CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [7] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN 1.5 Thư viện đồ họa OpenGL kết hợp C++ Hình 1.9 Thư viện đồ họa OpenGL Chúng ta sử dụng ngôn ngữ lập trình Microsoft Víual C++ kết hợp với OpenGL. Hiện được dùng khá phổ biến trong ngành công nghiệp đồ họa: game, phát triển chương trình, thực tế ảo, mô phỏng thông tin, mô phỏng khoa học,. Ưu điểm của OpenGL là khả năng xử lí 3D mạnh mẽ và toàn diện.
Dù đã được hỗ trợ khá nhiều hàm và công cụ xử lí đồ họa, tuy nhiên việc xây dựng chương trình dùng OpenGL là khá phức tạp, đòi hỏi cao về thuật toán, xử lí tương tác, giao diện người dùng,… 1.6 Bài báo “Mô phỏng quá trình gia công bánh răng côn cong dạng cung tròn Gleason trên máy tính” của tác giả Phạm Phước Đăng, Lưu Đức Bình Đại học Bách Khoa, Đại Học Đà Nẵng. Bài báo trình bày về mô phỏng quá trình gia công bánh răng dùng phần mềm Pro/Engineer.10 Mô phỏng quá trình gia công bánh răng côn cong dạng cung tròn Gleason [6] CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [8] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN 1.7 Các chương trình tích hợp trong phần mềm CAD: AutoCAD VBA, Solidworks VBA, Inventor VBA Các phần mềm AutoCAD, Inventor, Solidworks dùng cầu nối ActiveX để ứng dụng ngôn ngữ lập trình điều khiển API. Hệ thống đối tượng và đoạn mã được xây dựng khá hoàn thiện, đáp ứng hầu hết các thao tác khi thực hiện bằng tay.
Ưu điểm của công cụ này là khả năng phát triển các ứng dụng dể dàng trên nền tảng các ứng dụng định sẵn, giao diện người dùng, tương tác sự kiện của phần mềm mẹ, khả năng tùy biến hầu như không hạn chế, lập trình sử dụng ngôn ngữ Visual basic phổ thông, những người không phải lập trình viên chuyên nghiệp có thể tiếp cận dể dàng và nhanh chóng. Tuy nhiên công cụ này cũng có những giới hạn nhất định, luôn phải gắn liền với phần mềm chính. *) Luận văn thạc sĩ: “Lập trình mô phỏng động học việc tạo dạng răng thân khai dùng thanh răng sinh" của tác giả Diệp Bảo Duy, Đại học Bách khoa TpHCM, 2010 Hình 1.11 Mô hình bánh răng trụ răng thẳng [14] CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [9] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN Đề tài này thực hiện trên nền Auto CAD dùng ngôn ngữ visual basic (AutoCAD VBA), mô phỏng việc tạo hình thân khai bánh răng trụ răng thẳng.
Chương trình mô phỏng việc tạo hình bánh răng thân khai với hiện tượng cắt chân răng, dịch chỉnh gần với quá trình gia công. Ngoài ra nó còn xuất được mô hình kĩ thuật số.4 Lựa chọn công cụ thực hiện - Các phần mềm mô phỏng gia công thương mại và trong trường học ở trên có hạn chế chỉ để thấy được quá trình gia công và kiểm tra lỗi mà không xuất ra được mô hình số, khả năng tùy biến thấp. - DDS là phương pháp khá tốt để mô phỏng bánh răng, nhưng hiện nay do nó chỉ chuyên về bánh răng nên không phổ biến trên thế giới và càng ít hơn ở Việt Nam. Vì đề tài hướng đến việc ứng dụng phổ biến hơn công nghệ mô phỏng nên dùng DDS không phù hợp.
- Bài báo của tác giả Phạm Phước Đăng và Lưu Đức Bình, Đại học Bách khoa Đà nẵng tuy đơn giản, dễ sử dụng với đầy đủ các công cụ hỗ trợ nhưng Pro/E là phần mềm chuyên về gia công khuôn mẫu, thao tác và chỉnh sửa khá phức tạp, khả năng tùy biến thấp, không có khả năng xuất ra các mô hình số. - Bài báo của tác giả Đào Ngọc Biên, Trường Đại Học Hàng hải dùng phần mềm Flash MX , dể sử dụng, khá nhẹ. Tuy nhiên nó không phải là phần mềm cơ khí, chỉ để trình diễn quá trình cắt bánh răng dùng thanh răng. - OpenGL là phần mềm chuyên lập trình game 3D nên sử dụng để hổ trợ cho kĩ thuật cơ khí là không phù hợp về tương lai, mặc khác việc sử dụng một ngôn ngữ lập trình độc lập C++ 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.
- Đề tài của tác giả Diệp Bảo Duy, Đại học Bách khoa TpHCM dùng AutoCAD VBA đáp ứng khá tốt việc mô phỏng, phần mềm phổ biến trong ngành cơ khí, nhưng phần mềm AutoCAD mạnh mẽ về 2D, còn trong 3D có nhiều hạn chế như hệ thống đối tượng chưa phong phú, toàn diện, khó xử lí được những yêu cầu cao của một đối tượng phức tạp trong lập trình 3D. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [10] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN 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 Inventor VBA là phù hợp hơn cả để thực hiện việc mô phỏng, vì các lý do sau: - Inventor hiện được sử dụng rất phổ biến và ngày càng phổ biến hơn, nên một chương trình chạy trên nền Inventor sẽ không gặp nhiều khó khăn trong việc phổ biến cũng như sử dụng, thao tác, chỉnh sửa dể dàng nhanh chóng, được trang bị thư viện khá phong phú, đa dạng, hỗ trợ cả thiết kế và lập trình. - Là phần mềm chuyên 3D với hệ thống đối tượng API rộng trong part, sheetmetal, assembly, quản lí khá tốt các đối tượng cũng như thuộc tính của đối tượng trong bản vẽ, có thể xuất sang AutoCad với chất lượng cao bằng việc thực hiện các hiệu chỉnh rộng khi xuất, đáp ứng khá đầy đủ nhu cầu lập trình một đối tượng phức tạp với hệ thống mã lập trình ngày càng được bổ sung, hoàn thiện.
- Xuất các mô hình số hoàn chỉnh. Các mô hình này được Inventor cung cấp đầy đủ các thông số như vật liệu, khối lượng, thể tích, mô men quán tính, tính ứng suất khi đặt tải,… Điêu này hổ trợ khá nhiều cho thiết kế. - Mô hình số có thể xuất sang nhiều dạng file như AutoCad (*.dwg), Catia (CATPart), Pro/E (*.sat), Step Files (*.stp, *step), …Nên có thể được gia công được trên các phần mềm CAD/CAM khác. Do đó, việc chọn thực hiện đề tài trên Inventor VBA là phù hợp.12 Phần mềm Inventor2013 của Autodesk CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CBHD: PGS.
PHẠM HUY HOÀNG [11] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết bánh răng thân khai Hình 2.1 Bánh răng thân khai, thanh răng sinh, cặp bánh răng CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [12] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN Bánh răng như là một hình ảnh đại diện của ngành cơ khí. Bộ truyền bánh răng mang nhiều ưu điểm rất cơ bản nên được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các cơ cấu truyền động, máy móc thiết bị… Các kĩ sư vẫn tiếp tục nghiên cứu để nâng cao hơn nữa khả năng làm việc và tính kinh tế của nó thế nhưng về mặt hình học gần như đã tối ưu với sự ra đời của lý thuyết đường thân khai. Trong khuôn khổ nội dung đề tài, tác giả chỉ khái quát một phần lý thuyết về bộ truyền bánh răng liên quan đến đề tài.1 Các thông số bánh răng và cặp bánh răng ăn khớp Hình 2.2 Minh họa các thuật ngữ cơ bản của bánh răng [3] CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CBHD: PGS.
