(Đồ án hcmute) tối ưu hóa thiết kế và chế tạo thực nghiệm tay quay con trượt linh hoạt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM TAY QUAY CON TRƯỢT LINH HOẠT GVHD: TS LÊ MINH TÀI SVTH: NGUYỄN NGỌC NHẬT MSSV: 11104072 SVTH: CHÂU VĂN HẬU MSSV: 11104050 SKL 0 1 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  BỘ MƠN KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM TAY QUAY CON TRƯỢT LINH HOẠT Giảng viên hƣớng dẫn: TS LÊ MINH TÀI Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC NHẬT CHÂU VĂN HẬU 111040C 2011 - 2015 Lớp: Khố: Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 an MSSV:11104072 MSSV:11104050 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Kỹ thuật Công nghiệp NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: TS LÊ MINH TÀI Sinh viên thực hiện: NGUYỄN NGỌC NHẬT MSSV: 11104072 CHÂU VĂN HẬU MSSV: 11104050 Tên đề tài: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt Các số liệu, tài liệu ban đầu: [1] E Tanık, “Transmission angle in compliant slider-crank mechanism,”Mechanism and Machine Theory, vol 46, pp 1623–1632, 2011 [2] L.L Howell, Compliant Mechanisms John Wiley and Sons Inc, New York, 2001, ch [3] F Dirksen and R Lammering, “On mechanical properties of planar flexure hinges of compliant mechanisms,” Mech Sci., vol 2, pp 109–117,2011 [4] J Goodman Mechanics applied to engineering London, Longman, Green and Co., 1899 [5] C Soderberg Factor of safety and working stress.Transactions of ASME, vol 52, pp 13–28, 1939 [6] Phần mềm Solid Work, Matlab, ANSYS Nội dung đồ án: - Khảo sát, lựa chọn xây dựng model phần mềm Solid work - Xây dựng mơ hình tốn mơ ANSYS cho cấu tay quay trƣợt - Lựa chọn phƣơng pháp tối ƣu hóa để thực việc tối ƣu hóa thiết kế nâng cao tính chất khí sản phẩm - Gia cơng chế tạo sản phẩm tay quay trƣợt linh hoạt - Thực nghiệm kiểm tra tính chất khí so sánh với kết mô Các sản phẩm dự kiến - luận văn chứa đựng toàn phần thiết kế tính tốn mơ tối ƣu hóa nhƣ q trình thực nghiệm để kiểm tra sản phẩm chế tạo - đĩa CD chứa nội dung luận văn - cấu tay quay trƣợt đƣợc chế tạo sau thiết kế tối ƣu hóa Ngày giao đồ án: 21/09/2015 an Ngày nộp đồ án: 05/01/2016 TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) TS LÊ MINH TÀI  Đƣợc phép bảo vệ ………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) an LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt - GVHD: TS Lê Minh Tài - Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Nhật MSSV: 11104072 Châu Văn Hậu MSSV: 11104050 - Lớp: 111040C - Địa sinh viên: 219 Hoàng Diệu 2- P Linh Trung- Q Thủ Đức- TP.HCM - Số điện thoại liên lạc: 0984268680 - Email: nhatnnspkt@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): 05/01/2016 - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khố luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết cơng bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc.Nếu có vi phạm nào, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20… Ký tên an LỜI CẢM ƠN Trong trình đất nƣớc ta đƣờng cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nƣớc vào năm 2020 lĩnh vực cơng nghệ - kỹ thuật nói chung ngành khí nói riêng ngành tiên phong nƣớc ta, tạo nhiều máy móc, sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu xã hội ngày cao Vì địi hỏi kỹ sƣ khí cán khí phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng kiến thức học để giải vấn đề cụ thể sản xuất, sửa chữa sau trƣờng Với việc đƣợc trang bị đầy đủ kiến thức lĩnh vực khí - vật liệu nhà trƣờng cộng với tinh thần học hỏi, nổ lực đầy nhiệt huyết sinh viên trƣờng Hứa hẹn tƣơng lai chúng em tân kỹ sƣ đƣợc làm việc môi trƣờng chuyên nghiệp vận dụng đƣợc kiến thức bổ ích học để giải vấn đề cụ thể công việc nhằm đạt đƣợc tiêu kinh tế - kỹ thuật góp phần hồn thiện, phát triển thân Mục tiêu đồ án tạo điều kiện cho ngƣời học hệ thống, củng cố nắm vững toàn kiến thức học để vận dụng vào việc thiết kế, xây dựng quản lý quy trình chế tạo sản phẩm khí Mơn học cịn truyền đạt yêu cầu tiêu tối ƣu hóa q trình thiết kế kết cấu khí để góp phần nâng cao hiệu chế tạo chúng Các số liệu, thơng số tra bảng, tính tốn mô dựa vào tài liệu tham khảo kinh nghiệm thầy cô hƣớng dẫn… Tuy nhiên, lần đầu thực đồ án kiến thức cịn hạn hẹp nên chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót q trình thiết kế, tính tốn Chúng em mong thầy góp ý, bổ sung để kiến thức chúng em đƣợc vững vàng Cuối c ng chúng em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô khoa khí Đ c biệt thầy Lê Minh Tài tận tình giúp đ , hƣớng dẫn để chúng em hoàn thành đồ án Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Nhật, Châu Văn Hậu an TÓM TẮT ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM TAY QUAY CON TRƯỢT LINH HOẠT Nếu đƣợc uốn cong để làm khác có ý nghĩa sử dụng “compliance” hay “flexibility” Nếu nhƣ linh hoạt cấu kiện cho phép bị uốn cong đồng thời giúp thực cơng việc hữu ích khác cấu linh hoạt (compliant mechanism) Ý tƣởng việc sử dụng cấu linh hoạt thiết kế sản phẩm đƣợc bắt g p, nhƣng nhà thiết kế truyền thống sử dụng máy để vận hành Họ thƣờng d ng phận cứng ho c cứng tuyệt đối liên kết lại với khớp quay hay lề ho c khớp trƣợt Nhƣng quan sát tự nhiên, thấy ý tƣởng hoàn toàn khác với phận cứng tuyệt đối đƣợc kết nối Hầu hết di chuyển chúng mềm dẻo thay cứng nhắc, chuyển động đến từ việc uốn cong phận linh hoạt Khóa luận tốt nghiệp giải vấn đề kỹ thuật thiết kế, tối ƣu hóa chế tạo cấu tay quay trƣợt đàn hồi Qua sinh viên sử dụng phần mềm Solid Work ANSYS để thiết kế mơ cấu Bên cạnh mơ hình cấu sau thiết kế đƣợc tối ƣu hóa phƣơng pháp Taguchi dựa độ bền mỏi Cuối c ng cấu tay quay trƣợt đàn hồi tối ƣu đƣợc chế tạo thực nghiệm kiểm tra với kết sai số tối đa %, gần với kết mô Do điều kiện trang thiết bị hỗ trợ thời gian nghiên cứu khơng cho phép thực kích thƣớc micrometer, đề tài tập trung vào việc thiết kế chế tạo đƣợc mơ hình tay quay trƣợt đàn hồi kích thƣớc milimeter Trong tƣơng lai đề tài đƣợc phát triển làm sở cho việc thiết kế cấu đàn hồi phức tạp kích thƣớc micrometer an ABSTRACT OPTIMAL DESIGN AND EXPERIMENTAL MANUFACTURE OF A SLIDERCRANK COMPLIANT MECHANISM If something bends to what it is meant to do, then it is compliant If the flexibility that allows it to bend also helps it to accomplish something useful, then it is a compliant mechanism The idea of using compliant mechanisms in products is catching on, but traditionally when designers need a machine that moves, they commonly use very stiff or rigid parts that are connected with hinges or sliding joints But when we look at nature we see an entirely different idea from rigid parts connected at joints - most moving things in nature are very flexible instead of stiff, and the motion comes from bending the flexible parts This thesis solves a technical problem is to design, optimize and manufacture a slider-crank compliant mechanism Whereas, students used ANSYS and Solid Work softwares to design and simulate the structure Besides a model of mechanism after the design has been optimized by Taguchi method based on the fatigue life Finally the optimum slider-crank compliant mechanism was fabricated and experimentally tested with the maximum error is about 4% which is very close to the simulation results Due to the condition of the equipment supporting and research time not allow micrometer in size, the thesis only focused on the design and manufacture the prototype of a compliant slider-crank mechanism in millimeter-size In the future this topic will be developed as the basis for the design of the more complex compilant mechanisms in micrometer-size an TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn Kỹ thuật công nghiệp PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Nhật Châu Văn Hậu MSSV: 11104072 MSSV: 11104050 Tên đề tài: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm cấu tay quay trƣợt linh hoạt Ngành đào tạo: Kỹ thuật công nghiệp (K11) Họ tên GV hƣớng dẫn: TS Lê Minh Tài Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: Nhận xét kết thực ĐATN: 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: an 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt 30 Đ ng format với đ y đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành ph n, quy trình đáp ứng yêu c u đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Đƣợc phép bảo vệ  Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20… Giảng viên hƣớng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt Bảng 4.4 Sắp xếp thí nghiệm dùng dãy trực giao L9 Các thông số khớp cong A B ộng WR (mm) 3 (N) 1 2 3 3 C WE (mm) 3 Độ dày khớp cong đƣợc thể Bảng 4.5 Các kết mô đƣợc thực việc sử dụng phần mềm ANSYS, đƣợc liệt kê Bảng 4.6 Phần trình bày việc phân tích tỉ số thống kê signal-to-noise để tìm kích thƣớc tối ƣu cho khớp cong trịn Bảng 4.5 Giá trị cụ thể thí nghiệm Thí nghiệm A STT Lực (N) B C Width Thickness WR WE (mm) (mm) 8.5 8.5 8.5 9 9.5 10 11 10 11 0.9 1.1 1.1 0.9 1.1 9.5 9.5 10 11 0.9 GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 45 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt 4.2.2 Phân tích tỉ số S/N Áp dụng phƣơng trình (4.6) để tính tốn tỉ số signal-to-noise (S/N), kết đƣợc liệt kê Bảng 4.6 Bảng 4.6 Kết thí nghiệm tỉ số S/N Thí nghiệm Độ bền mỏi STT (Số S/N ) (dB) 5.76e5 115.214 5.30e6 134.49 6.06e7 155.649 2.11e6 126.498 1.92e7 145.654 8.38e5 118.468 1.09e7 140.771 4.12e5 112.305 2.17e6 126.715 Tính tốn giá trị trung bình tỉ số S/N: Tính tốn tỉ số S/N mức độ lự : Giá trị trung bình tỉ số S/N mức lực ( thí nghiệm 3) thí nghiệm 6) thí nghiệm đến 9) = (115.214+ 134.49+ 155.649)/3 = 135.1177 Giá trị trung bình tỉ số S/N mức lực ( = (126.498+ 145.654+ 118.468 )/3 = 130.3067 Giá trị trung bình tỉ số S/N mức lực ( = (140.771+ 112.305+ 126.715)/3 = 126.597 Tính tốn tỉ số S/N mức độ chiều rộng WR: Giá trị trung bình tỉ số S/N mức chiều rộng WR (thí nghiệm 1, 7) = (115.214+ 126.498+ 140.771)/3= 127.4943 Giá trị trung bình tỉ số S/N mức chiều rộng WR (thí nghiệm 2, 8) = (134.49+ 145.654+ 112.305)/3= 130.8163 Giá trị trung bình tỉ số S/N mức chiều rộng WR (thí nghiệm 3, 9) = (155.649+ 118.468+ 126.715)/3= 133.6107 GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 46 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt Tính tốn tỉ số S/N mức độ bề dày WE: Giá trị trung bình tỉ số S/N mức bề dày WE (thí nghiệm 1, 8) = (115.214+ 118.468+ 112.305)/3= 115.329 Giá trị trung bình tỉ số S/N mức bề dày WE (thí nghiệm 2, 9) = (134.49+ 126.498+ 126.715)/3= 129.2343 Giá trị trung bình tỉ số S/N mức bề dày WE (thí nghiệm 3, 7) = (155.649+ 145.654+ 140.771)/3= 147.358 Các kết minh họa Bảng 4.7 trị trung bình S/N mức độ thông số đƣợc Bảng 4.7 Bảng đáp ứng S/N theo độ bền mỏi Tỉ S/N (dB) Mức A B C Mức Mức 