Chọn ray cho trục Y của hãng PMI với mã MSA15 A (hình 2.20) có hệ số:
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Hệ số tải động: C 11, 8KN Các giai đoạn: t 1 x 2 Z (2.175) (2.176)
Hình 2.21 Tính tốn ray trượt trục Y Tính tốn các lực riêng lẻ.
Chuyển động điều, lực hướng kính Pn
P 1 P 2 P 3 P
Chuyển động tăng tốc ra trước, lực
S V T H : Đ ặ n g H o à i B ả o
(2.177) (2.178) (2.179) (2.180) (2.181) 44
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ P la P 2 P la P 3 P la P 4 Tải phụ P la t1 P t 2 P la t 3 P t 4
Tải phụ Ptn la3 Pt1la3 m1a3l4 479N 2l1 Pt 2 la3 m1a3l4 479N 2l1 Pt 3la3 m1a3l4 479N 2l1 SVTH: Đặng Hồi Bảo (2.182) (2.183) (2.184) (2.185) (2.186) (2.187) (2.188) (2.189) (2.190) (2.191) (2.192) (2.193) (2.194) (2.195) 45
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ P la
t 4 3
Chuyển động tăng tốc về sau, lực Pn ra1
1 P ra P 2 P ra P 3 P ra P 4 Tải phụ P ra t1 P t 2 P t 3 P t 4
Chuyển động giảm tốc về sau, lực
Pra P 1 P2 ra3 P2 m 1a 1 l 6 m 2 a 1l 5 3620 N 2l1 2l1 P3 ra3 P3 m 1a 1 l 6 m 2 a 1l 5 17 06N 2l1 2l1
P4 ra3 P4 m1a 1l 6 m2 a 1l 52470N 2l1 2l1 SVTH: Đặng Hồi Bảo (2.196) (2.197) (2.198) (2.199) (2.200) (2.201) (2.202) (2.203) (2.204) (2.205) (2.206) (2.207) (2.208) 46
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ Tải phụ P ra t1 P t 2 P t 3 P t 4
Tính tốn tải trọng tương đương Khi chuyển động đều
P P1532N
E 1 1
PE2 P21532N
PE3 P3382N
PE4 P4382N
Khi tăng tốc ra trước
P la Pla E 1 P E 2 P la P la E 3 P E 4
Khi giảm tốc ra trước
P la E 1 P la E 2 3 P la E 3 PE 4 la3 P4 la3
Khi tăng tốc về sau
P ra Pla P la 4099 N E 1 1 1 1 t1 1 S V T H : Đ ặ n g H o à i B ả o
(2.209) (2.210) (2.211) (2.212) (2.213) (2.214) (2.215) (2.216) (2.217) (2.218) (2.219) (2.220) (2.221) (2.222) (2.223) (2.224) (2.225) 47
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ P
P
PE 4 ra1 P4 la1
Khi giảm tốc về sau
P P PE 3 ra3 P3la3 P Tính tốn hệ số tĩnh f K ế
t luận: Ray đảm bảo đủ điều kiện an tồn. Tính tốn tải trung bình (2.226) (2.227) (2.228) (2.229) (2.230) (2.231) (2.232) (2.233)
3 P m1 (2.234) 3 P E 2 m2 (2.235) P m3 P m4
Tính tốn tuổi thọ danh nghĩa
Lấy hệ số tải trọng (2.236) (2.237) L 1 L2 SVTH: Đặng Hồi Bảo (2.238) (2.239) 48
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
L 3 L 4 (2.240) (2.241)
Hình 2.22 Ray trượt trục Y 2.2.6 Tính tốn, lựa chọn động cơ bước
Động cơ bước (tiếng Anh: stepper motor, step motor, hoặc stepping motor) là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các chuyển động của rơto có khả năng cố định rơto vào các vị trí cần thiết. Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: Động cơ một chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ [11].
Hoạt động:
Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của roto tương ứng với số lần chuyển mạch, cũng như
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
chiều quay và tốc độ quay của roto phụ thuộc vào thứ tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
Ứng dụng:
Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt bởi nó có thể thực hiện chính xác các lệnh đưa ra dưới dạng số.
Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ trong các máy gia cơng cắt gọt CNC, điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học,…
Cơng cụ tính tốn động cơ FASTECH, phụ lục [1].
