reper de tip articulatie cardanica
Post on 05-Aug-2015
261 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Concepţia analiza şi fabricaţia asistată a
reperelor de tip articulaţie cardanică
Ing Mariana GHIGEANU
5
I PARTEA INTRODUCTIVĂ
PREZENTAREA
TRANSMISILOR PRIN
CUPLAJE CARDANICE
1 Transmisii prin cuplaje cardanice
6
11 Introducere Clasificare
Cuplajele realizează legatura permanentă sau intermitentă icircntre două elemente
consecutive ale unei transmisii icircn scopul transmiterii mişcarii de rotaţie şi a momentului de
torsiune fără a modifica legea de mişcare
Din modul de definire a cuplajelor rezultă funcţia principală a acestora respectiv
transmiterea mişcării şi a momentului de torsiune
Marea diversitate a domeniilor de folosire a cuplajelor a impus ataşarea acestora şi a
altor funcţii suplimentare
compensarea abaterilor de poziţie a elementelor legate prin cuplaj (axiale radiale
unghiulare sau combinate) datorate erorilor de execuţie şisau montaj
protecţia icircmpotriva şocurilor şi vibraţiilor
icircntreruperea legăturii dintre cele două elemente
limitarea sarcinii transmise
limitarea turaţiei
limitarea sensului de transmitere a sarcinii
Plecacircnd de la aceste funcţii icircn fig1 este prezentata clasificarea cuplajelor
Condiţiile pe care trebuie să le icircndeplinească cuplajele sunt siguranţa icircn funcţionare
dimensiuni de gabarit reduse montare şi demontare uşoare să fie echilibrate static şi dinamic
să asigure durabilitate ridicată
Pentru legarea fixa a doi arbori se folosesc cuplajele permanente fixe Aceste cuplaje
transmit şocurile si vibraţiile montajul realizacircndu-se cu condiţia respectării coaxialităţii
arborilor
Pentru cuplarea arborilor care la montaj şisau icircn timpul funcţionării prezintă abateri
de la coaxialitate se folosesc cuplaje permanente mobile rigide ndash care transmit şocurile şi
vibraţiile ndash sau elastice ndash care datorită elementului elastic amortizeaza şocurile si vibraţiile
Pe lacircngă preluarea icircn anumite limite a abaterilor cuplajele elastice modifică şi
frecvenţa proprie a sistemului aducacircnd această frecvenţă icircn afara turaţiei de regim
Icircn acest fel se micşorează efectul sarcinilor dinamice energia dată de aceste sarcini
fiind icircnmagazinată temporar sub forma unei energii potenţiale icircn elementul elastic şi redată
la icircncetarea acţiunii sarcinii dinamice sistemului din care face parte cuplajul
Icircn cazul icircn care este necesară cuplarea sau decuplarea icircn repaus sau icircn mişcare a
celor două părţi ale lanţului cinematic legate prin cuplaje se folosesc cuplajele intermitente
comandate (ambreiaje)
7
Pentru limitarea sarcinii sau a turaţiei şi pentru transmiterea mişcării icircntr-un singur
sens se folosesc cuplajele intermitente automate
Icircn situaţii funcţionale speciale ca de exemplu şocurile multiple sau suprasarcini se
folosesc cuplaje cu funcţii multiple (combinate) formate prin icircnserierea icircntr-o ordine care să
permită realizarea subansamblului funcţional a cuplajelor cu funcţii simple
12 Cuplaje pentru compensarea abaterilor unghiulare
Aceste cuplaje realizează legatura dintre doi arbori concurenăţi a căror poziţie ndash icircn
timpul funcţionării ndash poate fi variabilă
Sub diverse forme constructive aceste cuplaje se folosesc icircn transmisiile
autovehiculelor la transmisiile maşinilor unelte a maşinilor agricole a maşinilor de ridicat şi
transportat etc
8
Figura 1 Clasificarea cuplajelor
9
CUPLAJE
MECANICE HIDRAULICE ELECTRO-MAGNETICE
Permanente
Fixe
Mobile
Rigide
Compensare axială
Compensare radială
Compensare unghiulară
Compensare combinată
Elastice
Cu elem elastic metalic
Cu elem elastic nemetalic
Intermitente
Comanadate
Comandă mecanică
Comandă hidrostatică
Comandă pneumatică
Comandă electromagnetică
Automate
Limitatoare de sarcină
Limitatoare de turaţie
Limitatoare de sens
Hidrostatice Hidrodinamice
Cuplajul cardanic din fig2 se compune dintr-un element conducător 1 un element
condus 2 elemente ce au icircn general forma unor furci ndash şi un element intermediar 3 de forma
unei cruci
Acest cuplaj este un mecanism heterocinetic legatura dintre vitezele unghiulare ale
elementelor conducător şi condus fiind funcţie de unghiul de rotire 1 al elementului
conducator si de unghiul dintre axele celor doi arbori Heterocinetismul este exprimat prin
parametrul consideracircndu-se =const
Figura 2 Exemplu de cuplaj cardanic
Pentru realizarea homocinetismului (egalitatea dintre vitezele unghiulare ale arborelui
conducător şi condus) se foloseste soluţia cu doua cuplaje cardanice (bicardanica) şi arbore
intermediar (fig3) Transmisia bicardanică este homocinetică daca sunt icircndeplinite doua
condiţii axele furcilor de pe arborele intermediar sunt paralele şi unghiul 1 dintre axele
arborelui conducător şi cel intermediar este egal cu unghiul 2 dintre axele arborelui
intermediar şi cel condus
Pe lacircnga legarea a doi arbori concurenţi transmisiile cardanice permit şi compensarea
abaterilor axiale ce apar icircn timpul funcţionării deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
bicardanice este posibilă ca urmare a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o
asamblare prin caneluri Fig 4)
10
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
I PARTEA INTRODUCTIVĂ
PREZENTAREA
TRANSMISILOR PRIN
CUPLAJE CARDANICE
1 Transmisii prin cuplaje cardanice
6
11 Introducere Clasificare
Cuplajele realizează legatura permanentă sau intermitentă icircntre două elemente
