Thạc Sĩ Nghiên cứu thiết kế tính toán thiết bị chế biến nhờ phần mềm INVENTOR

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu thiết kế tính toán thiết bị chế biến nhờ phần mềm INVENTOR
Mô tả bị lỗi font vài chữ, tài liệu thì bình thường
Mục lục
Lời cam đoan i
Lời cảm ơn .ii
Mục lục iii
lời nói đầu i
1. Tính cấp thiết của đề tài .1
2. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài 2
3. Mục tiêu của đề tài .2
4. Phương pháp nghiên cứu 2
5. Nội dung nghiên cứu .2
Chương 1 Tổng quan thiết kế cơ khí CAD/CAE và thiết
bị chế biến 4
1.1. Thiết kế cơ khí CAD/CAE 4
1.1.1. Thiết kế .4
1.1.2. Chi tiết và cơ cấu máy .5
1.1.3. Kỹ thuật thiết kế cơ khí .7
1.1.4. Thiết kế nhờ trợ giúp của máy tính CAD/CAE 10
1.2. Tổng quan về thiết bị chế biến - Máy thái cắt 18
1.2.1. Phân loại .18
1.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo máy thái cắt 19
1.2.3. Các dạng đĩa cắt 23
1.3. Một số dạng máy thái cắt 24
1.4. Tình hình sử dụng các máy chế biến ở Việt Nam và Thái Bình .26
kết luận chương 1 28
Chương 2 Tính toán thiết kế sơ bộ máy thái cắt 29
2.1. Thiết kế sơ bộ động học và động lực học .29
2.1.1. Chọn phương án thiết kế .29
2.1.2. Chọn kiểu máy 31
2.1.3. Chọn các thông số của máy 36
2.2. Thiết kế sơ bộ máy thái cắt dạng đĩa cắt .38
2.2.1.Tính toán sơ bộ theo sơ đồ nguyên lý 38
2.2.2. Tính toán bộ truyền đai .39
2.2.3. Tính toán thiết kế trục dẫn 43
2.2.4. Tính toán, thiết kế dao thái 49
kết luận chương 2 51
CHƯƠNG 3 TíNH TOáN thiết kế bằng inventordesignaccelerator .52
3.1. Tính toán trục truyền động 53
3.1.1.Phương pháp tính: 53
3.2. tính toán kiểm nghiệm then .57
3.2.1. Khởi dựng .57
3.2.2.Tính toán và thiết kế then : Hình 3.4 .57
3.3. Tính toán bộ truyền Đai- Puli .59
3.3.1.Khởi dựng 59
3.3.2.Tính toán và thiết kế bộ truyền đai 59
3.4. Tính toán ổ bi 67
3.4.1. Động học tương đương tải trọng đối xứng xuyên tâm 67
3.4.2. Động học tương đương tải trọng hướng tâm trục .68
3.4.3. Tĩnh học tương đương tải trọng đối xứng xuyên tâm .68
3.4.4. Tĩnh học tương đương tải trọng đối xứng trục 68
3.4.5. Tải trọng tổng hợp tương đương .68
3.4.6. Cơ sở đánh giá thời gian sử dụng 69
3.4.7. Điều chỉnh định mức đánh giá sử dụng 69
3.4.8. Điều chỉnh hiệu suất sử dụng 70
3.4.9. Nhân tố điều chỉnh hiệu quả sử dụng hợp lí, 70
3.4.10. Nhân tố điều chỉnh hiệu quả sử dụng hợp lí cho ổ lăn có đặc tính
riêng a
2
70
3.4.11. Nhân tố hiệu quả sử dụng hợp lí quyết định bởi điều kiện 71
3.4.12. Sự cải biến nhân tố sử dụng SKF , 71
3.5. Tính toán kiểm nghiệm thiết kế ổ lăn .73
3.5.1.Yêu cầu kĩ thuật .73
3.5.2.Tính toán thông số ổ lăn 73
kết luận chương 3 75
Chương 4 mô hình 3d bằng inventorvà Mô phỏng kiểm
nghiệm bền bằng inventor STRESS ANALYSIS 76
4.1. Xây dựng mô hình 3D máy và các chi tiết 76
4.1.1. Thiết kếmô hình 3D trục 76
4.1.2. Thiết kếmô hình 3D dao cắt .77
4.1.3. Thiết kếmô hình 3D cụm dao cắt .78
4.1.4. Thiết kếlắp ráp cụm Trục - Ổlăn .79
4.2. Mô phỏng kiểm nghiệm dao thái cắt 80
4.3. Mô phỏng trường ứng suất, biến dạng, chuyển vịcủa cánh gạt vật liệu .83
4.3.1. Trường ứng suất 83
4.3.2. Trường biến dạng 84
4.3.3. Vùng nguy hiểm 84
4.4. Mô phỏng trường ứng suất biến, biến dạng, chuyển vị và vùng nguy
hiểm của trục 85
4.4.1.Trường ứng suất .85
4.4.2.Trường chuyển dịch .86
4.4.3. Trường biến dạng 87
Kết luận và kiến nghị .89

lời nói đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Máy chế biến được dùng rất rộng r2i trong nhiều lĩnh vực của đời sống
x2 hội. Trong các nhà ăn, cần cơ giới hóa khâu chế biến, rất cần các thiết bị
nhỏ gọn đa năng để chế biến rau củ quả. Trong xử lý môi trường, giải quyết
xử lý rơm rạ sau vụ thu hoạch để tránh ô nhiễm, do bà con phải đốt, chúng cần
được chế biến để thành các sản phẩm hữu ích như làmcác tấm ngăn, làm củi
đun. Các rác hữu cơ sau khi thu gom cần được băn nhỏ, bèo tây bao phủ sông
ngòi và ao hồ cần được xử lý làm thức ăn gia súc vàlàm phân bón. Trong chăn
nuôi lớn, các trang trại chăn nuôi trâu bò hoặc lợncần chế biến các rau cỏ làm
thức ăn, .Thiết bị sử dụng thuộc dòng máy thái látchế biến. Chính vì vậy,
việc tính toán thiết kế và chế tạo các máy chế biếnphục vụ các lĩnh vực nêu
trên là một việc rất cần thiết và nặng nề. Việc chếbiến nông sản sau thu hoạch
đang đặt ra các nhiệm vụ thuộc các lĩnh vực trên, mấu chốt cơ bản là cần phải
cơ giới hóa toàn bộ các hoạt động nói trên. Từ đó đặt ra nhiệm vụ thiết kế và
chế tạo các thiết bị chế biến, với yêu cầu phù hợp điều kiện thiết kế và chế tạo
tại các cơ sở sản xuất cơ khí. Nhưng, với phương pháp thiết kế cũ, chậm và lạc
hậu, luôn làm cho các cơ sở cơ khí vừa và nhỏ bị thua thiệt về giá thành và
thời gian. Một công nghệ mới Công nghệ thiết kế CAD/CAE và mô phỏng 3D,
một công nghệ hiện đại, có thể giúp nhanh chóng đưara thiết kế với các tính
toán độ bền chi tiết, mô phỏng hoạt động của thiết bị, từ đó khẳng định sự làm
việc và tính linh hoạt của thiết bị trong thời gian ngắn gấp chục lần so với
phương pháp cũ đồng thời có thể bỏ qua giai đoạn chế thử.
Vì vậy việc nghiên cứu đưa ra áp dụng một phương pháp thiết kế
hiện đại và thuận tiện đang rất cần cho các cán bộ kỹ thuật cơ khí. Thiết kế
tính toán bằng phần mềm cho phép tính đúng tính đủ và tối ưu được kết cầu.
Từ đó tạo điều kiện cho chế tạo các thiết bị nhanh chóng và tin cậy, không qua
chế thử.
Đề tài "Nghiên cứu thiết kế tính toán thiết bị chế biến nhờphần mềm
INVENTOR", mong muốn đưa một công nghệ thiết kế mới vào sản xuất,
Giải quyết tốt vấn đề chế biến nông sản sau thu hoạch
2. Cơ sở khoa học và tính thực tiễn của đề tài
- Cơ sở khoa học: Đề tài nghiên cứu áp dụng nguyên lý thiết kế hiện đại
thông qua tính toán thiết kế một thiết bị thái lát dùng trong chế biến thức ăn
gia súc. Tính toán độ bền của các chi tiết như; trục, dao thái, cần gạt, .sử dụng
công cụ phần mềm INVENTOR, bảo đảm tốc độ tính toán nhanh, độ chính xác
tính toán cao, tính công nghệ tốt và có khả năng tối ưu một số kết cấu điển
hình, mà các phương pháp tính toán kinh điển khó khăn lắm mới đạt được.
