ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 8 LỜI GIỚI THIỆU Mô hình cửa sổ tự động của nhóm là một hệ thống cơ điệ tử gồm có kết cấu cơ khí, bộ truyền đai, các bo mạch điện tử và chương trìn
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA : ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
**o0o**
ĐỒ ÁN TRUYỀN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN
ĐỀ TÀI CỬA SỔ TỰ ĐỘNG
SVTH :
1 PHAN THẾ QUANG 3MSSV: 15146090
2 NGUYỄN TRỌNG HẬU MSSV: 15146033
3 PHẠM BÁ ĐỨC 3 2 MSSV: 15146029 Khóa : K15
Ngành : CNKT CƠ ĐIỆN TỬ GVHD22: ThS PHẠM BẠCH DƯƠNG
Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018
Trang 2Trước tiên, chúng em xin được gửi lời cảm ơn trân trọng và sâu sắc nhất đến Thầy Phạm Bạch Dương – người đã hết sức tạo điều kiền và tận tình hướng dẫn, góp ý, động viên chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu thực hiện đồ án này
Nhóm em chân thành cảm ơn đến tất cả quý Thầy Cô thuộc Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao, Bộ môn Cơ Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, những người đã trang bị cho chúng em những kiến thức cơ bản, cũng như đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án vừa qua
Và sau cùng, xin được cảm ơn gia đình, người thân cùng tập thể lớp Cơ Điện Tử 15146CL3- những người đã luôn ở bên, quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để
chúng em được học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án này
Trang 32 Lựa chọn giải pháp truyền động – điều khiển của nhóm 16
3 Phác thảo thiết kế truyền động-điều khiển của nhóm 18
Trang 41.4.3 Độ phân giải của encoder 65
Trang 6ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 6
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thông số vật lý của cửa trượt………21
Bảng 2.1 Cường độ ánh sáng của một số nguồn sang……… 25
Bảng 2.3 Độ chói của một số nguồn thông dụng……… 26
Bảng 2.4 Độ rọi trên một số bề mặt thường gặp………27
Bảng 3.1 Modun đàn hồi E của một số vật liệu……….31
Bảng 3.3 Ứng suất uôn cho phép của một số vật liệu………33
Bảng 3.4 Thông số hiệu suất của các bộ truyên……….35
Bảng 3.5 Một vài thông số của Arduino Uno R3……… 52
Trang 7ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 7
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 1.1: Cửa Sổ Mở Quay……… …11
Hình 1.2: Cửa Sổ Mở Trượt……… 11
Hình 1.3: Cửa Sổ Mở Hất……… 12
Hình 1.4: Cửa Sổ Mở Xếp Trượt……… 12
Hình 1.5: Cửa Sổ Mở Hất Tự Động Dùng Xích và Bánh Răng………13
Hình 1.6: Cửa Sổ Mở Hất Tự Động Dùng Khí Nén……… ………14
Hình 1.7: Cửa Sổ Mở Trượt Tự Động Dùng Actuator……… 15
Hình 1.8: Cửa Sổ Mở Trượt Tự Động Dùng Đai Răng……….16
Hình 1.9: Cửa Trượt Điều Khiển……… 17
Hình 1.10: Kích Thước Cửa Trượt……… 18
Hình 1.11: Kích Thước Cánh Cửa……….19
Hình 1.12: Kích Thước Con Lăn……… 20
Hình 2.1: Sơ Đồ Đấu Dây Cảm Biến Mưa……… 22
Hình 2.2: Tín Hiệu Cảm Biến Mưa……… ………23
Hình 2.3: Các Thông Số Vật Lý Của Ánh Sáng……….… 24
Hình 3.1: Lực phân bố tải trọng trên thanh ray……… 29
Hình 3.2: Bề mặt cắt của thanh ray………30
Hình 3.3: Mô phỏng biến dạng với phần mềm ANSYS 18.1……… 33
