Nghiên cứu, xây dựng quy trình tính toán thiết kế biên dạng cam globoid cho các cơ cấu phân độ gián đoạn sử dụng phần mềm matlab và creo

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Nghiên cứu, xây dựng quy trình tính tốn thiết kế biên dạng CAM Globoid cho cấu phân độ gián đoạn sử dụng phần mềm Matlab Creo Mã số đề tài: 22/1SVCK01 Chủ nhiệm đề tài: Trần Quốc Hải Đơn vị thực hiện: Khoa Cơ Khí Tp Hồ Chí Minh - 6/2023 LỜI CẢM ƠN Các tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường ĐH Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Ban lãnh đạo khoa Cơng Nghệ Cơ Khí, thầy/cô cố vấn học tập, chuyên môn tạo điều kiện, đóng góp ý kiến bổ ích, chun sâu giúp tác giả hoàn thành đề tài cấp trường năm 2022 Kính chúc quý Ban Giám Hiệu, Ban lãnh đạo tồn thể thầy Khoa Cơ Khí sức khoẻ công tác tốt Xin chân thành cảm ơn./ PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu, xây dựng quy trình tính tốn thiết kế biên dạng CAM Globoid cho cấu phân độ gián đoạn sử dụng phần mềm Matlab Creo 1.2 Mã số: 22/1SVCK01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài Trần Quốc Hải Khoa Cơ Khí Chủ nhiệm đề tài Trần Ngọc Tú Khoa Cơ Khí Thành viên Đồn Huy Hồng Khoa Cơ Khí Thành viên Nguyễn Quang Vũ Khoa Cơ Khí Thành viên 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa khí 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 08 năm 2022 đến tháng 08 năm 2023 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng… năm… 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 08 năm 2022 đến 210tháng 05 năm 2023 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 10 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Bộ truyền trục vít – bánh vít truyền sử dụng rộng rãi thiết bị cơng nghiệp nói chung ngành khí nói riêng với ưu điểm: kích thước nhỏ gọn, khả tải lớn, hiệu suất cao có khả tự hãm làm việc Theo thời gian, truyền trục vít – bánh vít có nhiều cải tiến, gần đạt thành tựu với truyền sử dụng cụm lăn truyền động thay cho bánh vít, đồng thời đường ren biến đổi để tạo chuyển động đặc biệt chuyển động gián đoạn chia độ với góc xác Bộ truyền gọi với tên khác truyền CAM Globoid Về hình dáng hình học nguyên lý hoạt động truyền tương tự truyền trục vít – bánh vít truyền thống CAM chi tiết chủ động, có dạng hình trụ với đường gân dạng ren xoắn có rãnh lượn khác để truyền chuyển động công suất tới trục bị động Hình 1.1 Bộ truyền CAM Globoid Với khả chịu tải lớn, tiếng ồn thấp độ tin cậy cao, truyền ứng dụng nhiều dây chuyền tự động cấu cần chuyển động gián đoạn, chia độ cách xác nhanh chóng Có thể kể đến số ứng dụng truyền như: Hộp thay dao tự động máy gia công CNC, băng chuyền gián đoạn, bàn xoay theo chu kì… Tùy thuộc vào yêu cầu thực tế mà nhà sản xuất cấp chuyển động đặc trưng phù hợp với khâu dây chuyền Không sử dụng truyền trục vít – bánh vít để truyền động ngắt quãng động cần phải dừng đảo chiều quay liên tục để đáp ứng nhu cầu Bộ truyền đảm bảo số vòng quay trục đầu vào khơng đổi, từ tránh hao tổn công suất động không sinh moment qn tính đóng mở máy liên tục Từ tăng tuổi thọ cho toàn hệ thống Khi thực thiết kế truyền CAM Globoid, điều cần quan tâm bề mặt tiếp xúc CAM với lăn quy luật chuyển động mong muốn Bề mặt làm việc CAM dạng bề mặt không gian, phức tạp trải phẳng Do việc áp dụng phương pháp thiết kế thơng thường khó thực hiện, cịn gặp nhiều khó khăn thiếu tính xác Thơng thường, người thiết kế phải sử dụng lý thuyết đường cong gia tốc đặc biệt phương trình đặc trưng để giải biên dạng CAM Cũng có nhiều báo quốc tế nghiên cứu truyền với cách xây dựng khác phương án cải tiến Trong nước có số nghiên cứu bật chưa phổ biến rộng rãi Vấn đề chung tất nghiên cứu chưa hệ thống bước tính tốn, thiết kế; nghiên cứu chưa có đa dạng việc so sánh kết phương án thiết kế khác nhau; quan trọng chưa nhiều thử nghiệm thực tế Mặt khác dạng truyền nên tài liệu lý thuyết tính tốn thiết kế chưa cơng bố rộng rãi xuất dạng thông tin nghiên cứu, khảo sát tạp chí chuyên ngành Những nhận định cho thấy việc nghiên cứu xây dựng phương án thiết kế truyền CAM Globoid điều thật cần thiết cho phát triển chung khoa học nói chung ngành khí nói riêng nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển xã hội Đề tài: “Nghiên cứu xây dựng quy trình tính tốn, thiết kế Cam Globoid cho cấu phân độ gián đoạn sử dụng Matlab Creo” triển khai với nội dung sau: + Nghiên cứu sở lý thuyết truyền CAM Globoid + Xây dựng hệ thống công thức, bảng biểu tính tốn cho thơng số hình học; + Đề xuất phương pháp xây dựng giao diện thiết kế CAM ứng dụng phần mềm Matlab; + Mô hình hố cấu ứng dụng phần mềm Creo Parametric; + Gia công thử nghiệm CAM máy CNC Mục tiêu a) Mục tiêu tổng quát - Xây dựng phương pháp, hệ thống cơng thức tính tốn, thiết kế mơ hình hóa cấu Cam Globoid ứng dụng phần mềm Matlab Creo Parametric b) Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu sở lý thuyết truyền Cam Globoid - Đề xuất phương án xây dựng phương trình bề mặt làm việc cấu - Xây dựng hệ thống cơng thức, bảng biểu tính tốn thiết kế - Thiết kế, mơ truyền dựa phần mềm Matlab Creo: Phương pháp nghiên cứu - Cơ sở phương pháp luận + Phân tích tổng hợp lý thuyết + Phân loại hệ thống hóa lý thuyết + Phương pháp phân tích tổng kết kinh nghiệm + Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp nghiên cứu cụ thể Phân tích tổng hợp lý thuyết từ tài liệu, sách, tạp chí khoa học nước quốc tế có liên quan đến đề tài Đồng thời phân loại hệ thống hóa lý thuyết truyền CAM Globoid, phân tích tổng kết kinh nghiệm từ nghiên cứu trước Từ đó, sử dụng phương pháp thực nghiệm để kiểm tra xác cấu cách gia cơng hồn chỉnh truyền Tổng kết kết nghiên cứu Với mục tiêu đặt ban đầu đề ra, sau khoảng thời gian làm việc nhóm tác giả thực đầy đủ nội dung bao gồm: - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động, đặc điểm ứng dụng truyền CAM Globoid thông qua nghiên cứu, báo khoa học nước - Xây dựng lại phương trình đặc trưng biên dạng CAM, phương trình đường cong đặc biệt ứng dụng trình thiết kế dựa tài liệu thu - Xây dựng hệ thống cơng thức tính tốn thơng số hình học thơng số hoạt động cấu CAM - Xây dựng chương trính tính tốn biên dạng CAM phần mềm Matlab - Mơ hình hố cấu CAM phần mềm thiết kế Creo - Gia cơng hồn chỉnh mơ hình cấu CAM Globoid Đánh giá kết đạt kết luận Sau trình nghiên cứu, tổng hợp lý thuyết, xây dựng quy trình tính tốn gia công, thử nghiệm thực tế với cấu CAM nhóm tác giả đánh giá kết đạt được: - Phương pháp thiết kế thực đơn giản thông qua việc nhập số liệu dạng giao diện phần mềm Matlab, điều giúp giảm đáng kế thời gian tính tốn - Kết hợp cơng cụ, phần mềm hỗ trợ việc mơ hình hố, kiểm tra tính đắn phương pháp thiết kế sử dụng với mong muốn cải thiện hiệu hiệu suất công việc trước đưa vào sản xuất Điều giúp giảm thiểu nhiều sai số gia cơng - Gia cơng hồn thiện sản phầm theo yêu cầu thiết kế Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Cam Globoid truyền động khí cho cấu phân độ gián đoạn Do bề mặt làm việc cam trải phẳng nên việc áp dụng phương pháp thiết kế thơng thường cịn gặp nhiều khó khăn thiếu xác Đề tài đề xuất phương pháp thiết kế CAM Globoid kết hợp công cụ hỗ trợ thiết kế, mơ hình hố Matlab Creo Bằng cách tổng hợp lý thuyết tính tốn, lý thuyết xây dựng phương trình bề mặt CAM sử dụng phương pháp biến đổi tọa độ khơng gian việc giải phương trình phần mềm Matlab để thu toạ độ điểm đường cong Dữ liệu sau thu được, chuyển qua phần mềm Creo để mơ hình hố 3D phương pháp gia công thử nghiệm cấu CAM máy CNC thực để đánh giá, phân tích Cam Globoid is a mechanical power transmission system for intermittent motion mechanisms Due to the non-planar working surface of the cam, applying conventional design methods poses many difficulties and lacks precision This study proposes a design method for the CAM Globoid by combining design support tools and current modeling techniques such as Matlab and Creo By synthesizing computational theory and the theory of constructing CAM surface equations using coordinate transformation in space, the equations are solved using Matlab software to obtain the coordinates of points on the cam profile The obtained data is then transferred to Creo software for 3D modeling, and a test machining method for the CAM mechanism on a CNC machine is also conducted for evaluation and analysis III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 3.1 Kết nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3) TT Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu kinh tế - kỹ thuật Tên sản phẩm Đăng ký Đạt Mơ hình Cam Globoid Đạt kích thước so với Đạt kích thước so với trên phần mềm thiết kế phần mềm thiết kế Giao diện thiết kế đường cong CAM phần mềm Matlab Thu biên dạng CAM Globoid thực nhập thông số đầu vào truyền Research, calculate and design Hội nghị khoa học trẻ Hội nghị khoa học trẻ Globoid Cam for indexing IUH lần - 2022 IUH lần - 2022 mechanism using matlab and creo parametric (Abstract) Nghiên cứu, xây dựng quy Eureka trình tính tốn thiết kế biên 2022 dạng CAM Globoid cho cấu phân độ gián đoạn sử dụng phần mềm Matlab Creo cấp Thu biên dạng CAM Globoid thực nhập thông số đầu vào truyền trường Đạt giải nhì Eureka cấp trường 2022 Ghi chú: - Các ấn phẩm khoa học (bài báo, báo cáo KH, sách chuyên khảo…) chấp nhận có ghi nhận địa cảm ơn trường ĐH Công Nghiệp Tp HCM cấp kính phí thực nghiên cứu theo quy định - Các ấn phẩm (bản photo) đính kèm phần phụ lục minh chứng cuối báo cáo (đối với ấn phẩm sách, giáo trình cần có photo trang bìa, trang trang cuối kèm thông tin định số hiệu xuất bản) 3.2 Kết đào tạo TT Họ tên Thời gian thực đề tài Tên đề tài Tên chuyên đề NCS Tên luận văn Cao học Đã bảo vệ Nghiên cứu sinh Học viên cao học Sinh viên Đại học Ghi chú: - Kèm photo trang bìa chuyên đề nghiên cứu sinh/ luận văn/ khóa luận bằng/giấy chứng nhận nghiên cứu sinh/thạc sỹ học viên bảo vệ thành công luận án/ luận văn;( thể phần cuối báo cáo khoa học) IV Tình hình sử dụng kinh phí TT Nội dung chi A Chi phí trực tiếp Th khốn chun mơn Nguyên, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Cơng tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phòng phẩm Chi phí khác Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước Tổng số B Kinh phí duyệt (triệu đồng) Kinh phí thực (triệu đồng) 7.458.500 1.760.000 7.458.500 1.760.000 781.500 781.500 10.000.000 10.000.000 Ghi V Kiến nghị ( phát triển kết nghiên cứu đề tài) Đề tài hoàn thành với yêu cầu đề ra, với lượng kiến thức tổng hợp nhiều đòi hỏi tập trung làm việc thời gian dài Tuy nhiên nhóm tác gỉa nhận định rằng, đề tài mang tính ứng dụng cao, hồn tồn có khả thương mại hố sản phẩm tương lại gần Để đạt điều nhóm tác giả đề xuất số nội dung cần tiếp tục triển khai sau: - Cơ cấu hoàn chỉnh mặt khí, nhiên cần kết hợp hệ thống điện tử để kiểm tra hoạt động thực tế - Cần có thêm tính tốn gia công thử nghiệm dựa thông số đầu vào, máy, cấu thực tế để kiểm chứng thêm kết VI Phụ lục sản phẩm ( liệt kê minh chứng sản phẩm nêu Phần III) - Mơ hình Cam Globoid - Giao diện thiết kế đường cong CAM phần mềm Matlab - Bài báo: Research, calculate and design Globoid Cam for indexing mechanism using matlab and creo parametric (Abstract) Hội nghị khoa học trẻ IUH lần - 2022 - Đề tài tham Eureka cấp trường 2022: Nghiên cứu, xây dựng quy trình tính tốn thiết kế biên dạng CAM Globoid cho cấu phân độ gián đoạn sử dụng phần mềm Matlab Creo Chủ nhiệm đề tài Trần Quốc Hải Tp HCM, ngày tháng năm 2023 Khoa Cơ Khí Phịng QLKH&HTQT Trưởng (đơn vị) (Họ tên, chữ ký) PGS TS nguyễn Đức Nam PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC (báo cáo tổng kết sau nghiệm thu, bao gồm nội dung góp ý hội đồng nghiệm thu)