Hcmute ứng dụng maple trong tính toán thiết kế cơ khí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG MAPLE TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014-91 S KC0 5 Tp Hồ Chí Minh, 11/2014 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG MAPLE TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ Mã số: T2014-91 Chủ nhiệm đề tài: Th.s Nguyễn Đức Tôn TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG MAPLE TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ Mã số: T2014-91 Chủ nhiệm đề tài:Th.s Nguyễn Đức Tôn Thành viên đề tài: TP HCM, Tháng 11 / Năm 2014 Luan van DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH ******* 1- Chủ trì đề tài: Nguyễn Đức Tôn 2- Đơn vị phối hợp chính: Luan van MỤC LỤC ***** Thơng tin kết nghiên cứu Mở đầu Chương 1: Giới thiệu Maple Chương 2: Tính tốn động Phân phối tỉ số truyền cho hộp giảm tốc 10 cấp Chương 3: Tính tốn thiết kế truyền động xích 15 Chương 4: Tính tốn thiết kế truyền động bánh 18 Chương 5: Tính tốn thiết kế trục truyền động hộp giảm tốc cấp 29 Kết luận kiến nghị 45 Tài liệu tham khảo 46 Luan van TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Khoa Cơ khí chế tạo máy Tp HCM, Ngày 01 tháng 11 năm 2014 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Ứng dụng Maple tính tốn thiết kế khí - Mã số: T2014-91 - Chủ nhiệm: Nguyễn Đức Tôn - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM - Thời gian thực hiện: tháng 01/2014 đến tháng 11/2013 Mục tiêu: Nghiên cứu sử dụng Maple tính tốn thiết kế khí - Tìm hiểu chức tính tốn Maple - Sử dụng Maple tính tốn thiết kế truyền động khí Tính sáng tạo: - Sử dụng Maple tính tốn thiết kế cho phép người sử dụng tập trung giải vấn đề kỹ thuật tốn thay tính tốn xử lý số liệu - Dễ sửa chữa, cập nhật, thử nghiệm Kết nghiên cứu: - Ứng dụng Maple tính tốn thiết kế truyền động khí Sản phẩm: - Tập thuyết minh kèm đĩa CD chứa nội dung kết nghiên cứu Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - Kết nghiên cứu hồn tồn đưa vào nội dung giảng dạy mơn học, đồ án tính tốn thiết kế khí - Có thể ứng dụng thực tế Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) Trưởng Đơn vị (ký, họ tên) Nguyễn Đức Tôn Luan van INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project topic: Application of Maple in mechanic design Code number: T2014-91 Coordinator: NGUYEN DUC TON Implementing institution: University of Technical Education Ho Chi Minh City Duration: From January 2014 - November 2014 Objective(s): Application of Maple in mechanic design calculation: - Search for calculation functions of Maple - Use Maple in mechanic design calculation The New and Creation of Maple: - The application of Maple allows users to concentrate on solving technical problems instead of calculating statistics - Easy to fix, update statistics, test different methods to find the best solution Research results: - Application of Maple in mechanic design Products: - Description notes and a CD of contents and research results