Ứng dụng phần mềm MathCAD để xác định các đặc trưng động học và mô phỏng chuyển động cho cơ cấu dạng thanh truyền

Bài báo sử dụng phương pháp mới để xác định các đặc trưng động học của hệ cơ cấu thanh truyền. Để xác định được các đặc trưng này, chúng ta có thể sử dụng những phương pháp truyền thống như: phương pháp giải tích, phương pháp đồ thị giải tích, phương pháp họa đồ vectơ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng phần mềm MathCAD để xác định các đặc trưng động học và mô phỏng chuyển động cho cơ cấu dạng thanh truyềnTẠP CHÍ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ NÔNG NGHIỆPTập 2(1) - 2018ISSN 2588-1256ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATHCAD ĐỂ XÁC ĐỊNHCÁC ĐẶC TRƯNG ĐỘNG HỌC VÀ MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNGCHO CƠ CẤU DẠNG THANH TRUYỀNNguyễn Thái Dương, Đào Thanh HùngTrường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Đại học Đà NẵngLiên hệ email: ntduong.dct@gmail.comTÓM TẮTBài báo sử dụng phương pháp mới để xác định các đặc trưng động học của hệ cơ cấu thanhtruyền. Để xác định được các đặc trưng này, chúng ta có thể sử dụng những phương pháp truyềnthống như: phương pháp giải tích, phương pháp đồ thị giải tích, phương pháp họa đồ vectơ. Ở bài báonày, nhóm tác giả đề xuất việc ứng dụng phần mềm MathCAD nhằm đơn giản hóa việc phân tíchđộng học, qua đó xác định nhanh chóng những đặc trưng động học của hệ cơ cấu dạng thanh truyềnnhư: vị trí, vận tốc, gia tốc của các khâu và quỹ đạo của những điểm trên khâu, bên cạnh đó thực hiệnmô phỏng chuyển động của hệ cơ cấu thanh truyền, kết quả thể hiện được tính trực quan trong chuyểnđộng của cơ cấu. Kết quả bài báo có giá trị tham khảo nhất định như là một phương thức để giải bàitoán dạng thanh truyền nói riêng và các bài toán trong nguyên lý máy nói chung.Từ khóa: Cơ cấu thanh truyền, đặc tính động học, MathCAD, mô phỏng, thiết kế.Nhận bài: 16/12/2017Hoàn thành phản biện: 04/01/2018Chấp nhận bài: 22/01/20181. MỞ ĐẦUCơ cấu thanh truyền là dạng cơ cấu được cấu thành từ những cặp động thuộc nhómthấp, những cơ cấu này có hệ số ứng lực và công suất lớn, hệ số hiệu suất có ích trong quátrình làm việc rất cao (Timofeyev, 2010). Vì vậy, hệ cơ cấu dạng thanh truyền từ lâu đã đượcứng dụng rộng rãi trong việc thiết kế kết cấu rô bốt công nghiệp hay các cơ cấu dùng trongcác hệ thống bơm. Tuy nhiên, để giải bài toán thiết kế cơ cấu dạng thanh truyền lại là mộtvấn đề phức tạp. Việc giải quyết bài toán thiết kế cơ cấu dạng thanh truyền được chia làmnhiều giai đoạn (Zarubin và cs., 2011). Trong đó, giai đoạn một là giai đoạn lựa chọn sơ đồđộng học của cơ cấu, giai đoạn này đảm bảo cho cơ cấu thực hiện được đúng chuyển độngtheo quy luật đã cho. Giai đoạn hai là giai đoạn liên quan đến việc tính toán cơ cấu sao chođảm bảo về điều kiện bền và điều kiện tuổi thọ của cơ cấu. Giai đoạn ba là bước tính toánthiết kế cơ cấu sao cho đảm bảo các chỉ số về tính kinh tế cho cơ cấu (Galkin, 2010).Trong các giai đoạn trên, thì giai đoạn một là giai đoạn quan trọng đầu tiên mà ngườithiết kế cần thực hiện. Có nhiều phương pháp để thực hiện công việc ở giai đoạn một như:phương pháp giải tích, phương pháp đồ thị giải tích, phương pháp họa đồ vectơ, nhằm lựachọn được sơ đồ kết cấu thích hợp nhất và xác định những đặc trưng động học cho cơ cấu.Tuy nhiên, nếu áp dụng những phương pháp truyền thống này thì việc giải những bài toántrên sẽ rất phức tạp vì cần thực hiện một khối lượng lớn các phép tính toán, việc xây dựngcác đồ thị cũng rất khó khăn. Đã có nhiều tác giả đưa ra cách xác định các đặc trưng động419HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGYISSN 2588-1256Vol. 2(1) - 2018học của cơ cấu dạng thanh truyền bằng phần mềm MATLAB (Liu và cs., 2012), tuy nhiênviệc tiến hành xây dựng thuật toán trong MATLAB là không đơn giản, vì đòi hỏi người thiếtkế phải am hiểu về các ngôn ngữ lập trình. Ở bài báo này, nhóm tác giả đề xuất việc ứngdụng phần mềm MathCAD nhằm đơn giản hóa công việc giải quyết bài toán tổng hợp kếtcấu và phân tích động học, qua đó dễ dàng xác định những đặc trưng động học của cơ cấunhư: vị trí, vận tốc, gia tốc của các khâu và quỹ đạo của những điểm trên các khâu của cơcấu dạng thanh truyền một cách nhanh chóng. Đồng thời, với sự trợ giúp của phần mềmMathCAD, nhóm tác giả đã thực hiện việc mô phỏng chuyển động của cơ cấu này theo đúngquy luật chuyển động của bài toán. Kết quả mang lại giá trị tham khảo như một phương phápđể giải bài toán thanh truyền nói riêng và các bài toán trong nguyên lý máy nói chung.2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1. Phân tích động học cơ cấu dạng thanh truyền2.1.1. Sơ đồ động học và dữ liệu ban đầu của cơ cấu dạng thanh truyềnỞ bài báo này, nhóm tác giả thực hiện phân tích đối với bài toán cơ cấu dạng thanhtruyền - dạng sơ đồ động của một hệ thống bơm dầu - như trong hình 1 đã được cho nhữngdữ kiện ban đầu: quy luật chuyển động, độ dài của các khâu, tọa độ của những điểm góc.Việc phân tích động học của cơ cấu sẽ xác định các hàm vị trí của các điểm trên các khâucủa cơ cấu, qua đó dễ dàng xác định thông số tọa độ vị trí của các khâu, quỹ đạo của nhữngđiểm nằm trên các khâu. Từ những hàm vị trí đã tìm được, tiến hành các bước lấy đạo hàmsẽ xác định được vận tốc và gia tốc của những điểm trên cơ cấu.Hình 1. Sơ đồ động học của cơ cấu thanh truyền2.1.2. Phân tích động họcĐể xác định các hàm vị trí, vận tốc và gia tốc của khâu bị dẫn, nhóm tác giả đã thựchiện những bước thiết lập như sau:a) Thành lậ ...