Thiết kế tự động - Design Accelerator - Thiết kế bộ truyền bánh răng dựa trên kích thước đã biết

Ở kỹ năng thiết kế thứ nhất, Bạn sẽ tìm hiểu làm thế nào để thiết kế bộ truyền bánh răng dựa trên kích thước đã biết.. Ở bộ kỹ năng thiết kế thứ hai, bạn tìm hiểu làm thế nào để thiết kế

Thiet ke tự động - Design

Accelerator

Tóm tắt:

1 Thiết kế hình học (Nhập tải trọng  Kích thước sơ bộ)

- Mở chế độ mặc định: Ctrl + Click Spur Grear

- Mở rộng tab Calculation, chọn phương pháp tính:

+ ISO 6336:1996

+ Power, Speed > Torque

+ Geometry Design

- Nhập công suất (Power), số vòng quay (Speed), tuổi thọ (Required Life)

- Click Accuracy, chọn ISO1328:1997, 6 (Sơ đồ tải trọng)

- Click Factors, nhập Hệ số sử dụng (Application Factor): 1.35

- Chuyển qua tab Design, nhập tỉ số truyền, góc ăn khớp, góc nghiêng

- Trong Unit Correction, chọn With Comp of Slips

- Click Calculate

2 Kiểm tra bền (Tùy chỉnh kích thước)

- Chuyển qua tab Calculation, chọn Check Calculation trong Type of Strength Calculation

- Chuyển qua tab Design, chọn Number of Teeth trong Design Guide

- Nhập khoảng cách trục (Center Distance), Module, Chiều dày (Facewidth)

- Chọn Component trong Gear 1 và Gear 2

- Click Calculate

3 Chọn vật liệu tối ưu

- Chuyển qua tab Calculation, chọn Material Design trong Type of Strength Calculation

- Click Calculate, xem kế quả tính toán về giới hạn uốn mỏi (Bending Fatigue Limit) và kéo mỏi (Contact Fatigue Limit)

- Chọn Check Calculation trong Type of Strength Calculation

- Chọn vật liệu trong Material Values, nhập ISO vào cột Std để lọc dữ liệu, chọn vật liệu thích hợp

- Click Calculate

PHẦN 1 Thiết kế bộ truyền bánh răng dựa trên kích thước đã biết

Đây là kỹ năng đâu tiên trong một bộ hai kỹ năng thiết kế Ở kỹ năng thiết kế thứ nhất, Bạn sẽ tìm hiểu làm thế nào để thiết kế bộ truyền bánh răng dựa trên kích thước đã biết Ở

bộ kỹ năng thiết kế thứ hai, bạn tìm hiểu làm thế nào để thiết kế và tính toán cho bộ bánh răng đạt được các thông số cụ thể (công suất, tốc độ và tỷ lệ ăn khơp bánh răng)

Hai kỹ năng thiết kế này chúng độc lập với nhau Chúng giúp ta nhận thấy được quy trình công việc điển hình cho việc thiết kế và tính toán bộ truyền bánh răng

Dự kiến thời gian hoàn thành cho bộ kỹ năng này là 10-15 phút

Sử dụng nó với Autodesk® Inventor® 2008.

Download the Dataset

Spur_Gear_data_set.zip (zip - 1047Kb)

Open ASSEMBLY1.IAM

1.1 Bắt đầu với Accelerator

[2] Nhấn vào công cụ Spur Gears Spur The Gears Component Generator mở trên tad Design Trong tệp tin này, chúng tôi không thực hiên các tính toán, do

đó bạn có thể tắt tab Calculation bằng cách nhấn vào biểu tượng

[3] Trong khu vực lựa chon của tab Design , chọn tùy chọn Center Distance từ menu Design Guide Chúng sẽ thiết kế các khoảng cách bộ bánh răng dựa trên các thông

số khác đã biết

[1] Nhấn vào lệnh More options nằm ở góc dưới bên phải của tab Design cho các tùy chọn bổ sung cho bánh răng thẳng

[2] Trong khu vực Input Type, chọn tùy chọn Number of Teeth Trong trường hợp này, bạn sẽ nhập vào số răng

[3] Trên hộp Size Type, chọn Module Tùy chọn Module được chon nếu bạn thiết

kế bộ truyền bánh răng đơn vị hệ mét Nếu bạn thiết kế với đơn vị Imperial , thì lựa chọn Diametral Pitch