Hình 3.4: Mô tả sự ăn khớp của đai rang……… 37
Hình 3.5 Các loại biên dạng đai rang……….38
Hình 3.6: Những phiên bản của Arduino……… 50
Hình 3.7: Arduino Uno……… 51
Hình 3.8: Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn……… 53
Hình 3.9: Arduino đời đầu……….54
Hình 3.9: Các lỗ vít giúp cố định vị trí Arduino……… ……… 55
Hình 3.10: Các ngõ vào/ngõ ra của Arduino……….………56
Trang 8ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 8
LỜI GIỚI THIỆU
Mô hình cửa sổ tự động của nhóm là một hệ thống cơ điệ tử gồm có kết cấu cơ khí, bộ
truyền đai, các bo mạch điện tử và chương trình cho arduino để vận hành hoàn toàn tự
Cảm biến được đặt ở phía trước và phía sau cửa Khi một trong hai cảm biến không
nhận tín hiệu thì động cơ sẽ quay ngược chiều hoặc không hoạt động và khi một trong hai
cảm biến nhận tín hiệu và động cơ quay theo chiều thuận
Mục tiêu của nhóm là làm cho mô hình cửa tự động được hoạt động một cách tốt nhất
có thể
Trang 9ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 9
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
4
Cơ điện tử là ngành góp phần phát triển các hệ thống sản xuất theo hướng hiện đại,
nâng cao hiệu quả và năng suất lao động, tạo nên lợi thế cạnh tranh cho các sản phẩm,
các hệ thống cơ điện tử đang là những hệ thống đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh
vực được thế giới quan tâm và chú trọng phát triển, là sinh viên ngành cơ điện tử sau thời
gian được học tập về ngành cơ điện tử tại trường, được các thầy cô trang bị những kiến
thức cần thiết và xem xét khả năng của nhóm, nhóm quyết định chọn đề tài: Cửa Sổ Tự
Động với mục đích thiết kế một mô hình để áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế
Hơn nữa Việt Nam là một Đất Nước nằm trong khu vực nhiệt đới gió - thời tiết có
nhiều biến đổi thất thường mà không phải lúc nào chúng ta cũng có thể chủ động để ứng
phó kịp thời vì vậy cửa sổ tự động là khâu chuẩn bị tốt để giúp căn nhà ứng phó kịp thời
với những biến đổi xấu của thời tiết Cửa sổ tự động cũng chính là một phần của hệ thống
ngôi nhà thông minh – một xu thế của thời đại công nghệ 4.0
Nhóm đã đề ra cho mình những cách giải quyết nhất định như cố gắng tìm hiểu kĩ các
tài liệu do Thầy Phạm Bạch Dương giáo viên hướng dẫn đề tài cung cấp, tìm hiểu thêm
các tài liệu liên quan, trao đổi với các bạn về cách chọn, điều khiển động cơ, thiết kế
mạch điện tử và làm việc hết mình nhằm hoàn thành đề tài với kết quả tốt nhất
Trang 10ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 10
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN
TÊN ĐỀ TÀI: MÔ HÌNH CỬA SỔ TỰ ĐỘNG
NỘI DUNG YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI:
Cơ khí:
Thiết kế bộ truyền đai răng
Thiết kế khung cơ khí cho cửa sổ
Truyền động qua động cơ DC Servo
Điện tử:
Thiết kế mạch công suất dùng L298
Thiết kế mạch điều khiển dùng Arduino Uno
Thiết kế mạch khuếch đại cảm biến dùng cảm biến anh sáng và cảm biến
mưa
Lập trình:
Vẽ lưu đồ giải thuật điều khiển của hệ thống
Sử dụng ngôn ngữ C để lập trình điều khiển
