Mô hình hóa và mô phỏng chuyển động cơ cấu cam globoid cần lắc

i
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ, tên SV: Võ Ngọc Hà Lớp: 49CTM
Ngành : Chế tạo máy Mã ngành:
Tên đề tài: “Mô hình hóa và mô phỏng chuyển động cơ cấu cam globoid cần lắc”.
Số trang: 79 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 06
Hiện vật: 2 quyển đồ án và 1 đĩa CD
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN










Kết luận:


Nha Trang, tháng 06 năm 2011.
Cán bộ hướng dẫn:


TS. Nguyễn Văn Tường




ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ


ii
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ, tên SV: Võ Ngọc Hà Lớp: 49CTM
Ngành : Chế tạo máy Mã đề tài:
Tên đề tài: : “Mô hình hóa và mô phỏng chuyển động cơ cấu cam globoid cần lắc”.
Số trang: 79 Số chương: 4 Số tài liệu tham khảo: 6
Hiện vật: 2 quyển đồ án và 1 đĩa CD
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN








Điểm phản biện


Nha Trang, tháng 06 năm 2011.
Cán bộ phản biện


Nha Trang, tháng 06 năm 2011.
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG
Bằng số Bằng chữ


iii
LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này là do chính bản thân tôi làm
dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Văn Tường. Các nội dung nghiên
cứu và kết quả tính toán trong đề tài là trung thực, không sao chép và
chưa từng công bố trong các công trình nghiên cứu trước đây, những số
liệu, công thức được lấy ra từ những tài liệu uy tín và hoàn toàn có thật.
Nếu có bất kì sự gian lận nào tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm
trước Hội Đồng cũng như kết quả bài đồ án của mình.

Nha Trang, tháng 06 năm 2011
Sinh viên

Võ Ngọc Hà

iv
LỜI CẢM ƠN

Sau bốn năm học tập tại trường Đại học Nha Trang, bằng sự cố gắng và
nỗ lực của bản thân cùng với sự chỉ bảo tận tình của thầy cô, tôi đã hoàn thành
được đồ án tốt nghiệp của mình.
Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa Cơ
khí đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để tôi có thể hoàn tất đề tài tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Văn Tường người đã trực tiếp hướng
dẫn và động viên trong suốt thời gian qua để tôi có thể hoàn thiện kiến thức đã
học đồng thời thiết kế xong đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô đã ngày đêm vất vả nghiên cứu để
truyền đạt cho tôi những bổ kiến thức vô cùng quý giá.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và những người thân
đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian học tập cũng như
hoàn thành đồ án tốt nghiệp.

Nha Trang, tháng 6 năm 2011
Sinh viên thực hiện



Võ Ngọc Hà





v

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp cơ khí nói chung và
ngành chế tạo máy nói riêng đã tạo ra nhiều cơ cấu, chi tiết máy với độ chính xác
rất cao. Đặc biệt như cơ cấu cam globoid với những ưu điểm vượt trội về độ
chính xác truyền động, khả năng mang tải, tuổi thọ cao…so với những cơ cấu
cam thông thường. Do vậy cam globoid ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong
các cơ cấu máy hiện đại.
Vấn đề thực tế đặt ra ở đây là cam globoid có hình dáng tương đối phức
tạp nên công việc tạo hình, kiểm tra độ chính xác rất khó khăn.
Xuất phát từ những thực tế đó cho thấy việc nghiên cứu phương pháp tạo
mô hình, kiểm tra độ chí xác cơ cấu cam globoidal là rất cần thiết. Để giải quyết
vấn đề nêu trên tôi đã tìm hiểu thực tế và sử dụng kiến thức đã học cùng với sự
hướng dẫn nhiệt tình của TS. Nguyễn Văn Tường để thực hiện đề tài: “Mô hình
hóa và mô phỏng chuyển động cơ cấu cam globoid cần lắc”.
Nội dung của đề tài gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan về cơ cấu cam globoid cần lắc.
Chương 2: Mô hình hóa cơ cấu cam.
Chương 3: Mô phỏng chuyển động.
Chương 4: Kết luận và đề xuất
Do kiến thức và thời gian thực hiện đề tài có không tránh hạn nên khỏi
những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy và các bạn để đề tài
của tôi được hoàn thiện hơn và có thể đưa vào áp dụng trong thực tế một cách tốt nhất.
Nha Trang, tháng 6 năm 2011.
Sinh viên thực hiện


