4.4.1 Xđy dựng đường cong nĩn
Phương trình đường nĩnp.Vn1 const,do đó nếu gọi x lă điểm bất kỳ trín đường nĩn thì: 1 1 n nx nx n c . cV p .V p 1 n c nx c nx V V 1 p p ; Đặt i V V c nx n1 c nx i p p
Với n1 lă chỉ số nĩn đa biến trung bình, xâc định thông qua tính nhiệt.
4.4.2 Xđy dựng đường cong giên nở
Phương trình của đường giên nở đa biến p.Vn2 const, do đó nếu gọi x lă điểm bất kỳ trín đường giên nở thì: 2 2 n gnx gnx n z z.V p .V p 2 z gnx n gnx z p p V V � � � � � � Ta có : Vz .Vcđặt i V V c gnx 2 2 . n z gnx n p p i
Với n2 lă chỉ số giên nở đa biến trung bình, xâc định thông qua tính toân nhiệt.
h c a V V
V
Cho i tăng từ 1 đến ta lập được bảng xâc định tọa độ câc điểm trín đường nĩn vă đường giản nở.
Chọn tỉ lệ xích:
Ta lập được bảng câc giâ trị thật vă giâ trị vẽ sau:
Bảng 4-4 Giâ trị thật vă giâ trị vẽ của đường nĩn vă đường giên nở
4.4.3 Xâc định câc điểm đặc biệt
Bảng 4-5 Giâ trị câc điểm đặc biệt
a(Va,pa) 0,4465 0,135 200 3,7975 c(Vc,pc) 0,047 2,95 20 82,9804 z(Vz,pz) 0,047 7,11 20 200,00 b(Va,pb) 0,4465 0,4808 200 13,5234 r(Vc,pr) 0,047 0,1607 20 4,519 y(Vc,pz) 0,047 6,0435 20 170
Vẽ hệ trục tọa độ (V,p) với câc tỷ lệ xích:µv= 0,00235 [dm3/mm] µp= 0,03555 [MN/m2/mm]
4.4.4 Vẽ đồ thị
Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: Trục hoănh biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn âp suất khí thể. Từ câc số liệu đê cho ta xâc định được câc tọa độ điểm trín hệ trục tọa độ. Nối câc tọa độ điểm bằng câc đường cong thích hợp ta có được đường cong nĩn vă đường cong giên nở. Vẽ đường biểu diễn quâ trình nạp vă quâ trình thải bằng hai đường thẳng song song với trục hoănh đi qua hai điểm Pa vă Pr. Ta có được đồ thị cong lý thuyết. Ta hiệu chỉnh đồ thị công như sau:
Vẽ đồ thị Brick phía trín đồ thị công. Lấy bân kính cung tròn R bằng 1/2 khoảng câch từ Va đến Vc.
Tỉ lệ xích đồ thị brick:
Lấy về phía phải điểm O một khoảng OO’:
Xâc định câc tọa độ điểm trung gian: Trín đoạn cz lấy điểm c” với cc’’= 1/3cy. Trín đoạn ba lấy điểm b” với bb”=1/2ba.
