Sau khi đã xây dựng được mô hình 3D các chi tiết của hệ thống lái tôi tiến hành lắp ráp các chi tiết, cụm chi tiết lại với nhau. Các bước lắp ráp được tiến hành theo trình tự như sau:
Khởi động chương trình Solidworks. Từ menu File chọn New để tạo bản vẽ mới, khi đó hộp thoại New Solidworks xuất hiện. Ta chọn Assembly và nhấn OK. Ta nhấn nút Browse trong hộp thoại Insert Component sẽ dẫn tới thư mục chứa các chi tiết, cụm chi tiết đã được tạo trước đó nhấn Open. Khi đó chi tiết, cụm chi tiết được tải vào môi trường lắp ráp.
27
Nhấn chọn nút Insert Component trên thanh công cụ Assembly. Ta dẫn tới mục chứa các chi tiết đã tạo trước đó, chọn từng chi tiết và nhấn Open . Khi đó chi tiết được chọn xuất hiện gắn liền với chỏ chuột, ta nhấn chọn một điểm để đạt vào môi trường lắp ráp.
Nhấn chọn nút lệnh Mate trên thanh công cụ Assembly. Khi đó hộp thoại Mate xuất hiện. Ta chọn các ràng buộc thích hợp để lắp ghép các chi tiết lại với nhau.
Bộ phận làm việc quan trọng có cấu tạo phức tạp nhất của hệ thống lái là quá trình chuyển động của trục vít và bánh vít, vì vậy tôi tiến hành mô phỏng động cho quá trình này.
Bằng Cosmos Motion trong Solidworks tôi tiến hành mô phỏng động bộ phận làm việc của hệ thống lái như sau:
- Trước tiên sử dụng lệnh trong môi trường Part của Solidworks để mô phỏng hóa các chi tiết.
- Sau khi mô phỏng hóa các chi tiết, tiến hành vào môi trường lắp ráp và sử dụng các lệnh thanh công cụ assembly hoặc menu Insert để lắp ráp các chi tiết.
Để lắp ráp được các chi tiết của hệ thống lái ta tiến hành lắp từng cụm chi tiết, sau đây tôi trình bày cách lắp cụm chi tiết: Vành tay lái – trục lái – trục vít – bạc trục vít – bánh vít – trục bánh vít – bạc trục vít – đòn quay đứng và thanh kéo ngang. Đầu tiên ta vào New chọn Assembly > ok. Gọi các chi tiết ra, chi tiết đầu tiên được gọi ra là chi tiết cố định ở đây ta lấy chi tiết cố định là bạc trục lái. Sau khi gọi chi tiết bạc ta lần lượt gọi các chi tiết còn
lại ra. Để lắp trục vít 2 vào trục vít 3 ta vào Mate chọn (đồng tâm) Con centric và chọn ràng buộc khoảng cách bằng 0. Lắp trục 2 vào chi tiết 3
ta cũng dùng Mate > Con centric > ràng buộc = 0. Các chi tiết của cụm này ta đều dùng lệnh Mate > Con centric > ràng buộc = 0. Tôi cứ lần lượt lắp từ
28
chi tiết đầu tiên đến chi tiết cuối cùng của cụm ta sẽ được cụm chi tiết như (hình 3.9)
Hình 3.9: Lắp ráp cụm chi tiết
Khi lắp xong cụm chi tiết ta tiến hành lắp toàn bộ các chi tiết của cơ cấu lái. Tiếp theo ta vào Insert Component lấy hết các chi tiết của hệ thống lái ra và tiếp tục lắp thep các bước sau: Ta dùng các lệnh ràng buộc đồng tâm, khoảng cách để lắp thanh kéo dọc 6 và đòn ngang 7, cam quay 13, để lắp dầm cầu trước vào cam quay phải ta Click chuột Mate > Con centric, chọn ràng buộc khoảng cách bằng 0 giữa lỗ, mặt tiếp xúc của cam quay và dầm cầu trước, tương tự các bước như lắp cam quay phải ta lắp cam quay trái. Khi đã lắp cam quay phải, cam quay trái xong ta lắp chốt chuyển hướng 8 bằng các lệnh đồng tâm giữa lỗ của dầm cầu trước với các lỗ của các cam quay và chọn ràng buộc khoảng cách bằng 0 giữa mặt dưới của các cam quay với mặt dưới chốt chuyển hướng. Thực hiện tương tự các bước trên ta dễ dàng lắp được thanh kéo ngang 10 vào với các chi tiết của cơ cấu lái. Cuối cùng ta được sơ đồ lắp ghép hệ thống lái như (hình 3.10)
29
Hình 3.10: Sơ đồ lắp ghép hệ thống lái
- Sau khi lắp ráp các chi tiết, tiến hành chọn bảng Motion trong cây phả hệ vào môi trường mô phỏng động học.
- Kế đến ta xác định đối tượng nào là đối tượng cố định đối tượng nào là đối tượng chuyển động. Sau khi ta đã xác định được, ta gán đối tượng cố định bằng cách nhắp chọn đối tượng trong cây phả hệ, nhắp phải chuột và chon Ground Part. Tương tự ta chon Moving Part để gán cho đối tượng nào chuyển động. Đối tượng nào được gán là chuyển động sẽ xuất hiện biểu tượng khối cầu tọa độ.
- Sau khi gán đối tượng chuyển động và đối tượng cố định, tiến hành gán khớp nối cho các đối tượng. Mặc định sau khi ta lắp ráp sẽ chuyển sang môi trường mô phỏng và các đối tượng chuyển động sẽ được gán khớp động. Các khớp động là các khớp xoay được tạo từ ràng buộc Concentric và Coincident hay khớp trụ tạo từ ràng buộc Concentric trong lệnh Made của môi trường lắp ráp. Các khớp động của mô hình được quản lý trong mục Constraisnt > Joinst của cây phả hệ. Tuy nhiên trong một số trường hợp ta cần xóa bỏ tất cả khớp nối không phù hợp và thêm vào một số các khớp
30
động cần thiết. Để xóa khớp, ta nhắp chọn khớp cần xóa, nhắp chuột phải và chọn delete. Còn để thêm khớp ta chọn Constraisnt>Joinst.
- Sau khi gán khớp ta tiến hành gán lực và nguồn tạo chuyển động. - Bước tiếp theo tiến hành kiểm tra, gán đơn vị lực và khối lượng cho mô hình. Từ menu Cosmos Motion chọn Intelli Motion Bulder, ta chọn các thông số cần thiết có trong chuyển động.
Sau khi định nghĩa các thông số chúng ta tiếp tục nhắp vào Next để chuyển sang các trang và thiết lập các thông số theo yêu cầu.
Để tạo các đồ thị hiển thị kết quả mô phỏng của một đối tượng nào đó, ta chọn đối tượng đó trong cây phả hệ, nhắp chuột phải và chọn plot.
Sau khi hoàn thàng các bước trên, ta tiến hành mô phỏng bằng cách sử dụng nút Play trên thanh công cụ Cosmos Motion. Chúng ta có thể xuất quá trình mô phỏng sang file * AVI hoặc sang các chương trình tính toán hoặc mô phỏng khác như: FEA, MSC, ADAMS.
Để mô phỏng các quá trình làm việc của bộ phận hệ thống lái trên xe VINAXUKI bằng Cosmos Motion trong Solidworks thì ta phải khai báo cho mô hình các thông số bằng cách vào cây thư mục chuyển động, nhắp chuột phải vào Motion Model, sau đó chọn Intelli Motion Bulder, sau đó chọn các thông số cần thiết có trong chuyển động để khai báo như sau:
- Khai báo hệ thống dơn vị đo (Units)
- Khai báo gia tốc trọng trường cho môi trường mô phỏng (Gravity) - Khai báo liên kết (Joints)
Trong Cosmos Motion, việc liên kết các chi tiết lại với nhau được thực hiện thông qua việc tạo nên các liên kết. Thư viện khớp nối của Cosmos Motion có đầy đủ các khớp như: Khớp bản lề (Ruvolute), khớp trụ (Cylindrical), khớp cầu (Spherical), khớp tịnh tiến (Translationl), cô định chi tiết (Fixed)...
31
Theo mặc định, sau khi lắp ráp các chi tiết và chuyển sang môi trường mô phỏng (motion), giữa các chi tiết lắp ráp với nhau sẽ tự động được gán các khớp tương ứng với các lựa chọn trong lệnh Mate. Tuy nhiên trong một số trường hợp ta phải xóa các khớp mặc định và tiến hành gán lại các khớp sao cho phù hợp với mô hình. Chúng ta cần chú ý rằngtrước khi tiến hành gán các khớp phải định nghĩa đối tượng nào là đối tượng cố định và đối tượng nào là đối tượng di động. Căn cứ vào nguyên lý làm việc của hệ thống lái ta tiến hành khai báo liên kết các chi tiết cho phù hợp. Mỗi liên kết được gán chuyển động sẽ có các ký hiệu cụ thể.
Các thông số của chuyển động sẽ được xác định trong bảng defined Joints:
- Khai báo các lực (Forcr/Moment).
- Lực tác dụng: Lệnh Action Only Force với hộp thoại Insert Action Only.
- Mô men tác dụng: Lệnh Action Only Moment. - Phản lực: Lệnh Action/Reation Force.
Để mô phỏng động hệ thống lái xe ô tô VINAXUKI trước tiên tôi mô phỏng từng cụm chi tiết, tôi trình bày mô phỏng động cụm chi tiết: Bánh vít – bạc trục vít – trục vít – đòn quay đứng như sau: Đầu tiên ta gọi các chi tiết ra rồi vào môi trường mô phỏng (Motion) chọn chi tiết cố định ở đây tôi chọn chi tiết bạc trục vít là cố định ta nhắp chuột phải rồi chọn Ground Part tương tự như vậy ta chọn bạc thứ hai. Chọn chi tiết chuyển động là chi tiết bánh vít, đòn quay đứng bằng cách nhắp chuột phải vào chi tiết rồi chọn Moving Part. Bước tiếp theo ta khai báo khớp ràng buộc vào COSMOS motion > Joints > Pixd chọn bánh vít, trục bánh vít > Apply, tiếp tục ràng buộc chi tiết đòn quay đứng. Tiếp theo tôi đặt lực vào COSMOS motion > Porces > Action on Force. Sau đó COSMOS motion > Show Simulation
32
Panel. Sau khi thiết lập các thông số, ta click chuột vào biểu tượng Run Simulation ở cuối cây phả hệ để xem chuyển động cụ thể. Mô hình mô phỏng động cụm chi tiết được thể hiện ở (hình 11)
Hình 3.11: Mô hình mô phỏng động cụm chi tiết
Mô phỏng động cụm chi tiết: Vành tay lái – trục lái – trục vít, các bước ta thực hiện tương tự như mô phỏng động cụm chi tiết Bánh vít – bạc trục vít – trục vít – đòn quay đứng tôi sẽ được mô hình mô phỏng động cụm chi tiết như (hình 3.12)
33
Hình 3.12: Mô phỏng động cụm chi tiết
Sau khi mô phỏng động, chúng ta sẽ được đồ thị kết quả hiển thị của một số đối tượng nào đó. Ở đây tôi tiến hành tạo đồ thị kết quả hiển thị cho chi tiết bánh vít, vô lăng như sau:
Chọn đối tượng bánh vít, vô lăng trong cây phả hệ.
Nhắp chuột phải vào đối tượng vừa chọn và chọn plot.
Các đồ thị hiển thị kết quả mô phỏng động cho bánh vít gồm có các đồ thị: Đồ thị gia tốc góc, thế năng góc.
34
Hình 3.13: Đồ thị gia tốc góc theo trục X của bánh vít
Đồ thị kết quả thế năng góc của bánh vít (hình 3.14)
Hình 3.14: Đồ thị thế năng góc theo trục X của bánh vít
35
Hình 3.15: Đồ thị gia tốc góc theo trục Y của vô lăng
Đồ thị kết quả thế năng góc của vô lăng (hình 3.16)
Hình 3.16: Đồ thị thế năng góc theo trục Y của vô lăng
Kết luận chương 3:
Bằng phần mềm Solidwoks 2010 tôi đã xây dựng được các chi tiết 3D của của hệ thống lái trên xe VINAXUKI và mô phỏng động các cụm chi tiết bánh vít – bạc trục vít – trục vít – đòn quay đứng, vành tay lái – trục lái – trục vít. Sau khi mô phỏng động, chúng ta sẽ được là các đồ thị hiển thị kết quả gia tốc góc và thế năng góc của bánh vít và vô lăng.
Một số chi tiết 3D của hệ thống lái sẽ được dùng để khảo sát ứng suất, biến dạng ở chương 4.
36
Chương 4
KHẢO SÁT ỨNG SUẤT, BIẾN DẠNG MỘT SỐ CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÁI