Nghiên cứu độ bền của cơ cấu mô men dẻo với các loại vật liệu nhựa khác nhau

Luận văn phân tích, so sánh độ bền của cơ cấu mô men dẻo với các loại vật liệu nhựa phổ biến như PP, PA6, ABS qua các thử nghiệm thực tế.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Graduation Thesis

2024

87
0
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Giới thiệu về cơ cấu mô men dẻo và các loại nhựa

Cơ cấu mô men dẻo là những cơ chế kỹ thuật được thiết kế để cung cấp mô men xoắn ổn định và liên tục. Những cơ cấu này được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị y tế, robot và máy móc công nghiệp. Việc lựa chọn vật liệu nhựa phù hợp ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và hiệu suất của cơ cấu. Các loại nhựa phổ biến như PP (Polypropylene), PA6 (Nylon 6), ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) và HDPE (High-Density Polyethylene) mỗi loại đều có những đặc tính riêng biệt. Nghiên cứu so sánh độ bền cơ cấu mô men dẻo giữa các loại nhựa khác nhau là cần thiết để xác định lựa chọn tối ưu cho các ứng dụng cụ thể.

1.1. Định nghĩa cơ cấu mô men dẻo

Cơ cấu mô men dẻo là hệ thống cơ học với khả năng biến dạng không đáng kể, cung cấp mô men xoắn không đổi qua toàn bộ phạm vi chuyển động. Chúng được thiết kế với các liên kết linh hoạt, cho phép chuyển động mượt mà đồng thời duy trì lực tác động ổn định. Những cơ cấu này có ưu điểm là giảm tiếng ồn, giảm rung động và bảo vệ hệ thống khỏi quá tải.

1.2. Tính chất vật liệu nhựa kỹ thuật

Các loại nhựa kỹ thuật được sử dụng trong cơ cấu mô men dẻo phải có độ cứng cao, khả năng chống mệt mỏi tốt và ổn định kích thước. PP nổi tiếng với tính linh hoạt và giá thành rẻ, PA6 có độ bền cao nhưng dễ hấp thụ ẩm, ABS kết hợp độ cứng và tính dẻo, còn HDPE có khả năng chống hóa chất tuyệt vời. Lựa chọn vật liệu phù hợp quyết định tuổi thọ cơ cấu.

II. Phương pháp kiểm thử độ bền cơ cấu mô men dẻo

Để đánh giá độ bền cơ cấu mô men dẻo từ các loại nhựa khác nhau, cần thực hiện các phương pháp kiểm thử tiêu chuẩn và khoa học. Kiểm thử xoắn là phương pháp chính xác nhất để đo độ cứng mô men và khả năng chịu tải của cơ cấu. Các mẫu thử được chế tạo bằng phương pháp tiêm phun nhựa, đảm bảo kích thước và chất lượng đồng nhất. Kết quả kiểm thử sẽ được phân tích thống kê để so sánh hiệu suất giữa các vật liệu. Quá trình này bao gồm đo lường mô men xoắn tối đa, góc xoắn và số lần biến dạng trước khi vỡ, cung cấp dữ liệu toàn diện về độ bền vật liệu.

2.1. Kỹ thuật tiêm phun và chế tạo mẫu thử

Phương pháp tiêm phun nhựa cho phép tạo ra các mẫu cơ cấu mô men dẻo với độ chính xác cao. Quá trình này kiểm soát nhiệt độ, áp suất và thời gian lạnh để đạt chất lượng tối ưu. Các mẫu thử từ PP, PA6, ABS và HDPE được chế tạo theo các tiêu chuẩn kỹ thuật chặt chẽ, đảm bảo tính so sánh giữa các loại vật liệu.

2.2. Tiêu chí đánh giá độ bền

Các tiêu chí đánh giá độ bền cơ cấu mô men dẻo bao gồm mô men xoắn tối đa, góc xoắn cơ học, khả năng phục hồi và số chu kỳ chịu tải trước khi hỏng. Mỗi loại nhựa được kiểm thử dưới các điều kiện tải trọng khác nhau. Phân tích dữ liệu sẽ xác định vật liệu nào có hiệu suất tốt nhất cho các ứng dụng cụ thể.

