Chương 1: Giới thiệu Chương 2: Tổng quan Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Thiết kế cơ khí Chương 5: Thiết kế mạch điện Chương 6: Giải thuâ ̣t điều khiển và lâ ̣p trình Chương 7: Thực nghiệm và kế t quả thực tế Chương 8: Kế t luâ ̣n và hướng phát triển 3 do an TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu chung về môn bóng bàn Bóng bàn có nguồn gốc từ nước Anh, vốn là một trò giải trí sau giờ ăn tối của giới thượng lưu dưới thời Nữ hoàng Victoria của thập niên 1880. Bóng bàn bắt đầu phát triển và phổ biến từ năm 1901 khi những cuộc đấu bóng bàn được tổ chức, những cuốn sách viết về bóng bàn bắt đầu xuất hiện, và một giải vô địch thế giới không chính thức được tổ chức vào năm 1902. Năm 1921 Tổ chức Bóng bàn được thành lập ở Anh, và Liên đoàn Bóng bàn Thế giới (ITTF) được thành lập tiếp theo năm 1926. London là chủ nhà đầu tiên của giải vô địch thế giới năm 1927.
Bóng bàn được chính thức trở thành môn thi đấu ở Thế vận hội 1988.1: Thi đấu bóng bàn tại thế vận hội Olympic 2012 nguồn: bongban.org Bóng bàn là môn thể thao dùng vợt thi đấu với hai vận động viên (đấu đơn) hoặc hai cặp vận động viên (đấu đôi) trên bàn bóng hình chữ nhật được chia ra bới tấm lưới ở giữa. Người chơi ghi điểm bằng cách dùng vợt đưa bóng qua lưới chạm phần sân đối thủ sao cho đối thủ không đánh trả lại được hoặc đánh bị lỗi. Mỗi bên chỉ có một lần chạm bóng duy nhất để đưa bóng sang sân bên kia. Người chiến thắng là người đầu tiên đạt 11 điểm.
4 do an TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Hình 2.2:Kích thước bàn bóng tiêu chuẩn nguồn: bongban.org Đặc tính của máy bắn bóng bàn Máy bắn bóng bàn là máy có khả năng bắn bóng đến một hoặc nhiều vị trí trên sân tương tự như người chơi thật. Yêu cầu của máy là phải bắn bóng liên tục và chính xác, có thể điều chỉnh được nhiều vị trí bắn, góc bắn, tốc độ bắn… Ngoài ra thiết kế máy phải nhỏ gọn và linh hoạt để có thể đặt hoặc gá trên bàn bóng.3: Tập luyện với máy bắn bóng bàn nguồn: bongban.org 5 do an TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2.2 Kết cấu của máy bắn bóng bàn Máy bao gồm 4 phần: cơ cấu cấp bóng, cơ cấu điều chỉnh góc bắn, cơ cấu bắn bóng và phần thân máy. - Cơ cấu cấp bóng có nhiệm vụ nâng bóng từ hộp chứa bóng lên cho động cơ bắn. - Cơ cấu điều chỉnh góc bắn giúp động cơ bắn bóng đến được những vị trí khác nhau trên bàn bóng.
- Cơ cấu bắn bóng bắn quả bóng đến những vị trí xác định. - Thân máy liên kết các bộ phận và đảm bảo độ cứng vững, ổn định cho hệ thống.3 Một số máy bắn bóng bàn trên thế giới 2.1 Máy bắn bóng bàn Robo Pong 540 (Mỹ) Máy bắn bóng bàn Newgy Robo Pong 540 có thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, có thể bắn được nhanh chậm và gần xa trong tầm của một đường thẳng và có thể chỉnh xoáy 36 góc độ để các vận động viên phản xạ với các chiêu đánh xoáy của đối thủ.4: Robo Pong 540 với thiết kế nhỏ gọn nguồn: thethaothientruong.vn Thống số máy: [2] - Số lượng bóng tối đa: 86 quả. - Góc dao động: 0 - Chế độ bộ điều khiển: tốc độ, tần số bóng. - Số lượng bóng phát ra nhiều nhất: 63 quả/phút.
6 do an TỔNG QUAN ĐỀ TÀI - Số lượng bóng phát ra ít nhất: 13 quả/phút. Ưu điểm: - Đơn giản, nhỏ gọn, dễ dàng di chuyển. - Hoạt động ổn định và chính xác. Nhược điểm: - Số lượng bóng ít.
- Chế độ điều khiển đơn giản.2 Máy tập bóng bàn Hiepasc (Việt Nam) Máy tập bóng bàn Hiepasc do ông Nguyễn Trọng Hiệp chế tạo, sử dụng những vật liệu và chi tiết dễ tìm kiếm với thiết kế không quá phức tạp về kỹ thuật để những người yêu thích bộ môn này có thể tự làm để sử dụng khi có sự hướng dẫn của tác giả. Thông số máy: [3] - Số lượng bóng tối đa: 80 quả. - Tần số bóng: 30 – 50 quả/phút. - Các chế độ điều khiển: tần số bóng, hướng bắn, góc xoáy bóng.
Ưu điểm: - Thiết kế đơn giản để mọi người có thể tự chế tạo. - Các chế độ điều khiển đa dạng. Nhược điểm: - Số lượng bóng ít. - Chưa có chế độ tự động và điều khiển bằng tay.5: Máy tập bóng bàn Hiepasc nguồn: hiepasc.4 Mục đích nghiên cứu đề tài - Chế tạo máy bắn bóng bàn với cấu tạo đơn giản, tự động, dễ sử dụng và có các chế độ điều khiển đa dạng, giúp cho người chơi có thể tự luyện tập một cách thoải mái nhất.
- Vận dụng những kiến thức đã học vào thực hành. 7 do an CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Bộ truyền đai răng 3.1 Giới thiệu Đai răng là loại đai mà mặt trong có răng phân bố theo chiều dài đai. Khi làm việc các răng đai sẽ ăn khớp với các răng trên bánh đai. Ưu điểm: - Không xảy ra hiện tượng trượt.
- Hiệu suất cao. - Tỉ số truyền lớn. Nhược điểm: - Khó chế tạo. - Không thể nối đai theo yêu cầu mà phải chọn theo chuẩn.
Thông số hình học chủ yếu [4] Hình 3.1: Thông số hình học bánh đai nguồn: slideshare.net - Mối quan hệ đường kính bánh đai lớn và đường kính bánh đai nhỏ: 𝑑2 = 𝑑1 (1 − 𝜀). 𝑢 - Gốc ôm trên các nhánh đai: 𝑑 −𝑑1 𝛼1 = 𝜋 − 2 𝑎 𝑑 −𝑑1 𝛼2 = 𝜋 + 2 𝑎 - Điều kiện gốc ôm: đai dẹp 𝛼 > 150𝑜 , đai thang 𝛼 > 120𝑜. 8 do an CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chiều dài đai 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) (𝑑2 −𝑑1 )2 𝐿 = 2𝑎 + + (mm) 2 4𝑎 - Khoảng cách trục a: 𝑘 + √𝑘 2 − 8∆2 𝑎= ( 𝑚𝑚) 4 𝑑 −𝑑 ∆= 2 1 2 Với { 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) 𝑘=𝑙− 2 b. Vận tốc và tỉ số truyền - Vận tốc: πd1 n1 - Bánh đai dẫn: 𝑣1 = (m/s).
60000 πd n - Bánh đai bị dẫn: 𝑣2 = 60000 2 2 (m/s). - Tỉ số truyền: 𝑛1 𝑑2 𝑢= = 𝑛2 (1 − 𝜖)𝑑1 𝜖: hệ số trượt (0. Lực tác động lên các bộ truyền - Quan hệ giữa các lực: F1, F2, Ft và Fo 𝐹𝑡 𝐹1 = 𝐹𝑜 + 2 𝐹𝑡 𝐹2 = 𝐹𝑜 − 2 {𝐹1 + 𝐹2 = 2𝐹0 - Quan hệ giữa các lực F1, F2, Ft với hệ số ma sát bánh đai f và góc ôm: 𝐹2 𝑒 𝑓𝛼 + 1 𝐹𝑜 =. 2 𝑒 𝑓𝛼 − 1 2𝐹𝑜 (𝑒 𝑓𝛼 −1) - Điều kiện về khả năng tải của bộ truyền: 𝐹𝑡 ≥ (𝑒 𝑓𝛼 +1) 9 do an CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Lực căng ly tâm: 𝐹𝑣 = 𝑞𝑚.
𝑣 2 𝛼 - Tải trọng tác động lên trục: 𝐹𝑟 = 2𝐹𝑜. Ứng suất trên các nhánh đai 𝐹𝑜 - Ứng suất trên các nhánh đai ban đầu: 𝜎𝑜 = 𝐴 𝐹1 - Ứng suất kéo trên các nhánh đai chủ động: 𝜎1 = 𝐴 𝐹2 - Ứng suất kéo trên các nhánh đai bị động: 𝜎2 = 𝐴 𝐹𝑟 - Ứng suất kéo do lực căng phụ: 𝜎𝑣 = 𝐴 𝐹𝑡 - Ứng suất có ích của lực vòng Ft: 𝜎𝑡 = 𝐴 - Trong các đoạn đai, vùng qua bánh đai xuất hiện các ứng suất uốn: 𝜎𝑢 = 𝜀. 𝐸 Trong đó: 𝜀 : độ dãn dài tương đối của thớ ra ngoài cùng. E: modun đàn hồi.
