Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế bộ định vị 1 bậc tự do sử dụng cơ cấu mềm và cân bằng lực trong công nghệ chế tạo máy

• Tác giả: Lê Thành Đạt
• Người hướng dẫn: GVC. TS. Đặng Minh Phụng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế kết cấu mới và chế bộ định vị 01 bậc tự do sử dụng cơ cấu mềm tích hợp cơ cấu cân bằng lực ứng dụng trong hệ thống định vị chính xác
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỀ TÀI
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tổng quan về đề tài
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU MỀM
• 2.1. Giới thiệu về cơ cấu đàn hồi và ứng dụng
• 2.1.1. Tổng quan về cơ cấu
• 2.1.2. Cơ cấu mềm là gì?
• 2.1.3. Ứng dụng của cơ cấu mềm
• 2.1.3.1. Trong đời sống ngày thường
• 2.1.3.2. Trong lĩnh vực y tế
• 2.1.3.3. Ứng dụng cơ cấu đàn hồi trong các hệ cơ-điện có kích thước micron (MEMS)
• 2.2. Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng cơ cấu mềm
• 2.2.1. Nhược điểm của cơ cấu mềm
• 2.3. Các loại khớp mềm trong cơ cấu mềm
• 2.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.4.1. Nghiên cứu và thử nghiệm giai đoạn định vị tuân thủ 2 – DOF
• 2.4.2. Thiết bị định vị 2 – DOF
• 2.4.3. Cơ chế truyền động mới dựa trên định vị nano XY
• 2.5. Ứng dụng cơ cấu mềm vào định vị chính xác
• 3. CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 3.1. Bộ truyền động PZT
• 3.2. Phương pháp giả cứng (PRBM)
• 3.3. PRBM kết hợp với phương pháp Lagrange
• 3.4. Vật liệu gia công
• 3.5. Ứng dụng Ansys vào mô phỏng cơ cấu mềm
• 3.5.1. Phân tích phần tử hữu hạn (FEA – Finite Element Analysis)
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ TỐI ƯU CƠ CẤU ĐÀN HỒI
• 4.1. Thiết kế cần kết hợp với Scott-Russell
• 4.1.1. Ý tưởng thiết kế
• 4.1.2. Tính toán và thiết kế cơ cấu đàn hồi
• 4.1.3. Mô phỏng và so sánh kết quả
• 4.1.4. Tối ưu hóa và kết quả
• 4.2. Thiết kế dựa trên phỏng sinh học của con cào cào
• 4.2.1. Ý tưởng thiết kế
• 4.2.2. Thiết kế cơ cấu đàn hồi
• 4.2.3. Mô phỏng ansys
• 4.2.4. Tối ưu hóa bằng phương pháp RSM
• 4.2.5. Ảnh hưởng các biến đến kết quả
• 5. CHƯƠNG 5: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Gia công bộ định vị 01 – DOF bằng phương pháp gia công phay CNC
• 5.2. Đo thực nghiệm chuyển vị
• 5.3. Thực nghiệm tần số tự nhiên của cơ cấu đàn hồi
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tóm tắt

I. Thiết kế bộ định vị 1 bậc tự do

Thiết kế bộ định vị là trọng tâm của nghiên cứu này. Bộ định vị 1 bậc tự do (bộ định vị 1 bậc tự do) được thiết kế để đạt độ chính xác cao trong các hệ thống định vị chính xác. Nghiên cứu tập trung vào việc tích hợp cơ cấu mềm và cơ cấu cân bằng lực để tối ưu hóa hiệu suất. Cơ cấu mềm mang lại tính linh hoạt và giảm thiểu sai số, trong khi cơ cấu cân bằng lực đảm bảo sự ổn định của hệ thống. Quá trình thiết kế bao gồm việc sử dụng các phương pháp mô phỏng và tối ưu hóa để đạt được kết quả tốt nhất.

1.1. Ứng dụng cơ cấu mềm

Ứng dụng cơ cấu mềm trong thiết kế bộ định vị mang lại nhiều lợi ích. Cơ cấu mềm có khả năng biến dạng đàn hồi, giúp giảm thiểu ma sát và va đập. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống định vị chính xác, nơi độ chính xác và độ ổn định là yếu tố then chốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng cơ cấu mềm giúp cải thiện hiệu suất và độ bền của hệ thống.

1.2. Tích hợp cơ cấu cân bằng lực

Cơ cấu cân bằng lực được tích hợp để đảm bảo sự ổn định của hệ thống. Cơ cấu này giúp cân bằng các lực tác động lên hệ thống, từ đó giảm thiểu sai số và tăng độ chính xác. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp mô phỏng để tối ưu hóa cơ cấu cân bằng lực, đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau.

II. Công nghệ chế tạo máy

Công nghệ chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc chế tạo bộ định vị. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp gia công tiên tiến như phay CNC để chế tạo các chi tiết của bộ định vị. Quá trình gia công được thực hiện với độ chính xác cao, đảm bảo rằng các chi tiết đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật. Ngoài ra, nghiên cứu cũng tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình chế tạo để giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất.

2.1. Gia công phay CNC

Gia công phay CNC được sử dụng để chế tạo các chi tiết của bộ định vị. Phương pháp này mang lại độ chính xác cao và khả năng sản xuất hàng loạt. Nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm và kiểm tra các chi tiết sau khi gia công để đảm bảo rằng chúng đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật.

2.2. Tối ưu hóa quy trình chế tạo

Tối ưu hóa quy trình chế tạo là một phần quan trọng của nghiên cứu. Quá trình này bao gồm việc phân tích và cải thiện các bước trong quy trình chế tạo để giảm thiểu chi phí và thời gian sản xuất. Nghiên cứu đã sử dụng các phương pháp mô phỏng và thử nghiệm để đạt được kết quả tốt nhất.

III. Ứng dụng thực tiễn

Ứng dụng thực tiễn của bộ định vị 1 bậc tự do được nghiên cứu và đánh giá. Bộ định vị này có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm công nghệ chế tạo máy, robot, và y tế. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng bộ định vị mang lại hiệu suất cao và độ chính xác tốt trong các điều kiện thực tế. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong các ngành công nghiệp và công nghệ cao.

3.1. Ứng dụng trong công nghệ chế tạo máy

Ứng dụng trong công nghệ chế tạo máy là một trong những lĩnh vực chính của nghiên cứu. Bộ định vị được sử dụng để nâng cao độ chính xác và hiệu suất của các máy móc trong quá trình sản xuất. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng bộ định vị giúp cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu sai số trong quá trình sản xuất.

3.2. Ứng dụng trong y tế

Ứng dụng trong y tế là một hướng đi mới của nghiên cứu. Bộ định vị có thể được sử dụng trong các thiết bị y tế để đảm bảo độ chính xác và độ ổn định. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng bộ định vị giúp cải thiện hiệu quả của các thiết bị y tế và mang lại lợi ích cho bệnh nhân.