Effects, transfer alternatives of research results and applicability: - Research results can be applied to lectures of every subject, calculation of mechanic design projects - Can be applied to reality Luan van MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ngồi nước Nhiều mơn học trường đại học kỹ thuật đòi hỏi sinh viên phải thực cơng việc tính tốn liệu dạng số Cụ thể môn: Sức bền vật liệu, dao động, nguyên lý chi tiết máy Trong đồ án mơn học thuộc lĩnh vực tính tốn, thiết kế Thiết kế hệ dẫn động khí cơng việc tính tốn chiếm nhiều cơng sức thời gian sinh viên Tính tốn thiết kế lĩnh vực khí yêu cầu coi trọng khơng mơi trường học tập mà cịn thực tế sản xuất Trong trường đại học Việt nam, cụ thể trường đại học Sư phạm kỹ thuật việc thực môn học, đồ án thường sinh viên tính tay Điều dễ dẫn tới sai sót nhầm lẫn khâu xử lý, tính tốn số liệu Việc sửa chữa, cập nhật thử nghiệm phương án để tìm kết tối ưu khó khả thi người học Ở số trường đại học áp dụng bảng tính Excel tính tốn thiết kế Phương pháp giảm thiểu cơng sức tính tốn khơng thể trình thiết kế cách tường minh Các phần mềm toán thường sinh viên kỹ thuật sử dụng, phổ biến Matlab, Mathematica, Maple Maple ngôn ngữ sử dụng dạng ký hiệu quen thuộc gần gũi vời người Khả tính tốn chức đồ họa Maple mạnh hồn tồn đưa vào giải phần tính tốn tốn thiết kế khí Tuy nhiên có thực trạng Việt nam trường ta, việc tìm hiểu để ứng dụng Maple giải toán toán thiết kế khí gần chưa ý Tính cấp thiết Tính tốn thiết kế máy nội dung khơng thể thiếu chương trình đào tạo kỹ sư khí Luan van Trong thiết kế máy, cơng việc tính tốn xử lý số liệu công việc nặng nề chiếm nhiều thời gian dễ dẫn tới nhầm lẫn sai sót làm sai lệch kết quả., đặc biệt thực thủ công máy tính cầm tay trường ta Ngồi vấn đề sai sót nhầm lẫn, việc tính tốn thủ cơng cịn có mặt hạn chế sinh viên công việc sửa chữa cập nhật thử nghiệm phương án để tìm lời giải tối ưu cho tốn thiết kế Trước tình hình thực tế , việc nghiên cưú tìm hiểu khả ứng dụng Maple học tập giảng dạy tính tốn thiết kế máy cho sinh viên ngành khí yêu cầu cấp thiết Ở nước ta, tài liệu học tập, sách tham khảo ứng dụng Maple khí Các tài liệu thường thiên hướng lập trình gây khó khăn cho tiếp cận Maple mặt ứng dụng Đề tài “Ứng dụng Maple tính tốn thiết kế khí” nhằm giải vấn đề nêu Nghiên cứu áp dụng Maple vào học tập giúp việc học môn nặng tính tốn trở nên hiệu sinh viên người dạy Mục tiêu Đề tài “Ứng dụng Maple tính tốn thiết kế khí” nhằm giải vấn đề: - Thay việc tính tốn thủ cơng tính tốn tự động - Giúp người học tập trung giải vấn đề tốn thay tập trung vào việc tính tốn số liệu - Giảm độ phức tạp tính tốn, nâng cao hiệu trình thiết kế - Mở rộng phạm vi tốn kỹ thuật giải Cách tiếp cận - Tìm hiểu mơn học (lý thuyết đồ án), khối lượng tính tốn chiếm nhiều thời gian cơng sức - Tìm hiểu khả tính tốn, vẽ đồ thị Maple tốn kỹ thuật - Tính hiệu khả ứng dụng Maple vào giảng dạy học tập môn học Luan van Phương pháp nghiên cứu - Tìm hiểu việc tính tốn, xử lý số liệu - Tìm hiểu khả ứng dụng Maple phạm vi toán cần giải - Ứng dụng Maple giải toán thiết kế có khối lượng tính tốn lớn Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đề tài “Ứng dụng Maple tính tốn thiết kế khí” tốn thuộc mơn học lý thuyết đồ án yêu cầu sinh viên phải thực khối lượng tính tốn phức tạp Sử dụng Maple tính tốn xử lý số liệu tốn Nội dung nghiên cứu Đề tài “Ứng dụng Maple tính tốn thiết kế khí” bao gồm bước thực nội dung sau đây: - Tìm hiểu mơn học đặc thù cần tính tốn nhiều sinh viên khí - Tìm hiểu cách sử dụng Maple toán , đồ án mơn học - Đánh giá tính hiệu việc ứng dụng Maple tính tốn thiết kế Luan van dj = Mtdj 0.1 , - ứng suất cho phép thép chế tạo trục cho bảng 10.5 Trường hợp trục rỗng, dj tính theo cơng thức: Mtdj dj = 0.1 , đó: = doj / dj với dj - đường kính trục rỗng tiết diện j Tiết diện j đánh số thứ tự từ trái sang phải, Momen uốn tổng Mj momen uốn tương đương Mtdkj tiết diện j chiều dài trục Theo công thức 10.15 10.16 trang 194 xác định momen tương đương Mtdkj ứng với tiết diện Mtkj = Mxkj2 Mtdkj = M xkj Trục I Mt10 = 0; Mt11 = 61920; Mt12 = 81193; Mt13 = 55149; Mt14 = 0; Trục II Mt20 = 0; Mt21 = 147833; Mt22 = 253718; Mt23 = 147833; Mt24 = 0; Trục III Mt30 = 0; Mt31 = 259433; Mt32 = 109982; Mt33 = 0; Mykj2 ykj M kj 0.75 T Nmm Mtd10 = 30527; T10 = 35250 , Nmm Mtd11 = 69036; T11 = 35250 , Nmm Mtd12 = 86742; T12 = 35250 , Nmm Mtd13 = 57223; T13 = 17625 , Nmm Mtd14 = 0; T14 = Nmm Mtd20 = 0; T20 = Nmm Mtd21 = 159035; T21 = 67701 Nmm Mtd22 = 260405; T22 = 67701 Nmm; Mtd23 = 159035 ; T23 = 67701Nmm Mtd24 = 0; T24 = Nmm Mtd30 = 0; T30 = Nmm Mtd31 = 439460; T31 = 409584 Nmm Mtd32 = 371370; T32 = 409584 Nmm Mtd33 = 354711; T33 = 409584 Nmm Xác định đường kính dkj Theo cơng thức 10.17 trang 194 xác định đường kính dkj trục k tiết diện j : 38 Luan van dkj = Mtdkj 0.1 , mm lấy theo bảng 10.5: = 63 MPa Trục I: d10 = 17 mm d11 = 22 mm d12 = 24 mm d13 = 21 mm d14 = mm Trục II: d20 = mm d21 = 29 mm d22 = 35 mm d23 = 29 mm d24 = mm Trục III: d30 = mm d31 = 41 mm d32 = 39 mm d33 = 38 mm Xuất phát từ yêu cầu độ bền, lắp ghép công nghệ ta chọn đường kính đoạn trục sau: Trục I: d10 = 20 mm d11 = 25 mm d12 = 28 mm d13 = 28 mm d14 = 20 mm Trục II: d20 = d24 = 30 mm d21 = d23 = 30 mm d22 = 35 mm Trục III: 39 Luan van d30 = d32 = 40 mm d31 = 45 mm d33 = 38 mm Tính kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Sau định kết cấu trục cần tiến hành kiểm nghiệm trục độ bền mỏi Theo công thức 10.19 trang 195, kết cấu trục vừa thiết kế đảm bảo độ bền mỏi hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm thỏa mãn điều kiện sau: S S Sj = S s S , đó: S : hệ số an tồn cho phép, thơng thường S = 1.5 2.5 (khi cần tăng độ cứng S = 2.5 3, khơng cần kiểm nghiệm độ cứng trục) S j S j - hệ số an tồn tính riêng ứng suất pháp hệ số an tồn tính riêng ứng suất tiếp tiết diện j tính theo công thức 10.20 10.21 trang 195: S j = S j= K dj aj mj K dj aj mj Với thép 45 có b = 600 MPa = 0.436 b = 262 MPa = 0.58 b = 152 MPa Đối với