Tài liệu giới thiệu về phương pháp thiết kế chi tiết máy có sự trợ giúp của máy tính, cụ thể là giới thiệu tính toán thiết kế nhanh các bộ truyền trong cơ khí.Trong tài liệu này gói gọn ở việc sử dụng phần mềm autodesk inventor để thiết kế bộ truyền bánh răng côn
Chương THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG Để thiết kế truyền bánh răng, cần biết trước: Công dụng chế độ làm việc truyền, công suất, số vòng quay phút trục dẫn trục bị dẫn (một số trường hợp biết trước vật liệu làm bánh răng) Cần chọn vật liệu (nếu chưa cho trước), xác định kích thước bánh răng, số răng, modun, góc nghiêng (đối với nghiêng chữ V), khoảng cách trục (hoặc chiều dài nón truyền bánh nón) Ứng dụng Design phần mềm Autodesk Inventor cho phép người dùng thiết kế nhanh truyền với đầy đủ tính thiết kế phương án lựa chọn khác 3.2 Thiết kế bánh côn 3.2.1 Khởi tạo chương trình Kích đúp biểu tượng phần mềm hình desktop vào Start/Program/Autodesk/Autodesk Inventor 2014 3.2.2 Thiết lập file thiết kế Sử dụng lệnh New, vào file standard.iam chọn tab Design sau chọn Bevel Gear để tiến hành thiết kế truyền bánh côn Hình 3.23.Chọn file thiết kế Hình 3.24.Chọn thiết kế bánh côn mục Design file lắp ghép *.iam Sau chọn mục super gear, lựa chọn tên thư mục lắp ghép vị trí lưu thư mục xuất hộp thoại Bevel Gear Component Generator Hình 3.25 Tab Calculation 3.2.3.Chọn hướng thiết kế Tab Calculator hộp thoại Bevel Gear Component Generator cho phép ta chọn hướng thiết kế, phương pháp nhập liệu đầu vào tính tốn truyền Chọn hướng thiết kế: Có hướng thiết kế Hình 3.26.Lựa chọn hướng thiết kế Check calculation: Kiểm tra bền Material Design: Tính tốn chọn vật liệu Geometry Design: Thiết kế hình học - Kiểm tra bền: Chọn kích thước hình học, khai báo thông số lực, tải trọng, vật liệu tiến hành kiểm tra bền Trường hợp không đảm bảo độ bền ta phải chọn lại vật liệu kích thước hình học - Tính tốn chọn vật liệu: Chọn kích thước hình học, khai báo thơng số lực, tải trọng tiến hành tính tốn xác định loại vật liệu phù hợp - Thiết kế hình học: Khai báo giá trị lực, tải trọng, chọn vật liệu tiến hành tính tốn tối ưu kích thước hình học Sơ đồ cụ thể bước tiến hành thiết kế: Hình 3.27.Sơ đồ bước thiết kế truyền bánh côn 3.2.4 Thiết lập thơng số hình học truyền Chọn tab Design hộp thoại Bevel gears component generator để nhập thơng số vào truyền, tính tốn kích thước truyền Hình 3.28.Cửa sổ Bevel Gears Component Generator Để lựa chọn thông số đầu vào cần phải chọn phần mở rộng tab Design: Hình 3.29 Phần mở rộng tab Design Lựa chọn Input Type Size Type với thông số có: - Gear ratio: Tỉ số truyền - Nuber of teeth: Số - Module: Modul - Diametral Pitch: Đường kính bánh Lựa chọn Unit tooth sizes ( đơn vị kích thước răng) - Addendum: Chiều cao đầu - Clearance: Khe hở - Root Fillet: Cung lượn chân Lựa chọn Unit Correction Guide – Phân bố dịch chỉnh - User: Theo người dùng - In Gear Ratio: Trong tỷ số ăn khớp - In