Dùng đồ thị Brick để xâc định câc điểm:
Đânh lửa sớm c’: ứng với góc θs=150
Mở sớm, đóng muộn xupâp nạp r’, a’: α1 =120, α2 =640 Mở sớm, đóng muộn xupâp thải b’, r’’: α3 =440, α4 =80
7.11 6.044 6.Vc 5.Vc 3.Vc Vc 2.Vc 4.Vc 7.Vc 8.Vc 9.Vc 9,5.Vc P0 12° d1 r' r 44° 64° a b''b b' d2 V [dm3] 15° z z' C' C'' C s µ = 0,48 [mm/mm] 3 v µ = 0,00235 [dm /mm] 2 p µ = 0,03555 [MN/(m .mm)] 180° 170° 160° 150° 140° 130° 120° 110° 100° 90° 80° 70° 60° 50° 40° 30° 20° 10° 0° O O' O 10,6 5 4 1 2 3 2 P [MN/m ] z'' 8°
Hình 4-1 Đồ thị công
Chương 5. MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG NẠP THẢI ĐỘNG CƠ DUAL OVERHEAD CAM L-4 1.6L DOHC
5.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA
5.1.1 Lịch sữ ra đời vă câc tính năng của phần mềm Catia
5.1.1.1 Lịch sử ra đời Catia
CATIA bắt đầu được hêng sản xuất mây bay Phâp Avions Marcel Dassault phât triển, văo thời điểm đó lă khâch hăng của câc phần mềm CADAM CAD. Lúc đầu phần mềm tín lă CATI (Conception Assistĩe Tridimensionnelle Interactive - tiếng Phâp nghĩa lă Thiết kế ba chiều được mây tính hỗ trợ vă có tương tâc ). Nó đê được đổi tín thănh CATIA năm 1981, khi Dassault tạo ra một chi nhânh để phât triển vă bân câc phần mềm vă ký hợp đồng không độc quyền phđn phối với IBM.
Năm 1984, Công ty Boeing đê chọn CATIA lă công cụ chính để thiết kế 3D, vă trở thănh khâch hăng lớn nhất.
Năm 1988, CATIA phiín bản 3 đê được chuyển từ câc mây tính Mainframe sang UNIX.
Năm 1990, General Dynamics/Electric Boat Corp đê chọn CATIA như lă công cụ chính thiết kế 3D, thiết kế câc tău ngầm hạt nhđn của Hải quđn Hoa Kỳ.
Năm 1992, CADAM đê được mua từ IBM vă câc năm tiếp theo CADAM CATIA V4 đê được công bố. Năm 1996, nó đê được chuyển từ một đến bốn hệ điều hănh Unix, bao gồm IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS vă Hewlett-Packard HP-UX.
Năm 1998, một phiín bản viết lại hoăn toăn CATIA, CATIA V5 đê được phât hănh, với sự hỗ trợ cho UNIX, Windows NT vă Windows XP từ 2001.
Năm 2008, Dassault công bố CATIA V6, hỗ trợ cho câc hệ điều hănh Windows, câc hệ điều hănh không phải Windows không được hỗ trợ nữa
5.1.1.2 Tính năng của phần mềm Catia
Phần mềm CATIA lă hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoăn chỉnh vă mạnh mẽ nhất hiện nay, do hêng Dassault Systems phât triển, phiín bản mới nhất hiện nay lă CATIA V5R20 , lă tiíu chuẩn của thế giới khi giải quyết hăng loạt câc băi toân lớn trong nhiều lĩnh vực khâc nhau như: xđy dựng, cơ khí, tự động hóa, công nghiệp ô tô, tău thủy vă cao hơn lă công nghiệp hăng không. Nó giải quyết công việc một câch triệt để, từ khđu thiết kế mô hình CAD (Computer Aided Design), đến khđu sản xuất dưa trín cơ sở CAM (Computer Aided Manufacturing, khả năng phđn tích tính toân, tối ưu hóa lời giải dựa trín chức năng CAE(Computer Aid Engineering) của phần mềm CATIA. Câc Môdun chính của CATIA như sau:
Hình 5-1 Mô hình sản phẩm catia - Mechanical Design:
Cho phĩp xđy dựng câc chi tiết, câc sản phẩm lắp ghĩp trong cơ khí. Vẽ vă thiết kế câc chi tiết 2D, 3D. Xuất bản vẻ 2D, lắp râp câc chi tiết, mô phỏng quâ trình lắp râp câc chi tiết. Tạo mô hình khung dđy vă mặt ngoăi. Ghi, chú thích vă sai số kích thước trong không gian 3D.
