Thiết kế các bộ truyền cơ khí bằng máy tính

Vì thế, Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG MÁY TÍNH ra đời nhằm khắc phục vấn để đã nêu, đồng thời cũng mở ra một hướng mới trong việc thiết kế khi không đồi hỏi trình

LUAN AN TOT NGHIEP DAI HOC

CHUYEN NGANH COTIN KY THUAT

00000

LUAN AN TOT NGHIEP

THIẾT KẾ CÁC BO TRUYỀN CƠ KHÍ

BANG MAY TINH

BO GIAO DUC VA DAO TAO CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

Khoa Cơ Khí Tự Động 2k 3k 3k 2k 3€ skc dc 3 de

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN PHI VŨ HƯNG MSSV: 10106058

NGÀNH :CƠ TIN KỸ THUẬT LỚP :0IĐÐĐCTI

1- Đề tài:

THIẾT KẾ CAC BO TRUYEN CO KHi BANG MAY TINH

2 — Nhiệm vụ:

Tổng quát về truyền động cơ khí

Dùng ngôn ngữ lập trình để viết chương trình tính toán — thiết kế trên máy tính

Thiết kế riêng từng bộ truyền cơ khí

Thiết kế hệ thống truyền động cơ khí gồm nhiều bộ truyền kết hợp

Thiết kế hoàn chỉnh hộp giảm tốc

Giao diện đơn giản, thân thiện

3— Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 03/10/2006

4— Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 13/01/2007

BO GIAO DUC VA DAO TAO CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

TP HCM, Ngày Tháng Năm2007

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngành : Cơ tin kỹ thuật Lớp : 0IĐÐĐCTI

2~ Đề tai: THIET KE CAC BO TRUYEN CO KHi BANG MAY TiNH

3 — Téng quat vé ban thuyét minh:

Số bảng số liệu : 0 Số hình vẽ : 135

Số tài liệu tham khảo: 09 Phần mềm tính toán : 01

Hiện vật (sản phẩm): 0 Thuyết minh bằng máy tính: OI

4 ~ Tổng quát về các bản vẽ:

Tổng số bản vẽ: 09, Bản A0: 09, Bản A1: 0, Bản A2: 0, Bản A3: 0, Bản A4: 0

Số bản vẽ tay: 0 Số bản vẽ trên máy tính: 09

5 - Nội dung và ưu điểm chính của Đồ án tốt nghiệp:

Nội dung chính của đổ án là lập các giải thuật và dùng ngôn ngữ lập trình (Matlab) để thiết kế các hệ dẫn động cơ khí

Ưu điểm chính của đồ án là thiết lập phân mềm tính toán thiết kế một cách chính xác, hợp lý các hệ dẫn động cơ khí nhằm tiết kiệm thời gian và công sức mà không đòi hỏi yêu cầu về chuyên môn cao đối với người sử dụng

Đồ án hoàn toàn tin cậy để có thể ứng dụng vào thực tế

6 — Những thiếu sót chính của Đồ án tốt nghiệp:

Do thời gian thực hiện Đồ án hạn chế nên sản phẩm (chương trình lập trình)

còn thiếu sót những điểm sau: giao diện tiếng Việt không có dấu (do Matlab

ra Đồ án xứng đáng được bảo vệ trước Hội đồng chấm tốt nghiệp

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Vale b=

18 Grating ich Chin

LOI CAM ON

Để có thể được thành quả như ngày hôm nay em cắm thấy biết ơn sâu sắc công công lao của đấng sinh thành, những

người đã cho em cùng tận hưởng cuộc sống tươi đẹp này,

nuôi dạy em lớn khôn, chỉ dạy em những điều hay lẽ phải

để em có thể tự tin bước vào đời Em cũng xin được cảm ơn

các anh chị, những người đã quan tâm chăm sóc,yêu thương, đùm bọc, cũng như góp phần vào việc cho em ăn học, chỉ

bảo em nên người, và cùng chia sẻ những niểm vui, nỗi

buồn, những giây phút tuyệt vời của cuộc sống này cùng với

em

Em cám ơn những thay cô từ những cấp học mầm non đã rèn cho em từng nét chữ đầu đời, những thầy cô đã dạy em

ở cấp I, cấp II, cấp III, những người đã từng bước chỉ dẫn em

về cuộc sống muôn màu và những kiến thức căn bản cần

thiết với mỗi con người trong xã hội cho đến những giảng viên Đại Học những người đã chỉ dẫn những kiến thức khoa học để tương lai em có thể trở một kỹ sư có thể làm việc

phục vụ cho bản thân, gia đình cũng như phục vụ xã hội và

em cám ơn bạn bè, những người đã giúp đỡ em trong suốt

quá trình học tập

Và để có thể hoàn thành Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG MÁY TÍNH một cách

tốt đẹp và đúng hạn thì không thể không kể đến sự nhiệt tình giúp đỡ của thầy TS Trương Tích Thiện người đã hướng dẫn, mách bảo những sai sót, động viên tinh thần, trong thời gian thực hiện Đồ án tốt nghiệp để em có thể đi

đến việc hoàn thành nó với kết quả tốt nhất

Vì vậy, với tất cả sự tấm lòng của mình, em xin được đặc

biệt cám ơn thầy TS TRƯƠNG TÍCH THIỆN lời cám ơn

chân thành nhất.