137.1177 127.4943 115.329 WR 130.2067 130.8163 129.2343 WE 126.597 133.6107 147.358 Sau tất liệu đƣợc trình bày Bảng 4.7, tỉ số signal-to-noise trung bình (S/N) đƣợc vẽ Trên Hình 4.12 thể đồ thị S/N với ba thông số điều khiển A, B C đƣợc xem xét ba mức độ khác cho khớp cong Dựa liệu thể Hình 4.12, thơng số tối ƣu cho khớp cong lực mức độ 1, độ rộng mức độ độ dày tƣơng ứng mức ký hiệu A1B3C3 Để chứng minh khớp trịn có tuổi thọ mỏi với số chu kỳ cao, phần mô tả cách đặc biệt q trình phân tích dựa thông số tối ƣu thu đƣợc GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 47 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 Hình 4.12 Đồ thị tỉ số signal-to-noise (S/N) trung bình GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 48 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt CHƢƠNG V: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM Trong năm gần đây, nhờ tiến kỹ thuật sản xuất, đặc biệt phƣơng pháp cắt dây tia lửa điện (wire-Electric Discharge Machining (EDM)), sản xuất xác biên dạng nhƣ lò xo lá, biên dạng khớp linh hoạt hình elip, khớp cong parabol hyperbol Cơ cấu tay quay trƣợt đàn hồi đƣợc chế tạo thông qua phƣơng pháp cắt dây EDM đƣợc minh họa nhƣ Hình 5.1 Độ chuyển vị xác định thực nghiệm đƣợc so sánh với kết phân tích phần tử hữu hạn Hình 5.1 Mơ hình chế tạo 5.1 Thiết lập thí nghiệm Các thiết bị đo kiểm bao gồm: lực kế, đồng hồ so rãnh trƣợt bi Mục đích thí nghiệm để đo độ chuyển vị x Lực kế đƣợc sử dụng để xác định giá trị lực cung cấp cho cấu; tải trọng tối đa 20 N Nó khơng cung cấp lực đẩy mà cung cấp lực kéo lên thiết bị Đồng hồ so đƣợc sử dụng để ghi nhận độ chuyển vị trƣợt Mỗi vạch đồng hồ so tƣơng ứng với 1% Thí nghiệm phải đƣợc thiết lập bàn chống rung động Căn vào cấu tay quay trƣợt đàn hồi, đƣợc đặt bàn bắt vít, nhƣ thể Hình 5.2 Con trƣợt đƣợc đặt rãnh trƣợt bi Với hỗ trợ rãnh trƣợt bi, ma sát đƣợc loại bỏ hoàn toàn Lực kế đƣợc cố định vào rãnh trƣợt bi để trƣợt áp lực đẩy vị trí vng góc tay quay đầu vào Điểm tiếp xúc đồng hồ so chạm vào trƣợt GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 49 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt (a) Đồng hồ đo lực (b) Mơ hình tay quay trƣợt đàn hồi (c) Đồng hồ so Hình 5.2 Thiết bị thí nghiệm GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 50 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt 5.2 Đo độ chuyển vị x Thiết lập thí nghiệm để đo độ chuyển vị x đƣợc thể nhƣ Hình 5.3 Lực kế đồng hồ so đƣợc điều chỉnh không Trƣớc tiên, lực đƣợc áp tay quay vị trí vng góc Sau đó, sử dụng cấu vít me đai ốc để gia tăng lực, lần 0.5 N lực đạt tối đa 8.5 N Hình 5.3 Thí nghiệm đo độ chuyển vị x Khi trƣợt di chuyển, đồng hồ so hiển thị giá trị độ chuyển vị mm Những giá trị đƣợc ghi nhận đo kiểm đƣợc lặp lặp lại nhiều lần để thu đƣợc ổn định cấu Những kết thực nghiệm lần đo đƣợc sử dụng nhằm mục đích so sánh Kết đƣợc trình bày thảo luận phần 5.3 So sánh thực nghiệm mô Dữ liệu giá trị trung bình việc đo đạt ba lần thí nghiệm nhƣ thể Bảng 5.1 Các giá trị lực đƣợc tác động vị trí vng góc với tay quay đầu vào Sự dịch chuyển đầu nằm ngang tƣơng ứng với đầu tự trƣợt Từ định nghĩa cấu đàn hồi, độ dịch chuyển có đƣợc từ biến dạng cấu lớn chuyển động cấu rắn Con trƣợt di chuyển theo hƣớng X, mà khơng có dịch chuyển theo hƣớng Y khơng quay Hình 5.4 cho thấy kết biến dạng độ dịch chuyển cấu đàn hồi Các đƣờng màu đen trạng thái không biến dạng, mặt phẳng màu đỏ trạng thái biến dạng tối đa GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 51 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt Dx Hình 5.4 Sự biến dạng độ dịch chuyển cấu đàn hồi tối ƣu Sự biến dạng đƣợc tính tốn ANSYS gần với biến dạng từ cấu tay quay trƣợt đàn hồi thực nghiệm Bảng 5.1 cho thấy độ dịch chuyển đầu Đặc biệt, độ dịch chuyển tối đa cấu đàn hồi tối ƣu 0.92 mm, độ dịch chuyển trƣợt tính tốn ANSYS 0.90885 mm chênh lệch có 1.2% Bảng 5.1 Giá trị chuyển vị đầu (mm) 0.37423 0.4277 0.48116 0.53462 0.58808 0.64514 0.69501 0.74847 0.80193 0.85539 0.90885 （mm) (N) 0.36 0.4 0.46 0.54 0.59 0.65 0.7 0.75 0.82 0.85 0.92 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.5 GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 52 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt Hình 5.5 Sơ đồ so sánh thực nghiệm mô Các kết thí nghiệm đƣợc so sánh với kết FEA sai lệch chúng đƣợc thể Hình 5.5 Sai lệch lớn thí nghiệm so với kết FEA 4% xuất giá trị lực 4.5 N GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 53 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt CHƢƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Tổng quan kết luận Khóa luận trình bày nghiên cứu toàn diện thiết kế cấu đàn hồi theo độ bền mỏi Việc tối ƣu hóa việc sử dụng phƣơng pháp Taguchi đƣợc thực cho mơ hình để có đƣợc độ bền mỏi mong muốn Nhận xét công nghệ thiết kế cấu đàn hồi sử dụng tối ƣu hóa Taguchi để chống lại phá hủy mỏi đƣợc trình bày tài liệu khoa học Nhận xét thứ hai phá hủy mỏi vơ quan trọng khảo sát cấu đàn hồi Liên quan đến mục tiêu khóa luận này, vấn đề cụ thể đƣợc liệt kê nhƣ bên dƣới Mục tiêu 1: Thiết kế mơ hình tay quay-con trƣợt theo kiểu đàn hồi linh hoạt sử dụng kỹ thuật tối ƣu Taguchi Mục tiêu 2: Thực việc chế tạo mơ hình thực nhƣ mơ ANSYS, chứng minh độ dịch chuyển kết phân tích đƣợc liệu thực nghiệm Những mục tiêu đạt đƣợc, việc mô tả chi tiết công việc liên quan đến mục tiêu đƣợc trình bày chƣơng trƣớc Đặc biệt, chƣơng trình bày tài liệu hóa cơng trình nghiên cứu có, cung cấp cho ngƣời đọc kiến thức cấu đàn hồi, độ bền mỏi, tối ƣu hóa, v.v Các thảo luận độ bền mỏi kết luận phƣơng pháp tuổi thọ - ứng suất phù hợp cho thiết kế cấu đàn hồi Hơn chƣơng này, việc tính tốn giới hạn chịu đựng hay độ bền mỏi yếu tố đƣợc hiệu chỉnh đƣợc giải thích chi tiết Chƣơng cung cấp mơ hình thí nghiệm cho cấu đàn hồi sau chế tạo Các kết kiểm tra độ dịch chuyển mơ hình chứng minh hiệu thiết kế cấu đàn hồi theo độ bền mỏi sử dụng tiếp cận Taguchi hợp lý Kết công việc dẫn đến kết luận sau liên quan đến phƣơng pháp kỹ thuật đƣợc sử dụng để thiết kế cấu đàn hồi làm tảng phát triển cho cấu thích hợp so với tay quay trƣợt thông thƣờng Kết luận việc kiểm tra độ bền mỏi thiết kế cấu tay quay trƣợt đàn hồi sử dụng phƣơng pháp tối ƣu Taguchi hoàn toàn khả thi Thứ hai số mơ hình phù hợp đƣợc khảo sát, mơ hình thích hợp đƣợc lựa chọn Từ mơ hình này, thiết kế tối ƣu đƣợc tiến hành nhƣ công việc chế tạo mẫu thử nghiệm đƣợc thực Những kết thí nghiệm cho thấy cấu tay quay trƣợt đàn hồi thể ứng xử dịch chuyển tuổi thọ mỏi tƣơng tự nhƣ mơ hình dự đoán trƣớc FEM GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 54 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt 6.2 Hƣớng phát triển Về hƣớng phát triển tƣơng lai, đề tài đƣợc tiếp tục phát triển để làm rõ ứng xử cấu với khâu linh hoạt khác, bao gồm độ cứng ứng suất Đồng thời, loại cấu khác nên đƣợc khảo sát tính chất cần thiết ví dụ nhƣ trạng thái lực khơng đổi, chẳng hạn cho ly hợp ly tâm cấu bốn Sự kết hợp ứng xử lực không đổi tiếp xúc điện cần đƣợc khảo sát để hiểu rõ ảnh hƣởng cấu đàn hồi vào hiệu suất tiếp xúc điện Minh chứng thành công lực độ dịch chuyển cấu tay quay trƣợt đàn hồi hứa hẹn tạo khả thiết kế tiếp xúc điện cho công nghệ MEMS (Micro Electric Mechanical System) Đề tài tốt nghiệp có tiềm lớn tính khả thi cao cho ứng dụng kỹ thuật cấu lực không đổi để thiết kế công tắc điện vi Ứng dụng kỹ thuật cấu lực không đổi cho tiếp xúc điện cung cấp số lợi ích hiệu suất độ bền thiết bị GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 55 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tanik E., Transmission angle in compliant slider-crank Mechanism and Machine Theory, Vol 46, 2011, pp 1623–1632 mechanism, [2] Demirel B and Tolga Emirler M., Semicompliant Force Generator Mechanism Design for a Required Impact and Contact Forces, Journal of Mechanism and Robotics, Vol 2, 2010, pp 0450011–04500111 [3] Pavlovíc N.T and Pavlovíc N.D., Compliant mechanism design for realizing of axial link translation, Mechanism and Machine Theory, Vol 44, 2009, pp 1082–1091 [4] Dirksen F., Anselmann M., Zohdi T.I and Lammering R., Incorporation of flexural hinge fatigue-life cycle criteria into the topological design of compliant small-scale devices, Precision Engineering, Vol 37, 2013, pp 531–541 [5] Ananthasuresh G.K and Kota S., Designing compliant mechanisms, Mechanical Engineering, Vol 117, No 11, 1995, pp 93-96 [6] Garcia E., Goldfarb M., Lobontiu N and Paine J S N., Corner-filleted flexure hinges, Transactions of the ASME, Vol 123, 2001, pp 346–352 [7] Lobontiu N., Compliant mechanisms: design of flexure hinges, 2002, CRC Press [8] Howell L.L., Compliant Mechanisms, John Wiley & Sons, New York, 2001 [9] Paros J.M and Weisbord L., How to Design Flexure Hinges, Machine Design, 1965, pp 151-156 [10] Meng Q., A Design Method for Flexure-Based Compliant Mechanisms on the Basis of Stiffness and Stress Characteristics, Università di Bologna, 2012 [11] Smith S.T., Badami V.G., Dale J.S., and Xu Y., Elliptical flexure hinges, Rev Scient Instru., Vol 68, 1997, pp 1474-1483 [12] Garcia E and Lobontiu N., Stiffness characterization of corner-filleted flexure hinges, Review of Scientific Instruments, Vol 75, 2004, pp 4896–4905 [13] Garcia E and Lobontiu N., Analytical model of displacement amplification and stiffness optimization for a class of flexure-based compliant mechanisms, Computers & Structures, Vol 81, 2003, pp 2797–2810 [14] Takase Y and Noda N.i., Gemeraozed stress intensity factors of v-shaped notch in a round bar under torsion, tension, and bending, Engineering Fracture Mechanics, Vol 70, 2003, pp 1447–1466 [15] Tseytlin Y M., Notch flexure hinges: An effective theory, Review of Scientific Instruments, Vol 73, 2002, pp 3363–3368 [16] O’ Malley E., Samuelson M., Lobontiu N., and Paine J S.N., Parabolic and hyperbolic flexure hinges: flexiblility, motion precision and stress characterization based on compliance closed-form equations, Precision Engineering, Vol 26, 2002, pp 183–192 [17] Zong G., Bi S., Su H., Pei X and Yu J., The modeling of cartwheel flexural hinges, Mechanism and Machine Theory, Vol 44, 2009, pp 1900–1909 [18] Zong G., Bi S., Pei X., and Yu J., The stiffness model of leaf-type isoscelestrapezoidalflexural pivots, Journal of Mechanical Design, Vol 130, No 8, 2008, pp 082303 GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 56 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt [19] Mallik A.K., Banerjee A., and Bhattacharya B Large deflection of cantilever beams with geometric non-linearity: analytical and numerical approaches International Journal of Non-Linear Mechanics, Vol 43, 2008, pp 366–376 [20] Marsh E R., Vallance R R., and Haghighian B., “A unified geometric model for designing elastic pivots”, Precision Engineering, Vol 32, 2008, 278–288 [21] Howell L L and Jensen B D., “The modeling of cross-axis flexural pivots” Mechanism and Machine Theory, Vol 37, 2001, pp 461–476 [22] Bahia M.T., Marcelo Alves, M.K., and Costa J.C.A., “Topology optimization of compliant mechanisms with fatigue stress constraints”, 2006 [23] Dirksena F., Anselmanna M., Zohdi T.I., and Lammeringa R., “Incorporation of flexural hinge fatigue-life cycle criteria into the topological design of compliant smallscale devices”, Precision Engineering, Vol 37, No 3, 2013, pp 531-541 [24] Dao T.P and Huang S.C, “Optimization of Process Parameters and Fatigue Prediction for Flexure-Based Compliant Mechanism”, Journal of Engineering Technology, Vol 10, No 2, 2013, pp 204-220 [25] Dao T.P and Huang S.C., “Optimization of Flapper Compliant Mechanism Using Fuzzy Logic Combined Taguchi Method”, Applied Mechanics and Materials, Vol 300-301, 2013, pp 710-713 [26] Dao T.P and Huang S.C., “An Optimal Study of a Gripper Compliant Mechanism Based on Fuzzy- Taguchi Method”, Applied Mechanics and Materials, Vol 418, 2013, pp 141-144 [27] Hroncová D., Binda M., Sarga P., and Kicák F., “Kinematical analysis of crank slider mechanism using MSC Adams/View”, Procedia Engineering, Vol 48, 2012, pp 213222 [28] Khemili I and Romdhane L., “Dynamic analysis of a flexible slider–crank mechanism with clearance”, European Journal of Mechanics A/Solids, Vol 27, 2008, pp 882–898 [29] Dao T.P and Huang S.C., “Design and Analysis of Compliant Rotary Joint”, Applied Mechanics and Materials, Vol 372, 2013, pp 467-470 [30] Budynas R.G., Shigley's Mechanical Engineering Design, 2011, McGraw-Hill, New York [31]http://www.mscsoftware.com/training_videos/patran/Reverb_help/Fatigue%20Users%20 Guide/images/fat_theory_09.png [32] Choi K.B and Kim D.H., “Monolithic parallel linear compliant mechanism for two axes ultraprecision linear motion”, Review of Scientific Instruments, Vol 77, No 1–7, 2006, pp 065-106 [33] Chang S.H and Du B.C., “A precision piezodriven micropositioner mechanism with large travel range”, Review of Scientific Instruments, Vol 69, No 4, 1998, pp 1785– 1791 [34] Yong Y.K and Lu T.F., “Comparison of circular flexure hinge design equations and the derivation of empirical stiffness formulations”, IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 2009 [35] Taguchi G, Chowdhury S and Wu Y., “Taguchi’s quality engineering handbook”, MI: John Wiley, 2005 GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 57 an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt [36] Ribeiro A.S and Jesus A.M.P., “Fatigue Behaviour of Welded Joints Made of 6061T651 Aluminium Alloy”, School of Sciences and Technology, University of Trás-osMontes and Alto Douro Portugal [37] ANSYS Workbench 13 Documentary, 2010 GVHD: TS Lê Minh Tài Trang 58 an S an K L 0 ... ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƢU HÓA 4.1 Thiết kế Điểm mấu chốt thủ tục thiết kế cấu tay quay trƣợt thiết kế khớp cong... hoàn thành đồ án Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Nhật, Châu Văn Hậu an TÓM TẮT ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI TỐI ƯU HÓA THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THỰC NGHIỆM TAY QUAY CON TRƯỢT LINH HOẠT Nếu đƣợc uốn cong để làm khác... đó, đƣợc kết hợp với phƣơng pháp Taguchi để tối ƣu hóa làm tăng GVHD: TS Lê Minh Tài Trang an ĐATN: Tối ƣu hóa thiết kế chế tạo thực nghiệm tay quay trƣợt linh hoạt Công việc chế tạo mẫu thực đƣợc