Giáo trình Nguyên lí máy - Bài 1: Thiết kế Nguyên lý máy

Nội dung text: Giáo trình Nguyên lí máy - Bài 1: Thiết kế Nguyên lý máy

1. Bài mở đầu Thiết kế Nguyên lý máy
2. Nội dung  Khái niệm về máy  Những bộ phận cơ bản của một máy  Quy trình thiết kế máy mới (Original Design)  Cấu tạo của máy trên quan điểm cơ học Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 5
3. Khái niệm về máy Vai trò của máy là gì? Thay thế và mở rộng các chức năng lao động của con người. Máy thực hiện công việc gì? Vật liệu thô Xử lý và Bán thành phẩm, biến đổi thành phẩm Quá trình công nghệ Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 6
4. Khái niệm về máy (tiếp) Vận chuyển vật Sản sinh/biến liệu đổi năng lượng Quá trình công nghệ Xử lý vật liệu Truyền tin Biến đổi vật liệu (s/x hiện đại) • Hình dáng • Kích thước • Các thao tác có điều • Cơ tính khiển • • Tổ chức sản xuất Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 7
5. Các loại máy điển hình Máy năng lượng Máy tổ hợp • Máy phát Động cơ Máy công tác Thông tin điện • Máy điều Sản sinh Biến đổi vật • Đo hòa không cơ năng liệu • Kiểm tra khí từ các • vị trí • Giám sát • Máy làm lạnh dạng năng • hình dạng • Điều lượng • kích thước chỉnh khác • trạng thái • vật lý Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 8
6. Ví dụ - Máy năng lượng Động cơ điện Động cơ đốt trong - kiểutrục khuỷu Đông cơ đốt trong – kiểu tuốc bin khí Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 9
7. Ví dụ - Máy năng lượng Trạm khí nén phân phối năng lượng đến các máy công tác Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 10
8. Ví dụ - máy công tác Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 11
9. Ví dụ - Máy tổ hợp Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 12
10. Máy có cấu trúc đặc biệt Vi tay kẹp sử dụng công nghệ MEMS A 250µm C B 1cm Vi tay máy 3 bậc tự do (Kleindiek GmbH) Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 13
11. Các bộ phận chức năng của máy với một động cơ Động cơ Hệ thống P điều khiển Q Quá u Hệ p u Năng x1 trình theo thống lượng công chương q cơ khí x trình 2 nghệ Hệ thống  u điều khiển Q – Lực tổng quát phản hồi q – tọa độ tổng quát P – Lực (thực) tác dụng giữa bộ phận làm việc của HTCK và đối tượng công nghệ x – tọa độ (thực) của bộ phận làm việc của HTCK up- tín hiệu điều khiển ứng với quy luật chuyển động cho trước u - tín hiệu điều chỉnh sai lệch u – tín hiệu thực sự điều khiển động cơ Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 14
12. Các bộ phận chức năng của máy với nhiều động cơ Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 15
13. Cấu tạo cơ bản của máy Máy = Nguồn năng lượng + Cơ cấu “Mỗi cơ cấu đều do một số vật thể chuyển động tương đối đối với nhau (gọi là khâu) hợp thành, có chuyển động xác định, dùng để truyền hoặc biến đổi chuyển động” Thiết kế cơ cấu (thiết kế nguyên lý máy) là bước đầu và trung tâm của thiết kế máy Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 16
14. Câu hỏi  Thiết kế máy là gì?  Vai trò thiết kế nguyên lý máy trong quá trình thiết kế máy là gì? Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 17
15. Thiết kế: Quá trình lặp 1. Ý tưởng sơ khai (mơ hồ) 5 Yêu cầu cơ bản 2. Định hình ý tưởng đối với máy: 3. Xác định mục tiêu a) Hiệu quả sử 4.Thu hẹp vấn đề dụng 5.Tổng hợp b) Khả năng làm việc 6. Phân tích c) Độ tin cậy cao 7. Lựa chọn d) Tính an toàn trong sử dụng 8. Thiết kế chi tiết e) Tính công nghệ 9. Làm mẫu và thử nghiệm và tính kinh tế Nội dung chính trong đào tạo 10. Sản xuất Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 18