Mục tiêu: mô hình hoạt động một cách hoàn thiện nhất
Trang 11ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 11
1 Khảo sát các loại cửa sổ hiện đang có trên thị trường
1.1 Các loại cửa sổ thông dụng
1.1.1 Cửa sổ mở quay:
Hình 1.1: Cửa Sổ Mở Quay
1.1.2 Cửa sổ mở trượt:
Hình 1.2: Cửa Sổ Mở Trượt
Trang 121.2 Các giải pháp tự động đã có trên thị trường
Hiện nay có nhiều loại cửa tự động: cửa kéo, cửa đẩy, cửa cuốn, cửa trượt…
Trang 13ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 13
Nhưng chúng thường được sản xuất ở nước ngoài bán tại Việt Nam với giá thành khá
cao Vì thế chúng không được sử dụng rộng rãi Nhu cầu cửa tự động ở Việt Nam là rất
lớn về số lượng và chủng loại
1.2.1 Cửa sổ mở hất:
Dùng xích và bánh răng để nâng cửa sổ (phổ biến nhất)
Hình 1.5: Cửa Sổ Mở Hất Tự Động Dùng Xích và Bánh Răng
Hệ thống truyền động ở đây là động cơ làm quay bánh răng, sau đó đưa dây xích di
chuyển ra vào để nâng hạ cửa
Loại cơ cấu này khá nhỏ gọn nhưng tương đối phức tạp, khoảng cách duỗi ra của xích
tương đối ngắn (khoảng 40cm), giá thành đắt (khoảng 2 triệu đồng đối với bộ truyền
dộng, chưa kể khung cửa) và chưa ứng dụng các chức năng tự động đóng mở theo điều
kiện thời tiết
Hoạt động của cửa sổ: https://www.youtube.com/watch?v=SnfZz5p1lQY
Trang 14ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 14
Dùng xi lanh khí nén
Hình 1.6: Cửa Sổ Mở Hất Tự Động Dùng Khí Nén
Hệ thống truyền động ở đây là dùng động cơ đẩy xy lanh khí ra vào để nâng hạ cửa
Loại cơ cấu này cũng khá nhỏ gọn nhưng giá thành tương đối mắc (khoảng 2 triệu đồng
đối với bộ truyền dộng, chưa kể khung cửa) và chưa ứng dụng các chức năng đóng mở
theo điều kiện thời tiết
Hoạt động của cửa sổ: https://www.youtube.com/watch?v=7Pb4khvdaHI
Trang 15ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 15
1.2.2 Cửa sổ trượt
Dùng linear actuator
Hình 1.7: Cửa Sổ Mở Trượt Tự Động Dùng Actuator
Hệ thống truyền động ở đây là động cơ làm quay bánh răng, sau đó làm bộ vít me bi
(Ball screw) quay truyền đến bộ Actuator khí nén làm xy chuyển động ra vào đầy theo
cửa
Loại cơ cấu này khá gọn gàng nhưng cớ cấu tương đối khá phức tạp, giá thành đắt
(khoảng 3 triệu đồng đối với bộ truyền dộng, chưa kể khung cửa) và chưa ứng dụng các
chức năng tự động đóng mở theo điều kiện thời tiết
Hoạt động của cửa sổ: https://www.youtube.com/watch?v=CK1CwA2cYco
Trang 16ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 16
Dùng bánh đai răng
Hình 1.8: Cửa Sổ Mở Trượt Tự Động Dùng Đai Răng
Hệ thống truyền động ở đây là dùng động cơ truyền chuyển động cho bộ bánh đai di
chuyển cửa trượt ra vào
Loại cơ cấu này khá tối ưu về cơ cấu nhưng giá thành tương đối mắc (khoảng 30 triệu
đồng đối với bộ truyền dộng, chưa kể khung cửa) và chưa áp dụng đối với cửa sổ, chỉ
đang ứng dụng trong các cửa loại lớn cũng như chưa ứng dụng các chức năng tự động
đóng mở theo điều kiện thời tiết
Hoạt động của cửa: https://www.youtube.com/watch?v=jhlIYS3gflg
2 Lựa chọn giải pháp truyền động – điều khiển của nhóm
Dựa trên những tìm hiểu về các giải pháp truyền động đã có sẵn trên thị trường,
nhóm đã đưa ra ý tương cải tiến cửa sổ tự động như sau:
2.1 Đối tượng điều khiển
Trong đề tài này nhóm chúng em sẽ nghiên cứu về cửa sổ mở trượt 2 cánh, 1 cửa cố
định và 1 cửa di chuyển
Trang 17ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 17
Hình 1.9: Cửa Trượt Điều Khiển
2.2 Giải pháp điều khiển
Nhóm lựa chọn dùng cơ cấu truyền động đai răng kết hợp với bộ truyền để đóng mở
Chế độ hoạt động theo điều kiện thời tiết: khi có trời mưa, nắng lớn hoặc trời
tối hoặc gió lớn (các điều kiện thời tiết bất lợi) thì các cảm biến phát hiện tín hiệu,
đưa tín hiệu về vi điều khiển, sau đó động cơ truyền động sang bánh đai răng và
đóng cửa lại, khi thời tiết ôn hòa sẽ tự động mở cửa trở lại
Trang 18ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 18
3 Phác thảo thiết kế truyền động-điều khiển của nhóm
3.1 Cơ cấu truyền động
Hệ thống truyền động có các bộ phận như sau:
1: Cánh cửa 2: Con lăn ( gắn dưới cánh cửa để nâng cánh cửa , chọn con lăn để giảm ma sát)
3: Thanh ray: định hướng chạy cho cửa, đặt con lăn lên
4: Bánh đai
5 Dây đai
Bảng thông số cửa sổ trượt tiêu chuẩn của deluxwindow :
Hình 1.10: Kích Thước Cửa Trượt
Kích thước cửa sổ thông thường:
Đối với phòng diện tích nhỏ hơn 15m2 chỉ có thể mở cửa sổ 2 cánh Ngược lại, phòng có diện tích lớn 15m2 có thể mở cửa sổ 3 cánh hay 4 cánh
Kích thước tiêu chuẩn cửa sổ xác định theo tỉ lệ tương ứng với diện tích riêng mỗi căn phòng
Trang 19ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 19
Ở Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc với vài quốc gia Đông Bắc Á tỷ lệ là 1:6
Ở các quốc gia đông nam Á tỉ lệ 1:7, Nam Á 1:8
Ngoài ra, kích thước của cửa sổ còn được tính theo tỉ lệ tương ứng với độ rộng của căn phòng (khoảng cách từ mặt tường có chứa cửa sổ đến mặt tường đối diện), gọi là chiều sâu hiệu quả
Tỉ lệ tiêu chuẩn là chiều cao cửa sổ phải nằm trong phạm vi chiều sâu hiệu quả của căn phòng Ví dụ, chiều rộng căn phòng là 2met, chiều cao tương ứng của cửa sổ khoảng 86cm - 96cm
Nhóm lựa chọn loại cửa trượt 2 cánh có kích thước ( 1200 x 1200 )
3.2 Cánh cửa
Hình 1.11: Kích Thước Cánh Cửa
Trang 20ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 20
3.3 Con lăn
Hình 1.12: Kích Thước Con Lăn
3.4 Thanh Ray
Hình 1.13: Kích Thước Ray Trượt
4 Yêu cầu thiết kế và chế tạo cửa sổ tự động
Từ các ý tưởng thiết kế đã được đưa ra và việc khảo sát thực tế các loại cửa sổ tự động
có mặt trên thị trường, ta đề ra yêu cầu thiết kế và chế tạo cho bộ cửa sổ tự động với tiêu
chí sẽ sử dụng và lắp đặt đơn giản nhất có thể Ta đề ra yêu cầu thiết kế và chế tạo như
sau:
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú Tải trọng tối đa m kg 100
Vận tốc kéo v m/s 0,05
Trang 22ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 22
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Phản ứng của hệ thống khi trời mưa: Cửa sổ nhận tín hiệu mưa sẽ
tự động đóng lại, sau khi trời nắng ráo trở lại cửa mở trở lại
- Phương pháp nhận biết: Sử dụng camera hoặc cảm biến mưa
(tương tự như da người) để nhận biết mưa Nhóm sử dụng phương
