Giáo trình thiết kế cơ cấu đàn hồi cho sản phẩm phun ép nhựa phần 2

Việc sử dụng đúng các ràng buộc giúp cân bằng giữa các mấu kẹp cần có độ bền, khả năng lắp ráp và đường thẳng với thực tế của sự thay đổi và dung sai của bộ phận.. Đối với hầu hết các ứn

CHƯƠNG 4 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU ĐÀN HỒI

Mục tiêu chương 4: Trình bày về khái niệm cơ bản của khóa đàn hồi

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

1) Trình bày được các cách ràng buộc dùng cho khóa đàn hồi 2) Trình bày được các cấp phân tách khóa đàn hồi

Thay vì làm gián đoạn các chủ đề khác bằng một cuộc thảo luận chi tiết về các khái niệm ràng buộc và tách rời, những chủ đề này được đề cập chi tiết ở đây

Ràng buộc đã được giới thiệu trong Chương 1 là yêu cầu cơ bản nhất trong 4 yêu cầu chính đối với khóa đàn hồi Nó cũng đã được thảo luận trong Chương 2 về ứng dụng và sử dụng các bộ định vị và khóa như các tính năng ràng buộc

Tách rời là mức độ mà việc duy trì lắp ráp có tính năng độc lập với nhau Nó có các ứng dụng quan trọng để hiểu hành vi khóa và cải thiện hiệu suất khóa

4.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA SỰ RÀNG BUỘC

Xem xét ý thức hoặc rõ ràng về các ràng buộc trong các liên kết không phải là thông lệ Nhiều nhà thiết kế đã quen với việc chỉ định các

ốc vít có ren và quen với các thực hành thiết kế cho các liên kết bằng cách

sử dụng ốc vít ren Liên kết có ren đạt được ràng buộc theo cách khá đơn giản: ốc vít được thêm và thắt chặt cho đến khi tải kẹp kết quả đủ để ngăn chặn chuyển động tương đối trong khớp Sự hạn chế giữa các phần được nối xảy ra tự động và đưa ra quyết định rõ ràng về ràng buộc trong thiết kế tệp đính kèm dây buộc nhanh là không cần thiết

nhận thức được rằng nhiều nguyên tắc thiết kế liên quan đến các phương pháp liên kết khác không hoạt động cho khóa đàn hồi

Quan trọng nhất, và không giống như các ốc vít có ren, không thể kéo căng trong các tính năng nhanh để tạo tải trọng kẹp đáng kể Có được tải kẹp thông qua uốn cong tính năng là có thể, nhưng không hiệu quả và không được khuyến khích Trong mọi trường hợp, vì nhựa có xu hướng giãn ra dưới áp lực, ngay cả khi một số tải kẹp được thiết kế thành một miếng nhựa, cuối cùng nó sẽ thư giãn và tải kẹp sẽ bị mất Nghệ thuật của thiết kế khóa đàn hồi chỉ đơn giản là thiết kế đường thẳng đó vào giao diện khi bắt đầu Việc sử dụng đúng các ràng buộc giúp cân bằng giữa các mấu kẹp cần có độ bền, khả năng lắp ráp và đường thẳng với thực tế của sự thay đổi và dung sai của bộ phận

4.1.1 Đánh giá ràng buộc

Hãy nhớ lại rằng chuyển động của một vật thể trong không gian được mô tả bởi ba chuyển động tịnh tiến và ba chuyển động quay cho tổng số 6 chuyển động (6 bậc tự do) Trong trường hợp của khóa đàn hồi, đây là cách mô tả mối quan hệ vị trí của phần giao nhau với phần

cơ sở Các tính năng hạn chế được sử dụng để hạn chế chuyển động

và loại bỏ một cách có hệ thống các mức độ chuyển động từ phần giao nhau đến giao diện phần cơ sở Một số người có cảm giác trực quan về các ràng buộc và tự động áp dụng các nguyên tắc ràng buộc vào thiết kế khóa đàn hồi Đối với những người khác, một sự hiểu biết về ràng buộc phải được phát triển

Vì các tính năng ràng buộc đang hạn chế phần giao nhau với phần

cơ sở, nên các vectơ ràng buộc (nghĩa là tính năng làm việc) được hiển thị trong các thao tác như tác động lên phần giao nhau để ngăn chặn chuyển động của nó Bởi vì đang thiết kế khóa đàn hồi cho đường với

ràng buộc hoàn hảo, các lực giữa tất cả các cặp ràng buộc được xác định tĩnh Nói cách khác, chúng ta có thể tính toán chúng bằng các nguyên tắc cơ học và thống kê mà không phải lo lắng về tỷ lệ lò xo một phần hoặc lực dư thừa Đối với hầu hết các ứng dụng, việc đạt được các ràng buộc hoàn hảo trong khi tránh sự lỏng lẻo có thể có giữa các phần sẽ yêu cầu dung sai bằng không Tất nhiên, không bỏ qua một tình huống thường tốn chi phí và thường không thực tế Hình học phần phức tạp

và tuân thủ một phần cũng tạo ra ràng buộc hoàn hảo khá không thực tế trong thực tế

4.1.2.1 Ràng buộc hoàn hảo

Ràng buộc hoàn hảo ngụ ý hiệu quả liên kết hoàn hảo hoặc 100% trong đó ngăn chặn chuyển động của bộ phận bằng cách sử dụng số lượng điểm hạn chế tối thiểu và hệ thống liên kết được xác định tĩnh Sự hiểu biết

về một số đặc điểm của ràng buộc hoàn hảo sẽ cung cấp cơ sở cho khái niệm thực tế hơn về ràng buộc thích hợp

Hãy nhớ lại rằng một mặt phẳng được xác định bởi ba điểm và một đường thẳng là hai điểm và một hệ thống gồm ba, hai và một điểm có thể xác định vị trí một đối tượng một cách hoàn hảo Một đối tượng trong không gian (phần giao nhau), Hình 4.1a có thể được hạn chế di chuyển trong một bậc tự do bằng cách hạn chế nó tại ba điểm (một mặt phẳng) như trong Hình 4.1b Tiếp theo, việc thêm hai điểm vào một phía của đối tượng sẽ hạn chế chuyển động trong một bậc tự do khác, Hình 4.1c Một điểm duy nhất ở một phía khác của đối tượng sẽ hạn chế chuyển động trong bậc tự do thứ ba, Hình 4.1d Vị trí đối tượng hiện được xác định chính xác bởi mặt phẳng, đường thẳng và điểm đơn Điều này có thể chấp nhận được miễn là không có lực nào tác động lên vật thể để di chuyển nó ra khỏi vị trí này Trong các sản phẩm, các lực là một phần của thực tế thiết kế, vì vậy không chỉ cần định vị chính xác là cần thiết

để hạn chế đối tượng

(a) Một đối tượng hình chữ nhật sẽ

được định vị cho một đối tượng khác (b) Đầu tiên, ba điểm xác định một mặt phẳng

(c) Thứ hai, hai điểm xác định

một đường thẳng (d) Thứ ba, một điểm duy nhất hoàn thành định vị

(e) Ngàm khống chế lực ở mặt

định vị (f) Các lực khống chế tạo thành một hợp lực

(g) Trong khóa đàn hồi, các

đường bao được giữ chặt bởi

lực lượng bên ngoài nào đang tìm cách di chuyển nó ra khỏi vị trí Một

bu lông đi qua bộ phận dọc theo đường FR và được siết chặt để tạo ra tải kẹp sẽ làm được điều này Tuy nhiên, trong trường hợp khóa lắp, sẽ không dựa vào tải kẹp Các tính năng sẽ không gây ra tải kẹp, nhưng sẽ chống lại chuyển động có thể được đặt một cách chiến lược để chúng chỉ cần chạm vào vật thể (một đường thẳng đến đường thẳng), Hình 4.1g Điều này thể hiện một khóa đàn hồi ràng buộc hoàn hảo (Giống như các lực ở trên, hiệu ứng hạn chế của ba tính năng cũng có thể được biểu thị như một kết quả).Chương 3 đã thảo luận về tính cần thiết của các tính năng ràng buộc khoảng cách càng xa càng tốt cho độ bền Quy tắc thiết kế đó có thể được xây dựng thêm bằng cách sử dụng ví dụ này về ràng buộc hoàn hảo Để tối

đa hóa lợi thế cơ học cho cường độ và giảm thiểu độ nhạy kích thước theo từng hướng, ba điểm ràng buộc phẳng phải được sắp xếp theo diện tích lớn nhất của vật thể, hai điểm ràng buộc tuyến tính được bố trí theo diện tích lớn nhất tiếp theo của vật thể và điểm đơn chống lại khu vực lớn thứ ba So sánh tính ổn định vốn có của sự sắp xếp trong Hình 4.2a với sự không ổn định của sự sắp xếp trong Hình 4.2b Mặc dù cái sau đúng về mặt kỹ thuật đối với sự ràng buộc hoàn hảo, rõ ràng nó thiếu lợi thế cơ học chống lại các lực bên ngoài và sự mạnh mẽ về chiều so với cái trước Nếu đối tượng

là một khối lập phương và tất cả các cạnh có kích thước bằng nhau thì sao? Một số phán đoán được yêu cầu tùy thuộc vào yêu cầu của ứng dụng, nhưng theo quy định, ràng buộc ba điểm sẽ được chọn để chống lại các lực cao nhất hoặc để kiểm soát các kích thước quan trọng nhất

a) Ràng buộc hoàn toàn, định vị

chắc chắn và ổn định chống lại

các ngoại lực

b) Ràng buộc hoàn toàn, nhưng độ cứng vững và độ ổn định kém

Các nguyên tắc khoảng cách để tối đa hóa độ ổn định của đối tượng đối với các điểm ràng buộc ban đầu cũng đúng với các điểm hạn chế được thêm vào để giữ đối tượng chống lại các điểm ràng buộc.

Lưu ý rằng trên thực tế, định vị ba điểm về mặt lý thuyết có thể trông không giống ba điểm và nó không nhất thiết là vị trí tiếp xúc đầu tiên giữa các bộ phận liên kết và cơ sở cũng không nhất thiết phải là định vị hạn chế nhất

4.1.2.2 Ràng buộc đúng

Ràng buộc hoàn hảo là lý tưởng Trong thực tế, thiết kế khóa đàn hồi

là một sự thỏa hiệp giữa ràng buộc hoàn hảo và thực tế của một ứng dụng nhất định Khi đã thiết kế theo các hướng dẫn ràng buộc, có thể nói rằng

cơ cấu đàn hồi đã được ràng buộc đúng, nghĩa là trong giới hạn của dung sai và với sự trợ giúp của tuân thủ cục bộ, liên kết là một xấp xỉ hợp lý của ràng buộc hoàn hảo Một lời giải thích thực tế về ràng buộc thích hợp

là nó tồn tại khi không có vi phạm thô bạo đối với các quy tắc xác định ràng buộc không phù hợp Đó là sự vắng mặt của các ràng buộc dưới mức

và giảm thiểu các điều kiện quá hạn chế Khi các bộ phận được ràng buộc đúng cách, chúng sẽ có các đặc điểm mong muốn sau: Có thể được lắp ráp

mà không buộc các bộ phận lại với nhau, có thể dùng dung sai mối lắp lỏng giữa các tính năng ràng buộc trong liên kết Phân tích tĩnh của các lực trên các tính năng ràng buộc là có thể,không có lực dư tồn tại giữa các cặp ràng buộc sau khi lắp ráp

4.1.2.3 Ràng buộc thích hợp trong ít hơn 6 bậc tự do

Thường sử dụng một ứng dụng được định nghĩa như một ví dụ về ràng buộc thích hợp và yêu cầu phần giao nhau phải được hạn chế trong chính xác 6 chuyển động Không được quên rằng khi mối lắp có thể di chuyển (được kiểm soát hoặc tự do), ràng buộc thích hợp có thể tồn tại với

hoặc phá vỡ Một lỗi dưới ràng buộc phổ biến là thiết kế sao cho khóa phải mang lực theo hướng không phù hợp Khóa yếu và chỉ nên được sử dụng để chống chuyển động theo hướng tách Các tính năng định vị phải được sử dụng để ngăn chặn tất cả các chuyển động khác Một lỗi phổ biến dưới ràng buộc thứ hai là không đặt các bộ định vị để có lợi thế cơ học tối đa Điều này liên quan đến các thảo luận về sự ổn định và Hình 4.2 Bởi vì hình dạng phần khóa rất phức tạp, nó trở thành một khu vực chủ quan cao Một sự sắp xếp định vị có thể không bị hạn chế về mặt kỹ thuật nhưng nó có thể kém ổn định hơn mức có thể Sự khác biệt giữa ràng buộc thích hợp và hơn hoặc dưới ràng buộc thường là vấn đề mức

độ, không phải là tuyệt đối

• Căng thẳng tính năng tăng: Sự giao thoa giữa các cặp ràng buộc

có thể tạo ra các lực dư bên trong Có thể có các thiệt hại ngắn hạn hoặc dài hạn

• Sự vênh một phần và biến dạng nhiệt khi các phần tham gia không giống như vật liệu mở rộng và co lại ở các mức giá trị khác nhau Điều này là khó coi và cũng có thể dẫn đến thiệt hại

và thất bại tính năng dài hạn

Một lỗi phổ biến là thử thiết kế quá hạn chế bằng cách chỉ định dung sai cực kỳ gần Điều này sẽ làm tăng chi phí của các bộ phận và, trong khi

nó có thể loại bỏ lắp ráp khác nhau hoặc ngăn ngừa hư hỏng tính năng trong quá trình lắp ráp Một lỗi phổ biến khác là nhầm lẫn giữa các ràng buộc quá mức với cường độ cao hơn trong tệp đính kèm

Có hai loại vi phạm quá hạn chế: các tính năng đối lập và các tính năng dư thừa Các tính năng trong đối lập là nghiêm trọng hơn

nhiều dòng hành động đồng tuyến tính chống lại cùng một lực chuyển động các cặp ràng buộc đó là dư thừa theo hướng đó, Hình 4.3a Nói cách khác, một trong các cặp ràng buộc có thể được gỡ bỏ hoặc thay đổi để loại

bỏ một dòng hành động dư thừa mà không thay đổi điều kiện ràng buộc tổng thể của hệ thống Đó chính xác là những gì bạn nên làm Xác định cặp ràng buộc nào ít hiệu quả nhất hoặc đắt hơn để tạo khuôn và loại bỏ nó hoặc sửa đổi nó Thiết kế tất cả cường độ cần thiết vào cặp ràng buộc còn lại, Hình 4.3b

Sự dư thừa trong ràng buộc dẫn đến chi phí thêm trong các bộ phận

vì nó liên quan đến các cặp ràng buộc thêm và nó đòi hỏi dung sai gần hơn

để đảm bảo sự tiếp xúc đồng thời của các cặp dự phòng Tuy nhiên, hầu hết thời gian, quá hạn chế do các tính năng dư thừa không nghiêm trọng

về hiệu suất đính kèm Với các tính năng dư thừa, chúng ta có thể thiết

kế một cặp ràng buộc là giúp đỡ cho cặp kia (ngay cả khi sự trợ giúp đó

là không mong muốn) Đây không phải là trường hợp với các tính năng đối nghịch

b Hạn chế quá mức do các tính năng trong phần đối lập

Sự đối lập xảy ra khi hai cặp ràng buộc có các đường hành động đồng tuyến tính đang hoạt động theo hai hướng ngược nhau, Hình 4.4a Bởi vì chúng có các vectơ đối nghịch, các cặp ràng buộc sẽ giới hạn lẫn nhau và khả năng gây sát thương cao Trừ khi dung sai giữa các cặp này được giữ khá gần (trên cả hai phần), rất có thể trong hầu hết các tổ hợp,

sẽ có một số sự lỏng lẻo ban đầu dọc theo trục đó hoặc các bộ phận sẽ yêu cầu lực bổ sung để tham gia vì sự can thiệp giữa các cặp Sự căng thẳng kết quả và căng thẳng còn lại có thể làm cho các tính năng thư giãn và nới lỏng theo thời gian

b) Ràng buộc dư

thừa đã bị loại bỏ

Bỏ một cặp ràng buộc và làm cho cặp kia thêm chắc hơn

a) Ứng dụng trên bề mặt của khối

Một trong hai bộ định vị này

là dư thừa

F

F F

Hình 4.3: Siêu định vị do đặc tính dư thừa

Ngay cả khi thiết kế với độ chính xác cao (dung sai nhỏ) để ngăn chặn sự lỏng lẻo hoặc căng thẳng giữa các cặp, Hình 4.4b, liên kết sẽ không mạnh mẽ để giãn nở hoặc co lại theo trục đó, Hình 4.4c Nếu các bộ phận được làm bằng vật liệu tương tự, hiệu ứng nhiệt có thể là tối thiểu Tuy nhiên, một số chất dẻo có thể có tốc độ giãn nở nhiệt khá khác nhau tùy thuộc vào sự liên kết hoặc đặc điểm của vật liệu nên việc có các vật liệu giống hệt nhau có thể không đảm bảo chống lại các vấn đề Nếu sự co giãn hoặc co giãn nhiệt là một vấn đề và các tính năng phải đối lập nhau, hãy cố gắng đặt chúng càng gần nhau càng tốt để giảm thiểu chênh lệch kích thước thực tế khi xảy ra sự co giãn và co lại

Cố định tốt nhất cho các tính năng đối lập là thay thế hoặc thiết kế lại các cặp ràng buộc vấn đề để chuyển động theo cả hai hướng dọc theo trục được đề cập chỉ bị chống lại ở một trong các cặp, Hình 4.5a Lựa chọn thứ hai là thêm các cải tiến tuân thủ tại một trong các vị trí có vấn đề, Hình 4.5b

4.1.2.6 Các quy tắc ràng buộc chung

c) Độ chính xác dung sai sẽ không được bù do ảnh

hưởng của nhiệt

Giãn nở và phá hủy ràng buộc Giãn nở và cong vênh một phần

±0.05

±0.05

Hình 4.4: Đặc tính của ràng buộc đối diện

• Đã sửa lỗi (khóa đàn hồi) bị ràng buộc chính xác trong 6 bậc

ưu tiên cho độ bền Chuyển động lắp ráp đẩy thường tối đa hóa bậc tự do được loại bỏ bởi các khóa và không được ưa thích.

• Quá hạn chế do các cặp ràng buộc đối lập là không mong muốn

và nó nên được thay đổi nếu có thể Đôi khi, nó là một điều cần thiết thực tế Để bù lại, sử dụng các cải tiến tuân thủ hoặc nếu hiệu ứng nhiệt là tối thiểu, có thể sử dụng dung sai gần giữa các cặp ràng buộc

• Quá hạn chế do các cặp ràng buộc dư thừa là không hiệu quả và không cần thiết

• Một điều kiện dưới ràng buộc là không thể chấp nhận và phải được thay đổi

a) Nếu các lực tồn tại theo cả hai hướng, hãy thiết kế lại để hạn chế chuyển động ở một cặp ràng buộc

b) Nếu các yêu cầu về lực hoặc căn chỉnh chỉ theo một hướng, có thể sử dụng phù hợp

Thành thêm vào pin

Nêm thêm vào để chặn

Không có khoảng hở cho phép ở đây

Nếu một bên có yêu cầu căn chỉnh, thì hãy làm đúng ở nơi khác

Nếu có một lực bên ngoài tác động

chỉ một bên, thì hãy làm đúng ở nơi

đánh giá, người thiết kế có thể sử dụng bảng tính ràng buộc để hiểu các tương tác của các tính năng giao diện và đưa ra quyết định dẫn đến tối

ưu hóa giao diện

Các bảng tính được hiển thị ở đây được dán nhãn và đánh dấu cho mục đích minh họa Bảng tính đó có thể được sao chép và phóng to để người đọc sử dụng Sử dụng bảng tính ràng buộc để đánh giá một số thiết kế hiện có trước khi sử dụng nó trong quá trình phát triển ứng dụng mới Các bước sau đây giải thích cách sử dụng bảng tính Bảng 4.1 được dán nhãn để người đọc có thể theo dõi

Dạy bản thân về sự ràng buộc có thể rất tẻ nhạt, phần lớn phụ thuộc vào mức độ trực quan của người người thiết kế về khái niệm ràng buộc Nếu không có sự hiểu biết ràng buộc, cách duy nhất để học là đấu tranh với nó Học trong một nhóm nhỏ nơi các vấn đề ràng buộc có thể được tranh luận và thảo luận thường hiệu quả hơn là cố gắng học một mình Bảng tính ràng buộc và các bước tiếp theo là điểm khởi đầu cho việc học Những độc giả khác nhau có thể thích cách tiếp cận khác và nên thoải mái sửa đổi quy trình cho đến khi họ thấy thoải mái Kết quả quan trọng là người đọc hiểu được ràng buộc và có thể nhận ra các vi phạm ràng buộc trong liên kết

Bảng 4.1:

1 Nhắc lại cuộc thảo luận về ràng buộc hoàn hảo và độ ổn định của

bộ phận, xác định các hướng mong muốn cho ràng buộc phẳng và tuyến tính từ quan điểm của hình học bộ phận Mặc dù không phải lúc nào cũng

có thể đặt các tính năng ràng buộc ở những điểm tốt nhất hoặc hiệu quả nhất, nhưng điều quan trọng là tránh đặt chúng ở những điểm kém hiệu quả nhất Về mặt dịch thuật, điều này liên quan đến việc đánh dấu hai trục mong muốn hơn cho ràng buộc ba điểm và hai trục mong muốn hơn cho ràng buộc hai điểm (Khoanh tròn hoặc tô sáng các cột thích hợp) Về phía xoay của bảng tính, các hướng có thể cho ràng buộc quay cũng phải được xác định Những nhận dạng này có thể giúp ích khi lựa chọn giữa các lựa chọn thay thế ràng buộc sau này trong quy trình thiết kế

