CHƯƠNG 5. PHÂN TÍCH ĐNG LC HC
5.1. Gii thiu
Trong hu ht cc thit k k thut , phân tch đng lc hc thưng l yêu cu bt buc
nhm kho st chuyn đng ca mô hnh khi k đn nh hưng ca cc lc tc dng .
Đng thi xc đnh cc lc to ra chuyn đng cho cơ cu v cc lc tc dng lên cc chi
tit, b phn ca cơ cu . Cc kt qu phân tch đng lc hc đưc dng lm tin đ cho
vic xác đnh cc ng s cơ hc ca mô hnh . Quá trình phân tích đng lc hc thưng
phc tp v kh khăn bi n yêu cn xác đnh đy đ v chnh xác cc lc tc dng lên
mô hình . Tuy nhiên, vi công c Dynamic Simulation , cc phn mm CAD cho phép
ngưi dng d dng mô phng chuyn đng v phân tch đng lc hc cc mô hnh thit
k.
Trong môi trưng mô phng đng lc hc – Dynamic Simulation, qu trnh mô phng
đưc xây dng da vo các hàm chuyn đng như: v tr, vn tc v gia tc theo thi gian
khi k đn nh hưng ca cc ngai l c. Đng thi vi chc năng mô phng , hot đng
ca mô hnh lp rp , cơ cu s đưc mô phng mt cch chnh xc , ging vi hot đng
ca mô hnh thc . Cc kt qu phân tch bao gm quy lut chuyn đng ca cc b phn
trong cơ cu, phn lc tc dng ti cc liên kt đng v cc lc dn đng ca mô hnh có
th hin th ti bt c thi đim no. V vy, mô phng đng lc hc làm gim thiu vic
ch to mu th vn tn rt nhiu chi ph , đng thi n cng gip ngưi thit k c th
kho st đưc cc la chn thit k nhm nâng cao hiu qu thit k.
Đ qu trnh mô phng v phân tch đng hc cng như đng lc hc cc mô hnh lp rp
tr nên đơn gin hơn, môi trưng Dynamic Simulation gi thit rng cc khi rn l vt
rn tuyt đi cng, c cc đc trưng hnh hc như: khi tâm, mô men quán tính và chuyn
đng đưc biu din bng su bc t do tương đi.
Trong môi trưng Dynamic Simulation , mt mô hnh mô phng đng lc hc thưng
đưc to ra theo trnh t sau:
Bưc 1 : Chun b mô hình
Bưc 2 : To liên kt đng
Bưc 3 : Khai bo ngoi lc
Bưc 4 : Mô phng v phân tch kt qu
5.2. Chun b mô hnh
Đ qu trnh mô phng nhanh chng v đơn gin hơn , cn cp nht cc thông tin quan
trng ca mô hnh . Vic cp nht nên tin hnh trưc khi to liên kt đng v khai bo
cc ngoi lc cho mô hnh. Ni dung cc thông tin cn cp nht bao gm:
- Xc đnh mc đch ca mô phng;
- Xc đnh cc chi tit, b phn tht s cn thit tham gia vào quá trình mô phng;
- Ti thiu ha s lưng chi tit ca mô hnh tham gia mô phng ; Ch cn gi li
nhng chi tit, b phn c chuyn đng tương đi vi nhau v cn đưc mô phng;
- Nhm cc chi tit c liên kt c đnh vi nhau thnh mô hnh lp rp con;
- Khai bo thuc tnh vt liu cho cc chi tit trong nhm cn kho st.
Thông thưng, đ trnh lm mt hoc thay đi cc thông tin thit k , trưc khi tin hnh
mô phng đng lc hc cn sao lưu mt mô hnh lp rp mi t mô hnh lp rp ban đu .
Sau đ c th xa b cc chi tit , b phn k hông thc s cn thit đ vic xây dng mô
hnh mô phng đưc nhanh chng v thun tin cho vic qun l mô hnh.
5.3. To liên kt đng
5.3.1. Khi nim liên kt đng
Liên kt đng hay cn gi l khp đng l dng liên kt c chc năng ni hai b phn có
chuyn đng tương đi vi nhau . Ngoi vic truyn chuyn đng , khp đng cn c tc
dng truyn ti trng t b phn đn b phn kia.
Khai bo liên kt đng l à mt quá trình quan trng v tn công sc nht . Khai bo đng
dng liên kt đng s đm bo mô phng chnh xc chuyn đng thc ca cơ cu . Chính
v vy , cn cân nhc , la chn đng dng liên kt cho mi ghp gia cc chi tit c
chuyn đng tương đi vi nhau . Đ chn đng dng liên kt đng , cn quan tâm v hiu
r vai tr ca h ta đ khp. H to đ khp dng đ xc đnh cc kh năng chuyn đng
ca cc đi tưng đưc liên kt . Mt h t a đ khp (Hình 5.1) bao gm ba trc ta đ
Ox, Oy, Oz. Su kh năng chuyn đng trong không gian ta đ khp bao gm : Tnh tin
theo trc Ox, xoay quanh trc Ox, tnh tin theo trc Oz v xoay quanh trc Oz . Cn chn
loi khp đng c bc t do ph hp , đng thi khai bo v tr , hưng ca khp đ đm
bo kh năng chuyn đng thc ca chi tit.
Hình 5.1. H ta đ khp
5.3.2. To liên kt đng
Trong môi trưng mô phng đng lc hc trên cc phn mm CAD , khp đng đưc s
dng đ xc đnh chuyn đng tương đi gia cc b phn ca mô hnh . Mc d khp
đng c th đưc to ra bng cc rng buc lp rp nhưng khp đng v rng buc lp
ghp l hai khi nim hon ton khc nhau . Trong môi trưng lp rp, mi khi rn c 06
bc t do tương ng vi 06 kh năng chuyn đng đc lp tương đi . Cc rng buc lp
rp đưc dng đ lm gim mt s hoc t t c cc bc t do ca khi rn nhm to ra mô
hnh lp rp. Khi chuyn sang mô trưng mô phng đng lc hc , mt s khp tiêu chun
c th đưc đưc to ra t s bc t do cn li ti cc mi ghp . Trong môi trưng mô
phng đng hc, trưc khi bc t do ca cc khi rn đưc to ra bng cch gn cc liên
kt đng th tt c cc khi rn đu không tn ti bt k mt bc t do no . Trong khi
Rng buc lp rp (assembly constraint) chth hin cc rng buc hnh hc thì liên kt
đng (joint) li cha đng các thông thông tin v vn tc , gia tc v lc . Đ la chn v
khai bo chnh xc cc khp đng cn hiu r s khc nhau cơ bn gia rng buc ráp ráp
v khp đng.
Cc h thng CAD cung cp cho ngưi dng hai cch đ to ra mt khp đng : Chuyn
đi t rng buc lp rp v khai bo trc tip cc khp đng t thư vin khp . Nu mô
hnh lp rp đưc xây dng chnh xc , khi chuyn sang mô trưng mô phng đng lc
hc, rt nhiu khp đng đưc to ra mt cch t đng bng la chn t đng chuyn đi
cc rng buc lp rp thnh cc khp tiêu chun như trên hnh 5.2.
Hình 5.2. T đng chuyn đi t rng buc rp rp thnh khp đng.
Khi bt la chn t đng chuyn đi rng buc rp rp , bt k thay đi no ca cc rng
buc lp rp s đưc t đng cp nht v chuyn đi thnh cc khp đng tiêu chun ,
đng thi cc khp đng ny s vn tn ti ngay c sau khi tt ch đ t đng chuyn đi
này. Khi tt la chn la chn t đng chuyn đi cc rng buc , cc khp đng s đưc
to ra bng cch la chn cc khp đng t thư vin d liu sn c . Đ truy cp vo thư
vin khp đng , click chut vo nt Insert Joint , hp thoi Insert Joint s hin th mt
danh sch cc loi khp đng, thông thưng cc phn mm CAD s chia khp đng thnh
05 nhóm chính. Đ hin th cc nhm kh p, click chut vo nt Display joints table mt
hp thoi cc loi khp đng s đưc hin th như trên hnh 5.3.
Hình 5.3 Cc nhm khp đng
a) Khp tiêu chun
Khp đng tiêu chun l loi khp đng đưc s dng ph bin trong thc t như khp
quay, khp tnh tin, khp tr .... Khi s dng khp đng tiêu chun , chúng cho phép các
b phn đưc liên kt c th thc hin cc chuyn đng quay , chuyn đng tnh tin hoc
kt hp c hai dng chuyn đng ny. Trong hu ht cc h thng cơ kh , mt cơ cu, mô
hnh luôn c cha t nht mt dng khp đng tiêu chun . V vy, cc phn mm CAD
thưng mc đnh rng phi c t nht mt khp đng tiêu chun đưc khai báo cho mô
hnh trưc khi khai bo cc loi khp đng khc.
Các khp đng tiêu chun đưc c th đưc to ra bng cch chuyn đi t rng buc lp
rp hoc cng c th khai bo trc tip cc khp đng t thư vin khp. Chúng đưc khai
báo thông qua vic khai bo h trc ta đ khp trên hai b phn s đưc liên kt , bao
gm phương , chiu trc Z ; Gc ta đ v phương , chiu trc X . Khi ch đ t đng
chuyn đi liên kt đưc bt, ch c duy nht mt loi khp không gian đưc hin th trên
hp thoi joints table như trên hnh 5.3. Khi tt ch đ t đng ny , mt danh sch cc
khp đng tiêu chun s đư c hin th như trên hnh 5.4, các chc năng mô phng đng
lc hc ca cc khp đng tiêu chun trên phn mm Inventor® th hin trên bng 5.1.
Hình 5.5. Cc loi khp đng tiêu chun
Bng 5.1. Chc năng mô phng ca cc khp đng tiêu chun