trục quay, ứng suất uốn thay đổi theo chu kỳ đối xứng, = ; aj = maxj = Mj / Wj mj Khi trục quay chiều ứng xuất xoắn thay đổi theo chu kỳ mạch động = aj = maxj / = Tj / Woj mj Wj Woj momen cản uốn momen cản xoắn tiết diện j trục xác định theo bảng 10.6 trang 196 , - hệ số kể đến ảnh hưởng ứng suất trung bình đến độ bền mỏi , tra theo bảng 10.7 trang 197: = 0.05 =0 , aj , mj , mj - biên độ trị số trung bình ứng suất pháp ứng suất tiếp tiết diện j Các trục hộp giảm tốc quay, theo công thức 10.22 10.23 trang 196: aj = aj Mj Wj ; mj =0 ,với Mj momen uốn tổng tính theo 10.15 trang 194 40 Luan van = mj = aj Tj Woj , Wj , Woj - momen cản uốn momen cản xoắn tiết diện j trục xác định theo công thức cho bảng 10.6 trang 196 : Trục tiết diện trịn Trục có rãnh then Wj = Wj = dj3 Woj = 32 dj3 32 dj3 b t1 dj t1 dj 16 dj3 Woj = 16 b t1 dj t1 dj c) Xác định hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm trục Dựa theo kết cấu trục biểu đồ momen tương ứng thấy tiết diện sau tiết diện nguy hiểm cần kiểm tra độ bền mỏi: Trục I: Tiết diện 10: lắp bánh đai Tiết diện 11: lắp ổ lăn Tiết diện 12: lắp bánh Trục II: Tiết diện 21, 22: lắp bánh Trục III: Tiết diện 31: lắp bánh Tiết diện 32: lắp ổ lăn Tiết diện 33: lắp nối trục d) Chọn lắp ghép: Các ổ lăn lắp lên trục theo k6, lắp bánh răng, bánh đai, nối trục theo k6 kết hợp với lắp then Kích thước then chọn bảng 9.1 trang 173, trị số momen cản uốn momen cản xoắn ứng với tiết diện trục sau: Tiết diện Đường kính trục (mm) b h (mm × mm) t1 (mm) Wj (mm ) Woj (mm ) 10 20 6×6 3.5 642 1428 11 25 8×7 1534 3068 12 28 8×7 1826 3981 2290 4941 30 3 41 Luan van 21 8×7 22 35 10 × 3566 7776 31 45 14 × 5.5 7611 16557 32 40 14 × 5.5 6283 12566 33 38 10 × 4671 10058 e) Xác định hệ số K dj K dj tiết diện nguy hiểm theo công K Kx thức 10.25 10.26 trang 197K K = Ky Kx K dj = dj Ky - Các trục gia công máy tiện, tiết diện nguy hiểm yêu cầu đạt Ra = 2.5 0.63 m, theo bảng 10.8 trang 197, hệ số tập trung ứng suất trạng thái bề mặt Kx = 1.06 - Không dùng phương pháp tăng bền bề mặt, hệ số tăng bền Ky = - Theo bảng 10.12 trang 199, dùng dao phay ngón, hệ số tập trung ứng suất rãnh then ứng với vật liệu có MPa K = 1.76; K = 1.54 - Theo bảng 10.10 trang 198 tra hệ số ứng với đường kính tiết diện nguy hiểm, từ xác định tỉ số K / K / rãnh then tiết diện Theo bảng 10.11 trang 198, ứng với kiểu lắp chọn, b = 600 MPa đường kính tiết diện nguy hiểm tra tỉ số K / K / lắp căng tiết diện Trên sở dùng giá trị lớn hai giá trị K / để tính K d giá trị lớn hai giá trị K / để tính K d g) Xác định hệ số an toàn xét riêng ứng suất pháp S theo 10.20 hệ số an tồn tính riêng ứng suất tiếp S theo cơng thức 10.21, cuối tính hệ số an tồn S theo công thức 10.19 ứng với tiết diện nguy hiểm Từ công thức 10.22, 10.23 trang 196 chọn = từ bảng 10.7 trang 197 viết lại công thức 10.20, 10.21 trang 195 sau: S j = K dj aj mj 42 Luan van S j = K S j= K dj Mtkj dj S j= aj mj Wkj K dj Tkj Wokj Kết tính tốn hệ số an toàn tiết diện ba trục ghi bảng Chọn S = 1.5 2.5, cho thấy tiết diện nguy hiểm ba trục đảm bảo an toàn mỏi Tiết d , diện mm Tỉ số K / K K 2.12 1.79 1.64 2.12 1.70 Tỉ số K / rãnh then lắp căng rãnh then 1.91 2.06 1.73 S S S 6.87 6.87 3.06 15.54 3.00 lắp căng 10 20 11 25 12 28 1.98 2.06 1.64 1.85 2.12 1.91 2.77 17.94 2.74 21 30 2.0 2.06 1.90 1.64 2.12 1.96 1.91 11.30 1.88 22 35 2.03 2.06 1.94 1.64 2.12 2.00 1.73 17.43 1.73 31 45 2.12 2.06 2.0 1.64 2.18 2.06 3.52 5.95 3.03 32 40 2.06 1.64 2.12 1.70 7.05 5.48 4.32 33 38 2.06 1.95 2.12 2.01 3.71 3.71 2.06 2.05 1.64 1.64 Tính kiểm nghiệm độ bền then Với tiết diện trục dùng mối ghép then cần tiến hành kiểm nghiệm mối ghép độ bền dập theo công thức 9.1 9.2 trang 173 T = d d d lt h t1 T = c c d lt b Trục I: Tiết diện 10: d = 20 mm, b h = 6 mm; t1 = 3.5mm; lt = 27 mm Tiết diện 12: d = 28 mm, b h = mm; t1 = mm; lt = 38 mm 43 Luan van Trục II: Tiết diện 21: d = 30 mm, b Tiết diện 22: d = 35 mm, b h = 7mm; t1 = 4; mm; lt = 40 mm h = 10 mm; t1 = mm; lt = 47 mm Trục III: Tiết diện 31: d = 45 mm, b Tiết diện 33: d = 38 mm, b h = 14 h = 10 mm; t1 = 5.5 mm; lt = 61 mm mm; t1 = mm; lt = 51 mm Kết tính kiểm nghiệm then tiết diện ba trục: Tiết diện d mm mm b h mm × mm mm T Nmm MPa MPa 10 20 27 ×6 3.5 35250 52 22 12 28 38 ×7 35250 22 21 30 40 ×7 67701 37 14 22 35 47 10 × 67701 27 31 45 61 14 × 5.5 409584 86 21 33 38 51 10 × 409584 140 42 lt t1 d c Theo bảng 9.5 trang 178, với tải trọng chịu va đập nhẹ: = 100 MPa ; c = 60 ÷ 90 MPa Chọn c = 60 MPa d Ngoại trừ mối ghép then tiết diện 33, tất mối ghép then khác đảm bảo độ bền dập độ bền cắt Tại tiết diện 33, chọn tăng chiều dài then lt = 56 mm sử dụng hai then đặt cách o 180 , then tiếp nhận 0.75 T 0.75 T = = 96 Mpa = 100 MPa (true d33 d d lt h t1 44 Luan van KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ***** Các tài liệu tính toán thiết kế sử dụng Maple thể dạng dễ đọc dễ hiểu với người, bao quát nội dung: trình tự thực bước thiết kế, xử lý tính tốn, xuất kết dạng bảng, đồ thị Sử dụng Maple tập trung vào việc giải vấn đề kỹ thuật tốn, tìm kiếm lời giải tốt nhất, khơng phải tốn nhiều thời gian vào việc tính tốn , xử lý số liệu - Giao diện Maple trực quan Đa phần thao tác xử lý thực thơng qua pallete, nhấp chuột Việc lập trình không thiết đặt ra, hạn chế mức tối thiểu muốn tự động hóa nội dung tính tốn - Tài liệu thiết kế thể rõ qui trình thiết kế, bước thực Người sử dụng cần tập trung vào vấn đề kỹ thuật nảy sinh thiết kế - Việc tìm hiểu ứng dụng Maple học tập không nhiều thời gian Qua kết nghiên cứu đề tài, cần thiết giới thiệu Maple tới sinh viên để trang bị cơng cụ tính tốn hiệu hỗ trợ cho việc học, nâng cao kết việc học môn học, ứng dụng công việc chuyên môn thực tiễn 45 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO ***** [1] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Thiết kế chi tiết máy – NXB Giáo dục 2007 [2] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1&2, NXB Giáo dục 2011 Chi tiết máy –NXB Giáo dục 2010 [3] Nguyễn Xuân Ngọc 46 Luan van BÀI BÁO: ỨNG DỤNG MAPLE TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ Tóm tắt: Maple ngơn ngữ lập trình sử dụng ký hiệu tốn để trình bày cách giải tốn Khả tính toán chức đồ họa Maple mạnh, hồn tồn ứng dụng để thực nội dung tính tốn mơn học, đồ án mơn học Sử dụng Maple tập trung vào việc giải vấn đề kỹ thuật tốn thay phải tốn nhiều thời gian vào việc tính tốn số liệu Abstract: Mapple is an application that uses mathematic symbols to present a solution of a math problem Additionally, calculation abilities as well as graphic functions of Mapple are very effective, absolutely be applied to implement calculations of every subject and project By using Mapple, we can focus on solving technical problems instead of wasting time for calculating statistics I- Sử dụng Maple tính tốn, thiết kế dùng mơn học trường đại học kỹ thuật Mục tiêu Bài viết nhằm mục đích tìm hiểu khả ứng dụng đánh giá tính hiệu việc sử dụng Maple để thực nội dung tính tốn mơn học, đồ án trường đại học Sư phạm kỹ thuật Đánh giá thực trạng hướng giải Tính tốn thiết kế u cầu coi trọng khơng mơi trường học tập mà cịn thực tế sản xuất Nhiều môn học trường đại học kỹ thuật đòi hỏi sinh viên phải thực cơng việc tính tốn liệu dạng số Cụ thể môn học đồ án: Sức bền vật liệu, dao động, nguyên lý - chi tiết máy, đồ án tính tốn thiết kế khí Đồ án mơn học thuộc lĩnh vực tính tốn, thiết kế Thiết kế hệ dẫn động khí, khối lượng phải tính tốn chiếm nhiều cơng sức thời gian sinh viên Trong trường đại học Việt nam, cụ thể trường đại học Sư phạm kỹ thuật học môn học làm đồ án, việc tính tốn thường sinh viên thực máy tính bỏ túi Điều dễ dẫn tới sai sót nhầm lẫn khâu thao tác xử lý, tính tốn số liệu Việc sửa chữa, cập nhật thử nghiệm phương án để tìm kết tối ưu khó khả thi người học 47 Luan van Một số trường đại học áp dụng bảng tính Excel tính tốn thiết kế Phương pháp giảm thiểu cơng sức tính tốn khơng thể quy trình thiết kế cách tường minh Đây lại yêu cầu bắt buộc sinh viên theo học mơn tính tốn thiết kế Các phần mềm toán thường sinh viên kỹ thuật sử dụng, phổ biến Matlab, Mathematica, Maple Maple ngơn ngữ lập trình sử dụng ký hiệu tốn để trình bày cách giải tốn Khả tính tốn chức đồ họa Maple mạnh, hồn tồn ứng dụng để thực nội dung tính tốn mơn học, đồ án môn học Giao diện Maple đơn giản tổ chức thành pallete trực quan: Ý tưởng Maple đề nội dung quy trình tính tốn thiết kế phải gói gọn file tài liệu Maple Nó phải dạng tài liệu dễ đọc dễ hiểu với người Sử dụng Maple tập trung vào việc giải vấn đề kỹ thuật tốn thay phải tốn nhiều thời gian vào việc tính tốn số liệu Tuy nhiên có thực trạng Việt nam trường ta, việc tìm hiểu để ứng dụng Maple giải tốn tốn thiết kế khí gần chưa ý để áp dụng cịn xa lạ với sinh viên Đề tài “ỨNG DỤNG MAPLE TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ KHÍ” nhằm giới thiệu cơng cụ hiệu việc học môn (bao gồm đồ án) trường đại học kỹ thuật,cũng công tác thiết kế người kỹ thuật Một mục tiêu đề tài, ngồi việc chứng tỏ tính hiệu mặt chun