vampire_princess_1997
New Member
Download Luận văn Nghiên cứu chế tạo bánh cán ren vít để lắp đường ray với tà vẹt bê tông
MỤC LỤC
Trang
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
3. Ý nghĩa của đề tài 2
4 Nội dung nghiên cứu 2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁN REN 3
1.1. Đặc điểm của cán ren 3
1.1.1 Đặc điểm của ren cán 3
1.1.2. Các phương pháp cán ren 5
1. Nguyên lí chung của phương pháp cán ren 5
2. Các phương pháp cán ren 6
1.1.3. công cụ cán ren 8
1.1.4. Phương pháp chế tạo vít bắt đường ray với tà vẹt bê tông dự ứng lực9
1.2. Giới thiệu phần mềm xây dựng mô hình 3D của bánh cán 9
1.3. Phương pháp tính bền bánh cán 12
1.3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn 13
1. Khái quát phương pháp phần tử hữu hạn 13
2. Phương pháp phần tử hữu hạn với biến dạng phẳng 15
1.3.2. Giới thiệu phần mềm tính bền cho bánh cán 24
1. Giới thiệu phần mềm ANSYS 24
2. Đặc điểm của phần mềm 25
3. Một số đại lượng cần chú ý 29
1.4. Kết luận chương 1 32
1.4.1. Nhận xét 32
1.4.2. Xác định hướng nghiên cứu của đề tài 32
Chương 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BÁNH CÁN REN VÍT LẮP
ĐƯỜNG RAY TẦU VỚI TÀ VẸT BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC34
2.1. Phân tích hình dáng, kích thước ren vít 34
2.2. Thiết kế hình dáng hình học bánh cán 34
2.2.1. Biên dạng xoắn của bánh cán 34
2.2.2. Điều kiện cán vào 35
2.2.3. Xác định các kích thước cơ bản cúa bánh cán 37
2.2.4. Vật liệu bánh cán 38
2.2.5. Lập bản vẽ chế tạo bánh cán 39
2.3. Xây dựng mô hình 3D của bánh cán ren bằng phần mềm Pro/engineer 40
2.4. Tính bền bánh cán 45
2.4.1. Tính toán lực trên bánh cán 45
2.4.2. Sơ đồ phân bố lực trên bánh cán 46
2.4.3. Sử dụng phần mềm ANSYS tính bền bánh cán 47
1. Sơ đồ khối chương trình tính bền bánh cán 47
2. Các bước tiến hành 47
3. Phân tích trường ứng suất và biến dạng 50
2.4.4. Điều kiện bền 60
2.4.5. Xác định đường kính tối thiểu của bánh cán 60
2.5. Chế tạo thử nghiệm bánh cán 62
2.5.1. Bản vẽ lồng phôi bánh cán 62
2.5.2. Chế tạo thử bánh cán 63
2.5.3. Kết quả kiểm tra bánh cán sau khi chế tạo thử 64
1. Kiểm tra vật liệu bánh cán 64
2. Kiểm tra kích thước, sai lệch hình dáng hình học và vị trí tương quan của hai bánh cán64
3. Kiểm tra nhám bề mặt 69
4. Kết quả kiểm tra độ cứng bề mặt ren bánh cán 69
2.6. Kết lu ận chương 2 70
Chương 3. CÁN THỬ NGHIỆM REN VÍT 71
3.1. Cán thử ren vít 71
3.2. Kết quả kiểm tra sản phẩm vít 71
3.3. Kết luận chương 3 72
KẾT LUẬN CHUNG 73
Kết luận 73
Hướng phát triển của đề tài 74
CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
PHỤ LỤC
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Ni(x) – là hàm quan hệ (hàm hình dạng) của các nút thứ i.
)(
12
1
1
)(
2
)(
)(
12
2
1
1)(
1
e
ee
e
ee
ee
e
e
e
ee
e
ee
ee
e
hxx
xx
xx
xx
N
h
h
xx
xx
xx
xx
N
Trong đó:
e - số phần tử (e = 1, 2, ... n).
xi - toạ độ của điểm nút thứ i (i = 1, ..., e-1, e, ..., n, n+1).
e
ieN
- Hàm quan hệ tại nút ie (ie = 1e, 2e).
