Đang tải... (xem toàn văn)
Khi tính toán kiểm tra cũng như tính toán thiết kế các chi tiết máy hoặc các bộ phận máythường phải giải chuỗi kích thước để xác định kích thước danh nghĩa (KTDN), sai lệch giới hạn(SLGH) và dung sai (DS) của các khâu cấu tạo nên chuỗi.Để giải chuỗi kích thước cần tra các bảng dung sai tiêu chuẩn và thực hiện những tínhtoán cần thiết. Việc tra các bảng dung sai tiêu chuẩn và thực hiện những tính toán của chuỗi kíchthước theo cách thủ công, không những mất nhiều thời gian mà còn có thể bị nhầm lẫn và bất tiệnvì luôn cần thiết mang theo các tài liệu tra cứu.Bài báo này đề cập đến vấn đề giải chuỗi kích thước đường thẳng (là loại chuỗi thường gặpnhất trong Ngành chế tạo máy) bằng phương pháp đổi lẫn chức năng hoàn toàn theo hướng tựđộng hóa và xây dựng phần mềm, cho phép tự động giải chuỗi kích thước theo phương pháp này.
KỶ NIỆM 52 NĂM NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01.04.1956 – 01.04.2008) TỰ ĐỘNG HÓA GIẢI CHUỖI KÍCH THƯỚC THE AUTOMATION OF DIMENSION CHAIN CALCULATION TS ĐÀO NGỌC BIÊN Phòng Quản lý Khoa học, Trường ĐHHH Tóm tắt: Trong báo trình bày việc tự động hóa giải chuỗi kích thước xây dựng phần mềm tự động giải chuỗi kích thước Abstract: This article is the presentation of the automation of dimension chain calculation and the establishment of the software serving it Đặt vấn đề Khi tính toán kiểm tra tính toán thiết kế chi tiết máy phận máy thường phải giải chuỗi kích thước để xác định kích thước danh nghĩa (KTDN), sai lệch giới hạn (SLGH) dung sai (DS) khâu cấu tạo nên chuỗi Để giải chuỗi kích thước cần tra bảng dung sai tiêu chuẩn thực tính toán cần thiết Việc tra bảng dung sai tiêu chuẩn thực tính toán chuỗi kích thước theo cách thủ công, nhiều thời gian mà bị nhầm lẫn bất tiện cần thiết mang theo tài liệu tra cứu Bài báo đề cập đến vấn đề giải chuỗi kích thước đường thẳng (là loại chuỗi thường gặp Ngành chế tạo máy) phương pháp đổi lẫn chức hoàn toàn theo hướng tự động hóa xây dựng phần mềm, cho phép tự động giải chuỗi kích thước theo phương pháp Trình tự giải toán chuỗi kích thước phương pháp đổi lẫn chức hoàn toàn 2.1 Hai toán chuỗi 1) Bài toán thuận Cho KTDN, SLGH DS khâu thành phần Cần xác định KTDN, SLGH DS khâu khép kín Bài toán thuận dùng để tính toán kiểm tra chuỗi kích thước, xem khâu khép kín có nằm phạm vi cho phép hay không 2) Bài toán nghịch Cho SLGH khâu khép kín, KTDN khâu thành phần Cần xác định SLGH DS khâu thành phần Bài toán nghịch nhiệm vụ thiết kế Xuất phát từ yêu cầu chung độ xác kích thước phận lắp, cần xác định độ xác kích thước cấu thành nên 2.2 Trình tự giải chuỗi kích thước phương pháp đổi lẫn chức hoàn toàn Theo phương pháp này, DS khâu thành phần khâu khép kín tính toán cho chúng đạt tính đổi lẫn chức hoàn toàn, chúng đạt trị số giới hạn 1) Bài toán thuận m - KTDN khâu khép kín: A i 2 n Ai A' , j (2.1) j1 Ai, A'j - khâu thành phần tăng khâu thành phần giảm; m, n - số khâu thành phần tăng số khâu thành phần giảm; n m i2 Ai , A' j - tổng KTDN khâu thành phần tăng khâu thành phần giảm j1 Vì A > nên từ (2.1) suy số khâu thành phần tăng m phải 1, số khâu thành phần giảm n 0; - KTGH khâu khép kín: Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 13 - 4/2008 