1.2 Nhập thông số

[1] Bây giờ chúng ta phải nhập tất cả các thông số có sẵn vào ô Common, Gear 1, và Gear 2 Bắt đầu nhập dữ liệu vào hộp Common Nhập 20 độ ở hộp Pressure Angle , hoặc có thể sử dụng các giá trị ở đó

[2] Đặt giá trị 0 ở Helix Angle

[3] Đặt giá trị 2 ở Module

[4] Trên Unit Corrections Guide, chọn User để bạn có thể nhập các hệ số từ bàn phím

[5] Đặt 0 ở ô Total Unit Correction (Tổng hệ số dịch chỉnh)

[6] Khi bạn thiết kế bộ bánh răng, bạn có thể chèn bánh răng vào mô hình như một thành phần hoặc Feature, hoặc bạn có thể lựa chọn cả hai Chọn tùy chọn thích hợp bằng cách sử dụng các trình đơn thả xuống trong hộp Gear 1 và Gear 2 Note: Chú ý lựa chọn thứ ba No Model Chọn No Model nếu bạn chỉ muốn tính toán mà không thêm các đối tượng thiết kế vào mô hình

1.3 Chèn Features

[1] Trong bài tập này, chúng ta sẽ chèn hai Feature Lựa chọn Feature từ các trình đơn thả xuống trong hộp Gear 1 và Gear 2

[2] Bây giờ, chúng ta sẽ nhập số lượng chính xác của răng (Việc thiết kế bánh răng dựa trên các thông số đã biết) Nhập 19 vào ô Number of Teeth ở bảng Gear 1

[3] Nhập 29 vào ô Number of Teeth ở hộp Gear 2

[4] Đặt hai giá trị Facewidth (Bề rộng bánh răng) trong hộp Gear 1 Gear 2 là 22

[5] Đặt Unit Correction trong hộp Gear 1 là 0

1.4 Định vị Bánh răng

[1] Bây giờ, chúng tao xác định vị trí cho bánh răng 1 Trong hộp Gear 1, nhấn vào nút Cylindrical face

[2] Trong cửa sổ đồ họa Autodesk Inventor, chọn mặt trụ như hình bên dưới

[3] Nhấn vào lệnh Start plane để xác định các mặt phẳng bắt đầu trong lắp ráp [4] Trong cửa sổ đồ họa Autodesk Inventor, chọn mặt phẳng băt đầu như hình bên dưới

Gear 1 được xem trước ở vị trí quy định

[5] Bây giờ, hãy xác định vị trí cho bánh răng thứ hai Trong hợp Gear 2, chọn nút Cylindrical face

[6] Trong cửa sổ đồ họa Autodesk Inventor, chọn mặt trụ để đặt feature thứ hai như hình bênh dưới

[1] Trong cửa sổ đồ họa Autodesk Inventor, chọn mặt phẳng băt đầu như hình bên dưới

[2]

Gear 2 được xem trước ở vị trí quy định

[3] Chọn Calculate để tính toán và cập nhập mô hình Trong khu vữ Summary of messages cho bạn biết rằng việc tính toán được thực hiện thành công

Chú ý: Khi bạn sử dụng Center Distance cho việc thiết kế bộ bánh răng, trục của bạn phải có khoảng cách đúng với tâm Trong trường hợp này, nó là 48 mm Chúng ta đã làm bài tập này Nếu giá trị Center Distance trong khu vực Common khác so với khoảng cách giữa các trục, việc tính toán sẽ thấp bại và nó không thể

chèn các kích thước đã lấy vào lắp ráp Bạn phải thay đổi khoảng cách trong cửa

sổ đồ họa Quay trở lại Spur Gears Generator và thực hiện lại việc tính toán

[4] Chọn OK Hộp thoại File Naming mở ra Trong hộp thoại này bạn có thể đặt tên Display và tên File cho các thành phần và các feature Design Accelerator Khi

hộp Always prompt for filename được kiểm tra, hộp thoại sẽ mở ra khi bạn chèn

các thành phần hoặc tính năng Design Accelerator

[5] Nhấn OK để chèn các bộ bánh răng vào các lắp ráp

Lưu lại việc lắp ráp Đây là phần cuối của bộ kỹ năng này Trong việc thiết lập kỹ năng tiếp theo, bạn sẽ tính toán và thiết kế bộ bánh răng theo các thông số quy định (sức mạnh, tốc độ, và tỷ lệ ăn khơp giữa các bánh răng) Bạn sẽ tìm hiểu làm thế nào để thực hiện các thiết kế hình học, kiểm tra tính toán, thiệt kế vật liệu

