Thiết kế cơ cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro

Thiết kế cấu dẫn động thẳng Lời cảm ơn Trước tiên, với lòng biết ơn sâu sắc, xin chân thành cảm ơn Thầy hướng dẫn luận án tốt nghiệp - TS Phạm Huy Hoàng Thầy tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, theo dõi tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn q Thầy Cô phản biện luận án dành nhiều thời gian quý báu để nhận xét đánh giá luận án Bằng nhận xét khoa học dẫn tận tình q Thầy Cô, chắn giúp ích cho nhiều việc hiểu xác đầy đủ vấn đề cần quan tâm nghiên cứu luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn q thầy cô trong ban Chủ nhiệm ngành đào tạo cao học Chế tạo máy, q thầy cô PĐT Sau đại học lãnh đạo Trường ĐHBK TP HCM cho phép tạo điều kiện thuận lợi mặt thời gian giúp hoàn thành luận án tốt nghiệp hạn Tôi xi n tri ân gia đình đã quan tâm giúp đỡ mặt suốt thời gian thực luận án Sau cùng, xin cảm ơn tất bạn bè giúp đỡ nhiều mặt suốt thời gian thực luận án Người thực Trần Văn Thuỳ HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng TÓM TẮT LUẬN ÁN Luận án trình bày nghiên cứu thiết kế cấu đàn hồi dẫn động thẳng có độ phân giải micro với nguồn dẫn động Piezo Trong bao gồm hai nội dung chính: thiết kế cấu với hệ số khuếch đại cho trước (trong hệ cấu này, sử dụng khớp nối mềm để nối khâu nhằm khắc phục số nhược điểm hệ thống khuếch đại có); hai tối ưu kích thước cấu đàn hồi theo tiêu độ cứng vững Luận án trình bày chương, cụ thể sau: Chương 1: Trình bày tổng quan cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro nhu cầu cầu thực tế cấu Phân tích ưu nhược điểm số cấu có chức tương tự, từ đưa phương hướng biện pháp để thiết kế chế tạo cấu Chương 2: Trình bày nguyên lý thiết kế cấu Trên sở nguyên lý này, thiết kế sơ số hình dạng cấu, sau sử dụng phần mềm Ansys để phân tích ứng suất chuyển vị cấu Thông qua đánh giá ưu nhược điểm phương án thiết kế cấu nhằm chọn cấu thiết kế theo yêu cầu kỹ thuật cho trước Chương 3: Sử dụng phương pháp giải tích để xây dựng ma trận độ cứng cho cấu Trên sở thuật toán xây dựng, dùng phần mềm Matlab để tính ma trận độ cứng khảo sát độ cứng vững cấu thông qua đồ thị quan hệ độ cứng thông số hình học mô hình cấu thiết kế Từ kết đó, đánh giá để chọn khoảng kích thùc phù hợp (cho thông số hình học) cấu HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng Chương 4: Trên sở khoảng kích thước chọn, dùng phần mềm Ansys để tính toán tối ưu kích thước cấu theo độ cứng vững mô chuyển động Khảo sát biến dạng ứng suất cấu theo điện áp đặt lên Piezo có tính đến toán tiếp xúc, toán kết hợp điện áp biến dạng Piezo Chương : Trình bày kết luận vấn đề thực chưa thực luận án đồng thời đưa hướng phát triển luận án Phần phụ lục: Gồm có chương trình tính ma trận độ cứng kết cấu (chương trình tính Matlab) chương trình tối ưu hoá cấu , chương trình mô chuyển vị cấu sử dụng Ansys HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng MỤC LỤC Chương Tổng quan cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 1.1 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro .Trang 01 1.1.1 Khái niệm độ phân giải micro cấu 01 1.1.2 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 01 1.1.3 Đặc điểm chung cấu 01 1.2 Nhu cầu thực tế việc thiết kế chế tạo loại cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 01 1.2.1 Ví dụ 02 1.2.2 Ví dụ 03 1.2.3 Ví dụ 04 1.3 Những thiết kế có- Ưu nhược điểm 04 1.3.1 Cơ caáu Inchworm 05 1.3.1.1 Khái niệm