20 KỶ NIỆM 52 NĂM NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01.04.1956 – 01.04.2008) m + KTGH lớn nhất: A max n A i max i1 m A' j , (2.2) j1 n A A' i max , i 1 j - tổng kích thước giới hạn (KTGH) lớn khâu tăng tổng j1 KTGH nhỏ khâu giảm; m + KTGH nhỏ nhất: A n A i i 1 m A' j max , (2.3) j1 n A i , i 1 A' j max - tổng KTGH nhỏ khâu tăng tổng KTGH lớn j1 khâu giảm; - SLGH khâu khép kín: m + SLGH trên: ES n ESi i 1 m ei , (2.4) j j1 n ES , ei i i 1 j - tổng SLGH khâu tăng tổng SLGH j 1 khâu giảm; m + SLGH dưới: EI n EI es , i j i 1 m i 1 (2.5) j1 n EIi , es j - tổng SLGH khâu tăng tổng SLGH j1 khâu giảm; - DS khâu khép kín: T A max A ES EI (2.6) 2) Bài toán nghịch - Giả thiết khâu thành phần có cấp xác (CCX) với hệ số CCX atb Khi DS khâu thành phần thứ i là: Ti a tb ii , (2.7) ii - đơn vị dung sai khâu thứ i, tra bảng theo KTDN khâu thành phần tăng Ai khâu thành phần giảm A'j T mn a tb Từ (2.6) (2.7), ta có: i (2.8) i i 1 Từ trị số atb tính được, tra bảng tiêu chuẩn để tìm trị số hệ số CCX a gần CCX tương ứng chung cho khâu thành phần; - Chọn khâu thành phần làm khâu Ak để tính SLGH tra bảng tiêu chuẩn để tìm SLGH (m+n-1) khâu thành phần lại: Khi tra bảng để tìm SLGH (m+n-1) khâu thành phần, ta qui ước khâu tăng lỗ khâu giảm trục bản; - Tính SLCB khâu Ak: SLCB khâu Ak suy từ công thức (2.4) (2.5): + Nếu Ak khâu tăng: m 1 Từ (2.4): ESk ES n ESi i 1 j n EI es ; i i 1 (2.9) j1 m 1 Từ (2.5): EI k EI ei ; j (2.10) j 1 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 13 - 4/2008 21 KỶ NIỆM 52 NĂM NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01.04.1956 – 01.04.2008) + Nếu Ak khâu giảm: m Từ (2.5): es k n 1 EIi i 1 EI ; (2.11) j ES ; (2.12) n 1 ES ei i i 1 j j 1 m Từ (2.4): ei k es j 1 Xây dựng sử dụng phần mềm tự động giải chuỗi kích thước 3.1 Xây dựng phần mềm giải chuỗi kích thước Phần mềm tự động giải chuỗi kích thước (có tên gọi Begin CHUOI_KT) xây dựng ngôn ngữ lập trình Delphi ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, dựa tảng ngôn ngữ lập trình Pascal, có cấu trúc chặt chẽ, thích hợp để giải Nhập số liệu toán kỹ thuật ban đầu Phần mềm CHUOI_KT gồm biểu mẫu (form) Biểu mẫu (Form1) dành cho Bài toán thuận, Biểu mẫu (Form2) dành cho Bài toán nghịch Tính KTDN Cấu trúc Form1 để giải Bài toán thuận sau: khâu khép kín - Phần nhập liệu: Dữ liệu cần thiết để giải Bài toán thuận là: số khâu thành phần tăng m, số khâu thành phần giảm n, KTDN SLGH Tính KTGH khâu thành phần Để nhập liệu ta sử dụng Ô văn khâu khép kín (EditBox), kết hợp với Nút nhấn (Button) Nhãn (Label) Tất thành phần đặt Nhóm đối tượng (GroupBox); - Phần tính toán thông số khâu khép kín: Tính SLGH Sử dụng Nút nhấn để thực tính toán Kết tính khâu khép kín toán hiển thị Vùng văn (Memo) Phần tính toán thông số khâu khép kín đặt GroupBox; - Phần điều khiển: Tính DS Sử dụng Nút nhấn để ghi kết quả, in kết quả, chuyển khâu khép kín sang Form2 để giải Bài toán nghịch thoát khỏi chương trình Các Nút nhấn đặt GroupBox Lưu đồ thuật giải Bài toán thuận trình bày hình 3.1 Cấu trúc Form2 để giải Bài toán nghịch sau: Xuất kết - Phần nhập liệu ban đầu: Dữ liệu cần thiết để giải Bài toán nghịch là: SLGH khâu khép kín, số khâu thành phần tăng m, số khâu thành phần End