Võ Ngọc Hà
vi
MỤC LỤC
Trang

LỜI CẢM ƠN i
LỜI NÓI ĐẦU v
MỤC LỤC vi
DANH MỤC HÌNH viiiiii
DANH MỤC BẢNG xii
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT xiii
CHƯƠNG I TỔNG QUAN CƠ CẤU CAM GLOBOID 1
1.1.Đặc điểm 1
1.2 .Phân loại 1
1.3 . Các thông số hình học của cam globoid 2
1.4. Ứng dụng 3
CHƯƠNG II MÔ HÌNH HÓA CƠ CẤU CAM GLOBOID 6
2.1. Các phương pháp xây dựng bề mặt làm việc của cam globoid 6
2.2. Phương pháp tạo bề mặt làm việc của cam globoid dựa vào mặt
pitch và phương pháp “giả gia công”. 7
2.2.1 Phương pháp tạo hình dựa vào mặt pitch 7
2.2.2 Phương pháp “giả gia công” (phương pháp 3) 8
2.3. Mô hình hóa cam globoid bằng phần mềm Pro/ENGINEER 9
2.3.1 Mô hình hóa cơ cấu cam theo phương pháp 1 . 9
2.3.1.1 Các thông số đầu vào và những tính toán ban đầu 9
2.3.1.2 Quá trình mô hình hóa 10
2.3.2 Mô hình hóa theo phương pháp 2 22
2.3.2.1 Các thông số đầu vào và những tính toán ban đầu 22
2.3.2.2 Quá trình mô hình hóa 23
2.3.3 Phương pháp 3: Phương pháp ‘giả gia công’ 32
2.3.3.1 Các thông số đầu vào và những tính toán ban đầu 32
2.3.3.2 Quá trình mô hình hóa 33
vii
2.4 Tạo cần và con lăn 37
2.4.1 Tạo cần. 37

2.4.2 Tạo con lă. 38
CHƯƠNG III MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG 40
3.1. Tạo mô hình lắp ráp bao gồm cam và cần 40
3.1.1. Lắp ráp cần và con lăn 40
3.1.2 . Lắp ráp cam và cần 41
3.2. Mô phỏng chuyển động. 43
3.3. Kiểm tra. 46
3.3.1. Kiểm tra giao thoa 46
3.3.2 . Kiểm tra khoảng cách từ mặt cam đến mặt con lăn. 46
CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN. 48
4.1. Kết luận 48
4.2. Đề xuất ý kiến 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

viii
DANH MỤC HÌNH

Trang
Hình 1.1 Cam globoid loại có rãnh. 1
Hình 1.2 Cam globoid loại có gân. 2
Hình 1.3: Quan hệ hình học giữa cam globoid và cần lắc. 2
Hình 1.4: Hệ thống thay dao tự động tốc độ cao dùng cam globoid. 4
Hình 1.5: Cơ cấu phân độ dùng cam goboid trong hệ thống rô bốt hàn 5
Hình 1.6: Cơ cấu phân độ dùng cam goboid trong hệ thống lắp ráp. 5
Hình 1.7 Hình dạng bên ngoài của thiết bị phân độ dùng cơ cấu cam. 5
Hình 2.1: Mặt pitch và mặt làm việc của cam globoid. 6
Hình 2.2: Nguyên lý tạo mặt pitch 7
Hình 2.3: Mặt pitch dược tạo từ hai đường cong 3D 8
Hình 2.4: Tạo mặt làm việc theo phương pháp giả gia công. 9
Hình 2.5: Thông số của cam. Error! Bookmark not defined.

Hình 2.6: Thông số của mặt tròn xoay 10
Hình 2.7: Mặt tròn xoay được tạo từ lệnh Revolve 10
Hình 2.8: File chứa các giá trị góc quay của cam (x) và 11
góc giữa trục con lăn so với mặt phẳng chuẩn (Y) 11
Hình 2.9: File chứa các giá trị góc quay của cam (x) và khoảng cách từ
điểm pitch đến trục của cam (Y) 11
Hình 2.10: File chứa các giá trị góc quay của cam (x) và cách từ điểm pitch
mặt phẳng chuẩn (Y) 11
Hình 2.11: Hiệu chỉnh đường cong 12
Hình 2.12: Đồ thị thể hiện góc (β
1
) giữa trục con lăn so với mặt phẳng
chuẩn khi cam quay 360
°
12
Hình 2.13: Đồ thị thể hiện khoảng cách (R) từ điểm picth đến trục của cam 13
Hình 2.14: Đồ thị thể hiện khoảng cách (h) từ điểm picth mặt phẳng chuẩn
khi cam quay 360
°
13
ix
Hình 2.15: Đường tròn tiếp tuyến với tâm cần lắc 13
Hình 2.16 : Thông số khi vẽ đoạn thẳng quét 14
Hình 2.17: Mặt pitch trên 14
Hình 2.18: Đồ thị thể hiện góc (β
2
) giữa trục con 15
Hình 2.19: Đồ thị thể hiện khoảng cách (R
2
) từ điểm picth 15

đến trục của cam khi cam quay 360
°
15
Hình 2.20: Đồ thị thể hiện khoảng cách (h
2
) từ điểm picth mặt phẳng
chuẩn khi cam quay 360
°
15
Hình 2.21: Thông số để vẽ mặt pitch phía dưới 16
Hình 2.22: Kết quả khi tạo hai mặt pitch 16
Hình 4.22: Offset mặt làm việc thứ nhất 17
Hình 2.23: Offset mặt làm việc thứ nhất 17
Hình 2.24: Thông số mặt ngoài 18
Hình 2.25: Tạo mặt ngoài cho đỉnh cam 18
Hình 2.26: Quá trình trim để tạo hình dáng cam 19
Hình 4.26: Quá trình ghép các mặt lại với nhau 20
Hình 4.27: Quá trình tạo khối đặc cho cam 20
Hình 2.28: Mặt sketch của khối tròn xoay làm thân cam 21
Hình 2.29: Cam sau khi tạo khối bên trong. 21
Hình 2.30: Cam sau khi tạo rãnh then và bo góc. 22
Hình 2.31: Qui luật chuyển động của cần ứng với 23
Hình 2.32: Thông số khối tròn xoay 23
Hình 2.33: mặt tròn xoay được tạo từ lệnh Revolve 24
Hình 2.34: Phương trình trong hệ tọa độ trụ 24
Hình 2.34: Đường 3D 25
Hình 2.35: Phương trình trong hệ tọa độ trụ của đường 3D trong vùng I,III 25
Hình 2.36: Kết quả cho đường cong 3d thứ nhất 26
Hình 2.37: Phương trình trong hệ tọa độ trụ của đường 3d 26
x

Hình 2.38: Đường 3d thứ 2 27
Hình 2.39: Phương trình trong hệ tọa độ trụ của đường 3D thứ 2 27
Hình 2.39: Đường 3D thứ 2 28
Hình 2.40: Đường thẳng quét 28
Hình 2.41: Mặt phẳng pitch trên. 29
Hình 2.42: Đường thẳng quét 29
Hình 2.43: Kết quả sau khi tạo hai mặt phẳng picth 30
Hình 2.44: Tạo mặt làm việc cho cam. 30
Hình 2.45 : Quá trình cắt để tạo hình dáng cam hoàn chỉnh 31
Hình 2.46: Cam sau khi tạo rãnh then và bo các góc 32
Hình 2.47: Thông số của khối tròn xoay 33
Hình 2.48 : Khối tròn xoay 33
Hình 2.49: Kết quả khi tạo hai đường cong 3d 34
Hình 2.50: Thông số của tiết diện quét thứ nhất 34
Hình 2.51: Kết quả sau khi cắt 35
Hình 2.52: Kết quả sau khi cắt 35
Hình 2.53: Cam sau khi chỉnh sửa 36
Hình 2.54: Cam sau khi tạo rãnh then và bo các góc 36
Hình 2.55: Thông số của thân cần 37
Hình 2.56: thông số của trụ chứa con lăn 37
Hình 2.57: Cần 38
Hình 2.58: Thông số của con lăn. 38
Hình 2.59: Con lăn. 39
Hình 3.1 : Kết quả sau khi đưa cần vào ASM 40
Hình 3.2: File can.prt 41
Hình 3.3: Lắp cam 41
Hình 3.4: Tạo trục để lắp cần lắc. 42
Hình 3.5: Tạo các điểm trong quá trình lắp ráp. 42
Hình 3.6: Quá trình lắp ráp cơ cấu cam globoid cần lắc 43
xi