consecutive ale unei transmisii icircn scopul transmiterii mişcarii de rotaţie şi a momentului de
torsiune fără a modifica legea de mişcare
Din modul de definire a cuplajelor rezultă funcţia principală a acestora respectiv
transmiterea mişcării şi a momentului de torsiune
Marea diversitate a domeniilor de folosire a cuplajelor a impus ataşarea acestora şi a
altor funcţii suplimentare
compensarea abaterilor de poziţie a elementelor legate prin cuplaj (axiale radiale
unghiulare sau combinate) datorate erorilor de execuţie şisau montaj
protecţia icircmpotriva şocurilor şi vibraţiilor
icircntreruperea legăturii dintre cele două elemente
limitarea sarcinii transmise
limitarea turaţiei
limitarea sensului de transmitere a sarcinii
Plecacircnd de la aceste funcţii icircn fig1 este prezentata clasificarea cuplajelor
Condiţiile pe care trebuie să le icircndeplinească cuplajele sunt siguranţa icircn funcţionare
dimensiuni de gabarit reduse montare şi demontare uşoare să fie echilibrate static şi dinamic
să asigure durabilitate ridicată
Pentru legarea fixa a doi arbori se folosesc cuplajele permanente fixe Aceste cuplaje
transmit şocurile si vibraţiile montajul realizacircndu-se cu condiţia respectării coaxialităţii
arborilor
Pentru cuplarea arborilor care la montaj şisau icircn timpul funcţionării prezintă abateri
de la coaxialitate se folosesc cuplaje permanente mobile rigide ndash care transmit şocurile şi
vibraţiile ndash sau elastice ndash care datorită elementului elastic amortizeaza şocurile si vibraţiile
Pe lacircngă preluarea icircn anumite limite a abaterilor cuplajele elastice modifică şi
frecvenţa proprie a sistemului aducacircnd această frecvenţă icircn afara turaţiei de regim
Icircn acest fel se micşorează efectul sarcinilor dinamice energia dată de aceste sarcini
fiind icircnmagazinată temporar sub forma unei energii potenţiale icircn elementul elastic şi redată
la icircncetarea acţiunii sarcinii dinamice sistemului din care face parte cuplajul
Icircn cazul icircn care este necesară cuplarea sau decuplarea icircn repaus sau icircn mişcare a
celor două părţi ale lanţului cinematic legate prin cuplaje se folosesc cuplajele intermitente
comandate (ambreiaje)
7
Pentru limitarea sarcinii sau a turaţiei şi pentru transmiterea mişcării icircntr-un singur
sens se folosesc cuplajele intermitente automate
Icircn situaţii funcţionale speciale ca de exemplu şocurile multiple sau suprasarcini se
folosesc cuplaje cu funcţii multiple (combinate) formate prin icircnserierea icircntr-o ordine care să
permită realizarea subansamblului funcţional a cuplajelor cu funcţii simple
12 Cuplaje pentru compensarea abaterilor unghiulare
Aceste cuplaje realizează legatura dintre doi arbori concurenăţi a căror poziţie ndash icircn
timpul funcţionării ndash poate fi variabilă
Sub diverse forme constructive aceste cuplaje se folosesc icircn transmisiile
autovehiculelor la transmisiile maşinilor unelte a maşinilor agricole a maşinilor de ridicat şi
transportat etc
8
Figura 1 Clasificarea cuplajelor
9
CUPLAJE
MECANICE HIDRAULICE ELECTRO-MAGNETICE
Permanente
Fixe
Mobile
Rigide
Compensare axială
Compensare radială
Compensare unghiulară
Compensare combinată
Elastice
Cu elem elastic metalic
Cu elem elastic nemetalic
Intermitente
Comanadate
Comandă mecanică
Comandă hidrostatică
Comandă pneumatică
Comandă electromagnetică
Automate
Limitatoare de sarcină
Limitatoare de turaţie
Limitatoare de sens
Hidrostatice Hidrodinamice
Cuplajul cardanic din fig2 se compune dintr-un element conducător 1 un element
condus 2 elemente ce au icircn general forma unor furci ndash şi un element intermediar 3 de forma
unei cruci
Acest cuplaj este un mecanism heterocinetic legatura dintre vitezele unghiulare ale
elementelor conducător şi condus fiind funcţie de unghiul de rotire 1 al elementului
conducator si de unghiul dintre axele celor doi arbori Heterocinetismul este exprimat prin
parametrul consideracircndu-se =const
Figura 2 Exemplu de cuplaj cardanic
Pentru realizarea homocinetismului (egalitatea dintre vitezele unghiulare ale arborelui
conducător şi condus) se foloseste soluţia cu doua cuplaje cardanice (bicardanica) şi arbore
intermediar (fig3) Transmisia bicardanică este homocinetică daca sunt icircndeplinite doua
condiţii axele furcilor de pe arborele intermediar sunt paralele şi unghiul 1 dintre axele
arborelui conducător şi cel intermediar este egal cu unghiul 2 dintre axele arborelui
intermediar şi cel condus
Pe lacircnga legarea a doi arbori concurenţi transmisiile cardanice permit şi compensarea
abaterilor axiale ce apar icircn timpul funcţionării deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
bicardanice este posibilă ca urmare a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o
asamblare prin caneluri Fig 4)
10
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
11 Introducere Clasificare
Cuplajele realizează legatura permanentă sau intermitentă icircntre două elemente
consecutive ale unei transmisii icircn scopul transmiterii mişcarii de rotaţie şi a momentului de
torsiune fără a modifica legea de mişcare
Din modul de definire a cuplajelor rezultă funcţia principală a acestora respectiv
transmiterea mişcării şi a momentului de torsiune
Marea diversitate a domeniilor de folosire a cuplajelor a impus ataşarea acestora şi a
altor funcţii suplimentare
compensarea abaterilor de poziţie a elementelor legate prin cuplaj (axiale radiale
unghiulare sau combinate) datorate erorilor de execuţie şisau montaj
protecţia icircmpotriva şocurilor şi vibraţiilor
icircntreruperea legăturii dintre cele două elemente