- Tính thực tiễn: Từ một thiết bị đơn giản phương p háp thiết kế mới, hữu
hiệu và nhanh chóng được đưa vào sản xuất sẽ góp phần nâng cao năng lực thiết kế
cho vùng sản xuất nông nghiệp, đồng thời, nắm được công nghệ này có ích cho
việc đưa công nghệ cao vào đào tạo tại trường Cao đẳng và Đại học.
3. Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu ứng dụng một phương pháp tiên tiến vào thiết kế một thiết
bị, thông qua tính toán thiết kế một máy thái lát đơn giản. Nhờ sử dụng phần
mềm INVENTOR, sử dụng phương pháp thiết kế 3D và tối ưu một số chitiết
điền hình.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Về lý thuyết: Nghiên cứu kết cấu máy, tính toán động học và động lực
học, tính toán độ bền theo 3 bước: Thiết kế sơ bộ, thiết kết tính toán kỹ thuật
và kiểm nghiệm.
- Về thực nghiệm: Thực hiện chế tạo một mô hình thiết bị.
5. Nội dung nghiên cứu
Mở đầu
Chương 1.Tổng quan thiết kế cơ khí CAD/CAE và thiết bị chế biến
Tổng quan về công nghệ thiết kế CAD/CAE, các dạng máy chế biến, Máy thái cắt,
ý nghĩa, công dụng. Tình hình sử dụng máy chế biến ở Việt Nam và Thái Bình.
Chương 2. Tính toán thiết kế sơ bộ máy thái lát. Thiết kế sơ bộ động
học và động lực học, thiết kế sơ bộ kết cấu một số chi tiết theo nguyên lý chi
tiết máy.
Chương 3. Tính toán thiết kế bằng Inventor-Design Accelerator: Sử
dụng phần mềm tính toán và xây dựng kết cấu các chitiết chính, so sánh kết
quả với tính truyền thống.
Chương 4. Mô hình 3D bằng Inventor và mô phỏng kiểm nghiệm
bền bằng INVENTOR- STRESS ANALYSIS. Xây dựng mô hình 3D bằng
Inventor và mô phỏng chuyển động, kiểm tra độ bền bằng Stress Analysis.
Kết luận và kiến nghị


Chương 1
Tổng quan thiết kế cơ khí CAD/CAE
và thiết bị chế biến
Thiết kế thiết bị là một công việc phức tạp, đòi hỏi người thiết kế phải
có trình độ kiến thức chung và kiến thức chuyên ngành, phải có kỹ năng thiết
kế, nắm được các công cụ thiết kế, nhất là các côngcụ hiện đại CAD/CAE.
Với bất kỳ một thiết bị dù đơn giản, người thiết kếcũng cẫn phải đảm bảo đầy
đủ các yêu cầu kỹ thuật để khi sản phẩm được chế tạo, luôn đáp ứng được các
yêu cầu sử dụng.
1.1. Thiết kế cơ khí CAD/CAE
1.1.1. Thiết kế
Thiết kế là hoạt động thiết lập, tính toán, vẽ ra nguyên lý, các kết cấu,
các chi tiết của các cơ cấu, cụm cơ cấu, các máy móc, các công trình hay phần
mềm thể hiện qua tài liệu thiết kế (bao gồm các bảnvẽ, sơ đồ, bảng biểu, lưu
đồ) làm cơ sở cho kỹ sư công nghệ lập ra quy trình công nghệ chế tạo ra các
sản phẩm phục vụ cho một ngành nào đó. Để thiết kế,người thiết kế không
những nắm chắc các quá trình và hiện tượng diễn ra trong hệ thống kỹ thuật
chuyên ngành mà còn phải vận dụng các kiến thức tổng hợp về toán ứng dụng,
vật lý kỹ thuật, về kiến thức thuộc lĩnh vực kỹ thuật cơ khí (vẽ kỹ thuật, cơ lý
thuyết, nguyên lý chi tiết máy, sức bền vật liệu .). Trong thời đại công nghệ
thông tin, người thiết kế cần nắm được kỹ thuât lập trình và sử dụng phần
mềm thiết kế thành thạo.
Các bản vẽ kỹ thuật để chế tạo là sản phẩm cuối cùng của khâu thiết kế.
Chúng phải thỏa m2n hai mục đích: Bao gồm đầy đủ tất cả các thông tin cần
thiết để chế tạo và là một tiêu chí kiểm soát tuổi bền sản phẩm.
Trước, cuối thế kỷ 20, rất nhiều bản vẽ kỹ thuật được thực hiện bằng tay
với sự trợ giúp của bảng vẽ cơ khí. Sự ra đời của máy tính với giao diện người
dùng đồ họa đ2 có thể giúp thực hiện được việc tạo ra các mô hình và các bản
vẽ bằng các chương trình máy tính trợ giúp thiết kếCAD. Nhiều chương trình
CAD hiện nay cho phép tạo ra các mô hình ba chiều để có thể nhìn từ mọi góc
độ. Các chương trình CAD mô hình hóa vật thể đặc tiên tiến là một hệ thống
thiết kế hiện thực ảo. Những mô hình đặc như vậy cóthể được dùng làm cơ sở
cho các phân tích phần tử hữu hạn FEA và hoặc tính toán động lực dòng chảy
CFD của thiết kế. Cho đến ứng dụng gia công với trợgiúp máy tính CAM,
những mô hình này cũng có thể được dùng trực tiếp bằng phần mềm để tạo
'lệnh' cho việc chế tạo ra các đối tượng được mô tảbởi các mô hình đó, thông
qua các máy điều khiển số hóa bằng máy tính CNC, hoặc các tiến trình tự
động hóa mà không cần đến các bản vẽ trung gian.
Có 3 dạng thiết kế:
- Thiết kế thích nghi hay thiết kế cải tiến. Trên cơ sở thiết kế sản phẩm
đ2 có, tiến hành chỉnh sửa một sô bộ phận cho bền hơn, kinh tế hơn.
- Thiết kế phát triển. Trên cơ sở sản phẩm đ2 có, tạo một thiết kế mới,
đưa được các kỹ thuật mới, các công nghệ mới để sảnphẩm có tính năng vượt
trội về kỹ thuật cũng như về kinh tế.
- Thiết kế mới. Là sự sáng tạo ra sản phẩm mới, chưa từng có về tính
năng về kết cấu và công dụng.
Tùy theo dạng thiết kế có thể phân:
- Thiết kế hợp lý hóa, cải tiến
- Thiết kế theo kinh nghiệm
- Thiết kế công nghiệp
- Thiết kế tối ưu
1.1.2. Chi tiết và cơ cấu máy
1.1.2.1. Sản phẩm
Trong sản xuất cơ khí cũng như trong các lĩnh vực sản xuất khác, sản
phẩm là một danh từ quy ước chỉ vật phẩm được tạo ra ở giai đoạn chế tạo
cuối cùng của một cơ sở sản xuất (ví dụ như ở một tổ sản xuất hoặc phân
xưởng của nhà máy). Sản phẩm không phải chỉ là máy móc hoàn chỉnh đem

Tài liệu tham khảo
[1] Bài giảng thiết bị bảo quản và chế biến nông sảnthực phẩm, Đại học
Nông nghiệp Hà Nội.
[2] Bài giảng Lý thuyết tính toán thiết bị chế biến lương thực, Đại học
Nông nghiệp Hà Nội.
[3]. Bài giảng. Lý thuyết tính toán thiết bị chế biến rau quả, Đại học
Nông nghiệp Hà Nội.
[4]. Bài giảng Kỹ thuật chế biến nông sản- thực phẩm, Đạihọc Nông
nghiệp Hà Nội.
[5]. Bài giảng Tự động hoá trong chế biến nông sản, Đại học Nông
nghiệp Hà Nội.
[6]. Trần Đức Dũng, Giáo trình máy và thiết bị nông nghiệp, Tập I và tập II.
[7] Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, Tập 1 và tập 2, NXB Giáo dục
[8] Lê Xuân Hảo, Cơ sở khoa học xác định một số thông số của máy cắt
mỏng khoai tây, Luận án tiến sỹ kỹ thuật 2004.
[9] A.IA. Khôcolob, Cơ sở thiết kế máy chế biến thực phẩm, NXB
KHKT 1976.
[10] Đinh Bá Trụ, Hướng dẫn sử dụng INVENTOR, NXB KVKTQS
[11] Tuyển tập thiết kế hệ dẫn động cơ khí, NXB Khoa học và kỹ thuật
[12] PGS. TS. Phạm Xuân Vượng, PGS.TS.Trần Như Khuyên, (2006) Kỹ
thuật bảo quản nông sản. NXB Nông nghiệp
[13] Tài liệu trên mạng Internet, Google.com