Cơ khí chế tạo máy - Chương 5: Phân tích động lực học

Trong hầu hết các thiết kế kỹ thuật , phân tích động lực học thường là yêu cầu bắt buộc

nhằm khảo sát chuyển động của mô hình khi kể đến ảnh hưởng của các lực tác dụng .

Đồng thời xác định các lực tạo ra chuyển động cho cơ cấu và các lực tác dụng lên các chi

tiết, bộ phận của cơ cấu. Các kết quả phân tích động lực học được dùng làm tiền đề cho

việc xác định các ứng sử cơ học của mô hình. Quá trình phân tích động lực học thường

phức tạp và khó khăn bởi nó yêu cần xác định đầy đủ và chính xác các lực tác dụng lên

mô hình. Tuy nhiên, với công cụ Dynamic Simulation , các phần mềm CAD cho phép

người dùng dễ dàng mô phỏng chuyển động và phân tích động lực học các mô hình thiết

kế.

Trong môi trường mô phỏng động lực học – Dynamic Simulation, quá trình mô phỏng

được xây dựng dựa vào các hàm chuyển động như: vị trí, vận tốc và gia tốc theo thời gian

khi kể đến ảnh hưởng của các ngọai lực. Đồng thời với chức năng mô phỏng, hoạt động

của mô hình lắp ráp, cơ cấu sẽ được mô phỏng một cách chính xác , giống với hoạt động

của mô hình thực. Các kết quả phân tích bao gồm quy luật chuyển động của các bộ phận

trong cơ cấu, phản lực tác dụng tại các liên kết động và các lực dẫn động của mô hình có

thể hiển thị tại bất cứ thời điểm nào. Vì vậy, mô phỏng động lực học làm giảm thiểu việc

chế tạo mẫu thử vốn tốn rất nhiều chi phí, đồng thời nó cũng giúp người thiết kế có thế

khảo sát được các lựa chọn thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế.

35 trang | Chia sẻ: Mr Hưng | Lượt xem: 808 | Lượt tải: 0

Bạn đang xem trước 20 trang nội dung tài liệu Cơ khí chế tạo máy - Chương 5: Phân tích động lực học, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

để tạo khớp tịnh tiến . Khớp này sẽ liên kết hai đối tượng và cho phép chúng thực hiện 01 chuyển động tịnh tiến dọc trục Z . 18. Trên lựa chọn Component 1 Z Axis, kích chọn vòng tròn phía dưới cùng trên chi tiết Support, như hình bên dưới 19. Click vào nút Flip Z Axis Component 1 để thay đổi chiều của trục Z cho hệ trục tọa độ khớp trên Component 1 như hình bên dưới. 20. Click chọn Z Axis Component 2 sau đó chọn vòng tròn ngoài trên chi tiết Value như hình bên dưới. 21. Hai hệ trục tọa độ trên hai chi tiết đã ở vị trí tương ứng như hình vẽ , Kích chọn OK để hoàn thành quá trình tạo khớp. 22. Sau khi khớp tịnh tiến giữa chi tiết Value và chi tiết Support được di chuyể n về vị trí như hình vẽ . 23. Quan sát cây thư mục Dynamic Simulation Browser và quan sát hai khớp vừa tạo ra tại nhóm Standards Joints. Lúc này, hai chi tiết được liên kết với chi tiết Support sẽ nằm trong nhóm Mobile Groups. 25. Trên khớp Prismatic:2 trong thư mục Browser, kích chuột phải và chọn Properties để khai báo đặc tính của khớp này . 25. Trên hộp thoại Properties của khớp Prismatic:2, hoàn thành việc khai báo vị trí ban đầu cho chi tiết Value. o Click chọn dof 1 (T). Ký hiệu “T” của tab này biểu thị các thông tin của chuyển động tịnh tiến. o Chọn nút Edit Initial Conditions để khai báo vị trí ban đầu của chi tiết o Nhập vị trí ban đầu của value tại ô Position 20mm o Click OK 26. Quan sát mô hình lắp ráp , lúc này hệ trục tọa độ của khớp Prismatic đã di chuyển một đoạn 20 mm. 27. Click chọn Insert Joint. Sau đó chọn Spring / Damper / Jack để tạo liên kết lò xo . 28. Với liên kết này , chúng ta có thể tạo ra một chi tiết lò xo nằm giữa hai chi tiết . Trên lựa chọn Component 1, chọn cung tròn phía dưới trên chi tiết Support, thể hiện như hình bên dưới. 29. Trên lựa chọn Component 2, chọn vòng tròn trên chi tiết Value như hình bên dưới . Click OK để hoàn thành việc tạo khớp. 30. Chọn Spring force trên cây thư mục Browser, kích chuột phải và chọn Properties để khai báo đặc tính của khớp này. 31. Nhập giá trị độ cứng 1 N/mm tại ô Stiffness và chiều dài tự do của lò xo 50 mm tại ô Free Length. Sau khi khai báo các giá trị này , đặc tính và kích cỡ của lò xo sẽ được điều chỉnh theo. 32. Click >> để mở rộng bản đặc tính của lò xo . Nhập giá trị bán kính của lò xo 11 mm tại ô Radius Dimension. Click OK để hoàn thành việc khai báo. 33. Lưu ý rằng, liên kết lò xo sẽ được đại diện bằng một chi tiết lò xo , lò xo này sẽ đẩy chi tiết Value để nó luôn tiếp xúc với chi tiết Cam. 35. Kích đúp chuột trái và chi tiết Cam để làm việc với chi tiết này trong môi trường part model. 35. Để cung cấp một biên dạng trên chi tiết Cam dùng để tạo liên kết tiếp xúc với chi tiết Value chúng ta sẽ tạo ra một sketch 2D. Click Model tab, chọn Create 2D Sketch và chọn Work Plane 1. 36. Trên Sketch vửa chọn , kích chọn Project Geometry và chọn bốn đoạn biên dạng bao ngoài của Cam như hình bên dưới. 37. Click Finish Sketch để hoàn thành việc tạo Sketch. 38. Click Return để kết thúc việc chỉnh sửa chi tiết Cam và quay về môi trường Dynamic Simulation. 39. Click Dynamic Simulation tab, chọn Insert Joint để tạo khớp mới. 40. Chọn 2D Contact để tạo khớp tiếp xúc 2D. 41. Trên lựa chọn Loop 1, Chọn Sketch vừa được tạo ra trên chi tiết Cam. 42. Trên lựa chọn Loop 2, chọn sketch có sẵn trên đỉnh chi tiết Value như hình bên dưới. 43. Click OK để hoàn thành việc tạo khớp. 45. Để gán đặc tính cho khớp 2D contact. Trên cây thư mục Browser , kích chuột phải 2D Contact:4 joint và chọn Properties, hộp thoại Contact Joints sẽ xuất hiện . Gán hệ số ma sát bằng 0 tại ô Friction và giữ nguyên hệ số tự cản Restitution là 0.8. Việc giữ nguyên giá trị tự cản 0.8 sẽ làm cho Value có xu hướng bật ra khỏi bề mặt Cam trong quá trình chạy mô phỏng . Click OK để tiếp tục. 45. Thiết lập chuyển động quay cho Cam. Trên cây thư mục Browser Kích chuột phải vào Revolution:1 joint và chọn Properties. 46. Trên hôp thoại Revolution:1 hoàn thành việc khai báo các đặc tính sau: o Chọn Edit Imposed Motion o Tích chọn Enable Imposed Motion o Chọn Velocity cho lựa chọn dẫn động Driving o Nhập 360 deg/s để tạo chuyển động quay không đổi trong quá trình mô phỏng cho Cam o Click OK 47. Trên bảng Simulation Player, click Run hoặc Replay the Simulation để thực hiện quá trình chạy mô phỏng 48. Click vào nút Rewind để chạy mô phỏng quay về vị trí ban đầu . 49. Click nút Run xem lại quá trình mô phỏng . 50. Trên bảng Simulation Player, click Construction Mode thoát khỏi chế độ chạy mô phỏng và cho phép thay đổi các thiết lập mô phỏng . 51. Trên cây thư mục Dynamic Simulation Browser, mở rộng Contact Joints. Kích chuột phải vào 2D Contact:4 (Cam:1, Valve:1). Click Properties. 52. Trên hộp thoại 2D Contact:4 (Cam:1, Valve:1), nhập lại hệ số tự cản Restitution, với giá trị 0. Việc thiết lập này sẽ làm cho hai chi tiết tiếp xúc với nhau mà không có sự biến dạng. Click OK để tiếp tục. 53. Trên bảng Simulation Player, click Run và thấy rằng chi tiết valve không hề bị nảy lên nữa. 55. Kích chọn Output Grapher để hiển thị các kết quả. Tại khớp Revolution:1 mở rộng thư mục Driving Force và tích chọn U_imposed để hiển thị giá trị mô men dẫn động. 55. Điều chỉnh cỡ hiển thị bảng Output Grapher và phóng to mô hình lắp ráp để có được hiển thị như hình bên dưới . 56. Trên bảng Output Grapher, kích đúp và đường nét đứt tại 0.25 (1). Đường thời gian (2) được hiển thị , vị trí của Cam (3) cũng sẽ được cập nhật để ra vị trí của mô hình tại thời điểm này. 57. Thời gian của toàn bộ quá trình mô phỏng đang được mặc định là 1.00s, hình vẽ bên dưới thể hiện mô hình ở vị trí cuối t = 1.00s. 58. Trên bảng Output Grapher, click Save Simulation. Lưu file với tên CamValve.iaa để lưu kết quả mô phỏng hiện tại , đồng thời file này cũng có thể được nhập lại vào bảng Output Grapher. 59. Trên bang Simulation Player, click Construction Mode để tiếp tục thay đổi các thiết lập mô phỏng . 60. Gán hệ số ma sát tại khớp tiếp xúc của Cam để đánh giá ảnh hưởng của nó đến mô men dẫn động Cam. o Trên Dynamic Simulation Browser, tại nhóm Contact Joints, kích chuột phải vào 2D Contact:4 (Cam:1, Valve:1). Click Properties. o Trên hộp thoại 2D Contact:4 (Cam:1, Valve:1), Nhập hệ số ma sát 0.15 tại ô Friction. Việc gán hệ số ma sát sẽ tạo ra một lực gây cản trở chuyển động của hai đối tượng liên kết. o Click OK. 61. Trên bảng Simulation Player, click Run hoặc Replay the Simulation. Hộp thoại Output Grapher vẫn đang được mở vì vậy có thể quan sát kết quả dưới dạng đồ thị được tạo ra tương ứng với quá trình mô phỏng. 62. Trên bảng Output Grapher, Kích chuột phải vào cột U_imposed[1]/N mm, Sau đó click chọn Curve Properties. 63. Trên hộp thoại Dynamic Simulation – Properties, click vào color box. 65. Trên hộp thoại Color, Chọn màu Red. Click OK. 65. Trên Dynamic Simulation - Properties, click OK, đồ thị sẽ chuyển sang màu đỏ . 66. Trên bảng Output Grapher, click Import Simulation để nhập dữ liệu kết quả mô phỏng đã được lưu lại trước đó. 67. Trên hộp thoại Dynamic Simulation - Load , chọn file CamValve.iaa. Click Open. 68. Quan sát cây thưc mục Dynamic Simulation Browser. file CamValve.iaa đã được gán thêm vào bảng Output Grapher. 69. Trên bảng Output Grapher, mở rộng CamValve.iaa, mở rộng Revolution:1 (Support:1, Cam:1). Mở rộng Driving Force và tích vào U_imposed [1]. 70. Trên bảng Output Grapher lúc này hiển thị hai đồ thị mô men dẫn động tương ứng với hai trường hợp: - Trường hợp không kể đến ma sát , đồ thị mô men được biểu diễn bằng màu hồng với giá trị lớn nhất là 150N; - Trường hợp có kể đến ma sát, đồ thị mô men được biểu diễn bằng màu đỏ với giá trị lớn nhất là 200N. 71. Kết thúc.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

chuong5_phan_tich_dong_luc_hoc_chinh_sua_3062.pdf