limitarea sarcinii transmise
limitarea turaţiei
limitarea sensului de transmitere a sarcinii
Plecacircnd de la aceste funcţii icircn fig1 este prezentata clasificarea cuplajelor
Condiţiile pe care trebuie să le icircndeplinească cuplajele sunt siguranţa icircn funcţionare
dimensiuni de gabarit reduse montare şi demontare uşoare să fie echilibrate static şi dinamic
să asigure durabilitate ridicată
Pentru legarea fixa a doi arbori se folosesc cuplajele permanente fixe Aceste cuplaje
transmit şocurile si vibraţiile montajul realizacircndu-se cu condiţia respectării coaxialităţii
arborilor
Pentru cuplarea arborilor care la montaj şisau icircn timpul funcţionării prezintă abateri
de la coaxialitate se folosesc cuplaje permanente mobile rigide ndash care transmit şocurile şi
vibraţiile ndash sau elastice ndash care datorită elementului elastic amortizeaza şocurile si vibraţiile
Pe lacircngă preluarea icircn anumite limite a abaterilor cuplajele elastice modifică şi
frecvenţa proprie a sistemului aducacircnd această frecvenţă icircn afara turaţiei de regim
Icircn acest fel se micşorează efectul sarcinilor dinamice energia dată de aceste sarcini
fiind icircnmagazinată temporar sub forma unei energii potenţiale icircn elementul elastic şi redată
la icircncetarea acţiunii sarcinii dinamice sistemului din care face parte cuplajul
Icircn cazul icircn care este necesară cuplarea sau decuplarea icircn repaus sau icircn mişcare a
celor două părţi ale lanţului cinematic legate prin cuplaje se folosesc cuplajele intermitente
comandate (ambreiaje)
7
Pentru limitarea sarcinii sau a turaţiei şi pentru transmiterea mişcării icircntr-un singur
sens se folosesc cuplajele intermitente automate
Icircn situaţii funcţionale speciale ca de exemplu şocurile multiple sau suprasarcini se
folosesc cuplaje cu funcţii multiple (combinate) formate prin icircnserierea icircntr-o ordine care să
permită realizarea subansamblului funcţional a cuplajelor cu funcţii simple
12 Cuplaje pentru compensarea abaterilor unghiulare
Aceste cuplaje realizează legatura dintre doi arbori concurenăţi a căror poziţie ndash icircn
timpul funcţionării ndash poate fi variabilă
Sub diverse forme constructive aceste cuplaje se folosesc icircn transmisiile
autovehiculelor la transmisiile maşinilor unelte a maşinilor agricole a maşinilor de ridicat şi
transportat etc
8
Figura 1 Clasificarea cuplajelor
9
CUPLAJE
MECANICE HIDRAULICE ELECTRO-MAGNETICE
Permanente
Fixe
Mobile
Rigide
Compensare axială
Compensare radială
Compensare unghiulară
Compensare combinată
Elastice
Cu elem elastic metalic
Cu elem elastic nemetalic
Intermitente
Comanadate
Comandă mecanică
Comandă hidrostatică
Comandă pneumatică
Comandă electromagnetică
Automate
Limitatoare de sarcină
Limitatoare de turaţie
Limitatoare de sens
Hidrostatice Hidrodinamice
Cuplajul cardanic din fig2 se compune dintr-un element conducător 1 un element
condus 2 elemente ce au icircn general forma unor furci ndash şi un element intermediar 3 de forma
unei cruci
Acest cuplaj este un mecanism heterocinetic legatura dintre vitezele unghiulare ale
elementelor conducător şi condus fiind funcţie de unghiul de rotire 1 al elementului
conducator si de unghiul dintre axele celor doi arbori Heterocinetismul este exprimat prin
parametrul consideracircndu-se =const
Figura 2 Exemplu de cuplaj cardanic
Pentru realizarea homocinetismului (egalitatea dintre vitezele unghiulare ale arborelui
conducător şi condus) se foloseste soluţia cu doua cuplaje cardanice (bicardanica) şi arbore
intermediar (fig3) Transmisia bicardanică este homocinetică daca sunt icircndeplinite doua
condiţii axele furcilor de pe arborele intermediar sunt paralele şi unghiul 1 dintre axele
arborelui conducător şi cel intermediar este egal cu unghiul 2 dintre axele arborelui
intermediar şi cel condus
Pe lacircnga legarea a doi arbori concurenţi transmisiile cardanice permit şi compensarea
abaterilor axiale ce apar icircn timpul funcţionării deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
bicardanice este posibilă ca urmare a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o
asamblare prin caneluri Fig 4)
10
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Pentru limitarea sarcinii sau a turaţiei şi pentru transmiterea mişcării icircntr-un singur
sens se folosesc cuplajele intermitente automate
Icircn situaţii funcţionale speciale ca de exemplu şocurile multiple sau suprasarcini se
folosesc cuplaje cu funcţii multiple (combinate) formate prin icircnserierea icircntr-o ordine care să
permită realizarea subansamblului funcţional a cuplajelor cu funcţii simple
12 Cuplaje pentru compensarea abaterilor unghiulare
Aceste cuplaje realizează legatura dintre doi arbori concurenăţi a căror poziţie ndash icircn
timpul funcţionării ndash poate fi variabilă
Sub diverse forme constructive aceste cuplaje se folosesc icircn transmisiile
autovehiculelor la transmisiile maşinilor unelte a maşinilor agricole a maşinilor de ridicat şi
transportat etc
8
Figura 1 Clasificarea cuplajelor
9
CUPLAJE
MECANICE HIDRAULICE ELECTRO-MAGNETICE
Permanente
Fixe
Mobile
Rigide
Compensare axială
Compensare radială
Compensare unghiulară
Compensare combinată
Elastice
Cu elem elastic metalic
Cu elem elastic nemetalic
Intermitente
Comanadate
Comandă mecanică
Comandă hidrostatică
Comandă pneumatică
Comandă electromagnetică
Automate
Limitatoare de sarcină
Limitatoare de turaţie
Limitatoare de sens
Hidrostatice Hidrodinamice
Cuplajul cardanic din fig2 se compune dintr-un element conducător 1 un element