mơn, cịn phải cho thấy việc tìm hiểu ứng dụng đơn giản, không phức tạp đến mức giống muốn biết Maple phải học mơn ‘Maple’ Các trích dẫn minh họa báo rút từ kết áp dụng Maple đồ án mơn học tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí Nó cho thấy việc sử dụng Maple giúp người thiết kế tập trung vào quy trình thiết kế, giải vấn đề kỹ thuật nảy sinh, thử nghiệm phương án để có kết tối ưu Các tính tốn xử lý số liệu, cập nhật số liệu Maple thực II Ứng dụng Maple tính tốn, thiết kế 48 Luan van Bài viết trích dẫn phần tính tốn sinh viên thường phải thực q trình làm đồ án mơn học Ngun lý- Chi tiết máy trường đại học Sư phạm kỹ thuật Sử dụng Maple để trình bày văn bản, thực tính tốn bao gồm bước xử lý số liệu, cập nhật, thử nghiệm phương án , xuất kết dạng bảng, đồ thị Điều giúp sinh viên tập trung thực bước qui trình thiết kế, lựa chọn phương án tối ưu, giảm thiểu tối đa cơng sức tính tốn thực đồ án cách thủ công Bài tốn: Tính tốn thiết kế trục hộp giảm tốc hai cấp, kiểu phân đơi cấp nhanh Tính tốn trục hộp giảm tốc bánh phân đôi với số liệu sau: - Công suất trục vào hộp giảm tốc: kW - Số vòng quay vg/ph - Tỉ số truyền - Trên đầu vào trục lắp bánh đai, lực tác dụng từ đai lên trục N - Chiều rộng vành mm, mm - Bán kính bánh mm, mm o - Góc nghiêng bánh phân đôi > -Giải: - Tính giá trị phản lực gối đỡ Thiết lập hệ phương trình có chứa phản lực gối đỡ Maple giải cho biết giá trị chiều phản lực gối đỡ Trục I: ⇒ N; N ⇒ ; - Vẽ biểu đồ nội lực: Thiết lập biểu thức tính tốn giá trị nội lực theo vị trí mặt cắt: Trục II 49 Luan van Maple vẽ biểu đồ nội lực cho biết giá trị nội lực vị trí tiết diện tương ứng: Nmm; Nmm; Nmm; Nmm; Nmm - Xác định hệ số an toàn tiết diện nguy hiểm trục theo cơng thức ⇒ Kết tính tốn hệ số an toàn tiết diện ba trục Maple ghi bảng cột S: Chọn , cho thấy tiết diện nguy hiểm ba trục đảm bảo an toàn mỏi - Tính kiểm nghiệm độ bền then: 50 Luan van Tiết diện 33 không thỏa điều kiện: MPa Tại tiết diện 33, chọn tăng chiều dài then mm sử dụng hai then đặt cách : Mpa ≤ MPa ( III Kết luận: - Nhìn vào cách tính tốn thiết kế trục trích dẫn từ tài liệu Maple thấy giao diện tài liệu trực quan Đa phần thao tác xử lý thực thơng qua pallete, nhấp chuột Việc lập trình không thiết đặt ra, hạn chế mức tối thiểu muốn tự động hóa nội dung tính tốn - Tài liệu thiết kế thể rõ qui trình thiết kế, bước thực Người sử dụng cần tập trung vào vấn đề kỹ thuật nảy sinh thiết kế - Việc tìm hiểu ứng dụng Maple học tập không nhiều thời gian IV Tài liệu tham khảo: [1] Thiết kế chi tiết máy – Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, NXB Giáo dục, 2007 [2] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập 1&2 – Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, NXB Giáo dục, 2011 [3] Chi tiết máy –Nguyễn Xuân Ngọc, NXB Giáo dục, 2010 Thông tin liên hệ Họ tên: Nguyễn Đức Tôn Đơn vị: Khoa Cơ khí Chế tạo máy Điện thoại: 0908 127 907 Email: tonnd@hcmute.edu.vn Chuyên ngành chính: Kỹ thuật sở 51 Luan van S K L 0 Luan van