Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 1/10 CHƯƠNG 8: CÁC CÔNG CỤ TĂNG CƯỜNG CỦA MDT6 8.1. CÁC CÔNG CỤ XỬ LÝ KÍCH THƯỚC VÀ DUNG SAI 8.1.1. Power Dimensioning: công cụ ghi kích thước - Lệnh AMPOWERDIM (Desktop Menu: Annotate => Automatic Dimensioning) - Chọn loại kích thước cần ghi - Trong hộp thoại Power Dimensioning, lựa chọn các thông số: + các thành phần của chữ số kích thước + kiểu dáng hình học, đơn vị đo + kiểu và giá trị dung sai 8.1.2. Automatic Dimensioning: ghi kích thước tự động cho một nhóm đối tượng được chọn - Lệnh: AMAUTODIM (Menu: Annotate => Automatic Dimensioning) - Chọn kiểu kích thước muốn ghi: song song, nối tiếp hay ghi KT cho chi tiết dạng trục. Có thể đánh dấu chọn hiển thị hộp thoại Power Dimensioning để điều khiển việc ghi mỗi kích thước thành phần. 8.1.3. Hiệu chỉnh kích thước a. Power Erase: xoá các kích thước ghi bằng lệnh Power hoặc Automatic Dimensioning Lệnh AMPOWERERASE (Menu: Modify => Power Commands => Power Erase) Sau khi xoá bỏ các KT được chọn sẽ tự động sắp xếp lại các KT còn lại. b. Power Edit: hiệu chỉnh tăng cường - Lệnh AMPOWEREDIT (Menu: Annotate => Edit Dimensions => Power Edit) - Chọn KT cần hiệu chỉnh -> xuất hiện hộp thoại Power Dimensioning -> hiệu chỉnh c. Multi Edit: hiệu chỉnh nhiều kích thước đồng thời - Lệnh: AMDIMMEDIT (Menu: Annotate => Edit Dimensions => Multi Edit) Lệnh này thực hiện lệnh Power Edit lần lượt cho các KT được chọn. d. Arrange: sắp xếp lại các KT Lệnh AMDIMARRANGE (Menu: Annotate => Edit Dimensions => Arrange) e. Align Dimension: sắp các KT được chọn thẳng hành nhau f. Join Dimension: trộn các KT được chọn thành 1 g. Insert Dimension: chèn 1 KT vào 1 KT đã có (tách 1 KT thành 2 KT nối tiếp) h. Break Dimension: ngắt bỏ các phần chồng chéo trong các KT 8.1.4. Tạo bảng danh mục các KT có dung sai Lệnh: AMFITSLIST (Menu: Annotate => Fits List) Thực hành: AMD6 Tutorials- Chapter 8. Dimensioning Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 2/10 8.2. DÙNG THƯ VIỆN CÁC CHI TIẾT TIÊU CHUẨN 8.2.1. Các phương pháp xác định vị trí cho việc chèn một hốc (hole) hoặc một kết nối bu lông - đai ốc (screw connection) Hộp thoại Hole Position Method First Hole a. Các phương pháp như trong lệnh AMHOLE • Phương pháp 2 cạnh (2 edges) • Phương pháp đồng tâm (Concentric) • Phương pháp qua 1 điểm • Phương pháp từ 1 điểm b. Các phương pháp khác • Phương pháp đồng tâm tới một mặt phẳng tham chiếu (Concentric to Ref. Plane) - Chọn một cạnh tròn hoặc elip để làm cạnh đồng tâm. - Chọn mặt phẳng tham chiếu, là mặt phẳng sẽ khoét từ nó. • Phương pháp tạo hốc hướng kính một bề mặt trụ (Cylinder Radial) Dùng phương pháp này khi hốc được tạo theo phương hướng kính một bề mặt trụ (trục). - Chọn mặt trụ. - Xác định vị trí của mặt phẳng tạo hốc bằng cách di chuyển chuột (là mặt phẳng đi qua tâm hốc và vuông góc với trục của bề mặt trụ – nhập khoảng cách từ mặt cơ sở). - Chọn hướng khoét: Nhập vào góc để xác định vị trí của đường trục hốc trong mặt phẳng tạo hốc. • Phương pháp tạo hốc hướng trục một bề mặt trụ (Cylinder Axial) Dùng phương pháp này khi hốc được tạo theo phương hướng trục (song song với trục) một bề mặt trụ. - Chọn mặt trụ. - Chọn một bán kính mà trên đường tròn của bán kính đó sẽ xác định một vị trí của hốc. - Nhập vào góc, xác định vị trí của hốc trên đường tròn nói trên. 8.2.2. Các hốc 3 chiều (3D Hole) 