PHẦN 2 Tính toán, thiết kế bộ truyền bánh răng

Đây là kỹ năng thứ hai trong một bộ hai kỹ năng thiết kế Trong kỹ năng đầu tiên, bạn

đã học được làm thế nào để thiết kế một bộ bánh răng dựa trên kích thước đã biết Trong

kỹ năng thứ hai, bạn tìm hiểu cách thiết kế và tính toán bộ bánh răng sao cho đạt các thông

số cụ thể (công suất, tốc độ, và tỷ lệ ăn khớp giữa các bánh răng)

Hai bộ kỹ năng này là độc lập với nhau Chúng giúp ta nhận thấy được các quy trình công việc điển hình cho việc thiết kế và tính toán bộ truyền bánh răng Không cần hoàn thành việc thiết kế theo kỹ năng thứ nhất trước kỹ năng này

Kỹ năng thiết kế này gồm ba phần:

[1] Geometry Design – thiết kế hình học

[2] Check Calculation – kiểm tra các số liệu

[3] Material Design – kiểm tra vật liệu cho bánh răng có phù hợp hay không

Dự kiến thời gian hoàn thành cho kỹ năng này là 15 đến 20 phút

Kỹ năng này được sử dụng với Autodesk Inventor 2009

2.1 Thiết kế hình học

Tạo một file lắp ráp trong hệ mét Tùy vào các đơn vị lăp ráp, bạn chọn đơn vị trong Spur Gears để sử dụng

Nhấn vào mũi tên trong thanh Assembly panel và chọn Design Accelerator

Chọn Spur Gears tool

Chú ý: Giứ phím CTRL và bấm vào lệnh Spur Gear để tải Spur Gears Generator với các dữ liệu cài đặt mặc định

Spur Gears Component Generator sẽ mở ra tab Design theo mặc định

Chúng ta thiết kế và tính toán bộ truyền bánh răng này dựa trên các thông số cụ thể Vì vậy trước tiên chúng ta chuyển qua tab Calculation

Chúng ta cần xác định phương pháp tính Chọn ISO 6336: 1996 trong trình đơn Method

of Strength Calculation

Nhấn vào lệnh More options ở góc dưới bên phải của tab Calculation để hiển thị các tùy chọ bổ xung cho việc tính toán bộ truyền bánh răng

Trong bảng Type of Calculation chọn Power, Speed > Torque Điều này có nghĩa là chúng ta biết các giá trị công suất, tốc độ và mô-men xoắn để tính toán

Trong phần này, chúng ta sẽ thiết kế bánh răng theo cách khác Vì vậy, chọn tùy chọn Geometry Design trong Type of Strengh Calculation ở khu vực More options

Trong khu vực Loads, nhập giá trị Power là 3 kW và Speed là 1500 rpm

Đặt Required Life là 15000 hr

Chú ý: Bây giờ, bạn cũng có thể chọn vật cụ thể và nó sẽ ảnh hưởng tới kết quả của việc thiết kế bộ truyền bánh răng Nhưng trong kỹ năng này chúng ta sẽ thực hiện chọn vật liệu

ở phần thứ ba Vì vậy bây giờ chúng ta sẽ không chọn bất kỳ vật liệu nào

Nhấn vào nút Accuracy để hiển thị hộp thoại Accuracy Hãy chắc chắn chọn ISO1328:1997 trong ô Standard và nhập giá trị 6 ở trình đơn thả xuống Precision Specification Nhấn OK

Nhấn vào nút Factors để mở hộp thoại Factors (Hệ số) Nhấn vào nút mũi tên bên cạnh Application factor và chọn Factors để hiển thị các Application Factor (Hệ số sử dụng) trong hộp thoại Chọn 1.35 và nhấn OK Bạn cũng có thể nhập các giá trị vào Application factor và chỉnh sửa bằng tay

Nhấn OK để đóng hộp thoại Factors

Chuyển sang tab Design

Đặt giá trị cho hộp Desired Gear Ratio (Tỉ số truyền) trong bảng Common là 1.4

Đặt Pressure Angle là 20

Đặt Helix Angle là 12

Chọn With Comp of Slips trong trình đơn thả xuống Unit Correction Guide

Chọn Calculate Phần mềm cho thấy các giá trị chèn vào là hợp lệ và nó có thể thiết kế

bộ truyền bánh răng dựa trên các giá trị này

Bạn đã hoàn thành việc thiết kế sơ bộ cho bộ bánh răng Trong các bước tiếp theo, bạn điều chỉnh vật liệu cho bộ truyền bánh răng và điều chỉnh theo tiêu chuẩn của riêng bạn 2.2 Kiểm tra tính toán

