I. Thiết kế máy thí nghiệm
Phần này tập trung vào thiết kế máy thí nghiệm cơ cấu đàn hồi. Đề tài đề cập đến việc thiết kế cơ cấu gá chi tiết và tác dụng lực sử dụng cảm biến lực (Salient LSI keyword: cảm biến lực; Salient Keyword: thiết kế; Semantic Entity: máy thí nghiệm, cơ cấu đàn hồi; Salient Entity: thiết kế máy thí nghiệm; Close Entity: cơ cấu gá chi tiết). Tính toán công suất động cơ là một khía cạnh quan trọng, đảm bảo máy hoạt động hiệu quả. Hồ sơ bản vẽ bao gồm tổng thể hệ thống, các cụm chi tiết và chi tiết riêng lẻ. Thiết kế phần điều khiển và thu thập dữ liệu trên máy tính cũng được xem xét kỹ lưỡng. Phần mềm thiết kế cơ khí như CreO 3.0 được sử dụng. An toàn máy móc là một yếu tố được nhấn mạnh trong quá trình thiết kế. Các tiêu chuẩn thiết kế được tuân thủ nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng và độ bền của máy.
1.1 Lựa chọn phương án thiết kế
Ba phương án thiết kế được xem xét: máy thí nghiệm tác dụng lực bằng tay quay, máy thí nghiệm tác dụng lực bằng hệ thống thủy lực, và máy thí nghiệm tác dụng lực sử dụng động cơ. Mỗi phương án có ưu nhược điểm riêng. Phương án sử dụng động cơ được chọn vì khả năng kiểm soát lực chính xác và tự động hóa cao. Việc lựa chọn động cơ dựa trên tính toán công suất truyền động (Semantic LSI keyword: chế tạo máy thí nghiệm, mã thí nghiệm cơ cấu đàn hồi; Salient LSI keyword: công suất động cơ). Động cơ điện một chiều và động cơ điện xoay chiều được phân tích so sánh. Chọn khớp nối trục phù hợp đảm bảo truyền động ổn định và hiệu quả. Vật liệu chế tạo được lựa chọn dựa trên tính chất cơ lý, độ bền và chi phí. Phương pháp gia công được lựa chọn sao cho phù hợp với vật liệu và yêu cầu về độ chính xác của chi tiết. Các tiêu chuẩn về an toàn máy móc được đặt lên hàng đầu trong quá trình lựa chọn.
1.2 Thiết kế chi tiết máy
Phần này tập trung vào thiết kế chi tiết máy (Salient LSI keyword: thiết kế cơ khí). Tính toán bộ truyền trục vít me đai ốc bi được thực hiện cẩn thận để đảm bảo độ bền và độ chính xác. Yêu cầu kỹ thuật của vít me đai ốc bi được xác định rõ ràng. Lựa chọn sơ bộ bộ truyền dựa trên các thông số kỹ thuật và tiêu chuẩn. Tính toán độ bền kéo (hoặc nén) được thực hiện để đảm bảo an toàn vận hành. Thiết kế ổ đỡ và chặn bi đảm bảo sự ổn định và giảm ma sát. Lựa chọn, tính toán cơ cấu dẫn hướng (Semantic LSI keyword: cơ cấu đàn hồi, đo lường cơ cấu đàn hồi; Salient LSI keyword: cơ cấu dẫn hướng), bao gồm lựa chọn kiểu lắp đặt, tính toán khả năng chịu tải. Thiết kế phần thân máy, bàn trượt và gối trượt được thực hiện dựa trên các yêu cầu về độ cứng vững, khả năng chịu lực và tính thẩm mỹ. Vật liệu chế tạo được lựa chọn để phù hợp với yêu cầu về độ bền và khả năng chống ăn mòn.
II. Chế tạo và Thí nghiệm
Phần này tập trung vào chế tạo máy thí nghiệm (Semantic LSI keyword: chế tạo máy móc, gia công cơ khí; Salient LSI keyword: chế tạo; Salient Keyword: thí nghiệm). Quá trình chế tạo mô hình máy thử nghiệm lực được mô tả chi tiết. Kiểm tra những chi tiết chịu lực trực tiếp bằng ANSYS (Salient LSI keyword: mô phỏng, phân tích ứng suất; Semantic Entity: phần mềm ANSYS, mô phỏng phần tử hữu hạn; Salient Entity: phân tích ứng suất; Close Entity: kiểm tra bền) để đảm bảo độ bền. Thiết kế hệ thống thu nhận và xử lý tín hiệu, bao gồm thiết bị đo lực loadcell, board STM32F103RCT6 và phần mềm xử lý dữ liệu (Semantic LSI keyword: phần mềm xử lý dữ liệu, thu thập dữ liệu; Salient LSI keyword: loadcell). Nguyên lý hoạt động của hệ thống được giải thích rõ ràng. Kết quả thực nghiệm về đo lực đầu ra của cơ cấu đàn hồi được trình bày và phân tích. Các biểu đồ minh họa kết quả thí nghiệm được sử dụng để tăng tính trực quan.
2.1 Hệ thống thu nhận và xử lý dữ liệu
Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và xử lý dữ liệu thí nghiệm. Loadcell là thiết bị đo lực chính xác. Nguyên lý hoạt động của loadcell dựa trên sự biến đổi điện trở khi chịu lực. Thông số kỹ thuật cơ bản của loadcell được nêu rõ. Board STM32F103RCT6 là bộ vi điều khiển trung tâm, xử lý tín hiệu từ loadcell và truyền dữ liệu đến máy tính. Phần mềm được phát triển để thu thập, hiển thị và phân tích dữ liệu. Giao diện người dùng thân thiện giúp người dùng dễ dàng sử dụng và thao tác. Kết quả thí nghiệm được lưu trữ và xuất ra dưới nhiều định dạng khác nhau. Độ chính xác của hệ thống được đánh giá và kiểm chứng.
2.2 Kết quả và phân tích
Kết quả đạt được bao gồm thiết kế cơ khí, kiểm tra bền bằng ANSYS, hệ thống điện và kết quả thực nghiệm. Kết quả thực nghiệm chứng minh máy thí nghiệm hoạt động hiệu quả và chính xác. So sánh kết quả thực nghiệm với kết quả lý thuyết để đánh giá độ tin cậy của mô hình. Phân tích nguyên nhân của các sai số nếu có. Đề xuất cải tiến cho thiết kế và chế tạo máy trong tương lai. Ứng dụng thực tế của máy thí nghiệm được đề cập. Giá trị khoa học và tính khả thi của đề tài được khẳng định. Tài liệu tham khảo được liệt kê đầy đủ.
