ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ QTCN GIA CÔNG TRỤC THỨ CẤP – HỘP SỐ CHÍNH XE ZIL 131
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại đất nước, các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư thực hành và các cán bộ kỹ thuật có kiến thức tương đối rộng và phải biết vận dụng sáng tạo những kiến thức đã học để giải quyết những vấn đề thường gặp trong thực tế . Đồ án tốt nghiệp đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình đào tạo trở thành người kỹ sư. Qua quá trình làm đồ án môn học công nghệ chế tạo máy giúp cho sinh viên hiểu rõ và nâng cao khả năng vận dụng sáng tạo những kiến thức này để làm đồ án cũng như công tác sau này. Là một sinh viên chuyên ngành cơ khí. Trong thời gian làm đồ án môn học em được giao nhiệm vụ: ” Thiết kế QTCN gia công trục thứ cấp – hộp số chính xe zil 131 ” . Đây là một đề tài mới và khó đối với em. Tuy nhiên trong thời gian đi thực tập và làm đồ án được sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn: thầy giáo Tạ Trung chính . Vơí sự học hỏi của bản thân em đã đưa ra một phương án gia công trục thứ cấp- hộp số chính xe Zil 131, theo em phương án này sẽ đảm bảo độ chính xác và yêu cầu kỹ thuật.Đồ án tốt nghiệp của em gồm có phần thuyết minh và phần bản vẽ mà ở đó đã trình bày đầy đủ quy trình công nghệ gia công, chế độ cắt và đồ gá dùng để gia công.Tuy nhiên do trình độ hiểu biết về lý thuyết và thực tế còn hạn chế, do đó trong đồ án này không thể tránh khỏi sai sót . Vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các thầy và các bạn để em có thể hiểu sâu hơn về môn học cũng như các phương án khác hợp lý hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Tạ Trung Chính cùng các thầy giáo trong bộ môn Chế tạo máy – Khoa Cơ Khí – HV Kỹ Thuật Quân Sự đã tận tình hướng dẫn em hoàn thành đồ án trong thời hạn. Đồng thời cũng bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo và các bạn giúp đỡ em trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp.
Sinh viên
Trần Văn Quang
Chương I : Tổng quan về hộp số xe Zil 131 và chi tiết Trục thứ cấp-Hộp số chính
A.Tổng quan hộp số xe Zil 131
I.Tìm hiểu hộp số xe Zil 131
Xe Zil 131 là ô tô vận tải quân sự có công thức bánh xe 6×6, dùng để chuên chở hàng hóa, trang thiết bị quân sự và bộ đội. Ngoài ra có thể dùng làm xe cơ sở cho các mẫu xe đặc chủng : xe công trình xa , các xe chuyên dùng khác. Xe Zil 131 là loại xe 3 cầu, với tát cả các cầu là chủ động, tải trọng 3,5 tấn, do nhà máy Li- kha- trốp chế tạo thay thế cho các loại xe Zil 157,Zil 157k. Xe Zil 131 so với các loại xe Zil 157 có chất lượng kéo tốt hơn, động lực và tính năng thông qua cao hơn. Dạng cải tiến của nó có thể lắp các thiết bị chuyên dùng hoặc thùng kín. Xe Zil 131 có động cơ bố trí phía trước buồng lái, nhưng kích thước bao vẫn tương đối nhỏ, thuận tiện cho lắp bánh xe dự trữ và các trang thiết bị phụ khác. Xe Zil 131 có dự trữ hành trình lớn. Việc ứng dụng các thiết bị thủy lực, khí nén trong các thiết bị điều khiển đã giảm nhẹ cường độ làm việc của người lái . hệ thống treo với bộ nhíp hoàn thiện, giảm chấn ống thủy lực, lốp áp suất thấp(điều chỉnh được) đã làm tăng độ êm dịu chuyển động và khả năng thông qua của xe trên các loại địa hình.
Hộp số xe Zil 131 là hộp số 3 trục dọc 5 cấp dùng để thay đổi tỉ số truyền nhằm thay đổi mômen xoắn ở các bánh xe chủ động của ôtô, đồng thời thay đổi tốc độ chạy xe phù hợp với sức cản bên ngoài.
– Thay đổi chiều chuyển động của ôtô(tiến và lùi).
– Tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong khoảng thời gian tuỳ ý mà không cần tắt máy và mở li hợp.
– Dẫn động lực học ra ngoài cho các bộ phận công tác của xe chuyên dùng
Sơ đồ động học hộp số
1.Trục sơ cấp ; 2. Vỏ hộp số ; 3. Lắp hộp số ; 4,11. Đồng tốc gài số ; 5,6,10. Càng gài số ; 7. Trục thứ cấp; 8. Trục trung gian ; 9. Trục số lùi
II. Các bộ phận của hộp số
1. Nắp và vỏ hộp số
Nắp và vỏ hộp số làm nhiệm vụ bao kín các bộ phận bên trong hộp số. Ngoài ra nắp hộp số còn dùng để lắp cơ cấu chuyển số. Vỏ hộp số dùng để lắp các vòng bi đỡ trục hộp số, chứa dầu bôi trơn, treo hộp số vào khung xe. Trên vỏ hộp số có các nút xả dầu, nút bổ sung và kiểm tra mức dầu. Vỏ hộp số chia làm hai phần
– Phần vỏ trung tâm hộp số: Chứa dầu bôi trơn và bao kín cụm bánh răng, các trục, ổ bi, …
– Phần vỏ đuôi hộp số: Bao kín trục thứ cấp, bộ phận đo tốc độ, bộ phận chắn dầu …
Trên vỏ hộp số còn có nắp kiểm tra hộp số được dập bằng thép mỏng lắp ở phía trên của hộp số.
2 .Vòng bi:
3. Trục hộp số
a. Trục sơ cấp: Trục sơ cấp được đúc bằng thép liền khối với bánh răng chủ động, phần trước có rãnh then hoa ráp vào moayơ đĩa ly hợp. Trục sơ cấp hộp số quay tựa trong vòng bi nơi vách trước vỏ hộp số và gối đầu vào trong vòng bi trung tâm đuôi trục khuỷu.
b. Trục thứ cấp: Một đầu trục thứ cấp lắp vào vòng bi đũa trong bánh răng sơ cấp, đầu phía sau đưa mô men xoắn ra ngoài. Phía sau trục thứ cấp đặt trên vòng bi lắp ở vỏ hộp số. Trên trục thứ cấp có then hoa để lắp bánh răng gài số và bộ đồng tốc. Trục thứ cấp nằm trùng tâm với trục sơ cấp.
c. Trục trung: Trục trung gian được chế tạo liền khối với các bánh răng trung gian. Trục trung gian được đặt trên hai vòng bi lắp ở vỏ hộp số
d. Trục số lùi: Bánh răng số lùi quay trên một trục riêng.
4 .Bánh răng
Bánh răng hộp số được chia làm 4 nhóm như sau: Bánh răng sơ cấp, bánh răng thứ cấp, bánh răng trung gian và bánh răng số lùi.
– Bánh răng sơ cấp được chế tạo liền trục và luôn ăn khớp với một bánh răng trên trục trung gian. Bánh răng sơ cấp được gia công lỗ lắp vòng bi đỡ trục thứ cấp.
– Bánh răng trung gian là các bánh răng liền trục hoặc các bánh răng chế tạo liền khối và quay trơn với trục. Trên trục trung gian có nhiều bánh răng với số răng khác nhau để thay đổi tỷ số truyền của hộp số.
– Bánh răng thứ cấp là các bánh răng lắp trên trục thứ cấp dùng để gài số hoặc truyền chuyển động từ trục trung gian sang trục thứ cấp qua bộ đồng tốc. Các bánh răng gài số được lắp bằng then hoa với trục và di trượt dọc trục. Một số bánh răng quay trơn với trục hoặc lắp cố định với trục.
– Bánh răng số lùi là các bánh răng lắp trên trục số lùi để đảo chiều quay của trục sơ cấp. Các bánh răng này quay trơn với trục và ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và trục thứ cấp.
III. Cấu tạo
Hộp số xe Zil 131bao gồm những cụm chi tiết chính: Các bánh răng, Cơ cấu gài số, Bộ đồng tốc, Trục hộp số ,Vỏ và nắp hộp số, các ổ bi.
1-khớp nhả ly hợp. 2-trục dẫn động. 3-nắp vòng bi trục dẫn động. 4-hộp ly hợp. 5-bộ đồng tốc của số truyền IV và V. 6-nắp trên của hộp số. 7-lò xo với bi định vị. 8-bánh răng của số truyền V trục bị dẫn. 10-bộ đồng tốc của số truyền II và III. 11-bánh răng của số truyền II trục bị dẫn. 12-bánh răng của số truyền I và số lùi trục bị dẫn. 13-vỏ hộp số. 14-nắp vòng bi trục bị dẫn. 15-mặt bích để bắt chặt trục các đăng. 16-trục bị dẫn. 17-nắp vòng bi của trục trung gian. 18-trục trung gian.19-bánh răng của số truyền II trục trung gian, 20-bộ gom của bơm dầu nhờn. 21-bánh răng của số truyền III trục trung gian. 22-bánh răng của số truyền V trục trung gian. 23-bánh răng dẫn động trích công suất. 24-bánh răng chống rung. 25-bơm dầu nhờn. 26-trục của khối bánh răng số lùi. 27-khối bánh răng số lùi.
B. Phân tích chi tiết Trục Thứ Cấp – Hộp số chính xe Zil 131.
I.Phân tích chức năng ,điều kiện làm việc của chi tiết.
1.1 Chức năng chi tiết.
Trục thứ cấp một đầu lắp vào vòng bi đũa trong bánh răng sơ cấp, đầu phía sau đưa mô men xoắn ra ngoài. Phía sau trục thứ cấp đặt trên vòng bi lắp ở vỏ hộp số. Trên trục thứ cấp có then hoa để lắp bánh răng gài số và bộ đồng tốc. Trục thứ cấp nằm trùng tâm với trục sơ cấp.
1.2 Điều kiện làm việc
Trục thứ cấp chịu tải trọng và momen xoắn khá lớn. Trục làm việc liên tục chịu được khả năng va đập lớn và chịu mài mòn tốt.
Bên cạnh vật liệu chế tạo nên Trục phải đạt yêu cầu thì những kích thước quan trọng là các bề mặt lắp ghép đòi hỏi độ chính xác cao về hình dáng hình học và vị trí tương quan . Những bề mặt này đòi hỏi phải có độ bóng bề mặt, độ đồng tâm, độ vuông góc các bề mặt cần thiết để trục làm việc được lâu dài, để tránh gây mài mòn cho các bề mặt
1.3 Vật liệu chế tạo chi tiết
Dựa vào chức năng và điều kiện làm việc của Trục thứ cấp nên ta chọn vật liệu chế tạo là Thép crôm – niken – môlipđen :
Mác thép 20XH2MA- của ΓOCT 4543-71
Đặc tính của các mác thép này cũng giống như các mác crôm – niken cùng loại song có thêm 0,10 – 0,40%Mo với tác dụng chủ yếu là để nâng cao hơn nữa độ thấm tôi. Là loại thép trong đó niken cao hơn 2% và có thể tới 4% còn crôm cũng chỉ trên dưới 1%, tức có tỷ lệ Ni / Cr = 3 hay 4. Như đã biết với lượng crôm – niken như thế độ thấm tôi rất cao, tôi thấu được các tiết diện đến 100mm và cao hơn, trong thực tế có thể coi có độ thấm tôi bất kỳ. Với ngay tiết diện lớn như vậy cũng rất dễ dàng tôi trong dầu, còn với tiết diện nhỏ hơn có thể áp dụng tôi phân cấp, nhờ đó giảm mạnh độ biến dạng. Thép được dùng làm các chi tiết thấm cacbon rất quan trọng: chịu tải trọng nặng và bị mài mòn mạnh, hình dạng lớn và phức tạp, yêu cầu độ tin cậy cao như các chi tiết trong máy bay, ôtô mà các hư hỏng có thể gây tai họa cho người.
II. Phân tích tính công nghệ kết cấu cảu chi tiết
a)Tính công nghệ của chi tiết
– Đâylà chi tiết trục thứ cấp trong hộp số xe Zil 131 dùng để truyền chuyển động từ trục sơ cấp tới các trục tiếp theo.
-Trục có các bậc và giữa các bậc có rãnh thoát dao
+ Chiều dài lớn nhất của trục : 477 mm
+ Đường kính lớn nhất của trụcl à :Ø 70mm
-Trên đoạn trục Ø 51,95có 10 rãnh cách đều nhau với bán kính lượn của rãnh là R24mm
-Trên phần then của đoạn trục Ø60,95 có xấn một rãnh với kích thước
2.75x 2.475 mm.
– Một đầu trục đựợc tiện ren : M33x1.5 ,
– Hai đầu trục được khoan lỗ tâm tiêu chuẩn: Đây là lỗ chuẩn công nghệ trong suốt quá trình gia công chế tạo chi tiết.
– Trên các bậc trục có then hoa có các bán kính lượn ,các bán kính lượn này được hình thành do vết của dao phay then để lại khi gia công .
– Các bậc trục khi chế tạo đựợc yêu cầu độ chính xác cao:cấp 8
– Độ chính xác các bề mặt then là Ra1,25 (cấp 7)
– Các rãnh đều có bán kính lượn R0.5mm
b) Yêu cầu kỹ thuật
– Phôi không bị nứt rạn hoặc có các nếp gấp.
– Trước khi đưa vào gia công phôi đựoc tôi đạt độ cứng 187-229HB
– Sau khi gia công tạo thành các bậc ,để tăng độ cứng của các bề mặt trước khi phay then trục được tôi cải tiến đạt 20…24HRC
– Sau khi gia công hoàn chỉnh chi tiết được thấm cac bon với mức chiều sâu thấm là 0.5-0.8mm và nhiệt luyện đạt độ cứng: 58…62 HRC
– Các cạnh sắc đều được làm cùn
– Dung sai độ đồng tâm giữa các bề mặt trục không lớn hơn 0.012mm
– Các bậc trục khi chế tạo đựợc yêu cầu độ chính xác cao:cấp 8
– Độ chính xác các bề mặt then là Ra1,25 (cấp 7)
III. Chọn phôi: ta xem xét từng loại phôi :
a) Phôiđúc
Phôi đúc là phôi được chế tạo bằng cách điền đầy kim loại lỏng vào lòng khuôn. Sau khi kim loại đông đặc thì sẽ thu được sản phẩm như yêu cầu.
Khả năng tạo hình và độ chính xác của phương pháp đúc phụ thuộc vào cách chế tạo khuôn, có thể đúc được chi tiết có hình dạng từ đơn giản đến phức tạp.
– Khi sử dụng phôi đúc thì nó có những ưu nhược điểm sau:
_ Ưu điểm
+ Vật liệu đúc rộng rãi: Có thể đúc được kimloại, phi kim, hợp kim và rất nhiều các sản phẩm khác.
+ Khói lượng kích thươc vật đúc có thể từ rất nhỏ tới rất lớn.
+ Giá thành chế tạo vật đúc rẻ.
+ Trang thiết bị tương đối đơn giản, cho nên đầu tư ban đầu thấp, giá thành hạ.
+ Phù hợp với sản xuấ thàng loạt vừa.
+ Độ nhám bề mặt, độ chính xác sau khi đúc cóthể chấp nhận để có thể tiếp tục gia công tiếp theo.
+ Phương pháp này có năng suất cao thích hợp cho sản suất hàng loạt
_ Nhược điểm:
+ Phương pháp đúc trong khuôn kim loại có phạm vi ứng dụng hẹp hơn do bị hạn chế về kích thước và khối lượngvật đúc
+ Phí tổn chế tạo khuôn cao
+ Giá thành chế tạo phôi cao,
+Tốn kim loại cho hệ thống co ngót, đậu rót….
+ Khi đúc ra chi tiết thường nguội không đều, gây ra biến dạng nhiệt và ứng suất dư, nên cần có biện pháp khử ứng suất dư trước khi gia công cắt gọt.
b) Phôi cán tấm
_ Ưu điểm
+ Quá trình cán dễ cơ khí hóa, tự động hóa và năng suất cao
+ Tạo ra được những sản phẩm cán có nhiều kích thươc hình dạng khác nhau: các loại phôi định hình L,H, T, U… và có các tiết diện khác nhau: tiết diện vuông, tròn, chữ nhật…
+ Có chế tạo phôi tấm có chiều dày từ 4 ÷ 60mm, chiều rộng 600 ÷ 1200mm, chiều dày 1000 ÷ 1200mm.
_Nhược điểm
+ Không thể tạo phôi có các phần nhô lên.
+ Chỉ chế tạo đựoc các loại phôi đặc => do đó khi gia công cơ thì tốn rất nhiều nguyên công để gia công lại và lãng phí rất nhiều vật liệu khi gia công
c) Phôi rèn
_ Ưu điểm
+ Khử được một số khuyết tật như: rỗ khí, rỗ co, làm cho tổ chức kim loại mịn, cơ tính sản phẩm cao.
+ Có khả năng biến tổ chức hạtcủa kim loại thành tổ chức thớ, có khả năng tạo được tổ chức thớ uốn, xoắn khác nhau làm tăng cơ tính của sản phẩm .
+ Độ bóng và độ chính xác cao.
_ Nhược điểm
+Lượng dư gia công lớn
+ Không rèn được những phôi có hình dáng quá phức tạp như : các bề mặt côn, các gờ tỳ, các mặt trụ giao nhau….
+ Không thể tạo được các gân tăng cứng khi rèn.
=> Do đây là chi tiết trục thứ cấp thường làm việc với tải trọng lớn và chịu mài mòn nhiều nên ta chọn :Phôi đựơc làmbằng phương pháp rèn. Khi đó sẽ loại bỏ hết đựoc các khuết tật và có độ cứng vững tốt nhất.
Bản vẽ phôi :
Quy trình công nghệ nhiệt luyện phôi
1.Tôi cải thiện
a) Chuẩn bị – Xếp phôi
– Dầu CN30
b) Nung đến nhiệt độ 780oC với tốc độ 180oC/1h
c) Giữ nhiệt trong 1,5h sau đó làm nguội trong môi trường dầu
2. Ram khử ứng suất
Sau khi nhiệt luyện sơ bộ chi tiết đạt độ cứng 250-280HB.
