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 truyềnxích
Chương THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI, XÍCH 4.2.Thiết kế truyền xích Thiết kế truyền động xích với xích ống, xích ống lăn cung cấp thiết kế đầy đủ chi tiết Chương trình bao gồm hai phương pháp tính tốn: tính tốn thiết kế tính tốn sức bền Tính tốn thiết kế thực thiết kế xích vào đặc tính truyền người sử dụng xác định Tính tốn sức bền thực kiểm tra sức bền loại xích chọn 4.2.1.Khởi tạo chương trình Khởi động phần mềm cách kích đúp chuột vào biểu tượng phần mềm desktop vào Start/Program/Autodesk/Autodesk Inventor 2014 4.2.2 Thiết lập file thiết kế Sau khởi động phần mềm, thực lệnh New,lựa chọn file standard.iam Hình 4.16.Chọn file thiết kế Chọn tab Design sau chọn Roller Chains để tiến hành thiết kế truyền xích Hình 4.17.Lựa chọn thiết kế truyền xích Sau chọn mục Roller Chains,tạo lưu thư mục lắp ghép Hộp thoại Roller Chains Generator xuất Hình 4.18.Hộp thoại Roller Chains Generator Trong hộp thoại Roller Chains Generator có tab: Design Calculation 4.2.3 Tab Design: Tab Design để khai báo thơng số hình học xích, bánh xích, loại xích - Chain: chọn loại xích Hình 4.19 Lựa chọn loại xích thư viện xích tiêu chuẩn Trong thư viện Inventor có loại xích tiêu chuẩn để người thiết kế lựa chọn cho phù hợp với mục đích thiết kế - Select chain Mid plane:Chọn mặt phẳng đối xứng xích Người thiết kế sử dụng chuột để lựa chọn mặt phẳng đối xứng xích, chọn mặt phẳng gốc thư mục lựa chọn mặt phẳng sở có sẵn Hình 4.20 Chọn mặt phẳng đối xứng xích Trong trường hợp muốn dịch chuyển mặt phẳng đối xứng xích, người thiết kế nhập giá trị dịch chuyển vào mục Mid Plane Offset -Number of chain strands: Số dãy xích Hình 4.21.Chọn số dãy xích - Number of chain links: Số mắt xích Số mắt xích chọn số chẵn, số lẻ, tuỳ chọn Hình 4.22.Chọn số mắt xích - Sprockets:Thiết kế thơng số bánh xích Tiến hành thiết kế thơng số hình học bánh xích, hộp thoại Roller sprocket properties ra: Hình 4.23.Thiết kế thơng số bánh xích Có hai lựa chọn: kích thước mặc định kích thước tuỳ chỉnh Nếu người thiết kế khơng lựa chọn mục Custom size kích thước bánh đai lấy giá trị mặc định Nếu người thiết kế lựa chọn mục Custom size thay đổi thơng số hình học tuỳ chỉnh Trong số trường hợp bánh xích truyền cho truyền, ta lựa chọn số bánh xích nhiều số dãy xích truyền thiết kế Để thay đổi số bánh xích, người thiết kế lựa chọn mục Custom number of strands nhập số bánh xích vào mục Number of strands Thực tương tự với bánh xích thứ truyền 4.2.4 Tab Calculation Tab Calculation để khai báo thực lệnh tính tốn Hình 4.24 Hộp thoại Calculation - Working conditions:Lựa chọn điều kiện làm việc Hình 4.25 Các phương án lựa chọn phương pháp tính tốn Người thiết kế lựa chọn kiểu thông số tải trọng đầu vào nhập số liệu tính tốn Có phương án nhập thơng số tải trọng đầu vào: + Torque, Speed => Power: Biết mô men xoắn, tốc độ quay tính tốn cơng suất + Power, Torque=> Speed: Biết công suất, mô men xoắn => tính tốn tốc độ quay +Power, Speed => Torque: Biết cơng suất, tốc độ quay => tính tốn mơ men xoắn - Power: Công suất trục chủ động - Speed : Tốc độ quay trục chủ động - Torque: Mô men xoắn trục chủ động - Efficiency (η): Hiệu suất truyền Giá trị mặc định 0,980 - Required service life (Lh ): Yêu cầu tuổi thọ xích (tính giờ) Sử dụng giá trị mặc định nhập yêu cầu tuổi thọ truyền xích trực tiếp vào Ta nhấn vào phần mở rộng để chọn thời gian máy tương ứng sau nhấn “OK” Hình 4.26 Chọn tuổi thọ xích tương ứng với loại xích - Maximum chain elongation (ΔLmax): Độ dãn tối đa dải xích - Application: Điều kiện sử dụng Hình 4.27 Lựa chọn điều kiện sử dụng - Environment: Điều kiện mơi trường làm việc Có hai lựa chọn: Sạch (clean) bẩn (soiled) Hình 4.28 Lựa chọn điều kiện môi trường làm việc - Lubrication: Điều kiện bôi trơn Hình 4.29 Lựa chọn điều kiện bơi trơn Lựa chọn điều kiện bôi trơn sau: + Recommended: Đề nghị + No lubrication: Không bôi trơn + Manual: Sổ tay + Drip Feed: Thẩm thấu + Disc or Bath: Ngâm dầu bôi trơn + Forced Feed: Bơi trơn cưỡng - Chain Properties: Tính chất xích + Tensile strength (Fu): Sức căng xích + Specific mass: Khối lượng riêng + Chain power rating: Tỷ lệ cơng suất dải xích + Chain construction factor: Hệ số cấu trúc dải xích - Power correction factors: Các yếu tố hiệu chỉnh cơng suất 10 Hình 5.38.Lựa chọn loại ổ bi phù hợp 5.2.4 Tab Calculation Tab Calculation để khai báo thông tin tải trọng tác dụng, hệ số để tính tốn Hình 5.39 Trang Calculation 35 a Tye of Strength Calculation – Chọn phương pháp tính tốn Hình 5.40 Chọn phương pháp tính tốn - Check calculation: Kiểm tra bền - Bearing Design: Thiết kế ổ bi b Loads – tải trọng Hình 5.41 Nhập tải trọng - Radial Load: Lực hướng tâm - Axial Load: Lực hướng trục - Speed: Tốc độ - Required Stafety Factor: Hệ số an toàn c Lubrication – Chọn chế độ bơi trơn Hình 5.42 Chọn chế độ bơi trơn 36 - Friction Factor: Hệ số ma sát - Lubrication Type: Chế độ bôi trơn d Bearing Properties – Các thuộc tính ổ bi Hình 5.43 Chọn chế độ bơi trơn - Nominal Contace Angle: Góc tiếp xúc - Basic Dynamic Load Rating: Khả tải động - Basic Static Load Rating: Khả tải tĩnh - Dynamic Radial Load Factor: Hệ số tải trọng hướng tâm - Dynamic Axial Load Factor: Hệ số tải trọng dọc trục - Limit value Fa/Fr: Giá trị giới hạn Fa/Fr - Static Radial Load Factor: Hệ số tải trọng tĩnh hướng tâm - Static Axial Load Factor: Hệ số tải trọng tĩnh hướng trục - Exponent for determining life: Hệ số mũ xác định tuổi thọ ổ bi - Lim.Speed Lubrication Grease: Trị số vận tốc quy ước bôi trơn mỡ - Lim.Speed Lubrication oil: Trị số vận tốc quy ước bôi trơn dầu e Bearing Life Calculation – Tính tốn tuổi thọ vòng bi 37 Hình 5.44 Tính tốn tuổi thọ vòng bi - Required Life: Tuổi thọ - Required Reliability: Độ tin cậy - Special Bearing Properties Factor: Hệ số kể đến đặc tính chịu lực đặc biệt - Operating Conditions Factor: Hệ số kể đến điều kiện hoạt động - Working Temperature: Nhiệt độ làm việc - Factor of Additional Forces: Hệ số tải trọng bổ sung 5.2.5 Kết tính tốn Kết tính tốn ổ bi Autodesk Inventor hiển thị trang Results Hình 5.45 Kết tính tốn 38 Results: Kết - Basic rating life (L10): - Adjusted rating life (Lna): - Basic rating life in mil Of revolutions (L10r): - Adjusted rating life in mil Of revolutions (Lnar): - Calculated static safety factor (s0c): Hệ số an tồn tĩnh tính tốn - Power lost by friction (Pz): Tổn thất công suất ma sát - Necessarry minimum load (Fmin): Lực tải tối thiểu cần thiết - Static equivalent load (P0): Tải tương đương tĩnh - Dynamic equivalent load (P): Tải tương đương động - Over-revolving factor (kn): Hệ số vòng quay mức - Life adjustment factor reliability (a1): Hệ số điều chỉnh độ an toàn - Temperature factor (ft): Hệ số nhiệt độ - Equivalent speed (ne): Tốc độ tương đương - Minimum speed (nmin): Tốc độ tối thiểu - Maximum speed (nmax): Tốc độ tối đa Bearing: - Bearing outside diameter (D): Đường kính vòng ngồi - Bearing inside diameter (d): Đường kính vòng - Bearing width (B): Bề rộng ổ bi 39 5.3 Thiết kế then 5.3.1 Khởi tạo chương trình Khởi động phần mềm cách kích đúp chuột vào biểu tượng phần mềm desktop vào Start/Program/Autodesk/Autodesk Inventor 2014 5.3.2 Thiết lập file thiết kế Thực lệnh New, chọn file lắp ghép Standard.iam vào trang design, chọn mục Key để thiết kế then Hình 5.46.Chọn thiết kế then file lắp ghép iam Sau chọn lệnh key, hộp thoại Parallel Key Connection Generator xuất 40 Hình 5.47.Hộp thoại Parallel Key Connection Generator Ta tiến hành thực thao tác thiết lập tính tốn then theo bước 5.3.3 Tab Design – thiết kế Tại trang ta tiến hành thiết lập lựa chọn thơng số hình học then Để thực việc thiết kế then, ta phải có sẵn chi tiết trục chi tiết lỗ để lắp then Các bước thiết kế then thực sau: Bước 1: Chọn loại then Chọn mục Key để vào thư viện then (hình 5.47), chọn mục Standard để chọn tiêu chuẩn tính tốn then, chọn hệ tiêu chuẩn để mặc định All Tiến hành lựa chọn loại then phù hợp 41 Hình 5.48 Thư viện then tiêu chuẩn Bước 2: Chọn kích thước then Chúng ta tiến hành lựa chọn kích thước then theo tiêu chuẩn, chọn số then Bước 3: Shafr Groove - Thiết kế rãnh then trục Có phương án thiết kế rãnh then trục - Create New: Tạo rãnh then trục - Select Existing: Chọn rãnh then trục có sẵn 42 Hình 5.49 Lựa chọn phương pháp thiết kế rãnh then trục + Create New: Với lựa chọn tạo rãnh then trục mới, ta tiến hành bước sau: - Reference 1: Chọn mặt trụ tạo rãnh then - Reference 2: Chọn mặt giới hạn rãnh then trục - Orientation: Chọn mặt phẳng đối xứng rãnh then trục Hình 5.50 Các lựa chọn thiết kế rãnh trục + Select Existing: Với lựa chọn này, việc đưa chuột vào chọn rãnh then tạo thành trước 43 Hình 5.51 Các lựa chọn chọn rãnh trục có sẵn Bước 4: Hub Groove – Thiết kế rãnh then lỗ Hình 5.52 Thiết kế rãnh then lỗ - Reference 1: Chọn hai mặt giới hạn lỗ - Reference 2: Chọn mặt giới hạn rãnh then lỗ - Orientation: Chọn mặt phẳng đối xứng rãnh then lỗ Bước 5: Select Objects to Generate – Chọn đối tượng để tạo Hình 5.53 Chọn đối tượng để tạo Tiến hành chọn đối tượng để tạo mới: - Key: Tạo then - Shafr Groove : Rãnh then trục 44 - Hub Groove: Rãnh then lỗ Như ta tiến hành xong bước thiết kế hình học then, tiến hành nhập tải trọng vật liệu để tính tốn bền cho then Hình 5.54 Kết thiết kế hình học