A:
ĐÔI NÉT VỀ NGHÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT CƠ KHÍ

Công nghệ kỹ thuật cơ khí là ngành ứng dụng các nguyên lý vật lý để tạo ra
các loại máy móc và thiết bị hoặc vật dụng hữu ích. Cơ khí áp dụng các nguyên
lý nhiệt động học, định luật bảo toàn khối lượng và năng lượng để phân tích các
hệ vật tĩnh và động , phục vụ cho công tác thiết kế trong các lĩnh vực như ô tô ,
máy bay và các phương tiện giao thông khác , các hệ thống gia nhiệt và làm
lạnh , đồ dùng gia đình , máy móc và thiết bị sản xuất ,… Công nghệ kỹ thuật
cơ khí thường tạo ra các giả lập mô phỏng hoạt động của các đối tượng như
quy trình chế tạo thực tế theo quy trình tự tôi ưu hóa sự thực hiện , hiệu quả kinh
tế và chi phí năng lượng trước khi quyết định lựa chọn một thiết kế cụ thể.
Với nhiều người , công việc của ngành cơ khí liên quan đến sắt thép, liên
quan đến các công việc gia công bằng tay như tiện , phay, bào , hàn ,…Tuy
nhiên hiện nay với sự phát triển của công nghệ , công việc ngành cơ khí được
chuyên môn hóa , nhiều công việc cơ khí mà người làm việc gần như không tha
gia vào tiện , phay , bào , hàn .

Cơ khí là ngành có lịch sử lâu đời , chiếm phần lớn trong cơ cấu hoạt động
kinh tế xã hội . Ngành cơ khí tham gia vào một dải khá rộng các công việc sản
xuất bao gồm từ khai khoáng , hình thành vật liệu, gia công các thiết bị, chế tạo
máy móc và điều hành hệ thống sản xuất công nghiệp.
Trước đây để gia công một sản phẩm , người thợ phải lấy nguyên liệu , gia
công bằng tay trên các máy móc nửa thủ công như máy tiện, máy bào, máy
phay,…Hiện nay công việc gia công đã được tự động hóa bằng các máy hiện đại
(CNC) .Sự phát triển của công nghệ CAD/CAM/CNC đã tạo ra sự thay đổi tích
cực ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí . Giờ đây việc chế tạo một sản phẩm thành
một quy trình khép kín từ khâu thiết kế đến khâu chế tạo sản phẩm bằng các
máy móc gia công hiện đại.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
8
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
PHẦN B:
ĐÔI NÉT VỀ MÔ HÌNH XE CẨU TỰ HÀNH
I. ĐẶC TÍNH CỦA MÔ HÌNH.
Chế tạo xe cẩu là một ngành có lịch sử hình thành và phát triển rất
lâu đời ở nước ta cũng như ở các nước trên thế giới .Nó ra đời và phát triển
song song với nhu cầu của con người cũng như xã hội , trong việc thay thế sức
người bằng máy móc giảm thiểu thời gian vận chuyển sản phẩm được tạo ra
trong quá trình sản xuất một cách nhanh gọn, đơn giản đảm bảo an toàn Từ
những chiếc xe cẩu đơn giản nâng được vật có khối lượng nhỏ, vẫn cần tới sức
lao động của con người ngày nay ngành chế tạo xe cẩu đã có một bước phát
triển vượt bậc về mọi mặt chế tạo được những xe cẩu n có thể nâng được vật có
khối lượng lớn, không cần tới sức lao động của con người, di chuyển linh hoạt.
Thông qua đó mà người ta chia chế tạo xe cẩu thành nhiều loại để phù hợp với
những yêu cầu trong các phân xưởng đề ra , có công suất làm việc lớn mà phần
lớn dựa trên sự phát triển tiên tiến của khoa học kỹ thuật mà đăc trưng là ngành