pháp sử dụng cảm biến (Tiết kiệm chi phí, dễ dàng lập trình, cài đặt)
- Cách đấu dây:
Hình 2.1: Sơ Đồ Đấu Dây Cảm Biến Mưa
- Phương pháp sử dụng:
Trang 23ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 23
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0 Vì vậy, chúng ta dùng một chân digital để đọc tín hiệu từ cảm biến mưa
Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (5V) Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V)
Mưa: điện kháng tăng lên, và điện áp đầu ra giảm
Khô: điện kháng thấp hơn, và điện áp đầu ra là cao hơn
Hình 2.2: Tín Hiệu Cảm Biến Mưa
- Phản ứng của hệ thống khi trời nắng:
Nếu trước đó cửa được đóng thì tiếp tục đóng
Nếu trước đó cửa mở thì sẽ nhận tín hiệu nắng thông qua cường độ ánh sáng, qua đó điều khiển mở cửa nếu trời không quá nắng và đóng cửa nếu cường độ ánh sáng nắng gắt
Trang 24Cường độ sáng là năng lượng phát ra 1 nguồn ánh sáng trong 1 hướng cụ thể và được tính như sau: 1 candela là cường độ mà một nguồn sáng phát ra 1 lumen đẳng hướng trong một góc đặc
Ký hiệu : I ( Viết tắt của tiếng Anh là Intensity : cường độ )
Đơn vị : Cd (candela) Bảng 2.1: Cường độ sáng của một số nguồn sáng
Nguồn sáng Cường độ sáng (cd)
Trang 25ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 25
Ngọn nến 0,8 theo mọi phương Đèn sợi đốt 40 W 35 theo mọi phương Đèn sợi đốt 300 W có bộ
phản xạ 1500 ở tâm chùm tia Đèn Halogen kim loại 2 kW
Quang thông của 1 số loại nguồn sáng:
kW 180.000 Bảng 2.2: Quang thông của một số nguồn sáng thông dụng
2.3 Độ chói:
Trang 26ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 26
Khi ta nhìn vào một nguồn sáng hoặc một vật được chiếu sáng, ta có cảm giác bị chói mắt Để đặc trung cho khả năng bức xạ ánh sáng của nguồn hoặc bề mặt phản xạ gây nên cảm giác chói sáng đối với mắt, người ta đưa ra định nghĩa độ chói
Độ chói của bề mặt phản xạ ánh sáng theo một phương còn gọi là độ trưng
Nguồn sáng Độ chói cd/m2
Bề mặt mặt trời 165.107
Bề mặt mặt trăng 2500 Bầu trời xanh 1500 Bầu trời xám 1000 Đèn sợi đốt 100W 6.106 Đèn huỳnh quang 40W 7000 Giấy trắng khi độ rọi 400
Độ chói của mặt đường 1-2
Bảng 2.3: Độ chói của một số nguồn thông dụng
+ Bề mặt đường nhựa chiếu sáng với độ rọi 30lux có độ chói khoảng 2cd/m2
+ Mặt trời mới mọc : khoảng 5.106 Cd/m2
+ Mặt trời giữa trưa : khoảng 1,5 – 2.109 Cd/m2
2.4 Độ Rọi:
Độ rọi là đại lượng đặc trưng cho bề mặt được chiếu sáng, là mật độ quang thông trên bề mặt
có diện tích S Có nghĩa là mật độ quang thông của một nguồn sáng 1 lumen trên diện tích 1m2 Khi mặt được chiếu sáng không đều độ rọi được tính bằng trung bình đại số của độ rọi các điểm
Trang 27ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 27
Ký hiệu: E
Đơn vị: Lux hay Lx
Địa điểm được chiếu sáng Độ rọi (lux) Ngoài trời giữa trưa nắng 100.000 Ngoài trời giữa trưa đầy
mây 10.000 Trăng tròn tiêu chuẩn 0,25 Phòng làm việc 300-500 Lớp học 300-400 Đường phố về ban đêm 20-50 Bảng2.3: Độ rọi trên một số bề mặt thường gặp
- Phương pháp nhận biết: Sử dụng cảm biến để đo thông lượng ánh sáng
