Ứng dụng tin học trong tính toán thiết kế chi tiết cơ khí chính xác

B GIO DC O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI NGUYN QUANG HNG NG DNG TIN HC TRONG TNH TON THIT K CHI TIT C KH CHNH XC LUN VN THC S C KH NGNH C KH CHNH XC V QUANG HC NGI HNG DN KHOA HC PGS.TS TRN NH TNG H NI 2008 MC LC Trang M U Chng KHI QUT CC B TRUYN V C CU C KH 1.1 Truyền động bánh ma sát 1.2 Truyền động đai 1.3 Truyền động bánh 1.4 Truyền động trục vít 1.5 Truyền động xích 1.6 Cơ cấu đòn - Lũ 1.6.1 Cơ cấu sin tang 1.6.2 Cơ cấu gạt 1.6.3 Cơ cấu tay quay - trợt 1.6.4 Cơ cấu culit 1.6.5 Cơ cấu bốn khâu lề 1.7 Cơ cấu chuyển động ngắt qu ng 1.7.1 Cơ cấu man 1.7.2 Cơ cấu cóc 1.8 Các chi tiết ghép nối 1.9 Cỏc chi tit 1.9.1 Trục phân loại trục 1.9.2 ổ đỡ 1.10 Khớp nối trục 1.11 Các chi tiết đàn hồi Chơng CƠ Sở Lý THUYếT TíNH TOáN CáC THÔNG Số HìNH HọC số truyền cấu khí 2.1 Bộ truyền đai 2.1.1 Khái niệm chung 2.1.2 Tính toán thiết kế truyền đai 2.2 Truyền động bánh 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Tính toán bánh trụ thẳng 2.3 Truyền động xích 2.3.1 Khái niệm chung 2.3.2 Tính toán truyền xích 2.4 Ghép ren 2.4.1 Cấu tạo mối ghép ren 2.4.2 Các thông số ren 2.4.3 Tính mối ghép ren 2.5 ống Xinphôn 2.5.1 Khái niệm 2.5.2 Tính toán ống xiphon 2.6 ổ tựa hình trụ 4 5 8 10 10 11 12 13 14 14 15 15 17 17 19 19 19 19 24 24 25 27 27 27 30 30 30 31 34 34 35 36 2.6.1 Khái niệm 2.6.2 Tính toán ổ tựa hình trụ 2.7 Cơ cấu sin 2.8 Cơ cấu tang 2.9 Cơ cấu gạt 2.10 Cơ cấu tay quay trợt 2.11 Cơ cấu culit 2.12 Cơ cấu bốn khâu lề Chơng NG DNG TIN HC TNH TON THIT K CHI TIT MY 3.1 Khảo sát số phần mềm CAD 3.1.1 Giới thiệu phần mềm Auto CAD 3.1.2 Giới thiệu phần mềm Mechanical Desktop 3.1.3 Giới thiệu phần mềm Solidworks 3.1.4 Giới thiệu phần mềm AutoDesk Inventor 3.1.5 Giới thiệu phần mềm Pro-Engineer 3.2 So sánh tính sử dụng số chơng trình tính toán thiết kế máy vi tính 3.2.1 So sánh cấu hình cài đặt phần mềm 3.2.2 So sánh hình ảnh (khi biểu diễn vật thể 3D) 3.2.3 Độ phân giải hình (khi biểu diễn vật thể 3D) 3.2.4 Các thao tác sử dụng 3.2.5 Phạm vi sử dụng tính phần mềm 3.2.6 Lựa chọn phần mềm 3.3 Lý thuyết tính toán Inventor 10 3.3.1 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế b truyn ng bỏnh rng tr 3.3.2 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế b truyn ng rng 3.4 Hớng dẫn cách sử dụng Inventor10 để tính toán thiết kế 3.4.1 Tính toán thiết kế bánh trụ 3.4.2 Tớnh toỏn thit k b truyn ng rng 3.5 Vớ d ỏp dng 3.5.1 Vớ d 3.5.2 Vớ d Chng H TR KHI S DNG INVENTOR10 TRONG TNH TON THIT K 4.1 Gii thiu v phn mm 4.2 Cỏc thụng s tớnh toỏn 4.2.1 Tớnh toỏn cho b truyn ng bỏnh rng tr 4.2.2 Tớnh toỏn cho b truyn rng 4.3 Mó ngun 4.4 Gii thiu v hng dn cỏch s dng phn mm 4.4.1 Giao din chng trỡnh 4.4.2 Hng dn s dng KT LUN V KIN NGH TI LIU THAM KHO PH LC 36 36 40 40 41 42 45 47 49 49 50 51 54 55 59 60 60 60 61 61 61 61 62 62 83 88 88 110 120 120 125 127 127 128 128 129 130 136 136 137 138 139 141 M U Công nghiệp ngành có vai trò quan trong tiến trình công nghiệp hóa đại hóa đất nớc, mt quc gia dự cú cụng ngh cao, tin hc phn mm hng u, dự ti nguyờn cú nhiu, dự cú nụng nghip, sinh hc phỏt trin m khụng cú cụng nghip ch to mỏy phỏt trin thỡ cng khụng l nc cụng nghip húa Để thúc đẩy phát triển ngành cụng nghip ch to mỏy nói riêng việc áp dụng thành khoa học vào sản xuất cần thiết Khoảng chục năm trở trớc, việc tính toán thiết kế sản phẩm khí nhiều công sức thời gian đ làm tăng giá thành chậm tiến độ sản