Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu

Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 1 -
Lời nói đầu
Đồ gá là một phần rất quan trọng trong công nghệ chế tạo máy, một trong
những ngành được coi như là mũi nhọn để đưa đất nước đi lên công nghiệp hóa và
hiện đại hóa. Nó quyết định đến độ chính xác cũng như năng suất của quá trình sản
xuất. Đặc biệt với một số chi tiết bắt buộc phải có đồ gá chuyên dùng mới đảm bảo
các thông số gia công.
Bên cạnh đó trong thời đại ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
khoa học thì đòi hỏi những chi tiết có tính chất ưu việt phải được gia công với độ
chính xác cao và năng suất cao. Điều này càng đòi hỏi việc thiết kế, chế tạo các
loại đồ gá phải thật chính xác và dễ dàng tăng năng suất lao động.
Môn đồ gá đã được đưa vào giảng dạy trong nhà trường để trang bị cho các
sinh viên ngành cơ khí những kiến thức để có thể thiết kế và chế tạo đồ gá cho các
nguyên công trong sản xuất. Đó là hành trang để cho chúng em có thể vững vàng
trên con đường sự nghiệp sau này.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hiệp Cường đã
giúp em hoàn thành bài tập lớn đồ gá đề bài là thiết kế đồ gá mài cổ biên trục
khuỷu.


Hà nội, ngày 5/5/2009.

Sinh viên thực hiện.

Nguyễn Thành Trung



Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 2 -

Phần 1 :
Phân tích điều kiện kĩ thuật khi làm việc của chi tiết trục khuỷu

1.1, Nhiệm vụ:
Trục khuỷu là bộ phận chính của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, có nhiệm vụ biến
chuyển động thẳng của thanh truyền thành chuyển động quay của bánh đà ( động
cơ đốt trong) hoặc biến chuyển động quay của bánh đà thành chuyển động thẳng
của thanh truyền

1.2, Điều kiện làm việc
- Chịu lực và moment tác dụng luôn thay đổi, các lực này gây ra ứng suất và xoắn,
đồng thời gây nên hiện tượng dao động dọc và ngang làm rung động cơ, gây mất
cân bằng và gây mòn trục khuỷu.
- Trục khuỷu làm việc trong điều kiện bôi trơn ma sát ướt, nhưng có khi ma sát khô
hoặc tới hạn (lúc khởi động hoặc tắt máy, tăng giảm đột ngột vận tốc góc, khi khe
hở trục bạc lớn).
- Chịu nhiệt độ từ 150 đến 2500C, do nhiệt truyền từ buồng cháy qua piston thanh
truyền hoặc do bản thân ma sát giữa trục và bạc
- Chịu ma sát lớn.
- Tải trọng biến thiên, có tính chất va đập và phân bố không đều.
- Vận tốc trượt lớn
- Chịu mài mòn: do lọc dầu không sạch hoặc do các hạt mài.

Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 3 -
1.3.Điều kiện kĩ thuật :
-Độ cứng vững cao, ổn định, chịu mỏi
-Độ bền cao
-Độ cứng bề mặt lớn

-Độ dai va đập lớn
-Trọng lượng nhỏ, độ chính xác và tính cân bằng cao (độ song song, độ đồng
trục , độ nhẵn bong của cổ biên…)
-Trục khuỷu có hình dáng phức tạp nên vật liệu có tính công nghệ cao.











Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 4 -

Phần 2 :
Thiết kế đồ gá mài cổ biên
2.1 Dạng sản xuất :
Trục khuỷu sản xuất theo hàng loạt lớn nên yêu cầu có đồ gá chuyên dùng đảm bảo
độ chính xác gia công đồng thời phải lắp đặt nhanh để tăng năng suất .

2.2 Xác định sơ đồ định vị kẹp chặt

w

Sơ đồ định vị chi tiết.

2.3 Xác định cơ cấu định vị, kẹp chặt
Cơ cấu để kẹp chặt gồm có 2 khối V ngắn khống chế 4 bậc tự do tịnh tiến theo các
trục Ox và Oy
1 chốt trám khống chế 1 bậc tự do
Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 5 -
Như vậy chi tiết chỉ còn lại 1 bậc tự do là quay xung quanh trục Oz.



2.4 Tính toán lực kẹp chặt hợp lý












Sơ đồ tính toán lực kẹp chặt.

Sơ đồ lực cắt .
ww
Py
Px
Pz
d1
d2
Px
Py
R
Pz
n
Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 6 -

1. Trạng thái nguy hiểm thứ 1: Chi tiết bị xoay quanh trục d1 do lực tiếp tuyến Pz
gây lên:









Mômen xoắn Mms và lực kẹp tổng cộng 2w của hai khối V chủ yếu phụ
thuộc vào mômen lật M và hệ số ma sát giữa bề mặt khối V với chi tiết gia công:
Mms = 2.4Fms.R1 = K.Mlật (chi tiết được định vị nhờ hai khối V úp ngược
nhau)

Với Mlật : Mômen gây cho chi tiết quay quanh trục d1
Mlật = Pz.(L + R2).
Fms = Fms1 = Fms2 = Fms3 = Fms4(lực ma sát trên một cặp khối V)

Fms1 = Fms2 = f.N1 = =

K: hệ số an toàn ( K = 1,3 1,6 )
f: hệ số ma sát giữa bề mặt khối V với bề mặt chi tiết gia công.
R1: bán kính của phần trục khuỷu được kẹp bởi khối V.
R2: bán kính của phần trục khuỷu đang được gia công.
L: khoảng cách từ trục d1 tới trục d2.
Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 7 -
→ 2.4. R1 ≥ K.Pz.(L + R2)

→ w
1
≥


2. Trạng thái nguy hiểm thứ 2: Trục khuỷu bị trượt dọc trục d2 do lực Px gây lên:

2.4. ≥ K.Px
→ 2. 4. ≥ K.Px

→ w
2
≥

Vậy lực kẹp cần thiết: wmin = max { , }

ü Tính toán các giá trị:
Hệ số an toàn: Chọn K = 1,5
Hệ số ma sát f = 0,2 do bề mặt nhẵn.
Khoảng cách L = 200(mm)
Bán kính R2 = 55/2 = 27,5 (mm)
Bán kính R1 = 50/2 = 25 (mm)
Công thức tính Px,Pz:

Từ điều kiện đề bài ta chọn vật liệu chế tạo trục khuỷu là thép C45
Theo sách nguyên lý cắt kim loại trang 234
Ta có công thức tính lực như sau:
P
z
= C
p
.v
0.7
.s
0.7
.t
0.6

P
y
= (1 ÷ 3) P
z

P
x

= (0,1 ÷ 0,2)P
z

v Trong đó:
P
z
,P
x
,P
y
là các lực theo phương z,x,y
Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 8 -
t là chiều sâu cắt (mm/hành trình kép )
s là lượng chạy dao (mm/vg)
v là tốc độ cắt (m/ph)
C
p
hệ số phụ thuộc vào vật liệu gia công và các yếu tố khác
dùng thép chưa nhiệt luyện thép 40 dùng đa mài Э40CM1K5 dày 40mm, vận tôc
quay v=30m/ph,
lượng chạy dao s=20mm/vòng,
t=0,009mm/hành trình kép.
C
p
=2,1 mài thép chưa nhiệt luyện
Vậy P
z
= 2,1. 30
0.7

. 20
0.7
. 0,009
0.6
=11 Kg
P
x
= (0,1 ÷ 0,2) P
z

P
x
=0,15 .11 =1,65 Kg

Ø Ta tính ra được:
W
1
= = 108 (kg)
W
2
= = 2,7 (kg)
W = max {W
1
,W
2
} = 108 (kg)
Ø Chọn thông số bulông kẹp chặt:
Ta dùng 4 bu lông để kẹp chặt có đường kính là
d=
với = (58÷98) Mp =(58÷98). N/m

2

vì mỗi bên cần dùng 2 bu lông nên lực ở mỗi bên khối V phải chia đôi
d= =4. (m) = 4 mm

Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 9 -

Bản vẽ lắp đồ gá.
2.5 Sai số chế tạo:

Sai số gá đặt ε
gđ =
ε
c +
ε
k +
ε
ct +
ε
m +
ε
đc

ε
c :
sai số chuẩn ε
ct
sai số chế tạo
ε

k
sai số kẹp chặt ε
m
sai số mòn
ε
đc
sai số điều chỉnh
do vật liệu ta dùng là thép C45 nên theo bảng 20 giáo trình hướng dẫn đồ án
CNCTM ta có ε
k
= 0,3 mm
theo bảng 19 giáo trình hướng dẫn đồ án CNCTM ta có ε
c
=0
ε
m =
β
.
=0,5. =5 µm
(N số lượng chi tiết gia công trên đồ gá chọn N=100)
ε
đc
=5÷10 µm
chọn ε
đc
=7 µm
ε
gđ
thường lấy [ε
gđ

]=(1/3)δ= (1/3)0,4=0,13(mm)

sai số chế tạo
ε
ct
=
[
]
[
]
2222
2
dcmkcgd
εεεεε +++− .
Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 10 -
[ε
ct
] =
(
)
2222
007.0005,003.0013,0 +++− = 0.126(mm)
Vậy sai số gá đặt là : ε
gđ =
ε
c +
ε
k +
ε

ct +
ε
m +
ε
đc
ε
gđ
=0+ 0,03+ 0,126+ 0,005+ 0,007 = 0,202 mm



















Bài tập lớn đồ gá mài cổ biên trục khuỷu
SV: Nguyễn Thành Trung – CĐT3 K50 - 11 -
Tài liệu tham khảo

1.Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy(NXB khoa học kỹ thuật 1987)
2.Công nghệ chế tạo máy 2 tập(Nguyễn Đắc Lộc và các tác giả)
3.Đồ gá( Lê Văn Tiến- Trần Văn Địch- Trần Xuân Việt)
4.Sổ tay công nghệ chế tạo máy(nguyễn Đắc Lộc và các tác giả)
5.Sổ tay và Atlas đồ gá(Trần Văn Địch)