Bây giờ, bạn có thể điều chỉnh các thiết kế hình học dựa trên các tiêu chí và các giá trị theo ý riêng của bạn

Chuyển sang tab Calculation Lựa chọn Check Calculation trong hộp thoại Type of Strength Calculation

Chuyển sang tab Design

Trong khu vực Common, chọn Number of Teeth từ trình đơn thả xuống Design Guide Tùy chọn này sẽ tính số răng dựa trên khoảng cách tâm và các thông số khác đã biết

Ở khu vực Common, đặt Center Distance là 70 mm và Module là 2 mm

Đặt Facewidth cho Gear 1 là 22 mm và Facewidth cho Gear 2 là 20 mm

Lựa chọn Component trong hộp thoại Gear 1 và Gear 2 ở trình đơn thả xuống

Chọn Calculate

Kiểm tra việc tính toán cho ta thấy không có lỗi gì trong việc tính toán

Bây giờ chúng ta tính toán vật liệu cần thiết việc bộ truyền bánh răng

2.3 Thiết kế vật liệu

Chuyển sang tab Calculation Chọn Material Design trong hộp thoại Type of Strength Calculation

Chọn Calculate

Trong khu vực Material Values, các giá trị của Bending Fatigue Limit và Contact Fatigue Limit đã tính toán Những giá trị này là những thông số vật liệu tối thiểu để đáp ứng các điều kiên tính toán

Chon vật liệu tối ưu dựa trên các giá trị tính toán Chọn Check Calculation trong hộp thoại Type of Strength Calculation

Kiểm tra các hộp bên cạnh Gear 1

Nó liệt kê tất cả các vật liệu sẵn có của bộ truyền bánh răng Các dữ liệu về vật liệu trong đây có thể chỉnh sửa, vì vậy bạn có thể thêm các dữ liệu về vật liệu của bạn, hoặc xóa các

dữ liệu có sẵn, thêm những vật liệu mới dựa trên những dữ liệu mình đang có Để tìm kiếm

dể dàng hơn, sử dụng “Enter text here” Ví dụ như, chúng ta muốn chèn vật liệu ISO, do

đó gõ ISO vào khu vực của cột Standards (Std)

Chú ý: Chú ý cách gõ văn bản, bạn phải gõ “ISO” chứ không gõ “iso” vào Enter Text Here

Chú ý: Bỏ dấu chọn trong hộp để hủy bỏ việc tìm kiêm thu hẹp

Hãy thu hẹp tìm kiếm và gõ case-hardened vào trong cột Heat treatment Một danh sách các vật liệu có sẵn sẽ hiễn thị

Lựa chon vật liệu dựa trên các giá trị được đề nghị cho ở cột Bending Fatigue Limit và Contact Fatigue Limit Kiểm tra lại Bending Fatigue Limit và Contact Fatigue Limit ở cột Material Database

Đối với Gear 1, giá trị nhỏ nhất cho Bending Fatigue Limit là 352 MPa và cho Contact Fatigue Limit là 1140 MPa Chọn vật liệu EN C10E với giá trị của Bending Fatigue Limit

là 500 MPa với gái trị của Contact Fatigue Limit là 1210

Nhấn vào liên tiếp với các giá trị và kích OK

Xác định vật liệu cho Gear 2 Trong hộp thoại Material Values tích vào ô Gear 2

Cơ sở dữ liệu Material mở ra với các thiết lập trước đó, vì vậy danh sách ISO và vật liệu cứng được hiển thị Chọn vật liệu EN C10E và nhấn OK

Chọn Calculate

Vật liệu được chọn có thể được sử

Bây giờ việc thiết kế đã hoàn thành

Lưu việc lắp ráp Đây là phần cuối của kỹ năng này

Trong kỹ năng này bạn đã học cách:

Thiết kế bộ bánh răng dựa trên những tiêu chí cần cho thiết kế của bạn

Kiểm tra và điều chỉnh bộ truyền bánh răng theo các thông số cần thiết

Chọn vật liệu cho bánh răng dựa trên các giá trị tính toán Chọn vật liệu phù hợp cho thiết kế bánh răng với những tiêu chuẩn quy định