Hình 3.7: Tạo động cơ quay cho cam. 44
Hình 3.8: Tạo động cơ cho con lăn trên cần. 44
Hình 3.9: Chỉnh thời gian và khoảng cách 45
Hình 3.10: Mô phỏng 45
Hình 3.11: Vùng giao thoa 46
























xii

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1: Các giá trị dịch chuyển góc quay của cam và cần…… ….51
Bảng 2: Các thông số tính toán của cam……………………….….54
Bảng 3: Giá trị khoảng cách giữa hai mặt làm việc …… ……… 62



















xiii
DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

1

α
Góc quay của cam.

2
β
Góc quay của cần tương ứng với góc α

3 β
0

Góc hợp bởi mặt phẳng chuẩn với trục con lăn trên khi
hệ thống ở vị trí ban đầu
4
β
1

Góc hợp bởi trục con lăn trên với mặt phẳng chuẩn.

5 β
2

Góc hợp bởi trục con lăn dưới với mặt phẳng chuẩn

6
i
β

Góc quay tức thời của cần

7 C Khoảng cách giữa trục cam và trục cần lắc.

8 e Khe hở giữa đầu mút con lăn với thân cam.

9 F Khoảng cách từ trục cần lắc đến điểm pitch.

10 h Độ cao dao động lớn nhất của cần

11 h1 Khoảng cách từ điểm pítch 1 đến mặt phẳng chuẩn
12
h2 Khoảng cách từ điểm pítch 2 đến mặt phẳng chuẩn
13
l Chiều dài con lăn.

14
m1

Khoảng cách từ mặt cam đến con lăn 1

15
m2 Khoảng cách từ mặt cam đến con lăn 2

16
R Khoảng cách từ điểm pítch đến trục cam
17
r1 Khoảng cách từ điểm pitch 1 đến đến trục cam
18
r2 Khoảng cách từ điểm pitch 2 đến đến trục cam
19
t Khoảng cách từ trục cần lắc đến đầu mút của con lăn.

20
y Phương trình chuyển động của cần

21
3D Đường cong ba chiều

1


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN CƠ CẤU CAM GLOBOID

1.1 Đặc điểm
Các cơ cấu cam globoid là những cơ cấu cam không gian với hình dáng
tương đối phức tạp. Cam globoid quay quanh trục của nó và dẫn động cần
chuyển động theo. Loại cơ cấu cam này có đặc điểm sau:
- Cấu trúc vững chắc và khả năng mang tải cao,
- Khe hở cạnh giữa các cơ cấu thành phần rất bé,
- Làm việc êm,
- Rung động bé,
- Độ tin cậy khi làm việc rất cao,
- Có khả năng điều khiển truyền động chính xác.
1.2 Phân loại
Có rất nhiều cách phân loại cơ cấu cam globoid, như phân loại theo qui
luật chuyển động của cần, phân loại theo hình dáng bên ngoài của cam… Thông
thường người ta phân cơ cấu cam globoid thành hai loại như sau [5]:
- Loại có rãnh trên bề mặt cam lồi (hình 1.1a) hoặc trên bề mặt cam lõm
(hình 1.1b) với chuyển động của cần là chuyển động lắc.
- Loại có một hoặc nhiều gân trên bề mặt cam với hai dạng cơ cấu bị
dẫn lắc (cần lắc) như hình 1.2a hoặc cơ cấu bị dẫn quay (cần quay) như

ở hình 1.2b. Loại này có độ chính xác truyền động, tuổi thọ cao, ít
rung, ít ồn khi làm việc ở tốc độ cao.





a) b)
Hình 1.1 Cam globoid loại có rãnh.
Cam
C
ầ
n

Cam Cần
2



Hình 1.2 Cam globoid loại có gân.

