Giáo trình Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính: Phần 2 - TS. Trần Văn Tùng

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Thiết kế có sự trợ giúp của máy tính: Phần 2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Thiết kế bộ truyền đai, xích; Thiết kế trục, ổ bi, then. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm chi tiết nội dung giáo trình!

Chương THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN ĐAI, XÍCH 4.1 Thiết kế truyền đai thang 4.1.1 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 4.1.2 Thiết lập file thiết kế Sau khởi động phần mềm, thực lệnh New, lựa chọn file Standard.iam Hình 4.1 Chọn file thiết kế 99 Chọn tab Design sau chọn V-Belts để tiến hành thiết kế truyền đai thang Hình 4.2 Lựa chọn thiết kế đai thang Sau chọn mục V-Belts, tạo lưu thư mục lắp ghép Hộp thoại V-Belts Component Generator xuất Hình 4.3 Hộp thoại V-Belts Component Generator 100 Trong hộp thoại V-Belts Component Generator có hai tab: Design Calculation 4.1.3 Tab Design Tab Design để khai báo thơng số hình học đai, bánh đai, loại đai - Belt: Chọn loại đai Hình 4.4 Lựa chọn loại đai thư viện đai tiêu chuẩn Trong thư viện Inventor có loại đai tiêu chuẩn để người thiết kế lựa chọn cho phù hợp với mục đích thiết kế - Belt Mid Plane: Chọn mặt phẳng đối xứng đai Người thiết kế sử dụng chuột để lựa chọn mặt phẳng đối xứng đai, chọn mặt phẳng gốc thư mục lựa chọn mặt phẳng sở có sẵn 101 Hình 4.5 Chọn mặt phẳng đối xứng đai Trong trường hợp muốn dịch chuyển mặt phẳng đối xứng đai, người thiết kế nhập giá trị dịch chuyển vào mục Mid Plane Offset - Number of Belts: Lựa chọn số đai - Datum Length: Chiều dài đai - Chọn theo tiêu chuẩn Hình 4.6 Chọn chiều dài đai 102 - Pulleys: Thiết kế thông số bánh đai Tiến hành thiết kế thông số hình học bánh đai, hộp thoại Groove pulley properties ra: Hình 4.7 Thiết kế thơng số bánh đai 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 đai truyền cho truyền, ta lựa chọn số rãnh đai nhiều số đai truyền thiết kế Để thay đổi số rãnh đai bánh đai, người thiết kế lựa chọn mục Custom Number of Grooves nhập số rãnh đai vào mục Number of Grooves Thực tương tự với bánh đai thứ truyền 103 4.1.4 Tab Calculation Tab Calculation để khai báo thực lệnh tính tốn - Type of calculation: Lựa chọn phương pháp tính tốn Hình 4.8 Các phương án lựa chọn phương pháp tính tốn 104 Có hai phương pháp tính tốn: + Strength Check: Từ thông số đầu vào tiến hành chọn số đai, chọn loại đai thơng số hình học khác sau tiến hành kiểm tra bền đai chi tiết khác; + Design Number of Belts: Từ thông số đầu vào tiến hành chọn loại đai thơng số hình học khác sau tiến hành tính tốn chọn số đai để đảm bảo an tồn làm việc - Load: Tải trọng Hình 4.9 Các phương án tính tốn tải trọng truyền 105 Người thiết kế lựa chọn kiểu thông số tải trọng đầu vào nhập số liệu tính tốn Có phương án nhập thông số tải trọng đầu vào: + Torque, Speed → Power: Biết mơmen xoắn, tốc độ quay tính tốn cơng suất; + Power, Torque → Speed: Biết cơng suất, mơmen xoắn → tính tốn tốc độ quay; + Power, Speed → Torque: Biết công suất, tốc độ quay → tính tốn mơmen xoắn - Power: Cơng suất trục chủ động - Speed: Tốc độ quay trục chủ động - Torque: Mômen xoắn trục chủ động - Service Factor: Hệ số làm việc - Factors: Các hệ số Người thiết kế lựa chọn hệ số mặc định hệ số tuỳ chỉnh Trong trường hợp người thiết kế lựa chọn hệ số tuỳ chỉnh (lựa chọn mục Custom) điền giá trị hệ số vào ô tương ứng: + Arc of Contract Correction Factor: Hệ số dịch chỉnh cung tiếp xúc; + Number of Belts Correction Factor: Hệ số dịch chỉnh số lượng đai; + Number of Pulleys Correction