Piezoelectric PZT 05 1.3.1.2 Nguyên lý hoạt động cấu Inchworm 06 1.3.1.3 Ưu đểm 06 1.3.1.4 Nhược điểm 07 1.3.2 Cô caáu Stick – Slip 07 1.3.2.1 Sơ đồ nguyên lý caáu 07 1.3.2.2 nguyên lý hoạt động 07 1.3.2.3 Ưu đểm 08 13.2.4 Nhược điểm 08 1.3.3 Cơ cấu Visme vi phân Piezo 09 1.3.3.1 Mô hình cấu 09 1.3.3.2 Sơ đồ nguyên lý 09 1.3.3.3 Nguyên lý hoạt động 10 1.3.4 Nguyên lý Magnet 10 1.3.4.1 Mô hình cấu Magnet 10 1.3.4.2 Sơ đồ nguyên lý cấu 11 1.3.4.3 Nguyên lý hoạt động 11 1.3.4.4 Ưu điểm 11 1.3.4.5 Nhược điểm 12 HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng 1.3.5 Cơ cấu Piezo với khuyếch đại 11 1.4 Kết luận 13 1.5 Nội dung nghiên cứu đề tài 14 1.5 Các bước giải vấn đế 14 Chương Thiết kế hình dạng cấu 2.1 Xuất phát điểm Trang 15 2.1.1 Yêu cầu thiết kế cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 15 2.1.2 Nguyên lý thiết kế cấu 15 2.2 Các phương án thiết kế cấu 16 2.2.1 Phương án thiết keá 17 2.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý cấu 17 2.2.1.2 nguyeân lý làm việc cấu 17 2.2.1.3 Tính toán hệ số khuyếch đại K cấu 17 2.2.1.4 Thiết kế sơ hình dạng cấu 18 2.2.2 Phương án thiết kế thứ 20 2.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý caáu 20 2.2.2.2 Tính toán hệ số khuyếch đại K cấu 20 2.2.2.3 Thiết kế sơ hình dạng cấu 21 2.2.3 Phương án thiết kế 22 2.2.3.1 Sô đồ nguyên lý cấu 22 2.2.3.2 Thiết kế sơ hình dạng cấu 22 2.3 Đánh giá lựa chọn phương án thiết kế cấu 23 2.3.1 Phân tích phương án thiết kế 23 2.3.2 Lựa chọn phướng án thiết kế 24 2.4 Vaät liệu thiết kế cấu 24 2.4.1 Vật liệu cấu tạo cấu 24 2.4.2 Vật liệu Piezo 24 2.5 Kết luận 25 Chương Tính ma trận độ cứng cấu theo phương pháp giải tích 3.1 Ma trận độ mềm tổng quát khớp mềm .Trang 26 HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng 3.2 Đặt biến kết caáu 27 3.3 Xây dựng ma trận độ cứng kết cấu 28 3.3.1 Ma trận độ cứng Limb-1 28 3.3.1.1 Ma trận mềm đường chéo Limb-1 29 3.3.1.2 Ma trận Jacobi biến dạng Limb-1 30 3.3.1.3 Ma trận chuyển vị ma traän JSLimb-1 31 3.3.1.4 Kết tính ma trận độ cứng Limb-1 31 3.3.2 Ma trận độ cứng Limb-2 32 3.3.3 Ma trận độ cứng kết hợp Limb-1 Limb-2 33 3.3.3.1 Xeùt Limb-1 33 3.3.3.2 Xeùt Limb-2 34 3.3.3.3 Ma trận độ cứng kết hợp Limb-1 Limb-2 ( Limb-12) 34 3.3.4 Ma trận độ cứng kết hợp Limb-3 Limb-4( Limb-34) 35 3.3.5 Ma trận độ cứng Limb-345 (Limb-34 kết hợp với Limb-5) 35 3.3.6 Ma trận độ cứng kết hợp Limb-12 Limb-6( Limb-126) 37 3.3.7 Ma trận độ cứng kết hợp Limb-126 Limb-345 37 3.3.7.1 Xeùt Limb-126 37 3.3.7.2 Xeùt Limb-345 38 3.3.7.3 Kết tính 39 3.3.8 Ma trận độ cứng cấu 39 3.3.9 Kết luận 40 3.4 Khảo sát độ cứng vững cấu phần mềm Matlab 40 3.4.1 Mô hình cấu tham số kết cấu 40 3.4.2 Khảo sát độ cứng vững cấu theo t R 41 3.4.2.1 Đồ thị Limb-3 41 3.4.2.2 Đồ thị Limb-6 43 3.4.2.3 Đồ thị Limb-5 45 3.4.2.4 Nhận xét quan hệ độ cứng vững cấu theo t R 47 3.4.2.5 Kết luận sơ hai tham số kích thước theo t R 48 3.4.3 Khảo sát độ cứng vững theo chiều dài d L khâu 49 3.4.3.1 Đồ thị độ cứng Kxx theo chiều dài d (mm) L (mm) 49 3.4.3.2 Đồ thị độ cứng Kyy theo theo bề dài d (mm) L (mm 49 3.4.3.3 Đồ thị độ cứng K_Z theo theo bề dài d (mm) L (mm) 49 3.4.3.4 Nhận xeùt 50 3.4.3.5 Kết luận 50 HVTH: Traàn Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng 3.5 Kết luận chương 50 Chương Tối ưu kích thước cấu mô cấu 4.1 Tham số hoá kích thước .Trang 51 4.2 Lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu 52 4.2.1 Khái niệm tối ưu hoá thiết kế 52 