( cường độ ánh sáng )
MÔ TẢ
Cảm biến cường độ ánh sáng BH1750 được
sử dụng để đo cường độ ánh sáng theo đơn vị lux, càm biến có ADC nội và bộ tiền xử lý nên giá trị được trả ra là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng lux mà không phải qua bất kỳ
xử lý hay tính toán nào thông qua
Trang 28ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 28
giao tiếp I2C
Thông số:
Nguồn: 3~5VDC
Giao tiếp: I2C
Khoảng đo: 1 -> 65535 lux
Kích cỡ: 21*16*3.3mm
Một số ví dụ về độ rọi của ánh sáng:
Vào buổi tối : 0.001 - 0.02 Lux
Ánh trăng : 0.02 - 0.3 lux
Trời nhiều mây trong nhà : 5 - 50 lux
Trời nhiều mây ngoài trời : 50 - 500 lux
Trời nắng trong nhà : 100 - 1000 lux
Trang 29ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 29
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
PHẦN A: CƠ KHÍ
1 Kiểm nghiệm độ cứng uốn của thanh ray
Độ cứng uốn có ảnh hưởng quan trọng đến các cơ cấu của thanh ray khi làm việc, nếu không
đủ độ cứng uốn thì thanh ray sẽ bị biến dạng uốn lớn sẽ ảnh hưởng hưởng đến sự làm việc bình thường của thanh ray và của các chi tiết lắp trên thanh ray Do đó cần kiểm nghiệm về độ cứng uốn đối với vị trí mà có độ võng lớn nhất xem có thõa mãn điều kiện ứng suất cho phép tại mặt cắt đó không
Giả sử tải trọng của rèm được phân bố đều trên chiều dài của thành ray như hình:
Hình 3.1: Lực phân bố tải trọng trên thanh ray
Trang 30ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 30
Với chi tiết của chúng em là thanh ray nhôm, do đó có mặt cắt như sau:
Hình 3.2: Bề mặt cắt của thanh ray
Do bề mặt thanh ray khá phức tạp nên chúng ta dùng phần mềm ANSYS để phân tích chuyển
vị cũng như ứng suất uốn của thanh ray:
Trước tiên ta chọn mouyn đàn hồi cho vật liệu:
Bảng 3.1: Moduyn đàn hồi E của 1 số vật liệu Vật liệu E(MN/ )
Gang (xám,trắng) (1,154…1,6)
Đồng, hợp kim đồng 1,0.
Trang 32ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 32
Tiếp theo ta Fix cố định 2 đầu thanh ray:
Tiếp theo, ta đặt lực tải tối đa 100kg = 1000N được phân bố đều trên chiều dài của thanh ray:
Tiếp theo, chúng ta tiến hành mô phỏng:
Trang 33ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 33
Hình 3.3: Mô phỏng biến dạng với phần mềm ANSYS 18.1
Sau khi mô phỏng ta thấy rằng Deformation (chuyển vị) lớn nhất là 0,2346 mm và Ứng suất
uốn lớn nhất ( là 54,311 Mpa
Ta chọn ứng suất uốn cho phép của vật liệu nhôm:
Bảng 3.2: Ứng suất uốn cho phép của 1 số vật liệu
Trang 34ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 34
2 Thiết kế hệ dẫn động cơ khí
Bảng 3.3: Thông số yêu cầu Vật Lý của cửa
Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị Ghi chú Tải trọng tối đa m kg 100
Vận tốc kéo v m/s 0,05
Chiều dài d m 1,2
Chiều cao h m 1,2
2.1 Chọn động cơ điện
Theo yêu cầu thiết kế:
Tải trọng tối đa: m = 100 kg
Trang 35ĐỀ TÀI: CỬA SỔ TỰ ĐỘNG LỚP: 15146CL3 35
Bảng 3.4: Thống số hiệu suất của các bộ truyền
Chọn các số liệu theo bảng:
Hiệu suất trong hộp giảm tốc ( ): 0,97.0,97.0,992 =0,92
Hiệu suất khớp nối ( ): 0,99
Hiệu suất ổ lăn ( ): 0,99
Hiệu suất bộ tuyền đai răng ( ): 0,97