Bài giảng Nguyên lý máy - Bài 1: Mở đầu. Thiết kế nguyên lý máy - Nguyễn Trọng Du

Tòa nhà D3, phòng 306 Email: du.nguyentrong@hust.edu.vn Bài 1: Mở đầu Thiết kế Nguyên lý máy Bài 1: Mở đầu 5 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 1: Mở đầu 6 Khái niệm về máy Vai trò của máy là gì? Quá trình công nghệ Thay thế và mở rộng các chức năng lao động của con người. Máy thực hiện công việc gì? Vật liệu thô Bán thành phẩm, thành phẩm Xử lý và biến đổi Bài 1: Mở đầu 7 Khái niệm về máy (tiếp) Vận chuyển vật liệu Sản sinh/biến đổi năng lượng Xử lý vật liệu Biến đổi vật liệu Truyền tin (s/x hiện đại) Quá trình công nghệ • Các thao tác có điều khiển • Tổ chức sản xuất • Hình dáng • Kích thước • Cơ tính • Bài 1: Mở đầu 8 Các loại máy điển hình Máy năng lượng Máy tổ hợp Động cơ• Máy phát điện • Máy điều hòa không khí • Máy làm lạnh Máy công tác Thông tin • Đo • Kiểm tra • Giám sát • Điều chỉnh • Biến đổi vật liệu • vị trí • hình dạng • kích thước • trạng thái vật lý Sản sinh cơ năng từ các dạng năng lượng khác Bài 1: Mở đầu 9 Ví dụ - Máy năng lượng Động cơ điện Động cơ đốt trong - kiểutrục khuỷu Đông cơ đốt trong – kiểu tuốc bin khí Bài 1: Mở đầu 10 Ví dụ - Máy năng lượng Trạm khí nén phân phối năng lượng đến các máy công tác Bài 1: Mở đầu 11 Ví dụ - máy công tác Bài 1: Mở đầu 12 Ví dụ - Máy tổ hợp Bài 1: Mở đầu 13 Máy có cấu trúc đặc biệt 250µm A B C 1cm Vi tay máy 3 bậc tự do (Kleindiek GmbH) Vi tay kẹp sử dụng công nghệ MEMS Bài 1: Mở đầu 14 Các bộ phận chức năng của máy với một động cơ Q – Lực tổng quát 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 Hệ thống cơ khí Hệ thống điều khiển phản hồi Quá trình công nghệ Năng lượng Hệ thống điều khiển theo chương trình Q q x2 x1 P Động cơ u up u Bài 1: Mở đầu 15 Các bộ phận chức năng của máy với nhiều động cơ Bài 1: Mở đầu 16 Cấu tạo cơ bản của máy = “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” Máy Nguồn năng lượng Cơ cấu+ Thiết kế cơ cấu (thiết kế nguyên lý máy) là bước đầu và trung tâm của thiết kế máy Bài 1: Mở đầu 17 Câu hỏi ◼ Thiết kế máy là gì? ◼ Vai trò thiết kế nguyên lý máy trong quá trình thiết kế máy là gì? Bài 1: Mở đầu 18 Thiết kế: Quá trình lặp 1. Ý tưởng sơ khai (mơ hồ) 2. Định hình ý tưởng 3. Xác định mục tiêu 4.Thu hẹp vấn đề 5.Tổng hợp 6. Phân tích 7. Lựa chọn 8. Thiết kế chi tiết 9. Làm mẫu và thử nghiệm 10. Sản xuất 5 Yêu cầu cơ bản đối với máy: a) Hiệu quả sử dụng b) Khả năng làm việc c) Độ tin cậy cao d) Tính an toàn trong sử dụng e) Tính công nghệ và tính kinh tế Nội dung chính trong đào tạo Bài 1: Mở đầu 19 Thiết kế máy Chọn LOẠI cơ cấu, kích thước động học Phân tích động học, lực, động lực học Thiết kế chi tiết máy Vật liệu Nguyên lý làm việc Công nghệ chế tạo Thiết kế nguyên lý máy Bài 1: Mở đầu 20 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 1: Mở đầu 21 Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Đầu bào chuyển động tịnh tiến qua lại Bước 5 “ Tổng hợp”: Chọn sơ đồ cấu trúc cho chuyển động cắt Dao - Phôi Bàn gá phôi Dao Phôi Động cơ Bài 1: Mở đầu 22 Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang 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? Bước 5 “ Tổng hợp” – tiếp: Chọn sơ đồ nguyên lý và kết cấu sơ bộ cho hệ thống truyền động Bài 1: Mở đầu 23 Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Sơ đồ động học của một kiểu máy bào ngang Bài 1: Mở đầu 24 Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang Một số kiểu máy bào ngang H P 1 B 1 G y D 1 2 3 4 5 6 E A C Bài 1: Mở đầu 25 Ví dụ - Thiết kế máy bào ngang 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 Bước 6 “ Phân tích”: Khảo sát các đặc tính của (các) phương án được chọn Bài 1: Mở đầu 26 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 1: Mở đầu 27 Hoạt động của động cơ ô tô Ford Bài 1: Mở đầu 28 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 1: Mở đầu 29 Kế hoạch và công việc ◼ Giảng ◼ Bài tập ◼ Thảo luận Bài 1: Mở đầu 30 Nội dung và hình thức kiểm tra ◼ Giữa kỳ (0,4): dưới dạng bài tập lớn ◼ Cuối kỳ (0,6): dưới dạng thi trắc nghiệm khách quan Bài 1: Mở đầu 31 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... Hết bài mở đầu