xuất sản phẩm Ngày nay, công nghệ thông tin đ xâm nhập vào lĩnh vực khoa học công nghệ lĩnh vực tính toán thiết kế khí không ngoại lệ Computer Aided Design (CAD) - Thiết kế dới trợ giúp máy tính đ trở thành công cụ thiếu đợc kỹ s khí, giúp việc tính toán thiết kế trở nên nhanh hơn, đơn giản hơn, xác hơn, chuyên nghiệp làm cho sản phẩm sản xuất nhanh hơn, tốt hơn, rẻ Cùng với phát triển hệ máy tính điện tử ngày nhanh mạnh hơn, nhiều ngành công nghiệp đ áp dụng thành công trình thiết kế với trợ giúp phần mền máy tính Việc thiết kế với hỗ trợ máy tính có lợi lớn tiết kiệm đợc chi phí thời gian thử nghiệm Các mô hình sản phẩm đợc thiết kế thử nghiệm phần mềm chuyên dụng để thu đợc thiết kế tối u nhất, sau thiết kế đợc đa vào chế tạo sản xuất Ngày giới số lợng phần mềm hỗ trợ thiết kế phong phú đa dạng nh AutoCAD, Mechanical Desktop, SolidWorks, Autodesk Inventor, Pro Engineer phần mềm có u điểm lĩnh vực Việc áp dụng chúng vào tính toán thiết kế chi tiết khí đặc biệt khí xác nh nào? Đó vấn đề mà luận văn cần giải Với mục đích luận văn bao gồm nội dung sau: Khảo sát truyền cấu khí, sở tính toán thiết kế truyền cấu nhằm mục đích áp dụng phần mềm thiết kế cách hữu hiệu Khảo sát phần mềm tính toán thiết kế, so sánh, lựa chọn phầm mềm phù hợp ứng dụng phần mền đ lựa chọn để tính toán thiết kế chi tiết khí xác Khắc phục số hạn chế Inventor tính toán thiết kế chi tiết khí cách phù hợp Để giải vấn đề luận văn đợc chia thành chơng nh sau: Chơng - Khái quát chung truyền cấu khí Chơng - Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế thông số hình học số truyền cấu khí Chơng - ứng dụng tin học tính toán vẽ thiết kế chi tiết máy Chơng - Hỗ trợ sử dụng Inventor 10 tính toán thiết kế Nhiệm vụ chơng nh sau: Chơng khảo sát truyền dùng ngành khí nói chung khí xác nói riêng, chức truyền cấu Chơng trình bày sở lý thuyết tính toán thiết kế thông số hình học số truyền cấu khí Chơng khảo sát cách tính toán thông số hình học truyền cấu khí Chơng khảo sát phần mềm tính toán thiết kế, so sánh, lựa chọn phầm mềm phù hợp ứng dụng phần mền đ lựa chọn để tính toán thiết kế số chi tiết khí xác Chơng nêu điểm hạn chế phần mềm thiết kế biện pháp khắc phục để trình tính toán thiết kế chi tiết khí nhanh hơn, xác Chơng đa biện pháp khắc phục nhơc điểm cho phần mềm tính toán thiết Đó lập trình tạo phần mềm hỗ trợ trình tính toán đợc tin học hóa cách triệt để, giảm thiểu thời gian tính toán thiết kế, đơn giản hóa trình tính toán thiết kế cho ngời sử dụng Để hoàn thành đợc luận văn Em xin chân thành cảm ơn PGS TS Trần Định Tờng đ tận tình hớng dẫn em suốt trình thực Những lời hớng dẫn bảo tận tình thầy đ giúp em nhiều trình làm luận văn Xin cảm ơn thầy, cô môn Cơ Khí Chính Xác Quang Học đ có nhiều ý kiến quý báu cho luận văn em, lời góp ý chân thành kinh nghiệm quý báu thầy cô đ giúp em hoàn thành tốt luận văn Xin cảm ơn toàn thể thầy, cô giáo, bạn đồng nghệp môn Hình hoạ vẽ kỹ thuật khoa Cơ khí trờng Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đ động viên, góp ý tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn thời hạn Trong thời gian làm luận văn, đ cố gắng nhiều đ hoàn thành nhiệm vụ đ đặt song trình độ thời gian có hạn mà vấn đề nghiên cứu phức tạp nguồn tài liệu phơng tiện nghiên cứu khó khăn nên kết nhiều hạn chế em mong tiếp tục nhận đợc góp ý thầy cô bạn H ni, thỏng nm 2008 Nguyn Quang Hựng Chng KHI QUT CC B TRUYN V C CU C KH Trong cuc sng chỳng ta thng xuyờn bt gp cỏc b truyn v c cu c khớ, chỳng cú mt khp ni, cỏc ngnh, cỏc lnh vc ca i sng, t nụng thụn n thnh ph Chỳng ó tr thnh mt phn khụng th thiu i vi i sng ngi truyn chuyn ng c khớ chỳng ta s dng cỏc b truyn truyn ng, chúng có nhiệm vụ truyền từ nguồn chuyển động tới phận công tác máy Thông thờng biến đổi tốc độ, lực mô men, biến đổi dạng quy luật chuyển động tớnh toỏn thit k chỳng trc ht ta s kho sỏt qua cỏc b truyn v c cu c khớ 1.1 Truyền động bánh ma sát.(Hỡnh 1.1) Truyn ng bỏnh ma sỏt thc hin truyn cụng sut gia cỏc trc nh lc ma sỏt sinh ti ch tip xỳc ca cỏc bỏnh lp trờn trc dn v trc b dn to lc ma sỏt cn tỏc dng lc ộp cỏc bỏnh li vi Truyn ng bỏnh ma sỏt cú nhng u im: + Cu to n gin Hình 1.1 + Lm vic ờm + Cú kh nng iu chnh vụ cp tc Nhng cng cú mt s nhc im: + Lc tỏc dung lờn trc v l khỏ ln + T s truyn khụng n nh cú s trt gia cỏc bỏnh lm vic + Kh nng ti thp 1.2 Truyền động đai (Hỡnh 1.2) Dựa nguyên lý truyền động ma sát, truyền gồm bánh đai dẫn, bánh đai bị dẫn dây đai mắc D2 D1 căng hai bánh Khi bánh chủ động quay với vận tốc nhờ có ma sát dây đai bánh đai làm cho dây đai Hình 1.2 quay dẫn đến bánh bị động quay với vận tốc 2, truyền từ trục dẫn sang trục bị dẫn Truyn ng cú nhng u im: + Có khả truyền động trục xa (Amax = 15 m); + Truyền động êm vật liệu có tính đàn hồi giữ đợc an toàn cho chi tiết máy tải (vì lúc đai trợt trơn hoàn toàn); + Kết cấu đơn giản, dễ bảo quản; + Giá thành hạ Nhng cng cú mt s nhc im: + Khuôn khổ kích thớc lớn; + Tỷ số truyền không ổn định (vì đai trợt đàn hồi); + Hiệu suất thấp; + Lực tác dụng lên trục, lên ổ lớn phải căng đai; + Tuổi thọ thấp làm việc với vận tốc cao 1.3 Truyền động bánh (Hỡnh 1.3) Truyền động bánh dựa nguyên tắc ăn khớp bánh răng Theo vị trí tơng đối trục có loại: truyền động bánh trụ trục song song với nhau(hình 1.3 a,b,c,d); truyền động bánh côn trục cắt nhau(hình 1.3 e,g); trục chéo sử dụng bánh trụ chéo bánh côn chéo (hình 1.3 h,) Truyền động bánh có u điểm - Kích thớc nhỏ gọn - Khả tải lớn, hiệu suất cao - Làm việc chắn - Tỷ số truyền cố định - Làm việc tốt phạm vi công suất, tốc độ tỷ số truyền rộng Nhợc điểm - Đòi hỏi độ xác cao chế tạo - Có nhiều tiếng ồn làm việc với vận tốc lớn - Chịu va đập độ cứng truyền cao Hình 1.3 1.4 Truyền động trục vít (hình 1.4) Hình 1.4 Truyền động trục vít dùng để truyền chuyển động cho trục chéo (thờng chéo góc 90o) Thờng trục vít dẫn động bánh vít bị dẫn u điểm truyền động trục vít + Tỷ số truyền lớn imax = 1000, thờng dùng i = ữ 100 + Làm việc êm không ồn tiếp xúc liên tục trình ăn khớp + Có khả tự h m Nhợc điểm + Hiệu suất truyền động thấp + Bánh vít làm kim loại màu đắt tiền 1.5 Truyền động xích (hình 1.5) Xích chuỗi mắt xích đợc nối với lề Xĩch truyền chuyển động công suất từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ ăn khớp mắt xích với đĩa Bộ truyền xích đơn Hình 1.5 giản gồm: đĩa xích xích u điểm truyền xích + Có thể truyền động trục tơng đối xa (Amax = m) + Không có trợt nh truyền động đai + Hiệu suất cao, đạt 0,98 + Lực tác dụng lên trục, lên ổ nhỏ truyền động đai + Có thể lúc truyền chuyển động cho nhiều trục Nhợc điểm: + Đòi hỏi chế tạo lắp ghép xác + Yêu cầu chăm sóc phức tạp + Chóng mòn bôi trơn không tốt làm việc nơi bụi bẩn + Có nhiều tiếng ồn làm việc 132 'Tim ung suat tiep xuc Ustx = CSng(DataCombo1.BoundText) can = (1050000 / (Ustx * i)) * (1050000 / (Ustx * i)) * K * N / (SiA * n2) A = Round((i + 1) * Exp(Log(can) * / 3), 0) mmin = 0.01 * A mmax = 0.02 * A j=1 Do While j mmin And Mbr(j)