8.2.3. Các chi tiết kẹp chặt a. 3D screw connection b. Chốt (Pin) c. Đinh tán (Rivet) d. Ống lót (Bush) 8.2.4. Trục và ổ 8.2.5. Kết cấu thép 8.2.6. Lò xo 8.2.7. Thư viện các chi tiết tiêu chuẩn Thực hành: MDT6 Tutorials - Chapter 22. Working with Standard Parts Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 3/10 MDT6 Tutorials - Chapter 23. Creating Shafts Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 4/10 8.3. CÁC TÍNH TOÁN KỸ THUẬT 8.3.1. Tính toán kết nối vít (Screw calculation) a. Đặc trưng Tính năng tính toán vít (screw calculation) được dùng để tính toán ứng suất trong các chi tiết của một kết nối vít (screw connection), bao gồm cả các hệ số an toàn cho vít và các tấm ghép. Kết quả tính toán hiển thị trong hộp thoại Screw Calculation và có thể chèn vào bản vẽ (dạng bảng). Có thể thực hiện việc tính toán độc lập hoặc dựa trên một kết nối vít 2D hoặc 3D có sẵn trong bản vẽ. Cũng có thể tính toán vít trong khi thực hiện tạo một kết nối vít. Tính năng tính toán vít cho phép: - các kết nối vít với tải chính tâm hoặc lệch tâm - kết nối bu lông có hoặc không có đai ốc đầu - không giới hạn số tấm được ghép - không giới hạn số đoạn trục trên vít - người dùng tự định nghĩa kiểu dáng cho diện tích tiếp xúc Đối với kết nối vít có nhiều hơn 2 tấm ghép, mỗi lần tính toán vít chỉ có thể thực hiện cho một diện tích tiếp xúc. Một cách tổng quát, các giả thiết sau đây được dùng trong việc tính toán vít: - Kết nối vít bao gồm tối đa 1 vít và 1 đai ốc - Vít luôn luôn được định vị tại trọng tâm của diện tích tiếp xúc - Vít và đai ốc cùng loại vật liệu - Số lượng tối đa của các vòng đệm dưới đầu vít hoặc dưới đai ốc là 2 - Các tấm ghép là cứng tuyệt đối Chú ý: Đặc tính tính toán vít chỉ thực hiện với tải tĩnh. Khi định nghĩa một tải dọc trục, có thể chọn thẻ Dynamic in the Axial Loads trong hộp thoại Screw Connection để xác định giá trị lớn nhất và bé nhất cho lực và thực hiện việc tính toán đồng thời tại cả hai giá trị này. b. Trình tự thực hiện Lệnh: AMSCREWCALC Menu: Content 2D-> Calculations -> Screw Calculation. Tại dòng nhắc lệnh, chọn một kết nối vít đã có trong bản vẽ hoặc ấn ENTER để thực hiện một tính toán độc lập. Trong hộp thoại Screw Calculation, định nghĩa các thành phần của kết nối vít theo trình tự sau: Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam screw (vít) nut (đai ốc) washer (vòng đệm) plate (tấm ghép) contact area (vùng tiếp xúc) load (tải) settlement (sự lún) tighten (siết chặt) Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 5/10 c. Thực hành: AMD6 Tutorials- Chapter 17. Calculating Screw Connections 8.3.2. Tính toán ổ lăn (Bearing calculation) a. Đặc trưng Có 2 kiểu tính toán ổ lăn, phụ thuộc vào kiểu của tải được dùng: tính toán tĩnh và tính toán động. Tính toán động được yêu cầu cho các ổ đỡ quay. Kết quả là Adjusted Life Rating. Đó là tuổi thọ được tính cho 90% độ tin cậy với chất lượng vật liệu thường dùng và dưới các điều kiện hoạt động bình thường. Với tốc độ quay xác định, tuổi thọ được tính theo giờ. Tính toán tĩnh được yêu cầu cho các ổ lăn chịu tải tĩnh, mô men thay đổi hoặc các ổ chịu tải với số vòng quay nhỏ (n<20 1/phút). Kết quả là Hệ số an toàn tĩnh. Hai phương án tính toán: - Tính toán độc lập (tính toán tĩnh), khi tính toán bằng lệnh AMBEARCALC. - Tính toán thông qua Shaft Generator (tính toán động), khi ổ được chèn thêm từ cơ sở dữ liệu (các chi tiết kẹp chặt) hoặc trong chế độ Shaft Generator. Tính toán có thể bị giới hạn bởi - Hình học: Đường kính bên trong, bên ngoài và độ dày ổ có thể bị giới hạn. - Tuổi thọ (đối với tính toán động): Giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất của tuổi thọ (L) theo số vòng quay [1/phút] hoặc theo số giờ làm việc [giờ] - Độ tin cậy (đối với tính toán tĩnh): giới hạn lớn nhất và nhỏ nhất của hệ số tin cậy tĩnh (fs). b. Trình tự tính toán ổ lăn độc lập Lệnh: Menu: Content -> Calculations -> Bearing Calculation. (cả trong menu Content 2D và 3D) - Nhập các thông số cần cho tính toán thông qua hộp thoại. - Kết quả tính toán ở dạng các bảng số liệu. Có thể copy vào Clipboard để sử dụng về sau. c. Tính toán thông qua Shaft Generator - Được thực hiện khi chèn (insert) ổ lăn vào trục trong câu lệnh Shaft Generator. - Là quá trình kết hợp cả sự tính toán - chọn lựa. 8.3.3. Tính toán trục (Shaft calculation) - Chỉ thực hiện việc tính toán cho 1 trục đã có: dùng các thông số hình học của 1 trục đã có như một đầu vào cho tính toán. - Các thông số đầu vào: + đường bao (contour) của trục - chọn trục cần tính + vật liệu của trục + vị trí và kiểu các giá đỡ (support) + vị trí và kiểu, giá trị của tải (lực, mô men) tác động - Kết quả: + dạng bảng dữ liệu + đồ thị (mô men và độ võng) + là các block, có thể chèn vào bản vẽ Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 6/10 - Tính độ bền (strength): + nút Strength trong hộp thoại + kết quả là một bảng dữ liệu, có thể chèn vào bản vẽ Thựchành: AMD6 Tutorials - Chapter 13. Calculating Shafts. 8.3.4. Tính bộ truyền đai - xích (Chain/Belt calcualtion) a. Đặc trưng - Trước khi tiến hành tính toán 1 bộ truyền đai/xích, phải vẽ sơ đồ của bộ truyền. Sơ đồ của bộ truyền là các vòng tròn biểu diễn vị trí và đường kính răng của các bánh xích hoặc pu-ly của bộ truyền. - Việc tính toán được thực hiện để tính toán chiều dài của đai/xích. - Khi vẽ đai/xích, nó yêu cầu phải có 1 polyline. Polyline này được sinh ra khi thực hiện việc tính toán chiều dài. - Trình tự tính toán - vẽ một bộ truyền đai xích như sau b. Tính toán chiều dài đai/xích Lệnh: AMCHAINLENGTHCAL Menu: Content 2D -> Chains/Belts -> Length Calculation - Tính toán chiều dài, vẽ polyline đặc trưng - Tối ưu chiều dài đai/xích c. Chèn đai / xích (2D belt / chain) Menu: Content 2D -> Chains/Belts -> Draw Chain/Belt Links Thực hiện theo hộp thoại Draw Chain /Belt. d. Chèn bánh xích / pu-ly Menu: Content 2D -> Chains/Belts -> Draw Sprocket/Pulleys. Thực hiện theo hộp thoại Pulleys and Sprockets. e. Thực hành AMD6 Tutorials. Chapter 15 - Calculating Chains Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Vẽ sơ đồ của bộ truyền (các đường tròn biểu diễn các sprocket/pulley) Tính toán chiều dài của chain/belt (length calculation) => polyline đặc trưng Chèn (vẽ) các sprocket hoặc pulley Chèn (vẽ) các chain/belt dựa trên các polyline đặc trưng Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 7/10 8.3.5. Tính cơ cấu cam a. Đặc trưng Đặc tính tính toán cơ cấu cam được dùng để thiết kế biên dạng cam cho các loại cam thẳng, tròn và trụ. Có thể chọn dùng một bộ phận bị dẫn dạng tịnh tiến (translating follower) hoặc dạng lúc lắc (swinging follower), một đường dẫn kín hoặc hở cơ cấu cam-bộ phận bị dẫn. Phụ thuộc vào cơ cấu cam được chọn, sau đó sẽ định nghĩa biểu đồ dịch chuyển cho bộ phận bị dẫn. Trên cơ sở đó, các biểu đồ vận tốc và gia tốc được sinh ra. Tại giai đoạn này bản phác thảo đầu tiên của biên dạng cam được phac thảo và chèn vào bản vẽ. Dùng bản phác thảo đầu tiên của biên dạng cam để tính toán sức bền của cơ cấu cam-bộ phận bị dẫn. Đó là ngoại lực tác dụng lên cam và bộ phận bị dẫn, lực ma sát giữa cánh tay và ống lót trục của bộ phận dẫn, lực của các lò xo, và tính chất của vật liệu dùng cho trục lăn và cơ cấu cam. Bước tiếp theo là hiển thị kết quả tính toán và chèn vào bản vẽ. Có thể quay lại từng bước trong quá trình tính toán dể hiệu chỉnh và tối ưu cơ cấu cam. Cuối cùng, có thể sinh ra dữ liệu NC từ biên dạng cam vừa tạo ra và ghi lại dưới dạng file DXF hoặc TXT . b. Trình tự thiết kế A. Thiết lập các thuộc tính của cam 1. Menu: Contents -> Calculations -> Cam Calculation. 2. Trong hộp thoại Cam Calculation, định nghĩa cơ cấu cam theo trình tự sau: cam (Cam), bộ phận bị dẫn (Follower), biên dạng (Profile), và vị trí (Location). 3. Chọn một điểm trong bản vẽ để xác định tâm của cam và để chèn cơ cấu cam. 4. Xác định một điểm bắt đầu cho chuyển động của cam. 5. Xác định hướng chuyển động dương của bộ phận bị dẫn. 6. Thiết lập chiều dài của trục hoành cho các biểu đồ dịch chuyển, vân tốc và gia tốc. B. Thiết lập tỷ lệ và tỷ lệ xích (độ phân giải) cho các biểu đồ chuyển động 1. Trong hộp thoại Cam Design and Calculation, chọn Motions. 2. Trong thẻ Options, chọn biểu đồ muốn vẽ và gán tỷ lệ và độ phân giải cho các đường. C. Định nghĩa các phân đoạn cho đường cong dịch chuyển của cơ cấu cam Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Sơ đồ bộ truyền (các đường tròn a, b, c) và polyline đặc trưng. Bộ truyền xích sau khi đã chèn các bánh xích và dây xích. Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 8/10 1. Trong hộp thoại Cam Design and Calculation, chọn Motions. 2. Trong thẻ Motion, chọn New. Một hộp thoại hiển thị, chọn Append. 3. Trong hộp thoại Motion, xác định góc cuối cho phân đoạn đầu tiên. 4. Xác định độ nâng của bộ phận bị dẫn tại điểm cuối của phân đoạn. 5. Từ nút nội dung, gán các điều kiện biên cho đường cong của phân đoạn hiện thời. 6. Chọn kiểu chuyển động từ danh sách để xác định các đường vận tốc và gia tốc. 7. Thiết lập các giá trị vận tốc và gia tốc mới nếu chọn viết đè lên giá trị tính toán. 8. Chọn Apply để ghi lại các dữ liệu của phân đoạn vừa thiết kế. 9. Chọn New để thiết kế phân đoạn tiếp theo. 10. Chọn Append từ hộp thoại. 11. Lặp lại các bước từ 3 đến 9. 12. Định nghĩa các phân đoạn của đừng cong dịch chuyển, cho đến khi kết thúc một vòng quay (360 0 ). 13. Trong hộp thoại Motion, chọn OK. D. Thiết kế bền cho cơ cấu cam và bộ phận bị dẫn 1. Trong hộp thoại Cam Design and Calculation, chọn Strength. 2. Chọn thẻ Loads để gán các ngoại lực tác dụng lên bộ phận bị dẫn. 3. Chọn thẻ Spring để định nghĩa lực ban đầu và bán kính lò xo để giữ bộ phận bị dẫn luôn tiếp xúc với cam. 4. Chọn thẻ Material để xác định kiểu vật liệu cho cam và trục cuốn. 5. Chọn thẻ Arm để gán kích thước và vật liệu cho cánh tay của bộ phận bị dẫn. 6. Chọn thẻ Friction để xác định lực ma sát giữa cánh tay và ống lót. E. Tìm và tối ưu trục tâm cam 1. Trong hộp thoại Cam Design and Calculation, chọn Results. 2. Chọn thẻ Geometry. 