Hình 5-4 Mô hình hóa vật thể Hình 5-5 Mô phỏng động học
- Shape design and styling:
Modul năy cho phĩp thiết kế câc bề mặt có biín dạng, kiểu dâng phức tạp trong lĩnh vực thiết kế võ ô tô, tău biển, mây bay…Thiết lập bản vẽ nhanh, vẽ câc biín dạng phức tạp. Tối ưu câc biín dạng bề mặt, xđy dựng câc hình dạng chi tiết bằng số hóa tọa độ câc điểm. Tạo những hình ảnh tương tâc bắt mắt qua việc thay đổi camera, gân vật liệu, củng như tạo chuyển động, diễn tả kết quả ở không gian phối cảnh qua chức năng Photo Studio. Nó có thể tâi lập nhanh cấu trúc bề mặt một chi tiết.
Hình 5-3 Mô hình tạo bằng Shape Design and Styling - Catia solids geometry:
Mô hình hóa thể tích để tạo hình, hiệu chỉnh vă phđn tích vật thể. Nó cho phĩp câc toân tử logic giữa câc vật thể (hợp, giao, trừ). Vật thể được tạo từ câc đối tượng đơn giản bằng việc dịch chuyển hoặc quay Profile.(hình 5-4)
Hình 5-7 Thể hiện modul tiện trong Catia - Catia kinematics:
Giúp xâc định cấu trúc động học của cơ cấu, mô phỏng vă phđn tích chuyển động, xâc định vận tốc vă gia tốc của câc chi tiết, cơ cấu, đường chuyển động vă giải quyết câc băi toân va chạm.(hình 5-5)
- Catia image design:
Tạo sự biểu diễn thực với phần khuất hoăn toăn, xâc định điều kiện chiếu sâng vă câc thông số bề mặt của đối tượng.
- Catia finite element modeller:
Tạo mô hình tổng thể, mô tả tính chất vật lý vă vật liệu, điều kiện biín vă tải trọng đối tượng.(hình 5-6)
-Catia nc - lathe:
Tạo chương trình chứa phần nguyín công tiện dưới dạng đầu ra APT hoặc CL- File. (hình 5-7)
- Catia nc - mill:
Tạo chương trình chứa phần nguyín công phay.(hình 5- 8)
- Catia robotic:
Thiết kế vă mô phỏng robot với câc lệnh chuẩn, định nghĩa cấu trúc robot, đặc trưng hình học, động học, đồng bộ hóa nhiều robot…(hình 5- 9).
Hình 5-9 Mô phỏng hoạt động trong Catia - Catia building design and facilities layout:
Tạo thiết kế câc bản vẽ xđy dựng, sắp đặt câc đối tượng vă định nghĩa mối quan hệ giữa chúng.
- Catia shematics:
Công cụ để sắp đặt vị trí những phần tử cơ bản, vẽ câc sơ đồ, thiết lập câc liín kết logic giữa câc phần tử vă điều khiển chúng.
- Catia piping and tubing:
Thiết kế những tuyến ống dẫn phức tạp, toân tử logic với vật thể, thăm dò va chạm…(hình 5-10)
Hình 5-11 Mô hình tạo bằng Structural design and Stellwak
- Catia structural design and steelwak:
Công cụ tổ hợp cho thiết kế câc sản phẩm phức tạp có tính chất vật liệu khâc nhau .(hình 5-11)
5.1.2 Thiết kế chi tiết 3D trong modul part design
Để thiết kế ra một sản phẩm 3D người thiết kế có thể bắt đầu bằng những đường cơ sở khâc nhau nhưng đều phải bắt đầu từ sketcher cơ bản rồi từ đó xuất sang 3D để sử dụng những công cụ sẵn có thiết lập lín mô hình 3D.
Hình 5-12 Măn hình giao diện sketch
Sau khi tạo ra được hình vẽ phâc 2D bằng câc lệnh trong sketch, ta bắt đầu tạo câc chi tiết dạng 3D. Môi trường vẽ chi tiết 3D dạng solid thuộc trình ứng dụng Part
năng dựng khối. Cung cấp câc khả năng quản lý thông số chi tiết, hiệu chỉnh vă thay đổi bất kỳ một định dạng năo của chi tiết.