Hình 2.23 Giao diện cơng cụ tính tốn động cơ FASTECH
Để thuận tiện trong việc tính tốn và lựa chọn động cơ phù hợp em sử dụng cơng cụ tính của hãng FASTECH.
Với các thông số đầu vào được đánh dấu bằng các ơ màu vàng ở (hình 2.23) như sau:
Total weight of table & work (Tổng trọng lượng của bàn và bàn làm việc) w= (kgf).
Ball Screw Diameter (Đường kính vít me bi) D = (cm).
Ball Screw whole length (Tổng chiều dài vít me) L= (cm).
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Ball Screw Pitch (Bước vít me) P= (cm).
Travel Distance (Chiều dài di chuyển) = (cm).
Positioning Time (Thời gian định vị) t0 (s).
Time of Acc/Dec (Thời gian tăng giảm tốc)
External Force (Ngoại lực) = (kgf).
Encoder Resolution (Độ phân giải bộ mã hóa) (ppr).
Installation angle (Gốc lắp đặt) = °.
Gear Ratio (Tỉ số truyền) R.
Gear Efficiency (Hiệu suất bánh răng)R .
Safety Ratio (Hệ số an tồn) S.
2.2.6.1 Tính tốn, lựa chọn động cơ bước trục
Z Với các thông số đầu vào của trục Z như sau:
Tổng khối lượng của bàn và bàn làm việc: w = 5,5 kgf
Đường kính vít me bi: D = 16mm = 1,6cm
Hình 2.24 Tính tốn động cơ trục Z
Tổng chiều dài vít me: L = 271mm = 27,1cm
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Bước vít me: P = 5mm = 0,5cm
Chiều dài di chuyển: = 189mm = 18,9cm
Thời gian định vị: t0
Thời gian tăng giảm tốc: t1 = 0.2s
Ngoại lực = 0 kgf
Độ phân giải bộ mã hóa: 6400 ppr
Góc lắp đặt: α= 90°
Tỉ số truyền: R=1
Hiệu suất bánh răng:R =1
Hệ số an toàn: S = 2
Ta tiến hành nhập các thơng số vào cơng cụ tính tốn (hình 2.24):
Sau khi ta nhập đầy đủ các thông số ta chọn Calculate trên công cụ ta được kết quả như sau (hình 2.25):
Chúng ta cần quan tâm hai thông số là tốc độ quay và moment động cơ để chọn động cơ (hình 2.25):
Ta cần chọn động cơ tạo ra moment lớn hơn 0.24N.m tại 810 vịng/phút (hình 2.25).
Từ biểu đồ moment (hình 2.26) em chọn động cơ của Leadshine với mã số 57CM23 với thơng số như (hình 2.27):
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Hình 2.25 Kết quả tính tốn động cơ trục Z
Hình 2.26 Biểu đồ moment động cơ Leadshine 57CM23SVTH: Đặng Hồi Bảo SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Chúng ta
tính, bằng cách
Nhập:
Hình 2.27 Thơng số động cơ Leadshine 57CM23
cần kiểm tra tính hợp lệ của động cơ bằng cách kiểm tra giá trị quán tính moment xoắn cần thiết với quán tính của động cơ như sau:
gcm 3 0, 48kgcm
SVTH: Đặng Hoài Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Hình 2.28 Kiểm tra giá trị qn tính trục Z
Từ hình 2.28 ta phải chọn động cơ có moment xoắn lớn hơn 0,28N.m tại 810 vịng/phút. Vì động cơ 57CM23 tạo ra moment xoắn 1,1N.m tại 810 vòng/phút nên động cơ đảm bảo điều kiện làm việc.
2.2.6.2 Tính tốn, lựa chọn động cơ bước trục X.
Với các thông số đầu vào của trục X như sau:
Tổng khối lượng của bàn và bàn làm việc: w = 10 kgf
Đường kính vít me bi: D = 25mm = 2.5cm
Tổng chiều dài vít me: L = 571mm = 57,1cm
Bước vít me: P = 10mm = 1cm
Chiều dài di chuyển: l= 489mm = 48,9cm
Thời gian định vị: t0 3s
Thời gian tăng giảm tốc: t1 0.2s
Ngoại lực= 0 kgf
Độ phân giải bộ mã hóa: 6400 ppr
Góc lắp đặt: α= 0°
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Tỉ số
truyền: R=1
Hiệu suất bánh răng:
Hệ số an toàn: S = 2
R
=1
Hình 2.29 Tính tốn động cơ trục X
Ta tiến hành nhập các thơng số vào cơng cụ tính tốn (hình 2.29):
Sau khi ta nhập đầy đủ các thơng số ta chọn Calculate trên công cụ ta được kết quả như sau (hình 2.30):
Chúng ta cần quan tâm hai thơng số là tốc độ quay và moment động cơ để chọn động cơ (hình 2.30):
Ta cần chọn động cơ tạo ra moment lớn hơn 0.28N.m tại 1048 vịng/phút (hình 2.30).