công nghệ gia công cơ khí .
1. Vật liệu chế tạo xe cẩu.
Xe cẩu được chế tạo chủ yếu từ hai loại thép có sẵn trên thị trường là:
- Thép CT3: là loại thép chế tạo có chất lượng bình thường ,với
hàm lượng cacbon vào khoảng 0.14 - 0,22 % .Ngoài ra trong thành phần của
CT3 có: Si = 0.05 - 0.17% ; Mn = 0.4-0.65%; Ni <= 0.3 %; S <= 0.05%;
P<= 0.04 %;Cr <= 0.3 %; Cu <= 0.3 %;As <= 0.08 % (tính theo phần trăm
khối lượng) Ac1=735, Ac3(Acm)=850, Ar3(Arcm)=835, Ar1=680. Thép CT3
có tính chất kĩ thuật như là có tính hàn được là không giới hạn, không nhạy
cảm với độ nhạy điểm trắng( khuyết tật thép), không có khuynh hướng giòn.
Về mặt cơ học ở nhiệt độ 20 độ C cán nóng với kích thước <20mm : giới hạn
độ bền tức thời SB = 370 - 480 (MPa) ; sT = 245 MPa; độ kéo dài tương
đối khi đứt d5 = 26% . Với kích thước 20-40mm sT=235MPa; d5= 25% .
- Thép CT45: gồm Fe và C,trong đó nồng độ cacbon có trong thép là
0,45%, C45 được xếp vào loại vật liệu có tính cacbon trung bình, thường được
dùng thiết kế trục,bánh răng
- Thép hình U,V,I: Tính chất cơ lý của từng loại thép và phương pháp thử
được quy định cụ thể trong tiêu chuẩn.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
9
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Tiêu chuẩn
Standard

Mác thép
Grade
Độ bền cơ lý
Mechanical Properties
Giới hạn chảy

Yeild Point
(N/mm2)
Giới hạn bền kéo
Tensile Strength
(N/mm2)
Độ giãn dài
Elongation
(%)
TCVN 1651 - 85
(1765 - 85 )
CT 33 240 min - -
CT 34 230 min 340 ÷ 440 32 min
CT 38 250 min 380 ÷ 490 26 min
CT 42 270 min 420 ÷ 540 24 min
BS 4449 Gr 250 250 min 287 min 22 min
Gr 460 460 min 483 min 12 min
ΓOCT
380 - 89
CT2 196 min 334 ÷ 412 26 min
CT3 225 min 373 ÷ 461 22 min
CT4 245 min 412 ÷ 510 20 min
CT5 265 min 490 ÷ 608 16 min
JIS G3101
1995
SS 330 235 min 330 ÷ 430 25 min
SS 400 235 min 400 ÷ 510 21 min
JIS G3106
1995
SM400 A 235 min 400 ÷ 510 23 min
ASTM 1997 A 36 250 400 ÷ 550 20 min

BS 4360 1986 40B 245 340 ÷ 550 22
40C 245 340 ÷ 550 22
DIN 17100 RST37-2 225 340 ÷ 470 26
GB700 - 88 Q235A 225 min 375 min 21 min
Q235B 225 min 375 min 21 min
Q235C 225 min 375 min 21 min
Q235D 225 min 375 min 21 min
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
10
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
2. Các loại xe cẩu có mặt trên thị trường.
Phụ thuộc vào đặc điểm hàng hóa cần vận chuyển, kích thước, số lượng và
phương vận chuyển mà các máy nâng , vận chuyển rất đa dạng.Việc phân
loại một các hoàn hảo các máy nâng , vận chuyển rất khó khăn.
Có thể phân loại các máy nâng , vận chuyển theo đặc điểm sau:
-Theo phương vận chuyển hàng hóa :
+ Theo phương thẳng đứng : thang máy, máy nâng
Hình 1.1.Thang máy Hình 1.2 .Máy nâng
+ Theo phương nằm ngang : băng chuyền , băng tải
Hình 1.3. Băng tải Hình 1.4.Băng chuyền
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
11
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Theo mặt phẳng nghiêng : xe kíp, thang chuyền , băng tải
Hình 1.5. Thang chuyền
+ Theo các phương kết hợp : cầu trục , cần trục, cầu trục cảng, máy xúc, xe
cẩu tự hành ,…
`

Hình 1.6. Cần trục Hình 1.7 . Cầu trục

Hình 1.8.Máy xúc
-Theo cấu tạo của cơ cấu di chuyển :
+ Máy nâng, vận chuyển đặt cố định : thang máy, máy nâng, thang
chuyền, băng tải, băng chuyền ,….
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
12
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí

Hình 1.9.Thang máy Hình 1.10.Thang chuyền
Hình 1.11. Băng chuyền
+ Di chuyển tịnh tiến : cầu trục cảng, cần cẩu con dê, các loại cần trục , cầu
trục,…

Hình 1.12. Cần cẩu con dê Hình 1.13.Cầu trục cảng
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
13
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
+ Di chuyển theo một góc quay giới hạn : Cần cẩu tháp , máy xúc,…

Hình 1.14.Cần cẩu tháp Hình 1.15.Máy xúc
+ Di chuyển linh loạt không giới hạn không gian : các loại xe cẩu tự hành ,
….

