Báo cáo khoa học: "thiết kế cơ cấu theo chỉ tiêu độ chính xác trong các thiết bị điều khiển cơ điện tử"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

50
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chế tạo các sản phẩm cơ khí có giá trị công nghệ cao là một h-ớng phát triển của nền công nghiệp hiện đại, khi thiết kế các sản phẩm này thì chỉ tiêu độ chính xác là chủ yếu. Trên cơ sở phân tích các sai số và các biện pháp giảm thiểu chúng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "thiết kế cơ cấu theo chỉ tiêu độ chính xác trong các thiết bị điều khiển cơ điện tử"

thiÕt kÕ c¬ cÊu theo chØ tiªu ®é chÝnh x¸c trong c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn c¬ ®iÖn tö PGS. TS. An HiÖp ThS. tr−¬ng hång quang Bé m«n ThiÕt kÕ m¸y Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §HGTVT Tãm t¾t: ChÕ t¹o c¸c s¶n phÈm c¬ khÝ cã gi¸ trÞ c«ng nghÖ cao lμ mét h−íng ph¸t triÓn cña nÒn c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i, khi thiÕt kÕ c¸c s¶n phÈm nμy th× chØ tiªu ®é chÝnh x¸c lμ chñ yÕu. Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c sai sè vμ c¸c biÖn ph¸p gi¶m thiÓu chóng. Bμi b¸o tr×nh bμy néi dung cña qu¸ tr×nh tæng hîp c¬ cÊu theo ®é chÝnh x¸c, cô thÓ lμ hai bμi to¸n: Tæng hîp ®éng häc vμ tæng hîp h×nh häc c¬ cÊu. Summary: Hi-tech mechanical product manufacturing is one trend of the developing modern industry. Accuracy is essential in designing these products. Based on analysis of errors and solutions to lessen them, the article provides synthesizing process as per accuracy, particularly; Dynamics synthesyzing and structural geometry synthesizing. kh©u c¸c khíp. c¸c c¬ cÊu c¬ b¶n thµnh mét xÝch ®éng häc cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn mèi i. ®Æt vÊn ®Ò quan hÖ biÕn ®æi hoÆc truyÒn chuyÓn ®éng víi M¸y mãc nãi chung, tuú theo chøc n¨ng ®é chÝnh x¸c nµo ®ã. Qu¸ tr×nh tæng hîp ®−îc lµm viÖc cã thÓ ®−îc chia lµm hai d¹ng: chia thµnh hai bµi to¸n: Tæng hîp ®éng häc vµ tæng hîp h×nh häc. D¹ng truyÒn vµ biÕn ®æi n¨ng l−îng nh−: m¸y gia c«ng, m¸y vËn chuyÓn, n©ng h¹, 1. Tæng hîp c¬ cÊu ®éng c¬, m¸y ph¸t... Lo¹i nµy lµm viÖc ë chÕ Lµ lùa chän, s¸ng t¹o hoÆc bè trÝ c¸c s¬ ®é t¶i träng vµ vËn tèc lín, chØ tiªu thiÕt kÕ ®å ®éng cña c¸c c¬ cÊu c¬ b¶n cã s½n thµnh chñ yÕu lµ ®é bÒn, ®é cøng vµ æn ®Þnh khi lµm mét s¬ ®å ®éng cã quy luËt gÇn ®óng víi yªu viÖc. cÇu chuyÓn ®éng cho tr−íc sao cho sai sè tæng hîp cña c¬ cÊu thiÕt kÕ ΔFΣ ≤ [Δ]. ë ®©y D¹ng truyÒn vµ biÕn ®æi tÝn hiÖu nh−: ThiÕt bÞ ®o, c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn c¬ ®iÖn tö... sai sè tæng hîp gåm 3 thµnh phÇn: th× chØ tiªu thiÕt kÕ lµ b¶o toµn quy luËt chuyÓn ΔyΣ = Δy0 + ΔCN + ΔSD ®æi gi÷a ®¹i l−îng vµo vµ ®¹i l−îng ra. Møc ®é - Δy0 lµ sai sè lý thuyÕt. Lµ hiÖu sè gi÷a b¶o toµn thÓ hiÖn ®é chÝnh x¸c cña m¸y. hµm vÞ trÝ cña c¬ cÊu lý thuyÕt y vµ hµm sè Trong bµi b¸o nµy chóng t«i tr×nh bµy tãm t¾t yªu cÇu y0. c¬ së tæng hîp c¬ cÊu theo chØ tiªu ®é chÝnh x¸c. Ta cã: Δy0 = y - y0 ii. néi dung VÝ dô: Ta cã hµm yªu cÇu y0 = kα. Trong ®ã y0 chuyÓn vÞ th¼ng, α chuyÓn vÞ gãc, k hÖ B¶n chÊt cña tæng hîp c¬ cÊu theo ®é sè chuyÓn ®æi. chÝnh x¸c lµ x¾p xÕp, bè trÝ hoÆc phèi hîp c¸c
α nhÊt nh»m h¹n chÕ sai sè c«ng nghÖ. D−íi ®©y lµ vµi vÝ dô vÒ c¸c biÖn ph¸p gi¶m thiÓu sai sè lý thuyÕt cña c¬ cÊu. a. Chän c¬ cÊu cã hμm vÞ trÝ gÇn ®óng víi y ph−¬ng tr×nh cho tr−íc Nh− ®· ph©n tÝch ë trªn ®Ó biÕn ®æi chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn thµnh chuyÓn ®éng quay ta cã ph−¬ng tr×nh yªu cÇu: y0 = kα. NÕu H×nh a chän c¬ cÊu b¸nh r¨ng - thanh r¨ng th× §Ó ®¶m b¶o biÕn ®æi chuyÓn ®éng tÞnh Δy0 = 0 nh−ng l¹i m¾c ph¶i mét lo¹t c¸c sai sè tiÕn thµnh chuyÓn ®éng quay (gãc α). Ta cã c«ng nghÖ v× c¬ cÊu nµy cã nhiÒu sai sè chÕ thÓ dïng c¬ cÊu b¸nh r¨ng - thanh r¨ng cã t¹o v× vËy cã thÓ thay thÕ b»ng 2 c¬ cÊu sin quan hÖ hµm vÞ trÝ y = r0.α. NÕu r0 = k th× sai (h×nh b) hoÆc tang (h×nh c). sè lý thuyÕt Δy0 = 0. C¬ cÊu sin cã sai sè lý thuyÕt: NÕu sö dông c¬ cÊu sin (h×nh a) th× kÕt rα 3 cÊu ®¬n gi¶n vµ Ýt tham sè chÕ t¹o h¬n nh−ng Δy 0 = − sin l¹i tån t¹i sai sè lý thuyÕt. 6 Cô thÓ lµ nÕu ta gäi y = rsinα lµ hµm vÞ trÝ Cßn c¬ cÊu tang cã sai sè lý thuyÕt lµ: cña c¬ cÊu sin. rα 3 Δy 0 g = tan α3 3 Khai triÓn Taylo: sin α = α − vµ sai sè 6 ë ®©y ta thÊy c¬ cÊu sin cã hµm vÞ trÝ gÇn α3 lý thuyÕt cña c¬ cÊu sin lµ Δy = −r 0 yªu cÇu h¬n v×: Δy 0 g > Δy 0 (h×nh d). . tan sin 6 H×nh b H×nh c - ΔCN lµ c¸c sai sè xuÊt hiÖn trong α qu¸ tr×nh gia c«ng vµ l¾p ghÐp gäi lµ sai sè c«ng nghÖ. §©y lµ mét ®¹i l−îng ngÉu nhiªn bao gåm c¸c sai sè vÒ kÝch th−íc, h×nh d¸ng, vÞ trÝ bÒ mÆt vµ ®é nh¸m. y y - ΔSD lµ sai sè sö dông xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc cña c¬ cÊu. VÝ dô: §é mßn, biÕn d¹ng do nhiÖt ®é, do lùc, khe hë l¾p ghÐp... y Môc ®Ých cña bµi to¸n lµ h¹n chÕ sai sè Δy° tang cña c¬ cÊu, v× vËy cÇn ph¶i lùa chän c¬ cÊu cã sai sè lý thuyÕt nhá nhÊt tøc lµ c¬ cÊu cã hµm vÞ trÝ gÇn ®óng víi ph−¬ng tr×nh cho tr−íc vµ cã nhiÒu ®iÓm trïng víi ph−¬ng tr×nh cho Δy° sin tr−íc; Phèi hîp c¸c c¬ cÊu c¬ b¶n trong xÝch ®éng häc ®Ó sai sè lý thuyÕt cña chóng triÖt tiªu nhau. Ngoµi ra ®Ó ®¬n gi¶n vµ dÔ chÕ t¹o z th× ph¶i lùa chän c¬ cÊu cã sè kh©u vµ khíp Ýt H×nh d
b. Phèi hîp c¬ cÊu ®Ó triÖt tiªu sai sè y z = Ta cã t−¬ng quan hay l 2 l1 V× sai sè lý thuyÕt cã thÓ (-) hoÆc (+) l2 hoÆc b»ng 0 tuú theo tõng c¬ cÊu. NÕu phèi Z = K Z nªn Δy0 = 0. y= l1 hîp hîp lý c¸c c¬ cÊu c¬ b¶n trong xÝch ®éng häc cã thÓ triÖt tiªu ®−îc c¸c sai sè lý thuyÕt c. Bè trÝ hîp lý c¸c khíp ®éng lμm gi¶m lµm sai sè tæng céng gi¶m. VÝ dô: Cã thÓ sö khe hë l¾p ghÐp hay t¨ng ®é æn ®Þnh khi lμm dông c¸c c¬ cÊu cïng tªn cã t¸c dông ng−îc viÖc nhau nh− c¬ cÊu sin vµ sin ng−îc trong c¬ VÝ dô: D−íi ®©y lµ hai kiÓu bè trÝ mòi dao cÊu chuyÓn h−íng chuyÓn ®éng cã khuyÕc trong c¬ cÊu khuyÕch ®¹i ®ßn kiÓu sin, nÕu bè ®¹i cña thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn (h×nh e). Gi¶ sö ta trÝ dao quay cïng phÝa nh− ph−¬ng ¸n 1 th× ph¶i x¸c ®Þnh quan hÖ gi÷a chuyÓn vÞ y trong ®ßn dÔ bÞ x« ngang lµm thay ®æi tû sè truyÒn c¬ cÊu sin vµ chuyÓn vÞ z trong c¬ cÊu sin a/b, ph−¬ng ¸n 2 bè trÝ hîp lý h¬n v× kh«ng ng−îc. Ta cã: ϕ = ϕ1 - ϕ0. lµm thay ®æi chiÒu dµi tay ®ßn (h×nh g). y B Ph−¬ng dÞch ngang b b a a l2 φ Ph−¬ng ¸n 1 Ph−¬ng ¸n 2 φ A l1 H×nh g z 2. Tæng hîp h×nh häc c¬ cÊu Môc ®Ých cña bµi to¸n lµ x¸c ®Þnh gi¸ trÞ H×nh e cña c¸c th«ng sè h×nh häc pi cña c¸c kh©u trong c¬ cÊu tho¶ m·n ®iÒu kiÖn Δy0 ≤ [Δy0]. z+A z+A Víi sin ϕ1 = vµ ϕ1 = arcsin , Tõ c¬ cÊu ®· ®−îc x©y dùng ë bµi to¸n ®éng l1 l1 häc. Ta x©y dùng hµm sè sai sè lý thuyÕt: B Δy0 = y - y0 = Φ(z,pi) - Φ0(z,ki) = ΔΦ0(z,pi) ϕ 0 = arcsin , l1 ΔΦ0(z,pi) lµ hµm sai sè lý thuyÕt phô z+A z+A thuéc vµo d¹ng cña hµm vÞ trÝ lý thuyÕt Φ so A ϕ = arcsin − ϕ 0 = arcsin − arcsin víi hµm sè yªu cÇu Φ0 vµ c¸c th«ng sè vÞ trÝ l1 l1 l1 cña c¸c kh©u pi. ViÖc x¸c ®Þnh c¸c tham sè pi MÆt kh¸c: tõ ΔΦ0(z,pi) cã thÓ dùa vµo c¸c ph−¬ng ph¸p nh−: y+B B ϕ = arcsin − arcsin l2 l2 - Tèi gi¶n tuÇn tù - XÊp xØ hµm sè, bao gåm: néi suy, xÊp xØ AB =, NÕu ®Æt: ®iÒu hoµ, xÊp xØ b×nh ph−¬ng nhá nhÊt, xÊp xØ l1 l 2 hµm sè theo ®a thøc Чебышев.
Do khu«n khæ bµi b¸o chóng t«i chØ tr×nh bÇy tãm t¾t c¸c b−íc thùc hiÖn bµi to¸n nh− sau: 1. LËp hµm vÞ trÝ lý thuyÕt cña c¬ cÊu. 2. TÝnh sai sè lý thuyÕt Δy0 = y - y0 3. Chän bËc ®a thøc gÇn ®óng cho hµm sai sè lý thuyÕt. 4. Chän kiÓu ®a thøc Чебышев vµ chuyÓn ®æi biÕn sè. 5. LËp vµ gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng hÖ sè nÕu chän ph−¬ng ph¸p xÊp xØ vµ lËp hÖ ph−¬ng tr×nh néi suy xÊp xØ b»ng ph−¬ng ph¸p néi suy. 6. KiÓm tra kÕt qu¶ xem cã tho¶ m·n yªu cÇu ®é chÝnh x¸c hay kh«ng. iii. kÕt luËn HiÖn nay trong s¶n xuÊt, c¸c thiÕt bÞ vµ m¸y mãc tù ®éng ®· trë thµnh phæ biÕn thay thÕ c¸c m¸y mãc truyÒn thèng; thiÕt kÕ theo chØ tiªu ®é chÝnh x¸c ®ãng vai trß quan träng ®Ó n©ng cao chÊt l−îng s¶n phÈm còng nh− ®¹t gi¸ trÞ kinh tÕ cao. Tr−íc yªu cÇu thùc tÕ s¶n xuÊt, néi dung gi¶ng d¹y c¸c m«n kü thuËt c¬ së cho ngµnh C¬ khÝ nhÊt lµ c¸c chuyªn ngµnh míi nh−: Tù ®éng ho¸ thiÕt kÕ c¬ khÝ, C¬ ®iÖn tö... cã lÏ còng nªn bæ xung nh÷ng kiÕn thøc trªn gióp cho ng−êi thiÕt kÕ cã quan ®iÓm toµn diÖn h¬n. Tµi liÖu tham kh¶o [1]. Л.Е.АНДР ЕЕВА. Элэменты проектирование и расчёт механизмов измер приборов. Москова “Машиностроение“ 1981. [2]. Ю.Д. ПЕРВЦКИЙ. Расчёт и конструирование точных механизмов. Лениград “ашиностроение“ 1976 [3]. Hamilton M. Mabie, Charles F. Reinholtz. Mechanisms and dynamics of machinery. NXB John wiley & sons. New York (1998 printed in Singapore)♦