4.2.2 Lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu 53 4.3 Sử dụng Ansys thiết kế tối ưu kích thước cấu theo độ cứng vững 54 4.3.1 Các phương pháp tối ưu Ansys 54 4.3.2 Tối ưu kích thước cấu theo độ cứng vững 54 4.3.2.1 Khoảng giá trị tham số tối ưu hoá 54 4.3.2.2 Trình tự thực 55 4.3.2.3 Kết luận toán tối ưu tham số kích thước R, d, L 60 4.3.2.4 Kiểm tra độ bền góc quay cực đại khớp mềm 60 4.3.2.5 Nhận xét kết quaû 62 4.4 Mô cấu làm việc 63 4.4.1 Moâ chuyển động cấu 63 4.4.2 Khảo sát biến dạng ứng suất cấu theo điện áp đặt lên Piezo có tính đến toán tiếp xúc, toán kết hợp điện áp biến dạng piezo 63 4.4.2.1 Khaûo sát kết hợp diện áp biến dạng cuûa Piezo 63 4.4.2.2 Nhận xét 65 4.4.3 Khảo sát tiếp xúc cấu Piezo 65 4.5 Suy đoán độ phân giải 67 4.5.1 Độ phân giải lý thuyết 67 4.5.2 Độ phân giải cấu mô Ansys 68 4.6 Kết luận 69 Chương Kết luận Phương pháp phát triển đề tài 5.1 Kết luận Trang 70 5.1.1 Những vấn đề thực luận án 70 5.1.2 Những vấn đề chưa thực luận án 71 5.2 Phương hướng phát triển 72 HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng Tài liệu tham khảo Trang 74 Phuï luïc 76 HVTH: Trần Văn Thuỳ-MSHV: 00404090 2007 Thiết kế cấu dẫn động thẳng Trang Chương TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU DẪN ĐỘNG THẲNG ĐỘ PHÂN GIẢI MICRO 1.1 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 1.1.1 Khái niệm độ phân giải micro cấu Độ phân giải micro cấu chuyển động nhỏ mà khâu công tác cấu đạt ( Chuyển động nhỏ trường hợp micromét ) 1.1.2 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro Cơ cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro cấu trúc gồm khâu khớp liên kết với theo trật tự định có khả truyền biến đổi chuyển động Nguồn dẫn động cho cấu chuyển động tịnh tiến quay, thông qua cấu tạo chuyển động công tác chuyển động thẳng có độ phân giải đến micro (0.001 mm)[1] 1.1.3 Đặc điểm chung cấu - Độ xác cao - Làm việc êm - Không cần bôi trơn khớp quay - Không xảy trượt khớp - Cơ cấu đơn giản - Độ tin cậy làm việc cao - Trọng lượng nhẹ 1.2 Nhu cầu thực tế việc thiết kế chế tạo lọai cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro Trong thời gian gần đây, nhiều ngành khoa học đời phát triển mạnh mẽ Kết nghiên cứu ứng dụng nhiều lónh vực khoa học kỹ thuật khác mang lại bước đột phá công nghệ, thiết bị chất lượng trình, Một phần kết số trở thành tảng cho phát triển khoa học đại Một đối tượng nghiên cứu ngành khoa học cấu trúc có kích thước nhỏ yêu cầu cấu, kết cấu phải chế HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thẳng Trang tạo lắp ráp vớiù độ xác cao điều kiện máy móc, thiết bị thông thường đáp ứng Đặc biệt, lónh vực : gia công siêu xác; lưu trữ truyền tải liệu; công nghệ Nano; công nghệ Sinh học, công nghệ Y sinh học… thường đòi hỏi thiết bị công nghệ phục vụ cho trình chế tạo, lắp ráp vận hành phải có độ xác cao Do vậy, cần phải có thiết bị hay cấu dẫn động thực chuyển động nhỏ (độ phân giải chuyển động đến micro), tốc độ đáp ứng nhanh sai số vị trí cho phép nhỏ 1.2.1 Ví dụ Trong trình kết nối cáp quang, yêu cầu cấu vận hành không gây khuyết tật bề lõi cáp quang không gây ứng suất lõi phải có độ xác cao vị trí để đảm bảo tính thông suốt đường truyền tín hiệu[1] Hình 1.1 Với yêu cầu cao vậy, lọai cấu kết nối cáp khí thông thường (hình 1.2) đáp ứng Do trình vận hành, thân khớp lề có trượt tương đối hai bề mặt trục lỗ, thành phần lực ma sát khớp lại không giống phương, chiều độ lớn, nên nói chung khó đạt độ xác định vị cần thiết cấu lọai HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thẳng Trang 71 1/ Nâng cao độ phân giải cấu Để giải vấn đề thực theo hai hướng: nghiên cứu lựa chọn vật liệu chế tạo Piezo có ngưỡng chịu tác động điện rộng (300V); hai nghiên cứu thay đổi thiết kế hình dạng cấu trúc cấu Đây hai vấn đề lớn, phạm vi luận án khó giải đươcï Do vậy, cần nhiều thời gian trình hợp tác nghiên cứu lâu dài nhiều nhà chuyên môn nhiều lónh vực khoa học khác vật liệu, cấu trúc kết cấu… 2/ Chính xác hoá tính toán cách kể đến yếu tố ảnh hưởng đến trình làm việc cấu Để thực vấn đề này, cần phải cô lập có hệ thống yếu tố nhóm yếu tố ảnh hưởng, sau xem xét quan hệ đánh giá kết ảnh hưởng công cụ qui hoạch toán học để xây dựng mối quan hệ cấu trúc, kết cấu ứng xử vật liệu Điều mang lại kết xác trình tính toán thiết kế Ngoài ra, cần nghiên cứu chi tiết vật liệu chế tạo cấu Cơ tính ứng xử vật liệu hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến đáp ứng cấu rõ ràng có ảnh hưởng đến độ cứng vững độ phân giải cấu - Một vấn đề cần phải quan tâm nghiên cứu chi tiết thời gian tới để hoàn thiện đề tài luận án thiết bị thích hợp qui trình công nghệ chế tạo cấu Đây vấn đề khó cần nghiên cứu kỹ lưỡng hai mặt công nghệ thiết bị Vì hai lý do: thứ kích thước cấu nhỏ yêu cầu độ xác chế tạo phải cao; thứ hai yêu cầu chất lượng bề mặt sau gia phải tốt (đặc biệt vị trí khớp mềm) Giải tốt hai nội dung góp phần đảm bảo độ xác yêu cầu tuổi thọ cấu HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thẳng Trang 72 - Tính toán sai số cấu, từ xác định phương án giảm sai số cấu Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sai số cấu, độ xác chế tạo yếu tố quan trọng, biến dạng cấu làm việc Ngoài ra, tính chất không chuyển vị đáp ứng Piezo toàn khối trụ Piezo (làm nguồn dẫn động ban đầu) dẫõn đến chuyển vị tổng cộng khối Piezo không tổng chuyển vị trung bình Piezo Một lý khác ảnh hưởng đến độ xác cấu điện cấp cho Piezo có giá trị không xác Từ đó, đề biện pháp thích hợp để chế tạo cấu chỉnh sửa cấu sau chế tạo - Một vấn đề cần quan tâm nghiên cứu việc điều khiển cấu Với đáp ứng cấu, phát sinh hai tượng khác ảnh hưởng đến độ xác cấu tượng trễ trôi Đây hai vấn đề có tính chất phức tạp, cần nhiều thời gian để nghiên cứu tìm biện pháp khắc phục cho cấu thời gian tới HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thẳng Trang 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] : Chen Wenjie & Lin Wei ,” Design of Flexure-Based Gripper Used in Optical Fiber Handling “, Pro Of the 2004 IEEE Co on Robotics,Automation and Mechatronics, Singapore, 2004 [2] : Jian Li, Ramin Sedaghati , Javad Dargahi,”Design and development of a new piezoelectric linear Inchworm actuator”, Mechatronics 15, Canada, 2005 [3] : Chih-Liang Chu & Sheng-Hao Fan ,”Anovel long-travel piezoelectric-driven linear nanopositioning stage”,Precsion Engineering ,Taiwan, 2005 [4] : K Spanner, “Survey of the various operating principles of Ultrasonic piezomotors” Physik instrumente GmbH & co KG, Karlsruhe , Germany, 2006 [5] : K Spanner, “ Survey of the various operating principles of Ultrasonic Piezomotors”, Germany, 2006 [6] : Peng Gao, Shan-Min Swei anh Zhejun Yuan, “A new piezodriven precision micropositioning stage utilizing flexure hinges:, Nanotechnology 10(1999) 394-398 Printed in the UK, Singapore, 1999 [7] : Huy-Hoang Pham, I-Minh Chen, “ Stiffness modeling of flexure parallel mechanism”, Precsion Engineering , Singapore, 2005 [8] : J M Paros & L Weisbord, “How to design flexure hinges”, Machine Design 25 (1965) 151-156 [9] : Shuo Hung Chang, Chung kai Tseng & Han Chan Chien, “ An UltraPrecision XYZ Piezo-Micropositioner”, IEEE Trans On ultrasonics, Ferroelectrics, 1999 [10] : Stuart T Smith, “Flexure Element of Elastic mechanisms”, Gordon and Breach Science Publishers [11] :Lobontiu , Nicolae, “Compliant Mechanisms Design of Flexure Hinges”, CRC Press [12] : Saeed Moaveni, “Finite Element Analysis” [13] : Larry L Howell ,”Compliant Mechanism”,2, John Wiley & Sons, 2001 HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thaúng Trang 74 [14] : PI, “Designing with Piezoelectric Transducer :Nanopositioning fundamentals”,www.pi.ws [15] : Nguyễn Việt Hùng, Nguyễn Trọng Giảng, “ Ansys & Mô số công nghiệp phần tử hữu hạn”, NXB KHKT Hà Nội, 2003 [16] : nguyễn văn Phái, Trương Tích Thiện, Nguyễn Tường Long, nguyễn Định Giang, “ Giải toán kỹ thuật phần mềm Ansys”, NXB KHKT , 2003 HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thẳng PHỤ LỤC Trang 75 CHƯƠNG TRÌNH TÍNH MA TRẬN ĐỘ CỨNG SỬ DỤNG MATLAB clear all; format short e b=input('Nhap chieu day co cau mem b = '); t=input('Nhap chieu day khop quay t = '); R=input('Nhap ban kinh khop quay R = '); E=input('Nhap modun dan hoi cho vat lieu E = '); 'Ma tran mem tong quat :' syms C11 C12 C13 C21 C22 C23 C31 C32 C33 C=[C11 C12 C13;C21 C22 C23;C31 C32 C33] ' Cac Phan Tu Cua Ma Tran ' C11=((1/(E*b))*(pi*((R/t)^0.5)-2.57)) C12=0; C13=0; C21=0; C22=((9*pi)/(2*E*b))*(R/t)^2.5 C23=(sqrt(1-(t/(2*R))^2))*(9*pi*(R^1.5))/(2*E*b*t^2.5) C31=0; C33=(9*pi*(R^0.5))/(2*E*b*t^2.5) C32=(sqrt(1-(t/(2*R))^2))*(9*pi*(R^1.5))/(2*E*b*t^2.5) CA11=C11; CB11=C11; CA12=C12; CB12=C12; CA13=C13; CB13=C13; CA21=C21; CB21=C21; CA22=C22; CB22=C22; CA23=C23; CB23=C23; CA31=C31; CB31=C31; CA32=C32; CB32=C32; CA33=C33; CB33=C33; CAB11=0; CAB12=0; CAB13=0; CAB21=0; CAB22=0; CAB23=0; HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thaúng CAB31=0; CAB32=0; CAB33=0; '=================================================' 'I Xac dinh ma tran cung cua Limb-1 :' '1.Ma tran mem khop A :' CA=[CA11 CA12 CA13;CA21 CA22 CA23;CA31 CA32 CA33] '2.Ma tran mem khop B :' CB=[CB11 CB12 CB13;CB21 CB22 CB23;CB21 CB32 CB33] '3.Ma tran mem duong cheo cua Limb-1 :' CxLimb1=[CA,zeros(3,3),zeros(3,3);zeros(3,3),zeros(3,3),zeros(3,3);zeros(3,3),zeros(3,3),CB] '4.Xac dinh ma tran Jacobi ve bien dang tuong ung voi cac phan tu :' R1y=input('Nhap gia tri R1y=L(AB)y = '); R1x=input('Nhap gia tri R1x=L(AB)x = '); 'a Phan tu A :' JA=[1 -R1y;0 R1x;0 1] 'b Phan tu AB :' JAB=[1 0;0 0;0 1] 'c Phan tu B :' JB=[1 0;0 0;0 1] 'd.Ma tran Jacobi cua Limb-1:' JSlimb1=[JA JAB JB] 'e.Ma tran chuyen vi cua Jlimb-1 :' JSFlimb1=JSlimb1' '5.Ma tran mem cua Limb1 duoc xac dinh nhu sau :' Climb1=JSlimb1*CxLimb1*JSFlimb1 '6.Ma tran cung cua Limb-1:' Klimb1=inv(Climb1) '=================================================' 'II Xac dinh ma tran cung cua Limb-2 :' '1.Ma tran mem Limb-2 :' Climb2=CA '2.Ma tran cung Limb-2:' Klimb2=inv(Climb2) '=================================================' 'III.Xac dinh ma tran cung cua Limb-1 song song Limb-2 :' '**.Doi voi Limb-1 :' RyLimb1=input('Nhap gia tri RyLimb1=L(BC)y = '); RxLimb1=input('Nhap gia tri RxLimb1 =L(BC)x = '); '1.Ma tran Jacobi khuyech dai cua Limb-1:' Jlimb1=[1 -RyLimb1;0 RxLimb1;0 1] '2.Ma tran nghich dao cua Jlimb1 :' J1limb1=inv(Jlimb1) '3.Ma tran Jacobi bien doi luc:' JFlimb1=[1 0;0 0;RyLimb1 -RxLimb1 1] '**.Doi voi Limb-2 :' HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 76 Thiết kế cấu dẫn động thẳng RyLimb2=input('Nhap gia tri RyLimb2= L(DC)y= '); RxLimb2=input('Nhap gia tri RxLimb2= L(DC)x ='); '1.Ma tran Jacobi khuyech dai cua Limb-2:' Jlimb2=[1 -RyLimb2;0 RxLimb2;0 1] '2.Ma tran nghich dao cua Jlimb2 :' J1limb2=inv(Jlimb2) '3.Ma tran Jacobi bien doi luc:' JFlimb2=[1 0;0 0;RyLimb2 -RxLimb2 1] 'Vay ma tran cung cua Limb-1 song song Limb-2 :' Klimb12=JFlimb1*Klimb1*J1limb1+JFlimb2*Klimb2*J1limb2 '=================================================' 'IV.Xac dinh ma tran cung cua Limb-3 song song Limb-4 :' 'A-Xac dinh ma tran cung Limb-3 :' '1.Xac dinh ma tran Jacobi ve bien dang tuong ung voi cac phan tu :' R3y=input('Nhap gia tri R3y=L(EF)y= '); R3x=input('Nhap gia tri R3x=L(EF)x= '); ' a Phan tu E :' JE=[1 -R3y;0 R3x;0 1] ' b Phan tu EF :' JEF=[1 0;0 0;0 1] ' c Phan tu F :' JF=[1 0;0 0;0 1] '2.Ma tran Jacobi cua Limb-3:' JSlimb3=[JE JEF JF] '3.Ma tran chuyen vi cua Jlimb-3 :' JSFlimb3=JSlimb3' '4.Ma tran mem cua Limb-3 duoc xac dinh nhu sau :' ' Climb3=Jlimb3*Cxlimb1*JFlimb3' Climb3=JSlimb3*CxLimb1*JSFlimb3 '5.Ma tran cung cua Limb-3 :' Klimb3=inv(Climb3) 'B-Xac dinh ma tran cung cua Limb-4 :' '1.Ma tran mem Limb-4 :' Climb4=CA '2.Ma tran cung Limb-4:' Klimb4=inv(Climb4) 'C.Xac dinh ma tran cung cua Limb-3 song song Limb-4 :' '1 Doi voi Limb-3 :' RyLimb3=input('Nhap gia tri RyLimb3 = L(FH)y = '); RxLimb3=input('Nhap gia tri RxLimb3 = L(FH)x = '); 'a.Ma tran Jacobi khuyech dai cua Limb-3:' Jlimb3=[1 -RyLimb3;0 RxLimb3;0 1] 'b.Ma tran nghich dao cua Jlimb-3 :' J1limb3=inv(Jlimb3) 'c.Ma tran Jacobi bien doi luc:' JFlimb3=[1 0;0 0;RyLimb3 -RxLimb3 1] HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 77 Thiết kế cấu dẫn động thẳng '1 Doi voi Limb-4 :' RyLimb4=input('Nhap gia tri RyLimb4 = L(GH)y = '); RxLimb4=input('Nhap gia tri RxLimb4 = L(GH)x = '); 'a.Ma tran Jacobi khuyech dai cua Limb-4:' Jlimb4=[1 -RyLimb4;0 RxLimb4;0 1] 'b.Ma tran nghich dao cua Jlimb-4 :' J1limb4=inv(Jlimb4) 'c.Ma tran Jacobi bien doi luc:' JFlimb4=[1 0;0 0;RyLimb4 -RxLimb4 1] 'Vay ma tran cung cua Limb-3 song song Limb-4 :' Klimb34=JFlimb3*Klimb3*J1limb3+JFlimb4*Klimb4*J1limb4 '=================================================' 'V.XAC DINH MA TRAN DO CUNG LIMB12 NOI TIEP LIMB6 :' 'A.Xac dinh ma tran cung Limb-6:' R6y=input('Nhap gia tri R6y = L(CL)y = '); R6x=input('Nhap gia tri R6x = L(CL)x = '); ' Phan tu C :' JC=[1 -R6y;0 R6x;0 1] ' Phan tu CL :' JCL=[1 0;0 0;0 1] ' Phan tu L :' JL=[1 0;0 0;0 1] '4.Ma tran Jacobi cua Limb-6:' Jlimb6=[JC JCL JL] '5.Ma tran chuyen vi cua Jlimb-6 :' JFlimb6=Jlimb6' '6.Ma tran mem cua Limb-6 duoc xac dinh nhu sau :' ' Climb6=Jlimb6*Cxlimb1*JFlimb6' Climb6=Jlimb6*CxLimb1*JFlimb6 '7.Ma tran cung cua Limb-6:' Klimb6=inv(Climb6) 'B.XAC DINH MA TRAN MEM CUA LIMB-12 NOI TIEP LIMB-6 :' '1.Ma tran duong cheo:' Cxlimb126=[inv(Klimb12),zeros(3,3);zeros(3,3),Climb6] '2.Xac dinh ma tran Jacobi ve bien dang tuong ung voi cac phan tu :' R126y=input('Nhap gia tri R126y = '); R126x=input('Nhap gia tri R126x = '); ' a Phan tu 12 :' J12=[1 -R126y;0 R126x;0 1] ' b Phan tu :' J6=[1 0;0 0;0 1] '2.Ma tran Jacobi cua Limb-126:' Jlimb126=[J12 J6] '3.Ma tran chuyen vi cua Jlimb6 :' JFlimb126=Jlimb126' '4.Ma tran mem cua Limb-126 duoc xac dinh nhu sau :' HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 78 Thiết kế cấu dẫn động thẳng ' Climb126=Jlimb126*Cxlimb126*JFlimb126' Climb126=Jlimb126*Cxlimb126*JFlimb126 '5.Ma tran cung:' Klimb126=inv(Climb126) '****************************************************' 'VI.XAC DINH MA TRAN DO CUNG LIMB-34 NOI TIEP LIMB-5' 'A.Xac dinh ma tran cung Limb-5:' R5y=input('Nhap gia tri R5y = L(HK)y = '); R5x=input('Nhap gia tri R5x = L(HK)x = '); ' Phan tu H :' JH=[1 -R5y;0 R5x;0 1] ' Phan tu HK :' JHK=[1 0;0 0;0 1] ' Phan tu K :' JK=[1 0;0 0;0 1] '4.Ma tran Jacobi cua Limb-5:' Jlimb5=[JH JHK JK] '5.Ma tran chuyen vi cua Jlimb5 :' JFlimb5=Jlimb5' '6.Ma tran mem cua Limb-5 duoc xac dinh nhu sau :' ' Climb5=Jlimb5*Cxlimb1*JFlimb5' Climb5=Jlimb5*CxLimb1*JFlimb5 '7.Ma tran cung cua Limb-5 :' Klimb5=inv(Climb5) 'B.XAC DINH MA TRAN MEM CUA LIMB-34 NOI TIEP LIMB-5 :' '1.Ma tran duong cheo:' Cxlimb345=[inv(Klimb34),zeros(3,3);zeros(3,3),Climb5] '2.Xac dinh ma tran Jacobi ve bien dang tuong ung voi cac phan tu :' R345y=input('Nhap gia tri R345y = L(HK)y = '); R345x=input('Nhap gia tri R345x = L(HK)y = '); ' a Phan tu 34 :' J34=[1 -R345y;0 R345x;0 1] ' b Phan tu :' J5=[1 0;0 0;0 1] 'c.Ma tran Jacobi cua Limb-345:' Jlimb345=[J34 J5] '3.Ma tran chuyen vi cua Jlimb6 :' JFlimb345=Jlimb345' '4.Ma tran mem cua Limb-345 duoc xac dinh nhu sau :' ' Climb345=Jlimb345*Cxlimb345*JFlimb345' Climb345=Jlimb345*Cxlimb345*JFlimb345 '5.Ma tran cung:' Klimb345=inv(Climb345) '***************************************************' 'VII.Xac dinh ma tran cung cua Limb-345 song song Limb-126 :' 'A.Doi voi Limb-126 :' HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 79 Thiết kế cấu dẫn động thẳng RyLimb126=input('Nhap gia tri RyLimb126 =L(LM)='); RxLimb126=input('Nhap gia tri RxLimb126 =L(LM)='); '1.Ma tran Jacobi khuyech dai cua Limb126:' Jlimb126=[1 -RyLimb126;0 RxLimb126;0 1] '2.Ma tran nghich dao cua Jlimb126 :' J1limb126=inv(Jlimb126) '3.Ma tran Jacobi bien doi luc:' JFlimb126=[1 0;0 0;RyLimb126 -RxLimb126 1] 'B.Doi voi Limb-345 :' RyLimb345=input('Nhap gia tri RyLimb345 =L(KM)='); RxLimb345=input('Nhap gia tri RxLimb345 = L(KM)='); '1.Ma tran Jacobi khuyech dai cua Limb-345:' Jlimb345=[1 -RyLimb345;0 RxLimb345;0 1] '2.Ma tran nghich dao cua Jlimb2 :' J1limb345=inv(Jlimb345) '3.Ma tran Jacobi bien doi luc:' JFlimb345=[1 0;0 0;RyLimb345 -RxLimb345 1] 'C.Vay ma tran cung :' Klimb56=JFlimb126*Klimb126*J1limb126+JFlimb345*Klimb345*J1limb345 '=================================================' 'IX.MA TRAN CUNG CUA CO CAU :' K=2*Klimb56 HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 80 Thiết kế cấu dẫn động thẳng PHỤ LỤC Trang 81 CHƯƠNG TRÌNH TỐI ƯU HOÁ CƠ CẤU SỬ SỤNG ANSYS /com /com, /com *create,TUHOA,CCAU *SET,R,5 *SET,t,0.3 *SET,L,25 *SET,d,30 wpoff,2.5*d+14,0,0 /PREP7 RECTNG,-2.5*d-14,R+t/2,0,2*R+t, RECTNG,-R-t/2,R+t/2,2*R+t,L+6*R+t, RECTNG,-d-R-t/2,d/2+R+t/2,L+6*R+t,L+8*R+2*t, RECTNG,d/2-R-t/2,d/2+R+t/2,L+8*R+2*t,3*L+18*R+3*t, RECTNG,-2.5*d-14,d/2+R+t/2,3*L+18*R+3*t,3*L+20*R+4*t, RECTNG,-d-R-t/2,-d+R+t/2,L+8*R+2*t,2*L+12*R+2*t, RECTNG,-1.5*d-R,-d/2+R+t/2,2*L+12*R+2*t,2*L+14*R+3*t, RECTNG,-d/2-R-t/2,-d/2+R+t/2,2*L+14*R+3*t,3*L+18*R+3*t, RECTNG,-d/2-R-t/2,-d/2+R+t/2,2*R+t+5,4*R+t+L, RECTNG,-d/2-R-t/2,-d/2+R+t/2,4*R+t+L,6*R+t+L, RECTNG,-1.5*d-R,-d/2-R-t/2,2*R+t+5,4*R+t+L, RECTNG,-2.5*d-14,-1.5*d-R,2*R+t+5,3*L+17*R+3*t, CYL4,R+t/2,3*R+t,R CYL4,-R-t/2,3*R+t,R CYL4,R+t/2,L+5*R+t,R CYL4,-R-t/2,L+5*R+t,R FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,15 FITEM,3,-16 AGEN,2,P51X, , ,d/2,t+4*R, , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,17 FITEM,3,-18 AGEN,2,P51X, , ,-1.5*d, , , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,19 FITEM,3,-20 AGEN,2,P51X, , , ,L+2*R, , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,21 FITEM,3,-22 AGEN,2,P51X, , ,d/2,t+4*R, , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 HVTH : Trần Văn Thuỳ Thiết kế cấu dẫn động thẳng FITEM,3,23 FITEM,3,-24 AGEN,2,P51X, , , ,L+2*R, , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,25 FITEM,3,-26 AGEN,2,P51X, , ,d, , , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,15 FITEM,3,-16 AGEN,2,P51X, , ,-d/2, , , ,0 CYL4,-1.5*d,2*L+12*R+2*t,R FLST,3,1,5,ORDE,1 FITEM,3,31 AGEN,2,P51X, , , ,2*R+t, , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,31 FITEM,3,-32 AGEN,2,P51X, , ,-d,L+6*R+t, , ,0 FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,33 FITEM,3,-34 ASBA, 5,P51X FLST,3,4,5,ORDE,4 FITEM,3,17 FITEM,3,-18 FITEM,3,27 FITEM,3,-28 ASBA, 4,P51X FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,6 FITEM,2,-7 FLST,3,6,5,ORDE,4 FITEM,3,19 FITEM,3,-22 FITEM,3,31 FITEM,3,-32 ASBA,P51X,P51X FLST,2,3,5,ORDE,3 FITEM,2,2 FITEM,2,8 FITEM,2,10 FLST,3,10,5,ORDE,6 FITEM,3,13 FITEM,3,-16 FITEM,3,23 HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 82 Thiết kế cấu dẫn động thẳng FITEM,3,-26 FITEM,3,29 FITEM,3,-30 ASBA,P51X,P51X /PREP7 FLST,2,12,5,ORDE,9 FITEM,2,1 FITEM,2,3 FITEM,2,-7 FITEM,2,9 FITEM,2,11 FITEM,2,-12 FITEM,2,17 FITEM,2,-18 FITEM,2,35 AADD,P51X FLST,3,1,5,ORDE,1 FITEM,3,2 ARSYM,X,P51X, , , ,0,0 FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 AADD,P51X /NOPR /PMETH,OFF,0 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO ET,1,PLANE82 KEYOPT,1,3,3 KEYOPT,1,5,0 KEYOPT,1,6,0 R,1,12, MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,68900 MPDATA,PRXY,1,,0.35 HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 83 Thiết kế cấu dẫn động thẳng FINISH /SOL ANTYPE,0 FLST,2,2,4,ORDE,2 FITEM,2,100 FITEM,2,165 /GO DL,P51X, ,UY,-0.1 FLST,2,16,4,ORDE,14 FITEM,2,43 FITEM,2,-46 FITEM,2,168 FITEM,2,54 FITEM,2,33 FITEM,2,55 FITEM,2,61 FITEM,2,60 FITEM,2,49 FITEM,2,170 FITEM,2,41 FITEM,2,39 FITEM,2,142 FITEM,2,141 /GO DL,P51X, ,ALL,0 FINISH /PREP7 ESIZE,1,0, MSHAPE,0,2D MSHKEY,0 AMESH,ALL FINISH /SOL FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,180 /GO FK,P51X,FX,3 SOLVE FINISH /POST1 AVPRIN,0,0, ETABLE, ,S,EQV ESORT,ETAB,SEQV,1,0, , *GET,SMAX,SORT,,MAX NSORT,U,X *GET,DMAX,SORT,,MAX HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 84 Thiết kế cấu dẫn động thẳng FINISH *END /OPT OPANL,TUHOA,CCAU OPVAR,D,DV,25,35 OPVAR,L,DV,20,30 OPVAR,R,DV,4,6 OPVAR,SMAX,SV,0,1000 OPVAR,DMAX,OBJ OPSAVE,INITIAL,OPT OPTYPE,SUBP OPSUBP,30 OPEXE HVTH : Trần Văn Thuỳ Trang 85 ... CẤU DẪN ĐỘNG THẲNG ĐỘ PHÂN GIẢI MICRO 1.1 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 1.1.1 Khái niệm độ phân giải micro cấu Độ phân giải micro cấu chuyển động nhỏ mà khâu công tác cấu đạt... Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro .Trang 01 1.1.1 Khái niệm độ phân giải micro cấu 01 1.1.2 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro 01 1.1.3 Đặc điểm chung cấu ... tác cấu đạt ( Chuyển động nhỏ trường hợp micromét ) 1.1.2 Khái niệm cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro Cơ cấu dẫn động thẳng độ phân giải micro cấu trúc gồm khâu khớp liên kết với theo trật tự