Inverse Ratio: Trong tỷ số ăn khớp đảo chiều - With Comp of Slips: Có bù trượt tương đối - According to Merrit: Theo phương pháp Me-rít Sau thiết lập thông số đầu vào ta tiến hành nhập số liệu vào: Tỉ số truyền, modul, bề rộng răng, góc hai trục (thơng thường thiết kế bánh truyền động hai trục vng góc 900) Lựa chọn góc ăn khớp (Pressure Angle) góc nghiêng (Helix Angle) Thơng thường góc ăn khớp mặc định 200 bánh răng thẳng góc nghiêng ta thay đổi hướng nghiêng cách bấm vào icon bên cạnh mục Helix Angle Hình 3.30 Phần để nhập thơng số tab Design Ta nhập số bánh vào mục Number of teeth 3.2.5 Thiết lập thông số lực, tải trọng tác dụng Tab calculator hộp thoại Bevel Gear Component Generator để khai báo thông số lực tải trọng cho truyền Hình 3.31 Nhập thơng số lực tải trọng - Power: Công suất - Torque: Momen xoắn - Speed: Tốc độ - Efficiency: Hiệu suất truyền Giá trị hiệu suất mặc định mức thông thường cho truyền, ta cần nhập vào thơng số lại: công suất, tốc độ, momen xoắn cách lựa chọn mục type of load calculator Hình 3.32.Phần mở rộng để hiệu chỉnh loại thông số đầu vào - Power, speed Torque: Nhập vào công suất tốc độ, phần mềm tính momen xoắn - Torque, speed Power: Nhập vào momen xoắn tốc độ, phần mềm tính cơng suất - Power, torque Speed: Nhập vào công suất momen xoắn, phần mềm tính tốc độ 3.2.6 Nhập thông số vật liệu Các thông số vật liệu nhập trực tiếp chọn loại vật liệu có sẵn thư viện phần mềm thư viện người dùng tạo Vào mục Material Values để thiết lập vật liệu chế tạo bánh răng: Hình 3.33 Nhập thơng số vật liệu - Bending fatigue Limit: Giới hạn bền uốn - Contact Fatigue Limit: Giới hạn bền tiếp xúc - Modulus of Elasticity: Modul đàn hồi - Poisson’s Ratio: Hằng số Poatson - Heat Treatment: Phương pháp xử lý nhiệt Cần phải nhập đầy đủ giá trị độ bền mỏi, bền uốn, bền tiếp xúc, modul đàn hồi cho hai bánh Nếu khơng có giá trị vật liệu ta chọn trực tiếp vật liệu để chế tạo bánh cách tích vào user material để chọn loại vật liệu phần mềm tự tra cho ta thông số để kiểm nghiệm bền 3.2.7 Nhập tiêu chuẩn tính tốn, hệ số Trang Calculation hộp hội thoại Spur Gears Component Generator cho phép ta nhập tiêu chuẩn tính tốn hệ số Hình 3.34 Trang Calculation hộp hội thoại Spur Gears Component Generator - Method of strength calculator: Chọn phương pháp tính tốn Phương pháp tính tốn chọn mục Method of strength calculator, giá trị mặc định mục ISO 6336:1996 Hình 3.35 Chọn tiêu chuẩn tính tốn kiểm tra bền - Required Life: Thời gian làm việc ( đơn vị giờ) - Accuracy: Chọn cấp xác 10 Hình 3.36 Nhập cấp xác - Standard: Chọn tiêu chuẩn - Precision Specification: Đặc điểm độ xác - Factors: Hệ số Hình 3.37 Bảng hệ số 11 Trong bảng gồm có nhóm hệ số: Nhóm hệ số tải trọng: - Application factor: Hệ số lực - Dynamic factor: Hệ số động - Face load factor: Hệ số lực bề mặt - Transverse load factor: Hệ số lực ngang - One-time overloading factor: Hệ số tải tức thời Nhóm hệ số tiếp xúc: - Zone factor: Hệ số khu vực - Contact ratio factor: Hệ số tỉ số tiếp xúc - Single pair tooth contact factor: Hệ số tiếp xúc cặp đơn - Life factor: Hệ số tuổi thọ - Lubricalt factor: Hệ số bôi trơn - Roughness factor: Hệ số nhám - Velicity factor: Hệ số tốc độ - Helix angle factor: Hệ số góc xoắn - Size factor: Hệ số kích thước - Work hardeling factor: Hệ số độ cứng làm việc Nhóm hệ số uốn: - Form factor: Hệ số hình dạng - Stress correction factor: Hệ số ứng suất dịch chỉnh - Teeth with grinding notches factor: Hệ số mài mòn rãnh - Helix angle factor: Hệ số góc xoắn - Contact ratio factor: Hệ số tỉ số tiếp xúc - Alternating load factor: Hệ số tải trọng chuyển đổi - Production technology factor: Hệ số sản sinh công nghệ - Life factor: Hệ số tuổi thọ - Notch sensitivity factor: Hệ số nhạy cắt rãnh - Size factor: Hệ số kích thước - Tooth root surface factor: Hệ số bề mặt chân 12 Các hệ số mặc định theo tiêu chuẩn, ta nhập trực tiếp hệ số theo tính tốn thực tế (tra tiêu chuẩn tài liệu tính tốn thiết kế khí) 3.2.8 Tiến hành tính tốn Khi lựa chọn phương pháp nhập số liệu vào phương thức kiểm tra bền ta bấm nút calculator để phần mềm tiến hành tính tốn Hình 3.38.Tiến hành tính tốn Sau bấm calculator ta kết tính tốn + Trường hợp đủ bền (có thể thừa bền) phần mềm báo: Calculation indicates design compliance! + Trường hợp không đủ bền phần mềm báo lỗi: Calculation indicates design failure! 3.2.9 Lấy kết tính tốn Sau khí tiến hành tính tốn, phần mềm đưa cho ta kết hình học tải trọng Mục Result tab design cho giá trị hình dạng 13 truyền vừa thiết kế Như đường kính đỉnh răng, đường kính chân răng, đường kính vòng chia bánh Hình 3.39 Kết thơng số hình học Các giá trị biểu thị qua hình ảnh minh họa thơng qua việc bấm vào nút preview 14 Hình 3.40 Xem kích thước hình mơ tả Hình 3.41 Cửa sổ Priview Trong bảng có tất thơng số hình học cặp bánh truyền minh họa hình Ở tab calculator mục cho ta giá trị thành phần lực tác dụng lên cặp bánh 15 Hình 3.42 Kết lực tải trọng Các thành phần lực bao gồm lực tiếp tuyến, lực hướng tâm, lực dọc trục tác dụng lên hai bánh truyền Các kết để dùng làm sở cho việc tính tốn thiết kế trục truyền chi tiết có liên quan khác sau Sau tính tốn thiết kế xong ta bấm nút ok Phần mềm tự vẽ mơ hình 3D cặp bánh với thơng số tính tốn thơng số đưa vào Hình 3.43.Mơ hình 3D 16 ... hướng thiết kế Tab Calculator hộp thoại Bevel Gear Component Generator cho phép ta chọn hướng thiết kế, phương pháp nhập liệu đầu vào tính tốn truyền Chọn hướng thiết kế: Có hướng thiết kế Hình... - Thiết kế hình học: Khai báo giá trị lực, tải trọng, chọn vật liệu tiến hành tính tốn tối ưu kích thước hình học Sơ đồ cụ thể bước tiến hành thiết kế: Hình 3.27.Sơ đồ bước thiết kế truyền bánh. .. lên hai bánh truyền Các kết để dùng làm sở cho việc tính toán thiết kế trục truyền chi tiết có liên quan khác sau Sau tính toán thiết kế xong ta bấm nút ok Phần mềm tự vẽ mơ hình 3D cặp bánh với