III. So sánh độ bền giữa các loại nhựa

So sánh độ bền cơ cấu mô men dẻo cho thấy mỗi loại nhựa có những ưu và nhược điểm riêng. PA6 thường cho độ bền cao nhất với khả năng chịu tải xoắn vượt trội, tuy nhiên nó dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm. ABS cân bằng giữa độ cứng và tính dẻo, phù hợp với nhiều ứng dụng đa dạng. PP có chi phí thấp nhất nhưng độ bền kém hơn các vật liệu khác, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu thấp. HDPE nổi bật với khả năng chống hóa chất và độ bền kéo dài. Kết quả kiểm thử thống kê cho thấy PA6 có mô men xoắn tối đa cao nhất, trong khi PP dễ bị mệt mỏi vật liệu sau số chu kỳ lặp lại nhất định.

3.1. Hiệu suất Polypropylene PP và Nylon PA6

PP cung cấp giải pháp kinh tế với khả năng dẻo tốt nhưng độ bền thấp hơn. PA6 vượt trội về cường độ xoắn và khả năng chịu tải dài hạn, nhưng dễ hút ẩm ảnh hưởng kích thước. Trong các ứng dụng yêu cầu độ bền cao, PA6 là lựa chọn ưu tiên hơn PP.

3.2. Đặc tính ABS và HDPE

ABS mang lại sự cân bằng tốt giữa độ cứng, tính dẻo và khả năng chống sốc. HDPE có khả năng chống rã rỉ hóa chất tuyệt vời và độ bền kéo dài. HDPE phù hợp hơn cho các môi trường hóa học khắc nghiệt, trong khi ABS lý tưởng cho ứng dụng cần độ chính xác cao.

IV. Khuyến nghị và ứng dụng thực tiễn

Dựa trên kết quả nghiên cứu so sánh độ bền cơ cấu mô men dẻo, việc lựa chọn vật liệu phải phù hợp với yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Với các ứng dụng y tế và robot yêu cầu độ bền cao và độ chính xác, PA6 hoặc ABS là lựa chọn tối ưu. Những ứng dụng với ngân sách hạn chế có thể sử dụng PP cho các công việc nhẹ. Với môi trường hóa học phức tạp, HDPE cung cấp lợi thế vượt trội. Các nhà thiết kế nên xem xét không chỉ hiệu suất cơ học mà còn chi phí sản xuất, khả năng tái chế và tác động môi trường. Tiến hành bảo trì định kỳ và giám sát trong quá trình sử dụng cũng rất quan trọng để đảm bảo độ bền dài hạn của cơ cấu.

4.1. Lựa chọn vật liệu dựa trên ứng dụng

Lựa chọn vật liệu nhựa phù hợp cần xem xét tải trọng dự kiến, môi trường hoạt động và tuổi thọ mong muốn. PA6 được khuyến nghị cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao. ABS phù hợp cho ứng dụng cần cân bằng nhiều tính chất. HDPE nên được sử dụng trong môi trường hóa chất. PP thích hợp cho chi phí thấp và tải nhẹ.

4.2. Hướng dẫn bảo trì và tối ưu hiệu suất

Để tối đa hóa độ bền cơ cấu mô men dẻo, thực hiện bảo trì định kỳ, kiểm tra mài mòn và thay thế các bộ phận hỏng. Tránh quá tải, kiểm soát nhiệt độ hoạt động và bảo vệ khỏi hóa chất corrosive. Theo dõi hiệu suất để phát hiện vấn đề sớm, kéo dài tuổi thọ thiết bị.

18/12/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MECHANICAL ENGINEERING TECHNOLOGY STUDY ON THE DURABILITY OF FLEXIBLE MOMENT MECHANISMS WITH VARIOUS TYPES OF PLASTIC MATERIALS INSTRUCTOR: DR.DO THANH TRUNG STUDENT: PHAM CONG THUAN TRAN THANH DANH TANG THAI KHANG SKL012647 Ho Chi Minh City, MARCH, 2024 MINISTRY OF EDUCATION & TRAINING HO CHI MINH UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF INTERNATIONAL EDUCATION UNDERGRADUATION THESIS STUDY ON THE DURABILITY OF FLEXIBLE MOMENT MECHANISMS WITH VARIOUS TYPES OF PLASTIC MATERIALS Intructor: Assoc. DO THANH TRUNG Students: PHAM CONG THUAN 19144077 TRAN THANH DANH 19144064 TANG THAI KHANG 19144081 Major: Mechanical Engineering Technology Year of Admisssion: 2019 – 2023 Ho Chi Minh City, March 2024 HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Falcuty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, March 21, 2024 GRADUATION THESIS PROJECT TASKS Full name of student 1: PHAM CONG THUAN Student ID: 19144077 Full name of student 2: TRAN THANH DANH Student ID: 19144064 Full name of student 3: TANG THAI KHANG Student ID: 19144081 Instructor’s full name: Assoc. DO THANH TRUNG Major: Mechanical Engineering Technology Forms of training: Formal training Year of Admission: 2019 – 2023 Class: 19144CLA Date of delivery: 01/10/2023 Task complete date: 30/1/2024 I. PROJECT REFERENCE NUMBER: CTM-17 Thesis: Study on the durability of flexible moment mechanisms with various type of plastic materials.

ORIGINAL DOCUMENTS − Model test: flexible moment mechanisms. − Plastic materials: common plastic materials (PP, PA6, ABS, HDPE,…). − Prototyping methods: plastic injection injection. − Mechanism and Machine Theory: Functional joint mechanisms with constant- torque outputs.

− Design and Optimization of a New Compliant Rotary and Positioning Stage with Constant Output Torque. − Design and Analysis of a Compliant Constant-Torque Mechanism for and Rehabilitation Devices. CONTENT OF IMPLEMENTATION − Overview of flexible moment mechanisms. − Manufacturing test samples corresponding to various plastic materials.

− Twist strength testing. − Statistical analysis and interpretation of test results. PRESENTATION LANGUAGE − Report Document: English ☒ Vietnamese ☐ − Thesis Defense Presentation: English ☒ Vietnamese ☐ INSTRUCTORS MECHANICAL ENGINEERING (Sign and write full name) DEPARTMENT (Signed & stamped) I HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Falcuty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, March 21, 2024 ASSESSMENT FORM OF INSTRUCT LECTURER Full name of student 1: PHAM CONG THUAN Student ID: 19144077 Full name of student 2: TRAN THANH DANH Student ID: 19144064 Full name of student 3: TANG THAI KHANG Student ID: 19144081 Major: Mechanical Engineering Technology Year of admission: 2019 – 2023 Class: 19144CLA Full name Instructor: Assoc. DO THANH TRUNG Thesis name: Study on the durability of flexible moment mechanisms with various type of plastic materials.

Regarding the topic content and implementation volume:. Recommend for defend graduation thesis or not?. ) INSTRUCTORS (Sign and write full name) II HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Falcuty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, March 21, 2024 ASSESSMENT FORM OF DECIPATION LECTURER Full name of student 1: PHAM CONG THUAN Student ID: 19144077 Full name of student 2: TRAN THANH DANH Student ID: 19144064 Full name of student 3: TANG THAI KHANG Student ID: 19144081 Major: Mechanical Engineering Technology Year of admission: 2019 – 2023 Class: 19144CLA Full name Instructor: Assoc. DO THANH TRUNG Thesis name: Study on the durability of flexible moment mechanisms with various type of plastic materials.

Regarding the topic content and implementation volume:. Recommend for defend graduation thesis or not?. ) REVIEW LECTURER (Sign and write full name) III HCMC UNIVERSITY OF THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM TECHNOLOGY AND EDUCATION Independence – Freedom – Hapiness Falcuty of International Education ----o0o---- Ho Chi Minh City, March 21, 2024 GUARANTEE We hereby commit that the research presented in this graduate thesis is done by ourselves. Excerpts and images used in the thesis are attached to their references, which are made public following the rules.

Project Executor Student 1 Student 2 Student 3 Pham Cong Thuan Tran Thanh Danh Tang Thai Khang IV ACKNOWLEDGEMENT After undergoing the process of completing the graduation project for over 3 months, our team has received generous assistance and support from the teachers at the Ho Chi Minh City University of Technology and Education, especially the dedicated guidance and valuable suggestions from Assoc. Do Thanh Trung, Assoc. Pham Son Minh and Prof. Tran Minh The Uyen which greatly benefited our team throughout the project.

We would like to express our deepest gratitude to the teachers. Furthermore, during our 4-year academic journey at the Ho Chi Minh City University of Technology and Education, we also want to express our gratitude to the subject teachers in the Faculty of High-Quality Training and the Faculty of International Education for their dedication in teaching and warm guidance, which has helped all members of our team accumulate a wealth of knowledge and experience to apply to the project and beyond. We are very grateful. Given our limited time and understanding, our team faced various challenges while delving into the research for this project, resulting in inevitable shortcomings.

We sincerely hope to receive feedback from our teachers to enhance the project to the best of our ability. In conclusion, our team wishes the teachers good health to continue their teaching journey. Once again, we sincerely appreciate! Ho Chi Minh City, March 2024 Executed student (Sign and write full name) V ABSTRACT After completing the graduation project on the topic "Study on the durability of flexible moment mechanisms with various types of plastic materials," the research has contributed to a deeper understanding of knowledge in the field of plastic molding, design, and analysis of torsional moment mechanisms, particularly in the techniques and parameters of plastic molding for different types of plastics, measuring and analyzing torsional moments with flexible structures. In this report, the research will present the process steps of implementing this study.

Firstly, the research focuses on the experimental goal of the durability of moment-resistant structures using different materials. The test model includes a moment-resistant structure with the application of common plastic materials such as ABS, PP, PA6, and HDPE, fabricated through plastic injection molding methods. Furthermore, the research also delved into a deeper investigation of the Constant Torsional Moment (CTM) motion mechanism, based on the proposal [1] utilizing spline curves with variable widths, leveraging the flexibility of spline curves to create a CTM capable of adapting to variations in input rotation angles. This brings simplicity and efficiency in generating a flexible mechanism that can be applied in various fields.

VI TABLE OF CONTENTS GRADUATION THESIS PROJECT TASKS. I ASSESSMENT FORM OF INSTRUCT LECTURER .II ASSESSMENT FORM OF DECIPATION LECTURER. VI TABLE OF CONTENTS. VII LIST OF ABBREVIATIONS.

XI LIST OF TABLES. XII LIST OF FIGURES. XIII CHAPTER 1: INTRODUCTION .1 Reason for choosing the topic .3 Object of research scope .4 Approach and research methods .4 CHAPTER 2: THEORETICAL BASIS .1 Overview of flexible moment mechanism .1 What is the flexible moment mechanism? .2 Principle of operation .3 Main characteristics of flexible moment mechanism .4 Application of flexible moment mechanism .2 Overview of mold .2 General structure of mold .3 Overview 2 plate mold .3 Overview of plastic injection molding technology .2 Application of plastic injection molding technology .4 Overview structure of Haitian plastic injection molding system .5 Overview of experimental plastic materials.1 Overview plastic PP .2 Overview plastic PA6 .3 Overview plastic HDPE .4 Overview plastic ABS .6 Torque strength testing machine .3 Principle of operation. Artificial neuron networks in MATLAB .33 CHAPTER 3: DESIGN PRODUCT .1 Research both domestically and internationally .2 Choose soft structure .37 CHAPTER 4: EXPERIMENTAL RESULTS .1 Plastic injection experiment .1 Injection parameters and experimental products of PP plastic .2 Injection parameters and experimental products of PA6 plastic .3 Injection parameters and experimental products of HDPE plastic .4 Injection parameters and experimental products of ABS plastic .2 Experimental measurement equipment .3 Experimental measurement procedure .5 Analyze measurement results.5 Utilizing ANN_neuron network in MATLAB.56 CHAPTER 5: CONCLUSION AND FUTURE DEVELOPMENT .2 Limitations and future development.

65 X LIST OF ABBREVIATIONS CTJM : Constant-torque joint mechanism PP : Polypropylene PA6 : Nylon 6 or polycaprolactam HDPE : High-density polyethylene ABS : Acrylonitrile butadiene styrene CFM : Constant-force mechanism ANN : Artifical neuron networks Pinj : Injection pressure Pform : Forming pressure Tmelt : Melting temperature Tmold : Mold temperature tshap : Shaping time XI LIST OF TABLES Table 2.1: Basic information of plastic PP .3: Basic information of plastic PA6 .5: Basic information of plastic HDPE .7: Basic information of plastic ABS .1: Injection parameters of 4 types of plastic .46 XII LIST OF FIGURES Figure 2.1: Application of CTJM soft structure products .2: General structure of mold .3: Structure of plastic injection molding machine .4: Operating principle of plastic injection machine .5: Haitian MA 1200III plastic injection machine .6: PP plastic pellets .7: Application of PP plastic .8: PA6 plastic pellets .9: Application of PA6 plastic .10: HDPE plastic pellets .11: Application of HDPE plastic .12: ABS plastic pellets.13: Application of ABS plastic .14: Structure of torsional strength tester machine .1: Diagram of distributed compliance model (Type I) .2: Diagram of the distributed compliance model (Type II) .3: Product design drawing .1: PP plastic injection injection parameters .2: Injection parameters of PA6 plastic .3: Injection parameters of HDPE plastic .4: Injection parameters of ABS plastic .5: Product test jig model .6: Jig equipment overview .7: Installation of jigs into experimental machines .8: Laptop connection torque and PLC .9: Moment meter control interface .10: The chart shows the deformation of PP plastic products .11: The chart shows the deformation of PA6 plastic products .12: The chart shows the deformation of HDPE plastic products .13: The chart shows the deformation of ABS plastic products .14: The chart shows the average deformation of 4 plastic products .15: Training result plastic PP .16: Training result plastic PA6 .17: Training result plastic HDPE.18: Training result plastic ABS .19: ANN simulation results and experiments of PP plastic .20: ANN simulation results and experiments of PA6 plastic .21: ANN simulation results and experiments of HDPE plastic .22: ANN simulation results and experiments of ABS plastic .59 XIV CHAPTER 1: INTRODUCTION Chapter 1 of the topic emphasizes an overview of the research content, focusing on the experimental durability of moment-resistant structures using different materials, particularly based on the practical need for torsional strength. Additionally, this chapter introduces the rationale for choosing the topic and describes the importance of experimental research.1 Reason for choosing the topic The selection of the experimental topic on the durability of moment-resistant structures is motivated by several important reasons stemming from practical needs in the field of torsional strength. Here are some specific reasons: 1. Real-world application: The selected topic focuses on a specific and essential issue in the practical context to generate applicable knowledge with value in fields utilizing flexible moment-resistant structures.

Torsional strength: With the increasingly robust development of industry and technological applications, the torsional strength of flexible moment-resistant structures has become a decisive factor in performance and safety across numerous applications. Material diversity: The utilization of common plastic materials such as ABS, PP, PA6, and HDPE enables the research to reflect diversity in applications and material selection for flexible moment-resistant structures depending on the specific project requirements. Experimental research demand: Conducting direct durability tests on flexible moment-resistant structures is essential to gather accurate data and information regarding the performance of materials under real operating conditions. Wide-ranging applications: The outcomes of the project can be applied across various fields such as industry, automation, healthcare, and numerous other applications where flexible moment-resistant structures play a crucial role.

1 The reasons above illustrate the necessity and significance of choosing this experimental topic, guiding the approach and detailed research in the subsequent sections of the project.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