LOI NOI DAU

Trong hầu hết các dây chuyển truyển động đều có các hệ dẫn động cơ khí, điều đó cho chúng ta thấy được sự quan

trọng của nó trong kỹ thuật Nhưng việc tính toán những hệ

dẫn động cơ khí này một cách thông thường thì rất tốn thời

gian và công sức, mà lại dễ dàng gặp sai sót trong khi tính

toán thiết kế Vì thế, Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ CÁC

BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG MÁY TÍNH ra đời nhằm

khắc phục vấn để đã nêu, đồng thời cũng mở ra một hướng mới trong việc thiết kế khi không đồi hỏi trình độ về chuyên môn đối với việc tính toán thiết kế, khiến cho những công

việc mà trước đây những người thiết kế phải bỏ ra cả tuần thậm chí nhiều tuần liền, mà đôi khi kết quá lại không như mong đợi, thì giờ đây nó trở nên vô cùng đơn giản khi chỉ

cần một vài động tác nhập dữ liệu là có kết quả trong nháy

mắt Điều này sẽ làm cho người thiết kế có được nhiều

phương án lựa chọn hơn, từ đó sẽ cho ra đời các sản phẩm

hệ dẫn động cơ khí được tối ưu nhằm phục vụ tốt hơn trong công việc sản xuất

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

Tóm tắt đề tài

Đề tài THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG MÁ Y TÍNH là một

để tài về lập trình tính toán thiết kế các hệ dẫn động cơ khí, sử dụng ngôn

ngữ lập trình MA TLAB 7 để viết nên chương trình

Đây là quyển thuyết minh của để tài, nó khái quát công việc thực hiện Đồ án tốt nghiệp, bao gồm 5 chương:

Chương 1: Tổng quát về truyền động cơ khí và thiết kế các bộ truyễn cơ khí bằng máy tính

Nêu khái quát về truyền động cơ khí và sự cần thiết của việc thiết kế các bộ truyền cơ khí bằng máy tính

Chương 2: Giới thiệu ngôn ngữ lập trình MA TLAB

Sơ lược về ngôn ngữ lập trình MATLAB

Chương 3: Lập trình

Nêu những vấn đề cần giải quyết và phương thức giải quyết trong việc thực hiện THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG MÁY TÍNH

Chương 4: Thí dụ

Nêu những thí dụ tiêu biểu của chương trình

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Rút ra những kết luận và nêu những kiến nghị sau khi hoàn thành Đồ án tốt

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ví dụ như:

ct 1.23/45/1/1: công thức số 1.23 trang 45 trong tai liéu I, tập 1

b 6.7/89/11/3: bảng số 6.7 trang 89 trong tài liệu II, tập 3

Tương tự với các từ khác

——E>E>E———EEEE———{——{_{_{ ———EE~E————

SVTH: Nguyén Phi Vi Hung

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

2.3 Các khả ngăn chính của MATLAB cơ bản

2.4 Một số nhận xét kết luận .5-.-<cessrxee — trang 13 Chương 3 Lập trình -e Seo trang 14

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

Chương l1

TỔNG QUÁT VỀ TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ

VÀ THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG

MÁY TÍNH

1.1 Truyền động là gì?

Truyễển động là một phần vô cùng quan trọng trong các hệ thống máy móc, thiết bị dây chuyển cơ khí, nó liên kết chỉ tiết máy này với chỉ tiết máy khác, truyền chuyển động từ khâu này sang một hoặc nhiều khâu khác trong hệ thống, tạo nên sự liên tục của hệ thống Trong các thiết bị và dây chuyển công nghệ sử dụng nhiều loại truyền động khác nhau như: truyền động cơ khí,

truyền động điện, truyển động thủy lực và truyền động khí

1.2 Truyền động cơ khí

Truyền động cơ khí là những cơ cấu dùng đểtruyễn cơ năng từ động cơ đến

các bộ phận làm việc của máy, thông thường có biến đổi vận tốc, lực hoặc mômen và đôi khi biến đổi cả đặc tính và qui luật chuyển động

Theo nguyên lý làm việc có thể chia truyền động cơ khí thành 2 nhóm chính:

Truyền động bằng ma sát, bao gồm: truyền động bánh ma sát (tiếp xúc trực

tiếp) và truyền động đai (tiếp xúc gián tiếp)

Truyền động bằng ăn khớp, bao gôm: truyền động bằng bánh răng, truyền động bằng trục vít - bánh vít (tiếp xúc trực tiếp), và truyển động xích (tiếp xúc gián tiếp)

Ngoài các bộ truyền để truyển chuyển động quay trên đây, trong thực tế còn

sử dụng truyển động vít - đai ốc để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến

Sử dụng các bộ truyền làm khâu nối giữa các động cơ và các bộ phận làm việc của máy liên quan đến việc giải quyết những nhiệm vụ đặt ra cho máy

Chẳng hạn đối với xe hơi và máy số vận chuyển thì khi khởi động cần

mômen xoắn lớn, khi chuyển động đòi hỏi vận tốc phải có trị số và chiều thay

a

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

đổi, các yêu cầu đó bản thân động cơ xe hơi không thể đáp ứng được, vì động

cơ chỉ có thể làm việc ổn định trong phạm vi hẹp của sự thay đổi vận tốc và mômen Đối với đa số các thiết bị công nghệ, vận tốc làm việc của các bộ phận công tác còn thấp hơn vận tốc hợp lý của động cơ điện tiêu chuẩn, nếu dùng động cơ tốc độ chậm kích thước sẽ lớn, giá đắt, mặt khác nhiễu khi dùng một động cơ để dẫn động các bộ phận máy làm việc với vận tốc khác nhau hoặc dẫn động các khâu có chuyển động tịnh tiến

Tất cả những nhiệm vụ vừa nêu trên nói lên tầm quan trọng của các bộ truyền trong chế tạo máy Chính vì vậy việc hoàn thiện và phát triển các loại

bộ truyền được đặc biệt quan tâm nhằm mở rộng giới hạn truyền công suất và vận tốc, giảm khối lượng và kích thước, tăng tuổi thọ và độ tin cậy làm việc của chúng

Người ta chia bộ truyển bánh ma sát thành hai nhóm chủ yếu: bộ truyền có tỉ

số truyền không điều chỉnh được (bộ truyền bánh ma sát trụ, bộ truyền bánh

ma sát côn) và bộ truyền có tỉ số truyền điều chỉnh được (còn gọi là biến tốc

ma sát) cho phép thay đổi tỉ số truyền một cách đều đặn, liên tục (điều chỉnh

vô cấp)

1.2.1.3 Ưu, nhược điểm của bộ truyền bánh ma sát:

+ Ưu điểm:

Truyền động bánh ma sát có cấu tạo đơn giản, làm việc êm

Đặc biệt là các biến tốc ma sát có khả năng điều chỉnh vô cấp số vòng quay + Nhược điểm:

Truyền động bánh ma sát có tỉ số truyền không ổn định vì có trượt

Lực tác dụng lên trục và ổ khá lớn do phải ép các bánh ma sát với nhau

=-ồẳb—————————sễsỶ-Ỷ-.a.Zaờẳẵẳớnờơơớtsasanaannaaananaamm

Với những ưu nhược điểm ở trên, truyền động bánh ma sát chỉ dùng để truyền

công suất dưới 10 kW (đôi khi lên đến 20 kW), vận tốc tới 20 m/s

Truyền động bánh ma sát có tỈ số truyền không điều chỉnh được thường chỉ

dùng ở các xích động học của thiết bị đo, ở đó yêu cầu chuyển động êm, làm việc không ổn, đóng mở không có va đập

Nhờ khả năng điều chỉnh vô cấp số vòng quay của trục bị động một cách nhẹ

nhàng (không phải qua từng cấp) không phải dừng máy (do đó nâng cao được năng suất, cải thiện được chất lượng sản phẩm

Các bộ biến tốc ma sát được sử dụng nhiều trong máy cắt kim loại, máy hàn,

máy dệt, trong công nghiệp hóa học, công nghiệp giấy và trong các lĩnh vực khác nhau của ngành dụng cụ đo

1.2.2 Truyền động bánh răng:

1.2.2.1 Khái quất:

Truyén động bánh răng dùng để truyền hoặc biến đổi chuyển động kèm theo

sự thay đổi vận tốc hoặc mômen nhờ sự ăn khớp của các bánh răng hoặc thanh răng

1.2.2.2 Phân loại:

Theo vị trí tương đối giữa các trục, phân ra: truyền động giữa các trục song song như bộ truyền bánh răng trụ ăn khớp ngoài răng thẳng, răng nghiêng, răng chữ V và bộ truyền răng trụ ăn khớp trong; truyền động giữa các trục giao nhau như bộ truyền bánh răng thẳng, răng nghiêng, răng cung tròn và truyễn động giữa các trục chéo nhau như bộ truyền bánh răng trụ chéo và bộ truyền bánh răng côn chéo

Theo khả năng di động của các tâm bánh răng, phân ra: truyền động thường

(các tâm bánh răng đều cố định) và truyền động hành tỉnh có trục của một

hoặc nhiều bánh răng di động trong mặt phẳng quay

Theo (dạng) prôfin răng, phân ra: bánh răng thân khai, bánh răng xiclôit và bánh răng cung tròn; trong đó bánh răng thân khai được sử dụng phổ biến nhờ

a

Ngoài ra còn sử dụng bộ truyền bánh răng — thanh răng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến hoặc ngược lại

1.2.2.3 Ưu, nhược điểm của bộ truyền bánh răng:

+ Ưu điểm:

Bộ truyền bánh răng có khả năng tải lớn nên kích thước nhỏ gọn, tuổi thọ cao, làm việc tin cậy (chẳng hạn đối với hộp giảm tốc công dụng chung tuổi

thọ có thể dat 30000 gid)

Hiệu suất cao, có thể đạt 0,97 —- 0,98 trong một cấp

Tỉ số truyển không thay đổi

Có thể sử dụng trong một phạm vi rộng của vận tốc (tới 150 m/s), công suất

(hàng chục ngàn kW) và ti số truyền (hàng trăm, thậm chí hàng ngàn trong

Những nhược điểm trên không làm giảm ưu thế của truyền động bánh răng so

với các truyền động khác Nhờ những ưu điểm rất cơ bản của nó nên truyền

động bánh răng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực của ngành chế tạo máy và dụng cụ ổo

Trong các loại bộ truyền bánh răng thì bộ truyền bánh răng trụ được sử dụng rộng rãi nhất vì chế tạo và sử dụng đơn giản, làm việc tin cậy, kích thước gọn

reer en

1.2.3.2 Phân loại:

Có nhiều loại trục vít nhưng trục vít trụ được dùng nhiều hơn cả

Tùy theo dạng trục hình dạng ren trục vít người ta chia trục vít thành ba loại: trục vít acsimet, trục vít kônvôlut và trục vít thân khai

1.2.2.3 Ưu, nhược điểm của bộ truyền bánh răng:

cấu yêu cầu tỉ số truyền lớn

Bộ truyền trục vít được dùng để truyền công suất không quá 50 — 60 kW, làm việc ngắn hạn trong các máy nâng chuyển, xe hơi, máy cắt kim loại

en

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

————-——

1.2.4 Truyền động xích:

1.2.4.1 Khái quát:

Truyền động xích thường được dùng khi: các trục có khoảng cách trung bình,

bộ truyền có yêu cầu kích thước tương đối nhỏ gọn hay cân tỉ số truyền trung

bình không đổi

Một sơ đồ truyền động xích đơn giản bao gồm đĩa xích chủ động, đĩa bị động

và dây xích mắc lên các đĩa xích bằng khớp bản lề Ngoài ra, còn sử dụng các

thiết bị căng xích, thiết bị bôi trơn và che chắn

1.2.4.2 Phân loại:

Có thể phân loại truyền động xích thành 3 loại, tùy theo công dụng của bộ

truyền: xích kéo, xích trục và xích truyền động Trong phạm vi của luận án

này, chỉ trình bày những nội dung về xích truyển động

Xích truyền động bao gồm các loại: xích con lăn, xích ống và xích răng trong

đó xích con lăn được sử dụng nhiều nhất

1.2.4.3 Ưu, nhược điểm của bộ truyền xích:

+ Ưu điểm:

Có thể truyền chuyển động và mômen đồng thời đến một số trục tương đối

cách xa nhau, đây là ưu điểm nổi bật mà truyền động bánh răng không thể có

được còn truyền động bánh đai thì không đủ độ tin cậy

Do bộ truyền xích sử dụng vật liệu có độ bển cao hơn bộ truyên đai và truyền

động bằng ăn khớp nên bộ truyền xích có khả năng tải, hiệu suất cao hơn và

kết cấu cũng gọn hơn

Lực tác dụng lên trục nhỏ hơn so với bộ truyền đai bộ truyền xích không cần

phải căng xích như bộ truyền đai

Tỷ số truyền là không đổi do không có trượt trong bộ truyền xích

+ Nhược điểm:

Có nhiều tiếng ồn khi làm việc do có sự va đập khi vào khớp nhất là khi đĩa

xích có bước xích lớn và số răng nhỏ, điều này làm hạn chế việc sử dụng bộ

truyễển xích với vận tốc lớn

=GẳẳễễễễễễễỄẺỶễẺễễễễễễễễễễễỄễễễễễễễễEÏÏÏÏŸ

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

Do bôi trơn bề mặt tiếp xúc khó khăn nên bản lề bị mòn tương đối nhanh

Bộ truyền xích có chi phí chế tạo, bảo dưỡng cao hơn so với bộ truyền đai do

nó kết cấu phức tạp hơn

1.2.4.4 Phạm vỉ sử dụng:

Truyền động xích thường được sử dụng để truyền động giữa các trục có

khoảng cách trung bình từ một trục đến một số trục, để giảm tốc hoặc tăng

tốc (ví dụ như bộ truyền xích của xe đạp) Truyền động xích được sử dụng

phổ biến ở các máy nông nghiệp, máy vận chuyển, máy mỏ, máy công cụ,

tay máy thường thì chỉ sử dụng truyền động xích để truyền công suất dưới

120 kW, vận tốc đến 15 m/s Trường hợp cần thiết có thể dùng trong các bộ

truyền có công suất lớn hơn và vận tốc có thể lên tới 35 m⁄s

1.2.5 Truyền động đai:

1.2.5.1 Khái quát:

Một bộ truyền động đai đơn giản nhất gồm một bánh đai chủ động, một bánh đai bị động và dây đai được mắc lên hai bánh với lực căng ban đầu F0 Lực căng này tạo ra lực ma sát giữa bánh đai và dây đai, nhờ có lực ma sắt này

mà chuyển động quay và tải trọng được truyền đi

1.2.5.3 Ưu, nhược điểm của bộ truyền đai:

+ Uu diém:

Bộ truyền đai vì có kết cấu đơn giản nên giá thành thấp

Nhờ độ dẻo dai của đai nên bộ truyền đai có khả năng làm việc êm, không ổn

do đó thích hợp trong truyền động cao tốc

Đồ án tốt nghiệp GVHD: 1S Trương Tích Thiện

Bộ truyền đai có khả năng truyền động giữa các trục xa nhau

Do đai trượt trên bánh đai khi quá tải nên khi dùng truyền động đai thì có thể

dé phòng được quá tải cho máy

+ Nhược điểm:

Trong cùng một điều kiện làm việc thì đường kính bánh đai thường lớn hơn khoảng 5 lần so với đường kính bánh răng do đó khuôn khổ kích thước của bộ truyền đai lớn

Do sự trượt đàn hồi của đai nên ti số truyễển của bộ truyền đai không phải là

Trong những trường hợp phải bố trí các trục ở các vị trí xa nhau thì truyền

động đai thường được sử dụng

Trong các hệ dẫn động cơ khí thì truyền động đai thường được đặt sát với động cơ hoặc đặt ở cấp nhanh là cấp chịu tải nhỏ để để phòng quá tải cho

1.2.6 Truyền động vít — đai ốc:

1.2.6.1 Khái quát:

Truyền động vít - đai ốc dùng để biến đổi chuyển động quay thành chuyển

động tịnh tiến nhờ sự tiếp xúc giữa các mặt ren của vít và đai ốc

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

1.2.6.2 Phân loại:

Tùy theo bể mặt hình thành mặt ren, phân ra: ren trụ và ren côn

Tùy theo dạng hình phẳng đi qua trục của hình trụ quét thành mặt ren, phân ra: ren tam giác, ren hình thang, ren tròn và ren răng cưa

Tùy theo chiều của đường xoắn vít, phân ra: ren phải và ren trái (thường dùng ren phải)

Tùy theo số mối ren, phân ra: ren một đầu mối và ren nhiều đầu mối

1.2.6.3 Ưu, nhược điểm của bộ truyền vít - đai ốc:

+ Ưu điểm:

Bộ truyền vít - đai ốc dễ chế tạo, kết cấu đơn giản, gọn

Có khả năng tải cao, làm việc tin cậy

aS

1.3 Thiết kế các bộ truyền cơ khí bằng máy tính

Ngày nay, khi mà công nghệ thông tin ngày càng phát triển cùng với những

yêu cầu mới trong thiết kế và chế tạo các chỉ tiết cơ khí như: khoảng cách giữa nơi thiết kế và nơi sản xuất ngày càng xa, thời gian để chế tạo một chỉ

tiết ngày càng được rút ngắn, yêu cầu về thay đổi mẫu mã, chủng loại mặt hàng của khách hàng ngày một phong phú đã tạo nên nhu cầu bức thiết

trong việc tự động hóa công việc thiết kế nhằm tạo thuận lợi cho người thiết

kế rút ngắn thời gian và có nhiều sự lựa chọn hơn trong các phương án thiết

kế cũng như tạo diéu kiện cho những đối tượng với trình độ chuyên môn

không cao có thể thiết kế được các chỉ tiết cơ khí đảm bảo chất lượng

Từ những nhận định trên thì đồ án “Thiết kế các bộ truyền cơ khí bằng máy tính” ra đời nhằm tạo ra một chương trình dùng để tự động trong công việc thiết kế các hệ dẫn động cơ khí

Do trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp với thời gian hoàn thành (15 tuân) không dài mà khối lượng công việc là rất lớn nên chương trình không tránh khỏi những thiếu sót cân phải được chỉnh sửa, bổ sung ở các khóa sau

EES

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

Chương 2

GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH MATLAB

2.1 Giới thiệu sơ lược về MA TLUAB

MATLAB là phần mềm nổi tiếng của công ty MathWorks, là một ngôn ngữ

hiệu năng cao cho tính toán kỹ thuật Nó tích hợp tính toán, hiển thị và lập trình trong một môi trường dễ sử dụng Các ứng dụng tiêu biểu của MATLAB bao gồm;

- _ Hỗ trợ toán học và tính toán

- Phát triển thuật toán

- Mô hình, mô phỏng

- _ Phân tích, khảo sát, hiển thị số liệu

- Dé họa khoa học và kỹ thuật

Phát triển các ứng dụng với các giao diện đồ họa

Tên của phần mềm Matlab bắt nguồn từ thuật ngữ “Matrix Laboratory”

Đầu tiên nó được viết bằng FORTRAN để cung cấp truy nhập dễ dàng tới

phần mềm ma trận được phát triển bởi các dự án LINPACK và EISPACK Sau đó nó được viết bằng ngôn ngữ C trên cơ sở các thư viện nêu trên và

phát triển thêm nhiều lĩnh vực của tính toán khoa học và các ứng dụng kỹ thuật

Ngoài MATLAB cơ bản với các khả năng rất phong phú, phần mềm

MATTLAB còn được trang bị thêm các ToolBox - các gói chương trình (thư

viện) cho các lĩnh vực rất đa dạng như xử lý tín hiệu, nhận dạng hệ thống,

xử lý ảnh, mạng nơ ron, logic mờ, tài chính, tối ưu hóa, phương trình đạo hàm riêng, sinh tin học, Đây là các tập hợp mã nguồn viết bằng chính

MATLAB dựa theo các thuật toán mới, hữu hiệu mà người dùng có thể

chỉnh sửa hoặc bổ sung thêm các hàm mới

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

2.2 Một số đặc trưng chính của MA TLAB

MATLAB là ngôn ngữ thông dịch vì thế nó có thể làm việc ở hai chế độ:

tương tác và lập trình

- Trong chế độ tương tác, MATLAB thực hiện từng lệnh được gõ trong cửa sổ lệnh sau dấu nhắc lệnh và kết quả tính toán được thực hiện ngay trong cửa sổ này, còn dé thị được hiển thị trong một cửa sổ khác

-_ Trong chế độ lập trình, một tập lệnh được soạn thảo và ghi thành một tập tin đuôi m (m-file) Các hàm cũng được tổ chức thành các m-file

Để chạy chương trình chỉ cần gõ tên m-file chính trong cửa sổ lệnh rồi

Enter

Các hàm trong MATLAB (khong kể các thư viện chuyên dụng được gọi là các ToolBox) cơ bắn được chia làm 2 loại: hàm trong và hàm ngoài

- Các hàm trong là các hàm được cài đặt sẵn (built-ins) tức tổn tại dưới

mã nhị phân nên chúng ta không thể xem được mã nguồn của chúng, thí dụ như: các hàm sin, sqrt, log, Đây là các hàm hay được sử dụng

hoặc các hàm đồi hỏi nhiều thời gian xử lý

- _ Các hàm ngoài là các hàm tổn tại dưới dang mã nguồn mà người dùng

có thể tham khảo hoặc chỉnh sửa, bổ sung khi cần thiết, thí dụ như log 10, ode23, fzero

Phần tử dữ liệu chính của MATLAB là các ma trận (mảng) mà kích thước của chúng không cần khai báo trước như trong các ngôn ngữ lập trình

khác Tuy nhiên, để tăng tốc độ xử lý cẩn báo trước cho MATLAB biết

kích thước tối đa của ma trận (mảng) để phân bổ bộ nhớ

2.3 Các khả ngăn chính của MATLAB cơ bản

Thực hiện các tính toán khoa học bao gồm: ma trận và đại số tuyến tính,

đa thức và nội suy, phân tích số liệu và thống kê, tìm cực trị của hàm một

biến hoặc nhiều biến, tìm nghiệm của phương trình, tính gần đúng tích phân, giải phương trình vi phân

Đề họa 2 chiều và 3 chiều: MATLAB cung cấp rất nhiều các hàm đồ họa,

nhờ đó ta có thể nhanh chóng vẽ được đồ thị của hàm bất kì 1 biến hoặc 2

a nnnasrnaanaararnneemm

Với MATLAB 7 người dùng có thể dễ dàng xây dựng giao diện gồm các thực đơn, nút lệnh, hộp thoại, hộp chọn, mà không cần phải viết mã như các phiên bản trước đây

2.4 Một số nhận xét kết luận

Đối với việc học tập và nghiên cứu các môn Toán ứng dụng nói chung thì MATLAB là một môi trường lý tưởng vì nó đơn giản, dễ sử dụng, hỗ trợ nhiều hàm cài đặt sẵn và rất nhiều hàm dưới dạng mã nguồn (của

MATLAB co ban và các ToolBox Optimization, Statistics, Spline, Wavelet, Curve Fitting) cũng như hỗ trợ đồ họa phong phú Người sử dụng

không phải mất nhiều thời gian vào việc lập trình mà có thể dành nhiều thời gian và công sức cho tìm hiểu và phát triển thuật toán

Đối với công việc phát triển các phần mềm ứng dụng toán học thì

MATLAB cũng là môi trường vì nó cũng cung cấp công cụ xây dựng giao điện thân thiện một cách nhanh chóng

Không chỉ như vậy, MATLAB còn là môi trường vô cùng thuận lợi cho việc học tập, nghiên cứu và phát triển các ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của khoa học và công nghệ từ điều khiển, trí tuệ nhân

tạo đến tài chính, viễn thông

Chính vì thế nên MATLAB đã được chọn là ngôn ngữ để thực hiện Đồ án tốt nghiệp THIẾT KẾ CÁC BỘ TRUYỀN CƠ KHÍ BẰNG MÁ Y TÍNH

Tạo những giao diện nhập dữ liệu

Nhận các dữ liệu nhập vào, xử lý dữ liệu

Tạo những giao diện xuất kết quả sau khi xử lý

Tạo những tập tin lưu kết quả (nếu người sử dụng muốn)

Vẽ các bản vẽ minh họa mô hình

Tạo tập tin chỉ dẫn sử dụng

Tạo những mô đun thực hiện riêng từng phần của chương trình

Tạo mô đun để thực hiện tính toán toàn bộ hệ dẫn động cơ khí

Tích hợp các tập tin để tạo nên một chương trình hoàn chỉnh

3.2 Mô tả việc thực hiện (1 vài mô đun tiêu biểu):

3.2.1 Toàn hệ thống:

3.2.1.1 Giải thuật:

(2)

@) (4

3.2.1.2 Mô tả giải thuật:

Đầu tiên chương trình sẽ nhận các dữ liệu đầu vào (1) như: công suất P, số

vòng quay n, sai số tỈ số truyền cho phép của toàn hệ thống [A,], sau đó sẽ chọn động cơ (2), tiếp đến sẽ phân tính ra tỉ số truyền và phân phối tỉ số truyền cho từng bộ truyễn (3) rồi từ đó tính toán từng bộ truyền (4), sau khi đã

tính xong từng bộ truyền nếu A, > [A,] (6) thì chương trình sẽ tính toán lại các

bộ truyền, ngược lại sẽ kết thúc chương trình (6)

3.2.1.3 Các giao diện chính:

/ Model system

: Conveyor helt

Choose transmission case

' System transmission conveyer belt

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

3.2.2.1.2 Mô tả giải thuật:

Đầu tiên chương trình sẽ nhận các dữ liệu đầu vào (1) như: công suất P, số vòng quay n, từ đó tính dị rỗi chọn d; theo tiêu chuẩn và tính d; rồi chọn d; theo tiêu chuẩn (2) Tiếp đến chương trình sẽ tính tỉ số truyền thực tế của bộ truyền u, và sai số tỉ số truyền A, (3), nếu A„ > 4% (4) thì chương trình sẽ tự

động quay về (2), ngược lại, chương trình sẽ chọn khoảng cách trục sơ bộ a (5), từ đó tính chiều dài đai l rỗi chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn (6), sau đó

chương trình sẽ tính vận tốc v (7) rồi kiểm nghiệm đai về tuổi tho i (8), nếu không thỏa điều kiện về kiểm nghiệm đai thì chương trình sẽ quay về (5), ngược lại, chương trình sẽ tính lại chính xác khoảng cách trục a (9), tiếp đến

chương trình sẽ tính góc ôm trên bánh đai nhỏ ơ; (10), nếu ơi < đm„¡a (11) thì chương trình sẽ quay về (5), ngược lại, chương trình sẽ chọn loại đai đẹt (12),

tiếp đến chương trình sẽ chọn chiều dày đai (13) rồi tính ứng suất có ích cho

phép [ør] (14) từ đó sẽ tính chiểu rộng đai b (15), rồi chọn chiều rộng bánh đai B theo tiêu chuẩn (16) Chương trình sẽ tính lực căng ban đầu Eg và lực tác dụng lên trục E, (17) trước khi kết thúc chương trình (18)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

Hình 3.7 Giải thuật lập trình thiết kế đai thang

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

3.2.2.2.2 Mô tả giải thuật:

Đầu tiên chương trình sẽ nhận các dữ liệu đầu vào (1) như: công suất P, số vòng quay n, rồi chọn loại tiết diện đai (2) sau đó chọn d¡ và tính d; rồi chọn d; theo tiêu chuẩn (3) Tiếp đến chương trình sẽ tính tỉ số truyền thực tế của bộ truyền u, và sai số tỉ số truyền A, (4), nếu A„ > 4% (5) thì chương trình

sẽ tự động quay về (3), ngược lại, chương trình sẽ chọn khoảng cách trục sơ

bộ a (6), từ đó tính chiều dài đai l rồi chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn (7),

sau đó chương trình sẽ tính vận tốc v (8) rồi kiểm nghiệm đai về tuổi thọ i (9), nếu không thỏa điểu kiện về kiểm nghiệm đai thì chương trình sẽ quay về (6), ngược lại, chương trình sẽ tính lại chính xác khoảng cách trục a (10), tiếp đến

chương trình sẽ tính góc ôm trên bánh đai nhỏ a, (11), néu a, < 120 (12) thi chương trình sẽ quay về (6), ngược lại, chương trình sẽ tính số đai của bộ truyền (13) tiếp đến sẽ tra bảng các thông số của bánh đai hình thang (14), sau đó tính chiểu rộng bánh đai B rồi chọn theo tiêu chuẩn (15) rồi tính lực

cing do hc li tam sinh ra F, (16), cing ban dau Fy (17), luc tác dụng lên trục

E, (18) và kết thúc chương trình (19)

3.2.2.2.3 Các giao diện chính :

+ Trapezium beÌt

Hình 3.8 Giao diện nhập dữ liệu đai thang

Đề án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

+ Result calculate trapezium belt

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

el

3.2.2.3.2 Mô tả giải thuật:

Đầu tiên chương trình sẽ nhận các dữ liệu đầu vào (1) như: công suất P, số vòng quay n, từ đó tính dị rồi chọn d; theo tiêu chuẩn và tính d; rồi chọn d; theo tiêu chuẩn (2) Tiếp đến chương trình sẽ tính tỉ số truyền thực tế của bộ truyền u, và sai số tỈ số truyền A, (3), nếu A¿ > 4% (4) thì chương trình sẽ tự

động quay về (2), ngược lại, chương trình sẽ chọn khoảng cách trục sơ bộ a

(5), từ đó tính chiểu dài đai I rồi chọn chiều dài đai theo tiêu chuẩn (6), sau đó chương trình sẽ tính vận tốc v (7) rồi kiểm nghiệm đai về tuổi thọ ¡ (8), nếu không thỏa điều kiện về kiểm nghiệm đai thì chương trình sẽ quay về (5),

ngược lại, chương trình sẽ tính lại chính xác khoảng cách trục a (9), tiếp đến chương trình sẽ tính góc ôm trên bánh đai nhỏ ơ; (10), nếu ơ; < 120 (11) thì chương trình sẽ quay về (5), ngược lại sẽ chọn loại tiết diện đai rồi tính toán hoặc tra bảng các thông số của đai và bánh đai (12) rồi tính số răng lược của

bộ truyền (13), tiếp đến chương trình sẽ tính chiểu rộng bánh đai B rồi chọn

theo tiêu chuẩn (14) sau đó tính lực căng do lực li tâm sinh ra F, (15), lực

căng ban đầu Fy (16), luc tac dụng lên trục E, (17) và kết thúc (18)

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS Trương Tích Thiện

(5)

Hình 3.13 Giải thuật lập trình hiết kế đai răng

lEEGGtttttttittrifStaSSTEEREEECCCCCCCSSs=m=

3.2.2.4.2 Mô tả giải thuật:

Đâu tiên chương trình sẽ nhận các đữ liệu đầu vào (1) như: công suất P, số

vòng quay n, từ đó tính mô dun của đai răng (2), sau đó chọn z¡ và tính z¿ rỗi làm tròn z; (3) Tiếp đến chương trình sẽ tính tỉ số truyền thực tế của bộ truyền u, và sai số tỉ số truyền A, (4), nếu A, > 4% (5) thì chương trình sẽ tự động quay về (2), ngược lại, chương trình sẽ tra bảng các thông số của đai

răng (6) sau đó chọn khoảng cách trục sơ bộ a (7), rồi tính số răng đai za (8)

rỗi chọn chiều dài đai lạ theo chuẩn (9), tiếp đến tính lại chính xác khoảng

cách trục a (10), sau đó sẽ tính góc ôm trên bánh đai nhỏ a, (11) rồi tính số răng đồng thời ăn khớp trên bánh đai nhỏ zọ (12), nếu zo < 6 (13) thì chương

trình sẽ quay về (7), ngược lại, chương trình sẽ tính vận tốc v (14), sau đó tính chiểu rộng đai b rồi chọn theo tiêu chuẩn (15), tiếp đến tính lực vòng riêng trên đai q (16),nếu q > [q] (17) thì chương trình sẽ quay về (2), ngược lại sẽ

tính toán hoặc tra bảng các thông số của bánh đai răng (18) rồi tính lực căng

do lực li tâm sinh ra F,, lực căng ban đầu Fạ, lực vòng F; và lực tác dụng lên

trục F, (19) trước khi kết thúc chương trình (20)

~ Parameter of tooth belt

3.2.3.1.2 Mô tả giải thuật:

Đầu tiên chương trình sẽ nhận các dữ liệu đầu vào (1) như: công suất P, số vòng quay n, từ đó chọn số răng đĩa nhỏ z¡ và tính số răng đĩa lớn z¿ sau đó làm tròn z¿ (2) Tiếp đến chương trình sẽ tính tỉ số truyền thực tế của bộ truyền u, và sai số tỉ số truyền A, (3), nếu A, > 4% (4) thì chương trình sẽ tự

động quay về (2), ngược lại sẽ tính công suất cho phép P, (5) và chọn bước

xích p thỏa mãn điều kiện P, < [P] (6) Tiếp đến, chương trình sẽ chọn khoảng cách trục sơ bộ a (7), sau đó tính số mắt xích x và chọn x là số chẵn (8) rồi kiểm nghiệm số lần va đập của xích ¡ (9), nếu ¡ > [i] (10) chương trình sẽ quay

về (7), ngược lại sẽ tính lại khoảng cách trục a rồi tính lượng khoảng cách trục cần được giảm bớt A, để xích không phải chịu lực căng quá lớn và suy ra khoảng cách trục chính xác a„„ (11) sau đó tính vận tốc v (12) và tính toán

hoặc tra bảng các thông số của đĩa xích và dây xích con lăn (13), tiếp đến tính

lực căng do lực li tâm sinh ra F¿, lực vòng E:, lực căng ban đầu Fo, lực tác

dụng lên trục F, (14) rồi tính hệ số an toàn s của bộ truyền (15), nếu s < [s]

(16) thì chương trình sẽ tự động quay về (6), ngược lại sẽ tính ứng suất tiếp

xúc trên mặt răng dia xich oy rồi chọn vật liệu làm đĩa xích thỏa mãn điều

kién oy < [oy] (17) và kết thúc chương trình (18)