Nghiên cứu, mô hình hóa, mô phỏng chuyển động của bàn máy hai trục CNC

Và liên kết các tín hiệu lấy từ mô hình sơ đồ khối với mô hình hình học CAD để mô phỏng quá trình truyền động của hệ thống, từ đó khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

NGUỄN PHI LONG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, MÔ HÌNH HÓA, MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG

CỦA BÀN MÁY HAI TRỤC CNC

LUẬN VĂN THẠC SỸ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

NGUYỄN TRỌNG DANH

HÀ NỘI – 2010

mục lục Trang phụ bìa

Danh mục các hình vẽ và đồ thị 1

Mở đầu 3

Chương 1 – Khai thác các công cụ mô hình hóa mô phỏng 6

và điều khiển cơ Hệ 6

1.1 Khái quát công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ 6

1.1.1 Các khái niệm cơ bản về mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ 6

1.1.2 Lựa chọn công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ 7

1.2 Công cụ SimMechanics 8

1.2.1 Giới thiệu chung về SimMechanics 8

1.2.2 ý nghĩa một số khối cơ bản của SimMechanics 10

1.2.3 Các bước xây dựng một mô hình SimMechanics 27

1.2.4 Thiết lập cấu hình và chạy mô hình SimMechanics 28

1.3 Công cụ SimMechanics CAD Translation 29

1.3.1 Xuất cụm lắp ghép trong môi trường CAD sang định dạng XML 30

Hình 1.15 Mô hình tạo file XML 33

1.3.2 Chuyển đổi file XML sang mô hình SimMechanics 33

1.4 Công cụ Simulink 36

1.5 Công cụ Solid Works 36

Chương 2 - Xây dựng mô hình hệ truyền động chạy dao 37

trên máy CNC 37

2.1 Kết cấu cơ khí hệ thống truyền động chạy dao trên máy CNC 37

2.2 Động cơ điện và thiết bị điều khiển trên máy CNC 38

2.3 Xây dựng mô hình CAD hệ truyền động chạy dao trên máy CNC 45

2.4 Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống truyền động dưới dạng mô hình SimMechanics 45

2.4.1 Mô hình hệ truyền động đơn giản 46

2.4.3 Mô hình lực cắt tác động lên bàn máy 49

2.4.4 Mô hình mô men xoắn và giảm trấn 50

2.4.5 Mô hình hoàn chỉnh hệ truyền động bàn máy phay CNC 51

Chương 3 - Mô phỏng để khảo sát các đặc trưng 53

động lực học của hệ thống 53

3.1 Chuyển động của bàn máy trong trạng thái lý tưởng 53

3.1.1 Các giả thiết 53

3.1.2 Kết quả khảo sát 53

3.2 Chuyển động của bàn máy dưới tác động của lực ma sát 54

3.2.1 Các giả thiết 54

3.2.2 Kết quả khảo sát 54

3.3 Chuyển động của bàn máy dưới tác động của lực cắt 55

3.3.1 Các giả thiết 55

3.3.2 Kết quả khảo sát 56

3.4 Chuyển động của bàn máy khi trục vít me bị biến dạng đàn hồi 56

3.4.1 Các giả thiết 56

3.4.2 Kết quả khảo sát 57

3.5 Chuyển động của bàn máy khi hệ thống chịu ảnh hưởng tổng hợp của các yếu tố ma sát, lực cắt, biến dạng đàn hồi 57

3.5.1 Các giả thiết 57

3.5.2 Kết quả khảo sát 58

Chương 4 - Phân tích để xác định các nguồn và quy luật 59

phát sinh sai số gia công (theo quan điểm động lực học máy) 59

4.1 Phân tích để xác định các nguồn phát sinh sai số gia công 59

4.1.1 Lực ma sát 60

4.1.2 Lực cắt 62

4.1.3 Biến dạng đàn hồi và rung động 67

4.2 Phân tích để xác định quy luật phát sinh sai số gia công 68 4.2.1 Xét quy luật ảnh hưởng của lực ma sát đến quỹ đạo chuyển động của bàn

4.2.2 Xét quy luật ảnh hưởng của lực cắt đến quỹ đạo chuyển động của bàn máy70 4.2.3 Xét quy luật ảnh hưởng của biến dạng đàn hồi đến quỹ đạo chuyển động

của bàn máy 71

Chương 5 - Kiến nghị về giải pháp hạn chế sai số gia công 73

5.1 Giảm sai số hình học của máy, dao, đồ gá 73

5.2 Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ 74

5.3 Giảm rung động phát sinh trong quá trình cắt 75

5.4 Khắc phục biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ 76

5.5 Giải pháp gá kẹp chi tiết 77

5.6 Chế độ cắt 77

Kết luận 81

Tài liệu tham khảo 83

Danh mục các hình vẽ và đồ thị

Mở đầu Trong chiến lược phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam đến năm 2010 đã viết: “ Đảng và nhà nước ta đã khẳng định phát triển khoa học và công nghệ (KH&CN) cùng với phát triển giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là nền tảng và động lực đẩy mạnh công nghiệp hóa (CNH), hiện đại hóa (HĐH) đất nước KH&CN đã có những đóng góp đáng kể vào sự phát triển kính tế-xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh

Tuy nhiên, trình độ KH&CN của nước ta hiện nay nhìn chung còn thấp so với các nước trên thế giới và trong khu vực; năng lực sáng tạo công nghệ mới còn hạn chế, chưa đáp ứng được yêu cầu của sự nghiệp CNH, HĐH đất nước KH&CN nước

ta đang đứng trước nguy cơ tụt hậu ngày càng xa, trước xu thế phát triển mạnh mẽ của KH&CN và kinh tế tri thức trên thế giới

Tư tưởng của chiến lược phát triển KH&CN nước ta đến năm 2010 là tập trung xây dựng nền KH&CN theo hướng hiện đại và hội nhập, đưa KH&CN thực sự trở thành nền tảng thúc đẩy CNH, HĐH đất nước

Các nhiệm vụ trọng tâm nghiên cứu trong khoa học tự nhiên đó là: Trong giai

đoạn đến năm 2010, các nghiên cứu cơ bản trong khoa học tự nhiên cần được tiến hành có trọng điểm theo một số hướng chủ yếu sau đây:

Nghiên cứu cơ bản định hướng ứng dụng nhằm hỗ trợ cho quá trình lựa chọn, tiếp thu, thích nghi và cải tiến các công nghệ tiên tiến nhập từ nước ngoài vào Việt Nam và tiến tới sáng tạo các công nghệ đặc tính của Việt Nam, nhất là trong các lĩnh vực công nghệ tự động hóa, cơ - điện tử

Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tự động hóa, cơ điện tử nhằm nâng cao chất lượng, hiệu quả sản xuất, góp phần nâng cao sức cạnh tranh của các doanh nghiệp và nền kinh tế Tự thiết kế, xây dựng phần mềm, lắp ráp, bảo trì vận hành các hệ thống điều khiển, giám sát, thu thập và xử lý số liệu; Nghiên cứu, chế tạo một

số sản phẩm cơ điện tử, đặc biệt trong một số lĩnh vực cơ khí trọng điểm (máy công

cụ, máy động lực, thiết bị điện-điện tử, ); ứng dụng và phát triển công nghệ thiết

kế, chế tạo các hệ điều khiển cơ điện tử (bao gồm cả phần cứng và phần mềm), đặc biệt các hệ điều khiển chúng; ưu tiên phát triển các phần mềm ứng dụng và các giải

pháp thiết kế Phát triển kỹ thuật mô phỏng, nhằm tối ưu hóa các sản phẩm công nghệ cao ứng dụng trong các lĩnh vực: rô bốt, máy chính xác,

Nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong công nghiệp cơ khí chế tạo máy, phát triển ngành cơ khí chế tạo máy đủ sức trang bị một số thiết bị, máy móc đáp ứng nhu cầu trong nước, tiến tới xuất khẩu Với công nghệ gia công cơ: cùng với việc nâng cấp, hiện đại hóa thiết bị, máy móc hiện có, cần áp dụng rộng rãi các công nghệ mới; kết hợp cơ khí điện tử phục vụ tự động hóa thiết kế và các quá trình điều khiển, kiểm tra, đo lường ”

Trước bối cảnh đó, việc nghiên cứu ứng dụng các phần mềm mô phỏng, điều khiển để khảo sát, đưa ra các biện pháp nâng cao chất lượng gia công, chất lượng sản phẩm, năng suất gia công là một trong các hướng nghiên cứu đúng đắn

Như ta đã biết công nghệ mô phỏng đang dần chiếm một vị trí quan trọng trong quá trình sản xuất Bởi vì sau quá trình tính toán thiết kế chúng ta rất mong

đợi một cách nào đó xem hệ thống hoạt động có đúng như mong đợi không, tránh việc đi vào sản xuất luôn mà chẳng may gặp lỗi thiết kế, tính toán nào đó gây lãng phí lớn cả về vật chất lẫn thời gian Vì vậy cùng với quá trình tính toán thiết kế kết hợp với công cụ mô phỏng chúng ta có thể mô phỏng luôn hệ thống để khảo sát hệ thống, xem hệ thống hoạt động như thế nào đã đúng như mong đợi chưa Qua đó

có thể rút ngắn thời gian và giảm chi phí nghiên cứu – phát triển sản phẩm một cách

đáng kể Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi sản phẩm là các hệ thống thiết bị kỹ thuật phức hợp với giá trị kinh tế cao

Cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử và tin học Công nghệ mô phỏng

đang phát triển rất nhanh với hướng ứng dụng tin học Nhiều nước tiên tiến trên thế giới đã nghiên cứu và cho ra đời những phần mềm mô phỏng mạnh với dao diện đồ hoạ và khả năng hoạt động như thật Một trong những phần mềm đó là phần mềm

Matlab, một công cụ mạnh cho phép mô phỏng và khảo sát đối tượng, hệ thống hay

quá trình kỹ thuật – vật lý vv Matlap là một công cụ tuyệt vời để mô hình hóa mô

phỏng các hệ thống cơ khí thông qua các mô đun SimMechanics, SimMechanics CAD Translator, Simulink Hiệu quả của quá trình mô hình hóa mô phỏng được

Bằng công cụ của phần mềm Matlab và SolidWorks, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của TS Nguyễn Trọng Doanh, tôi đã tiến hành nghiên cứu, mô hình hoá, mô phỏng truyền động chạy dao trên máy CNC, một trong các nguyên nhân chủ yếu

ảnh hưởng đến độ chính xác gia công Trên cơ sở mô hình CAD của hệ truyền động, tôi đã xây dựng mô hình sơ đồ khối điều khiển hệ truyền động Và liên kết các tín hiệu lấy từ mô hình sơ đồ khối với mô hình hình học CAD để mô phỏng quá trình truyền động của hệ thống, từ đó khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác gia công

Qua đây tôi xin được bầy tỏ lòng biết ơn sâu xắc đến TS Nguyễn Trọng Doanh

- Người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình viết luận văn Cũng xin được cảm ơn các thầy giáo thuộc bộ môn Cơ khí chế tạo máy, khoa Cơ khí trường

ĐHBKHN đã cho tôi nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này

Do thời gian có hạn cũng như sự hạn chế về kiến thức của bản thân, hẳn tôi còn những thiếu sót rất mong những góp ý, những lời nhận xét bổ sung của các thầy và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng năm 2010 Học viên:

Chương 1 – Khai thác các công cụ mô hình hóa mô phỏng

và điều khiển cơ Hệ

1.1 Khái quát công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ

1.1.1 Các khái niệm cơ bản về mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ

Mô phỏng là một phương pháp thí nghiệm với một mô hình chi tiết của một hệ thống thực để xác định xem hệ thống sẽ phản ứng, thay đổi như thế nào khi ta thay

đổi cấu trúc, môi trường hoặc các giả thiết cơ bản

Mô phỏng cho phép thí nghiệm với mô hình hệ thống để hiểu rõ hơn các quá trình xẩy ra, nhằm nâng cao hiệu suất và chất lượng của hệ thống Mô hình hóa mô phỏng kết hợp các đầu vào biến đổi với một hệ thống, cung cấp một phương pháp

đánh giá, thiết kế lại và đo

Mô phỏng có thể trợ giúp việc giải quyết các vấn đề một cách sáng tạo: sự khiếp sợ thất bại đã ngăn cản con người đến với các ý tưởng sáng tạo Mô phỏng cho phép thử nghiệm và kiểm tra các ý tưởng sáng tạo và vì vậy nó đã khuyến khích

được các quan điểm lạc quan

Mô phỏng có thể dự đoán được các kết quả, tác động khi các giá trị đầu vào của hệ thống thay đổi

Mô phỏng có thể tính toán, xác định các vấn đề mâu thuẫn, xung đột trong hệ thống

Các mô hình mô phỏng giúp chúng ta xem xét một cách sâu sắc các tác động,

ảnh hưởng của hệ thống khi thay đổi các giá trị đầu ra và đầu vào

Mô phỏng có thể mang lại lợi nhuận: khi các tổ chức cố gắng nhanh chóng đáp lại những thay đổi của thị trường, một mô hình mô phỏng có thể là một công cụ tuyệt vời để đánh giá nhanh các phản ứng Mô hình hóa mô phỏng cho phép thí nghiệm với các tham số hệ thống mà không cần phải can thiệp vào hệ thống thực Mô phỏng cung cấp nhiều sự lựa chọn, giảm thiểu các rủi do, nâng cao các khả năng thành công, và cung cấp các thông tin để quyết định mà không phải mất chi phí cho các thí nghiệm với hệ thống thực Vì vậy mô phỏng cung cấp một phương pháp có

hiệu quả kinh tế để kiểm tra nhanh và đánh giá các giải pháp khác nhau để đáp ứng lại các nhu cầu của thị trường

Với các ý nghĩa và hiệu quả mà mô phỏng mang lại, nên hầu hết các lĩnh vực của đời sống đều ứng dụng kỹ thuật mô phỏng Một trong các ứng dụng đó là mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ

1.1.2 Lựa chọn công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ

Sẽ mất rất nhiều thời gian mới có thể kiểm tra, đánh giá, lựa chọn được các sản phẩm phần mềm đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng Với các sản phẩm phần mềm có công dụng tương đương nhau thì các tiêu chí quan trọng để lựa chọn đó là

dễ sử dụng, linh hoạt, và rẻ

Trên thị trường hiện nay có nhiều phần mềm có thể sử dụng để mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ, nhưng với các tiêu chí trên thì các công cụ phần mềm sau được lựa chọn:

1> Phần mềm MATLAP: đây là một phần mềm dùng cho tính toán kỹ thuật

Nó tích hợp việc tính toán, mô hình hóa mô phỏng và lập trình trong một môi trường dễ sử dụng – nơi mà các vấn đề và các giải pháp được diễn

đạt bằng các ký hiệu toán học quen thuộc Các khả năng chính của MATLAP bao gồm:

Để phục vụ cho công việc của đề tài, các mô đun chính của MATLAP được sử

dụng đó là: Simulink, SimMechanics và Virtual Reality toolbox

2> Phần mềm SolidWorks: SoliWorks là một trong các phần mềm ứng dụng

thiết kế cơ khí mạnh nhất hiện nay Nó tận dụng được giao diện sử dụng

đồ họa của Microsoft Windows Phần mềm này giúp cho các nhà thiết kế phác thảo nhanh các ý tưởng, thử nghiệm các ý tưởng, từ đó tạo ra các mô hình và các bản vẽ chi tiết

Với SimMechanics ta có thể mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống cơ khí với một bộ công cụ phù hợp để xác định các chi tiết cơ khí và các đặc tính khối lượng của chúng, các chuyển động, các ràng buộc động lực học và các hệ tọa độ, khởi

động và đo các chuyển động của chi tiết SimMechanics cho phép thể hiện một hệ thống cơ khí bằng một sơ đồ khối

Công cụ mô phỏng của SimMechanics hiển thị và hoạt hình hóa các kết cấu máy dưới dạng 3D, trước và trong quá trình mô phỏng, bằng cách sử dụng hệ thống

đồ họa MATLAP

SimMechanics chứa đựng các khả năng mô hình hóa và thiết kế các hệ thống theo các nguyên tắc vật lý cơ bản Các khối mô hình vật lý mô tả các thành phần vật

lý và mối quan hệ trực tiếp giữa chúng

Mathworks cung cấp các sản phẩm có liên quan đến các kiểu nhiệm vụ mà chúng ta có thể thực hiện với SimMechanics như Simulink và Virtual Reality toolbox

b Các khả năng của SimMechanics:

- SimMechanics có một bộ các thư viện các khối và các đặc tính mô phỏng đặc biệt Các khối trong các thư viện này giúp chúng ta mô hình hóa các hệ thống cơ khí và giải quyết các phương trình chuyển động của hệ thống

- Diễn tả các chi tiết và các bậc tự do của chúng bằng các khối Body và Joint,

từ đó có thể mô tả các kết cấu máy với các bộ phận được tổ chức, sắp xếp theo thứ tự xác định

- Cung cấp các tín hiệu lực, mô men, tới các khối SimMechanics bằng các khối Actuator, nội suy các phương trình Newton, đo các kết quả chuyển động

và lấy tín hiệu ra từ các khối SimMechanics bằng các khối Sensor

- Tóm lược các nhóm khối vào thành các hệ thống phụ

- Hoạt hình hóa và mô phỏng một kết cấu máy bằng các chi tiết thành phần của nó

- SimMechanics cung cấp bốn chế độ để phân tích các hệ thống cơ khí khi mô phỏng:

o Phân tích động lực học thuận: tổ hợp các lực, mô men, duy trì các ràng buộc và nhận được các kết quả chuyển động

o Phân tích động lực học ngược: tìm lực, mô men cần thiết để tạo ra các chuyển động đã xác định trước trong các hệ thống mở

o Phân tích động học: tìm các lực, mô men cần thiết để tạo ra các chuyển động đã xác định trước trong các hệ kín

o Chế độ phân tích để tìm các trạng thái cân bằng của hệ thống

c Các công việc cơ bản khi sử dụng SimMechanics để xây dựng và chạy mô hình trình diễn kết cấu máy

• Xác định các thuộc tính quán tính, số bậc tự do và các ràng buộc, các hệ tọa

độ gắn vào các chi tiết để đo vị trí và vận tốc của chúng

• Thiết lập các cảm biến và các bộ phát động chuyển động để ghi và khởi động các chuyển động của chi tiết như cung cấp lực và mô men

• Bắt đầu mô phỏng, SimMechanics tìm kiếm các chuyển động của hệ thống, trong khi vẫn duy trì các ràng buộc đã áp đặt

• Mô phỏng kết cấu máy trong khi xây dựng mô hình và hoạt hình hóa quá trình mô phỏng trong khi chạy

1.2.2 ý nghĩa một số khối cơ bản của SimMechanics

a Bodies, Coordinate Systems, Joints, and Constraints:

o SimMechanics cung cấp các khối Body (mô tả chi tiết) đ−ợc xác định bởi khối l−ợng và tensor mô men quán tính Các Body đ−ợc kết nối với nhau bởi các khớp (Joint) mô tả các khả năng chuyển động của chi tiết này so với chi tiết kia Có thể gán các ràng buộc động học giữa các chi tiết để hạn chế các chuyển động và điều khiển các chuyển động của chi tiết nh− các hàm của thời gian

o Giao diện của SimMechanics cho phép xác định các hệ tọa độ (CSs), các ràng buộc, lực và mô men Gắn các hệ tọa độ (Body CSs) lên chi tiết để xác định các trục, gốc cho việc đo và kích hoạt các chuyển

động

o Các kiểu ràng buộc (Constraint) xác định các mối quan hệ động học

và các hàm đại số giữa các chi tiết với nhau Có thể ràng buộc các chuyển động của hệ thống bằng cách kết nối các khối Constraint với từng cặp chi tiết Kết nối các khối Driver để cung cấp các ràng buộc phụ thuộc thời gian

- Khối Body:

Biểu diễn một vật thể cứng tuỳ ý

Khối Body biểu diễn một vật thể cứng mà thuộc tính của nó la tuỳ ý

Sự miêu tả cần ấn định bao gồm:

* Khối l−ợng của vật thể và tenso mô men quán tính

* Toạ độ trọng tâm của vật thể (CG)

* Một số hệ toạ độ Body tuỳ ý (CSS)

* Thuộc tính hình học đ−ợc xác định bởi hệ toạ độ Body của vật thể

* Thuộc tính khối l−ợng đ−ợc định nghĩa bởi khối l−ợng của Body và

* Vị trí ban đầu của Body được đặt bởi vị trí trọng tâm của nó

* Hướng ban đầu được định bởi những thành phần tenso quán tính của

- Khối Angel driver:

Định rõ góc giữa hai trục của Body như một hàm thời gian

Mô tả:

Khối này truyền dẫn động các vecto đã định nghĩa trên hai Body

- Khối Distand driver:

Định rõ khoảng cách giữa hai gốc hệ toạ độ Body như một hàm theo thời gian

Mô tả

Khối này truyền dẫn động khoảng cách giữa hai gốc của hai hệ toạ độ Body như một hàm thời gian đã định rõ Hàm này phải luôn luôn được giữ không âm trong khi mô phỏng

- Khối Linear driver:

Định rõ một thành phần vecto nối hai gốc toạ độ Body như một hàm theo thời gian

Mô tả:

- Khối Velocity driver:

Định rõ một sự kết hợp tuyến tính giữa vận tốc dài và vận tốc góc của hai Body như một hàm theo thời gian

Mô tả:

Khối này truyền dẫn sự kết hợp tuyến tính của vận tốc góc và vận tốc dài đã được chiếu của hai Body Những vận tốc được chiếu bởi các tích số bên trong trên những vecto không đổi đã đựơc ấn định

- Khối Point Curve driver:

Cưỡng bức chuyển động của một điểm trên một Body di dọc theo

đường cong trên một Body khác

Mô tả:

Hai Body được nối bởi khối Point Curve driver chỉ có thể di chuyển tương đối với body kia nếu một điểm trên một body di chuyển dọc theo một đường cong trên một body khác

- Khối Parallel Contraint:

Cưỡng bức véc tơ trục Body của hai body luôn song song

Mô tả:

Hai Bođy được nối bởi Parallel Contraint là được khống chế chuyển

động quay tương đối giữa chúng Parallel Contraint được nối trên các

- Khối Gear Contraint:

Cưỡng bức chuyển động quay của hai Body di chuyển dọc theo vòng bước răng tiếp tuyến

Mô tả:

Hai Body được nối bởi Gear Contraint là được khống chế quay tương

đối dọc theo vòng tròn bước ở mỗi body Các tâm vòng tròn bước là các gốc của các hệ toạ độ body ở chỗ khối Gear Contraint được nối nằm hai bên Vòng tròn bước là tiếp tuyến ở chỗ tiếp xúc

BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp víi hai bËc tù do tÞnh tiÕn vµ mét bËc tù

do quay víi truc quay trùc giao víi mÆt ph¼ng c¸c trôc tÞnh tiÕn

BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp tuú ý víi ba bËc tù do tÞnh tiÕn vµ d−íi ba bËc tù do quay

Mô tả:

- Khối Screw:

Biểu diễn một khớp kết hợp với một bậc tự do tịnh tiến và một bậc tự

do quay, với trục tịnh tiến và trục quay là song song và một sự c−ỡng bức bậc tuyến tính giữa chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay

Mô tả:

Mô hình:

Hình 1.11 Mô hình khối Screw

b Sensors, Actuators, and Force Elements:

o Các khối cảm biến (Sensor) dò tìm các chuyển động của các chi tiết và khớp Đầu ra của Sensor là các tín hiệu Simulink Có thể kết nối Sensor với một khối mục tiêu (Scope) để hiển thị các chuyển động của

hệ thống nh− vị trí, vận tốc, gia tốc, nh− là các hàm của thời gian Các tín hiệu ra của Sensor có thể truyền phản hồi lại hệ thống SimMechanics thông qua các khối Actuator để xác định các lực, mô men trong hệ thống

o Các bộ phát động chuyển động (Actuator) xác định các chuyển động của Body và Joint, chuẩn bị trạng thái động học ban đầu cho hệ thống (vị trí và vận tốc) Actuator nhận các tín hiệu của lực, mô men hoặc vị trí, vận tốc, gia tốc để truyền cho các chi tiết hoặc khớp

o Các thành phần lực (Force Element) diễn tả các thành phần nội lực giữa các chi tiết

- Khối Body actuator:

Tác dụng lực/mo men vào một Body

Mô tả:

- Khối Joint actuator:

Tác động lực/mô men hoặc tạo chuyển động cho một khớp nguyên thuỷ

Mô tả:

- Khối Driver actuator:

Gây ra chuyển động tương đối giữa một cặp Body cưỡng bức thông qua một khối driver

Mô tả:

- Khối Body sensor:

Đo sự chuyển động của Body

Mô tả:

- Khối Joint sensor:

Đo chuyển động của lực/mômen của khớp nguyên thuỷ

Mô tả:

- Khối Contraint driver sensor:

Đo lực/mômen cưỡng bức giữa một cặp Body cưỡng bức

Mô tả:

- Khối Joint Intial Condition Actuator:

Đo vị trí và vận tốc ban đầu cho một khớp trước khi bắt đầu mô phỏng

Mô tả:

- Khối Joint stiction Actuator:

Gây ra ma sát cổ điển cho khớp nguyên thuỷ

Mô tả:

c Joint Stiction Actuator: cấp lực ma sát cho khớp trượt hoặc khớp quay

Đầu vào của khối là các tín hiệu Simulink, đầu ra là cổng kết nối Khối sẽ không hoạt động trong trường hợp kích hoạt đồng thời cho cùng một khớp bằng các bộ

kích hoạt lực ma sát (Joint Stiction Actuator) và ngoại lực (Joint Actuator)

Nguyên lý hoạt động của khối cấp lực ma sát:

• Chế độ làm việc liên tục: các chi tiết nối với khớp chịu tác động của lực ma sát sẽ chuyển động liên tục khi không bị khóa (thoát khỏi lực cản của ma sát tĩnh) Trong suốt quá trình chuyển động, khớp chịu tác động của lực ma sát

động - kinetic friction force (F K) và ngoại lực, các lực không ma sát - external, nonfrictional force/torque (F ext)

o Lực ma sát động (FK) cản trở chuyển động theo hướng tiến của chi tiết sẽ mang dấu âm: FK < 0

o Lực ma sát động (FK) cản trở chuyển động theo hướng lùi của chi tiết

S

F tương ứng chuyển động theo hướng lùi, và lực kiểm tra ma sát tĩnh (F test), tất cả ba thành phần được xác định thông qua các tín hiệu Simulink Các lực F S f, F S r, F test có thể là các hàm trạng thái của máy theo thời gian

ƒ Điều kiện ngưỡng để duy trì chế độ làm việc liên tục: /v/ > vth

Ngoại lực Lực ma sát động Giới hạn dưới ma sát tĩnh

• Chế độ làm việc không liên tục: ngoài chế độ làm việc liên tục như trên, khớp còn có hai chế độ làm việc không liên tục khác là chế độ khóa và chế độ chờ

o Chế độ khóa: được xác định theo vận tốc ngưỡng khóa vth thông qua hộp thoại của khối

ƒ Khớp duy trì ở chế độ khóa khi r

S test

ƒ Hướng chuyển động sau khi mở khóa được quyết định bởi tất cả các lực không phải lực ma sát trên các chi tiết

ƒ Trong suốt quá trình tìm kiếm, tổng hợp lực F =F test+F Ktại khớp được tính toán

ƒ Các chuyển động theo hướng tiến (lùi) sẽ trở về chế độ khóa nếu gia tốc a <0 (a>0)

Mỗi khi tìm thấy các chế độ phù hợp cho các khớp chịu ma sát, chuyển động cơ khí được khởi động lại Quá trình mô phỏng tích phân gia tốc a để nhận được vận tốc v Khi v >v th, điều kiện thứ hai được đảm bảo, khớp chuyển sang chế độ làm việc liên tục

d Khối lò xo giảm trấn - Joint Spring & Damper:

• Mô hình hóa một bộ nguồn tạo dao động lực (mô men) tuyến tính có giảm chấn trên khớp trượt (khớp quay) giữa hai chi tiết

Các mô hình này diễn tả các lò xo thẳng tuyến tính có giảm chấn đối với khớp trượt và diễn tả lò xo xoắn tuyến tính có giảm chấn đối với trường hợp khớp quay

Ta kết nối khối này với khớp tại các cổng kết nối của khớp Với khớp vừa quay vừa tịnh tiến thì khối Joint Spring & Damper có thể cấp cả dao động lực cho khớp trượt

và dao động xoắn cho khớp quay

• Bản chất của khối Joint Spring & Damper:

Giả sử hai kết nối với nhau bởi khớp vừa quay vừa chuyển động tịnh tiến Nếu x diễn tả khoảng cách dọc theo trục tịnh tiến, và v = dx/dt là tốc độ chuyển động thẳng của khớp trượt thì lực lò xo có giảm chấn dọc theo trục tịnh tiến giữa hai chi tiết là F= ưk(xưx0)ưbv Trong đó k là hằng số của lò xo, x0 chiều dài

tự nhiên của lò xo, và b là hệ số giảm trấn (k>0, b>0)

Nếu θ diễn tả khoảng dịch chuyển xung quanh trục quay và ω=d /θ dt là tốc

độ góc của trục quay, thì mô men xoắn có giảm chấn giữa hai chi tiết được nối với khớp là τ = ưk(θ ưθ0)ưbω

e Khối lò xo giảm trấn - Body Spring & Damper:

• Khối lò xo _ giảm trấn mô tả lực của lò xo _ giảm chấn giữa hai chi tiết Theo định luật ba Newton, lò xo cấp một lực bằng về độ lớn nhưng ngược dấu giữa hai chi tiết Ta có thể sử dụng khối này để mô hình hóa các lực tuyến tính giữa mỗi cặp chi tiết tuân theo luật Hooke, với các hệ số là hằng số

Cả lực lò xo và lực giảm trấn chỉ tác động dọc trục kết nối hai chi tiết Khối Body Spring & Damper không mô tả các bậc tự do, vì vậy cần phải sử dụng các khối khớp để mô tả các chuyển động ràng buộc giữa các chi tiết được kết nối với nhau Khối lò xo giảm trấn và khối khớp nối hai chi tiết với nhau tạo thành vòng lặp kín

• Bản chất của khối Body Spring & Damper:

Khi kết nối khối này với mỗi chi tiết A hoặc B tại một gốc tọa độ chi tiết (CS) Nếu r A và r Blà vị trí của các gốc tọa độ này, thì véc tơ vị trí tương quan giữa hai chi tiết là r=r Bưr A Khoảng cách dịch chuyển tương đối giữa hai chi tiết là r Vận tốc tương đối giữa hai chi tiết là v=dr/dt Thì véc tơ lực mà chi tiết A truyền sang chi tiết B là :

0 r/r b v r r/r r

r k

F = ư ư ư ∗

Phần thứ nhất của biểu thức diễn tả lực lò xo, phần thứ hai diễn tả lực giảm trấn, các thành phần lực này tác động theo hướng r

Ta cần phải xác định hệ số của lò xo k , chiều dài tự nhiên của lò xo r0

(r0≥ 0), và hệ số giảm trấn b diễn tả sự hao tổn và có liên quan tới định luật hai nhiệt động lực học, yêu cầu (b≥ 0)

Lực lò xo và giảm trấn trong các trường hợp đơn:

- Nếu r0 và v≠ 0, r= 0 tại một vài thời điểm nào đó, cả hai thành phần lực trong biểu thức trên đều bằng không Trong trường hợp này lực lò xo được

thành phần lực của biểu thức Nếu trạng thái r= 0 duy trì trong thời gian dài thì sự thay thế trên không có hiệu lực đối với chuyển động

- Nếu r0 ≠ 0và r = v0, =0 tại một vài thời điểm nào đó, thì hướng của lực không xác định được Quá trình mô phỏng sẽ dừng

1.2.3 Các bước xây dựng một mô hình SimMechanics

Dưới đây là các bước cơ bản cho việc xây dựng một mô hình SimMechanics theo phương pháp cổ điển:

Bước 1: Lựa chọn các khối Ground, Body, Joint Từ các thư viện Body và Joint, ta

chỉ cần thực hiện các thao tác kéo thả đơn giản các khối Body và Joint cần thiết để mô tả máy, một khối môi trường máy Machine Enviroment và ít nhất một khối nền

Ground, vào trong cửa sổ mô phỏng Simulink

- Khối Machine Enviroment diễn tả các thiết lập cơ khí cho máy

- Các khối Ground diễn tả các điểm nền cố định làm điểm tựa trong không

gian

- Các khối Body diễn tả các chi tiết máy

- Các khối Joint diễn tả các quan hệ chuyển động giữa các khối Body được kết

nối với nhau

Bước 2: Xác định vị trí và kết nối các khớp Đặt các khối Body và Joint vào các vị trí

thích hợp trong cửa sổ mô hình và kết nối chúng theo thứ tự thích hợp Kết quả chính của bước này là thiết lập được một sơ đồ khối hợp lý

Machine Env – Ground – Joint –Body – Joint – Body – Body

Bước 3: Định dạng cho các khối chi tiết (Body) Bấm vào các khối Body để mở các

hộp thoại của chúng; xác định các thuộc tính khối lượng, mô men quán tính, xác

định vị trí và hướng cho các chi tiết (Body) và Ground thông qua các hệ tọa độ gắn

lên chi tiết (CS)

Bước 4: Định dạng cho các khối khớp (Joint) Bấm vào từng khối khớp để mở hộp

thoại của chúng và thiết lập các trục quay, trục chuyển động tịnh tiến và các điểm tâm quay khớp cầu

Bước5: Lựa chọn, kết nối và định dạng các khối cảm biến (Sensor) và các khối phát

động (Actuator) Từ thư viện Sensor & Actuator, kéo, thả và kết nối các khối Sensor

và các khối Actuator để truyền và đo chuyển động Định dạng lại các khối Body,

Joint để có thể kết nối được với các khối Sensor và Actuator Xác định các tín hiệu

điều khiển (các lực cấp cho truyền động hoặc các chuyển động) thông qua khối

Actuator và đo các chuyển động thông qua khối Sensor

Các khối Actuator lấy các tín hiệu đầu vào từ các khối Simulink đơn giản (như khối hằng số (Constant), khối tín hiệu hình sin (Sine Wave) ) để kích hoạt chuyển động Đầu ra của khối Sensor là các tín hiệu Simulink, các tín hiệu này được cấp cho các khối Simulink thông thường khác (như khối mục tiêu Scope để hiển thị

các đồ thị, )

Trong hầu hết các mô hình đơn giản của máy, ta cấp mô men/lực và các điều kiện đầu, rồi bắt đầu mô phỏng trong chế độ động lực học thuận để nhận được các chuyển động Trong các chế độ động lực học ngược và động học, ta cấp các chuyển

động cho tất cả các bậc tự do chưa được hạn chế Trong các chế độ này, ta có thể tìm

được các lực/mô men cần thiết để tạo ra các chuyển động theo mong muốn (các chuyển động áp đặt trước)

Bước 7: Nhóm gọn các hệ thống phụ Các hệ thống được tạo ra từ các khối

SimMechanics có thể hoạt động như các hệ thống phụ trong các mô hình lớn Ta có thể kết nối một mô hình hoàn thiện như một hệ thống phụ với một mô hình lớn hơn

bằng cách dùng các khối cổng kết nối (Connection Port)

1.2.4 Thiết lập cấu hình và chạy mô hình SimMechanics

Sau khi xây dựng được mô hình dưới dạng sơ đồ khối đã kết nối, cần phải quyết định xem ta muốn máy chạy như thế nào, từ đó thiết lập cấu hình cho mô hình SimMechanics và qúa trình mô phỏng

• SimMechanics đưa ra bốn chế độ phân tích để chạy một mô hình máy Chế

độ thường hay sử dụng nhất là động lực học thuận

• Để mô phỏng hoạt động của máy ta có thể sử dụng các đặc tính mô phỏng và hoạt hình hóa của SimMechanics

• Chọn chế độ phân tích và các thiết lập cơ khí quan trọng khác trong hộp thoại

Machine Environment Thiết lập các chế độ mô hình hóa mô phỏng trong

hộp thoại Configuration Parameters

1.3 Công cụ SimMechanics CAD Translation

Như đã trình bày trong mục trên, để tạo ra một mô hình dạng sơ đồ khối SimMechanics theo phương pháp cổ điển sẽ mất rất nhiều thời gian, công sức và dễ

bị nhầm lẫn Sử dụng SimMechanics kết hợp với công cụ CAD nhằm nâng cao khả năng mô phỏng và mô hình hóa cơ khí, cho phép tạo ra các mô hình sơ đồ khối của SimMechanics từ các cụm lắp ghép của mô hình CAD một cách nhanh chóng và chính xác

Công cụ SimMechanics CAD Translator chuyển đổi (dịch) các mô hình hình học của các cụm lắp ghép trong CAD sang các dạng mô hình sơ đồ khối của SimMechanics Khâu trung gian trong quá trình chuyển đổi giữa cụm lắp ghép CAD

và mô hình SimMechanics là một file XML chứa đựng một mô hình vật lý đặc biệt Trước khi bắt đầu sử dụng CAD với SimMechanics cần phải cài đặt nền CAD (Solid Works), sau đó cài đặt công cụ SimMechanics CAD Translatror thích hợp với nền CAD đã cài Sau khi đã cài đặt xong cần phải liên kết hai môi trường này với nhau:

• Khởi động môi trường CAD (SolidWorks) và mở menu add-ins

• Đánh dấu vào mục SimMechanics

Việc sử dụng công cụ Translator với cụm lắp ráp CAD được giải quyết qua hai bước:

• Xuất cụm lắp ghép từ nền CAD sang mô hình vật lý (file XML), quá trình chuyển đổi này được thể hiện qua hình 1.1

• Chuyển đổi file XML thành mô hình SimMechanics, quá trình chuyển đổi này được thể hiện quả hình 1.2

Hình 1.12: Sơ đồ xuất cụm lắp ghép trong nền CAD sang file XML

Hình 1.13: Sơ đồ chuyển đổi file XML sang mô hình SimMechanics

1.3.1 Xuất cụm lắp ghép trong môi trường CAD sang định dạng XML

Để dịch cụm lắp ghép trong môi trường CAD thành một định dạng mà SimMechanics có thể sử dụng được, cần phải kiểm tra, khai báo và thiết lập các tham số ban đầu cho bộ dịch, sau đó mới ghi cụm lắp ghép sang file định dạng XML

a Xây dựng cụm lắp ghép trong môi trường CAD cho SimMechanics

SimMechanics cung cấp một môi trường động lực học cho việc mô phỏng chuyển động của các chi tiết Công cụ CAD translator tạo ra một file XML Ta cần phải xác định đầy đủ các thông tin từ cụm lắp ghép trong CAD cho SimMechanics

để dựng lên một mô hình mang ý nghĩa động lực học từ file XML

Thành phần của cụm lắp ghép CAD Các khối SimMechanics tương ứng

Gốc cơ sở (Fundamental Root) Môi trường cơ khí cho hệ thống (Ground

- Root Weld - Root Body) Cụm lắp ghép thành phần (Subassembly) Hệ thống thành phần (Subsystem)

Mọi cụm lắp ghép CAD đều có một điểm cố định - điểm gốc cơ sở (Fundamental Root) Các vị trí và hướng của tất cả các chi tiết đều được xác định so

với điểm gốc này CAD translator chuyển đổi điểm gốc Fundamental Root thành

Ground - Root Weld - Root Body trong SimMechanics

Root Body - chi tiết cơ sở là một chi tiết có mô men quán tính và khối lượng bằng không, được sử dụng trong mô hình SimMechanics để thể hiện tương ứng một chi tiết cơ sở trong CAD Chi tiết cơ sở luôn luôn gắn cố định với môi trường nền, vì vậy nó không chịu tác động động lực học của mô hình

• Xác định các đặc tính khối lượng của các chi tiết trong cụm lắp ghép:

Các chi tiết trong cụm lắp ghép CAD cần phải có khối lượng và các tensor quán tính Khi tạo ra mô hình SimMechanics, các thông tin về khối lượng được sử dụng để xác định các thuộc tính của các khối Body trong SimMechanics

Thông thường môi trường CAD các giá trị khối lượng và quán tính được tính toán từ khối lượng riêng của vật liệu và kích thước hình học của chi tiết trong cụm lắp ghép Các trường hợp khác ta phải xác định khối lượng và tensor quán tính so với trọng tâm của chi tiết Tuy nhiên SimMechanics CAD translator sẽ tự động tính toán tọa độ trọng tâm của chi tiết

• Xác định các ràng buộc hình học:

Các ràng buộc của cụm lắp ghép CAD hạn chế các khả năng dịch chuyển của

có thể chuyển động với sáu bậc tự do so với nhau Khi có ràng buộc, số bậc tự do giảm xuống ít hơn sáu bậc Trong SimMechanics, các khớp diễn tả số bậc tự do giữa các chi tiết Ta phải xác định các ràng buộc hình học trong cụm lắp ghép CAD sao cho phù hợp với SimMechanics để có thể chuyển đổi các bậc tự do của cụm lắp ghép thành các khớp

Mối quan hệ giữa các ràng buộc và các khớp nhìn chung không phải là một

ánh xạ đơn giản Một số khớp trong SimMechanics chỉ có một bậc tự do, trong khi các khớp khác diễn tả nhiều hơn một bậc tự do Bộ chuyển đổi thường kết nối nhiều bậc tự do vào trong một khớp

Mỗi khớp kết nối một cặp chi tiết với nhau từ một hệ tọa độ gắn trên chi tiết Các ràng buộc hình học định ra các khớp và điều khiển vị trí, hướng của các hệ tọa

độ trên chi tiết Mỗi hệ tọa độ này có một gốc và các trục có hướng cố định so với chi tiết Bộ chuyển đổi thiết lập các hệ tọa độ trên chi tiết để kết nối các khớp

• Xác định các điều kiện chuyển động ban đầu:

Điều kiện chuyển động ban đầu của cụm lắp ghép

chỉ là các cấu hình hình học của nó Các vận tốc ban đầu

được gán bằng không SimMechanics bắt đầu quá trình

mô phỏng động lực học của mô hình từ trạng thái này,

trừ khi ta thay đổi mô hình sau khi tạo ra nó từ cụm lắp

ghép

b Thiết lập các tham số ban đầu cho

SimMechanics Translator

Để dịch cụm lắp ghép CAD sang định dạng mà

SimMechanics có thể sử dụng được, ta cần phải kiểm tra

và thiết lập cấu hình cho bộ chuyển đổi từ môi trường

CAD, sau đó mới ghi cụm lắp ghép sang định dạng XML

- định dạng mô hình vật lý đặc biệt Các tham số cần

thiết lập là dung sai lắp ghép và cách thể hiện cụm lắp

Ta có thể thiết lập một hoặc nhiều dạng dung sai: dung sai thẳng, góc, tất cả các sai lệch về số học và hình học nhỏ hơn dung sai đều được gán bằng không

Trong môi trường CAD, lựa chọn menu SimMechanics => Settings Cửa sổ

Settings xuất hiện (hình 1.3) Từ đó ta có thể thay đổi các giá trị tham số

c Tạo file XML

Sau khi thiết lập các tham số ban đầu cho SimMechanics Translator, ta đóng

cửa sổ Settings lại

Để chuyển đổi cụm lắp ghép đang mở trong môi trường CAD sang định dạng XML, ta thực hiện như sau:

Từ menu file chọn Save as, hộp thoại Save as xuất hiện Trong các lựa chọn

kiểu định dạng file sẽ được ghi ra (Save as type), ta chọn SimMechanics (.xml) sau

đó chọn Save để ghi cụm lắp ghép sang định dạng XML

Hình 1.15 Mô hình tạo file XML

1.3.2 Chuyển đổi file XML sang mô hình SimMechanics

Mỗi một cụm lắp ghép được xây dựng trong môi trường CAD có thể xác định các thông tin về chi tiết và các ràng buộc giữa các chi tiết để tạo ra một mô hình SimMechanics bao gồm các khối Body, Joint và diễn tả trong trạng thái lắp ghép

hình sơ đồ khối SimMechanics, mặc dù mô hình này hoạt động được nhưng chúng vẫn cần phải được đơn giản hóa và hoàn thiện theo đúng thứ tự để có thể diễn tả một

hệ thống động học

a Tạo ra các mô hình SimMechanics từ file XML

Di chuyển hoặc copy file XML cần sử dụng vào trong thư mục làm việc của MATLAP

Dùng lệnh import_physmod để tạo ra mô hình sơ đồ khối SimMechanics từ file

XML Để bắt đầu quá trình dịch, từ môi trường làm việc của MATLAP ta nhập vào dòng lệnh:

import_physmod (‘cad_assembly.xml’)

Sau khi quá trình dịch thực hiện xong, một cửa sổ mô hình Simulink xuất hiện,

chứa một mô hình bao gồm các khối Body và Joint, được kết nối với nhau, tương

ứng với các chi tiết và các ràng buộc của cụm lắp ghép được ghi lại trong file

cad_assembly.xml Tên của mô hình được tạo ra là tên của file XML gốc

Mô hình được tạo ra chưa phải đã hoàn chỉnh, nếu mô hình cần thêm vào các khối Joint, Actuator, Sensor , ta phải tự thêm vào từ các thư viện của SimMechanics và kết nối chúng

b Đặc trưng của mô hình SimMechanics được tạo ra từ mô hình CAD

Hầu hết các thuộc tính của mô hình được tạo ra từ file XML giống với các thuộc tính của tất cả các mô hình Simulink Ngoài ra các mô hình được tạo ra từ file XML còn có thêm một số đặc tính đặc biệt khác:

• Có chính xác một khối Ground và được kết nối với khối Machine

Environment

• Một gốc cơ sở được diễn tả bởi các khối: Ground Root Weld Root Body

• Các gốc của các cụm lắp ghép phụ được diễn tả bởi các khối: Root Body Root Weld Fixed Body

• Các khớp được diễn tả dưới dạng Custom Joints, chứa đựng chính xác số bậc

• Các khớp không có bậc tự do nào được diễn tả dưới dạng Welds

c Hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình

Câu lệnh import_physmod tạo ra một mô hình chỉ chứa các khối Machine

Environment, a Ground, Body, and Joint Một mô hình SimMechanics hoàn thiện có

thêm các khối khác, bao gồm Constraints, Drivers, Sensors, Actuators và scope

Để tạo ra một mô hình hoàn chỉnh cần phải hiệu chỉnh, thêm và kết nối các khối còn thiếu vào mô hình mà ta vừa tạo ra

• Xóa các khối không cần thiết: ánh xạ từ các ràng buộc trong môi trường CAD

sang các khớp trong SimMechanics tạo ra các khối không cần thiết hợp lệ để tách biệt tất cả các bậc tự do một cách chính xác Ta có thể xóa các khối này

để đơn giản hóa mô hình, và kết nối lại các khối còn lại

• Tạo thêm các ràng buộc và điều khiển số bậc tự do: Các ràng buộc

(Constraint) làm giảm số bậc tự do chưa được hạn chế trong máy và ngăn cản

các di chuyển thừa Các khối Driver có ảnh hưởng đến số bậc tự do, nhưng không phải loại bỏ hoàn toàn các bậc tự do mà bằng cách cưỡng bức các chuyển động này theo các tín hiệu phụ thuộc thời gian từ bên ngoài Một bậc

tự do bị ràng buộc bằng các khối Constraint hoặc bị điều khiển bằng các khối

Driver không thể tự do phản ứng lại các lực và mô men

• Kích hoạt các chi tiết và các khớp bằng các chuyển động và lực:

SimMechanics cho ta khả năng kích hoạt các chi tiết và các khớp trong mô hình bằng các ngoại lực hoặc các chuyển động, và thiết lập các nội lực giữa các chi tiết Ta cũng có thể làm thay đổi khối lượng, quán tính của chi tiết

theo thời gian

• Thiết lập các điều kiện ban đầu cho mô hình: Khi nhập mô hình CAD vào

trong SimMechanics, file XML xác định rõ cấu hình hình học ban đầu của các chi tiết trong mô hình Theo mặc định, các vận tốc ban đầu của chi tiết bằng không Nếu muốn thay đổi vị trí và vận tốc ban đầu của các chi tiết trong mô hình để làm thay đổi cấu hình đã xác định trong môi trường CAD,

ta cần thêm vào mô hình khối kích hoạt điều kiện đầu (initial condition

actuators)

• Đo lực và các chuyển động: để tìm ra các chuyển động của các chi tiết và các

khớp, và đo lực tác động lên chúng, ta có thể thêm vào mô hình các khối cảm

biến (Sensor)

• Kiểm tra tính hợp lệ của mô hình: Simulink có thể mô hình hóa một mô hình

chi tiết chỉ khi nó hợp lệ Một mô hình được coi là hợp lệ khi nó thỏa mãn

Với Simulink ta có thể dễ dàng xây dựng các mô hình từ các phác thảo hoặc từ các mô hình đã có Quá trình mô phỏng mang tính chất tương tác, vì vậy ta có thể thay đổi các thông số và ngay lập tức có thể quan sát các kết quả xẩy ra Ta có thể truy cập vào tất cả các công cụ phân tích của MATLAP, vì vậy có thể nhận được các kết quả, phân tích và mô phỏng chúng Xuất phát từ các mô hình tuyến tính được lý tưởng hóa, ta có thể khảo sát các mô hình phi tuyến thực, phân tích trong các điều kiện ma sát, có sự cản trở của môi trường không khí,

1.5 Công cụ Solid Works

SolidWorks là một trong số các công cụ mô hình hóa 3D mạnh nhất để mô hình hóa các hệ thống cơ khí Với SolidWorks ta dễ dàng phác thảo các ý tưởng, từ

đó xây dựng các mô hình 3D, xuất ra các bản vẽ kỹ thuật