ξ – là gia số của 1 điểm tuỳ ý trên phần tử đang xét, ξ = x – xe = x – x1e;
(h
(e) ξ 0).
h
(e)
- chiều dài của phần tử đang xét, h(e) = x1e - xe = x2e – x1e
(1.1)
(1.2)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
27
Các hàm quan hệ thường được sử dụng là hàm bậc nhất hay hàm bậc hai.
2. Phương pháp phần tử hữu hạn với biến dạng phẳng
Giá trị ứng suất, biến dạng có thể được xác định nhờ giải các phương trình vi
phân riêng thông qua phương trình cân bằng quan hệ ứng suất - biến dạng hay
phương trình liên kết, quan hệ biến dạng - chuyển vị và phương trình quan hệ điều
kiện biên. Tuy nhiên, phương pháp trên chỉ nhận được lời giải chính xác với các bài
toán kết cấu tĩnh và dạng hở còn với các kết cấu kín cho độ chính xác rất thấp hay
đôi khi không thể nhận được lời giải. Để khắc phục các khó khăn này, phương pháp
phần tử hữu hạn đưa ra lời giải gần đúng với kết quả nhận được biến dạng, ứng suất
tại rất nhiều điểm khác nhau nên cho độ chính xác cao.
a. Các bước phân tích biến dạng phẳng bằng phương pháp FEM
Khi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phân tích biến dạng phẳng của
vật chịu tải trọng tĩnh có thể thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Phân tích đối tượng thành các phần tử.
Bước 2: Xác định kiểu phần tử hay các hàm quan hệ, xác định gần đúng
hàm quan hệ chuyển vị và biến dạng trong các phần tử.
Bước 3: Xác định ma trận độ cứng, xây dựng mối quan hệ giữa lực và
chuyển vị trong mỗi phẩn tử.
Bước 4: Xây dựng ma trận độ cứng chung, xác định quan hệ giữa chuyển vị
và lực trên toàn vật thể.
Bước 5: Đưa các điều kiện biên (tải trọng, chuyển vị) vào ma trận độ cứng chung.
Bước 6: Giải phương trình quan hệ (bước 5).
Bước 7: Xác định giá trị ứng suất và biến dạng.
b. Các công thức trong biến dạng phẳng
b1. Phương trình cân bằng
Xét sự cân bằng của của một phân tố diện tích chữ nhật trong một vật thể
trên hệ toạ độ vuông góc với biến dạng hình 1.11.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
28
Hình 1.11. Trạng thái ứng suất và biến dạng của phân tố diện tích phẳng trong hệ xoy
Phân tố chịu tác dụng của hai lực
xF
và
yF
lần lượt theo hai phương x và y,
phương trình cân bằng biến dạng của phân tố (1.3):
0
0
y
yyx
x
xyx
F
yx
F
yx
Trong đó:
x, y - các ứng suất pháp.
xy = yx - các thành phần ứng suất tiếp.
b2. Quan hệ biến dạng - chuyển vị
Vật chịu biến dạng phẳng chỉ biến dạng theo hai phương, phương còn lại
sẽ có biến dạng vô cùng nhỏ. Giả thiết biến dạng theo hai phương tương ứng x
và y, còn biến dạng theo phương z xấp xỉ 0 ta có phương trình quan hệ (1.4):
y
u
x
v
y
v
x
u
xy
y
x
Trong đó:
εx - biến dạng pháp tuyến theo phương x.
(1.3)
(1.4)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
29
εy - biến dạng pháp tuyến theo phương y.
γxy - biến dạng góc trên mặt phẳng x-y.
u, v - chuyển vị theo hai phương của trục x và y.
b3. Quan hệ giữa ứng suất - biến dạng
Theo định luật Hooke xây dựng công thức quan hệ như sau:
zxzxzy
yzyzyz
xyxyxy
zz
yy
xx
E
G
E
G
E
G
Ge
E
Ge
E
Ge
E
)1(2
)1(2
)1(2
2
)21)(1(
.
2
)21)(1(
.
2
)21)(1(
.
hay
G
G
G
E
z
E
E
zx
zx
yz
yz
xy
xy
xyzz
xyy
zyxx
)(
1
)(
1
)(
1
E - mô đun đàn hồi dọc.
- hệ số Poisson.
G - mô đun đàn hồi trượt:
12GE
ev - biến dạng thể tích,
V
V
ev
và ev = εx + εy + εz.
- Ứng suất phẳng: z = 0; yz = zy = 0; xz = zx = 0.
(1.5)
(1.6)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
30
xyxyxy
xyy
yxx
E
G
E
E
)1(2
)(
1
)(
1
2
2
hay
xy
xy
xy
xyy
yxx
EG
E
E
)1(2
)(
1
)(
1
- Biến dạng phẳng: εz = γyz = γzx = 0
xyxyxy
xyy
yxx
E
G
E
E
)1(2
)1[(
)21)(1(
])1[(
)21)(1(
hay
xy
xy
xy
xyy
yxx
G
E
E
E
)1(2
])1[(
)1(
])1[(
)1(
Đặt:
1
E ' E
E
1
'
Thay vào:
Ứng suất phẳng
Biến dạng phẳng
Ứng suất phẳng
Biến dạng phẳng
(1.9)
(1.10)
(1.7)
(1.8)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
31
xyxyxy
xyy
yxx
E
G
E
E
)'1(2
'
](
1
](
1
'
2'
'
'
2'
'
hay
xy
xy
xy
xyy
yxx
G
E
E
E
)'1(2
]'[(
'
1
]'[(
'
1
Trong đó:
'
)'1(2
'
)1(2
G
EE
G
b4. Điều kiện biên
Khó khăn chủ yếu gặp phải khi giải các phương trình vi phân là không xác
định được các hằng số trong phương trình. Các điều kiện giới hạn của ứng suất hay
chuyển vị trên biên của bề mặt vật bị biến dạng được đưa vào bài toán nhằm lược
bỏ các khó khăn trên, các điều kiện giới hạn này được gọi là điều kiện biên.
* Các kiểu điều kiện biên:
Xét một phần của một vật bị biến dạng, trong đó ứng suất đã được xác định
bởi Sσ và bề mặt chính, chuyển vị được xác định bởi Su. Tổng hợp bề mặt của vật bị
biến dạng được xác định bởi S = Sσ + Su.
- Điều kiện biên tải trọng do Sσ xác định bởi phương trình:
**
**
yy
xx
tt
tt
Trong đó:
*
xt
,
*
yt
- là hình chiếu của lực t* trên hai trục ox và oy.
Phương trình điều kiện cân bằng của bề mặt:
(1.11)
(1.12)
(1.14)
(1.13)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
32
Download miễn phí Luận văn Nghiên cứu chế tạo bánh cán ren vít để lắp đường ray với tà vẹt bê tông
MỤC LỤC
Trang
PHẦN MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2
3. Ý nghĩa của đề tài 2
4 Nội dung nghiên cứu 2
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁN REN 3
1.1. Đặc điểm của cán ren 3
1.1.1 Đặc điểm của ren cán 3
1.1.2. Các phương pháp cán ren 5
1. Nguyên lí chung của phương pháp cán ren 5
2. Các phương pháp cán ren 6
1.1.3. công cụ cán ren 8
1.1.4. Phương pháp chế tạo vít bắt đường ray với tà vẹt bê tông dự ứng lực9
1.2. Giới thiệu phần mềm xây dựng mô hình 3D của bánh cán 9
1.3. Phương pháp tính bền bánh cán 12
1.3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn 13
1. Khái quát phương pháp phần tử hữu hạn 13
2. Phương pháp phần tử hữu hạn với biến dạng phẳng 15
1.3.2. Giới thiệu phần mềm tính bền cho bánh cán 24
1. Giới thiệu phần mềm ANSYS 24
2. Đặc điểm của phần mềm 25
3. Một số đại lượng cần chú ý 29
1.4. Kết luận chương 1 32
1.4.1. Nhận xét 32
1.4.2. Xác định hướng nghiên cứu của đề tài 32
Chương 2: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BÁNH CÁN REN VÍT LẮP
ĐƯỜNG RAY TẦU VỚI TÀ VẸT BÊ TÔNG DỰ ỨNG LỰC34
2.1. Phân tích hình dáng, kích thước ren vít 34
2.2. Thiết kế hình dáng hình học bánh cán 34
2.2.1. Biên dạng xoắn của bánh cán 34
2.2.2. Điều kiện cán vào 35
2.2.3. Xác định các kích thước cơ bản cúa bánh cán 37
2.2.4. Vật liệu bánh cán 38
2.2.5. Lập bản vẽ chế tạo bánh cán 39
2.3. Xây dựng mô hình 3D của bánh cán ren bằng phần mềm Pro/engineer 40
2.4. Tính bền bánh cán 45
2.4.1. Tính toán lực trên bánh cán 45
2.4.2. Sơ đồ phân bố lực trên bánh cán 46
2.4.3. Sử dụng phần mềm ANSYS tính bền bánh cán 47
1. Sơ đồ khối chương trình tính bền bánh cán 47
2. Các bước tiến hành 47
3. Phân tích trường ứng suất và biến dạng 50
2.4.4. Điều kiện bền 60
2.4.5. Xác định đường kính tối thiểu của bánh cán 60
2.5. Chế tạo thử nghiệm bánh cán 62
2.5.1. Bản vẽ lồng phôi bánh cán 62
2.5.2. Chế tạo thử bánh cán 63
2.5.3. Kết quả kiểm tra bánh cán sau khi chế tạo thử 64
1. Kiểm tra vật liệu bánh cán 64
2. Kiểm tra kích thước, sai lệch hình dáng hình học và vị trí tương quan của hai bánh cán64
3. Kiểm tra nhám bề mặt 69
4. Kết quả kiểm tra độ cứng bề mặt ren bánh cán 69
2.6. Kết lu ận chương 2 70
Chương 3. CÁN THỬ NGHIỆM REN VÍT 71
3.1. Cán thử ren vít 71
3.2. Kết quả kiểm tra sản phẩm vít 71
3.3. Kết luận chương 3 72
KẾT LUẬN CHUNG 73
Kết luận 73
Hướng phát triển của đề tài 74
CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ
ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN75
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76
PHỤ LỤC
Để tải bản DOC Đầy Đủ xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung:
ui – giá trị u của phần tử thứ i.Ni(x) – là hàm quan hệ (hàm hình dạng) của các nút thứ i.
)(
12
1
1
)(
2
)(
)(
12
2
1
1)(
1
e
ee
e
ee
ee
e
e
e
ee
e
ee
ee
e
hxx
xx
xx
xx
N
h
h
xx
xx
xx
xx
N
Trong đó:
e - số phần tử (e = 1, 2, ... n).
xi - toạ độ của điểm nút thứ i (i = 1, ..., e-1, e, ..., n, n+1).
e
ieN
- Hàm quan hệ tại nút ie (ie = 1e, 2e).
ξ – là gia số của 1 điểm tuỳ ý trên phần tử đang xét, ξ = x – xe = x – x1e;
(h
(e) ξ 0).
h
(e)
- chiều dài của phần tử đang xét, h(e) = x1e - xe = x2e – x1e
(1.1)
(1.2)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
27
Các hàm quan hệ thường được sử dụng là hàm bậc nhất hay hàm bậc hai.
2. Phương pháp phần tử hữu hạn với biến dạng phẳng
Giá trị ứng suất, biến dạng có thể được xác định nhờ giải các phương trình vi
phân riêng thông qua phương trình cân bằng quan hệ ứng suất - biến dạng hay
phương trình liên kết, quan hệ biến dạng - chuyển vị và phương trình quan hệ điều
kiện biên. Tuy nhiên, phương pháp trên chỉ nhận được lời giải chính xác với các bài
toán kết cấu tĩnh và dạng hở còn với các kết cấu kín cho độ chính xác rất thấp hay
đôi khi không thể nhận được lời giải. Để khắc phục các khó khăn này, phương pháp
phần tử hữu hạn đưa ra lời giải gần đúng với kết quả nhận được biến dạng, ứng suất
tại rất nhiều điểm khác nhau nên cho độ chính xác cao.
a. Các bước phân tích biến dạng phẳng bằng phương pháp FEM
Khi sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phân tích biến dạng phẳng của
vật chịu tải trọng tĩnh có thể thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: Phân tích đối tượng thành các phần tử.
Bước 2: Xác định kiểu phần tử hay các hàm quan hệ, xác định gần đúng
hàm quan hệ chuyển vị và biến dạng trong các phần tử.
Bước 3: Xác định ma trận độ cứng, xây dựng mối quan hệ giữa lực và
chuyển vị trong mỗi phẩn tử.
Bước 4: Xây dựng ma trận độ cứng chung, xác định quan hệ giữa chuyển vị
và lực trên toàn vật thể.
Bước 5: Đưa các điều kiện biên (tải trọng, chuyển vị) vào ma trận độ cứng chung.
Bước 6: Giải phương trình quan hệ (bước 5).
Bước 7: Xác định giá trị ứng suất và biến dạng.
b. Các công thức trong biến dạng phẳng
b1. Phương trình cân bằng
Xét sự cân bằng của của một phân tố diện tích chữ nhật trong một vật thể
trên hệ toạ độ vuông góc với biến dạng hình 1.11.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
28
Hình 1.11. Trạng thái ứng suất và biến dạng của phân tố diện tích phẳng trong hệ xoy
Phân tố chịu tác dụng của hai lực
xF
và
yF
lần lượt theo hai phương x và y,
phương trình cân bằng biến dạng của phân tố (1.3):
0
0
y
yyx
x
xyx
F
yx
F
yx
Trong đó:
x, y - các ứng suất pháp.
xy = yx - các thành phần ứng suất tiếp.
b2. Quan hệ biến dạng - chuyển vị
Vật chịu biến dạng phẳng chỉ biến dạng theo hai phương, phương còn lại
sẽ có biến dạng vô cùng nhỏ. Giả thiết biến dạng theo hai phương tương ứng x
và y, còn biến dạng theo phương z xấp xỉ 0 ta có phương trình quan hệ (1.4):
y
u
x
v
y
v
x
u
xy
y
x
Trong đó:
εx - biến dạng pháp tuyến theo phương x.
(1.3)
(1.4)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
29
εy - biến dạng pháp tuyến theo phương y.
γxy - biến dạng góc trên mặt phẳng x-y.
u, v - chuyển vị theo hai phương của trục x và y.
b3. Quan hệ giữa ứng suất - biến dạng
Theo định luật Hooke xây dựng công thức quan hệ như sau:
zxzxzy
yzyzyz
xyxyxy
zz
yy
xx
E
G
E
G
E
G
Ge
E
Ge
E
Ge
E
)1(2
)1(2
)1(2
2
)21)(1(
.
2
)21)(1(
.
2
)21)(1(
.
hay
G
G
G
E
z
E
E
zx
zx
yz
yz
xy
xy
xyzz
xyy
zyxx
)(
1
)(
1
)(
1
E - mô đun đàn hồi dọc.
- hệ số Poisson.
G - mô đun đàn hồi trượt:
12GE
ev - biến dạng thể tích,
V
V
ev
và ev = εx + εy + εz.
- Ứng suất phẳng: z = 0; yz = zy = 0; xz = zx = 0.
(1.5)
(1.6)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
30
xyxyxy
xyy
yxx
E
G
E
E
)1(2
)(
1
)(
1
2
2
hay
xy
xy
xy
xyy
yxx
EG
E
E
)1(2
)(
1
)(
1
- Biến dạng phẳng: εz = γyz = γzx = 0
xyxyxy
xyy
yxx
E
G
E
E
)1(2
)1[(
)21)(1(
])1[(
)21)(1(
hay
xy
xy
xy
xyy
yxx
G
E
E
E
)1(2
])1[(
)1(
])1[(
)1(
Đặt:
1
E ' E
E
1
'
Thay vào:
Ứng suất phẳng
Biến dạng phẳng
Ứng suất phẳng
Biến dạng phẳng
(1.9)
(1.10)
(1.7)
(1.8)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
31
xyxyxy
xyy
yxx
E
G
E
E
)'1(2
'
](
1
](
1
'
2'
'
'
2'
'
hay
xy
xy
xy
xyy
yxx
G
E
E
E
)'1(2
]'[(
'
1
]'[(
'
1
Trong đó:
'
)'1(2
'
)1(2
G
EE
G
b4. Điều kiện biên
Khó khăn chủ yếu gặp phải khi giải các phương trình vi phân là không xác
định được các hằng số trong phương trình. Các điều kiện giới hạn của ứng suất hay
chuyển vị trên biên của bề mặt vật bị biến dạng được đưa vào bài toán nhằm lược
bỏ các khó khăn trên, các điều kiện giới hạn này được gọi là điều kiện biên.
* Các kiểu điều kiện biên:
Xét một phần của một vật bị biến dạng, trong đó ứng suất đã được xác định
bởi Sσ và bề mặt chính, chuyển vị được xác định bởi Su. Tổng hợp bề mặt của vật bị
biến dạng được xác định bởi S = Sσ + Su.
- Điều kiện biên tải trọng do Sσ xác định bởi phương trình:
**
**
yy
xx
tt
tt
Trong đó:
*
xt
,
*
yt
- là hình chiếu của lực t* trên hai trục ox và oy.
Phương trình điều kiện cân bằng của bề mặt:
(1.11)
(1.12)
(1.14)
(1.13)
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
32