Co câu đàn hồi cấu tạotừ các khớp nối dan hồi có thé truyền chuyển động với độ chính xác cao mà khôngtồn tại các sai số cơ bản như khe hở hay mòn và ảnh hưởng nhiệt do lực ma sát.Luận vă
THIẾT KE CƠ CAU ĐÀN HOI DUNG TRONG CƠ CẤU AN
KHAO SAT DONG LUC HOC CHO CƠ CẤU ĐÀN HOI
Mô hình động lực học của cơ cau đàn hồi - 55 tre 45 5.2 Dao động của cơ hệ trong trường hợp không xét đến giảm chan
Cơ cấu đàn hồi là loại khớp nối sử dụng hiện tượng biến dạng đàn hồi để truyền và biến đổi chuyển động Ưu thế của khớp nối đàn hồi so với khớp nối truyền thống là chúng có độ mềm và độ cứng riêng, cho phép chúng biến dạng và truyền chuyển động hiệu quả.
Trên cơ sở sơ đồ nguyên lý (hình 3.6) và hình dạng của cơ cấu đàn hồi (hình 3.7), cơ câu có thể được xây dựng lại dưới dạng mô hình động lực học như hình 5.1.
>~< À NN ON SORA wR NN TM
Hình 5.1: Mô hình dong lực học của cơ cấu đàn hồi
Trong đó: - L1+4 là các khâu 1+4
- H1+6 là các khớp bản 1é đàn héi 1+6
- Hệ tọa độ suy rộng của khâu i là Xi, yi, Zi Đối với các khớp bản lề đàn hỏi, như đã giới thiệu ở hình 2.9, mỗi khớp đều có 3 bậc tự do: 2 bậc tịnh tiên (ux, uy) và 1 bậc tự do xoay (8¿;) Theo sơ đô động lực học, cơ hệ gồm 4 khâu với 12 bậc tự do là [xi, yi, zi]’ Các khâu lần lượt có khối lượng va moment quán tính khối lượng quy về khối tâm là mi, li Ngoại lực tác động vào cơ hệ gôm lực F (lực do cơ cau chấp hành piezo tac dụng lên khâu 1) và moment M do lực F gây ra trên khâu 1 Chuyên vị đầu vào của cơ câu tại khâu 1 gồm xi và 0z¡ do các ngoại lực gây ra Từ chuyên vị dau vào tại khâu 1, cơ cầu đàn hồi truyền chuyển động đến khâu 4 và tao ra chuyên vị dau ra của cơ cau là x4 và 9z4 tác động lên dụng cụ cắt và tạo chuyển động chạy dao chính xác.
Theo công thức tính độ cứng của cơ cấu đã giới thiệu trong chương 2, độ cứng theo từng phương chuyển động của mỗi khớp đàn hôi trong cơ câu được liệt kê trong bang 5.1.
Khép1 | Khop2&3 | Khép4 Khớp 5 Khớp 6
Bảng 5.1: Độ cứng của các khớp bản lê dan hôi 5.2 Dao động của cơ hệ trong trường hợp không xét đến giảm chan
Dựa trên mô hình động lực học của cơ hệ và ma trận độ cứng, kêt hợp với các thông số khối lượng và moment quán tính khối lượng của mỗi khâu (bảng 3.3), phương trình vi phân chuyển động của cơ hệ có thể được xác định theo nguyên lý năng lượng:
- Hệ tọa độ suy rộng: q=[kx, Vị OZ, X2 Yo 92, X3 Vy 2y X4 Yq 6z,]* (19)
- Động năng của cơ hệ:
)|— i=] II Ms | - Thé nang cua cơ hệ:
V= 2> (Ky Ax’ +Ky_p Ay” +Ko,-, A0z° +2Ky_, AxA9z) (21) |
L=K-V (22) - Ngoại lực tác dụng lên cơ hệ:
Qua đó ta thu được hệ phương trình vi phân chuyển động của cơ hệ như sau:
Trong trường hợp tong quát, giả sử co cau đàn hôi piezo có chuyên vị cực dai (100 um) và tác dụng lên khâu 1, điều kiện ban đầu của hệ phương trình vi phân chuyển động của cơ hệ là:
(Tat cả các giá trị chuyển động khác đều bang 0)Kết quả dao động thu được ở dau ra của cơ hệ (khâu 4) sau khi giải hệ phương trình vi phân chuyển động như hình 5.2.
Ss â Í- 2 Ÿ {