Từ biểu đồ moment (hình 2.26) em chọn động cơ của Leadshine với mã số 57CM23.
Chúng ta cần kiểm tra tính hợp lệ của động cơ bằng cách kiểm tra giá trị quán tính, bằng cách tính moment xoắn cần thiết với qn tính của động cơ như sau:
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Hình 2.30 Kết quả tính tốn động cơ trục X
Nhập: J 0 480 gcm 3 0, 48kgcm3 với J0 : là quán tính rotor của động cơ (hình 2.31).
Hình 2.31 Kiểm tra giá trị qn tính trục X
Từ (hình 2.31) ta phải chọn động cơ có moment xoắn lớn hơn 0,33N.m tại 1048 vịng/phút. Vì động cơ 57CM23 tạo ra moment xoắn 0,9N.m tại 1048 vòng/phút nên động cơ đảm bảo điều kiện làm việc.
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.2.6.3 Tính tốn, lựa chọn động cơ bước trục Y.
Với các thông số đầu vào của trục Y như sau:
Tổng khối lượng của bàn và bàn làm việc: w = 23 kgf
Đường kính vít me bi: D = 25mm = 2.5cm
Tổng chiều dài vít me: L = 771mm = 77,1cm
Bước vít me: P = 10mm = 1cm
Chiều dài di chuyển: l= 689mm = 68,9cm
Thời gian định vị: t0 3s
Thời gian tăng giảm tốc:
Ngoại lực= 0 kgf
Độ phân giải bộ mã hóa: 6400 ppr
Hình 2.32 Tính tốn động cơ trục Y
Góc lắp đặt: α= 0°
Tỉ số truyền: R=1
Hiệu suất bánh răng:R =1
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Hệ số an toàn: S = 2
Ta tiến hành nhập các thơng số vào cơng cụ tính tốn (hình 2.32):
Sau khi ta nhập đầy đủ các thông số ta chọn Calculate trên công cụ ta được kết quả như sau (hình 2.33):
Chúng ta cần quan tâm hai thông số là tốc độ quay và moment động cơ để chọn động cơ (hình 2.33):
Ta cần chọn động cơ tạo ra moment lớn hơn 0.6N.m tại 1476 vịng/phút (hình 2.33).
Từ biểu đồ moment (hình 2.26) em chọn động cơ của Leadshine với mã số 57CM23.
Hình 2.33 Kết quả tính tốn trục Y
Chúng ta cần kiểm tra tính hợp lệ của động cơ bằng cách kiểm tra giá trị quán tính, bằng cách tính mơ men xoắn cần thiết với quán tính của động cơ như sau:
Nhập: J 0 480 gcm 3 0, 48kgcm3 với J0 : là qn tính rotor của động cơ (hình 2.33).
Từ (hình 2.34) ta phải chọn động cơ có moment xoắn lớn hơn 0,67N.m tại 1476 vịng/phút. Vì động cơ 57CM23 tạo ra moment xoắn 0,7N.m tại 1480 vòng/phút nên động cơ đảm bảo điều kiện làm việc.
SVTH: Đặng Hồi Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Hình 2.34 Kiểm tra giá trị quán tính trục Y
2.3 Thiết kế máy phay CNC trên phần mềm Autodesk Inventor2.3.1 Giới thiệu phần mềm Autodesk Inventor 2.3.1 Giới thiệu phần mềm Autodesk Inventor
Autodesk Inventor được phát triển bởi công ty Autodesk USA. Inventor được sử dụng để thiết kế mơ hình 3D, thiết kế các sản phẩm cơ khí.
Phần mềm có giao diện trực quan, thuận tiện cho người dùng trong quá trình sử dụng.
Hình 2.35 Phần mềm Autodesk Inventor
Những tính năng nổi bật của phần mềm Inventor:
Xây dựng mơ hình 3D của chi tiết một cách dễ dàng.
SVTH: Đặng Hoài Bảo
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Cho phép chuyển từ vẽ 2D sang mơ hình 3D.
Mơ phỏng một cách trực quan và sinh động các quá trình tháo lắp các chi tiết từ bản vẽ hồn chỉnh.
Cho phép tạo nguyên mẫu kỹ thuật số, các mẫu được tạo ra từ bản vẽ 2D.
AutoCAD được tích hợp và các dữ liệu 3D, hình thành nên sản phẩm ảo.
Thiết kế nhanh và chuẩn xác các sản phẩm từ chi tiết kim loại đến các loại đường ống phức tạp.
Lập trình cho máy phay, tiện cũng như cắt biên dạng 2D.
Ứng dụng của phần mềm Inventor:
Autodesk Inventor có nhiều tính năng nổi bật nên được ứng dụng rộng rãi trong thi công thiết kế các chi tiết sản phẩm cơ khí, mơ hình 3D, phân tích các chuyển động máy.
Hình 2.36 Giới thiệu phần mềm Autodesk Inventor
Phần mềm Inventor tạo ra các nguyên mẫu và thử nghiệm ảo, hạn chế lỗi và lao động thủ cơng giúp cắt giảm chi phí sản xuất.
Nhằm tăng cao chu kỳ sản xuất, nhanh chóng đưa sản phẩm thật đến với thị trường. Khoảng cách giữa các thiết kế, phân tích kỹ thuật, sản xuất được rút ngắn khi ứng dụng Inventor.
Autodesk Inventor được sử dụng chủ yếu trong:
Xây dựng chi tiết, mơ hình 3D.
Thiết kế chi tiết kim loại tấm.
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Tính tốn, thiết kế chi tiết máy.
Xây dựng hệ thống đường ống từ đơn giản đến phức tạp.
Mô phỏng động và động lực học cơ cấu.
Phân tích ứng suất và tối ưu hóa sản phẩm.
Thiết kế và làm khn sản phẩm.
Thiết kế khung giàn.
Xây dựng mơ hình thiết kế điện, điện tử.
Lập trình gia cơng cơ khí.
Các thao tác cơ bản trên Inventor:
Phần mềm Autodesk Inventor cung cấp môi trường sketch để thực các thao tác tạo và chỉnh sửa. Trên thanh panel chứa các cơng cụ sketch, người dùng có thể điều khiển các ơ và cơng cụ để tạo nên một bản vẽ.
Các công cụ vẽ cơ bản trong phần mềm Inventor:
Spline: dùng để vẽ đường thẳng, đường cong.
Circle: dùng để vẽ đường tròn.
Elip (ellipse): dùng để vẽ hình elip.
Arc: vẽ đường cung.
Rectangle: dùng để vẽ các hình vng hoặc các hình chữ nhật.
Polygon: dùng để tạo nên những hình đa giác hay các điểm.
Fillet: dùng để tạo nên các đường bo trịn góc. Cơng cụ này cịn được dùng mở rộng hay cắt cung.
Tính năng liên kết của Inventor đến các phần mềm CAD/CAM khác:
Phần mềm Inventor sử dụng các định dạng tập tin cụ thể cho các chi tiết (IPT), cụm (IAM), và bản vẽ (IDW hoặc DWG).
Hỗ trợ tập tin được nhập hoặc xuất trong định dạng DWG. Định dạng bản vẽ trên Web (DWF) được ưa thích của Autodesk 2D/3D có thể dùng kết nối và trao đổi dữ liệu với các phần mềm khác.
Inventor có thể trao đổi dữ liệu với hầu hết các phần mềm được phát triển bởi Autodesk.
CHƯƠNG II: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Ngồi ra phần mềm Inventor có thể trao đổi dữ liệu với các ứng dụng như CATIA V5, UGS, SolidWorks, và ENGINEER / Pro. Inventor hỗ trợ nhập và xuất trực tiếp của CATIA V5, Parasolid, Granite, UG-NX, SolidWorks, Pro / E, với các tập tin SAT, STEP, IGS.
Inventor cung cấp rất nhiều công cụ để đơn giản hoá, nhận biết và chuyển đổi sang thiết kế 3D cho những người dùng AutoCAD.
Tất cả các gói phần mềm của Inventor đều hỗ trợ phiên bản mới nhất