• Khoảng cách giữa các cặp ràng buộc (với vectơ cường độ song song) ảnh hưởng đến cả lợi thế cơ học chống lại lực và

kỳ quy ước ký hiệu nào họ chọn, nhưng nói chung, quy ước ký hiệu phải dựa trên sự hạn chế của phần liên kết Hiệu ứng lực có thể bao gồm bất kỳ hoặc tất cả những điều sau đây:

• Tất cả các lực trong liên kết do các đầu vào tải đáng kể cho ứng dụng

• Tham gia hướng và lực lượng lắp ráp

• Lực tách

4 Liệt kê tất cả các cặp ràng buộc Chúng có thể được liệt kê theo bất

kỳ thứ tự nào, nhưng thứ tự ưu tiên và dễ nhất để làm việc là:

• Đầu tiên liệt kê tất cả các cặp định vị thiết lập mặt phẳng liên kết Đây là định hướng ba điểm hoặc phẳng từ ví dụ ràng buộc hoàn hảo

• Tiếp theo liệt kê các cặp định vị thiết lập hạn chế tuyến tính (hai điểm)

• Tiếp theo liệt kê các cặp định vị thiết lập hạn chế điểm đơn

• Cuối cùng, liệt kê các cặp khóa Dán nhãn tất cả các bộ định vị

tự nhiên bằng một N như một lời nhắc nhở rằng chúng có thể cần sự chú ý đặc biệt nếu chúng được sử dụng làm trang web tinh chỉnh hoặc tuân thủ

5 Xác định sự đóng góp mà mỗi cặp ràng buộc thực hiện để loại bỏ các mức độ chuyển động tịnh tiến Làm việc trên đầu trang tính bằng sáu cột dịch Người đọc có thể muốn thử nghiệm hai cách để thực hiện điều này và chọn cách phù hợp nhất: (1) Các cặp ràng buộc được xem là một lần và tất cả bậc tự do bị xóa bởi cặp đó được xác định hoặc (2) mỗi bậc tự

do được xem xét và sự đóng góp của từng cặp ràng buộc (nếu có) cho bậc

tự do đó được xác định

• Sử dụng phân số để chỉ ra sự đóng góp ước tính của các cặp hoạt động song song và có cùng ý nghĩa Đó là thuận tiện và nói chung chính xác để giả định sức mạnh và độ cứng tương đương,

do đó đóng góp tương đương Ví dụ, nếu một bảng được giữ cố định bởi tám cặp khóa hoạt động song song, mỗi cặp sẽ nhận được giá trị 8 trong ô thích hợp

• Kiểm tra khả năng chuyển động dưới hoặc quá hạn chế bằng cách nghiên cứu các mục trong các cột Các cột có tổng số ít hơn một cột bị hạn chế Các cột có tổng số một được ràng buộc đúng Các cột có tổng số lớn hơn một có thể bị giới hạn quá mức; kiểm tra các cặp ràng buộc với các quy tắc cho ràng buộc thích hợp

phục bằng cách loại bỏ cặp kém hiệu quả nhất (vì lợi thế cơ học

và độ mạnh của chiều) và điều chỉnh bảng tính cho phù hợp

• Nếu tồn tại quá nhiều ràng buộc do sự đối lập cặp ràng buộc tồn tại, hãy sửa nó nếu có thể và điều chỉnh bảng tính cho phù hợp hoặc ghi lại điều kiện để xem lại sau Lưu ý sự cần thiết phải tuân thủ tính năng dọc theo trục đó

• Một cách để khắc phục sự ràng buộc quá mức do sự ràng buộc

dư là bằng cách loại bỏ cả hai hướng di chuyển trong một cặp ràng buộc (giải pháp ưu tiên nhất) Một cách khác là cung cấp tính năng tuân thủ tại một trong các ràng buộc

• Trong trường hợp tuân thủ không thể sử dụng được hoặc không hiệu quả, dung sai chặt chẽ giữa các cặp ràng buộc đối lập là cần thiết, nhưng đây là giải pháp ít được ưu tiên nhất Đánh giá tác động của sự giãn nở nhiệt tương đối bằng sự co lại của các bộ phận và khả năng cong vênh hoặc hư hỏng tính năng

• Xác định cặp ràng buộc chính dựa trên các yêu cầu căn chỉnh và/hoặc độ mạnh của ứng dụng Lập kế hoạch sử dụng cặp này làm mốc để định vị tất cả các tính năng ràng buộc khác trong liên kết

6 Xác định tất cả các hướng dịch và các cặp ràng buộc tương ứng:

• Yêu cầu cường độ cao để chống lại lực lượng giao diện Đánh dấu chúng bằng một chữ “F”

• Yêu cầu độ chính xác vị trí để đáp ứng yêu cầu căn chỉnh Đánh dấu chúng bằng một chữ “A”

• Nếu các yêu cầu về cường độ hoặc căn chỉnh được xác định theo cả hai hướng dọc theo cùng một trục, thì nên tránh sự hạn chế quá

8 Xác định các hướng dịch và các cặp ràng buộc tương ứng trong đó

có thể xảy ra sự giãn nở và co lại do tác động nhiệt Đánh dấu chúng bằng một chữ “T”

• Theo những hướng này, nên tránh sự ràng buộc quá mức theo hướng ngược chiều chuyển động Nếu không, việc tuân thủ theo một trong những hướng đó sẽ được yêu cầu Đánh dấu bằng một chữ “C”

để loại bỏ tất cả các uốn cong có thể Tuân thủ một phần thường

là một vấn đề trong các phần với hình dạng cơ bản của bảng điều khiển

• Xác nhận các cặp ràng buộc này được đặt cách đều nhau để đảm bảo chống lại uốn cong một phần

• Thêm các tính năng làm cứng như gân để tăng độ cứng một phần thường là mong muốn

11 Xác định sự đóng góp mà mỗi cặp ràng buộc thực hiện để loại bỏ các chuyển động quay Làm việc tính bằng ba chuyển động xoay

• Xoay được loại bỏ thông qua các cặp ràng buộc hoạt động

• Sử dụng phân số để chỉ ra sự đóng góp ước tính của mỗi cặp Giả sử sức mạnh và độ cứng tương đương.

• Lưu ý rằng, tương tự như hiệu ứng được mô tả trong mục số 4 ở trên, mỗi cặp đôi liên quan đến các vectơ cường độ song song, nhưng là một cặp, chúng sẽ tạo ra chuyển động theo hướng ngược lại

• Như với các cặp ràng buộc hoạt động song song để ngăn chặn chuyển động tịnh tiến, tính hiệu quả trong độ bền và độ ổn định kích thước tăng khi khoảng cách giữa các cặp ràng buộc tăng

• Kiểm tra để xác minh không có giới hạn trên hoặc dưới ràng buộc Nếu có, sửa nó và điều chỉnh bảng tính Chú ý xác nhận rằng không thay đổi bất kỳ điều kiện ràng buộc tịnh tiến

Bảng 4.2 cho thấy cách bảng tính có thể được đưa ra cho ví dụ ràng buộc hoàn hảo được giới thiệu trước đó trong chương với một lực bên ngoài và yêu cầu vị trí được thêm vào như trong Hình 4.6 Bảng 4.3 cho thấy cách bảng tính có thể được đưa ra cho ứng dụng đơn giản nhưng thực

tế hơn trong Hình 4.7 Ứng dụng này là một biến thể nhỏ của ứng dụng chuyển đổi được hiển thị trong Hình 2.4 Ứng dụng Chương 4 bị hạn chế quá mức khi quay quanh trục Z Người đọc có thể muốn đánh giá ứng dụng

đó bằng cách sử dụng bảng tính để xem mức độ hạn chế xoay vòng được thể hiện như thế nào Một lần nữa, hãy có sẵn một số bộ phận (ví dụ: mô hình Máy tính) để giúp trực quan hóa các hành vi của bộ phận nếu bạn có

ý định thực hiện các ví dụ này bằng bảng tính

Ví dụ về việc sử dụng bảng tính đối tượng bị ràng buộc hoàn toàn hiển thị tr

ong Hình 5.7 (Axis: T

+y +x -x

-y -z

Ngoại lực tác dụng lên phần giao nhau theo hướng -y

Sự lắp cố định

là cần thiết tại

bề mặt này

F -y

Hình 4.6: Một khóa lắp bị ràng buộc hoàn toàn với một số yêu cầu được

minh họa cho ví dụ về bảng tính ràng buộc trong Bảng 4.2

Khoảng cách thích hợp là cần thiết ở xung quanh đường bao khi lắp ráp

+z

+x -x

+x -y

-x

Hình 4.7: Một ứng dụng mở được minh họa cho ví dụ bảng tính ràng

4.2 KHÓA TÁCH RỜI

Khóa tách rời là mức độ mà sự duy trì khóa độc lập với hành vi lắp ráp của nó Hiểu về tách rời và các tùy chọn thiết kế khóa bổ sung mà nó cung cấp sẽ giúp nhà thiết kế cải thiện thiết kế khóa và giải quyết vấn đề

về hiệu suất khóa Phần này mô tả tính năng tách rời chi tiết bằng cách sử dụng mooc congxon thông thường làm ví dụ Xem phần thảo luận về hiệu quả khóa trong Phần 2.1 và 2.2

4.2.1 Các cấp tách rời

Có một số cách mà các khóa đàn hồi có thể được “tách rời-tháo được” và có thể chia nhỏ chúng thành bốn “cấp độ” Các cấp độ được xác định dựa theo việc phân tích lắp ráp “tách rời” như thế nào và việc phân tích hành vi duy trì Các cấp độ cũng có thể được xếp hạng dựa theo hiệu quả Đây là quan trọng bởi vì việc tách rời càng hiệu quả, chúng ta càng có thể tạo ra khóa duy trì liên quan đến lực lắp ráp

Bởi vì móc công xôn nhạy cảm nhất với mối liên kết giữa lắp ráp

và giữ, sẽ sử dụng nó để giải thích việc tách rời Trong một móc công xôn điển hình, hành vi lắp ráp bị ảnh hưởng bởi uốn cong, ma sát, chiều cao lắp và góc mặt chèn Trong cùng một móc, sự duy trì khóa bị ảnh hưởng bởi lực uốn, ma sát, chiều cao bắt và góc mặt giữ Như vậy, cả lắp ráp và duy trì là liên quan trực tiếp đến lực uốn, ma sát và chiều cao bắt Các góc mặt chèn, chỉ ảnh hưởng đến lắp ráp và góc mặt chèn chỉ ảnh hưởng đến duy trì

Trong móc công xôn, mọi thay đổi được thực hiện đối với dầm sẽ ảnh hưởng đến cả lắp ráp và duy trì Làm cho tăng lực uốn cũng làm tăng sức căng ở gốc của nó trong quá trình lắp ráp lệch và tăng lực cần thiết để lắp ráp, làm cho nó khó thao tác hơn Mặt khác, móc được làm mỏng để

dễ lắp ráp, nó trở nên yếu Chúng ta có thể thấy các mối quan hệ này trong các tính toán cơ bản cho lực lắp ráp (F ) và lực duy trì (F )

Lực lắp ráp tối đa gần bằng lực duy trì tối đa

Hình 4.8: Một công xôn với không tách rời (Cấp 0)

• Cùng một biến (góc) được sử dụng trong các tính toán, sự khácbiệt duy nhất là góc mặt chèn được sử dụng trong tínhtoán lắp ráp và góc mặt giữ được sử dụng trong tínhtoán cường độ duy trì

(Để thảo luận, sẽ bỏ qua thay đổi tương đối nhỏ trong thời điểmnày, lực lệch khi nó di chuyển trên các mặt chèn và giữ, cũng bỏqua sự thay đổi ở các góc mặt khi dầm lệch hướng)

4.2.1.2 Tách rời cấp 1

Đối với móc được hiển thị trong Hình 4.9, các biến độc lập duy nhất chúng ta phải làm việc với điều chỉnh lắp ráp và duy trì khóa là các mặt chèn và mặt giữ Bằng cách làm góc mặt chèn thấp, chúng ta có thể có lực lắp ráp thấp hơn nhưng không có vấn đề gì bằng cách thay đổi góc chèn, giảm lực lắp ráp cuối cùng sẽ bị giới hạn bởi giới hạn uốn của dầm Điều này cũng đúng với hành vi duy trì, có thể cải thiện việc duy trì bằng cách tăng góc mặt giữ nhưng một lần nữa, chúng bị giới hạn bởi hành vi uốn cong của dầm

Có thể cố gắng làm một cái gì đó với ma sát trên các mặt chèn và giữ nhưng vẫn bị giới hạn bởi cái dầm Vì vậy, đối với móc đúc công xôn thông thường, lắp ráp và hành vi duy trì cuối cùng phụ thuộc vào giới hạn uốn của dầm Khóa trong Hình 4.9 là một phần (nhưng không hiệu quả) được tách rời ở các mặt chèn và giữ Tóm lại, có thể chỉ ra rằng kiểu móc công xôn này tương đối kém hiệu quả liên quan đến lắp ráp và duy trì tách rời và nó không thể được thực hiện tốt hơn Đây là mức độ tách rời cấp 1

Tách rời điển hình trên một cái móc tối thiểu α nhỏ nhất

và β = 90˚

Tách tối đa tại α nhỏ nhất và β Lớn hơn 90˚

Góc chèn được làm thấp

hơn thông thường

a) Điều chỉnh góc mặt giữ để tăng lực giữ

b) Điều chỉnh mặt chèn theo góc mặt để giảm lực chèn

Góc duy trì là lớn hơn góc chèn Góc giữ là lớn hơn góc chèn

4.2.1.3 Phân tách cấp 2

Sự gia tăng đáng kể về hiệu quả tách rời xảy ra khi chúng ta chuyển sang phân tách cấp độ 2 như được minh họa bằng các móc tác dụng phụ trong Hình 4.10 Đơn giản chỉ cần xoay cơ chế duy trì 90o gây ra những thay đổi lớn trong hành vi của móc Phương trình của lực uốn (FP) trong dầm công xôn là:

bây giờ là chiều rộng (w = 1) Với các giá trị mới này, giá trị của biểu thức (wt2) là (1 x 52 = 25): Theo tính toán này, cường độ duy trì của móc chuyển động bên này có thể bằng gấp 5 lần độ bền của một cái móc tương tự với việc tách rời 1 (Biến dạng móc là có thể và hiệu quả thực tế có thể không cao đến 5, nhưng sự cải thiện vẫn còn đáng kể.) Thay đổi duy nhất là xoay sang một bên.

Sự tách rời cấp 2 xảy ra khi các biến khác nhau được sử dụng trong các phương trình Trong móc side-action, xoay bắt 90o trên dầm gây ra chiều rộng dầm (w) và độ dày (t) các biến để thay đổi trong các phương trình Tuy nhiên, các phương trình (uốn) tương tự được sử dụng, và chúng được áp dụng cho cùng một tính năng (dầm) Khóa cấp 2 có thể được sử dụng hoặc không

Mặt giữ “Hướng tác

b) Để tách, dầm phải uốn quanh phần dày hơn

4.2.1.4 Phân tách cấp 3

Phân tách cấp 3 xảy ra khi các hành vi lắp ráp và lưu giữ khác nhau trong cùng một tính năng yêu cầu các phương trình khác nhau để đánh giá Điều này mang lại sự độc lập cao hơn nữa giữa các hành vi lắp ráp và duy trì, do đó, tăng khả năng kiểm soát của nhà thiết kế trên mỗi người trong

số họ Sự tách rời cấp 3 xảy ra một cách tự nhiên trong khóa bẫy, Hình 4.13a, trong đó lắp ráp liên quan đến uốn chùm và được đánh giá bằng các phương trình uốn Tuy nhiên, độ lưu giữ phải được đánh giá bằng các phương trình cho hành vi chùm tia dưới nén dọc trục Hãy nhớ lại rằng khóa bẫy là một trong những tính năng khóa mong muốn hơn để dễ lắp ráp

và cường độ duy trì

Một ví dụ khác về phân tách cấp 3 được thể hiện trong Hình 4.13b Trong cặp khóa bắt vòng này, chèn liên quan đến uốn chùm, nhưng duy trì liên quan đến cắt vật liệu và sức căng Một lần nữa, duy trì được đánh giá với các tính toán khác nhau so với lắp ráp Với vòng lặp, mức độ tách rời (1 hoặc 3) phụ thuộc vào góc của mặt giữ trên mặt bắt

Nhìn chung, các khóa có phân tách cấp 3 vốn đã mạnh hơn các khóa

có phân tách cấp 1 hoặc 2

4.2.1.5 Phân tách cấp 4

Việc tách rời cấp độ 4 liên quan, việc sử dụng các tính năng khác nhau để lắp ráp, duy trì, sự khác biệt lớn trong hiệu suất lắp ráp, hiệu suất duy trì là có thể Trong ví dụ, các khóa mỏng và linh hoạt trên phần liên kết tham gia thông qua một lỗ trên bề mặt của phần cơ sở, Hình 4.14a (Có thể vật liệu phần liên kết tương đối cứng và sẽ không chịu được các biến dạng lớn) Một khi phần tham gia được đặt đúng chỗ, một chốt được đẩy vào phần tham gia Các chốt phần đính kèm phần tham gia thường là khóa đàn hồi Khi được cài đặt, chốt sẽ ngăn các móc bị lệch và nhả ra Độ bền duy trì của phần liên kết với phần đính kèm của phần đế có thể rất cao và

(a) Bẫy, theo định nghĩa, là tách rời cấp 3

Dầm chống phân táchthông qua cường độ nén(b) Một vòng lặp là Cấp độ 3 nếu sức cản để giải phóng là quá căng và cắt

Dầm chặn chuyển động theo hướng ngược lại

Hình 4.12: Tách cấp 3

(a) Một chốt riêng biệt lấp đầy khoảng trống giữa các khóa để tránh

lệch và nhả Các khóa được

tham gia Chốt được tham gia

(b) Một tính năng trên phần thứ ba ngăn khóa bị lệch

Hình 5.15 Phân tách cấp 4 trong ứng dụng bezel

Bề mặt

rắn Mặt

nghiêng

Chốt

Móc

Khóa chống phóng thích thông qua độ bền kéo

Vấu

Hình 4.13: Tách cấp 4

Hình 4.14: Phân tách cấp 4 trong ứng dụng bezel

Một ví dụ khác về phân tách cấp 4 được thể hiện trong một ứng dụng

bề mặt rắn, Hình 4.14 Trong ứng dụng này, một vật rắn được đặt trên một

bề mặt bằng cách sử dụng các vấu được bố trí xung quanh chu vi của nó Các vấu được chèn vào các lỗ trên bề mặt và chất rắn được trượt trên bề mặt để mỗi vấu di chuyển vào khu vực hẹp của lỗ Không có khóa xảy ra khi các vấu tham gia Khi vật rắn đã ở vị trí, khung bezel được đặt trên vật rắn và được đẩy vào tương tác với bề mặt Các chân mạnh mẽ trên khung bezel lấp đầy các lỗ phía sau vấu để ngăn vật rắn trượt và các móc trên khung giữ nó ở vị trí trên bề mặt Độ bền giữ cho vật rắn lên bề mặt có thể rất cao vì đây là chức năng của cường độ của chân và vấu

4.2.2 Tóm tắt tách

Các tính năng lưu giữ ảnh hưởng đến cả lắp ráp và duy trì

Hình 4.15: Các cải tiến của quá trình giữ không tách rời

• Sự tách rời cấp 2 xảy ra khi các biến khác nhau được sử dụng trong các phương trình Trong móc tác dụng phụ, việc xoay 90

độ trên chùm tia làm cho các biến độ rộng của chùm (w) và độ dày (t) thay đổi trong các phương trình

• Sự tách rời cấp độ 3 xảy ra khi các hành vi lắp ráp và lưu giữ hoàn toàn khác nhau đòi hỏi các tính toán khác nhau

• Việc tách lớp 4 yêu cầu sử dụng các tính năng khác nhau để lắp ráp và lưu giữ

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ VÀ PHÂN TÍCH CƠ CẤU ĐÀN HỒI

Mục tiêu chương 5: Trình bày về tính chất thiết kế và phân tích cơ

cấu đàn hồi

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

1) Trình bày được điều kiện ban đầu của quá trình phân tích

2) Trình bày được cách đánh giá và điều chỉnh thiết kế

Phân tích và hoàn thiện thiết kế cho tính năng ràng buộc, các tính năng định vị, trong hầu hết các trường hợp, ít yêu cầu việc phân tích độ bền và cứng Không giống như khóa, bộ định vị không cần thiết phải cân bằng các lực và biến dạng lắp ráp Nếu cần đánh giá độ bền của một bộ định vị, các tính toán độ bền cắt hoặc nén sẽ được thực hiện Vì lý do đó, việc tính toán tính năng của bộ định vị không được thảo luận trong chương này

Để chuẩn bị cho phân tích tính năng, người thiết kế phải xác định mục đích cụ thể của việc phân tích Họ phải truy cập vào dữ liệu cần thiết

để mô tả các tính chất vật liệu của sản phẩm được đề cập Việc phân tích liên quan đến việc đánh giá các tính năng cho bất kỳ hoặc tất cả những điều dưới đây, đôi khi trong nhiều điều kiện môi trường:

5.1 ĐIỀU KIỆN BAN ĐẦU CHO PHÂN TÍCH TÍNH NĂNG

Để có một phân tích tính năng đáng tin cậy, một số điều kiện tiên

cấu ràng buộc Ràng buộc đã được giới thiệu trong Chương 1 và được thảo luận chi tiết hơn trong Chương 2 và 4.