3. Chọn Center of Cam để xác định 1 điểm tâm tối ưu cho tâm cam. Một hình tam giác được vẽ trong bản vẽ. Có thể lấy một điểm bất kỳ trong tam giác này làm điểm tâm cam. 4. Trong bản vẽ, chọn điểm tại góc đỉnh của tam giác làm tâm cam mới. Điều này mang lại cơ cấu cam bé nhất có thể với góc áp lực đã được tối ưu. F. Ghi dữ liệu cam ra file DXF và TXT 1. Trong hộp thoại Cam Design and Calculation, chọn Export. 2. Chọn thẻ Relations để thiết lập hệ toạ độ. 3. Chọn thẻ File, và chọn đường cong là dữ liệu muốn ghi ra file. 4. Thiết lập độ chính xác khi trích dữ liệu NC từ biên dạng cam. Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 9/10 5. Từ Data Type, chọn kiểu file để lưu giữ dữ liệu NC, sau đó chọn Generate File. 6. Trong hộp thoại Save File, xác định vị trí và tên file cần ghi. F. Hiển thị kết quả 1. Trong hộp thoại Cam Design and Calculation, chọn Finish. 2. Xác định một vị trí trong bản vẽ để chèn bảng kết quả c. Thực hành AMD6 Tutorials. Chapter 19 - Designing and Calculating Cams. 8.3.6. Tính kết cấu bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA) a. Khái quát Autodesk Mechanical Desktop 6 Power Pack bao gồm một đặc tính gọi là phương pháp phân tích phần tử hữu hạn (FEA). FEA được dùng để tính toán biến dạng và các điều kiện ứng suất trong các chi tiết. Các lưới được phải được tạo để hiển thị kết quả tính toán, các tải và gối, giá đỡ được định nghĩa để thực hiện một tính toán. Khi hoàn thành, kết quả tính toán sẽ hiển thị dạng ở bảng và biểu đò ứng suất trên chi tiết. b. Sử dụng 3D FEA Calculation - Lệnh: AMFEA3D. - Menu: Content 3D -> Calculations -> FEA Chọn chi tiết muốn thực hiện tính toán và khi đó hộp thoại FEA Calculation 3D xuất hiện. • Định nghĩa giá, gối đỡ Trong hộp thoại FEA Calculation 3D, chọn biểu tượng mặt đỡ (Face Support) và sau đó chọn mặt làm mặt đỡ. Trong hộp thoại Define Border for Load, Support, chọn kiểu dáng và vị trí của gối, giá đỡ. • Định nghĩa tải Trong hộp thoại FEA Calculation 3D, chọn biểu tượng mặt chịu lực (Face Force) và chọn mặt chịu lực trên mô hình. Trong hộp thoại Define Border for Load, Support, chọn kiểu dáng và vị trí của tải. • Tạo lưới Trong hộp thoại FEA Calculation 3D, đánh dấu Auto Refining. Chọn biểu tượng Run Calculation. => khi quá trình tính toán kết thúc thì lưới cũng sẽ xuất hiện trên mô hình chi tiết. • Tính toán biến dạng và ứng suất bề mặt - hiển thị kết quả Trong hộp thoại FEA Calculation 3D, chọn biểu tượng Isolines (Isoareas). Trong hộp thoại Surface Isolines (Isoareas), chọn nút Isoareas và chọn OK. Mô hình với ứng suất bề mặt hiển thị trên màn hình bên cạnh mô hình lưới. Xác định vị trí để chèn bảng kết quả Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 10/10 c. Thực hành - MDT6 Tutorials. Chapter 24 - Calculating Stress on 3D Parts. - AMD6 Tutorials. Chapter 18 - Calculating Stress using FEA. Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam . Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 1/10 CHƯƠNG 8: CÁC CÔNG CỤ TĂNG CƯỜNG CỦA MDT6 8.1. CÁC CÔNG CỤ XỬ LÝ KÍCH THƯỚC VÀ DUNG SAI 8.1.1. Power Dimensioning: công cụ ghi kích thước -. công cụ tăng cường 3/10 MDT6 Tutorials - Chapter 23. Creating Shafts Bộ môn Máy và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 4/10 8.3. CÁC. và Robot - khoa Cơ khí - HVKTQS ThS. Tăng Quốc Nam Bài giảng MDT6. Chương 8 - Các công cụ tăng cường 2/10 8.2. DÙNG THƯ VIỆN CÁC CHI TIẾT TIÊU CHUẨN 8.2.1. Các phương pháp xác định vị trí cho