Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ ĐO ĐAN NĂNG CHO BỘ ĐỊNH VỊ CHÍNH XÁC, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐỊNH VỊ TÍCH HỢP CƠ CẤU KHUẾCH ĐẠI MỀM GVHD: PGS TS LÊ HIẾU GIANG GVC TS ĐẶNG MINH PHỤNG SVTH: TRẦN NGUYỄN ĐANG NGUYỄN TẤN PHÁT ĐẶNG TIẾN ĐẠT SKL010986 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế đồ gá đo đa cho định vị xác, thiết kế chế tạo định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm” Giảng viên hướng dẫn : PGS TS LÊ HIẾU GIANG GVC TS ĐẶNG MINH PHỤNG Sinh viên thực Khóa : TRẦN NGUYỄN ĐANG MSSV : 19144090 NGUYỄN TẤN PHÁT 19144173 ĐẶNG TIẾN ĐẠT 19144110 : 2019-2023 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ 2/ năm học: 2022-2023 Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Lê Hiếu Giang GVC.TS Đặng Minh Phụng Sinh viên thực hiện: Trần Nguyễn Đang MSSV: 19144090 Đặng Tiến Đạt MSSV: 19144110 Nguyễn Tấn Phát MSSV: 19144173 Mã số đề tài: - Mã số đề tài: 22223DT297 - Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế đồ gá đo đa cho định vị xác, thiết kế chế tạo định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các tài liệu nghiên cứu ngồi nước Nội dung đồ án: - Tổng quan cấu mềm, đồ gá đo cho định vị xác - Phân tích phương án đề xuất phương án thiết kế cho đồ gá cho định vị xác - Chế tạo đồ gá đo cho định vị xác định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm Các sản phẩm dự kiến - Thuyết minh thiết kế tính tốn - Mơ hình đồ gá đo đa cho định vị mềm định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm Ngày giao đồ án: 15/03/2023 Ngày nộp đồ án: 15/07/2023 i Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt Tiếng Anh Tiếng Việt TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Được phép bảo vệ…………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) ii LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế đồ gá đo đa cho định vị xác, thiết kế chế tạo định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm - GVHD: PGS TS Lê Hiếu Giang, GVC TS Đặng Minh Phụng Họ tên sinh viên: Trần Nguyễn Đang Nguyễn Tấn Phát Đặng Tiến Đạt - - - MSSV: 19144090 Lớp: 19144CL3A 19144173 19144CL3A 19144110 19144CL3A Địa sinh viên: Số 01 Võ Văn Ngân, Phường Linh Chiểu, Thành phố Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Mính Số điện thoại liên lạc: 0384.728.026 0332.521.331 0932.273.369 Email: 19144090@student.hcmute.edu.vn 19144173@student.hcmute.edu.vn 19144110@student.hcmute.edu.vn - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình chúng tơi nghiên cứu thực Chúng không chép từ viết công bố mà khơng trích dẫn nguồn gốc Nếu có vi phạm nào, chúng tơi xinh chịu hồn tồn trách nhiêm” Tp Hồ Chí Minh, ngày Ký tên iii tháng 08 năm 2023 LỜI CẢM ƠN Đề tài “Nghiên cứu thiết kế đồ gá đo đa cho định vị xác, thiết kế chế tạo định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm.” nội dung mà nhóm chúng em nghiên cứu làm đồ án tốt nghiệp sau thời gian theo học Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Nơi tạo hội cho chúng em học tập, rèn luyện tích lũy kiến thức, kỹ trường Trong q trình nghiên cứu hồn thiện đồ án tốt nghiệp, nhóm chúng em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ từ Quý thầy cô, anh chị đồng nghiệp, gia đình bạn bè Để đồ án thành công nhất, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến với: Xin cảm ơn Gia đình tin tưởng, động viên tạo điều kiện tốt để hoàn thành ước mơ trở thành người Kỹ sư có đức, có tài ln làm đẹp cho đời Xin cảm ơn tất bạn bè, đồng nghiệp, anh chị trước nhiệt tình giúp đỡ Giúp chúng em tích lũy kiến thức, kinh nghiệm mà anh, chị qua Đặc biệt, em chân thành cảm ơn Thầy giáo – PGS TS Lê Hiếu Giang GVC TS Đặng Minh Phụng, người tận tình hướng dẫn, theo dõi, trao đổi, góp ý đưa lời khun hữu ích q báu giúp nhóm chúng em giải số vấn đề gặp phải suốt thời gian thực đồ án để hoàn thành cách trọn vẹn Do kiến thức thân hạn chế thiếu kinh nghiệm thực tiễn nên nội dung đồ án tốt nghiệp khó tránh thiếu sót Em mong nhận góp ý, dạy thêm từ Quý Thầy Cô Sau nghiên cứu đề tài kết thúc khóa học, em học hỏi tích lũy kiến thức kinh nghiệm từ Thầy trước để hồn thiện phát triển thân Bên cạnh đó, hội giúp em nhận cần hồn thiện thêm để chuẩn bị cho hành trình dài phía trước Cuối cùng, em xin chúc Quý Thầy Cô thật nhiều sức khỏe đạt nhiều thành công công việc Em xin chân thành cảm ơn! iv TÓM TẮT ĐỀ TÀI Tên đề tài “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỒ GÁ ĐO ĐA NĂNG CHO BỘ ĐỊNH VỊ CHÍNH XÁC, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ ĐỊNH VỊ TÍCH HỢP CƠ CẤU KHUẾCH ĐẠI MỀM” Bài nghiên cứu phát triển phương pháp tối ưu hóa lại cho thiết kế tối ưu định vị định hướng ứng dụng cho hệ thống kiểm tra độ cứng vật liệu Để cải thiện hiệu suất định vị, tham số hình học định vị tối ưu hóa phương pháp phản ứng bề mặt (RSM) Dữ liệu số thu thập cách tích hợp RSM Tỷ lệ khuếch đại đặc tính tĩnh định vị phân tích phân tích phần tử hữu hạn (FEA) Kết cho thấy dạng hình thang loại tốt cho hệ số an toàn chuyển vị Phân tích phương sai độ nhạy nghiên cứu để xác định ảnh hưởng đáng kể yếu tố thiết đáp ứng đầu Các xác nhận mơ thí nghiệm phù hợp với kết dự đốn Ngồi ra, viết áp dụng phương pháp phân tích để ước tính chuyển động học động lực học định vị Thứ nhất, định vị bậc tự thiết kết gồm khuếch đại dịch chuyển với mười cần gạt chế hình bình hành đối xứng Thứ hai, sơ đồ động học định vị xây dựng phương pháp mơ hình giả cứng vật thể Sau đó, phương trình động học định vị xây dựng phương pháp Lagrange PRBM Kết cho thấy tần số tự nhiên tìm thấy khoảng 65Hz Các kết lý thuyết với mô xác minh Trong nghiên cứu tới, định vị chế tạo phương pháp gia cơng phay để nâng cao độ xác thẩm mĩ định vị Từ khóa: nguyên lý Lagrange; bậc tự 01-DOF; phương pháp phản ứng bề mặt RSM; phần tử hữu hạn FEA; mơ hình vật thể giả cứng, PRBM v ABSTRACT Project title "Research and design of multi-functional measuring fixture for precision positioner, design and manufacture a new 1-dof compliant stage" This paper develops a reoptimization method for an optimal design of an application-oriented positioner for a material hardness testing system To improve the positioner performance, the key geometries of the positioner are optimized using response surface method (RSM) Digital data is collected by integrating RSM The gain ratio and static characteristics of the positioner were analyzed by finite element analysis (FEA) The results show that the trapezoidal shape is the best type for the factor of safety and displacement Analysis of variance and sensitivity were studied to determine the significant influence of design factors on the output responses The simulation and experimental assertions are in agreement with the predicted results In addition, this paper applies an analytical method to estimate the kinematics and dynamics of the positioner First, the one-degree-of-freedom positioner is designed to include a displacement amplifier with ten levers and a symmetrical parallelogram mechanism Second, the kinematic diagram of the locator is built by the object-hardening pseudo-hard model method Then, the kinematic equation of the positioner was built using Lagrange and PRBM methods The results show that natural frequencies are found at around 65Hz The theoretical results with simulation have been verified In the upcoming research, the positioner will be fabricated by milling to improve the accuracy and aesthetics of the positioner Keywords: Lagrange’s principle; 01-DOF stage; surface reaction method RSM; finite element FEA; hard object model, PRBM vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỀ TÀI v MỤC LỤC vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xi DANH MỤC CÁC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH xii DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT xvi CHƯƠNG 1:GIỚITHIỆU 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.4 Phạm vi giới hạn đề tài 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Nội dung đề tài CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu 2.1.1 Cơ cấu mềm ứng dụng 2.1.2 Đồ gá đo đa cho định vị mềm 2.1.3 Bộ định vị tích hợp cấu khuếch đại mềm 2.2 Đặc tính cấu tạo sản phẩm 2.3 Các nghiên cứu liên quan đến đề tài 11 vii 2.3.1 Các nghiên cứu nước 11 2.3.2 Các nghiên cứu nước 13 2.4 Các vấn đề tồn 14 2.5 Một số định vị phát triển 14 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 3.1 Cơ cấu mềm phạm vi ứng dụng 16 3.1.1 Cuộc sống hàng ngày 16 3.1.2 Trong y học 17 3.1.3 Hệ thống vi điện tử (MEMS): 17 3.2 Tổng quan Pseudo-rigid-body model 18 3.3 Nguyên lí Lagrange 20 3.4 Pseudo-rigid-body model kết hợp với phương pháp Largange 20 3.5 Khớp mềm 21 3.6 Phương pháp gia công: Máy cắt dây 24 3.6.1 Máy cắt dây ? 24 3.6.2 Nguyên lý làm việc 25 3.6.3 Máy cắt dây CNC 26 3.6.4 Đặc điểm máy cắt dây CNC 26 3.6.5 Ưu nhược điểm 27 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 28 4.1 Yêu cầu đề tài 28 4.2 Phương hướng giải pháp thực 28 4.2.1 Phương án (thiết kế 1) 28 4.2.2 Phương án (thiết kế 2) 36 4.2.3 Phương án (thiết kế 3) 45 viii Bảng 7.4: Xây dựng thiết kế theo biến tối ưu 7.2 Gia công 7.2.1 Gia cơng 01-DOF Hình 7.2: Sản phẩm gia cơng 01-DOF phương pháp cắt dây CNC 78 7.2.2 Gia cơng trung gian Hình 7.3: Tấm trung gian 7.2.3 Bộ định vị Hình 7.4: Bộ định vị 01-DOF 79 7.3 Đo kiểm nghiệm nhận xét, đánh giá Hình 7.5: Đo tần số 01-DOF phương pháp vật lý 80 Hình 7.6: Đo tần số 01-DOF PZT laser Do thiết kế gia công máy cắt dây nhiều hạn chế việc chỉnh dây cắt nhiều lần nên việc đo thực nghiệm có nhiều sai số Bảng cho thấy kết đo thực tế với phương pháp gia công máy cắt dây đồng hồ so laser: 01-DOF STT Tần số Tần số dao động tự nhiên Tần số mô ANSYS Sai số (%) 10 60 65.562 8.48% 15 60 65.562 8.48% 20 60 65.562 8.48% 25 60 65.562 8.48% 30 60 65.562 8.48% 81 40 60 65.562 8.48% 50 60 65.562 8.48% 60 60 65.562 8.48% 70 60 65.562 8.48% 10 80 60 65.562 8.48% Bảng 7.5: Kết đo tần số thực tế laser PZT sai số so với tần số mô ANSYS 01-DOF STT Tần số dao động tự nhiên Tần số mô ANSYS Sai số (%) 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 65 65.562 0.86% 10 65 65.562 0.86% Bảng 7.6: Kết đo tần số thực tế phương pháp vật lý sai số so với tần số mơ ANSYS 82 Hình 7.7: Tần số đo thực tế phương pháp vật lý phần mềm LabVIEW Sơ đồ 7.1: Sơ đồ mô biểu thị tần số đo thực tế phương pháp vật lý Hình 7.8: Tần số đo thực tế laser PZT phần mềm LabVIEW 83 Sơ đồ 7.2: Sơ đồ mô biểu thị tần số đo thực tế laser PZT Đánh giá: So với kết mô phần mềm ANSYS kết đo thực tế đồng hồ so laser cho thấy: - Tần số đo PZT laser cho thấy tần số dao động tự nhiên đo phần mềm LabVIEW 60Hz cịn mơ ANSYS 65.562Hz lệch khoảng 8.48% < 10% Kết đo thực nghiệm đáng tin cậy - Tần số đo phương pháp vật lý phần mềm LabVIEW cho thấy tần số dao động tự nhiên 65Hz cịn tần số mơ ANSYS 65.562Hz lệch khoảng 0.86%
Ngày đăng: 14/11/2023, 10:10
Xem thêm:
