Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Và Chế Tạo Mô Hình Đo Chuyển Vị Cho Cơ Cấu Large Deformation Hinge

• Tác giả: Nguyễn Thanh Hoàng
• Người hướng dẫn: PSG. Phạm Sơn Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Chế Tạo Mô Hình Đo Chuyển Vị Của Cơ Cấu Large Deformation Hinge
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lí do chọn đề tài
• 1.2. Giới thiệu về khớp nối
• 1.3. Khớp nối mềm
• 1.4. Phương pháp in 3D
• 1.5. Phần mềm GX WORKS 2
• 1.6. Phần mềm MatLab
• 1.7. Phần mềm Ansys workbench
• 1.8. Phần mềm Minitab
• 1.9. Phân tích ANOVA
• 1.10. Ứng suất
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
• 2.1. Thiết kế cơ cấu Large Deformation Hinge trong SOLIDWORK
• 2.2. Gia công và hoàn thiện mô hình đo
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM
• 3.1. Các bước thực hiện
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG
• 4.1. Mô phỏng mô hình đo trong phần mềm Ansys
• 4.2. Ứng dụng Matlab
• 4.3. Giới thiệu mạng Nơ-ron và lí do chọn mạng Nơ-ron
• 4.4. Các bước tiến hành
• 4.5. Tạo bộ dữ liệu
• 4.6. Tạo cấu trúc mạng
• 4.7. Đào tạo mạng
• 4.8. Sử dụng mạng Nơ-ron để dự đoán
• 4.9. Tối ưu bằng phương pháp Taguchi
• 4.10. Lí do sử dụng Taguchi
• 4.11. Các bước tiến hành
• 4.12. Xác định bộ thông số đầu vào
• 4.13. Sử dụng phần mềm Minitab 18 để thiết kế và lựa chọn mảng trực giao
• 4.14. Sắp xếp giá trị của các mức độ vào mảng trực giao đã tạo và tiến hành thí nghiệm
• 4.15. Phân tích dữ liệu và dự đoán mức độ tối ưu
• 4.16. Phân tích tỷ lệ S/N
• 4.17. Phân tích dữ liệu trên Anova
• 4.18. Ứng dụng phương pháp ANOVA trong phần mềm Minitab vào việc phân tích dữ liệu
• 4.19. Các bước tiến hành phân tích bằng phương pháp ANOVA
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. So sánh kết quả thu được
• 5.2. Kết luận tổng quan
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Chế tạo mô hình

Chế tạo mô hình là trọng tâm của luận văn, tập trung vào việc thiết kế và sản xuất mô hình đo chuyển vị cho cơ cấu Large Deformation Hinge. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm SOLIDWORK để thiết kế cơ cấu với kích thước chính 270x20x20(mm). Cơ cấu bao gồm hai đầu mút hình vuông và một trục hình chữ thập, được gia công bằng phương pháp in 3D. Kỹ thuật chế tạo được áp dụng để đảm bảo độ chính xác và khả năng đàn hồi của cơ cấu. Mô hình đo được thiết kế với các bộ phận hỗ trợ như ổ lăn và dây đai để truyền động và đo lường chuyển vị.

1.1 Thiết kế cơ cấu

Thiết kế cơ cấu Large Deformation Hinge được thực hiện trên SOLIDWORK với kích thước chi tiết và vị trí đặt lực được xác định rõ ràng. Cơ cấu bao gồm hai đầu mút hình vuông và một trục hình chữ thập, tạo điều kiện cho việc đo lường chuyển vị chính xác.

1.2 Gia công mô hình

Quá trình gia công mô hình sử dụng phương pháp in 3D, đảm bảo độ chính xác và khả năng đàn hồi của cơ cấu. Các thông số in 3D như độ dày lớp in (Layer Height) và độ đặc/rỗng (Infill) được điều chỉnh để tối ưu hóa chất lượng sản phẩm.

II. Đo chuyển vị

Đo chuyển vị là quá trình quan trọng để xác định độ biến dạng của cơ cấu Large Deformation Hinge. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng encoder và dây đai để đo lường chuyển vị, kết hợp với phần mềm GX WORKS 2 và MATLAB để xử lý dữ liệu. Các vị trí đo được xác định cách đều nhau trên trục, giúp thu thập dữ liệu chính xác về độ biến dạng. Phân tích chuyển động được thực hiện để đánh giá hiệu suất của cơ cấu trong các điều kiện tải khác nhau.

2.1 Phương pháp đo

Phương pháp đo chuyển vị sử dụng encoder và dây đai để truyền động và đo lường độ biến dạng. Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm GX WORKS 2 và MATLAB, đảm bảo độ chính xác cao.

2.2 Phân tích dữ liệu

Dữ liệu đo được phân tích để đánh giá độ biến dạng của cơ cấu. Các yếu tố ảnh hưởng như lực tác dụng và góc quay được xem xét để đưa ra kết luận về hiệu suất của cơ cấu.

III. Phân tích và ứng dụng

Phân tích chuyển động và cơ học vật rắn là hai khía cạnh quan trọng được đề cập trong luận văn. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phần mềm Ansys Workbench để mô phỏng và phân tích ứng suất trên cơ cấu. Phương pháp ANOVA được áp dụng để đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố như lực tác dụng và góc quay lên độ biến dạng. Kết quả phân tích cho thấy cơ cấu Large Deformation Hinge có khả năng ứng dụng cao trong các hệ thống cơ khí yêu cầu độ đàn hồi và chính xác.

3.1 Mô phỏng ứng suất

Phần mềm Ansys Workbench được sử dụng để mô phỏng ứng suất trên cơ cấu, giúp đánh giá độ bền và khả năng chịu tải của cơ cấu trong các điều kiện khác nhau.

3.2 Phân tích ANOVA

Phương pháp ANOVA được áp dụng để phân tích ảnh hưởng của các yếu tố như lực tác dụng và góc quay lên độ biến dạng của cơ cấu. Kết quả phân tích giúp tối ưu hóa thiết kế và hiệu suất của cơ cấu.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tế

Luận văn kết luận rằng mô hình đo chuyển vị cho cơ cấu Large Deformation Hinge đã được chế tạo thành công với độ chính xác cao. Kỹ thuật chế tạo và phân tích chuyển động đã được áp dụng hiệu quả để đánh giá hiệu suất của cơ cấu. Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong các lĩnh vực cơ khí yêu cầu độ đàn hồi và chính xác cao, như robot mềm và hệ thống cơ khí tự động. Cơ học vật rắn và phân tích ứng suất là những yếu tố quan trọng giúp cải thiện thiết kế và hiệu suất của cơ cấu trong tương lai.

4.1 Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy mô hình đo chuyển vị đạt độ chính xác cao, đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật. Các yếu tố ảnh hưởng như lực tác dụng và góc quay được phân tích chi tiết.

4.2 Ứng dụng thực tế

Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trong các lĩnh vực cơ khí yêu cầu độ đàn hồi và chính xác cao, như robot mềm và hệ thống cơ khí tự động. Các phương pháp phân tích và mô phỏng giúp cải thiện thiết kế và hiệu suất của cơ cấu.