Lập trình mô phỏng động học việc tạo dạng răng thân khai từ thanh răng sinh

HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA --- DIỆP BẢO DUY LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VIỆC TẠO DẠNG RĂNG THÂN KHAI TỪ THANH RĂNG SINH Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

-

DIỆP BẢO DUY

LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VIỆC TẠO DẠNG

RĂNG THÂN KHAI TỪ THANH RĂNG SINH

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH – 07 / 2010

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS Phạm Huy Hoàng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

-

-oOo -Tp HCM, ngày 28 tháng 06 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên học viên: DIỆP BẢO DUY . Phái:…NAM…

Ngày, tháng, năm sinh: 27/07/1984 .Nơi sinh: .BÌNH ĐỊNH .

Chuyên ngành: .CHẾ TẠO MÁY .

MSHV: 00407206

1- TÊN ĐỀ TÀI: .LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC VIỆC TẠO BIÊN DẠNG THÂN KHAI DÙNG THANH RĂNG SINH .

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: .

-Tìm hiểu các nghiên cứu liên quan .

.

-Tìm hiểu cơ sở tạo hình dạng răng thân khai .

.

- Thiết lập chương trình mô phỏng quá trình tạo hình dạng răng thân khai.(Yêu cầu: cho phép thấy rõ các hiện tượng cắt chân răng, nhọn đỉnh răng )

.

-Khảo sát ảnh hưởng các thông số đến sai số động học .

.

.

3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 22/06/2009 .

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : .28/06/2010

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): .

.TS PHẠM HUY HOÀNG .

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TS PHẠM HUY HOÀNG TS PHẠM NGỌC TUẤN TS TRẦN THIÊN PHÚC

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tác giả xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô phụ trách giảng dạy chuyên ngành chế tạo máy Những người đã truyền thụ kiến thức chuyên môn cũng như kinh nghiệm nghề nghiệp trong suốt thời gian đào tạo

Một lời cảm ơn chân thành với TS Phạm Huy Hoàng Người đã hết sức nhiệt tình trong việc hướng dẫn cũng như tạo nhiều điều kiện để tôi có thể hoàn thành luận văn này

Lời tri ân sau cùng xin được giành cho gia đình, người thân, đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài này

Một lần nữa, tự đáy lòng mình, xin cảm ơn tất cả

Chương trình là sự kết hợp giữa lý thuyết cơ bản về bánh răng và công cụ lập trình

đồ họa thực thi trên nền AutoCad Với việc sử dụng các đối tượng, giao diện từ AutoCad, chương trình mang đến sự trực quan cũng như dễ dàng trong sử dụng Nội dung trình bày làm rõ các vấn đề: ứng dụng Autocad VBA, kiểm chứng kết quả của chương trình với các lý thuyết về bánh răng, sai số động học của quá trình mô phỏng

Chương trình thực hiện hướng đến việc hỗ trợ công tác đào tạo, tạo ra các mô hình bánh răng số gần với quá trình gia công thực tế dùng trong thiết kế kỹ thuật

Với đề tài trên, tác giả hy vọng góp một bước nhỏ trong việc ứng dụng công nghệ máy tính vào lĩnh vực cơ khí Một điều mà nếu thực hiện tốt sẽ mang lại những hiệu quả to lớn

MỤC LỤC

Đề mục

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt luận văn iii

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

1.3 Các giải pháp liên quan 2

1.4 Lựa chọn công cụ thực hiện 6

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

2.1 Giới thiệu về bánh răng thân khai 9

2.2 Xây dựng đường cong thân khai 22

CHƯƠNG 3 AUTOCAD VBA 31

3.1 Tổng quan về công nghệ AutoCad ActiveX 31

3.2 Tổng quan về các đối tượng AutoCad ActiveX 32

3.3 Tổng quan về giao diện AutoCad VBA 32

3.4 Cách thức thực thi của AutoCad VBA 33

3.5 Cơ bản việc lập trình trong AutoCad VBA 34

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 36

4.1 Mô hình chương trình 36

4.2 Thiết kế chương trình trên AutoCad VBA 38

CHƯƠNG 5 CÀI ĐẶT VÀ MÔ PHỎNG 55

5.1 Cài đặt chương trình 55

5.2 Thực hiện mô phỏng 58

CHƯƠNG 6 SAI SỐ ĐỘNG HỌC 60

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 67

PHỤ LỤC 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

Lý lịch trích ngang 84

Theo nghiên cứu của tập đoàn Aberdeen Group, một tập đoàn hàng đầu của Mỹ chuyên về nghiên cứu thị trường công nghệ, các nhà sản xuất hiệu quả nhất là

những đơn vị có khuynh hướng sử dụng mô phỏng kỹ thuật số nhiều hơn doanh nghiệp khác đến 22% tại mỗi giai đoạn phát triển Thông qua việc xây dựng một mô phỏng trên máy, các đơn vị nói trên rút ngắn được thời gian tung ra thị trường sản phẩm mới tới 14 tuần và tiết kiệm được từ 7600 đến 1 triệu USD tùy thuộc độ phức tạp của mặt hàng

Chúng ta có thể thấy được một cách rõ ràng lợi ích của công cụ mô phỏng số nói riêng và CAD/CAM nói chung Thông qua việc thực hiện đề tài, tác giả muốn tạo

cơ sở để xây dựng và phát triển các phần mềm CAD/CAM nhỏ phục vụ cho các mục đích chuyên ngành

Bên cạnh đó, Chúng ta đều biết bánh răng là một chi tiết điển hình của ngành chế tạo máy, đóng vai trò quan trọng trong các cơ cấu truyền động Vì vậy, việc xây dựng một chương trình mô phỏng quá trình gia công trực quan trên máy tính sẽ giúp người học có thêm công cụ để tiếp cận, tìm hiểu sâu hơn về bánh răng

1.3 Các giải pháp có liên quan

1.3.1 Các phần mềm CAM thương mại, đa dụng

Trên thế giới hiện có rất nhiều phần mềm CAM (Computer Aided

Manufacturing) thương mại chuyên về mô phỏng quá trình gia công, tạo hình

Có thể đến như:

 Cimatron: Phần mềm của hãng CIMATRON CO, LTD được đánh giá là phần mềm tích hợp CAD/CAM dùng cho lĩnh vực thiết kế gia công Cơ khí hàng đầu của thế giới Phần mềm Cimatron do nhóm chuyên gia Nhật Bản và Israel hợp tác xây dựng từ năm 1990

 MasterCam: Được phát triển bởi hãng CNC software, Mỹ, là phần mềm gia công khá phổ biến hiện nay

 DelCam: Là một trong những nhà cung cấp giải pháp CAD/CAM cho công nghiệp chế tạo Công ty đã phát triển nhanh chóng kể từ khi thành lập vào 1977 Được phát triển lần đầu ở đại học Cambrigde, hiện nay DelCam là một trong những công ty phần mềm thiết kế và chế tạo lớn nhất Anh Quốc Hiện nay DelCam được sử dụng bởi 30000 tổ chức ở 80 quốc gia

 SolidCam: phần mềm CAM đi kèm với SolidWorks nổi tiếng, được phát triển bởi Dassault Systemes

Chương 1: Tổng quan

(a)SolidCam (b)MasterCam

Hình 1.3.1 Các phần mềm mô phỏng gia công phổ biến

Các phần mềm thương mại này được phát triển khá hoàn thiện, đa dụng Việc tiến hành mô phỏng quá trình gia công trên các công cụ này được tiến hành đơn giản, tương tác và nhanh chóng

1.3.2 Direct Digital Simulation (DDS)

Hiện nay thế giới đang phát triển một phương pháp mới để tạo mô hình bánh răng, gọi là Mô phỏng số trực tiếp Nội dung của phương pháp về cơ bản có thể trình bày như sau:

DDS là một phương pháp mô hình hóa trên máy tính phục vụ cho việc thiết kế chế tạo và phân tích bánh răng Không giống các phương pháp truyền thống sử dụng vi phân hình học, Phương pháp DDS phỏng lại quá trính gia công thực tế để tạo ra các mô hình bánh răng số Cũng vì lý do trên, các bề mặt được tạo hình, không được mô tả bằng các phương trình toán học, mà chỉ là các

mô hình CAD Có thể được sử dụng để nhập trực tiếp vào các phần mềm

CAD/CAE…

Hình 1.3.5 Mô hình gia công bánh răng côn cong dạng cung tròn trên máy tính[2]

1.3.4 Sản phẩm phần mềm tập lái ôtô của CadPro Công ty cổ phần phần mềm tự động hóa, điều khiển

Hệ thống tập lái ôtô sử dụng công nghệ đồ hoạ hiện đại, trình diễn trên các màn hình hoặc máy chiếu khổ lớn tạo quang cảnh không gian sát thực

Cabin lái được trang bị đầy đủ các thiết bị của một chiếc ô tô thực với tính năng như thật

Hệ thống tác động phản hồi, tạo cảm giác như lái một chiếc ô tô thực (Ví dụ cảm giác rung, lắc được tính toán, xác định dựa trên phức hợp các yếu tố: tốc

độ xe, vòng quay máy, loại mặt đường, tình huống giao thông

Chương 1: Tổng quan

Hình 1.3.6 Giao diện chương trình mô phỏng tập lái xe hơi [3]

Ngoài ra còn có một số đơn vị khác, với những sản phẩm tương tự Đây là một dạng khác của công nghệ mô phỏng, tuy cùng công nghệ nhưng khác nhau về

dữ liệu, thông tin xử lý, tương tác

Có thể thấy trên thế giới hiện đã có khá nhiều các giải pháp liên quan Tuy nhiên, việc tiếp cận trong nước đối với những vấn đề tương tự mà cụ thể là một chương trình như đề tài hướng đến còn rất hạn chế

Về cơ bản hiện nay các công ty đơn vị trong nước đều quan tâm ứng dụng công cụ

mô phỏng kỹ thuật số trong hoạt động sản xuất kinh doanh Tuy vậy phần lớn đều

sử dụng các công cụ sẵn có của nước ngoài Chưa có đơn vị nào quan tâm đầu tư phát triển một chương trình cho riêng mình

1.4 Lựa chọn các công cụ thực hiện

Với yêu cầu lập trình mô phỏng như trên, có thể sử dụng các công cụ sau để thực hiện:

Hình 1.4.1 Thư viện đồ họa OpenGL

ng khoa học…

OpenGL là khảkhá nhiều hàm c

p trình giao diện ngư

Hình 1.4.2 Xử lý đồ

p trình tích hợp trong các ph

VBA, Solidworks VBA, Inventor VBA

này là khả năng phát tri

ng sẵn, dao dinăng tùy biến hầu như không h

n người dùng…

họa dùng OpenGL

p trong các ph

Anăng phát triển các

n, dao diện người dùng, tương tác s

o, mô phỏng thông

nh mẽ và toàn di

ọa, tuy nhiên vi

òi hỏi cao về thu

thuật toán,

AutoCad

t cách dễ dàng

ện của Tuy nhiên, công cụ

ềm chính

Visual

,

dàng

Chương 1: Tổng quan

1.4.3 Sử dụng các phần mềm mô phỏng gia công

Bài báo của tác giả Phạm Phước Đăng và Lưu Đức Bình, Đại học Bách khoa

Đà nẵng là minh họa rõ ràng cho trường hợp này

Về ưu điểm: Đơn giản, dễ sử dụng với đầy đủ các công cụ hỗ trợ Nhược điểm: khả năng tùy biến thấp, không có khả năng xuất ra các mô hình số

Với việc phân tích các ưu nhược điểm cũng như ứng dụng của các công cụ đã nêu, tác giả đánh giá việc sử dụng AutoCad VBA là phù hợp hơn cả để thực hiện việc

mô phỏng, vì các lý do sau:

- AutoCad hiện được sử dụng rất phổ biến, nên một chương trình chạy trên nền AutoCad sẽ không gặp nhiều khó khăn trong việc phổ biến cũng như sử dụng

- Việc sử dụng một ngôn ngữ lập trình độc lập kết hợp với thư viện đồ họa OpenGL đòi hỏi rất nhiều về thuật toán xử lý đồ họa máy tính, thời gian không đảm bảo, cũng như sẽ làm lu mờ tính chất của một đề tài mô phỏng kỹ thuật

- Các phần mềm mô phỏng gia công có hạn chế là khả năng tùy biến thấp và không có khả năng xuất ra các mô hình kỹ thuật số

Do vậy, kết quả hướng đến của đề tài là một chương trình mô phỏng chạy trên nền AutoCad, đảm bảo các mục tiêu đã nêu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu về bánh răng thân khai

Hình 2.1.1 Một số hình ảnh thực tế về bánh răng thân khai, thanh răng sinh

Bánh răng là một chi tiết máy khá cơ bản, được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các

cơ cấu truyền động, máy móc thiết bị… Lý thuyết về bánh răng thân khai tương đối đầy đủ và hiện đã khá hoàn thiện Trong khuôn khổ nội dung đề tài, tác giả chỉ trình bày lại những phần cơ bản nhất và có liên quan đến nội dung đề tài

Addendum Cir. Đư

Dedendum Cir. Đư

Face Width Chi

Vòng tròn cMặ

ng răng Clearance

ơ sở Fillet radius

Center distance Pressure angle

Chú thích Anh-Việt các thu

a các thuật n

a bánh răng và cặ

Pitch Circle Circular Pitch Tooth thickness Width of space Clearance Fillet radius Center distance Pressure angle

t các thuật ng

t ngữ cơ bản c

ặp bánh răng Pitch Circle Vòng chia

Circular Pitch Bư

Tooth thickness Chi Width of space Chi

Kh

Fillet radius Góc lư

Center distance Kho

Khoảng cách trGóc áp lực

Chương

Chương 2: Cơ s Cơ sở lý thuyếết

Hình 2.1.3 Hình 2.1.3 Cặp bánh răng ăn kh p bánh răng ăn kh p bánh răng ăn khớp [5]

ng tiếp tuyến chung c

m chia P, điểm chia này giúp xác đ

ng đường kính vòng chia

truyền

truyền từ bánh răng 2 sang bánh răng 1:

Bước và mô đun

ng kính vòng chia

a bánh răng, hoản:

c khoảng cách

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Bước chia:

- , là chiều dài vòng chia tương ứng với 1 răng

- Quan hệ giữa bước và mô đun: , quan hệ này tương đối dễ nhớ

và dễ dàng chuyển đổi qua lại giữa 2 đại lượng

Bảng 2.1.2 Giá trị tiêu chuẩn của mô đun, đơn vị: mm

Lưu ý: dãy 1 là dãy ưu tiên

là các giá trị tiêu chu

a các thanh răng với mô đun

ng ăn khớp và đư

y, góc áp lực sẽ

ới góc áp lự

tiêu chuẩn, hay:

i mô đun tương

i bánh răng tiêu chu

ắt chân răng hơn so v

Ăn khớp đúng

2.1.7 minh h

a 2 đường thân khai

vòng tròn cơ sở, khi bánh răng quay

ng tiếp xúc, hay đư

i bánh răng tiêu chuẩn, các bánh răng có góc áp l

t chân răng hơn so v

p đúng

minh họa một cặp bánh răng tiêu chu

ng thân khai di chuy, khi bánh răng quay

p xúc, hay đường ăn kh

t chân răng hơn so với các bánh răng có góc áp l

p bánh răng tiêu chu

di chuyển d, khi bánh răng quay Đư

ng ăn khớp

ể ăn khớp đúng

ng các thông s

ng nhau trở(2.1.7)

p đúng nếu có cùng bư

ng các thông số tương đương

ở nên hiển nhiên theo công th

c theo đường tiếp tuy

p tuyến chung đư

u có cùng bướtương đương mô đun (m), bư

n nhiên theo công th

ớc cơ sở khác nhau

c tế

ơ sở càng nh0

mô đun (m), bư

n nhiên theo công thức tính

p bánh răng thân khai ăn kh

p bánh răng thân khai ăn khớp [5] [5]

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.1.2 Phương trình đường thân khai

Hình 2.1.8 minh họa đường thân khai cùng các tham số Đường thân khai được định nghĩa là đường cong tạo bởi vết của một điểm trên một đường thẳng và đường thẳng này lăn không trượt trên đường tròn Đường tròn này được gọi là vòng cơ sở của đường thân khai Hai đường thân khai đối diện nhau giao với vòng đỉnh tạo thành biên dạng răng Chúng ta có thể thấy, từ hình 2.1.8, chiều dài của cung trên vòng cơ sở ac bằng chiều dài của đoạn thẳng bc

trong phương trình trên có thể được xác định , khi đó công thức 2.1.8 trở thành (2.1.9)

Hàm của , hay , được gọi là hàm thân khai Hàm thân khai rất quan trọng trong thiết kế bánh răng Với tâm của vòng tròn cơ sở O trùng với gốc tọa độ, đường cong thân khai có thể mô tả bởi 2 giá trị x và y như sau:

Hình 2.1.8 Đường cong thân khai

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.1.3 Tính toán bánh răng thân khai răng thẳng tiêu chuẩn

Hình 2.1.9 minh họa cặp bánh răng thân khai tiêu chuẩn ăn khớp Sự ăn khớp của cặp bánh răng tiêu chuẩn đồng nghĩa với việc vòng chia của 2 bánh răng tiếp xúc và chuyển động tương đối với nhau Các công thức tính toán được trình bày trong bảng 2.1.3

Hình 2.1.9 Ăn khớp của cặp bánh răng tiêu chuẩn[5]

STT Thông số Ký hiệu Công thức

6 Đường kính vòng cơ sở db dcosα

7 Chiều cao đầu răng ha 1.00m

8 Chiều cao chân răng hf 1.25m

Bảng 2.1.3 Tinh toán các thông số bánh răng thân khai tiêu chuẩn

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.1.4 Hệ số dịch chỉnh và hiện tượng cắt chân răng

2.1.4.1 Hiện tượng cắt chân răng

Từ hình 2.1.10 có thể thấy rằng chiều dài tối đa của đường ăn khớp chính là

đường tiếp tuyến chung Một khi đỉnh răng vượt quá 2 tiếp điểm (T và T’) sẽ giao với khu vực góc lượn của bánh răng mà nó ăn khớp Điều này sẽ dẫn tới hiện tượng cắt chân răng, thể hiện trong hình 2.1.11 Hiện tượng cắt chân răng không chỉ giảm độ bền răng mà còn lấy đi một đoạn thân khai hữu ích gần với vòng tròn cơ sở

Từ hình 2.1.10 ta dễ dàng nhận thấy rằng hiện tượng cắt chân răng bắt đầu bằng việc đỉnh răng này cắt vào thân của bánh răng kia Với việc chiều cao đầu răng được tiêu chuẩn hóa bởi một giá trị cố định (ha=m), khả năng xảy ra giao nhau giảm đi khi số răng tăng lên và đạt tới giới hạn khi bánh răng trở thành thanh răng Điều này đồng nghĩa với việc, bánh răng tiêu chuẩn có số răng dưới một giá trị xác định nào đó, sẽ tự động xảy ra hiện tượng cắt chân răng trong quá

trình gia công Điều kiện để hiện tượng cắt chân răng không xảy ra:

Số răng tối thiểu:

Hình 2.1.10 Mô tả hình học hệ số trùng khớp Hình2.1.11 Hiện tượng cắt chân răng

của bánh răng tiêu chuẩn, Z=12, α=20 0

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Từ 2.1.13 ta thấy rằng số răng tối thiểu để không xảy ra hiện tượng cắt chân răng tỉ lệ nghịch với góc áp lực Ví dụ với góc áp lực 14.50, số răng tối thiểu sẽ

là 32 Trong khi giá trị này là 18 với góc áp lực 200

Do vậy với α=200

các bánhrăng với số răng nhỏ có ưu điểm hơn, ít cắt chân răng, độ bền cao hơn và ăn khớp tốt hơn

2.1.4.2 Dịch biên dạng răng

Hình 2.1.12 thể hiện, một bánh răng với các thông số α=200 và Z=10, sẽ bị cắt chân răng với thể tích tương đối lớn Để ngăn điều này xảy ra, cần tiến hành dịch chỉnh dương

Hiện tượng cắt chân răng sẽ càng xấu đi nếu tiến hành dịch chỉnh âm Xem hình 2.1.13

Nhắc lại điều kiện không cắt chân răng của bánh răng thân khai tiêu chuẩn:

Số răng tối thiểu để không xảy ra cắt chân răng:

Hệ số dịch chỉnh cần để ngăn cắt chân răng:

Dịch chỉnh không chỉ để giải quyết vấn đề cắt chân răng, mà còn dùng khi cần đảm bảo khoảng cách trục cho trước Khi dịch chỉnh dương bề dày đầu răng sẽ nhỏ lại

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.1.12 Bánh răng dịch chỉnh dương (α=20 0

, Z=10, x=+0.5)

Hình2.1.13 Bánh răng dịch chỉnh âm (α=20 0

, Z=10, x=-0.5)

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

2.2 Xây dựng đường cong thân khai

2.2.1 Phương pháp dựng hình

Hình 2.2.1 Dựng hình đường cong thân khai [4]

Chia vòng tròn cơ sở thành các phần bằng nhau, dựng các đường bán kính OA0,

OA1, OA2

bắt đầu tại A1, dựng các đường vuông góc A1B1, A2B2, A3B3 trên A1B1xácđịnh i1, với i1A1=A0A1, trên A2B2 xác định i2, với i2A2=2.A0A1 Tương tự xác định i3, i4trên A3B3, A4B4; với i3A3=3.A0A3, i4A4=4.A0A4 tập hợp các điểm i xác định đường cong thân khai

Minh họa việc vẽ bánh răng thân khai trên autoCad, với các thông số:

Mô đun (mm) Số răng Góc áp lực Hệ số dịch chỉnh

Kết quả tính toán các thông số cơ bản:

Vòng tròn cơ sở Đường thân khai

i 1

i 2

i 3 i 4

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Vẽ 2 đường tâm để xác định tâm O bánh răng

- Từ tâm O vẽ các đường tròn: đỉnh răng, chân răng, vòng chia, vòng cơ sở, với các giá trị đã tính toán ở trên

- Từ O vẽ đường thẳng tạo với đường thẳng đứng góc 50 (Hình 2.2.2) cắt vòng tròn cơ sở tại S, tương tự vẽ các đường thẳng cách đều nhau 50

, cắt vòng cơ sở lần lượt tại 1,2,3,4,5,6,7,8

- Vẽ các đường tiếp tuyến với vòng cơ sở tại các điểm giao trên, chiều dài lần lượt là: 11’=S1, 22’=2.S1, 33’=3.S1, 44’=4.S1, 55’=5.S1, 66’=6.S1, 77’=7.S1, 88’=8.S1

- Vẽ đường Spline qua các điểm 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, 6’, 7’, 8’ Tạo góc bo R=3.5 giữa OS và đường chân răng

- Trim các phần không cần thiết, dùng Array để tạo 18 biên dạng thân khai cách đều trên vòng chân răng Sử dụng tính chất độ dày răng, bằng độ dày rãnh đo trên vòng chia để xác định nửa còn lại của biên dạng răng Dùng Array nửa biên dạng này như trên để thu được bánh răng hoàn chỉnh

Đường cong qua các đi

ng hình bánh răng thân khai răng th

ng cong qua các đi

bánh răng thân khai răng th

ng cong qua các điểm 1’, 2’…8’ là đư

bánh răng thân khai răng th

m 1’, 2’…8’ là đường thân khai bánh răng thân khai răng thẳng

ờng thân khai ng thân khai

cong thân khai, sau đó làm tương

ở trên, việc xây d

ể xây dựng đưkhông đơn giản Khó khăn n

nh nửa biên dạ

Hình 2.2.5 Bánh răng hoàn ch

dụng phương trcong thân khai, sau đó làm tương tự để

ể được bánh răng hoàn ch

ng đường cong thân khai không quá ph

ng cong thân khai không quá ph

c mô hình bánh răng thân khai hoàn ch

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

không phải đường thân khai chính xác theo thực tế, việc dựng hình bánh răng dịch chỉnh, hiện tượng cắt chân răng tương đối phức tạp

2.2.2 Tạo hình biên dạng thân khai nhờ thanh răng sinh

Phần này trình bày về một phương pháp xây dựng mô hình bánh răng khác, tương tự như quá trình gia công thực tế Do vậy, mô hình thu được có độ chính xác cao hơn phương pháp dựng hình đã trình bày Ngoài ra còn thể hiện được các trường hợp đặc biệt như: bánh răng dịch chỉnh, hiện tượng cắt chân răng một cách chính xác

2.2.2.1 Cơ sở lý thuyết

Việc tạo dạng răng thân khai từ thanh răng sinh được dùng rộng rãi trong công nghiệp Việc tạo hình được minh họa như hình 2.2.6 Phôi được xoay tròn đều với vận tốc góc  quanh tâm O, thanh răng sinh tịnh tiến với vận tốc v Quá trình cắt diễn ra liên tục, thanh răng sinh tạo hình bao là biên dạng thân khai lên phôi Vận tốc v và vận tốc góc  quan hệ theo phương trình:

Hình 2.2.6 Gia công bánh răng thân khai dùng thanh răng sinh (a)

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.2.6 Gia công bánh răng thân khai dùng thanh răng sinh (b)[5]

Hình 2.2.7 Tạo biên dạng thân khai dùng thanh răng sinh[6]

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Trong đó: r p bán kính vòng chia, N: số răng, P: bước răng đo trên vòng tròn chia Biên dạng răng thân khai  2tạo bởi hình bao của họ các biên dạng thanh răng sinh

1

 Đường pháp bao của  2là vòng tròn cơ sở bán kính r p:

)2.2.2(coscos

2

cos

c c

p

c b

v r

Hình 2.2.8 Sự ăn khớp giữa thanh răng và bánh răng thân khai

2.2.2.2 Tham số thiết kế thanh răng sinh

Ta có thể xem thanh răng như một bánh răng với số răng vô hạn Hình 2.2.9 thể hiện một bánh răng thân khai răng thẳng Bán kính vòng chia và vòng cơ sở có mối quan hệ:

)3.2.2(cos2

p b

P

N r

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Với cxác định hướng đường vuông góc PK với đường cong thân khai tại điểm

P Bán kính cong PK tại P: sin (2.2.4)

Xét trường hợp số răng N tăng lên nhưng P và ckhông thay đổi Với N’>N bán kính vòng chia và vòng cơ sở lúc này lần lượt là r p'và r b'với tâm O’ Tâm của đường cong là K’, và bán kính cong PK'r'btanccũng tăng lên Dễ nhận thấy rằng khi tâm O di chuyển đến vô cực dọc theo OO’, tâm cong tại P cũng di chuyển đến vô cực dọc theo PK’ Biên dạng thân khai trở thành đường thẳng vuông góc với PK (Hình 10.3.3) Vòng chia cũng trở thành đường thẳng a-a Do vậy, khi số răng tiến về vô cùng, bánh răng trở thành thanh răng

Hình 2.2.9 Thanh răng được xem là một trường hợp riêng của bánh răng

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Tham số thiết kế của thanh răng được tiêu chuẩn hóa để giảm số dụng cụ được dùng khi gia công bánh răng

Tham số tiêu chuẩn là

0.3/P (2.2.7) với các mô đun 1, 1.25 bán kính góc bo không được tiêu chuẩn

hóa, lấy giá trị càng tiến về 0 càng tốt [7]

Bánh răng thân khai răng thẳng, dạng bánh răng đơn giản nhất và cũng được sử dụng khá phổ biến trong thực tế Như đã trình bày ở trên, về cơ bản, có 4 thông

số giúp xác định bánh răng thẳng tiêu chuẩn, đó là:

- Mô đun (m)

- Số răng (Z)

- Góc áp lực ( )

- Hệ số dịch chỉnh x

Phần xây dựng chương trình sẽ dựa vào 4 thông số đầu vào nói trên, cùng với

những tính toán, công thức đã trình bày để tiến hành việc lập trình mô phỏng

Hình 2.2.10 Tham số của thanh răng sinh[6]

Chương 3: AutoCad Vba

CHƯƠNG 3

AUTOCAD VBA

3.1 Tổng quan về công nghệ AutoCAD ActiveX

[8] AutoCAD ActiveX đưa ra cơ cấu để lập trình điều khiển AutoCAD từ cả trong

và bên ngoài AutoCAD Quá trình này được thực hiện bằng cách “trưng bày” tất cả các đối tượng AutoCAD với “thế giới bên ngoài” Khi đó, các đối tượng trong AutoCAD có thể được truy cập thông qua nhiều ngôn ngữ lập trình và các chương trình khác như Microsoft® Word VBA hoặc Excel VBA

Hình 3.1 Công nghệ AutoCad ActiveX

Có hai ưu điểm nổi bật khi sử dụng giao tiếp ActiveX cho AutoCAD:

- Khả năng lập trình truy cập vào bản vẽ AutoCAD được mở rộng cho nhiều môi trường lập trình khác nhau Trước khi có ActiveX Automation, người lập trình bị giới hạn chỉ trong môi trường AutoLISP hoặc C++

Chương 3: AutoCad Vba

- Khả năng chia sẻ dữ liệu với các ứng dụng Windows® khác, chẳng hạn như Microsoft Excel® và Word®, được thực hiện dễ dàng hơn rất nhiều

3.2 Tổng quan về các đối tượng AutoCAD ActiveX

Đối tượng chính là nền tảng xây dựng nên ứng dụng ActiveX Mỗi đối tượng trong AutoCAD ActiveX là hiện thân một phần của AutoCAD Có rất nhiều loại đối tượng khác nhau trong giao tiếp AutoCAD ActiveX Chẳng hạn như:

- Các đối tượng đồ họa: line, arc, text, dimension…

- Thiết lập về định dạng: linetype, dimension style…

- Cấu trúc tổ chức: layer, group, block…

- Đối tượng liên quan đến hiển thị bản vẽ: view, viewport,…

- Và ngay cả bản vẽ và bản thân chương trình AutoCAD cũng được xem là đối tượng

3.3 Tổng quan về giao diện AutoCAD Visual Basic for Applications (VBA)

Microsoft VBA là một môi trường lập trình hướng đối tượng có khả năng phát triển ứng dụng mạnh mẽ với những tính năng phong phú tương tự như của Visual

Basic(VB) Điểm khác biệt chính giữa VBA và VB là VBA thực thi cùng trong tiến trình của ứng dụng AutoCAD và đưa ra một môi trường phát triển ứng dụng thông minh và rất nhanh chóng ngay bên trong AutoCAD VBA cũng có khả năng tích hợp với các ứng dụng có khả năng lập trình VBA khác Điều đó có nghĩa là khi sử dụng thư viện đối tượng của các ứng dụng khác, AutoCAD có thể là Automation Controller cho các ứng dụng khác như Microsoft Word và Excel

Có bốn ưu điểm chính khi sử dụng VBA trong AutoCAD:

- Ngôn ngữ lập trình Visual Basic rất dễ học và dễ sử dụng

- VBA thực thi cùng tiến trình với AutoCAD, vì vậy chương trình có tốc độ thực thi rất nhanh

Chương 3: AutoCad Vba

- Xây dựng giao diện hộp thoại nhanh chóng và hiệu quả Điều này cho phép người lập trình tạo mẫu thử chương trình và nhận được phản hồi nhanh chóng ngay trong quá trình thiết kế

- Dự án có thể được phân phối riêng hoặc nhúng trong các bản vẽ Khả năng này cho phép người lập trình phân phối ứng dụng một cách linh hoạt

3.5 Cách thức thực thi của VBA trong AutoCAD

VBA gửi thông điệp cho AutoCAD thông qua giao tiếp AutoCAD ActiveX

Automation AutoCAD VBA cho phép môi trường VBA thực thi đồng thời với AutoCAD và cung cấp khả năng lập trình điều khiển AutoCAD thông qua giao tiếp ActiveX Automation Bộ đôi này của AutoCAD, ActiveX Automation và VBA, tạo

ra giao diện lập trình mạnh mẽ không chỉ trong quá trình xử lý các đối tượng

AutoCAD mà còn trong quá trình gửi dữ liệu và nhận dữ liệu từ các ứng dụng khác

Có ba yếu tố cơ bản cấu thành giao diện lập trình ActiveX và VBA trong

AutoCAD Yếu tố đầu tiên chính là bản thân AutoCAD với tập đối tượng vô cùng phong phú, đóng gói tất cả các thực thể, dữ liệu và dòng lệnh AutoCAD Do

AutoCAD là ứng dụng được thiết kế với cấu trúc mở, với nhiều tầng giao diện khác nhau nên một khi đã quen thuộc với những khả năng của AutoCAD, ta sẽ lập trình VBA hiệu quả hơn nhiều Người đã từng lập trình với AutoLISP® thường hiểu rất

rõ cấu trúc của AutoCAD Tuy nhiên, lập trình hướng đối tượng của VBA vẫn có nhiều điểm khác so với AutoLISP®

Yếu tố thứ hai của giao tiếp AutoCAD ActiveX Automation là quá trình hình thành các thông điệp (hay các giao tiếp) với các đối tượng AutoCAD Người lập trình VBA cần phải có những kiến thức cơ bản về ActiveX Automation Ngay cả những người lập trình VB kinh nghiệm cũng nhận thấy rằng những kiến thức về giao tiếp AutoCAD ActiveX Automation là vô giá để có thể hiểu rõ và phát triển ứng dụng AutoCAD VBA