giảm n KTDN khâu thành phần Để nhập liệu ta dùng EditBox, kết hợp với Button Label Tất Hình 3.1 Lưu đồ thuật giải thành phần đặt môt GroupBox; Bài toán thuận - Phần tính toán SLGH khâu thành phần: + Tra bảng tìm đơn vị DS khâu thành phần, tính hệ số cấp xác trung bình atb, tra bảng lấy hệ số cấp xác gần a tương ứng cấp xác (CCX) Dùng Button để thực tính toán này; + Chọn khâu Ak: Dùng Button để chọn loại khâu (tăng hay giảm) cho khâu Ak, sau dùng Danh sách sổ xuống (ComboBox) để chọn khâu; + Tra bảng SLGH (m+n-1) khâu thành phần lại Dùng Button để thực việc tra bảng; + Hiển thị kết tính toán: Dùng Memo để hiển thị kết tính toán phần này; - Phần điều khiển: Sử dụng Nút nhấn để ghi kết quá, in kết quả, chuyển sang Form1 để giải Bài toán thuận thoát khỏi chương trình Các Nút nhấn đặt GroupBox Lưu đồ thuật giải Bài toán nghịch trình bày hình 3.2 Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 13 - 4/2008 22 KỶ NIỆM 52 NĂM NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01.04.1956 – 01.04.2008) 3.2 Sử dụng phần mềm CHUOI_KT Phần mềm CHUOI_KT xây dựng form Begin Form1 dành cho Bài toán thuận, Form2 dành cho Bài toán nghịch Giao diện Form1 Form2 trình bày hình Nhập số liệu 3.3 3.4 ban đầu Các bước sử dụng Form1 sau: - Nhập số liệu ban đầu: Sau nhập số khâu tăng m số khâu giảm n cần Tra bảng nhấn nút Xác nhận Ô soạn thảo tương ứng với tìm ii số khâu nhập hiển thị để ta nhập KTDN SLGH khâu thành phần; - Tính toán thông số khâu khép kín: Xác định hệ số a Trong GroupBox Xác định khâu khép kín nhấn nút Tính CCX thông số khâu khép kín kết tính toán hiển thị Memo phía nút nhấn này; - Các lựa chọn: Có thể ghi kết quả, in kết quả, chuyển Bài toán Chọn khâu Ak nghịch thoát khỏi chương trình nhờ nhấn nút tương ứng GroupBox Các lựa chọn Các bước sử dụng Form2 sau: - Nhập liệu ban đầu: Tra bảng tìm Trong GroupBox Nhập liệu ban đầu cần nhập SLCB m+n-1 SLGH khâu khép kín, số khâu thành phần tăng m số khâu thành phần khâu thành phần giảm n, sau nhấn nút Xác nhận Ô soạn thảo tương ứng với số khâu nhập hiển thị để ta nhập KTDN khâu thành phần; Xuất kết - Xác định khâu thành phần: Trong GroupBox Xác định khâu thành phần nhấn nút Tra bảng tìm đơn vị dung sai Xác định a End CCX để tự động tra bảng tìm đơn vị DS khâu thành phần i i, hệ số CCX a CCX chung khâu thành phần Hình 3.2 Lưu đồ thuật giải Sau chọn loại khâu (tăng hay giảm) cho khâu Ak cách Bài toán nghịch nhấn nút Tăng hay Giảm nhấn vào mũi tên Danh sách sổ xuống tương ứng để chọn khâu Ak Cuối cùng, nhấn nút Tra bảng SLGH n -1 khâu thành phần Tính SLGH khâu Ak để tìm SLGH tất khâu thành phần Kết hiển thị Memo kết theo trình tự nhấn nút trên; - Các lựa chọn: Trong GroupBox Các lựa chọn, nhấn nút Ghi kết quả, In kết quả, Về Bài toán thuận Thoát để thực lựa chọn tương ứng 3 Ví dụ sử dụng phần mềm CHUOI_KT 1) Bài toán thuận Cho sơ đồ chuỗi kích hình 3.5 Các khâu A 12000 065 026 mm; thành A5 phần 3000 087 035 là: A1 50 0.100 mm; mm; A 60 0.120 mm; 0.009 A 7000 037 07 mm; A 40 0.071 A 10000 060 060 mm; A8 8900 091 037 mm; mm Xác định khâu khép kín A 2) Bài toán nghịch Cho sơ đồ chuỗi kích thước hình 3.5 Khâu khép kín A 100 290 600 , KTDN khâu thành phần là: A1 = 50 mm; A2 = 70 mm; A3 = 40 mm; A4 = 120 