Ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor để phân tích động học cơ cấu gạt phôi

Bài báo này trình bày ứng dụng mô đun Dynamic Designer Motion Professional tích hợp trong phần mềm Autodesk Inventor để giải bài toán phân tích động học học cơ cấu phẳng - cơ cấu gạt phôi. Bằng việc vẽ các khâu của cơ cấu bởi mô hình khối rắn và lắp ráp các khâu bởi các liên kết (ràng buộc) giữa các khâu để tạo thành cơ cấu hoàn chỉnh. Các kết quả của bài toán động học đã được xác định. Các kết quả này bao gồm quỹ đạo các điểm của cơ cấu, vận tốc và gia tốc của các điểm đó. Các kết quả đã đạt được cho thấy rằng việc giải bài toán phân tích động học bằng việc sử dụng phần mềm Autodesk Inventor là rất hiệu quả và nhanh chóng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor để phân tích động học cơ cấu gạt phôiNguyễn Thị Thanh Nga và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ93(05): 97 - 101ỨNG DỤNG PHẦN MỀM AUTODESK INVENTORĐỂ PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU GẠT PHÔINguyễn Thị Thanh Nga*, Hoàng Tiến ĐạtTrường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - ĐH Thái NguyênTÓM TẮTBài báo này trình bày ứng dụng mô đun Dynamic Designer Motion Professional tích hợp trongphần mềm Autodesk Inventor để giải bài toán phân tích động học học cơ cấu phẳng - cơ cấu gạtphôi. Bằng việc vẽ các khâu của cơ cấu bởi mô hình khối rắn và lắp ráp các khâu bởi các liên kết(ràng buộc) giữa các khâu để tạo thành cơ cấu hoàn chỉnh. Các kết quả của bài toán động học đãđược xác định. Các kết quả này bao gồm quỹ đạo các điểm của cơ cấu, vận tốc và gia tốc của cácđiểm đó. Các kết quả đã đạt được cho thấy rằng việc giải bài toán phân tích động học bằng việc sửdụng phần mềm Autodesk Inventor là rất hiệu quả và nhanh chóng.Từ khóa: Động học cơ cấu, Autodesk Inventor, cơ cấu gạt phôi.GIỚI THIỆU*Cho đến nay đã có nhiều phương pháp phântích động học học cơ cấu như: phương phápvẽ hay phương pháp đồ thị [1], phương phápgiải tích [1,2,4,5,6] và phương pháp số [3].Phương pháp đồ thị rất thuận tiện, giải bàitoán một cách nhanh gọn mà vẫn đạt được độchính xác cần thiết trong bài toán kỹ thuật.Hơn nữa, trong một số trường hợp, quan hệgiữa các thông số của một số bài toán chodưới dạng đồ thị mà không phải dưới dạngcác biểu thức giải tích. Khi đó cần sử dụngphương pháp vẽ hoặc phương pháp tính bằngsố. Phương pháp giải tích có ưu điểm là chođộ chính xác cao và mối quan hệ giữa các đạilượng được biểu diễn bằng biểu thức giải tích.Vì vậy, có thể dễ dàng nghiên cứu ảnh hưởngcủa các thông số này đối với nhau. Tuy nhiênđể khảo sát cơ cấu bằng phương pháp giảitích yêu cầu cần phải hiểu rõ bản chất về bàitoán và cần thiết phải có kỹ năng lập trìnhmột ngôn ngữ nhất định.Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ củacông nghệ thông tin, nhiều phần mềm thiết kếra đời tạo thuận lợi cho việc tính toán thiết kếcho các ngành kỹ thuật nói chung và ngành cơkhí nói riêng một cách dễ dàng, nhanh chóngvà hiệu quả.Cơ cấu gạt phôi là cơ cấu có 8 khâu, trong đókhâu dẫn 1 là khâu phát động chuyển động*Tel: 0985 909792quay và nhờ sự nối động của các khâu để tạothành thành chuyển động tịnh tiến khứ hồicủa khâu đầu ra 7 (Hình 1). Nhằm tạo rachuyển động gạt phôi khứ hồi. Cơ cấu này córất nhiều ứng dụng trong thức tế, điển hình làdùng để gạt phôi trong hệ dẫn động băng tải.Việc phân tích động học cho cơ cấu này là rấtcần thiết bởi vì từ việc phân tích này người tacó thể xác định được quy luật chuyển độngcủa các khâu trong cơ cấu. Thêm vào đó, cóthể dựa vào việc phân tích này để tính côngsuất và động năng của máy. Việc phân tíchnày còn sử dụng để nghiên cứu và cải thiệnchuyển động thực của máy dưới tác dụng củacác lực vì để làm điều đó cần biết vận tốc haytỷ số vận tốc của các khâu; muốn tính đượclực quán tính trên các khâu để tính sức bền chocác khâu hay chạy thử dao động trong máy phảibiết quy luật biến đổi gia tốc các khâu.Từ các lý do trên, việc giải bài toán động củacơ cấu gạt phôi là rất cần thiết. Nghiên cứunày trình bày việc giải bài toán phân tíchđộng học cơ cấu này bằng việc sử dụng phầnmềm thiết kế Autodesk Inventor.O3O20O1D73C516A2B4EHình 1: Lược đồ động học cơ cấu gạt phôi97Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyênhttp://www.lrc-tnu.edu.vnNguyễn Thị Thanh Nga và ĐtgTạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆPHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨUNghiên cứu này đã sử dụng mô đun DynamicDesigner Motion Professional của phần mềmAutodesk Inventor để khảo sát bài toán độnghọc của cơ cấu gạt phôi. Để làm được việc đó,cơ cấu gạt phôi được xác định với các kíchthước động của các khâu và một thông số đầuvào là góc quay của khâu dẫn 1 ϕ1, với cáckích thước động học cụ thể: O1A = 100 mm;O1O2 = 222 mm; AB = 206 mm; AC = 306mm; O2B = O3E = 233 mm; O2O3 = BE = CD= 415 mm.Tiếp theo, để giải được bài toán động học cáctác giả dựng được họa đồ vị trí của cơ cấu vớicác thông số đã cho. Phần mềm AutodeskInventor được dùng để vẽ mô hình các khâudưới dạng khối rắn. Sau đó lắp ráp các khâuvới việc sử dụng các liên kết cần thiết sẽ tạora được cơ cấu lắp ráp hoàn chỉnh.Bài toán phân tích động học bao gồm các bàitoán vị trí, bài toán vận tốc và bài toán giatốc. Bài toán chuyển vị trí xác định quỹ đạocủa các điểm thuộc các khâu trên cơ cấu. Bàitoán vận tốc để xác định vận tốc của các điểmtrên các khâu bị dẫn. Và bài toán gia tốc đểxác định gia tốc của các điểm trên các khâu bịdẫn. Cụ thể, trong cơ cấu này xác định quỹ đạo,vận tốc và gia tốc các điểm A, B, C, D, E.KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬNVới việc sử dụng mô đun Dynamic DesignerMotion Professional trong phần mềmAutodesk Inventor đã đạt được kết quả mộtcách nhanh chóng và hiệu quả.Sự mô phỏng chuyển động của cơ cấu đượcthực hiện một cách dễ dàng. Vẽ các ...