then 5.3.4 Tab Calculation Tab Calculation để khai báo thông tin tải trọng tác dụng, hệ số để tính tốn Hình 5.52 Trang Calculation a Tye of Strength Calculation – Chọn phương pháp tính tốn 45 Hình 5.53 Chọn phương pháp tính tốn - Check Calculation: Kiểm tra bền - Design Key Length: Thiết kế chiều dài then b Loads – tải trọng Hình 5.54 Nhập tải trọng Chúng ta có thơng số: Power (cơng suất), Speed (tốc độ) Torque (mô men) Chúng ta cần nhập thơng số máy tính tự tính cho ta thông số thứ Inventor cho phép ta chọn cách tính sau: + Power, Speed => Torque: biết cơng suất, tốc độ tính tốn mơ men + Power, Torque => Speed: biết công suất, mô men tính tốn tốc độ + Torque, Speed => Power: biết mơ men, tốc độ tính tốn cơng suất c Dimensions - Các kích thước Hình 5.55 Chọn kích thước hình học - Shaft Diameter: đường kính trục - Hollow Shaft Inner Diameter: Đường kính rỗng trục 46 - Key Size: Kích thước then - Key Length: Chiều dài then d Key Material - Vật liệu then Hình 5.56 Chọn phương pháp nhập vật liệu then Chúng ta sử dụng thư viện có sẵn Inventor (hình 5.56) để chọn loại vật liệu làm then, nhập giá trị PA vào mục Allowable Pressure Hình 5.57 Chọn vật liệu then thư viện có sẵn Chọn loại vật liệu bảng tiến hành bước e Shaft Material – Vật liệu chế tạo trục Chúng ta sử dụng thư viện có sẵn Inventor (hình 5.57) để chọn loại vật liệu làm trục, nhập giá trị PA, τA vào mục Allowable Pressure Allowable Shear Stress Hình 5.57 Chọn vật liệu chế tạo trục 47 f Hub Material – Vật liệu chế tạo lỗ Hình 5.58 Chọn vật liệu chế tạo lỗ Chúng ta sử dụng thư viện có sẵn Inventor (hình 5.58) để chọn loại vật liệu làm lỗ, nhập giá trị PA, τA vào mục Allowable Pressure Allowable Shear Stress g Joint Properties – Thuộc tính chung Hình 5.59 Chọn thuộc tính chung - Key Number: Số lượng then - Desired Safety: Hệ số an toàn mong muốn 5.3.5 Kết tính tốn Kết tính tốn then Autodesk Inventor hiển thị trang Results Hình 5.59 Kết tính tốn 48 Results: Kết chung - Min.Shaft Diameter (dmin ): Đường kính trục tối thiểu - Min Functional Key Length (lmin): Chiều dài chức then tối thiểu - Functional Length (lf): Chiều dài chức Key Deformation - Biến dạng then - Safety (S): An tồn - Calculated Pressure ( pc): Áp suất tính tốn Shaft Key Groove Deformation – Biết dạng rãnh then trục - Safety (S): An toàn - Calculated Pressure ( pc): Áp suất tính tốn Hub Key Groove Deformation – Biết dạng rãnh then lỗ - Safety (S): An tồn - Calculated Pressure ( pc): Áp suất tính tốn 49 ... dãy xích Hình 4 .21 .Chọn số dãy xích - Number of chain links: Số mắt xích Số mắt xích chọn số chẵn, số lẻ, tuỳ chọn Hình 4 .22 .Chọn số mắt xích - Sprockets :Thiết kế thơng số bánh xích Tiến hành thiết. .. Nếu người thiết kế lựa chọn mục Custom size thay đổi thơng số hình học tuỳ chỉnh Trong số trường hợp bánh xích truyền cho truyền, ta lựa chọn số bánh xích nhiều số dãy xích truyền thiết kế Để thay... intermediate plate width (t2): Chiều rộng trung gian tối đa 4 .2. 6 Kết mơ hình tính tốn Hình 4.31 Mơ hình 3D truyền xích 13 Chương THIẾT KẾ TRỤC, Ổ BI, THEN 5.1 Thiết kế trục 5.1.1 Khởi tạo chương