L ời nói đầu
3.4.4.2 Thiết kế khớp nối
Hình 3.40: Khớp nối giữa trục vít me và động cơ AC servo trục Z 1; 3 : chi tiết thân khớp nối.
2 : chi tiết đệm
Loại khớp nối như hình 6.9 có thể bù được sai lệch hướng tâm, sai lệch dọc trục, sai lệch góc (thuận lợi trong việc cân chỉnh khi lắp ráp để đạt được độ chính xác cao nhất có thể) ; tháo lắp dễ dàng…
Dựa vào đường kính đoạn nối trục và then của trục động cơ và trục vít me,
xác định các kích thước:
l= 30 mm d1= 35 mm d2= 25 mm
Các kích thước còn lại phụ thuộc vào điều kiện bền của vật liệu chế tạo. Chọn vật liệu thép carbon C35 để chế tạo chi tiết thân khớp nối 1;3
Chọn vật liệu POM Acetal Copolymer (Polyacetal - một loại nhựa cứng, dai, trơn, có màu xám đen, được sử dụng thay thế cho kim loại) để chế tạo chi tiết đệm.
Bảng 3.11: Nhựa POM Acetal Copolymer [6]
POM Acetal Copolymer
Môđun đàn hồi Elastic modulus 2600000000 N/m2
Môđun chống cắt Shear modulus 932800000 N/m2 Khối lượng riêng Mass density 1390 kg/m3 Giới hạn bền kéo Tensile strength 71500000 N/m2
Nhiệt dung riêng Specific heat 1378 J/(kg·K)
67
Hình 3.41: Mô hình tạo lưới các phần tử của khớp nối
Bảng 3.12: Các thông số lưới phần tử của khớp nối trong Module Solidworks Simulation
Mesh Information
Mesh type Solid Mesh
Mesher Used Curvature based mesh
Jacobian points 4 Points
Mesh Quality High
Total Nodes 94927
Total Elements 62814
Cốđịnh bề mặt trụ trong của chi tiết 1 (hạn chế 6 bậc tự do, hình 3.40, hình 3.42A ). Hạn chế 5 bậc tự do (không hạn chế bậc tự do xoay quanh trục) đối với bề mặt trụ trong của chi tiết 3 (hình3.40, hình 3.42B) . Đặt một mô men xoắn lớn nhất 66 N.m (bằng mô men quay lớn nhất của động cơ AC servo trục Z) vào bề
68
A)
B)
C)
Hình 3.42: Bề mặt hạn chế và tác dụng mô men trong mô hình phân tích CAE khớp nối.
69
Hình 3.43: Kết quảứng suất
Hình 3.44: Kết quả chuyển vị
Như vậy: Trong điều kiện mô men xoắn lớn nhất. Ứng suất lớn nhất sinh ra trên khớp nối là 23885830 (N/m2) tập trung tại bề mặt tiếp xúc và các góc trong một phạm vi rất nhỏ, ứng suất này nhỏhơn 24 lần so với giới hạn chảy của thép C35 (vật liệu thân khớp nối) và nhỏhơn 3 lần so với giới hạn bền kéo của POM Acetal Copolymer (vật liệu chi tiết đệm). Chuyển vị lớn nhất 0,02453 mm tập trung trên mặt trụ ngoài của thân khớp nối, do khớp nối bị xoắn quanh trục nên tính được chuyển vị góc lớn nhất bằng τa= ,
, = 0,5772 . 10 (rad) = 0,033 ( theo thiết kếđường kính mặt trụ ngoài của của thân khớp nối bằng 42,5 mm)
70