14) Xây dựng toàn bộ biên dạng răng và extrude nó

Đồ án tốt nghiệp



CHƯƠNG 5

72



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

72



Đồ án tốt nghiệp



ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COSMOS

ĐỂ KIỂM NGHIỆM BỀN CHI TIẾT

5.1. Đặt vấn đề

•



Quá trình giải bài toán về đàn hồi, sức bền, kết cấu cơ khí trong kỹ thuật thường

dẫn đến giải phương trình hoặc hệ phương trình vi phân, đạo hàm riêng hoặc hệ



•



phương trình đại số.

Đối với các bài toán phức tạp, việc tìm ra nghiệm chính xác bằng phương pháp

giải tích là gần như không thực hiện được mà ta chỉ lấy các giá trị gần đúng.

Phương pháp phần tử hữu hạn ra đời về cơ bản giải quyết được những khó khăn



•



trên.

Ngày nay với tiến bộ của công nghệ thông tin và máy tính điện tử, các phần mềm

của phương pháp phần tử hữu hạn ra đời phát huy tác dụng tích cực. Phương

pháp phần tử hữu hạn này là công cụ chính trong việc thiết kế máy cơ khí: máy

cắt kim loại, hộp số cơ khí,... Trong đó các trục là chi tiết rất quan trọng, người

ta chủ yếu tính độ cứng vững, độ bền theo kinh nghiệm.



5.2. Giới thiệu phần mềm COSMOS

Phần mềm COSMOS có tính năng nổi bật sau:

•



Trước đây việc tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết máy như trục máy, thân

máy,... thường phải mô hình hóa trục, thân máy thành các dạng đơn giản hơn rồi

đặt lực lên đó thêm một số giả thiết nhằm tính toán đơn giản hóa, sau đó tính

toán theo các giả thiết trên. Việc giả thiết như vậy vừa không đưa ra kết quả xác

73



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

73



Đồ án tốt nghiệp



thực vừa không chính xác. Phần mềm COSMOS có ưu điểm tính toán rất sát

thực tế, ví dụ như khi tính bền của một trục hay thân máy ta tiến hành theo các

bước sau: ban đầu ta có chi tiết đã vẽ 3D bằng phần mềm SOLIDWORKS hay

CATIA (là phần mềm thiết kế 3D), rồi save lại thành file. Khi đã mở được file

trên ta thao tác các bước rất đơn giản như: đưa vào các điều kiện ràng buộc, chia

phần tử và chạy chương trình. Sau khi chạy chương trình ta sẽ đạt được kết quả

•



thu được cụ thể mà không tốn nhiều thời gian cũng như công sức.

Phần mềm COSMOS có thể tính được các bài toán như: tính toán tần số riêng

của một chi tiết, một cụm chi tiết, có thể tính được độ bền chi tiết dưới dạng tác

dụng của ngoại lực, có thế tính đến ảnh hưởng của nhiệt độ tới độ bền, tần số

riêng của chi tiết máy,... Ngoài ra, phần mềm có thể tính được các bài toán về

truyền nhiệt, dẫn nhiệt,... COSMOS là phần mềm phân tích thiết kế phát triển từ



•



SARC (phân tích và thiết kế cấu trúc).

Phần mềm phát triển có cấu trúc mở, chương trình đa tài liệu để tận dụng giao

diện đồ họa của window hiệu quả và trực quan. Cấu trúc mở của chương trình

cho phép người dùng có thể nhúng vào các phần mềm thiết kế của một hãng thứ

ba bằng cách dùng tính năng Customization cộng chương trình vào hoàn chỉnh



•



chương trình.

COSMOS được thiết kế trên nền cơ sở Parasolid, cũng hỗ trợ chuẩn ACIS và

STEP AP203. Chương trình có thể mở trực tiếp từ SOLIDWORKS và



•



Pro/Engineer. Ngoài ra, chương trình có thể đọc hầu hết các file CAD hiện nay.

Phần mềm trên còn rất nhiều tính năng nổi bật và ứng dụng trong nhiều ngành

khác nhau.



5.3. Ứng dụng COSMOS giải bài toán kiểm nghiệm bền

5.3.1



Sơ đồ hóa các bước thực hiện giải bài toán kiểm nghiệm bền:

74



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

74



Đồ án tốt nghiệp



Thiết kế trên các phần mềm CAD 3D

(Catia, Solidworks, Pro/engineer,...)

Trục



Bánh răng



Then



Lắp ghép các thành phần



Đánh giá độ bền và độ cứng vững bằng CAE

( COSMOS, ANSYS,...)

Chuyển dữ liệu sang COSMOS



Sử

a

đổ

i

kế

t

cấ



Gán vật liệu cho các thành phần trục

Đặt lực và các ràng buộc vào trục

Rời rạc hóa trục thành các phần tử



Chạy chương trình tính toán

kiểm tra, đánh giá kết quả

Chưa hợp lý



Hợp lý



Hoàn thành thiết kế

5.3.2.

•



Cụ thể các bước: ứng dụng COSMOS giải bài toán kiểm nghiệm bền.

Ở trên ta đã thiết kế bằng CATIA cho trục trung gian. Sau đó chuyển

sang COMOS.

75



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

75



Đồ án tốt nghiệp



•



Chọn vật liệu cho chi tiết: click chuột phải vào solids. Chọn Apply

Material to Allhiện ra thư viện vật liệu. Chọn vật liệu cần dùng.



•Đặt lực và các ràng buộc vào trục

Chọn thư mục Restraint, sau đó chọn ràng buộc On cylindrical face để tạo ràng

buộc tại vị trí của các ổ lăn



Chọn mục Remote Load đặt lực nên chi tiết



76



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

76



Đồ án tốt nghiệp



Sau khi đã chọn bề mặt đặt lực ta tiến hành nhập thông số, vị trí và giá trị của

các lực theo các phương khác nhau như hình bên.

Sau khi tạo ràng buộc và đặt lực lên chi tiết ta được giao diện:



• Rời rạc hóa trục thành các phần tử

77



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

77



Đồ án tốt nghiệp



Click vào Mesh trên cây thư mục chọn Create Mesh để tạo lưới cho chi tiết



• Chạy chương trình tính toán

Click chuột phải vào Study chọn

Run và đợi máy thực hiện tính toán



• Xem kết quả tính toán

- Stress: ứng suất tổng hợp

- Displacement: chuyển vị của

chi tiết



78



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

78



Đồ án tốt nghiệp



• Kết quả tính bền

Ứng suất tay số 1

Kết quả của quá trình sử dụng phần mềm COSMOS:



Biểu đồ chuyển vị



Biểu đồ ứng suất



• Đánh giá kết quả







Kết quả thu được là trục thiết kế đủ bền.

So với kết quả trong kiểm tra tính bền bằng phương pháp truyền

thống thì phương pháp này:

- Quá trình tính toán nhanh.

- Cụ thể.

- Đạt độ chính xác cao hơn.

- Dễ quan sát chuyển vị và ứng suất.



CHƯƠNG VI

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ

79



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

79



Đồ án tốt nghiệp



TẠO CHI TIẾT TRỤC TRUNG GIAN.

6.1. Giới thiệu trục

•



Trục là chi tiết được dùng rất phổ biến trong ngành chế tạo máy, nó có nhiệm vụ

truyền chuyển động quay, mô men xoắn nên chịu biến dạng phức tạp: xoắn, uốn,



•



kéo, nén.

Các chi tiết trục có bề mặt cơ bản cần gia công là mặt tròn xoay ngoài, mặt này



•



thường dùng làm mặt lắp ghép.

Vật liệu để chế tạo trục thông thường là thép cacbon như thép 30, 40, 45; thép



•

•



hợp kim như 40Cr, 40Mn, 50Mn,... dùng cho trục chịu tải trọng lớn.

Tùy theo kết cấu ta có thể chia các chi tiết dạng trục ra các loại khác nhau:

Trục trơn: trên suốt chiều dài l, trục chỉ có một kích thước đường kính d. Với l/d



•



< 4 là trục trơn ngắn, 4 ≤ l/d ≤ 10 là trục trơn thường, l/d >10 là trục trơn dài.

Trục bậc: trên suốt chiều dài l trục có một số kích thước đường kính khác nhau.



•



Trên trục bậc có thể có rãnh then, rãnh then hoa, hoặc có ren.

• Trục rỗng: có tác dụng làm giảm trọng lượng hoặc làm mặt lắp ghép.

• Trục răng: là loại trục trên đó có bánh răng liền trục.

Trục lệch tâm: là loại trục có những cổ trục không cùng lằm trên một đường tâm

như trục khuỷu.

• Trục của hộp số ôtô ta xét là trục bậc.



6.2. Yêu cầu kỹ thuật

Chế tạo các chi tiết dạng trục cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau:

•



Kích thước đường kính các cổ lắp ghép yêu cầu cấp chính xác 7 ÷



10, một vài trường hợp cần cấp 5.

•

Độ chính xác hình dạng hình học như độ côn, độ ôvan của các trục

lằm trong khoảng 0,25 ÷ 0,5 dung sai đường kính cổ trục.

•

Dung sai chiều dài mỗi bậc trục khoảng 0,05 ÷ 0,2 mm.

80



Mạc Văn Hiệu ÔtôA-K50

80