Thiết kế liên kết phải mạnh mẽ về mặt kích thước nhất có thể Mặt chuẩn chính và phụ trên cả hai phần nên được chọn với các tính năng ràng buộc Lý tưởng nhất, cặp định vị có kích thước quan trọng nhất sẽ làm mặt chuẩn cho tất cả các tính năng ràng buộc khác Điều này làm giảm yêu cầu

về dung sai thấp và có ý nghĩa là các lực tác động lên các tính năng dễ dự đoán hơn Luôn ghi nhớ ba yêu cầu áp dụng cho phân tích: sức mạnh, hạn chế và độ bền Tất nhiên, mục tiêu cuối cùng của phân tích là đảm bảo sức mạnh của tính năng

5.2 THIẾT KẾ DẦM CÔNG XÔN DỰA QUY TẮC NGÓN TAY PHẢI

Ví dụ: khi tính năng dầm công xôn với tỷ lệ chiều dài/chiều dày 2:1 xuất hiện trong một ứng dụng, không cần tính toán để biết rằng chúng sẽ có vấn đề

Các kích thước hiển thị trên bản vẽ dầm:

Lr Chiều dài tính năng duy trì Y Chiều dày vành

5.2.1 Độ dày dầm tại đáy

Bởi vì kích thước và đặc điểm của thành phần thứ nhất thường cố định, chúng là những ràng buộc đầu tiên đối với thiết kế tính năng Vì vậy,

sẽ bắt đầu nơi dầm gặp thành phần thứ nhất Một dầm có thể kéo dài từ một vách hoặc bề mặt theo nhiều cách, phổ biến nhất là một phần nhô ra

90o từ mặt phẳng

Nếu dầm nhô ra khỏi vách, Hình 5.2a, thì độ dày của dầm tại đế của

nó (Tb) phải bằng khoảng 50 đến 60% độ dày của vách Dầm mỏng hơn 50% có thể có vấn đề về rót và dòng chảy Dầm dày hơn 60% có thể có vấn đề làm mát ở chân đế vì tiết diện dày Điều này có thể dẫn đến các ứng suất dư và lỗ rỗng cao sẽ làm suy yếu tính năng (tại điểm chịu ứng suất lớn nhất) và các vết lõm ở phía đối diện của vách vốn không thể chấp nhận khi xuất hiện trên bề mặt

Nếu dầm là phần mở rộng của tường, Hình 5.2b, thì (Tb) phải bằng

độ dày của tường Nếu độ dày của dầm phải nhỏ hơn độ dày của tường, nên sử dụng sự thay đổi dần độ dày theo chiều dài của dầm (với tỷ lệ 1: 3)

từ tường đến độ dày của dầm mong muốn để tránh tập trung ứng suất và làm đầy khuôn

5.2.2 Chiều dài dầm

Tổng chiều dài công xôn (Lt) được tạo thành từ chiều dài dầm (Lb)

và chiều dài tính năng duy trì (Lr), Hình 5.3 Hai yếu tố này được xem xét riêng biệt vì khi tính toán độ uốn, chỉ bao gồm phần dầm mềm của móc

Độ dài khả thi của dầm chưa biết, nhưng có thể thiết lập độ dài tương đối của dầm trước Sau đó, có thể điều chỉnh chiều dài tính năng duy trì vào chiều dài dầm để có tổng chiều dài móc Lý tưởng nhất là trong quá trình thiết kế được tự do chọn chiều dài dầm mà không có bất kỳ hạn chế nào, nhưng thường tổng chiều dài dầm bị giới hạn bởi không gian có sẵn hoặc kích thước bộ phận tham gia

Chiều dài dầm (Lb) nên có độ dày ít nhất là 5 × dầm (5 × Tb) nhưng

độ dày gần bằng 10 × (10 × Tb) được ưu tiên hơn Dầm có thể dài hơn 10

× độ dày, nhưng sự cong vênh và điền đầy có thể trở thành vấn đề

a) Vuông góc với vách (Ngoài mặt phẳng) b) Trong mặt phẳng từ cạnh

Hình 5.2: Độ dày dầm ban đầu

Chiều dài dầm (Lb) nên thấp nhất là 5x Tb

Chiều dày bằng 10 x Tb nên được lựa chọn

hơn để lắp ráp nhưng cũng trở nên yếu hơn để giữ lại Tỷ lệ chiều dài và

độ dày cao hơn được khuyến nghị cho các loại nhựa cứng hơn và giòn hơn

5.2.3 Góc mặt nêm

Góc mặt nêm sẽ ảnh hưởng đến lực lắp ráp Góc càng dốc, lực cần thiết để làm lệch móc và đưa vào vị trí cố định càng cao

Lý tưởng nhất là góc của mặt chèn phải càng thấp càng tốt để lực lắp ráp thấp, Hình 5.4 Góc 25 – 35 là hợp lý Các góc từ 45 trở lên rất khó lắp ráp và nên tránh Đối với móc công xôn thông thường, góc mặt nêm ban đầu cũng sẽ tăng lên trong quá trình chèn; một lý do chính đáng khác để bắt đầu với góc đó càng thấp càng tốt Sự thay đổi về góc mặt nêm này sẽ được thảo luận trong phần sau

5.2.4 Chiều dài mặt giữ

Độ sâu của mặt duy trì (Y), đôi khi được gọi là “under-cut”, xác định dầm sẽ lệch đi bao nhiêu trong quá trình lắp ráp và tách, Hình 5.14a (“Sự tách rời” có nghĩa là cả hai tách ra ngoài ý muốn do một lực lượng bên ngoài hoặc là chủ đích tháo lắp từ đầu) Đối với tỷ lệ chiều dài dầm (Lb) đến độ dày (Tb) trong phạm vi 5: 1, độ sâu mặt duy trì lại ban đầu (Y) phải nhỏ hơn Tb Đối với tỷ lệ Lb = Tb gần bằng 10: 1, độ sâu mặt duy trì lại ban đầu có thể bằng Tb Nhựa cứng hơn (mô đun cao hơn) có thể có độ lệch ít hơn trong một chiều dài nhất định so với nhựa mềm hơn

Nói chung, đối với dầm/cơ cấu giữ, chiều sâu mặt duy trì đầy đủ nên được sử dụng để làm lệch và quay lại móc Do đó chiều sâu mặt lưu sẽ bằng độ võng (Y ¼ d) Điều này giúp đảm bảo rằng các lực tách trên phần bắt xảy ra càng gần trục trung hòa của dầm càng tốt và giảm thiểu lực quay

ở phần cuối của dầm có thể góp phần vào việc giải phóng ngoài ý muốn.Khi tính toán phân tích dựa trên một giới hạn biến dạng đã biết của vật liệu, có thể xác định độ võng tối đa cho phép Độ sâu mặt duy trì tối đa sau đó được đặt bằng với độ lệch tối đa cho phép

5.2.5 Góc mặt giữ

Góc mặt duy trì sẽ ảnh hưởng đến trạng thái duy trì và tách Góc càng dốc, độ bền và lực tháo gỡ càng cao, Hình 5.5b