Hình 5-12 Môi trường lăm việc Part Design
Kỷ năng dựng khối trong Catia rất đa dạng, chúng ta có thể dựng những khối có biín dạng phức tạp hay dựng đồng thời nhiều biín dạng với câc kích thước bất kỳ.
Hình 5-13 Dựng khối trong Catia
Ngoăi việc dựng khối theo biín dạng, Catia cũng cho phĩp chúng ta lựa chọn tính năng giới hạn câc biín dạng ngoăi của chi tiết được tạo ra bởi một đường dẫn xung quanh câc Section.
Hình 5-14 Tạo chi tiết bằng lệnh Multi-Section Solid
Trong Catia câc thuật toân bề mặt Surface-Based Features lă một trong những thuật toân linh hoạt, nó dùng để xữ lý câc bề mặt vă tạo nín câc sản phẩm Solid một câch hoăn hảo. Như thuật toân Split dùng để cắt khối bởi một bề mặt cho trước, thuật toân Surface tạo khối từ một bề mặt bất kỳ bằng câch lấy bề dăy cho bề mặt đó theo hai hướng ( hình 5-15 )
Ngoăi ra nó còn có một số lệnh đặc thù như lệnh Stiffener dùng trong thiết kế câc gđn tăng cứng hay gđn chịu lực của vật thể một câch nhanh chóng.( hình 5-16 )
Hình 5-16 Tạo gđn chịu lực bằng lệnh Stiffener
5.1.3 Trình ứng dụng lắp râp asembly design
5.1.3.1. Tính năng của Assembly Design
Trong thiết kế mây hoặc một hệ thống thiết bị, người thiết kế thường được đòi hỏi kỷ năng thiết kế lắp râp. Vì trong nguyín tắc thiết kế chế tạo mây, một bản vẽ lắp hoăn chỉnh phải được thiết kế trước, sau đó mới tính đến câc thông số hình học trong từng chi tiết đơn.
Trong môi trường ứng dụng CAD/CAM, nhờ những thông số hình học của từng chi tiết đơn ấy chúng ta dễ dăng thiết kế vă dựng mô hình 3D cho sản phẩm. Sau đó chúng ta sẽ lắp râp chúng lại với nhau theo từng thuộc tính răng buộc vă câc mối quan hệ tương tâc của câc chi tiết, từ đó dễ dăng phât hiện ra những sai sót trong thiết kế ban đầu để hiệu chỉnh vă thay đổi mô hình một câch nhanh chóng.
Vơi phần mềm Catia, tính năng của trình ứng dụng lắp râp Assembly Design rất dễ dăng sử dụng vă đầy đủ câc tính năng răng buộc. Nhờ đó mă ta có thể xđy dựng mô hình lắp râp 3D nhanh chóng, cùng với những thuộc tính cho phĩp gân vật liệu mă sản phẩm 3D hoăn chỉnh có một câch thể hiện trung thực.
Hình 5-17 Môi trường lăm việc Assembly Design
5.1.3.2. Phương phâp, trình tự thiết kế bản vẽ lắp trong Assembly Design
Sau khi thiết kế nín câc chi tiết chúng ta sẽ sữ dụng tính năng của trình ứng
dụng lắp râp Assembly để xđy dựng nín mô hình lắp râp 3D nhanh chóng, cùng với những thuộc tính cho phĩp gân vật liệu văo sản phẩm 3D tạo ra câch nhìn trung thực cho sản phẩm.
Để tiến hănh thiết kế một bản vẽ lắp chúng ta cần gọi tín câc chi tiết đê được thiết kế hoặc gọi câc sản phẩm có sẳn từ thư viện của Catia. Tùy văo mối liín hệ răng buộc giữa câc chi tiết mă chúng ta lựa chọn nín câc răng buộc cho câc chi tiết đó. Những răng buộc lắp ghĩp củng tuđn thủ theo câc dạng chuyển động tự do của chi tiết. Một chi tiết trong không gian có 6 chuyển động tự do hay còn gọi lă 6 bậc tự do.