mm; A5 = 30 mm; A6 = 60 mm; A7 =100 mm; A8 =89 mm Xác định SLGH khâu thành phần Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 13 - 4/2008 23 KỶ NIỆM 52 NĂM NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01.04.1956 – 01.04.2008) Hình 3.3 Giao diện Form1 để giải Bài toán thuận Hình 3.4 Giao diện Form2 để giải Bài toán nghịch Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 13 - 4/2008 24 KỶ NIỆM 52 NĂM NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01.04.1956 – 01.04.2008) Sử dụng phần mềm CHUOI_KT để giải, kết thu sau: 1) Bài toán thuận: Tong cac khau tang la: 280 mm; Tong cac khau giam la: 279 mm; Kich thuoc danh nghia khau khep kin: A_Xikma = mm; Kich thuoc gioi han tren khau khep kin: A_XikmaMax = 0.96 mm; Kich thuoc gioi han duoi khau khep kin: A_XikmaMin = -0.203 mm; Sai lech gioi han tren khau khep kin: ES_Xikma = -40 micromet; Sai lech gioi han duoi khau khep kin: EI_Xikma = -1203 micromet; Dung sai khau khep kin: T_Xikma = 1163 micromet 2) Bài toán nghịch: Sai lech gioi han cua cac khau tang: ES1 = 100 micromet; EI1 = micromet; ES2 = 120 micromet; EI2 = micromet; ES4 = 140 micromet; EI4 = micromet; Sai lech gioi han cua cac khau giam: es1 = micromet; ei1 = - 84 micromet; es2 = micromet; ei = -120 micromet; es3 = micromet; ei3 = -140 micromet; es4 = micromet; ei4 = -140 micromet; SLGH tren cua khau Ak: ESk = -554 micromet; SLGH duoi cua khau Ak : EIk = -600 micromet Kết tính toán thủ công sau: 1) Bài toán thuận: Tổng khâu tăng: 280 mm; Tổng khâu giảm: 279 mm; KTDN khâu khép kín: A= mm; KTGH khâu khép kín: Amax = 0.96 mm; KTGH khâu khép kín: Amin = - 0.203 mm; SLGH khâu khép kín: ES = -40 mm; SLGH khâu khép kín: EI= -1203 mm; DS khâu khép kín: T = 1163 mm 2) Bài toán nghịch: SLGH khâu tăng: ES1 = 100 mm; EI1 = mm; ES2 = 120 mm; EI2 = mm; ES4 = 140 mm; EI4 = mm; SLGH khâu giảm: es1 = mm; ei1 = - 84 mm; es2 = mm; ei = -120 mm; es3 = mm; ei3 = -140 mm; es4 = mm; ei = -140 mm; SLGH khâu Ak: ESk = -554 mm; SLGH khâu Ak: EIk = -600 mm Như vậy, kết tính toán tự động phần mềm CHUOI_KT hoàn toàn phù hợp với kết tính toán thủ công Điều minh chứng cho tính xác chương trình xây dựng phần mềm Kết luận khuyến nghị [1] Bài báo trình bày việc xây dựng sử dụng phần mềm CHUOI_KT, cho phép tự động giải chuỗi kích thước [2] Phần mềm CHUOI_KT sử dụng phần mềm trợ giúp thiết kế sử dụng với giáo án điện tử giáo cụ phục vụ cho công tác giảng dạy học tập TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Lê Phương Lan, Hoàng Đức Hải (2002), Giáo trình lý thuyết tập Borland Delphi, Nxb Lao động - Xã hội, Hà Nội [2] Trương Hồng Quang, An Hiệp (2002), Bài tập Dung sai, Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội [3] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Bắc Hà (2001), Lập trình Delphi 5.0, Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội [4] Ninh Đức Tốn (2007), Dung sai lắp ghép, Nxb Giáo dục, Hà Nội [5] Ninh Đức Tốn, Nguyễn Thị Xuân Bảy (2006), Giáo trình Dung sai lắp ghép đo lường kỹ thuật, Nxb Giáo dục, Hà Nội [6] Hà Văn Vui (2003), Dung sai lắp ghép, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Người phản biện: PGS.TS Lê Hồng Bang Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 13 - 4/2008 25