16. Thiết kế máy Thiết kế nguyên lý máy Thiết kế chi tiết máy Phân tích động học, lực, động lực học Chọn LOẠI cơ cấu, kích thước động học Nguyên lý Công nghệ làm việc chế tạo Vật liệu Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 19
17. Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang  Dữ liệu:  Hành trình của đầu bào  Tốc độ lớn nhất, tốc độ nhỏ nhất của đầu bào  Lực cắt lớn nhất, biểu đồ lực  Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 20
18. Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Bước 5 “ Tổng hợp”: Chọn sơ đồ cấu trúc cho chuyển động cắt Dao - Phôi Đầu bào chuyển Dao động tịnh tiến qua lại Phôi Động cơ Bàn gá phôi Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 21
19. Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Bước 5 “ Tổng hợp” – tiếp: Chọn sơ đồ nguyên lý và kết cấu sơ bộ cho hệ thống truyền động a) Cơ cấu chính tạo chuyển động qua lại cho đầu bào? b) Cơ cấu tạo bước chạy dao? c) Cơ cấu truyền động từ động cơ đến đầu bào? d) Các cơ cấu điều chỉnh khác? Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 22
20. Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Sơ đồ động học của một kiểu máy bào ngang Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 23
21. Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang H E D y P 5 6 1 B 4 A G 1 3 2 1 C Một số kiểu máy bào ngang Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 24
22. Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Bước 6 “ Phân tích”: Khảo sát các đặc tính của (các) phương án được chọn a) Đặc tính động học: chuyển vị, vận tốc, gia tốc? b) Phân tích lực tác dụng lên các khâu và suy ra: - Tải trọng tác dụng lên từng chi tiết - Tải trọng tác dụng lên các ổ Làm cơ sở cho thiết kế hoàn chỉnh về kết cấu/công nghệ (Bước 7 - 8) c) Sau khi có kết cấu hoàn chỉnh, phân tích động lực học để kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng về độ êm, rung động, đều Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 25
23. Vai trò của Nguyên lý máy  Cung cấp và bồi dưỡng các kiến thức cơ sở về nguyên lý hoạt động của máy và cơ cấu  Là nguồn kiến thức quan trọng để khởi đầu thiết kế một máy hay một hệ thống máy  Giải quyết những vấn đề liên quan đến chất lượng làm việc của máy cứng  Là cơ sở cho các kỹ thuật toán thiết kế chi tiết máy (đặc biệt chi tiết máy truyền động) Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 26
24. Nội dung học phần Phần 1 Cấu trúc cơ cấu Phần 2 Thiết kế máy (tập trung cơ cấu phẳng) Ví dụ máy bào ngang, động cơ đốt trong (ô tô) Phần 3 Lý thuyết về các cơ cấu có khớp cao - Cam - Bánh răng - Hệ thống bánh răng Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 28
25. Kế hoạch và công việc  Giảng  Bài tập  Thảo luận Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 29
26. Tài liệu học tập  Tài liệu tham khảo 1. Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm: Nguyên lý máy. Tập 1. Nhà xuất bản Giáo dục, 2010. 2. Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến: Nguyên lý máy. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, 1970 3. Tạ Ngọc Hải: Bài tập Nguyên lý máy. Nhà xuất bản Khoa học & Kỹ thuật, 2009 4. M. Z. Kolovsky et al: Advanced Theory of Mechanisms and Machines. Springer, 2000 5. R. L. Norton: Design of Machinery. 2nd edition, McGraw-Hill, 1999 6. R. L. Norton: Machine Design – An integrated approach. 3rd edition, Pearson Prentice Hall, 2006  Slide bài giảng  Phần mềm: MATLAB, Geogebra, Cabri3D, SolidWorks, Inventor Bài mở đầu: Thiết kế Nguyên lý máy 31