PHẠM HUY HOÀNG [13] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN Hình 2.3 Cặp bánh răng ăn khớp [9] Hình 2.4 Cặp bánh răng trụ răng nghiêng [9] Trong đó: * - Hệ số chiều cao đỉnh răng h , hệ số này quyết định răng cao hay thấp. Chiều a * * cao của răng thường lấy h = 2,25. Các bánh răng tiêu chuẩn lấy h = 1. a a CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CBHD: PGS.
PHẠM HUY HOÀNG [14] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN - Góc nghiêng β, là góc làm bởi phương răng và mặt trụ. Phương răng có thể 0 nghiêng trái hay nghiêng phải, 0 ≤ β ≤ 45. - Đường kính vòng chia d và d , mm. Trong cặp bánh răng trụ răng nghiêng d = m.Z wt1 1 wt2 2 /cosβ (2.
- Đường kính vòng cơ sở d và d , mm. Là đường kính có đường thân khai b1 b2 được dùng làm biên dạng răng. b - Đường kính vòng tròn chân răng d và d , mm. f1 f2 - Đường kính vòng tròn đỉnh răng d và d , mm.
a1 a2 * * - Hệ số khe hở răng C ,thường lấy C = 0,25. * * - Chiều cao răng h, mm.7) a a f - Khoảng cách trục a , là khoảng cách giữa tâm bánh răng dẫn và bánh răng bị w dẫn; mm. w w1 w2 wt wt1 wt2 - Chiều dày đỉnh răng S , S , mm. Thường dùng S ≥ 0,2.
a1 a2 a - Chiều dày chân răng S , S mm. Kính thước S liên quan trực tiếp đến hiện f1 f2 f tượng gãy răng.1 Vòng chia: Hình 2.5 Minh họa vòng chia và điểm chia CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [15] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN Đường tiếp tuyến chung của hai vòng tròn cơ sở cắt đường nối tâm của chúng tại điểm chia P, điểm này xác định vòng chia, hay cách gọi thông thường là đường kính vòng chia. Từ tỉ số đường kính vòng chia ta xác định được tỉ số truyền.
Tỉ số truyền từ bánh răng 2 sang bánh răng 1 i= (2.2 Bước và mô đun Bước răng là khoảng cách đo trên vòng tròn chia của hai bánh răng cùng phia gần nhau nhất, là thông số đặc trưng cho kích thước của răng trên bánh răng. Bước răng trên bánh răng trụ răng nghiêng được đo trên phương vuông góc với phương răng p. Bước răng được đo trên phương tiếp tuyến của bánh răng p .10) p được tính bằng công thức: chu vi vòng chia πd p = = (2.11) số răng Z Z là số răng được đếm trên mặt bên của bánh răng.6 Góc nghiêng β Mô đun được đưa ra để việc tính toán bánh răng được dễ dàng hơn khi biết đường kính thay vì bước răng khi tính thông qua chu vi. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CBHD: PGS.
PHẠM HUY HOÀNG [16] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN Mô đun tiếp tuyến ( ) được tính theo công thức: = (2.13) Mô đun pháp tuyến ( ) được đo trên phương vuông góc với phương răng, là mô đun chuẩn, khi thiết kế phải chọn giá trị theo bảng mô đun chuẩn trong bảng dưới đây. Dãy 1 được ưu tiên khi chọn thiết kế.1 Bảng mô đun chuẩn theo chuẩn Nhật- JIS B 1701-1973. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CBHD: PGS. PHẠM HUY HOÀNG [17] HVTH: TRẦN NGỌC NHẪN 2.7 Góc áp lực α - Góc profile thanh răng sinh α, còn gọi là góc áp lực trên vòng tròn chia.
Là góc làm bởi tiếp tuyến chung của hai vòng lăn và đường w ăn khớp.
