Đồ án Tính toán, thiết kế và chế tạo tay máy gia nhiệt (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Tính toán, thiết kế và chế tạo tay máy gia nhiệt (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT GVHD: Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN SVTH: HUỲNH KỲ BÍNH MSSV: 11143011 SVTH: BÙI DANH DỰ MSSV: 11143023 SVTH: TRẦN CÔNG HƯỚNG MSSV: 11143073 S K L 0 0 4 1 0 3 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT Giảng viên hướng dẫn: Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Khóa HUỲNH KỲ BÍNH 11143011 111432B 2011-2015 BÙI DANH DỰ 11143023 111432B 2011-2015 TRẦN CÔNG HƢỚNG 11143073 111432A 2011-2015 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2015
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ khí chế tạo máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: HUỲNH KỲ BÍNH MSSV: 11143011 BÙI DANH DỰ MSSV: 11143023 TRẦN CÔNG HƯỚNG MSSV: 11143073 Tên đề tài: TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT. Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy. Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN. Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: 2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN: 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) 2.3.Kết quả đạt được:
4. 2.4. Những tồn tại (nếu có): 3. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa đƣợc 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c muc̣ 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 4. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên)
5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn Cơ khí chế tạo máy PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: HUỲNH KỲ BÍNH MSSV: 11143011 BÙI DANH DỰ MSSV: 11143023 TRẦN CÔNG HƯỚNG MSSV: 11143073 Tên đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT. Ngành đào tạo: Công nghệ chế tạo máy. Họ và tên GV phản biện: Th.S TRẦN THÁI SƠN. Ý KIẾN NHẬN XÉT 1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển) 3.Kết quả đạt được: 4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN: 5. Câu hỏi:
6. 6. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa đƣợc 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c muc̣ 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 7. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng năm 20 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên)
7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Tên sinh viên: MSSV: A. ĐÁNH GIÁ TT Mục đánh giá Điểm tối đa Điểm chấm 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 20 Đú ng format vớ i đầy đủ cả hình thứ c và nôị dung của cá c muc̣ 5 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 5 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành 5 3. Kỹ năng thuyết trình 30 Thuyết trình hiệu quả, tự tin, trình bày rõ ràng, mạch lạc, truyền cảm 10 hứng cho người nghe,có khả năng làm việc nhóm, Trả lời câu hỏi phản biện với ki ến thức về các vấn đề liên quan, hiểu 15 được ảnh hưởng của các giải pháp của mình Hiểu được trách nhiệm nghề nghiệp và đạo đức nghề nghiệp 3 Tr ang phuc̣ chỉnh tề và nghiêm tú c 2 TỔNG ĐIỂM 100 B. CÁC Ý KIẾN NHẬN XÉT KHÁC (Nếu có) C. KẾT LUẬN (Ghi rõ cần phải bổ sung, chỉnh sửa những mục gì trong ĐATN) Ngày tháng năm 20 Người nhận xét (Ký và ghi rõ họ tên)
8. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc Bộ môn công nghệ chế tạo máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hƣớng dẫn: Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN Sinh viên thực hiện: HUỲNH KỲ BÍNH MSSV: 11132011 BÙI DANH DỰ MSSV: 11143023 TRẦN CÔNG HƢỚNG MSSV: 11143073 1. Tên đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT TRÊN MÁY ÉP PHUN (Phần cơ khí) 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu: Thông số máy ép phun SW-120B. Khối lƣợng thiết bị gia nhiệt cần di chuyển là 15 Kg. 3. Nội dung chính của đồ án: Khảo sát các kiểu tay máy trên máy ép phun. Đƣa ra các phƣơng án thiết kế. Lựa chọn phƣơng án thiết kế. Tính toán để chọn động cơ, cụm vít-me đai ốc, thanh ray, con trƣợt phù hợp với yêu cầu đề ra. Tính toán thiết kế bộ truyền đai răng. Thiết kế mô hình tay máy gia nhiệt cho máy ép phun. + Mô hình 3D. + Xuất bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp, bản vẽ phân rã. Kiểm nghiệm bền cơ cấu. Tìm hiểu và mua các chi tiết tiêu chuẩn: vít-me, thanh ray, con trƣợt, ổ lăn, Tìm hiểu và mua vật liệu cho các chi tiết máy. Gia công các chi tiết. Lắp ráp thành tay máy. 4. Các sản phẩm dự kiến Tập thuyết minh và bản vẽ tính toán tay máy. File 3D thiết kế tay máy. Tay máy gia nhiệt 3 bậc tự do (phần cơ khí). ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG I
9. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN 5. Ngày giao đồ án: 26/3/2015 6. Ngày nộp đồ án: 22/7/2015 TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Đƣợc phép bảo vệ (GVHD ký, ghi rõ họ tên) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG II
10. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN LỜI CAM KẾT - Tên đề tài: CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT - GVHD: Th.s TRẦN MINH THẾ UYÊN - Họ tên sinh viên: HUỲNH KỲ BÍNH MSSV: 11143011 Lớp: 111432B Địa chỉ sinh viên: sinh viên trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật tp.Hồ Chí Minh Số điện thoại liên lạc: 01658969322 Email: kybinh93@gmail.com - Họ tên sinh viên: BÙI DANH DỰ MSSV: 11143023 Lớp: 111432B Địa chỉ sinh viên: sinh viên trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật tp.Hồ Chí Minh Số điện thoại liên lạc: 01664486952 Email: buidu174@gmail.com - Họ tên sinh viên: TRẦN CÔNG HƢỚNG MSSV: 11143073 Lớp: 111432A Địa chỉ sinh viên: sinh viên trƣờng đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật tp.Hồ Chí Minh Số điện thoại liên lạc: 01636543410 Email: tranconghuong93@gmail.com - Ngày nộp khoá luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tôi xin cam đoan khoá luận tốt nghiệp (ĐATN) này là công trình do chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Tôi không sao chép từ bất kỳ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm”. Tp. Hồ Chí Minh, ngày . tháng . năm 20 Ký tên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG III
11. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã nhận đƣợc nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy, gia đình và bạn bè. Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đén thầy Th.S Trần Minh Thế Uyên đã tận tình hƣớng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình làm khóa luận. Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trƣờng ĐH Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã trang bị cho chúng em những kiến thức đại cƣơng cũng nhue kiến thức chuyên ngành, giúp chúng em có đƣợc cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học tập. Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện,quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp. Sinh viên thực hiện Huỳnh Kỳ Bính Trần Công Hướng Bùi Danh Dự ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG IV
12. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đề tài: CHẾ TẠO TAY MÁY GIA NHIỆT Nhóm chúng em nghiên cứu về tay máy robot, kết cấu cơ khí của tay máy. Trong đồ án này, chúng em tìm hiểu nguyên lý, cấu tạo các dạng chuyển động của tay máy để lựa chọn kết cấu phù hợp nhất với đề tài. Đồ án bao gồm các phần nhƣ sau: - Tính toán chọn trục vitme-đai ốc, ray dẫn hƣớng, động cơ cho 3 phƣơng chuyển động. - Thiết kế kết cấu 3 phƣơng chuyển động. - Chế tạo tay máy 3 phƣơng chuyển động. Sinh viên thực hiện Huỳnh Kỳ Bính Trần Công Hướng Bùi Danh Dự ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG V
13. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN I LỜI CAM KẾT III LỜI CẢM ƠN IV TÓM TẮT ĐỒ ÁN V MỤC LỤC VI DANH MỤC HÌNH VẼ VIII DANH MỤC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC SƠ ĐỒ X CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 1 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu 1 CHƢƠNG 2: TỔ NG QUAN VỀ ROBOT 3 2.1 Sơ lƣợc về quá trình phát triển 3 2.2 Phân loại robot tay máy 4 2.3 Ứng dụng của robot tay máy 8 CHƢƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 CHƢƠNG 4: PHƢƠNG HƢỚ NG VÀ CÁ C GIẢ I PHÁ P VỀ CHẾ TẠO TMGN 33 4.1 Yêu cầu của đề tài 33 4.2 Các phƣơng án thiết kế tay máy gia nhiệt 33 4.2.1 Phƣơng án 1 33 4.2.2 Phƣơng án 2 34 4.3 Lựa chọn phƣơng án 35 CHƢƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TAY MÁY GIA NHIỆT 36 5.1 Tính toán cụm trục Z 36 5.1.1 Tính toán vitme trục Z 36 5.1.2 Tính toán chọn động cơ trục Z 39 5.1.3 Chọn gối đỡ trục Z 42 5.1.4 Tính toán chọn đai răng trục Z 42 5.1.5 Tính toán ray dẫn hƣớng trục Z 45 5.1.6 Kết quả thiết kế trục Z 49 5.2 Tính toán cụm trục X 50 5.2.1 Tính toán vitme trục X 50 5.2.2 Tính toán chọn động cơ trục X 54 5.2.3 Chọn gối đỡ trục X 56 5.2.4 Tính toán chọn đai răng trục X 56 5.2.5 Tính toán ray dẫn hƣớng trục X 60 5.2.6 Kết quả thiết kế trục X 63 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG VI
14. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN 5.3 Tính toán cụm trục Y 64 5.3.1 Tính toán vitme trục Y 64 5.3.2 Tính toán chọn động cơ trục Y 68 5.3.3 Chọn gối đỡ trục Y 71 5.3.4 Tính toán chọn đai răng trục Y 71 5.3.5 Tính toán ray dẫn hƣớng trục Y 74 5.3.6 Kết quả thiết kế trục Y 79 5.4 Hình ảnh thiết kế tay máy gia nhiệt 80 5.5 Kiểm nghiệm bền một số cơ cấu 81 5.5.1 Thanh nối bộ phận gia nhiệt 81 5.5.2 Tay máy ngang 83 5.5.3 Tấm nối con trƣợt trục Y 85 CHƢƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM 87 6.1 Chế tạo và lắp ráp cụm trục Y 87 6.2 Chế tạo và lắp ráp cụm trục X 96 6.3 Chế tạo và lắp ráp cụm trục Z 104 6.4 Hình ảnh sản phẩm lắp ráp tay máy gia nhiệt 108 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ. 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG VII
15. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN DANH MỤC HÌNH VẼ Trang - Hình 2.1: Tàu thám hiểm Viking 3 - Hình 2.2: Robot đƣợc lập trình đầu tiên 4 - Hình 2.3: Không gian làm việc của robot tọa độ vuông góc 4 - Hình 2.4: Không gian làm việc của robot tọa độ trụ 5 - Hình 2.5: Không gian làm việc của robot tọa độ cầu 5 - Hình 2.6: Không gian làm việc của robot SCARE 5 - Hình 2.7: Một robot gắp- đặt 7 - Hình 2.8: Một loại cánh tay robot dung để sơn 8 - Hình 2.9: Robot hàn trong nhà máy xe hơi 8 - Hình 3.1: Phƣơng pháp cố định- cố định ( trục vitme) 9 - Hình 3.2: Phƣơng pháp cố định- đỡ ( trục vitme) 9 - Hình 3.3: Phƣơng pháp cố định- tự do ( trục vitme) 9 - Hình 3.4: Cơ chế di chuyển ngang ( trục vitme) 10 - Hình 3.5: Cơ chế di chuyển dọc ( trục vitme) 11 - Hình 3.6: Hình dạng ray dẫn hƣớng 22 - Hình 3.7: Hƣớng moment tác dụng lên ray trƣợt 23 - Hình 3.8: Hƣớng tải trọng tác dụng ( con trƣợt ) 30 - Hình 3.9: Hƣớng tải trọng tác dụng và moment tác dụng ( con trƣợt ) 30 - Hình 4.1: Cánh tay gia nhiệt dung bàn nâng 33 - Hình 4.2: Tay máy gia nhiệt 34 - Hình 6.1: Đế tay máy trục Y 89 - Hình 6.2: Đế vitme trục Y 91 - Hình 6.3: Tấm nối băng trƣợt trục Y 93 - Hình 6.4: Tấm nối đai ốc trục Y 95 - Hình 6.5: Lắp ráp cụm trục Y 95 - Hình 6.6: Tay máy ngang trục X 98 - Hình 6.7: Tấm nối băng trƣợt trục X 100 - Hình 6.8: Tấm nối đai ốc trục X 102 - Hình 6.9: Trục định vị trục X 103 - Hình 6.10: Lắp ráp cụm trục X 103 - Hình 6.11: Lắp ráp cụm trục Z 107 - Hình 6.12: Lắp ráp tay máy gia nhiệt 108 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG VIII
16. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang - Bảng 3.1: Lực dọc trục biến thiên theo từng cấp 12 - Bảng 3.2: Hệ số tải trọng 14 - Bảng 3.3: Các thông số của đai răng 20 - Bảng 3.4: Hệ số an toàn tĩnh 23 - Bảng 5.1: Lực dọc trục của trục Z 37 - Bảng 5.2: Thông số vitme-đai ốc trục Z 38 - Bảng 5.3: Thông số động cơ trục Z 41 - Bảng 5.4: Thông số ray dẫn hƣớng trục Z 45 - Bảng 5.5: Lực dọc trục của trục X 51 - Bảng 5.6: Thông số vitme-đai ốc trục X 53 - Bảng 5.7: Thông số động cơ trục X 55 - Bảng 5.8: Thông số ray dẫn hƣớng trục X 60 - Bảng 5.9: Lực dọc trục của trục Y 65 - Bảng 5.10: Thông số vitme-đai ốc trục Y 67 - Bảng 5.11: Thông số động cơ trục Y 70 - Bảng 5.12: Thông số ray dẫn hƣớng trục Y 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG IX
17. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN DANH MỤC SƠ ĐỒ Trang - Sơ đồ 3.1: Lực dọc trục biến thiên theo từng cấp 12 - Sơ đồ 3.2: Lực dọc trục biến thiên tƣơng tự giống đƣờng thẳng 12 - Sơ đồ 3.3: Lực dọc trục biến thiên theo đƣờng sin1 13 - Sơ đồ 3.4: Lực dọc trục biến thiên theo đƣờng sin2 13 - Sơ đồ 3.5: Hệ số cững vững 25 - Sơ đồ 3.6: Hệ số nhiệt độ 25 - Sơ đồ 3.7: Hệ số ma sát trong con trƣợt 27 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRANG X
18. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện tại, trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh có một máy ép nhựa sử dụng tay máy bằng khí nén để điều khiển bộ phận gia nhiệt. Qua khảo sát, tay máy này hoạt động tốt nhưng chỉ có di chuyển lên xuống là tự động, còn di chuyển qua lại thì thực hiện bằng tay, chưa đáp ứng được nhu cầu về tự động hóa nên nhóm chúng em tiến hành nghiên cứu và chế tạo tay máy tự động hóa hóa hoàn toàn theo ba phương phù hợp với máy ép. 1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Hiện nay, có nhiều loại robot được sử dụng trong sản xuất với nhiều bậc tự do. Việc trang bị kiến thức về tay máy robot cho sinh viên kỹ thuật là rất quan trọng. Việc chế tạo thành công tay máy robot sử dụng động cơ servo sẽ giúp cho máy ép nhựa hoạt động được hết công suất của máy, giúp cho học tập và làm việc được hiệu quả hơn. 1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Thiết kế, chế tạo tay máy gia nhiệt ba bậc tự do. Tìm hiểu, làm quen với việc nghiên cứu khoa học và áp dụng những kiến thức đã được trang bị vào thực tế. Mặt khác, việc nghiên cứu thực hiện đề tài góp phần nâng cao kiến thức, tiếp cận được với những vấn đề của thực tế. 1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Tham khảo các mẫu tay máy đã có, từ đó lựa chọn cấu trúc hợp lý để triển khai chế tạo. Vẽ phác thảo mô hình, chọn sơ bộ các chi tiết cho tay máy, tính toán để giải các bài toán động học, động lực học, từ kết quả tính toán để kiểm tra các thông số của các chi tiết có đạt được yêu cầu hay không. 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Ngoài sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn thì các phương pháp nghiên cứu chủ yếu là: - Tham khảo tài liệu: cấu tạo của tay máy gồm nhiều bộ phận, chi tiết ghép lại vì vậy cần phải tham khảo nhiều loại tài liệu kể cả tiếng việt và tiếng anh để có một nền tảng kiến thức hoàn chỉnh, có cái nhìn tổng quan chính xác về toàn bộ quá trình chế tạo robot tay máy. - Truy cập mạng Internet: Internet là tài liệu phong phú và hữu ích cho con người. Nó chứa đựng nhiều thông tin mới nhất, những tiến bộ của khoa học kỹ thuật. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang1
19. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN - Tự nghiên cứu: sau khi đã tham khảo tài liệu, ý kiến của giảng viên hướng dẫn và tìm thông tin trên internet, chúng em phải tự nghiên cứu đưa ra phương pháp thiết kế, chế tạo phù hợp với khả năng, và một mô hình tay máy phù hợp nhất với máy ép nhựa. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang2
20. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ROBOT 2.1 Sơ lƣợc về quá trình phát triển Nhu cầu nâng cao sản xuất và chất lượng sản phẩm ngày càng đòi hỏi ứng dụng rộng rãi các phương tiện tự động hóa sản xuất. Xu hướng tạo ra những dây chuyền thiết bị tự động có tính linh hoạt cao đang được hình thành. Các thiết bị này đang dần thay thế các máy tự động “cứng” chỉ đáp ứng một việc nhất định trong lúc thị trường luôn luôn đòi hỏi thay đổi mặt hàng về chủng loại, về kích cỡ và về tính năng, Vì thế ngày càng tăng nhanh nhu cầu ứng dụng robot để tạo ra các hệ thống sản xuất tự động linh hoạt. Thuật ngữ “robot” lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” của Karel Capek. Theo tiếng Séc thì robot có nghĩa là người tạp dịch. Những robot thực sự có ích được nghiên cứu để ứng dụng vào công nghiệp thực sự lại là những tay máy. Vào năm 1948, nhà nghiên cứu Goertz đã nghiên cứu chế tạo loại tay máy điều khiển từ xa, và cùng năm đó hãng General Mills chế tạo tay máy gần như tương tự sử dụng cơ cấu tác động là những động cơ điện kết hợp với cử hành trình. Đến năm 1954, Goertz tiếp tục chế tạo một dạng tay máy sử dụng động cơ servo và có thể nhận biết lực tác động lên khâu cuối. Sử dụng những thành quả đó, vào năm 1956 hãng General Mills cho ra đời tay máy hoạt động trong công việc khảo sát đáy biển. Năm 1952, máy điều khiển chương trình số đầu tiên ra đời tại Học Viện Công Nghệ Massachsetts (Hoa Kỳ). Trên cơ sở đó năm 1954, George Devol đã thiết kế robot lập trình điều khiển bằng chương trình số đầu tiên nhờ một thiết bị do ông phát minh gọi là thiết bị chuyển khớp được lập trình. Joseph Engelberger, người mà ngày nay thường được gọi là cha đẻ của robot công nghiệp, đã thành lập hãng Unimation sau khi mua bản quyền thiết bị của Devol và sau đó đã phát triển những thế hệ robot theo chương trình. Năm 1962, robot Unimation đầu tiên được đưa vào sử dụng tại hãng General Motors; năm 1976 cánh tay robot đầu tiên trong không gian đã được sử dụng trên tàu thám hiểm Viking của cơ quan Không Gian NASA của Hoa Kỳ để lấy mẫu đất trên sao Hỏa. Hình 2.1: Tàu thám hiểm Viking ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang3
21. TAY MÁY GIA NHIỆT Th.S TRẦN MINH THẾ UYÊN Trong hoạt động sản xuất, đa số những robot công nghiệp có hình dạng của “cánh tay cơ khí”, cũng chính vì vậy mà đôi khi ta gặp thuật ngữ người máy_tay máy trong những tài liệu tham khảo và giáo trình về robot. Hình 2.2: Robot được lập trình đầu tiên do George Devol thiết kế 2.2 Phân loại robot tay máy Trong công nghiệp người ta sử dụng những đặc điểm khác nhau cơ bản nhất của robot để giúp cho việc nhận xét đánh giá được dễ dàng đối với từng loại robot từ đó ứng dụng cho phù hợp với từng mục đích và nhiệm vụ của mỗi loại công việc. Có nhiều phương pháp để phân loại robot tay máy, tùy theo kết cấu, ứng dụng của mỗi loại robot, tuy nhiên thông thường thì có 4 yếu tố chính để phân loại robot như sau: theo dạng hình học của không gian hoạt động, theo thế hệ robot, theo bộ điều khiển, theo nguồn dẫn động. 2.2.1 Phân loại theo dạng hình học của không gian hoạt động 2.2.1.1 Robot tọa độ vuông góc (carterian robot) Robot loại này có ba bậc chuyển động cơ bản gồm ba chuyển động tịnh tiến dọc theo ba trục vuông góc Hình 2.3: Không gian làm việc của robot tọa độ vuông góc ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang4
22. S K L 0 0 2 1 5 4