Báo cáo khoa học: "ứng dụng dynamic designer motion để thiết kế mô phỏng một số cơ cấu cam thông dụng"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Nguyễn Phương Hà Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

82
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết kế Cam là một công việc phức tạp. Từ tr-ớc đến nay ng-ời ta th-ờng dùng các ph-ơng pháp cổ điển để thiết kế nh- trong [1] và [7]. Trong bài báo này giới thiệu một ph-ơng pháp thiết kế dựa trên các phần mềm trong ngành cơ khí. Kết quả là sẽ tốn rất ít thời gian và ng-ời thiết kế có thể nhìn cụ thể cơ cấu Cam cần thiết kế.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "ứng dụng dynamic designer motion để thiết kế mô phỏng một số cơ cấu cam thông dụng"

øng dông dynamic designer motion ®Ó thiÕt kÕ m« pháng mét sè c¬ cÊu cam th«ng dông PGS. TS. An hiÖp KS. Bïi vò hïng Bé m«n ThiÕt kÕ m¸y Khoa C¬ khÝ - Tr−êng §¹i häc GTVT Tãm t¾t: ThiÕt kÕ Cam lμ mét c«ng viÖc phøc t¹p. Tõ tr−íc ®Õn nay ng−êi ta th−êng dïng c¸c ph−¬ng ph¸p cæ ®iÓn ®Ó thiÕt kÕ nh− trong [1] vμ [7]. Trong bμi b¸o nμy giíi thiÖu mét ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ dùa trªn c¸c phÇn mÒm trong ngμnh c¬ khÝ. KÕt qu¶ lμ sÏ tèn rÊt Ýt thêi gian vμ ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ nh×n cô thÓ c¬ cÊu Cam cÇn thiÕt kÕ. Summary: CAM designing is a hardjob. Conventional methods have been used so far as in [1] and [7]. The article introduces a designing method based on mechanical engineering software. As the result it costs less time and the designer can see indetails the structure of CAM to be designed. Tèi −u ho¸ viÖc thiÕt kÕ tr−íc khi ®−a vµo s¶n xuÊt i. ®Æt vÊn ®Ò ii. néi dung Dynamic Designer/Motion (DDM) thùc ra 1. Giao diÖn ng−êi dïng lµ mét phÇn mÒm m« pháng ®éng häc vµ Dynamic Designer lµ mét phÇn mÒm ®éng lùc häc cña c¬ cÊu m¸y, ®−îc dïng nghiªn cøu m« h×nh thùc t¹i ¶o ®−îc tÝch hîp trong mét sè hÖ thèng CAD (cô thÓ lµ phÇn víi m«i tr−êng cña Inventor. Sö dông c¸c tÝnh mÒm AuTodesk Inventor). Víi phÇn mÒm nµy n¨ng vÒ giao diÖn cña phÇn mÒm ta sÏ t×m ra ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ thiÕt kÕ vµ kiÓm tra ®ång . gi¶i ph¸p nghiªn cøu c¸c c¬ cÊu phøc t¹p. thêi t¹o ra m« h×nh vµ xem chóng lµm viÖc. Tr×nh ®¬n kÐo Motion Thanh c«ng cô Motion Tr×nh duyÖt M«i tr−êng ®å ho¹ Motion
b. LÖnh t¹o chuyÓn ®éng - Tr×nh duyÖt Intellimotion Browser (trong chÕ ®é motion) lµ c«ng cô rÊt h÷u dông khi Chóng ta biÕt chuyÓn ®éng cña khíp bao ph¸t triÓn mét m« h×nh ¶o trªn Dynamic gåm c¸c tham sè: ChuyÓn vÞ, vËn tèc vµ gia Designer. Tr×nh duyÖt Intellimotion Browser tèc vµ chóng lµ c¸c hµm cña thêi gian.Trong hoµn toµn thÝch øng víi giao diÖn cña Dynamic Designer/Motion cã 5 lo¹i hµm Inventor, nã còng cung cÊp ®Çy ®ñ c¸c tÝnh chuyÓn ®éng cña mét khíp lµ: Constant n¨ng cña Windows nh− c«ng nghÖ “kÐo – function (hµm h»ng), Step function (hµm nh¶” (drag and drop). b−íc), Harmonic function (hµm ®iÒu hoµ), - Tr×nh ®¬n Motion cã c¸c chøc n¨ng Spline function (hµm ®a tuyÕn), ADAMS t−¬ng tù nh− tr×nh duyÖt Intellimotion Browser, function Expression (biÓu thøc hµm ADAMS). nh−ng nã ®−îc bè trÝ trong thanh tr×nh ®¬n kÐo xuèng cña Inventor. Tr×nh ®¬n nµy dïng ®Ó c. LÖnh t¹o c¸c lo¹i t¶i träng khëi t¹o, quan s¸t kÕt qu¶ vµ xuÊt d÷ liÖu. CÇn chó ý ®Õn Thanh c«ng cô Motion gåm c¸c biÓu - T¶i träng t¸c dông chñ yÕu lµ lùc vµ m«men t−îng ®Ó sö dông nhanh c¸c chøc n¨ng khi xo¾n. quan s¸t m« h×nh chuyÓn ®éng chñ yÕu lµ quan s¸t c¸c kÕt qu¶ m« pháng. §ång thêi - Liªn kÕt ®µn håi: bao gåm lß xo th¼ng, lß xo còng ®Ó thiÕt ®Æt m« pháng, ®iÒu khiÓn h×nh xo¾n, gi¶m chÊn th¼ng vµ gi¶m chÊn xo¾n. ¶nh vµ c¸c kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh d÷ liÖu. - Träng lùc 2. C¸c lÖnh chÝnh trong Dynamic d. LÖnh t¹o c¸c lo¹i tiÕp xóc (Contact) designer motion Khi nghiªn cøu c¬ cÊu chóng ta chó ý Trong Dynamic Designer/Motion cã quy ®Õn ba lo¹i rµng buéc sau ®©y: Khíp, chuyÓn ®Þnh mét sè lo¹i tiÕp xóc sau: TiÕp xóc ®iÓm - ®éng vµ t¶i träng. ®−êng, tiÕp xóc ®−êng - ®−êng vµ tiÕp xóc 3D. a. C¸c lÖnh t¹o khíp: Cã hai lo¹i khíp c¬ e. C¸c lÖnh m« pháng b¶n trong Dynamic Designer Motion. Khi x©y dùng vµ m« pháng thµnh c«ng c¬ + Khíp ®Ó rµng buéc quan hÖ chuyÓn cÊu, ta cã thÓ sö dông rÊt nhiÒu c«ng cô ®éng gi÷a hai kh©u b»ng liªn kÕt gi÷a chóng. m¹nh trong Dynamic Designer ®Ó ph©n tÝch + Khíp c¬ së ®Ó ¸p ®Æt c¸c rµng buéc chÝnh x¸c c¸c kÕt qu¶ m« pháng. Ta cã thÓ h×nh häc chuÈn. t¹o file ho¹t c¶nh, xuÊt d÷ liÖu sang Microsoft Khíp b¶n lÒ: Khíp VÝtme: Screw Excel, xuÊt c¸c th«ng tin m« pháng sang mét Revolute Joint Joint phÇn mÒm phÇn tö h÷u h¹n (FEA), kiÓm tra Khíp trô: Cylindrical Khíp c¬ së Parrallel Joint Axis: Parrallel Axis Jprim sù giao nhau gi÷a c¸c kh©u, vÏ ®å thÞ kÕt qu¶ Khíp cÇu: Spherical Khíp c¬ së Inline: cña rÊt nhiÒu ®Þnh d¹ng phô thuéc vµo ph¹m Joint Inline Jprim vi nghiªn cøu. Khíp tr−ît: Khíp c¬ së InPlane: Translational Joint InPlane Jprim 3. øng dông trong lý thuyÕt thiÕt kÕ Khíp c¸c ®¨ng: Khíp c¬ së cam Universal Joint Orientation: a. Mét sè ®Æc ®iÓm khi thiÕt kÕ c¬ cÊu Orientation Jprim Cam Khíp ph¼ng: Planar Khíp c¬ së Joint Perpendicular: C¬ cÊu Cam lµ mét trong nh÷ng c¬ cÊu Perpendicular Jprim th−êng dïng nhÊt hiÖn nay, ®Æc biÖt lµ trong Khíp cøng (khíp cè c¸c m¸y tù ®éng cÇn cã sù phèi hîp nhÞp ®Þnh): Fixed Joint
nhµng nh÷ng ®éng t¸c ®ång thêi hoÆc kÕ tiÕp chuyÓn ®éng vµ c¸c ®Æc tr−ng ®éng lùc häc nhau cña c¸c c¬ cÊu chÊp hµnh. Së dÜ nh− cña c¬ cÊu. vËy lµ v× so víi c¸c c¬ cÊu kh¸c, ®Æc biÖt lµ Th«ng th−êng quy luËt chuyÓn ®éng cã c¸c c¬ cÊu toµn khíp thÊp, c¬ cÊu Cam cã gia tèc cùc ®¹i nhá nhÊt, cã thÓ coi lµ quy luËt nhiÒu −u ®iÓm: chuyÓn ®éng tèt nhÊt, v× trong nh÷ng ®iÒu kiÖn - Cã thÓ thùc hiÖn hÇu nh− bÊt kú mét nh− nhau th× gia tèc cµng nhá lùc qu¸n tÝnh quy luËt chuyÓn ®éng nµo cña kh©u bÞ dÉn, cµng nhá, do ®ã ph¶n lùc khíp ®éng gi¶m vµ b»ng c¸ch chän biªn d¹ng cam thÝch hîp. c¬ cÊu bÒn h¬n. Ngoµi ra, nÕu lùc qu¸n tÝnh nhá, lß xo kh«ng cÇn cøng l¾m, kh«ng x¶y ra - Cã n¨ng suÊt cao, nÕu quy luËt chuyÓn hiÖn t−îng va ®Ëp gi÷a cÇn vµ cam. ®éng cña kh©u bÞ dÉn ®−îc chän mét c¸ch tho¶ ®¸ng. b. Lý thuyÕt thiÕt kÕ c¬ cÊu cam ®−îc tr×nh bµy trong c¸c tµi liÖu [1], [2], [7] ®−îc - ThuËn tiÖn cho viÖc phèi hîp ®éng t¸c Dynamic Designer ¸p dông. trong m¸y tù ®éng. c.Tr×nh tù thiÕt kÕ Nh−îc ®iÓm cña c¬ cÊu Cam lµ ¸p suÊt trªn mÆt tiÕp xóc t−¬ng ®èi lín nªn c¸c kh©u Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn m« pháng mçi chãng mßn, tuæi thä kÐm, khi chuyÓn ®éng c¬ cÊu sÏ ®−îc triÓn khai theo tr×nh tù nh− nhanh cã thÓ x¶y ra hiÖn t−îng va ®Ëp gi÷a sau: Cam vµ cÇn, vµ nãi chung chÕ t¹o Cam thËt - Sö dông AuToCAD Mechanical Power chÝnh x¸c theo ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng lµ Pack ®Ó thiÕt kÕ biªn d¹ng cña Cam. mét viÖc khã. - Sö dông biªn d¹ng ®ã ®Ó thiÕt kÕ m« ¶nh h−ëng xÊu cña nh÷ng nh−îc ®iÓm h×nh c¬ cÊu Cam trªn AuToDesk Inventor. trªn cã thÓ gi¶m bít nhiÒu, nÕu trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, quy luËt chuyÓn ®éng vµ c¸c th«ng §å thÞ chuyÓn vÞ sè cÊu t¹o ®−îc chän theo c«ng nghÖ CAD/CAE/CAM/CNC. >ϕ Tuú theo yªu cÇu cña qu¸ tr×nh c«ng nghÖ, cã thÓ cã hai tr−êng hîp: §å thÞ vËn tèc - Kh©u bÞ dÉn ph¶i chuyÓn ®éng theo mét >ϕ quy luËt hoµn toµn x¸c ®Þnh. - Kh©u bÞ dÉn chØ cÇn cã mét chuyÓn vÞ nhÊt ®Þnh trong kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh, cßn quy luËt chuyÓn ®éng cña nã kh«ng ¶nh §å thÞ gia tèc h−ëng tíi qu¸ tr×nh ®−îc thùc hiÖn. Trong tr−êng hîp thø nhÊt, quy luËt chuyÓn ®éng do qu¸ tr×nh c«ng nghÖ quyÕt >ϕ ®Þnh, trong tr−êng hîp thø hai ng−êi thiÕt kÕ cã thÓ tù chän. Chän quy luËt chuyÓn ®éng cña cÇn lµ mét vÊn ®Ò phøc t¹p, muèn gi¶i quyÕt tèt, ph¶i nghiªn cøu s©u mèi liªn hÖ gi÷a quy luËt
C¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n m« pháng theo Sau ®ã triÓn khai tÝnh to¸n vµ m« pháng c¬ thêi gian. cÊu b»ng Dynamic Designer Motion. - KÕt qu¶ tÝnh to¸n, m« pháng trªn ChuyÓn vÞ gãc cña CÇn l¾c theo thêi gian Dynamic Designer Motion sÏ ®−îc xuÊt ra c¸c ®å thÞ kÕt qu¶. C¨n cø vµo ®ã ®Ó ®−a ra c¸c kÕt luËn vµ so s¸nh víi ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ c¬ cÊu Cam theo lý thuyÕt truyÒn thèng. d. ThÝ dô Dynamic Designer lµ phÇn mÒm dùa trªn VËn tèc gãc cña CÇn l¾c theo thêi gian m«i tr−êng cña AuToDesk Inventor do ®ã c¸c (gi¸ trÞ ®é lín) m« h×nh m« pháng ®Òu ®−îc thùc hiÖn trªn AuToDesk Inventor. Tuy nhiªn AuToDesk Inventor kh«ng cã kh¶ n¨ng tÝnh to¸n t¹o h×nh biªn d¹ng, mµ ®¬n thuÇn chØ lµ mét phÇn mÒm thiÕt kÕ c¸c m« h×nh 3D, tõ nh÷ng chi tiÕt ®¬n lÎ cho ®Õn c¸c côm chi tiÕt l¾p r¸p víi nhau. PhÇn mÒm Mechanical Power Pack cã kh¶ n¨ng tÝnh to¸n vµ x©y dùng biªn d¹ng Gia tèc gãc cña cÇn l¾c theo thêi gian Cam mét c¸ch chÝnh x¸c theo nh÷ng quy luËt (gi¸ trÞ ®é lín) chuyÓn vÞ, vËn tèc vµ gia tèc cña cÇn ®−îc cho tr−íc. Sù kÕt hîp gi÷a hai phÇn mÒm nµy sÏ x©y dùng m« h×nh 3D mét c¸ch chÝnh x¸c. ¸p lùc khíp gi÷a Cam vµ Gi¸ theo thêi gian C¸c kÕt qu¶ tÝnh theo gãc hμnh tr×nh cña Cam ChuyÓn vÞ gãc cña CÇn l¾c theo gãc hµnh tr×nh cña Cam KÕt qu¶ m« pháng víi Dynamic designer motion
thÓ chän lùa tèi −u c¬ cÊu theo ý muèn. - KÕt qu¶ tÝnh to¸n chuyÓn vÞ gãc cña Cam, chuyÓn vÞ gãc cña cÇn l¾c, chuyÓn vÞ th¼ng cña cÇn ®Èy, vËn tèc gãc, gia tèc gãc vµ ¸p lùc ¨n khíp gi÷a Cam vµ cÇn ®Èy, cÇn l¾c… Nãi tãm l¹i khi m« pháng ta nhËn ®−îc VËn tèc gãc cña CÇn l¾c theo gãc hµnh c¸c kÕt qu¶ tÝnh to¸n ®éng häc vµ ®éng lùc tr×nh cña Cam häc kh¸c cña c¸c kh©u… tÊt c¶ ®Òu ®−îc biÓu thÞ trªn ®å thÞ mét c¸ch dÔ dµng. - Biªn d¹ng Cam ®−îc thiÕt kÕ trªn CAD/CAM/CAE chuyÓn d÷ liÖu NC sang m¸y CNC ®Ó chÕ t¹o biªn d¹ng Cam chÝnh x¸c. Gia tèc gãc cña CÇn l¾c theo gãc hµnh tr×nh cña Cam Tµi liÖu tham kh¶o [1]. §inh Gia T−êng, TrÇn Do·n TiÕn. Gi¸o tr×nh nguyªn lý m¸y. Nhµ xuÊt b¶n §¹i häc vµ Trung häc chuyªn nghiÖp. Hµ néi, 1970. [2]. ТЕОРИЯ ΜΕΧАΗИЗМОВ И МАШИН. 1970. ¸p lùc khíp gi÷a Cam vµ Gi¸ theo gãc [3]. PGS. TS. An HiÖp, TS. TrÇn VÜnh H−ng. PhÇn hµnh tr×nh cña Cam mÒm chuyªn dông thiÕt kÕ c¬ khÝ AutoCAD Mechanical 2002 Power Pack. NXB giao th«ng vËn t¶i. Hµ néi, 2003. [4]. PGS. TS. An HiÖp, TS. TrÇn VÜnh H−ng. PhÇn mÒm chuyªn dông thiÕt kÕ c¬ khÝ Autodesk Inventor. NXB giao th«ng vËn t¶i. Hµ néi, 2003. [5]. I.I Artobolevsky. Mechanics in Modern Engineering Design (Volume 4). Mir iii. kÕt luËn Publishers, 1977. - NÕu nh− tr−íc ®©y khi thiÕt kÕ Cam [6]. Copyright 1997 – 2002 by Mechanical theo [1] vµ [7] chóng ta ph¶i vi ph©n hay tÝch Dynamics, Inc. Dynamic Designer Motion ph©n ®å thÞ quy luËt vËn tèc, gia tèc. C«ng User’s Guide. Part Number DMIV03R0 – 01. viÖc nµy mÊt rÊt nhiÒu thêi gian nh−ng nÕu sö Second Printing October 2002. dông Dynamic Designer Motion c«ng viÖc nµy [7]. Lª Ph−íc Ninh. Nguyªn lý m¸y. Nhµ xuÊt b¶n ®−îc tù ®éng ho¸. §ång thêi chóng ta cã thÓ giao th«ng vËn t¶i, Hµ Néi 2000♦ nh×n trùc tiÕp c¬ cÊu Cam trªn m« h×nh. Cã