Răng buộc lă cụm từ dùng để khống chế câc phương chuyển động tự do của vật thể trong không gian 3 chiều. Ở đđy, chúng ta vừa khống chế phương chuyển động tự do vừa tạo mối quan hệ giữa vật thể tự do vă vật thể cố định. Khi thay đổi vị trí của vật thể cố định sẽ kĩo theo câc vật thể tự do có mối quan hệ với nó.
Trong thiết kế bản vẽ lắp bằng Assembly có 4 răng buộc cơ bản đó lă:
- Concidence Constrain: răng buộc đồng trục, điểm, mặt phẳng cho câc đối tượng
Hình 5-18 Răng buộc đối tượng đồng trục - Contact Constraint: răng buộc tiếp xúc cho câc đối tượng
Hình 5-19 Răng buộc đối tượng tiếp xúc
- Offsets Constrain: răng buộc khoảng câch song song giữa câc đối tượng
Hình 5-20 Răng buộc khoảng câch - Angle Constrain: răng buộc theo góc giữa câc đối tượng.
Sau khi lắp râp xong sản phẩm nếu thấy cần phải hiệu chỉnh bất kỳ một phần năo đó của chi tiết con trong môi trường lắp ghĩp chúng ta vẫn có thể chỉnh sữa từng chi tiết đó để tạo ra sản phẩm với độ chính xâc cao hơn. Lúc đó giao diện sẽ
trở về trình Part Design vă chúng ta có thể thao tâc chỉnh sữa giống như trong trình Part Design đối với chi tiết cần hiệu chỉnh.
Một ứng dụng quan trọng nửa của trình Assembly lă tạo hình ảnh cho câc trạng thâi sản phẩm trước vă sau khi lắp râp. Nó cho chúng ta câch nhìn trực quan về quâ trình lắp râp sản phẩm một câch trung thực vă chính xâc. Chúng ta có thể xem sản phẩm dưới nhiều góc độ khâc nhau vă lưu lại cảnh lắp râp cho từng trạng thâi.
Hình 5-21 Trạng thâi hình ảnh bản vẽ lắp dạng rời
5.2 THIẾT LẬP MÔ HÌNH 3D HỆ THỐNG NẠP THẢI ĐỘNG CƠ DUAL OVERHEAD CAM L-4 1.6L DOHC
Quy trình thiết lập trong Catia cho hệ thống nạp thải động cơ Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHC.
Hình 5-22 Sơ đồ quy trình thiết lập mô hình 3D hệ thống nạp thải động cơ Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHC
5.2.1 Thiết lập 3D hệ thống nạp động cơ Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHC
Dựa văo bản vẽ kết cấu, câc số liệu của câc chi tiết trong hệ thống nạp đo
được ta tiến hănh câc bước xđy dựng 3D hệ thống nạp động cơ Dual Overhead Cam L-4 1.6L DOHC.
Thiết lập 3D chi tiết Cổ góp nạp
- Tạo một Sketch.1 trong mặt phẳng yz có kích thước vă biín dạng như hình dưới. Sau đó dùng lệnh Pad để đùn khối từ biín dạng sketch1 theo thuộc tính Dimension vă nhập chiều dăi lă 6 mm:
- Tạo một Sketch.2 trong mặt phẳng yz có kích thước vă biín dạng như hình.
- Tiếp tục trong mặt phẳng xy tạo một Sketch.3 với biín dạng như hình:
- Lăm tương tự với câc ống nạp còn lại, sử dụng biín dạng dựng sẵn, dùng lệnh Rib ta được biín dạng cơ bản của cổ góp nạp:
- Sử dụng lệnh Pad với biín dạng biết trước, ta dựng cổ hút bộ góp nạp