A: tiết diện cắt ngang của dây đai.3 Tính toán chọn công suất động cơ cho bộ truyền: Bộ truyền đai cơ cấu gật: Vì cơ cấu gật có momen cao nên nhóm sử dụng hộp giảm tốc Tsukasa. Hộp giảm tốc Tsukasa có tỷ số truyền cao, các bánh răng được làm bằng sắt, độ bền cao, nên ta có thể bỏ qua tính momen cho từng trục Các thông số của hệ: Lực vòng: 𝐹𝑡 = 10 (𝑁) Momen xoắn 𝑑 10 × 100 𝑇4 = 𝐹𝑡 × = = 500 (𝑁. 𝑚𝑚) 2 2 𝑍 ×𝑍3 Tỷ số truyền: 𝑢 = 1 = 77 𝑍2 ×𝑍4 Hiệu suất bộ truyền: η = 98%. 10 do an CƠ SỞ LÝ THUYẾT Momen xoắn bánh 1: 𝑇4 500 𝑇1 = = = 6,76 (𝑁.982 Bộ truyền bánh đai được mắc nối tiếp với bộ truyền bánh răng nên T1br = T2 đai = 6,76 (N.mm) Các thông số đầu vào: n1= 200 (vòng/phút).
Lực vòng Ft = 2,7 N. Đường kính bánh dẩn: d1 = 17 (mm). Đường kính bánh bị dẩn: d2 = 21 (mm). 𝑑2 21 Tỉ số truyền: 𝑢 = = ≈ 1,24 𝑑1 17 𝐹 .𝑑 6,76×21 Momen xoắn trục II: 𝑇2 = 𝑡2 2 = = 70,98 (N.
2 2 𝑇2 70,98 Momen xoắn trục I: 𝑇1 = = = 59,63 (N. 𝑢×𝜂 1,24×0,96 Công suất động cơ theo momen xoắn: 𝑇1 .4 Tính toán kiểm định bộ truyền đai a. Tính toán môdun răng 3 𝑃1. Với: K = 35 - đai có gờ là hình thang.
Cr = 2 – hệ số tải động thấp, ít va đâ ̣p. P1 = 0,0023 (kW)- công suất bộ truyền [W0] = 5 (N/mm) – tải trọng riêng cho thép. umax = 3mm – chiều dày đai. Tính chiều rộng đai 11 do an CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1000.𝑛1 Với: 𝑣 = = 0,33 (m/s) – vận tốc bánh dẫn.
60000 Cc = 1 – hệ số xét đến có sử dụng con lăn hay không. [P]z - áp lực cho phép < 2. Zo = 8 số răng ăn khớp bánh đai dẫn. Ψ : 1,2 hệ số phân bố tải trọng không đều giữa các bánh răng.
Tính khoảng cách trục Khoảng cách trục nhỏ nhất amin = 0,5. Tính khoảng cách trục a theo tỉ số truyền u = 1. Tính chiều dày L theo khoảng cách asơ bộ 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) (𝑑2 −𝑑1 )2 𝐿 = 2𝑎 + + = 98,1 (𝑚𝑚). 2 4𝑎 Tính lại khoảng cách trục a: 𝑘 + √𝑘 2 − 8∆2 𝑎= = 19,1 𝑚𝑚 4 𝑑2 −𝑑1 ∆= = 2 2 Với: { 𝜋(𝑑1 +𝑑2 ) 𝑘=𝑙− = 38,44 2 d.
Kiểm định đai theo khả năng kéo 𝐹𝑡 𝑞. v= 0,33 m/s – vận tốc đai. q= 0,32 kg – khối lượng đai.Cb – tải trọng riêng cho phép Với: [Wo] = 5(N/m). 12 do an CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cr = 2.
Cu = 1 – hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền (u>1). Cb = 0,67 – hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều rộng đai. Wt =0,68 < [Wt] – thỏa điều kiện kéo.2 Bộ truyền bánh răng 3. Thông số hình học và đặc điểm ăn khớp Hình 3.2: Thông số hình học bánh răng nguồn: slideshare.net 𝑝 Đại lượng 𝑚 = gọi là module, trong đó p là bước răng trên mặt trụ chia.