β ~ 45 o thì Khóa mở sẽ không thoát tải

β ~ 55 o thì Khóa mở sẽ thoát tải ít

β ~ 80 o - 90 o khóa đóng sẽ có tải cao hơn

Hình 5.5: Chiều dài và góc mặt duy trì ban đầu

Đối với khóa nhả mà không có lực tách bên ngoài nào tác động lên

bộ phận tham gia (ngoài lực tách tác dụng thủ công có chủ ý), góc mặt duy trì khoảng 35˚ thường được chấp nhận, Hình 5.5b Góc chính xác sẽ phụ thuộc vào hệ số ma sát giữa các vật liệu và độ cứng thực tế của vật liệu làm khóa Nếu ứng dụng là ứng dụng có số lượng chu kỳ sử dụng cao dự kiến (như với một khớp có thể di chuyển), thì góc thấp hơn sẽ được ưu tiên để giảm tải theo chu kỳ trên cả khóa và tính năng tham gia Nếu khóa chỉ được nhả ra một số lần giới hạn, thì có thể có góc cao hơn

Nếu một số lực tách bên ngoài tương đối thấp được cho, thì góc mặt duy trì khoảng 45o là điểm khởi đầu sẽ hợp lý Một lần nữa, xem xét ma sát

và độ cứng dầm Các khóa này có thể vẫn là một kiểu tháo, nhưng lực tách bằng y sẽ cao và không khuyến khích số chu kỳ tháo nhiều

Nếu khóa phải chống lại các lực tách bên ngoài cao, thì không nên sử dụng khóa mở và khóa cố định hoặc đóng (cần phải tháo gỡ thủ công để tháo

Việc sử dụng độ lớn của một góc có giá trị nằm trong khoảng giá trị của góc ngưỡng và 90o trên mặt duy trì có thể được yêu cầu bởi vì nó sẽ tương thích nhiều chiều hơn một chút và chắc chắn hơn một chút so với góc 90o có thể cung cấp, Hình 5.6.

2.2.7 Độ dày dầm tại tính năng duy trì

Thông thường bề dày dầm tại mặt duy trì (Tr) bằng với bề dày tại đáy (Tb), Hình 5.7a Tuy nhiên, khi các biến dạng ở đáy cao, việc thu hẹp dầm theo chiều dài của nó sẽ giúp phân bố đồng đều hơn các biến dạng qua dầm và giảm khả năng kéo căng quá mức ở chân dầm, Hình 5.7b Tỷ

lệ côn thường (Tb: Tr) nằm trong khoảng từ 1,25: 1 đến 2: 1 Ở các dầm ngắn hơn, việc tạo côn có thể giảm biến dạng ở đáy tới 60% Tuy nhiên, việc tạo côn cũng sẽ làm giảm cường độ duy trì Việc tạo côn là một giải pháp khả thi cho các biến dạng cao, khi các ràng buộc thiết kế buộc một dầm vi phạm quy tắc chiều dài và chiều dày tối thiểu 5:1

Không tạo côn một dầm công xôn từ mặt duy trì đến mặt đáy Điều

đó hầu như di chuyển tất cả lực căng xuống đáy móc và rất có thể xảy ra

Không thể lắp ráp bởi điều kiện giao thoa

Lắp ráp phù hợp

β ≥ β ngưỡng

β = 90°

Cải thiện phân bố biến dạng dọc theo dầm có nghĩa là biến dạng thấp hơn ở vách, đặc biệt là trong các dầm ngắn hơn

b) Độ côn 2:1 (Tb=2 x Tr) thông thườnga) Không độ côn, Tb=Tr

Hình 5.7: Độ dày dầm ở cuối, dầm tiết diện

và độ côn dầm không đổi

2.2.8 Chiều rộng dầm

Hầu hết các dầm có chiều rộng không đổi từ đáy đến mặt giữ Khi gặp trường hợp này, chiều rộng dầm không ảnh hưởng đến biến dạng lắp ráp tối đa nhưng nó ảnh hưởng đến lực lắp ráp, lực tháo rời và độ bền duy trì Thực tế là biến dạng không phải là một hàm của chiều rộng dầm khi chiều rộng không đổi có nghĩa là độ bền dầm có thể tăng lên bằng cách tăng chiều rộng mà không làm tăng biến dạng, Hình 5.8a Đây có thể là một giải pháp thay thế để tăng độ dày dầm khi cần thêm

chiều rộng có thể làm giảm biến dạng ở chân đế, nhưng không hiệu quả bằng giảm dần độ dày Khi một dầm kéo dài trong mặt phẳng từ một bức vách vốn đã mỏng, thì việc thu hẹp chiều rộng có thể là lựa chọn duy nhất.

Một dầm phải có độ rộng 4:1 theo chiều rộng cho mức giảm biến dạng tương tự như một dầm có độ dày 2:1

Lực lắp ráp và dộ

cứng bền thấp hơn Đối với các dầm tương đương khác, biến dạng

tối đa sẽ không thay đổi theo chiều rộng dầm

Lực lắp ráp và độ bền cứng cao hơn

b) Ảnh hưởng của chiều rộng dầm cao

Khi tỷ lệ chiều rộng và chiều dài của dầm tia tăng lên, trạng thái trở nên ít giống như một dầm và giống như một tấm hơn, ngưỡng là khoảng Wb > Lb

Dầm dạng tấm

c) Chiều rộng dầm côn

Dầm với chiều rộng côn 4:1

5.3 ĐÁNH GIÁ BIẾN DẠNG BAN ĐẦU

Với các giá trị quan trọng cho kích thước móc, biết độ võng, độ dày

và chiều dài Nếu chiều rộng dầm không đổi, tính toán nhanh sơ bộ tối đa biến dạng lắp ráp tại cơ sở có thể được thực hiện:

Kết quả có thể được so sánh với biến dạng tối đa cho phép (Hãy nhớ, để đánh giá hành vi lắp ráp sử dụng giới hạn biến dạng động nếu có) Tính toán sớm này sẽ cho biết nếu thiết kế móc đề xuất gần hợp lý với biến dạng cho phép tối đa Đừng lo lắng nếu biến dạng tính toán vượt quá mức cho phép tới 50% Khác điều kiện chưa được xem xét sẽ có xu hướng làm giảm biến dạng thực tế trong phân tích cuối cùng Như bạn trở nên quen thuộc với cách những điều kiện này ảnh hưởng đến sự biến dạng, bạn sẽ có cảm giác làm thế nào những hiệu ứng này sẽ ảnh hưởng đến số lượng biến dạng cuối cùng Các điều kiện bao gồm:

• Có thể làm lệch hướng vật liệu gốc tại cơ sở tính năng trong quá trình lắp ráp

• Tính năng nối tiếp có thể bị lệch trong quá trình lắp ráp

Mặt khác, nếu phép tính chỉ ra biến dạng tối đa vượt xa mức cho phép biến dạng (ví dụ: bằng 100% trở lên), sau đó việc thay đổi kích thước dầm ban đầu (độ dày, chiều dài, hoặc độ sâu khuôn mặt duy trì) có thể được thực hiện

Một lần nữa, hãy nhớ rằng các quy tắc được trình bày trong phần này

là hữu ích để thiết lập kích thước ban đầu cho móc dầm công xôn hoặc tính năng (khóa đàn hồi) khác Các bước phân tích và sử dụng cuối kiểm tra vẫn được yêu cầu để đảm bảo hiệu suất tính năng đáp ứng tất cả các yêu cầu ứng dụng Đến tóm tắt một số nhận xét trước đó: