Ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor để phân tích động học cơ cấu gạt phôi
Việc giải bài toán phân tích động học của cơ
cấu, máy là rất quan trọng cho việc thiết kế
máy. Bài toán phân tích động học cơ cấu bao
gồm: bài toán vị trí, bài toán vận tốc và bài
toán gia tốc.
Có nhiều phương pháp để giải được bài toán
này, bao gồm: phương pháp vẽ, phương pháp
giải tích và phương pháp số. Trong bài báo
này trình bày ứng dụng của mô đun Dynamic
Designer Motion Professional tích hợp trong
phần mềm thiết kế 3D Autodesk Inventor để
giải bài toán động học cơ cấu gạt phôi. Các
kết quả đạt được cụ thể như sau:
- Bài toán vị trí, vận tốc và gia tốc được xác
định nhanh chóng và chính xác;
- Vận tốc và gia tốc của điểm không những
biểu diễn được các véc tơ, mà giá trị của
chúng còn được xác định theo hệ trục tọa độ
đề các vx, vy, ax, ay;
5 trang |
Chia sẻ: linhmy2pp | Ngày: 18/03/2022 | Lượt xem: 221 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor để phân tích động học cơ cấu gạt phôi, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Nguy ễn Th ị Thanh Nga và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 97 - 101
ỨNG D ỤNG PH ẦN M ỀM AUTODESK INVENTOR
ĐỂ PHÂN TÍCH ĐỘNG H ỌC C Ơ C ẤU G ẠT PHÔI
Nguy ễn Th ị Thanh Nga *, Hoàng Ti ến Đạ t
Tr ường Đạ i h ọc K ỹ thu ật Công nghi ệp - ĐH Thái Nguyên
TÓM T ẮT
Bài báo này trình bày ứng d ụng mô đun Dynamic Designer Motion Professional tích h ợp trong
ph ần m ềm Autodesk Inventor để gi ải bài toán phân tích động h ọc h ọc c ơ c ấu ph ẳng - cơ c ấu g ạt
phôi. B ằng vi ệc v ẽ các khâu c ủa c ơ c ấu b ởi mô hình kh ối r ắn và l ắp ráp các khâu b ởi các liên k ết
(ràng bu ộc) gi ữa các khâu để t ạo thành c ơ c ấu hoàn ch ỉnh. Các k ết qu ả c ủa bài toán động h ọc đã
được xác đị nh. Các k ết qu ả này bao g ồm qu ỹ đạ o các điểm c ủa c ơ c ấu, v ận t ốc và gia t ốc c ủa các
điểm đó. Các k ết qu ả đã đạt được cho th ấy r ằng vi ệc gi ải bài toán phân tích động h ọc b ằng vi ệc s ử
dụng ph ần m ềm Autodesk Inventor là r ất hi ệu qu ả và nhanh chóng.
Từ khóa: Động h ọc c ơ c ấu, Autodesk Inventor, c ơ c ấu g ạt phôi.
GI ỚI THI ỆU* quay và nh ờ s ự n ối độ ng c ủa các khâu để t ạo
Cho đến nay đã có nhi ều ph ươ ng pháp phân thành thành chuy ển độ ng t ịnh ti ến kh ứ h ồi
tích động h ọc h ọc c ơ c ấu nh ư: ph ươ ng pháp của khâu đầ u ra 7 (Hình 1). Nh ằm t ạo ra
vẽ hay ph ươ ng pháp đồ th ị [1], ph ươ ng pháp chuy ển độ ng g ạt phôi kh ứ h ồi. C ơ c ấu này có
gi ải tích [1,2,4,5,6] và phươ ng pháp s ố [3]. rất nhi ều ứng d ụng trong th ức t ế, điển hình là
Ph ươ ng pháp đồ th ị r ất thu ận ti ện, gi ải bài dùng để g ạt phôi trong h ệ d ẫn độ ng b ăng t ải.
toán m ột cách nhanh g ọn mà v ẫn đạ t được độ Vi ệc phân tích độ ng h ọc cho c ơ c ấu này là r ất
chính xác c ần thi ết trong bài toán k ỹ thu ật. cần thi ết b ởi vì t ừ vi ệc phân tích này ng ười ta
Hơn n ữa, trong m ột s ố tr ường h ợp, quan h ệ có th ể xác đị nh được quy lu ật chuy ển độ ng
gi ữa các thông s ố c ủa m ột s ố bài toán cho của các khâu trong c ơ c ấu. Thêm vào đó, có
dưới d ạng đồ th ị mà không ph ải d ưới d ạng th ể d ựa vào vi ệc phân tích này để tính công
các bi ểu th ức gi ải tích. Khi đó c ần s ử d ụng su ất và động n ăng c ủa máy. Vi ệc phân tích
ph ươ ng pháp v ẽ ho ặc ph ươ ng pháp tính b ằng này còn s ử d ụng để nghiên c ứu và c ải thi ện
số. Ph ươ ng pháp gi ải tích có ưu điểm là cho chuy ển độ ng th ực c ủa máy d ưới tác d ụng c ủa
các l ực vì để làm điều đó c ần bi ết v ận t ốc hay
độ chính xác cao và m ối quan h ệ gi ữa các đạ i
tỷ s ố v ận t ốc c ủa các khâu; mu ốn tính được
lượng được bi ểu di ễn b ằng bi ểu th ức gi ải tích.
lực quán tính trên các khâu để tính s ức b ền cho
Vì v ậy, có th ể dễ dàng nghiên c ứu ảnh h ưởng
các khâu hay ch ạy th ử dao độ ng trong máy ph ải
của các thông s ố này đối v ới nhau. Tuy nhiên
bi ết quy lu ật bi ến đổ i gia t ốc các khâu.
để kh ảo sát c ơ c ấu b ằng ph ươ ng pháp gi ải
tích yêu c ầu c ần ph ải hi ểu rõ bản ch ất v ề bài Từ các lý do trên, vi ệc gi ải bài toán động c ủa
toán và c ần thi ết ph ải có k ỹ n ăng l ập trình cơ c ấu g ạt phôi là r ất c ần thi ết. Nghiên c ứu
một ngôn ng ữ nh ất đị nh. này trình bày vi ệc gi ải bài toán phân tích
động h ọc c ơ c ấu này b ằng vi ệc s ử d ụng ph ần
Ngày nay, v ới s ự phát tri ển m ạnh m ẽ c ủa mềm thi ết k ế Autodesk Inventor.
công ngh ệ thông tin, nhi ều ph ần m ềm thi ết k ế
ra đời t ạo thu ận l ợi cho vi ệc tính toán thi ết k ế O2 O3
cho các ngành k ỹ thu ật nói chung và ngành c ơ
khí nói riêng m ột cách d ễ dàng, nhanh chóng 0
O 1
3 7 D
và hi ệu qu ả. C 5
1
Cơ c ấu g ạt phôi là c ơ c ấu có 8 khâu, trong đó 6
khâu d ẫn 1 là khâu phát động chuy ển độ ng A E
2 B 4
* Tel: 0985 909792 Hình 1: Lược đồ độ ng h ọc c ơ c ấu g ạt phôi
97
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nguy ễn Th ị Thanh Nga và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 97 - 101
PH ƯƠ NG PHÁP NGHIÊN C ỨU
Nghiên c ứu này đã s ử d ụng mô đun Dynamic
Designer Motion Professional c ủa ph ần m ềm
Autodesk Inventor để kh ảo sát bài toán động
học c ủa c ơ c ấu g ạt phôi. Để làm được vi ệc đó,
cơ c ấu g ạt phôi được xác đị nh v ới các kích
th ước độ ng c ủa các khâu và m ột thông s ố đầ u
vào là góc quay c ủa khâu d ẫn 1 ϕ1, v ới các
kích th ước độ ng h ọc c ụ th ể: O 1A = 100 mm;
ϕ 0
O1O2 = 222 mm; AB = 206 mm; AC = 306 Hình 2: Vị trí c ơ c ấu t ại 1 = 0
mm; O 2B = O 3E = 233 mm; O 2O3 = BE = CD
= 415 mm.
Ti ếp theo, để gi ải được bài toán động h ọc các
tác gi ả d ựng được h ọa đồ v ị trí c ủa c ơ c ấu v ới
các thông s ố đã cho. Ph ần m ềm Autodesk
Inventor được dùng để v ẽ mô hình các khâu
dưới d ạng kh ối r ắn. Sau đó lắp ráp các khâu
với vi ệc s ử d ụng các liên k ết c ần thi ết s ẽ t ạo
ra được c ơ c ấu l ắp ráp hoàn ch ỉnh. Hình 3: Qu ỹ đạ o c ủa các điểm trên c ơ c ấu
Bài toán phân tích động h ọc bao g ồm các bài Khi khâu d ẫn O 1A chuy ển độ ng quay quanh
tâm O , khâu 2 và khâu 6 chuy ển độ ng song
toán v ị trí, bài toán v ận t ốc và bài toán gia 1
ph ẳng, còn khâu 3 và 5 chuy ển độ ng l ắc
tốc. Bài toán chuy ển v ị trí xác định qu ỹ đạ o
quanh tâm O 2 và O 3; hai khâu còn l ại là khâu
của các điểm thu ộc các khâu trên c ơ c ấu. Bài 4 và khâu 7 chuy ển độ ng t ịnh ti ến. Để c ơ c ấu
toán v ận t ốc để xác đị nh v ận t ốc c ủa các điểm th ực hi ện được nhi ệm v ụ g ạt phôi ta th ấy r ằng
trên các khâu b ị d ẫn. Và bài toán gia t ốc để khâu đầu ra 7 chuy ển độ ng t ịnh ti ến v ới qu ỹ
xác định gia t ốc c ủa các điểm trên các khâu b ị đạo nh ư hình 3 ( điểm C, D).
dẫn. C ụ th ể, trong c ơ c ấu này xác định qu ỹ đạ o, Bài toán v ận t ốc
vận t ốc và gia t ốc các điểm A, B, C, D, E.
Bằng vi ệc khai báo các thông s ố c ần thi ết vi ệc
KẾT QU Ả VÀ TH ẢO LU ẬN xác định các véc t ơ v ận tốc c ủa các điểm A,
Với vi ệc s ử d ụng mô đun Dynamic Designer B, C, D, E được th ể hi ện trên hình 4. Các véc
Motion Professional trong ph ần m ềm tơ v ận t ốc này được xác đị nh t ại m ọi th ời
Autodesk Inventor đã đạt được k ết qu ả m ột điểm chuy ển độ ng c ủa c ơ c ấu. Trên hình 4 là
cách nhanh chóng và hi ệu qu ả. véc t ơ v ận t ốc c ủa các điểm t ại t = 1,24 (s) .
Ph ần m ềm Inventor không nh ững th ể hi ện
Sự mô ph ỏng chuy ển độ ng c ủa c ơ c ấu được
được các véc t ơ vận t ốc c ủa m ọi điểm thu ộc
th ực hi ện m ột cách d ễ dàng. V ẽ các khâu, l ắp
các khâu, mà còn xác định được giá tr ị v ận
rắp cơ c ấu và khai báo các thông s ố. Trong
tốc c ủa chúng t ại m ọi th ời điểm thông qua đồ
Inventor vi ệc t ạo nên các khâu ở mô hình th ị. Trên hình 5 là đồ th ị bi ểu di ễn v ận t ốc c ủa
kh ối r ắn 3D được th ực hi ện m ột cách d ễ dàng các điểm C, D hay chính là v ận t ốc c ủa khâu
và nhanh chóng. Vi ệc l ắp r ắp các khâu c ũng CD. H ơn n ữa, giá tr ị c ực tr ị c ủa chúng c ũng
được th ực hi ện r ất tr ực quan nh ờ các liên k ết
hoàn toàn xác định được v max = 1919,06
(ràng bu ộc) th ường g ặp trong k ỹ thu ật. Hình 2 (mm/s) t ại t = 2,45 (s); v = 1,11432 (mm/s)
ϕ 0 min
là c ơ c ấu đã được l ắp ráp xong t ại v ị trí 1 = 0 . tại t = 3,79 (s).
Bài toán v ị trí Bài toán gia t ốc
Sau khi c ơ c ấu đã được l ắp ráp hoàn ch ỉnh và Bài toán gia t ốc c ũng t ươ ng t ự nh ư bài toán
cho khâu d ẫn quay v ới m ột v ận t ốc góc không vận t ốc. Các véc t ơ gia t ốc c ủa các điểm trên
đổi b ằng 10 (rad/s), qu ỹ đạ o c ủa các điểm trên các khâu c ũng được th ể hi ện trên Hình 6. Giá
các khâu A, B, C, D, E được th ể hi ện trên tr ị gia t ốc c ủa điểm C, D th ể hi ện trên đồ th ị
hình 3. hình 7.
98
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nguy ễn Th ị Thanh Nga và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 97 - 101
Hình 4: Véc t ơ v ận t ốc c ủa các điểm A, B, C, D, E t ại th ời điểm t = 1,24s
Hình 5: Đồ th ị bi ểu di ễn v ận t ốc c ủa điểm C, D theo th ời gian
(a) V ận t ốc toàn ph ần; (b) Hình chi ếu v ận t ốc theo ph ươ ng x, v x;(c) Hình chi ếu v ận t ốc theo ph ươ ng y, v y
Hình 6: Véc t ơ gia t ốc c ủa các điểm A, B, C, D, E t ại th ời điểm t = 1,9s
99
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nguy ễn Th ị Thanh Nga và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 97 - 101
Hình 7: Đồ th ị bi ểu di ễn gia t ốc c ủa điểm C, D theo th ời gian
(a) Gia t ốc toàn ph ần; (b) Hình chi ếu gia t ốc theo ph ươ ng tr ục x, a x ;
(c) Hình chi ếu gia t ốc theo ph ươ ng tr ục y, a y
Giá tr ị gia t ốc l ớn nh ất c ủa chúng c ũng được gi ải tích và ph ươ ng pháp s ố. Trong bài báo
2
xác định v ới a max = 29211,1 (mm/s ) t ại t = này trình bày ứng d ụng c ủa mô đun Dynamic
2
6,88 (s); a min = 4393,4 (mm/s ) t ại t = 5,17 (s). Designer Motion Professional tích h ợp trong
KẾT LU ẬN ph ần m ềm thi ết k ế 3D Autodesk Inventor để
gi ải bài toán động h ọc c ơ c ấu g ạt phôi. Các
Vi ệc gi ải bài toán phân tích động h ọc c ủa c ơ
kết qu ả đạt được c ụ th ể nh ư sau:
cấu, máy là r ất quan tr ọng cho vi ệc thi ết k ế
máy. Bài toán phân tích động h ọc c ơ c ấu bao - Bài toán v ị trí, v ận t ốc và gia t ốc được xác
gồm: bài toán v ị trí, bài toán v ận t ốc và bài định nhanh chóng và chính xác;
- Vận t ốc và gia t ốc c ủa điểm không nh ững
toán gia t ốc.
bi ểu di ễn được các véc t ơ, mà giá tr ị của
Có nhi ều ph ươ ng pháp để gi ải được bài toán chúng còn được xác định theo h ệ tr ục t ọa độ
này, bao g ồm: ph ươ ng pháp v ẽ, ph ươ ng pháp đề các v x, v y, a x, a y;
100
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Nguy ễn Th ị Thanh Nga và Đtg Tạp chí KHOA H ỌC & CÔNG NGH Ệ 93(05): 97 - 101
- Giá tr ị cực tr ị của v ận t ốc và gia t ốc đã được [3]. Numerical Method for Kinematics,
xác định.
merical%20method%20for%20kinematics&source
Vi ệc áp d ụng ph ươ ng pháp phân tích động =web&cd=1&ved=0CCAQFjAA&url=http%3A%
học nh ư trên có ý ngh ĩa l ớn trong vi ệc tính 2F%2Fwww-
toán thi ết kế c ũng nh ư trong gi ảng d ạy t ại các inst.eecs.berkeley.edu%2F~cs184%2Ffa11%2Fres
tr ường đạ i h ọc k ỹ thu ật. ources%2Fik_soln.pdf&ei=vfP5TpGCNZGeiAeH
3rXDAQ&usg=AFQjCNFI6uoO7nR6VqelmBxqJ
tDYf5xalw&cad=rja (truy c ập ngày 12/12/2011)
TÀI LI ỆU THAM KH ẢO [4]. V ũ Công Hàm, Nguyên lý máy , Nhà xu ất b ản
[1]. Đinh Gia T ường, Nguy ễn Xuân L ạc, Tr ần quân đội nhân dân, Hà Nội 2011.
Doãn Ti ến, Nguyên lý máy , Nhà xu ất b ản Đại h ọc [5]. Oleg Vinogradov, Fundamentals of
và Trung h ọc chuyên nghi ệp, Hà N ội 1970. Kinematics and Dynamics of Mechanisms, CRC
[2]. Robert L. Norton, Design of Machinery, The Press Boca Raton London New York
center for library resources and education media Washington, D.C.
Suranaree University of Technology, McGraw- [6]. Đinh Gia T ường, T ạ Khánh Lâm, Nguyên lý
Hill, Inc. máy , Nhà xu ất b ản Giáo d ục, 2006.
SUMMARY
KINEMATIC ANALYSIS OF WALKING BEAM EIGHT BAR TRANSPORT
MECHANISM USING AUTODESK INVENTOR SOFTWARE
Nguyen Thi Thanh Nga *, Hoang Tien Dat
College of Technology - TNU
This paper presents the application of module's Dynamic Designer Motion Professional of
Autodesk Inventor software to solve the kinematic analysis of walking beam eight bar transport
mechanism. The links are drawn by Autodesk Inventor the same as solid model. And then they are
joined by nodes (reduced degree of freedom) to create mechanism. The result determined
positions, velocities and accelerations of points on the links. All results achieved show that using
Autodesk Inventor to solve kinematic mechanism efficiently and quickly.
Keywords: Kinematic mechanism, Autodesk Inventor, walking beam eight bar
Ngày nh ận bài: 8/3/2012, ngày ph ản bi ện: 4/5/2012, ngày duy ệt đă ng:
* Tel: 0985 909792
101
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- ung_dung_phan_mem_autodesk_inventor_de_phan_tich_dong_hoc_co.pdf