condus 2 elemente ce au icircn general forma unor furci ndash şi un element intermediar 3 de forma
unei cruci
Acest cuplaj este un mecanism heterocinetic legatura dintre vitezele unghiulare ale
elementelor conducător şi condus fiind funcţie de unghiul de rotire 1 al elementului
conducator si de unghiul dintre axele celor doi arbori Heterocinetismul este exprimat prin
parametrul consideracircndu-se =const
Figura 2 Exemplu de cuplaj cardanic
Pentru realizarea homocinetismului (egalitatea dintre vitezele unghiulare ale arborelui
conducător şi condus) se foloseste soluţia cu doua cuplaje cardanice (bicardanica) şi arbore
intermediar (fig3) Transmisia bicardanică este homocinetică daca sunt icircndeplinite doua
condiţii axele furcilor de pe arborele intermediar sunt paralele şi unghiul 1 dintre axele
arborelui conducător şi cel intermediar este egal cu unghiul 2 dintre axele arborelui
intermediar şi cel condus
Pe lacircnga legarea a doi arbori concurenţi transmisiile cardanice permit şi compensarea
abaterilor axiale ce apar icircn timpul funcţionării deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
bicardanice este posibilă ca urmare a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o
asamblare prin caneluri Fig 4)
10
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 1 Clasificarea cuplajelor
9
CUPLAJE
MECANICE HIDRAULICE ELECTRO-MAGNETICE
Permanente
Fixe
Mobile
Rigide
Compensare axială
Compensare radială
Compensare unghiulară
Compensare combinată
Elastice
Cu elem elastic metalic
Cu elem elastic nemetalic
Intermitente
Comanadate
Comandă mecanică
Comandă hidrostatică
Comandă pneumatică
Comandă electromagnetică
Automate
Limitatoare de sarcină
Limitatoare de turaţie
Limitatoare de sens
Hidrostatice Hidrodinamice
Cuplajul cardanic din fig2 se compune dintr-un element conducător 1 un element
condus 2 elemente ce au icircn general forma unor furci ndash şi un element intermediar 3 de forma
unei cruci
Acest cuplaj este un mecanism heterocinetic legatura dintre vitezele unghiulare ale
elementelor conducător şi condus fiind funcţie de unghiul de rotire 1 al elementului
conducator si de unghiul dintre axele celor doi arbori Heterocinetismul este exprimat prin
parametrul consideracircndu-se =const
Figura 2 Exemplu de cuplaj cardanic
Pentru realizarea homocinetismului (egalitatea dintre vitezele unghiulare ale arborelui
conducător şi condus) se foloseste soluţia cu doua cuplaje cardanice (bicardanica) şi arbore
intermediar (fig3) Transmisia bicardanică este homocinetică daca sunt icircndeplinite doua
condiţii axele furcilor de pe arborele intermediar sunt paralele şi unghiul 1 dintre axele
arborelui conducător şi cel intermediar este egal cu unghiul 2 dintre axele arborelui
intermediar şi cel condus
Pe lacircnga legarea a doi arbori concurenţi transmisiile cardanice permit şi compensarea
abaterilor axiale ce apar icircn timpul funcţionării deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
bicardanice este posibilă ca urmare a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o
asamblare prin caneluri Fig 4)
10
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Cuplajul cardanic din fig2 se compune dintr-un element conducător 1 un element
condus 2 elemente ce au icircn general forma unor furci ndash şi un element intermediar 3 de forma
unei cruci
Acest cuplaj este un mecanism heterocinetic legatura dintre vitezele unghiulare ale
elementelor conducător şi condus fiind funcţie de unghiul de rotire 1 al elementului
conducator si de unghiul dintre axele celor doi arbori Heterocinetismul este exprimat prin
parametrul consideracircndu-se =const
Figura 2 Exemplu de cuplaj cardanic
Pentru realizarea homocinetismului (egalitatea dintre vitezele unghiulare ale arborelui
conducător şi condus) se foloseste soluţia cu doua cuplaje cardanice (bicardanica) şi arbore
intermediar (fig3) Transmisia bicardanică este homocinetică daca sunt icircndeplinite doua
condiţii axele furcilor de pe arborele intermediar sunt paralele şi unghiul 1 dintre axele
arborelui conducător şi cel intermediar este egal cu unghiul 2 dintre axele arborelui
intermediar şi cel condus
Pe lacircnga legarea a doi arbori concurenţi transmisiile cardanice permit şi compensarea
abaterilor axiale ce apar icircn timpul funcţionării deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
bicardanice este posibilă ca urmare a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o
asamblare prin caneluri Fig 4)
10
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 3 Cuplaje bicardanice
Figura 4 Asamblarea prin caneluri
13 Clasificarea transmisiilor prin cuplaje cardanice
Se poate face după următoarele criterii
1 După legea de transmitere a mişcării pot fi asincrone şi sincrone
La cele asincrone raportul de transmitere este o mărime periodică avacircnd valoarea
medie egală cu unu iar la cele sincrone raportul de transmitere este constant şi egal cu unu
2 Din punct de vedere constructiv pot fi deschise şi icircnchise Cele icircnchise sunt
dispuse icircntr-un tub central
3 După numărul de articulaţii cardanice pot fi monocardanice bicardanice
tricardanice etc
Icircn fig 5 sunt prezentate două scheme pentru transmisii longitudinale (fig 5 a ndash
transmisii 4x2 fig 5b transmisii 6x4
11
Cruce cardanică
Furci cardanice
Caneluri
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 5a Schema unor tipuri transmisii longitudinale
Figura 5b Schema unei transmisii longitudinale 6 X 4
1 Cutie de viteze 2 Reductor ndashdistribuitor 3 şi 4- Punţi motoare 5- Articulaţii cardanice 6
ndash Arbori longitudinali
Soluţia cu tub central foloseşte o singură articulaţie cardanică Transmiterea forţelor şi
momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se realizează prin intermediului
12
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
tubului central (trompă cardanică) icircn interiorul căreia se află arborele longitudinal Pentru
transmisia longitudinală deschisă se folosesc două articulaţii cardanice montate la capătul
arborelui longitudinal Deoarece icircn timpul deplasării automobilului distanţa dintre cele două
articulaţii este variabilă transmisia cardanică este prevăzută cu un cuplaj de compensare
axială Icircn unele cazuri la automobilele cu ampatament mare pentru a Mari rigiditatea
arborelui longitudinal şi evitatrea tendinţei de vibrare transmisia longitudinală este prevăzută
cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat
pe cadrul automobilului
2 Construcţia articulaţiilor cardanice
Pot fi cum s-a amintitasincrone şi sincrone Cele asincrone pot fi articulaţii cardanice
rigide şi articulaţii cardanice elastice
Cele sincrone pot fi articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone)
şi articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice)
21 Articulaţiile cardanice asincrone rigide
Pot fi cu lagăre cu alunecare cu rulmenţi cu role-ace şi permit transmiterea mişcării
de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente
Figura 6 Construcţia articulaţiei cardanice asincrone rigide de tip deschis
13
1 2 4 3 5
12 11 10 9 8 7 6
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile 1 şi 3
(fig6) asamblate cu crucea 2 prin intermediul rulmenţilor cu role-ace 9 Furca 1 este
prevăzută icircn majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează prin şuruburi
de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flaşa pinionului transmisiei principale
Furca 3 este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal 5 fie prin sudură fir printr-un
butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale
arborelui (cuplaj de compensare axială) Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere
astfel ca lubrifiantul de la ungătorul 4 să ajungă la rulmenţi Alezajele mari ale fusurilor
servesc la mărinea elasticităţii acestora uniformizacircnd distribuţia eforturilor pe lungimea
fusurilor dar şi ca rezervor de lubrifiant Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă
10 icircn care se găseşte un număr mare de role-ace care rulează direct pe fusul crucii Carcasa
este fixată icircn braţele furcii cu ajutorul capacelor 8 fiaste cu şuruburile 11 şi asigurate cu
şaibele 7 Mai sunt reprezentate pe figura garnitura de etanşare 6 supapa de siguranţă 12 care
menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare permiţacircnd eliminarea surplusului de
lubrifiant şi a bulelor de aer din timpul gresării
22 Articulaţiile cardanice asincrone elastice
Se montează icircn general icircntre cutia de viteze şi reductorul-distribuitor atunci cacircnd ele
se găsesc icircn cartere diferite icircn scopul eliminării inexactităţilor de montaj şi deplasărilor dintre
ecestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului) Aceste articulaţii contribuie şi la
micşorarea sarcinilor dinamice la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar
icircn timpul deplasării automobilului
Acest tip de articulaţie se compune din furcile cu trei braţe dispuse la 120 0 unul faţă de
altul fixate cu ajutorul unor şuruburi de un disc elastic Deformaţiile discului elastic permit
transmiterea mişcării de la un arbore la altul sub un unghiacute de (3 ndash 5)0 Montarea articulaţiei icircn
transmisie se realizează prin solidarizarea furcii de arborele conducător şi montarea culisantă
a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale Discul elastic se execută de
regulă dintr-o textură cauciucată ce rezistă la o temperatură de (-450 - +600) C
23 Construcţia arborilor longitudinali
Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune
circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei
Partea centrală poate fi tubulară sau plină Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi
deoarece icircn comparaţie cu cei de secţiune plină au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi
14
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
greutate permiţacircnd astfel mărinea turaţiei de lucru Forma constructivă depinde de lungimea
dintre articulaţiile cardanice de regimul de icircncărcare şi de local de dispunre a transmisiei
Icircn fig 7 se prezintă construcţia arborelui longitudinal executat icircn construcţie tubulară
din oţel avacircnd la capătul dinspre cutia de viteze montat prin presare şi rigidizat prin sudură
un arbore canelat pe care culisează furca articulaţiei cardanice la capătul dinspre puntea
motoare este montată furca a articulaţiei caradanice
Figura 7 Arbore cardanic tubular
Montarea furcii pe arborele prin intermediul canelurilor permite mărirea distanţei
dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei (cuplaj de compensare
axială) Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi in consecinţă a uzurii acestorase
foloseşte pentru ungere un ungător montat icircn butucul furcii (este prevăzută icircn acest scop şi o
garnitura de etanşare)
După fabricare arborele longitudinal icircmpreună cu articulaţiile cardanice se supun
operaţiilor de echilibrare dinamică Această operaţie se realizează folosind adaosuri de metal
prin sudare prin puncte sau prin folosirea de plăcuţe
Pentru a realiza o echilibrare corespunzătoare se recomandă o echilibrare dinamică la
turaţii mici respectiv 600-1000 rotmin Dezechilibrul maxim admis este de 5 mNmiddotm pacircnă la
75 mNmiddotm funcţie de mărimea vehicului
Icircn unele cazuri cacircnd arborii longitudinali un permit compensări axiale lungimea lor
este constantă iar furcile articulaţiilor sunt icircmbinate de arborele propriu-zis prin sudură
Arborele poate avea acelaşi diametru pe toată lungimea sau un diametru mărit icircn
partea centrală
15
Parte centrală tubulară
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
3 Forţele şi momentele din cuplajele cardanice
31 Forţele şi momentele din articulaţiile mono şi bicardanice
Icircn cazul mecanismului bicardanic dispunerea arborilor este icircn formă de Z
Conform schemelor de principiu prezentate mai jos (Fig 8) legile de calcul a forţelor
şi momentelor precum şi cazurile particulare asociate lor sunt
Figura 8 Schemele de principu ale cuplajului monocardanic şi mecanismului bicardanic
homocinetic varianta Z
16
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Pentru cazurile particulare referitoare la valoarea unghiului 1 se obţin următoarele
- pentru 1= 00 se obţin respectiv
- pentru 1= 900 se obţin respectiv
unde
Q sarcina rezultantă pe crucea cardanică
1 reprezintă unghiul de rotaţie al elementului conducător măsurat icircntre planul definit de axele
celor doi arbori şi planul furcii conducătoare
este unghiul dintre axele cuplajului cardanic
l reprezintă lungimea icircntre reazeme pentru furca cardanică
K lungimea arborelui condus al cuplajului cardanic
32 Calculul articulaţiei cardanice
17
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
La articulatiile cardanice se calculeaza furcile si crucile lor
321 Calculul furcii cardanice
Furcile cardanice se calculeaza la incovoiere si torsiune in sectiunea cea mai
periculoasă Furca cardanică este solicitată este solicitată de forţa F (fig 9)
Forţa care solicită fiecare braţ este dată de relaţia
Figura 9 Schema de calcul a furcii
articulaţiei cardanice
unde
Mc momentul de calcul al transmisiei longitudinale
R raza medie la care acţionează forţa F
Efortul unitar de icircncovoire icircn secţiunea A-A este
Modulul de rezistenţă se calculează cu relaţiile
pentru secţiune dreptunghiulară şi pentru secţiune eliptică
Datorită acţiunii forţei F apare şi o solicitare de torsiune a cărei relaţii de calcul este
unde ( - coeficient tabelat funcţie de raportul hb) pentru
secţiunea dreptunghiulară şi pentru secţiunea eliptică
Pentru materialele furcilor cardanice efortul unitar admisibil la icircncovoiere este σ ai = (100 ndash
120) MPa iar efortul unitar admisibil la torsiune este at = (120 ndash 150) MPa
18
l
F
RF
bhbb
hb
AF
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Materiale Furcile cardanice se execută din oţeluri cu conţinut mediu de carbon (035
ndash 045) sau din oţeluri de icircmbunătăţire slab aliate După tratamentul de călire şi revenire se
obţine o duritate a furcilor ce variază icircntre (197300) HB
322Calculul crucii cardanice
Crucea cardanică este supusă la solicitatrea de icircncovoiere forfecare şi strivire sub
acţiunea forţei F1 (fig 10) Aceasta este rezultanta a două forţe una datorită furcii arborelui
conducător şi alta datorită acţiunii arborelui condus
Rezultanta care acţionează asupra fiecărui braţ al crucii cardanice se calculează cu relaţia
unde este unghiul dintre axele arborilor
Efortul unitar de icircncovoiere icircn secţiunea A ndash A este dat de relaţia
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Figura 10 Schema de calcul a crucii articulaţiei cardanice
19
d1 = d + 1 mm
RF1F1
F1
F1
d
L
A A
H
H1
D
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Rezistenţa admisibilă la icircncovoiere ai se consideră cu valori respectiv
ai = (150 ndash 180) MPa
Fusul este solicitat la forfecare icircn zona bazei relaţia de calcul fiind
Unde
Rezistenţa admisibilă la forfecare af = (50 ndash 80) MPa
Forţa Frsquo se determină pe baza relaţiei
Verificarea la strivire se face prin determinarea presiunii specifice pe fusul crucii sub
acţiunea forţei F1 cu relaţia
as ndash rezistenţa admisibilă la strivire are valorile as = (8 ndash 10)MPa
II MODELAREA ANALIZA
ŞI SIMULAREA
20
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
FABRICAŢIEI REPERULUI
FURCĂ CARADANICĂ
4 Modelarea unei transmisiei cu cuplaje cardanice
41 Introducere Integrarea activităţilor de concepţie analiză şi fabricaţie
Trebuie subliniat faptul că sistemele CADCAECAM au apărut icircn scopul asigurării
ieşirii la timp pe pieţele de desfacere cu produse noi de calitate superioară şi la preţuri cacirct mai
mici agreate pe piaţă
Icircn reluare conceptul de sistem CADCAECAM se refera la tehnicatehnologia care
utilizează mijloacele informatice icircn vederea rezolvării icircntr-o manieră integrată a procesele de
concepţie şi fabricaţieDe rapt tehnologiatehnica CADCAECAM nu face altceva decacirct să
mărească semnificativ eficienţa funcţiilor din cadrul ciclului produsului prin asigurarea unei
anumite automătizări icircn realizarea acestora desigur utilizacircndu-se tehnologia informatică Icircn
acest scop problema tehnologiei CADCAECAM este o problemă de bază de date comună
(trebuie avut icircn vedere şi integrarea cunoştinţelor) văzută de toate fazele din ciclul produsului
conform fig 25
21
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Trebuie menţionat şi faptul că integrarea activităţilor CAD CAPP CAM şi CAE prin
intermediul unei baze de date (cunoştinte) comune este şi obiectivul CIM (Computer-