1.3 Các thông số hình học của cam globoid

Hình 1.3: Quan hệ hình học giữa cam globoid và cần lắc.
Trên hình 1.3 biểu diễn các mối quan hệ hình học giữa cam globoid loại
có gân với cần lắc. Trên hình này, mặt chuẩn là mặt phẳng chứa trục cần lắc và
vuông góc với trục cam, còn mặt khai triển là mặt phẳng bất kỳ vuông góc với
3

trục con lăn. Điểm pitch là giao điểm của trục con lăn và mặt phẳng khai triển.
Các thông số hình học của cơ cấu này như sau [2], [3]:
α - góc quay của cam.
β - góc quay của cần tương ứng với góc α, β = f(α).
β
0
– góc hợp bởi mặt phẳng chuẩn với trục con lăn trên khi hệ thống ở vị trí
ban đầu.
β
1
– góc hợp bởi trục con lăn trên với mặt phẳng chuẩn.
β
2
– góc hợp bởi trục con lăn dưới với mặt phẳng chuẩn.
t – khoảng cách từ trục cần lắc đến đầu mút của con lăn.
l- chiều dài con lăn.
e – khe hở giữa đầu mút con lăn với thân cam.
F – khoảng cách từ trục cần lắc đến điểm pitch.
C – khoảng cách giữa trục cam và trục cần lắc.
R – khoảng cách từ điểm pítch đến trục cam,
R = C – F.cos(β
1
) (1.1)
h – khoảng cách từ điểm pitch đến mặt phẳng chuẩn,
h = F.sin (β
1
) (1.2)

1.4 Ứng dụng
Với những đặc điểm như đã miêu tả ở trên, cơ cấu cam globoid rất thích

hợp cho các bộ truyền động với tốc độ cao, yêu cầu truyền động chính xác. Cơ
cấu cam này thường được sử dụng trong hệ thống thay dao tự động của máy công
cụ CNC, cơ cấu phân độ, cơ cấu tạo chuyển động ngắt quãng, trong dây chuyền
lắp ráp tự động, máy đóng gói và trong nhiều thiết bị tự động khác.
Trên hình 1.4 trình bày hệ thống thay dao tự động tốc độ cao trên máy
công cụ CNC dùng cơ cấu cam globoid [6].

4



a) b)

c) d)
Hình 1.4: Hệ thống thay dao tự động tốc độ cao dùng cam globoid.
a. Cam globoid, b. Con lăn, d. Hệ thống thay dao, d. Cần thay dao.
Trên các hình 1.5, 1.6 và 1.7 là một số ứng dụng của cơ cấu cam globoid
dùng trong hệ thống rô bốt hàn và dây chuyền lắp ráp của hãng COLOMBO
FILIPPETTI SPA, Ý.

5



Hình 1.5: Cơ cấu phân độ dùng cam goboid trong hệ thống rô bốt hàn.

Hình 1.6: Cơ cấu phân độ dùng cam goboid trong hệ thống lắp ráp.

Hình 1.7 Hình dạng bên ngoài của thiết bị phân độ dùng cơ cấu cam.
6

CHƯƠNG II
MÔ HÌNH HÓA CƠ CẤU CAM GLOBOID

2.1 Các phương pháp xây dựng bề mặt làm việc của cơ cấu cam globoid
Có nhiều các tiếp cận khác nhau để tạo mô hình cơ cấu cam globoid mà
công việc quan trọng nhất là xây dựng bề mặt làm việc của nó. Bề mặt làm việc
của cam globoid là bề mặt tiếp xúc giữa cam và các con lăn. Các bề mặt làm việc
của cam globoid tương đối phức tạp và khó xây dựng chúng với độ chính xác
cao. Sau đây là một số cách tiếp cận đã được thực hiện để mô tả cũng như xây
dựng bề mặt làm việc của cơ cấu cam globoid [5].
a. Phương pháp toán học
Một số nhà nghiên cứu đã tiến hành biểu diễn phương trình toán học của bề
mặt làm việc của cam globoid bằng các công cụ toán học như: biến đổi hệ tọa độ,
hình học vi phân, và lý thuyết tạo mặt liên hợp.
b. Phương pháp tạo mặt làm việc thông qua mặt pitch
Khi cơ cấu cam globoid làm việc thì trục con lăn sẽ vạch nên một mặt kẻ
(ruled surface) trong không gian. Đây chính là mặt pitch của cam globoid. Khi đó
hai điểm bất kỳ trên trục con lăn sẽ vạch nên hai đường cong ba chiều (3D) nằm
trên mặt kẻ đó. Nếu tạo hai mặt offset từ mặt pitch này về hai phía với lượng
offset bằng bán kính con lăn thì ta sẽ nhận được các bề mặt làm việc của cam
globoid.

Hình 2.1: Mặt pitch và mặt làm việc của cam globoid.

7


c. Phương pháp “giả gia công”

Theo quan điểm gia công, các bề mặt làm việc của cam globoid có thể được
xác định khi biết sự dịch chuyển tương ứng của các góc quay của cam và góc
quay của khâu bị dẫn [2].
Đồ án này sẽ trình bày các phương pháp tạo mặt làm việc của cam globoid
cần lắc thông qua mặt pitch và phương pháp “giả gia công”. Cơ sở lý thuyết của
các phương pháp này sẽ được miêu tả kỹ hơn ở mục tiếp theo.
2.2
Phương pháp tạo bề mặt làm việc của cam globoid dựa vào mặt pitch và
phương pháp “giả gia công”
2.2.1 Phương pháp tạo hình dựa vào mặt pitch
Phương pháp 1: quét đoạn thẳng với các ràng buộc toán học
Mặt pitch của cam có thể được tạo ra bằng cách quét một đoạn thẳng với
các ràng buộc sau (hình 2.2):
(a) Góc hợp bởi đoạn thẳng này với mặt phẳng chuẩn thay đổi với các
lượng β
i
j
tương ứng với góc quay của cam α.
(b) Tọa độ của điểm pitch nằm trên đường thẳng này thỏa mãn các
phương trình sau đây:

i
j
i
j
sin.Fh β=
(2.1)

i
j

i
j
cos.FCR β−=
(2.2)
trong đó i = 1, 2, tương ứng với hai bề mặt pitch trên và dưới; j = 1,2,…,n, tương
ứng với các giá trị góc quay của cần.

Hình 2.2: Nguyên lý tạo mặt pitch.
8


Phương pháp 2: Quét đoạn thẳng theo các đường cong 3D
Quét một đoạn thẳng với điều kiện là đoạn thẳng này trùng với trục con
lăn và hai đầu mút của nó luôn luôn tựa trên hai đường cong (hình 2.3).

Hình 2.3: Mặt pitch dược tạo từ hai đường cong 3D.
Đường cong thứ nhất chính là quỹ tích của một điểm nằm trên trục con
lăn còn đường cong thứ hai là một đường tròn trên mặt phẳng chuẩn, đi qua giao
điểm của hai trục con lăn và tâm của đường tròn nằm trên trục cam.
2.2.2 Phương pháp “giả gia công” (phương pháp 3)
Nếu các con lăn của cần lắc được thay bằng các dao phay ngón có kích
thước tương tự thì dĩ nhiên các chuyển động của dao sẽ tương tự như chuyển
động của các con lăn. Khi đó bề mặt làm việc của cam globoid có thể được biễu
diễn bởi bề mặt quét được tạo ra bởi đường chạy dao. Hay nói cách khác, có thể
tạo ra bề mặt làm việc của cam globoid khi cắt thân cam bằng cách quét một thiết
diện hình chữ nhật có bề rộng bằng đường kính của con lăn và chiều dài bằng
chiều dài của con lăn (hình 2.4). Trục đối xứng của thiết diện này phải tựa lên hai đường
cong. Hai đường cong này tương tự như hai đường cong đã nêu ở phương pháp 2.

