Thiết kế máy cắt tuốt dây điện tự động

Trải qua hơn 20 năm phát triển nền công nghiệp nước ta đang gặp phải những thách thức vô cùng lớn Các sản phẩm công nghệ do các doanh nghiệp trong nước cung cấp cho thị trường đều là các sản phẩm lắp ráp với tỉ lệ nội địa hóa khiêm tốn từ 10 đến 15 Vấn đề được nhận định là do sự thiếu các doanh nghiệp phụ trợ sản xuất các thiết bị cần thiết Với chính sách ưu tiên phát triển công nghiệp phụ trợ Nhiều nhà máy đã được xây dựng để sản xuất các thiết bị như ác quy đèn…đặc biệt là các nhà máy sản xuất các bộ dây điện Mỗi loại may móc tủ điện luôn có các bộ dây điện riêng và các bộ dây điện này đã có kích thước được thiết kế từ trước Hằng ngày tại các nhà máy sản xuất dây điện phục vụ công nghiệp chế tạo hàng trăm bộ dây điện các chủng loại Nếu thực hiện việc cắt và tuốt dây bằng tay thì năng suất thấp chất lượng sản phẩm không đảm bảo Vì vậy cần thiết phải tiến hành cơ khí hóa và tự động hóa quá trình cắt tuốt dây để nhằm nâng cao năng xuất lao động đảm bảo chất lượng sự thống nhất và tính đồng đều của sản phẩm Tuy nhiên một rào cản lớn cho việc đưa máy cắt tuốt dây điện tự động vào ứng dụng rộng rãi trong sản xuất là các máy trên thị trường hiện nay chủ yếu phần lớn là do các nhà sản xuất nước ngoài chế tạo như Hàn Quốc Trung Quốc… nên giá thành các máy là rất cao và việc vận hành cũng gặp nhiều khó khăn về vấn đề ngôn ngữ Trong quá trình vận hành sử dụng nếu xảy ra hỏng hóc việc sửa chữa phải phụ thuộc vào chuyên gia của hãng cung cấp Các phụ tùng thay thế cũng phải đặt mua từ nước ngoài nên làm tốn thời gian chi phí cao và làm ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất của công ty Nhằm mục tiêu khắc phục những khó khăn trên và mong muốn đóp góp một phần nhỏ sức mình vào công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước chúng em đã tiến hành thực hiện đề tài Thiết kế máy cắt tuốt dây điện tự động

Trang 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Số thẻ sinh viên: 101120336

Lớp: 12CDT2

Đà Nẵng, 2017

Trang 2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hiếu

2 Lớp: 12CDT2 Số thẻ SV: 101120344

3 Tên đề tài: Thiết kế máy cắt – tuốt dây điện tự động

4 Người hướng dẫn: Nguyễn Đắc Lực Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

Trang 3

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5 Họ và tên sinh viên: Trần Văn Cường

6 Lớp: 12CDT2 Số thẻ SV: 101120336

8 Người hướng dẫn: Nguyễn Đắc Lực Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

Trang 4

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1a

- Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự

15 nhiên trong vấn đề nghiên cứu

1b

- Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành

25 trong vấn đề nghiên cứu

1c

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô phỏng,

10 tính toán trong vấn đề nghiên cứu

1d

- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng

10 dụng trong vấn đề nghiên cứu

1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề 10

1f

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

10 thực tiễn:

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

Trang 5

11 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Trang 6

KHOA CƠ KHÍ

CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2 Lớp: 12CDT2 Số thẻ SV: 101120344

4 Người phản biện: ……… …….………… Học hàm/ học vị: ………

II Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời 1 ……….……….…… ………

………

2 ……… ………

………

Đáp án: (người phản biện ghi vào khi chấm và nộp cùng với hồ sơ bảo vệ) 1 ……….……….…… ………

………

2 ……… ………

………

Người phản biện

Trang 7

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1a

- Hiểu và vận dụng được kiến thức Toán và khoa học tự

15 nhiên trong vấn đề nghiên cứu

1b

- Hiểu và vận dụng được kiến thức cơ sở và chuyên ngành

25 trong vấn đề nghiên cứu

1c

- Có kỹ năng vận dụng thành thạo các phần mềm mô phỏng,

10 tính toán trong vấn đề nghiên cứu

1d

- Có kỹ năng đọc, hiểu tài liệu bằng tiếng nước ngoài ứng

10 dụng trong vấn đề nghiên cứu

1e - Có kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề 10

1f

- Đề tài có giá trị khoa học, công nghệ; có thể ứng dụng

10 thực tiễn:

2a - Bố cục hợp lý, lập luận rõ ràng, chặt chẽ, lời văn súc tích 15

2b - Thuyết minh đồ án không có lỗi chính tả, in ấn, định dạng 5

3 Tổng điểm đánh giá: theo thang 100

Quy về thang 10 (lấy đến 1 số lẻ)

Trang 8

13 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Trang 9

KHOA CƠ KHÍ

CÂU HỎI PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

J Thông tin chung:

6 Lớp: 12CDT2 Số thẻ SV: 101120336

7 Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy bán hàng tự động

8 Người phản biện: ……… …….………… Học hàm/ học vị: ………

II Các câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời 3 ……….……….…… ………

………

4 ……… ………

………

Đáp án: (người phản biện ghi vào khi chấm và nộp cùng với hồ sơ bảo vệ) 3 ……….……….…… ………

………

4 ……… ………

………

Người phản biện

Trang 10

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

GV duyệt : PGS.TS Trần Xuân Tùy

Nội dung đã làm được bao gồm các vấn đề sau:

1 Nhu cầu thực tế của đề tài

Trải qua hơn 20 năm phát triển, nền công nghiệp nước ta đang gặp phải những thách thức vô cùng lớn Các sản phẩm công nghệ do các doanh nghiệp trong nước cung cấp cho thị trường đều là các sản phẩm lắp ráp, với tỉ lệ nội địa hóa khiêm tốn từ

10 đến 15% Vấn đề được nhận định là do sự thiếu các doanh nghiệp phụ trợ sản xuất các thiết bị cần thiết Với chính sách ưu tiên phát triển công nghiệp phụ trợ Nhiều nhà máy đã được xây dựng để sản xuất các thiết bị như ác quy, đèn…đặc biệt là các nhà máy sản xuất các bộ dây điện Mỗi loại may móc,tủ điện luôn có các bộ dây điện riêng

và các bộ dây điện này đã có kích thước được thiết kế từ trước Hằng ngày tại các nhà máy sản xuất dây điện phục vụ công nghiệp chế tạo hàng trăm bộ dây điện các chủng loại Nếu thực hiện việc cắt và tuốt dây bằng tay thì năng suất thấp, chất lượng sản phẩm không đảm bảo Vì vậy cần thiết phải tiến hành cơ khí hóa và tự động hóa quá trình cắt tuốt dây để nhằm nâng cao năng xuất lao động, đảm bảo chất lượng, sự thống nhất và tính đồng đều của sản phẩm

Tuy nhiên, một rào cản lớn cho việc đưa “ máy cắt tuốt dây điện tự động “ vào ứng dụng rộng rãi trong sản xuất là các máy trên thị trường hiện nay chủ yếu phần lớn

là do các nhà sản xuất nước ngoài chế tạo như Hàn Quốc, Trung Quốc… nên giá thành các máy là rất cao và việc vận hành cũng gặp nhiều khó khăn về vấn đề ngôn ngữ Trong quá trình vận hành, sử dụng nếu xảy ra hỏng hóc, việc sửa chữa phải phụ thuộc vào chuyên gia của hãng cung cấp Các phụ tùng thay thế cũng phải đặt mua từ nước ngoài nên làm tốn thời gian, chi phí cao và làm ảnh hưởng đến kế hoạch sản xuất của công ty

Trang 11

Nhằm mục tiêu khắc phục những khó khăn trên và mong muốn đóp góp một phần nhỏ sức mình vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, chúng em đã tiến

hành thực hiện đề tài “ Thiết kế máy cắt tuốt dây điện tự động”

2 Phạm vi nghiên cứu của đề tài tốt nghiệp:

✓ Tìm hiểu nguyên lý làm việc của máy cắt tuốt dây điện

✓ Phân tích, xây dựng và lựa chọn phương án thiết kế

✓ Tính toán, thiết kế các cụm chi tiết

✓ Nghiên cứu sử dụng Module ARDUINO UNO để điều khiển máy

✓ Tìm hiểu về Driver TB6560, kết nối giữa LCD và máy tính

3 Nội dung đề tài đã thực hiện :

✓ Số trang thuyết minh : 113 trang

✓ Thiết kế bộ phận kéo dây

✓ Thiết kế bộ phận cắt tuốt dây

• Có mô hình kèm CD

Đà Nẵng, Ngày 16 tháng 5 năm 2017

Sinh viên thực hiện

Trang 12

TT Họ tên sinh viên Số thẻ SV Lớp Ngành

1 Nguyễn Hiếu 101120344 12CDT2 Cơ Điện Tử

2 Trần Văn Cường 101120336 12CDT2 Cơ Điện Tử

1 Tên đề tài đồ án: Thiết kế máy cắt – tuốt dây điện tự động

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

-Lực cắt dây điện 2N

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

a Phần chung:

TT Họ tên sinh viên Nội dung

1 Nguyễn Hiếu Tìm hiểu về các phương pháp truyền động cơ khí ,các

cơ cấu cơ khí

2 Trần Văn Cường

1 Nguyễn Hiếu Tìm hiểu vể nguyên lý và cách lập trình Arduino

Uno.Tính toán cơ cấu truyền động

b Phần riêng:

1 Nguyễn Hiếu Thiết kế mô phỏng 3D solidword cho hệ thống

Trang 13

2 Trần Văn Cường -Bản vẻ sơ đồ mạch điện

1 Nguyễn Hiếu -Bản vẻ hệ thống kẹp dây

-Bản vẻ hệ thống cắt

-Bản vẻ hệ thống dẫn dây

b Phần riêng:

Th.S Nguyễn Đắc Lực Thiết kế máy cắt – tuốt dây điện tự động

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:…./… /201…

8 Ngày hoàn thành đồ án: … /… /201…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 201

Trang 14

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đồ án tuân thủ tốt các quy định về liêm chính học thuật: • Không bịa đặt, đưa ra các thông tin sai lệch so với nguồn trích dẫn;

• Không ngụy tạo số liệu trong quá trình khảo sát, thí nghiệm, thực hành, thực tập hoặc hoạt động học thuật khác;

• Không sử dụng các hình thức gian dối trong việc trình bày, thể hiện các hoạt động học thuật hoặc kết quả từ quá trình học thuật của mình;

• Không đạo văn, sử dụng từ ngữ, cách diễn đạt của người khác như thể là của mình, trình bày, sao chép, dịch đoạn, hoặc nêu ý tưởng của người khác mà không có trích dẫn

• Không tự đạo văn, sử dụng lại thông tin nghiên cứu của mình mà không có trích dẫn hoặc phân mảnh thông tin về kết quả nghiên cứu của mình để công bố trên nhiều ấn phẩm

Trang 15

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

Trang LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.2 Giới thiệu về máy 3

1.2.1 Thông số của máy: 3

1.2.2 Sơ đồ khối 4

1.2.3 Các bộ phận chính của máy 5

1.3 Sơ đồ động học của máy 5

1.4 Nguyên lý hoạt động 6

1.4.1 Nguyên lý hoạt động chung 6

1.4.2 Nguyên lý cắt dây, tuốt dây và điều chình cỡ dây 7

Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY 9

2.1 Phương án thiết kế bộ phận dẫn dây 9

2.2 Phương án thiết kế bộ phận kéo dây 9

2.2.1 Phương án hai trục cùng quay 9

2.2.2 Phương án một trục quay 14

2.2.3 Phương án lựa chọn 18

2.3 Phương án thiết kế bộ phận cắt tuốt dây điện 18

2.3.1 Phương án 1: Một lưỡi dao cố định và một lưỡi thực hiện chuyển động cắt 18

2.3.2 Phương án 2: Cả hai lưỡi dao cùng chuyển động thực hiên chuyển động cắt 19

2.3.3 Phương án lựa chọn 19 2.4 Phương án truyền động cho máy 19

2.4.1 Động cơ 19

Trang 16

2.4.2 Cơ cấu điều chỉnh khoảng cách 20

Chương 3: TỔNG QUAN CÁC PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM 21

3.1.Giới thiệu về ARDUINO 21

3.1.1.Giới thiệu chung 21

3.1.2.Các thông số kỹ thuật trên Arduino Uno 22

3.1.3.Các chân của ARDUINO 23

3.2.Giới thiệu các module trong hệ thống 24

3.2.1.Giao tiếp I2C cho LCD 24

3.2.2.Model hiển thị LCD 16x2 25

3.3 Động cơ bước 25

3.3.1 Các loại động cơ bước 26

3.3.2 Phương án lựa chọn 29

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 32

4.1 Bộ phận cấp dây 32

4.1.1 Cấu tạo 32

4.1.2 Tính toán thiết kế bộ phận cấp dây 32

4.2 Bộ phận kéo dây 34

4.2.1 Tính toán lực kéo dây và lực kẹp cần thiết 34

4.2.2 Thiết kế bộ truyền 34

4.2.3 Tính toán trục chủ động 37

4.2.4 Lựa chọn ổ lăn trục chủ động 41

4.2.5 Tính vítme đai ốc 42

4.3 Bộ phận cắt tuốt dây điện 45

4.3.1 Cấu tạo 45

4.3.2 Tính toán vítme 46

4.3.3 Thiết kế bộ truyền 50

Chương 5: CHƯƠNG TRÌNH 56

5.1 Chương trình cho toàn bộ hệ thống 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Trang 17

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Dây điện trong tủ điện công nghiệp 2

Hình 1.2 Bộ dây HB120 dùng cho xe HYUNDAI BUS 2

Hình 1.3 Các sản phẩm máy có thể sản xuất

4

Hình 1.4 Sơ đồ khối của máy 4

Hình 1.5 Sơ đồ động học máy 6

Hình 2.1 Bộ phận dẫn dây điện 9

Hình 2.2 Hệ thống dẫn động một cặp bánh răng trụ 10

Hình 2.3 Hệ thống dẫn động hai cặp bánh răng trụ 10

Hình 2.4 Hệ thống dẫn động một cặp bánh răng trụ có bổ sung cánh tay đòn 11 Hình 2.5 Hệ thống dẫn động dùng bộ truyền bánh răng nón 12

Hình 2.6 Hệ thống dẫn động dùng bộ truyền trục vít - bánh vít 12

Hình 2.7 Hệ thống dẫn động dùng trục các-đăng kép 13

Hình 2.8 Hệ thống dẫn động dùng bộ truyền xích 14

Hình 2.9 Hệ thống dẫn động trực tiếp 14

Hình 2.10 a) Hệ thống dẫn động dùng đai dẹt 15

Hình 2.11 Hệ thống dẫn động dùng đai răng 16

Hình 2.12 Hệ thống dẫn động dùng bánh răng 17

Hình 2.13 Hệ thống dẫn động dùng xích 17

Hình 3.1 – Arduino Uno 21

Hính 3.2 các chân của Arduino Uno 23

Hính 3.3.Module I2C giao tiếp màng hình LCD 16x2 24

Hình 3.4 – LCD 16x2 25

Hình 3.5 Cấu tạo động cơ biến từ trở 26

Hình 3.6 Cấu tạo động cơ đơn cực 27

Hình 3.7 Cấu tạo động cơ lưỡng cực 27

Hình 3.8 Mạch điều khiển động cơ bước biến từ trở 28

Hình 3.9 Mạch điều khiển động cơ bước đơn cực 28

Hình 3.10 Mạch điều khiển động cơ bước lưỡng cực 29

Hình 3.11 Mạch driver TB6560 30

Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý mạch TB6560 31

Hình 3.13 Sơ đồ kết nối mạch TB6560 31

Trang 19

LỜI MỞ ĐẦU

Trong sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp trong những thời gian qua, nước ta đang gặp phải những khó khăn và thách thức vô cùng lớn Vấn đề được nhận định là do sự thiếu các doanh nghiệp phụ trợ sản xuất các thiết bị cần thiết Với chính sách ưu tiên phát triển công nghiệp phụ trợ Nhiều nhà máy đã được xây dựng sản xuất các thiết bị như ác quy, đèn…đặc biệt là các nhà máy sản xuất các bó dây điện

Hằng ngày tại các nhà máy sản xuất dây điện phục vụ công nghiệp ôtô chế tạo hàng trăm bộ dây điện các chủng loại Nếu thực hiện việc cắt và tuốt dây bằng tay có năng suất thấp, chất lượng sản phẩm không đảm bảo Vì vậy cần thiết phải tiến hành

cơ khí hóa và tự động hóa quá trình cắt tuốt dây để nhằm nâng cao năng suất lao động

và đảm bảo chất lượng của sản phẩm Với mục tiêu trên và mong muốn đóp góp một phần nhỏ sức mình vào công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, chúng em

đã tiến hành thực hiện đề tài “ Thiết kế máy cắt tuốt dây điện tự động”

Mặc dù chúng em đã cố gắng, nhưng với vốn kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, nên trong quá trình thực hiện đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng

em mong nhận được sự chỉ bảo, góp ý từ thầy cô, và các bạn

Nhân đây, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến thầy giáo Nguyễn Đắc Lực và các

thầy giáo bộ môn đã giảng dạy, chỉ bảo cho em trong thời gian qua

Đà Nẵng, Ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Trang 20

Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hệ thống dây điện trong các tủ điện, phương tiện giao thông được thiết kế tinh

vi, tương đối phức tạp Hệ thống điện được chia là nhiều bộ dây như: bộ dây dẫn tín hiệu , bộ dây dẫn điều khiển động cơ, điều khiển đèn chiếu sáng …

Hình 1.1 Dây điện trong tủ điện công nghiệp

Hình 1.2 Bộ dây HB120 dùng cho xe HYUNDAI BUS

Trang 21

Hằng ngày tại các nhà máy sản xuất dây điện phục vụ công nghiệp ôtô chế tạo hàng trăm bộ dây điện các chủng loại Mỗi bộ dây đều có kích thước quy định sẵn, được thiết kế riêng cho từng loại xe khác nhau

Trước đây, việc đo đạc và cắt tuốt dây được thưc hiện bằng tay Công việc này đòi hỏi nhiều nhân công nhưng năng suất thấp, chất lượng sản phẩm không đồng đều,

đặc biệt là gây ra lãng phí dây Vì vậy việc sử dụng các máy “Cắt và tuốt dây điện tự

động” là rất cần thiết để nhằm nâng cao năng xuất lao động, nâng cao chất lượng sản

phẩm

Với mong muốn làm chủ được nguyên lý hoạt động của máy, từ đó thiết kế, chế tạo nên một chiếc máy cắt tuốt dây điện tự động có cấu tạo đơn giản, độ tin cậy cao, vật tư chế tạo thay thế có sẵn trên thị trường hoặc dễ gia công nhưng vẫn đảm bảo an toàn và đáp ứng đầy đủ các tính năng, có thể thay thế sản phẩm ngoại nhập với giá

thành chỉ bằng 1/3 Vậy nên chúng em quyết định chọn đề tài ”Thiết kế và chế tạo máy cắt tuốt dây điện tự động”

1.2 Giới thiệu về máy

Phạm vi nghiên cứu của đề tài : đưa ra các phương án hợp lý để thực hiện chế tạo máy cắt tuốt dây điện tự động

1.2.1 Thông số của máy:

Trang 23

+ Chức năng giao diện giao tiếp người dùng:

Cho phép nhập dữ liệu về số lượng sản phẩm, chiều dài sản phẩm, chiều dài tuốt…

* Bộ xử lý trung tâm (ARDUINO):

Thu thập dữ liệu từ các thiết bị đầu vào như Driver, bàn phím ma trận để điều khiển cơ cấu chấp hành theo chương trình Đồng thời chuyển các dữ liệu này lên phần mềm hiển thị LCD và nhận các lệnh điều khiển, cùng các thông số tính toán do phần mềm điều khiển gửi về

+ Máy cắt tuốt dây điện tự động bao gồm các bộ phận sau:

- Giao tiếp người dung: Ma trận phím

- Bộ xử lý trung tâm: ARDUINO UNO

- Bộ phận cấp dây điện

- Bộ phận dẫn hướng dây điện

- Cơ cấu kéo dây điện đúng chiều dài

- Cơ cấu cắt dây

- Động cơ và mạch điều khiển động cơ

- Hệ thống đèn báo hiệu

1.3 Sơ đồ động học của máy

- Gồm các bộ phận là:

Trang 24

1, 8 và 13: Động cơ bước

2 và 10: Con lăn cuốn dây chủ động

3 và 11: Con lăn cuốn dây bị động

Trang 25

Dây điện lấy từ bộ phận cấp dây được luồn qua bộ phận dẫn dây điện, đưa vào

bộ phận kéo dây Dây điện sẽ được kẹp chặt giữa 2 puly kéo dây với lực kẹp phù hợp,

được điều chỉnh bằng cơ cấu vít me-đai ốc

Từ dữ liệu chiều dài tổng thể của dây cũng như chiều dài phần cần tuốt vỏ do người vận hành cung cấp từ bàn phím ma trận vào phần mềm điều khiển sẽ tính toán

số xung cần cấp cho động cơ bước Các thông số xung sẽ được gữi về ARDUINO sau

đó ARDUINO thực hiện cấp xung cho động cơ bước hoạt động Động cơ bước thông qua bộ truyền đai thang để làm puly quay, kéo dây đạt đủ chiều dài cần thiết

+ Trong chế độ nhập dữ liệu bằng tay, người sử dụng nhập các thông số :

- Chiều dài dây

Hoặc chu trình cũng có thể dừng lại khi đã hoàn thành số lượng sản phẩm

1.4.2 Nguyên lý cắt dây, tuốt dây và điều chình cỡ dây

a Nguyên lý cắt dây

Dây được dẫn vào giữa cơ cấu cắt (6) thông qua ống dẫn dây (9) Puly kéo dây quay đủ số vòng quay nhất định để kéo dây đạt chiều dài cần thiết Dựa vào bộ truyền vítme bi động cơ (8) quay làm của cơ cấu cắt (5) duỗi ra tối đa để thực hiện cắt dây

b Nguyên lý tuốt dây

Để tuốt đầu dây phía bên trái, puly kéo dây (10 và 11) sẽ quay với số vòng được tính toán sao cho phần dây đã đi qua lưỡi cắt đạt đúng chiều dài cần tuốt vỏ Cơ cấu dao duỗi ra tới vị trí nhất định được tính toán sao cho vừa đủ cắt đứt lớp vỏ các điện nhưng không làm đứt phần lõi dây phía trong Puly kéo dây (10 và 11) sẽ đảo chiều quay để kéo dây lùi lại Do cụm dao (6) chưa lùi về nên sẽ có tác dụng tuốt vỏ dây

Trang 26

Để tuốt đầu dây phía bên phải, puly kéo dây sẽ quay đạt tổng chiều dài dây Cụm cơ cấu dao sẽ cắt đứt dây Puly kéo dây (2 và 3) sẽ đảo chiều quay với số vòng được tính toán sao cho phần dây nằm bên phải lưỡi cắt đạt đúng chiều dài cần tuốt vỏ

Cơ cấu dao (6) duỗi ra Puly kéo dây (2 và 3) sẽ đảo chiều quay kéo dây lùi lại Do cụm dao (6) chưa lùi về nên sẽ có tác dụng tuốt vỏ dây

Trang 27

Chương 2: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY

2.1 Phương án thiết kế bộ phận dẫn dây

Bộ phận dẫn dây điện có tác dụng làm cho dây điện thẳng ra và dẫn hướng cho dây điện Chính vì vậy nên ở đây chúng em chọn một cơ cấu đơn giản như sau:

Hình 2.1 Bộ phận dẫn dây điện

2.2 Phương án thiết kế bộ phận kéo dây

2.2.1 Phương án hai trục cùng quay

Để dẫn động hai trục cùng quay với yêu cầu có thể điều chỉnh khoảng cách giữa

hai trục, ta có thể có các phương án:

Trang 28

a Phương án dùng bộ truyền bánh răng trụ:

- Chiều cao ăn khớp của răng giảm khi ta tăng khoảng cách trục

- Khoảng điều chỉnh hẹp Muốn tăng khoảng điều chỉnh ta phải sử dụng bánh răng có mô-đun lớn

* Phương án dùng hai cặp bánh răng trụ

Hình 2.3 Hệ thống dẫn động hai cặp bánh răng trụ

+ Ưu điểm:

Trang 29

- Tránh được phải dùng bánh răng có mô-đun lớn

+ Nhược điểm:

- Tăng chi phí chế tạo

* Phương án dùng hai cặp bánh răng có bổ sung cánh tay đòn

Hình 2.4 Hệ thống dẫn động một cặp bánh răng trụ có bổ sung cánh tay đòn + Ưu điểm:

- Chiều cao răng ăn khớp không thay đổi khi điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục + Nhược điểm:

Trang 31

d Phương án dẫn động hai trục từ hai động cơ khác nhau

+ Ưu điểm:

- Kết cấu cơ khí đơn giản

- Điều chỉnh khoảng cách giữa 2 trục đơn giản, khả năng điều chỉnh rộng + Nhược điểm:

- Phần mạch điều khiển động cơ phức tạp do cần phải đồng bộ tốc độ quay giữa hai trục

Trang 32

- Cần đến cơ cấu căng xích

- Làm việc ồn, không thích hợp làm việc tốc độ cao

2.2.2 Phương án một trục quay

a Phương án dẫn động trực tiếp

Hình 2.9 Hệ thống dẫn động trực tiếp

Trang 33

- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau

- Làm việc êm, không gây ồn

- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu

- Nhờ vào sự trượt trơn của đai nên đề phòng sự quá tải xảy ra trên động cơ

- Kết cấu và vận hành đơn giản

+ Nhược điểm:

- Kích thước bộ tuyền đai lớn so với các bộ truyền khác: xích, bánh răng

- Tỉ số truyền thay đổi do hiện tượng trượt trơn giữa đai và bánh đai

- Tải trọng tác dụng lên trục và ổ lớn (thường gấp 2 - 3 lần so với bộ truyền bánh răng) do phải có lực căng đai ban đầu

- Tuổi thọ của bộ truyền đai thấp

Trang 34

c Phương pháp dùng đai răng

+ Ưu điểm:

- Có thể truyền động giữa các trục cách xa nhau

- Làm việc êm, không gây ồn

- Nhờ vào tính chất đàn hồi của đai nên tránh được dao động sinh ra do tải trọng thay đổi tác dụng lên cơ cấu

- Không có trượt, tỷ số truyền lớn, hiệu suất cao, yêu cầu lực căng ban đầu bé nên lực tác động lên trục và ổ nhỏ

- Kết cấu và vận hành đơn giản

+ Nhược điểm:

- Tuổi thọ của bộ truyền đai thấp

- Giá thành đắt hơn đai thang và đai dẹt

Trang 35

d Phương pháp dùng bánh răng

Hình 2.12 Hệ thống dẫn động dùng bánh răng

+ Ưu điểm:

- Kích thước nhỏ gọn, khả năng tải lớn

- Hiệu suất cao, có thể đạt tới 0.97 ÷ 0,98 trong một cấp

- Tỷ số truyền không thay đổi

- Tuổi thọ cao, làm việc tin cậy

Trang 36

+ Ưu điểm:

- Có thể truyền mômen xoắn và chuyển động giữa hai trục song song cách nhau tương đối xa

- Khuôn khổ kích thước nhỏ gọn hơn truyền động đai cùng công suất

- Không có hiện tượng trượt, tỷ số truyền trung bình ổn định

- Hiệu suất cao 0.96 ÷ 0.98

- Lực tác dụng lên trục và ổ nhỏ

+ Nhược điểm:

- Nhanh mòn bản lề, nhất là khi bôi trơn không tốt và làm việc ở nơi nhiều bụi

- Vận tốc tức thời của xích và đĩa bị dẫn không ổn định

- Có tiếng ồn lúc làm việc do va đập khi vào khớp

- Cần bôi trơn và điều chỉnh sức căng xích

- Kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo và bảo dưỡng chăm sóc cao hơn so với bộ truyền đai

2.2.3 Phương án lựa chọn

Ta chọn phương án dẫn động một trục quay và dùng hệ thống dẫn động bằng đai răng để truyền chuyển động từ động cơ đến trục quay

2.3 Phương án thiết kế bộ phận cắt tuốt dây điện

2.3.1 Phương án 1: Một lưỡi dao cố định và một lưỡi thực hiện chuyển động cắt

Trong phương án này, một lưỡi dao được giữ cố định Lưỡi dao còn lại được liên kết vào một cụm có thể chuyển động tịnh tiến Chuyển động tịnh tiến được tạo thành nhờ cơ cấu biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, như cơ cấu vítme đai ốc, thanh răng-bánh răng… Khi động cơ bước quay, thông qua bộ truyền đai răng,, lưỡi dao chuyển động tịnh tiến thực hiện cắt, tuốt vỏ

+ Phương án này có ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, dễ gia công và lắp ráp

- Chi phí thấp

+ Nhược điểm:

- Lực cắt không đều, tuy nhiên với vật liệu mềm thì ảnh hưởng của yếu tố này không đáng kể

Trang 37

2.3.2 Phương án 2: Cả hai lưỡi dao cùng chuyển động thực hiên chuyển động cắt

Trong trường hợp này, tương tự như phương án 1, ở đây ta dùng 1 nối trục và ở

bộ truyền vít me, để nói 2 trục vít me hướng ngược chiều răng với nhau Chuyển động tịnh tiến và ngược chiều của 2 lưỡi dao được tạo thành nhờ cơ cấu biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến, như cơ cấu vítme đai ốc, do răng ngược chiều nhau + Phương án này có ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, dễ gia công và lắp ráp

- Dải tốc độ điều khiển hẹp

- Phải có mạch nguồn riêng

b Động cơ xoay chiều (AC Motor)

+ Ưu điểm:

- Cấp nguồn trực tiếp từ điện lưới xoay chiều

- Đa dạng và rất phong phú về chủng loại, giá thành rẻ

+ Nhược điểm:

- Phải có mạch cách ly giữa phần điều khiển và cơ cấu chấp hành để

đảm bảo an toàn, momen khởi động nhỏ

- Mạch điều khiển tốc độ phức tạp, thường sử dụng biến tần

c Động cơ bước (Stepping Motor)

+ Ưu điểm:

- Điều khiển vị trí, tốc độ chính xác, không cần mạch phản hồi

- Dễ điều khiển tốc độ và chiều

Trang 38

- Mômen trên trục điều

- Điều khiển tốc độ chính xác nhờ hệ thống phản hồi

Trong đồ án này chúng em lựa chọn sử dụng động cơ bước

2.4.2 Cơ cấu điều chỉnh khoảng cách

a Bộ truyền vít me - đai ốc

+ Ưu điểm:

- Giá thành rẻ, dễ chế tạo

+ Nhược điểm:

- Ứng suất tiếp xúc lớn, ma sát lớn, hiệu suất thấp

- Khó loại trừ được khe hở giữa vít me và đai ốc

Trang 39

Chương 3: TỔNG QUAN CÁC PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM

SỬ DỤNG CHO SẢN PHẨM

3.1.Giới thiệu về ARDUINO

3.1.1.Giới thiệu chung

Đây là khối trung tâm, quan trọng nhất của hệ thống Mọi hoạt động liên quan đều được xử lý một cách chính xác thông qua các chương trình được lập trình trên thiết bị duy nhất này, đó chính là Arduino Uno

Hình 3.1 – Arduino Uno Arduino là một phần mềm lập trình đang rất được ưa chuộng, sử dụng để lập trình thiết kế các ứng dụng cần thiết Các chương trình được thực hiện trên arduino dễ hiểu, đơn giản hơn so với nhiều loại vi điều khiển khác Đồng thời, do arduino là phần mềm được nhiều người trên thế giới quan tâm, nghiên cứu nên ta có thể dễ dàng tìm được thư viện lập trình cho các thiết bị mà ta sử dụng

"Uno" có nghĩa là một bằng tiếng Ý và đã được lựa chọn để đánh dấu sự ra đời của Arduino phần mềm (IDE) 1.0 Ban Uno và phiên bản 1.0 của phần mềm Arduino (IDE) là phiên bản tài liệu tham khảo của Arduino, bây giờ phát triển đến phiên bản mới hơn Bo mạch Uno là lần đầu tiên trong một loạt các USB bảng Arduino, và mô hình tham chiếu cho nền tảng Arduino

Trang 40

3.1.2.Các thông số kỹ thuật trên Arduino Uno

Vi điều khiển ATmega328 (họ 8bit)

Điện áp hoạt động 5V – DC

Tần số hoạt động 16 MHz

Dòng tiêu thụ 30mA

Điện áp vào khuyên dùng 7-12V – DC

Điện áp vào giới hạn 6-20V – DC

Số chân Digital I/O 14 (6 chân PWM)

Số chân Analog 8 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 40 mA

Tiêu đề	Thiết kế máy cắt – tuốt dây điện tự động
Tác giả	Nguyễn Hiếu, Trần Văn Cường
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Đắc Lực
Trường học	Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Cơ Điện Tử
Thể loại	Đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	89
Dung lượng	1,88 MB