Integrated Manufacturing)
Sistemele CADCAM sunt caracterizate de utilizarea mijloacelor software complexe
presupunacircndu-se şi utilizarea mai multor medii de proiectareprogramare pentru rezolvarea
problemelor de concepţie constructivă tehnologică şi de fabricaţie Tot ca o observaţie foarte
importantă trebuie menţionat şi faptul că faza CAPP ca punte de legătură icircntre concepţie şi
fabricaţie este una din fazele cheie ale tehnicii CADCAM ale ingineriei integrate De
asemenea referitor la tehnica CADCAM mai trebuie spus că serviciile din cadrul ingineriei
tradiţionale (precum Proiectant Şef Tehnolog Şef Pregătirea fabricaţiei etc) işi pierd
conturul regăsindu-se integrate icircn baza de datecunoştinte comună Acest aspect a facilitat
apariţia noilor concepte de inginerie simultană inginerie integrată şi inginerie virtuală Se
poate spune că aceste noi strategii icircn arta inginerească sunt rezultatul firesc al tehnologiei
informatice actuale precum şi al faptului că aceleaşi informaţii sunt utilizate icircn mai multe
faze ale ciclului unui produs (fazele CAD CAE CAPP CAM etc)
Icircntr-un sistem integrat de producţie există o legătură stracircnsă icircntre toate compartimentele de la
proiectare analiză optimizare pregătirea tehnologică (proiectarea asistată a proceselor
tehnologice programe de comandă numerică) fabricaţie pacircnă la controlul calităţii şi
asamblare (fig 1)
22
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 1 Structura unui sistem CADCAECAM şi fluxul de informaţii icircntre compartimente
23
BAZA DE DATE COMUNĂ
Analiza şi optimizare
constructivăEvaluare proiect Stabilirea
metodelor de asamblare
Proiectarea conceptuală
Asamblare
Prelucrare piese
Proiectare mod de desfăşurare procese
tehnologice
Proiectare SDV-uri
Proiectare procese
tehnologice
Proiectare finală (desene)
Ambalare
Ordonarea modelelor
CADCAE
CAPP
CAM
CAD CAEConcepţie produs realizare
desene de execuţie şi ansamblu
CAPPPlane de operaţii de asamblare alegerea utilajului tehnologic
CAM fabricaţia produsului programare CNCFMS
Stoc transport fabricaţie asamblare
CAQActivităţi legate
de calitate
PPampCPlanificarea capacităţilor
şi a resurselor urmărirea fabricaţiei
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
42 Modelarea ansamblului şi componentelor unui cuplaj cardanic
A fost modelată o transmisie bicardanică obţinută prin legarea a două cuplaje
cardanice cu cruce Aceste cuplaje realizează transmiterea sincronă a mişcării de rotaţie dacă
se asigură la montaj egalitatea celor două unghiuri 1 şi 2
Aceste transmisii aşa cum s-a arătat permit transmiterea mişcării icircntre arbori cu
poziţie variabilă ndash icircn timpul funcţionării ndash deplasarea relativă dintre cuplajele transmisiei
fiind posibilă ca urmarea a existenţei unei cuple de translaţie (icircn general o asamblare cu
caneluri
Modelarea a fost realizată folosind mediul de proiectare SolidWorks respectacircnd
parametrii şi dimensiunile unei astfel de transmisii aşa cum sunt prezentate icircn literatura de
specialitate
Icircn figura 11 este prezentat modelul 3D al transmisiei bicardanice iar icircn figurile 12 13
14 componentele principale ale transmisiei
Figura 11 a Modelul 3D al transmisiei bicardanice
24
Furca cardanică
Furca cardanică
Flanşa intermediară
Cruci cardanice
Bucşi şi rulmenţi cu ace
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 11 b Vedere explodată a modelului 3D al transmisiei bicardanice
25
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 12 Modelul 3D al crucii cardanice
Figura 13 Modelul 3D al furcii cardanice şi arborele canelat cu caneluri triunghiulare
Figura 14 Modelul 3D al flanşei intermediare
5 Analiza cu elemente finite
26
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
Metoda elementului finit a avut o dezvoltare accentuată pentru problemele mecanicii corpurilor deformabile şi s-a extins foarte rapid şi cu adaptări corespunzătoare icircn multe domenii tehnice dinamica fluidelor transmisia căldurii sau teoria circuitelor electriceIdeea de bază a acestei metode este aceea de a găsi soluţia unei probleme complicate icircnlocuind-o cu una simplă aproximativă dar destul de apropiată de soluţia exactă
Deşi denumirea de Metoda Elementului finit este relativ recentă conceptul este folosit de mai mult timp De exemplu matematicienii au găsit circumferinţa cercului ca o aproximaţie a unui poligon cu mai multe laturi Dacă se consideră poligonul icircnscris se obţine limita inferioară icircn timp ce dacă se consideră poligonul circumscris se obţine limita superioară Sau aria unui cerc se poate determina ca sumă a ariilor triunghiurilor cu centrul icircn centrul cercului şi două laturi egale cu raza
Trebuie deci reţinut că icircn metoda elementului finit este foarte importantă pe de o parte utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple pentru care avem la dispoziţie o soluţie iar pe de altă parte sporirea exactităţii calculului prin rafinarea discretizării
De fapt după realizarea modelului pieseise parcurg următoarele etape1 Icircmpărţirea structurii icircn elemente finite (numărul tipul mărimea şi ordinea
elementelor) respectiv discretizarea domeniului astfel construierea reţelei cu elemente numerotarea nodurilor elementelor generarea proprietăţilor geometrice (coordonate suprafeţele secţiunilor transversale
etc)
2 Alegerea modelului pentru deplasări sau deducerea ecuaţiilor tuturor tipurilor de elemente de reţea formularea variaţională a ecuaţiei diferenţiale pentru fiecare tip de element considerarea aproximării funcţiei necunoscute deducerea sau alegerea din literatura existentă a funcţiilor de interpolare şi calculul
matricii de rigiditate a elemetului
3 Asamblarea ecuaţiilor de element pentru obţinerea ecuaţiilor icircntregului domeniu parcurgacircndu-se următorii paşi identificarea condiţiilor de continuitate icircntre elemente pentru variabilele primare care
leagă nodurile sistemului de sistemul global identificarea condiţiilor de echilibru pentru variabilele secundare asamblarea ecuaţiilor de element utilizacircnd paşiianteriori şi proprietatea de
suprapunere
4 Impunerea condiţiilor de contur respectiv identificarea gradelor de libertate primare globale specificate identificare gradelor de libertate secundare globale specificate
5 Postprocesare rezultatelor
52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
1 Informaţii despre fişier
27
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Model name furca_cardanicaModel location Cmarianafurca_cardanicaSLDPRTResults location CDOCUME~1MARIA~1LOCALS~1TempStudy name COSMOSXpressStudy (-Default-)
2 Materiale
No Part Name Material Mass Volume
1 furca_cardanica [SW]Alloy Steel 0793782 kg 0000103089 m^3
3 Icircncărcări şi constracircngeri
Restraint
Restraint1 ltfurca_cardanicagt
on 20 Face(s) immovable (no translation)
Description
Load
Load1 ltfurca_cardanicagt
on 2 Face(s) with Pressure 25e+005 Nm^2 along direction normal to selected face
Description
4 Proprietăţile studiului
Mesh Information
Mesh Type Solid mesh
Mesher Used Standard
Automatic Transition Off
Smooth Surface On
Jacobian Check 4 Points
Element Size 46903 mm
Tolerance 023452 mm
Quality High
Number of elements 17844
Number of nodes 29440
Time to complete mesh(hhmmss) 000012
28
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Solver Information
Quality High
Solver Type Automatic
5 Resultte
5a Tensiuni
Name Type Min Location Max Location
Plot1VON von Mises stress
372555 Nm^2
(13675 mm042901 mm526093 mm)
230636e+006 Nm^2
(84 mm112445 mm122231 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Stress-Plot1
JPEG
VIEW
5b Deplasări
Name Type Min Location Max Location
29
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Plot2URES Resultant displacement
0 mm
(84 mm113109 mm170361 mm)
000023229 mm
(117157 mm490269 mm10 mm)
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Displacement-Plot2
JPEG
VIEW
5c Deformaţii
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Deformation-Plot3
JPEG
VIEW
5d Verificări
furca_cardanica-COSMOSXpressStudy-Design Check-Plot4
JPEG
30
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
VIEW
Material name [SW]Alloy SteelMaterial Source Used SolidWorks materialMaterial Library NameMaterial Model Type Linear Elastic Isotropic
Property Name Value Units
Elastic modulus 21e+011 Nm^2
Poissons ratio 028 NA
Mass density 7700 kgm^3
Yield strength 62042e+008 Nm^2
53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
31
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
Figura 14 Deplasările rezultante pentru reperul furcă
Figura 15 Tensiunile Von Mises pentru reperul furcă
a b
Figura 16 Modelul geometric (a) realizat icircn mediul de proiectare SolodWorksşi deformaţia totală (b)
32
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
6 Fabricaţia asistată de calculator
Pentru a simula fabricaţia asistată de calculator s-a exportat modelul 3D al furci din Solid Works icircn mediul de proiectare analiză şi fabricaţie CATIA V5R16
Modelul a fost exportat ca fisier ˝step˝
1 Deschiderea sesiunii Advanced Machining şi apelarea fişierului ˝Furcastep˝
33
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
2 Definirea dimensiunilor semifabricatului
3
Schimbarea sistemului de coordonate(se schimbă sistemul de coordonate din sistemul-reper icircn sistemul-semifabricat)
34
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
4 Definirea operaţiei de conturarea şi frezare a profilului Se deschid rand pe rand ferestrele corespunzătoare din fereastra de dialog Pocketing definind modul de avans al sculei- Axial apropierea retragere şi distanţa minimă dintre sculă şi semifabricat la retragerea acseteea
5 Definirea modului de prelucrare al piesei
35
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
6 Alegerea sculei aşchietoare (freză cilindro-frontală cu diametrul 10 mm cu raza la vacircrf de 5 mm pentru a permite parcurgerea fără pericolul de ˝agăţare˝ a semifabricatului) precum şi celelalte elemente ale acesteia număr de canale sensul canalelor etc
7 Setarea prin˝activare˝ a apropierii retragerii şi distanţei minime
36
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
8 Se setează corespunzător parametrii regimului de aşchiere la frezare (viteza de avans viteza de aşchiere viteza de retragere rapidă a sculei
37
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
9 Activarea comenzilor de apropiere retragere şi a distanţei minime dintre sculă şi semifabricat
10 Alegerea echipamentului de comandă numerică şi generarea codului de comandă numerică (icircn cazul de faţă a fost selectat echipamentul de cpmandă numerică Fanuc05)
38
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
11 Genrerarea programului de comandă numerică
39
- 51 IntroducereMetoda Elemntului Finit icircn ingineria mecanică
- 52 Analiza cu elemente finite a furcii cardanice
- 1 Informaţii despre fişier
- 2 Materiale
- 3 Icircncărcări şi constracircngeri
- 4 Proprietăţile studiului
- 5 Resultte
-
- 5a Tensiuni
- 5b Deplasări
- 5d Verificări
-
- 53 Rezultatele obţinute icircn urma analizei
-
top related