9

Hình 2.4: Tạo mặt làm việc theo phương pháp giả gia công.
2.3 Mô hình hóa cơ cấu cam globoid bằng phần mềm Pro/ENGINEER
Có rất nhiều cách để mô hình hóa cơ cấu cam goloboid nhưng quan trọng
là mô hình tạo ra phải đảm bảo độ chính xác về kích thước hình học, đảm bảo
yêu cầu trong quá trình kiểm tra giao thoa và khe hở giữa hai mặt làm việc. Sau
đây là ba phương pháp mô hình hóa tối ưu nhất.
2.3.1 Mô hình hóa cơ cấu cam theo phương pháp 1 (tạo mặt pitch bằng quét
một đoạn thẳng với các ràng buộc toán học)
2.3.1.1 Các thông số đầu vào và những tính toán ban đầu
Giả sử cho một cơ cấu cam globoid cần lắc với góc giữa hai trục của hai
con lăn là 60
0
. Các giá trị dịch chuyển góc của cam và cần được cho trong một
bảng gồm 360 cặp giá trị. Một số cặp giá trị này được cho trong phụ lục 1 (xem
phụ lục). Các thông số hình học khác của cơ cấu như sau: d = 20mm, l = 24 mm,
C=107,5 mm, t = 58,7 mm, β
0
= 7,49
0
, e = 2 mm.
Các tính toán cần thiết cho việc tạo mô hình là:
(a) Tính các giá trị góc quay của cần kể cả góc β
0
.
(b) Tính các góc
1
j

β

và
2
j
β
cho hai bề mặt pitch:

0
j
1
j
β
+
β
=
β
và
1
j
2
j
60
β
−
=
β
(2.3)
(c) Tính tọa độ điểm pitch cho cả hai mặt với F= 61 mm.
Tất cả các phép tính được thực hiện với Microsoft Excel 2003 và được

trình bày trong phụ lục 2 (xem phục lục).
10



2.3.1.2 Quá trình mô hình hóa
Mở phần mền pro Engineer 4.0, đặt tên là:phuongphap1.prt. Chọn Part và
chọn đơn vị là mmns_part_solid, các bước cụ thể của quá trình mô hình hóa được
thể hiện như sau:
a. Dùng lệnh Revolve tạo mặt tròn xoay cho thân cam
- Trong mặt vẽ phác ta chỉnh sửa các kích thước như hình 2.6.

Hình 2.6: Kích thước của mặt tròn xoay.
Kết quả phải được như hình 2.7.

Hình 2.7: Mặt tròn xoay được tạo từ lệnh Revolve.
11


b. Các bước tạo mặt pitch phía trên (lệnh Variable Section Sweep)
- Tạo các file có phần mở rộng “.pts” chứa các giá trị góc quay giữa trục con
lăn so với mặt phẳng chuẩn và tọa độ điểm pitch, để hiệu chỉnh các đường cong.

Hình 2.8: File chứa các giá trị góc quay của cam (x) và góc giữa
trục con lăn so với mặt phẳng chuẩn (Y).

Hình 2.9: File chứa các giá trị góc quay của cam (x) và khoảng cách
từ điểm pitch đến trục của cam (Y)

Hình 2.10: File chứa các giá trị góc quay của cam (x) và

cách từ điểm pitch mặt phẳng chuẩn (Y).
12


- Dùng lệnh Graph để tạo đồ thị.
+ Dùng lệnh Spline tạo đường cong bất kì.

Hình 2.11: Hiệu chỉnh đường cong.
+ Dùng lệnh Modify hiệu chỉnh các đường cong theo tập hợp điểm trong
file Notepad.
Kết quả ta được đồ thị như trên hình 2.12.


Hình 2.12: Đồ thị thể hiện mối quan hệ góc (β
1
) giữa trục con lăn
so với mặt phẳng chuẩn khi cam quay 360
°
.
Hoàn toàn tương tự ta tạo được các đồ thị mô tả mối quan hệ khoảng cách
2
r
từ điểm picth đến trục của cam và khoảng cách
2
h
từ điểm picth mặt phẳng
chuẩn khi cam quay 360
°
như trên hình 2.13 và 2.14.