Với một cơ cấu hút được toát ra từ một ý tưởng ban đầu, tuy rằng nó có thể đáp ứng được về nguyên lý hoạt động và đáp ứng được về lý thuyết ứng dụng từ phương trình Bernoulli nhưng nó không thể nào hoàn chỉnh được bởi vì nó còn quá thô và nặng.
Lò xo
Chốt điều chỉnh khe hở Vành mép
Thân ngoài Lỗ ren lắp co khí nén
Thân trụ lắp chốt Ốc điều chỉnh khe hở miệng vòi phun.
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng 22 HVTH: Hồ Minh Phương
Phân tích thiết kế:
Do phải chịu áp suất khí nén cao và kích thước mỏng để giảm khối lượng nên ta không thể chọn nhựa PE được. Mặt khác nếu là vật liệu Nhựa PE thì với kích thước nhỏ gọn sẽ gây nhiều khó khăn trong quá trình gá đặt để gia công, trong qúa trình gia công chi tiết nóng lên, chảy dẻo sẽ biến dạng làm sai lệch hình dáng, kích thước và gây khó khăn cho quá trình gia công hơn. Vì vậy ta chọn vật liệu nhôm để gia công.
Vành mép có kích thước 3 [mm] là quá dầy, ta có thể thiết kế mỏng lại, với nhôm chất lượng tốt thì với kích thước 1 [mm] vẫn được đảm bảo.
Thân ngoài có dạng hình vuông nhằm để có bề dầy gia công lỗ ren lắp co khí nén, chính vì vậy cơ cấu có khối lượng lớn. Nếu ta thiết kế lại thân ngoài có dạng hình tròn với bề dầy chỉ 1[mm] thì chi tiết sẽ gọn nhẹ hơn rất nhiều. Tuy nhiên, với thân hình tròn và thành mỏng thì để gia công lỗ ren lắp co khí nén sẽ khó khăn và phức tạp hơn. Chính vì vậy mà ta sẽ cải tiến vị trí đưa khí nén vào, không nên đặt theo kiểu đưa vào từ bên hông nữa. Mặt khác việc cấp khí vào từ bên hông cũng chỉ làm cản trở dòng khí di chuyển mà thôi. Nếu ta thiết kế đưa khí vào theo kiểu từ trên xuống thì sẽ tốt hơn.
Thân trụ lắp chốt thiết kế ở bên trong như vậy sẽ làm cho quá trình gia công, đo kiểm trở nên khó khăn hơn, nếu gia công trên máy CNC thì càng rắc rối hơn. Vì vậy ta sẽ thiết kế đưa thân trụ lắp chốt ra ngoài.
Thay vì đặt lò xo bên trong thì ta có thể bỏ hẵn lò xo, bởi vì khi cấp khí nén vào thì áp lực khí nén sẽ thay cho lò xo, bên cạnh đó trên thân chốt ta cũng gia công hai rãnh để đặt hai vòng chắn khí giữ kín khí nén không để khí thoát ra ngoài.
Cải tiến thiết kế:
Từ những cơ sở phân tích về tính công nghệ trong kết cấu, ta có thể thiết kế lại cơ cấu hút có hình dáng như hình 3.15 (chi tiết được thể hiện ở phụ lục 2).
Kết quả sau khi cải tiến thiết kế:
Khối lượng của cơ cấu hút với thiết kế lúc ban đầu là 250 [gam], sau khi cải tiến thì khối lượng chỉ còn lại 100 [gam].
Với cải tiến như vậy thì việc gia công cũng dễ dàng hơn rất nhiều và không cần sử dụng tới nguyên công phay.
Đặc biệt là kết quả mô phỏng với cơ cấu hút sau khi cải tiến cho ta thấy rõ hơn về sự phân bố, tác động của dòng lưu chất bên trong và đạt giá trị áp suất nhỏ hơn cơ cấu hút với thiết kế ban đầu.
Thân ngoài. Chốt điều chỉnh khe hở. Vành mép. Thân trụ lắp chốt. Ốc điều chỉnh khe hở. Lỗ ren lắp co khí nén. Rãnh lắp vòng chắn khí.
Nghiên cứu thiết kế và chế tạo robot leo tường, trần nhà
GVHD: TS. Huỳnh Nguyễn Hoàng 24 HVTH: Hồ Minh Phương
Kết quả mô phỏng cho cơ cấu hút ở lần thiết kế đầu tiên (mục 3.2) và sau khi cải tiến về tính công nghệ trong kết cấu (mục 3.4.1) được thể hiện ở đồ thị 3.1.
Hình 3.17: Phân bố véc tơ vận tốc trên mặt đối xứng.