Hình 1.16.Xe cẩu tự hành
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =

14
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Hình 1.17.Mô hình xe cẩu tự hành
-Theo cơ cấu bốc hàng:
+Cơ cấu bốc hàng là thùng, cabin, gầu treo,
+Dùng móc, xích treo, băng
+Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện
-Theo chế độ làm việc:
+Chế độ dài hạn : băng tải, băng chuyền, thang chuyền
+Chế độ ngắn hạn lặp lại : máy xúc, thang máy, cần trục, xe cẩu tự hành,…
II. TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH XE CẨU TỰ HÀNH.
1. Nguyên lý hoat động của máy.
Máy gồm có 3 chuyển động chính là:
 Chuyển động di chuyển của xe:
Xuất phát từ động cơ 350W, một đầu động cơ được gắn trực tiếp vào đĩa
lip trong qua bộ truyền xích sẽ truyền chuyển động tới trục sau bánh xe.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
15
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Ðô?ng co 350W
Ba´nh xe
Tru?c ba´nh sau
Bô? truyê`n xi´ch
Hình 1.18.Sơ đồ chuyển động
Chuyển động quay của cần cẩu:
Xuất phát từ động cơ với tốc độ quay n= 15 vòng/phút, thông qua bộ
truyền bánh răng với tỉ số truyền 1:7 sẽ giúp cho cần cẩu quay được 360
độ.
Ðô?ng co

Ba´nh rang Z15
Ba´nh rang Z105
Tay câ?u
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
16
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
 Chuyển động nâng hạ vật của xe cẩu:
Chuyển động theo phương thẳng đứng nhờ sức kéo của con người thông
qua pa lăng.
2. Cấu tạo chung của xe mô hình cẩu tự hành.

Hình 1.19.Mô hình xe cẩu tự hành
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
17
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Mô hình xe cẩu tự hành được chia làm 2 phần chính:
a. Phần tay cẩu.
Hình 1.22. Trục cẩu
- Đây là phần hoạt động chính của mô hình xe cẩu tự hành. Hoạt động
chính là nâng vật nhờ palang được gắn cố định tại đầu tay cẩu.
- Được chế tạo chủ yếu bằng thép kết cấu , thép hình như thép ống DN90,
thép chữ I, thép chữ V.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
18
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
b. Thân xe.
Phần thân xe gồm ba phần :

 Phần hộp lái:
Hộp lái
- Là bộ phận được gắn với vô lăng
- Được làm bằng vật liệu thép CT3 và CT45
- Có tác dụng lái hướng khi mô hình xe di chuyển và giảm lực phải sử
dụng khi lái
- Được hỗ trợ bằng các tay vươn và gối.
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
19
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Gối lái
Tay vươn

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
20
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
 Phần thân xe:
Thân xe
- Nhiệm vụ để đỡ phần tay cẩu và gá đặt hộp lái
- Chế tạo từ thép hình U,V và thép tấm CT3
 Phần chuyển động:
- Chuyển động nhờ hai trục bánh trước và bánh sau được lắp với thân xe
bằng gối UCP206 và được lắp với bánh xe bằng vòng bi, bạc
- Nhằm giúp xe có thể di chuyển
- Chế tạo từ thép CT45
Trục bánh sau
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =

21
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Trục bánh trước
Gối UCP 206
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
22
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
23
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
CHƯƠNG II:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE CẨU TỰ
HÀNH
Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
24
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơ Khí
PHẦN A:
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I. Phân tích chọn phương án thiết kế .
Để đáp ứng với yêu cầu và mục đích của việc thiết kế mới mô hình xe cẩu tự
hành phục vụ cho việc nâng hạ và đi chuyển hàng hóa , trước tiên ta phải phân
tích chọn sơ đồ kết cấu xe cẩu sao cho phù hợp với mục đích và đặc điểm sản
xuất của phân xưởng sau đó tiến hành chọn phương án thiết kế cho phù hợp ,
chính xác va hiệu quả cao nhất.
a.Chọn mô hình thiết kế
Từ các loại xe cẩu trên , qua tìm hiểu thực tế và đặc điểm kết cấu và tính năng
ký thuật của cầu trục phục vụ trong các phân xưởng tôi thấy loại xe cẩu có kết

cấu như dưới đây phù hợp với yêu cầu nâng hạ và di chuyển hàng hóa trong các
phân xưởng
Hình 2.1 Mô hình xe cẩu tự hành

Đồ án tốt nghiệp GVHD: Phạm Thị Thiều Thoa
= = =  = = =
25