Factor: Hệ số dịch chỉnh số lượng bánh đai - Belt Properties: Tính chất đai + Base Power Rating: Tỷ lệ cơng suất sở + Length Correction Factor: Hệ số dịch chỉnh độ dài dây đai - Belt Tensioning: Lực căng đai + Tension Factor: Hệ số căng đai Sau hồn thành việc lựa chọn thơng số hình học, thông số tải trọng hệ số, tiến hành tính tốn kiểm tra bền nút Calculate Nếu phần mềm báo kết tính tốn: - Calculation Indicates Compliance: Tính tốn thành cơng - Calculation Indicates Design Failure: Tính tốn thất bại 4.1.5 Kết Kết tính toán thiết kế truyền hiển thị hai dạng: Mơ hình số liệu tính tốn 106 Kết mơ hình truyền lưu trữ dạng file chi tiết hệ lắp ghép ổ cứng máy tính theo đường dẫn người thiết kế lựa chọn Ngồi số liệu hình học hiển thị tab Design sau: Hình 4.10 Kết tính tốn thiết kế truyền đai tab design - V-Belts: Thông số đai + Width (b): Bề rộng đai + Height (h): Chiều cao đai + Datum Length (Ld): Độ dài tiêu chuẩn đai + External Length (Le): Chiều dài viền đai + Internal Length (Li): Chiều dài vành đai 107 + Minimum Recommended Pulley Datum Diameter (Dwin): Đường kính tối thiểu bánh đai - Pulley 1: Bánh đai số (bánh đai chủ động) + Datum Diameter (Dd): Đường kính sở bánh đai chủ động + Width Pulley (B): Bề rộng bánh đai chủ động + Arc of Contact (β): Cung tiếp xúc + x Coordinate (x): Tọa độ tâm bánh đai chủ động theo phương Ox + y Coordinate (y): Tọa độ tâm bánh đai chủ động theo phương Oy Một số thơng số hình học khác thể hình vẽ: Hình 4.11 Kết tính toán bánh đai số - Pulley 2: Bánh đai số (bánh đai bị động) + Datum diameter (Dd): Đường kính sở bánh đai bị động + Width Pulley (B): Bề rộng bánh đai bị động + Arc of contact (β): Cung tiếp xúc + Theoretical Transmisstion Ratio (iT): Tỷ số truyền truyền lý thuyết + x Coordinate (x): Tọa độ tâm bánh đai bị động theo phương Ox + y Coordinate (y): Tọa độ tâm bánh đai bị động theo phương Oy 108 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 tồn c Lubrication - Chọn chế độ bơi trơn Hình 5.42 Chọn chế độ bơi trơn - Friction Factor: Hệ số ma sát - Lubrication Type: Chế độ bơi trơn 145 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 vịng bi Hình 5.44 Tính tốn tuổi thọ vịng bi 146 - 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 Results: Kết - Basic Rating Life (L10): Đánh giá tuổi thọ tính - Adjusted Rating Life (Lna): Đánh giá tuổi thọ điều chỉnh tính - Basic Rating Life in mil of Revolutions (L10r): Đánh giá tuổi thọ tính triệu vịng quay - Adjusted Rating Life in mil of Revolutions (Lnar): Đánh giá tuổi thọ điều chỉnh tính triệu vịng quay - Calculated Static Safety Factor (s0c): Hệ số an toàn tĩnh tính tốn - Power Lost by Friction (Pz): Tổn thất công suất ma sát - Necessarry Minimum Load (Fmin): Lực tải tối thiểu cần thiết 147 - 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 vịng ngồi; - Bearing inside diameter (d): Đường kính vòng trong; - Bearing width (B): Bề rộng ổ bi 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 148 Sau chọn lệnh key, hộp thoại Parallel Key Connection Generator xuất 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 149 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 hai phương án thiết kế rãnh then trục: - Create New: Tạo rãnh then trục mới; - Select Existing: Chọn rãnh then trục có sẵn Hình 5.49 Lựa chọn phương pháp thiết kế rãnh then trục 150 * 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 Hình 5.51 Các lựa chọn chọn rãnh trục có sẵn 151 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; - 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 152 5.3.4 Tab Calculation Tab Calculation để khai báo thông tin tải trọng tác dụng, hệ số để tính tốn Hình 5.55 Trang Calculation a Tye of Strength Calculation - Chọn phương pháp tính tốn Hình 5.56 Chọn phương pháp tính tốn - Check Calculation: Kiểm tra bền - Design Key Length: Thiết kế chiều dài then b Loads - tải trọng Hình 5.57 Nhập tải trọng 153 Chúng ta có thơng số: Power (cơng suất), Speed (tốc độ) Torque (mômen) 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 mơmen; - Power, Torque → Speed: Biết cơng suất, mơmen tính tốn tốc độ; - Torque, Speed → Power: Biết mơmen, tốc độ tính tốn cơng suất c Dimensions - Các kích thước Hình 5.58 Chọn kích thước hình học - Shaft Diameter: Đường kính trục - Hollow Shaft Inner Diameter: Đường kính rỗng trục - Key Size: Kích thước then - Key Length: Chiều dài then d Key Material - Vật liệu then Hình 5.59 Chọn phương pháp nhập vật liệu then Chúng ta sử dụng thư viện có sẵn Inventor (hình 5.59) để chọn loại vật liệu làm then, nhập giá trị PA vào mục Allowable Pressure 154 Hình 5.60 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 5.61) để chọn loại vật liệu làm trục, nhập giá trị PA, τA vào mục Allowable Pressure Allowable Shear Stress Hình 5.61 Chọn vật liệu chế tạo trục f Hub Material - Vật liệu chế tạo lỗ Hình 5.62 Chọn vật liệu chế tạo lỗ Chúng ta sử dụng thư viện có sẵn Inventor (hình 5.62) để chọn loại vật liệu làm lỗ, nhập giá trị PA, τA vào mục Allowable Pressure Allowable Shear Stress 155 g Joint Properties - Thuộc tính chung Hình 5.63 Chọn thuộc tính chung - Key Number: Số lượng then - Desired Safety: Hệ số an tồn mong muốn 5.3.5 Kết tính tốn Kết tính tốn then Autodesk Inventor hiển thị trang Results Hình 5.64 Kết tính tốn 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 156 - Safety (S): An toàn - 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 toán 157 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2006) Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (1999) Thiết kế chi tiết máy NXB Giáo dục An Hiệp, Trần Vĩnh Hưng, Nguyễn Văn Thiệp (2006) Thiết kế chi tiết máy máy tính NXB Giao thơng vận tải Trần Văn Nghĩa (2004) Tin học ứng dụng thiết kế khí NXB Giáo dục, Hà Nội An Hiệp, Trần Vĩnh Hưng, Nguyễn Văn Thiệp (2004) Autodesk Inventor Phần mềm thiết kế công nghiệp NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Hữu Lộc (2008) Mơ hình hóa sản phẩm khí với Autodesk Inventor NXB Khoa học Kỹ thuật 158 TS TRẦN VĂN TÙNG GIÁO TRÌNH THIẾT KẾ CĨ SỰ TRỢ GIÚP CỦA MÁY TÍNH Chịu trách nhiệm xuất ThS VÕ TUẤN HẢI Biên tập: Chế bản: Họa sỹ bìa: NGUYỄN MINH CHÂU TRẦN THANH VÂN ĐẶNG NGUYÊN VŨ NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 70 Trần Hưng Đạo - Hoàn Kiếm - Hà Nội ĐT: 024 3942 2443 Fax: 024 3822 0658 Email: nxbkhkt@hn.vnn.vn Website: http://www.nxbkhkt.com.vn CHI NHÁNH NHÀ XUẤT BẢN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 28 Đồng Khởi - Quận - TP Hồ Chí Minh ĐT: 028 3822 5062 In 100 bản, khổ 19  27 cm, Công ty cổ phần In Đồng Lợi Địa chỉ: Số 30 ngõ 554 đường Trường Chinh, P Khương Thượng, Q Đống Đa, Hà Nội Số ĐKXB: 3784-2019/CXBIPH/2-97/KHKT Quyết định XB số: 154/QĐ-NXBKHKT ngày 30 tháng 09 năm 2019 In xong nộp lưu chiểu quý IV năm 2019 Mã ISBN: 978-604-67-1391-3 159 ... đai thang 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... tượng phần mềm desktop vào Start/Program/Autodesk/Autodesk Inventor 20 14 4 .2. 2 Thiết lập file thiết kế Sau khởi động phần mềm, thực lệnh New, lựa chọn file Standard.iam Hình 4.15 Chọn file thiết kế. .. (t2): Chiều rộng trung gian tối đa 4 .2. 6 Kết mơ hình tính tốn Hình 4.30 Mơ hình 3D truyền xích 123 Chương THIẾT KẾ TRỤC, Ổ BI, THEN 5.1 Thiết kế trục 5.1.1 Khởi tạo chương trình Khởi động phần