Nghiên cứu, mô hình hóa, mô phỏng chuyển động của bàn máy hai trục CNC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------------------

NGUỄN PHI LONG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, MÔ HÌNH HÓA, MÔ PHỎNG CHUYỂN ĐỘNG
CỦA BÀN MÁY HAI TRỤC CNC

LUẬN VĂN THẠC SỸ
NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
NGUYỄN TRỌNG DANH

HÀ NỘI – 2010


mục lục
Trang phụ bìa
Danh mục các hình vẽ và đồ thị ...............................................................1
Mở đầu.....................................................................................................................3
Chơng 1 Khai thác các công cụ mô hình hóa mô phỏng ............6
và điều khiển cơ Hệ ..........................................................................................6
1.1 Khái quát công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ.........................6
1.1.1 Các khái niệm cơ bản về mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ ........6
1.1.2 Lựa chọn công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ...................7
1.2 Công cụ SimMechanics ......................................................................................8
1.2.1 Giới thiệu chung về SimMechanics..............................................................8

1.2.2 ý nghĩa một số khối cơ bản của SimMechanics .........................................10
1.2.3 Các bớc xây dựng một mô hình SimMechanics.......................................27
1.2.4 Thiết lập cấu hình và chạy mô hình SimMechanics...................................28
1.3 Công cụ SimMechanics CAD Translation........................................................29
1.3.1 Xuất cụm lắp ghép trong môi trờng CAD sang định dạng XML .............30
Hình 1.15 Mô hình tạo file XML..........................................................................33
1.3.2 Chuyển đổi file XML sang mô hình SimMechanics..................................33
1.4 Công cụ Simulink .............................................................................................36
1.5 Công cụ Solid Works ........................................................................................36
Chơng 2 - Xây dựng mô hình hệ truyền động chạy dao ..............37
trên máy CNC.....................................................................................................37
2.1 Kết cấu cơ khí hệ thống truyền động chạy dao trên máy CNC ........................37
2.2 Động cơ điện và thiết bị điều khiển trên máy CNC..........................................38
2.3 Xây dựng mô hình CAD hệ truyền động chạy dao trên máy CNC ..................45
2.4 Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống truyền động dới dạng mô hình
SimMechanics ...........................................................................................................45
2.4.1 Mô hình hệ truyền động đơn giản ..............................................................46
2.4.2 Mô hình lực ma sát.....................................................................................47

1


2.4.3 Mô hình lực cắt tác động lên bàn máy .......................................................49
2.4.4 Mô hình mô men xoắn và giảm trấn ..........................................................50
2.4.5 Mô hình hoàn chỉnh hệ truyền động bàn máy phay CNC..........................51
Chơng 3 - Mô phỏng để khảo sát các đặc trng ..............................53
động lực học của hệ thống ......................................................................53
3.1 Chuyển động của bàn máy trong trạng thái lý tởng........................................53
3.1.1 Các giả thiết................................................................................................53
3.1.2 Kết quả khảo sát .........................................................................................53

3.2 Chuyển động của bàn máy dới tác động của lực ma sát.................................54
3.2.1 Các giả thiết................................................................................................54
3.2.2 Kết quả khảo sát .........................................................................................54
3.3 Chuyển động của bàn máy dới tác động của lực cắt.......................................55
3.3.1 Các giả thiết................................................................................................55
3.3.2 Kết quả khảo sát .........................................................................................56
3.4 Chuyển động của bàn máy khi trục vít me bị biến dạng đàn hồi .....................56
3.4.1 Các giả thiết................................................................................................56
3.4.2 Kết quả khảo sát .........................................................................................57
3.5 Chuyển động của bàn máy khi hệ thống chịu ảnh hởng tổng hợp của các yếu
tố ma sát, lực cắt, biến dạng đàn hồi .........................................................................57
3.5.1 Các giả thiết................................................................................................57
3.5.2 Kết quả khảo sát .........................................................................................58
Chơng 4 - Phân tích để xác định các nguồn và quy luật ...........59
phát sinh sai số gia công (theo quan điểm động lực học máy) ..................59
4.1. Phân tích để xác định các nguồn phát sinh sai số gia công ..............................59
4.1.1. Lực ma sát ..................................................................................................60
4.1.2. Lực cắt........................................................................................................62
4.1.3. Biến dạng đàn hồi và rung động.................................................................67
4.2. Phân tích để xác định quy luật phát sinh sai số gia công .................................68
4.2.1. Xét quy luật ảnh hởng của lực ma sát đến quỹ đạo chuyển động của bàn
máy 69

2


4.2.2. Xét quy luật ảnh hởng của lực cắt đến quỹ đạo chuyển động của bàn máy70
4.2.3. Xét quy luật ảnh hởng của biến dạng đàn hồi đến quỹ đạo chuyển động
của bàn máy ..........................................................................................................71
Chơng 5 - Kiến nghị về giải pháp hạn chế sai số gia công ...........73

5.1 Giảm sai số hình học của máy, dao, đồ gá .......................................................73
5.2 Nâng cao độ cứng vững của hệ thống công nghệ .............................................74
5.3 Giảm rung động phát sinh trong quá trình cắt..................................................75
5.4 Khắc phục biến dạng nhiệt của hệ thống công nghệ ........................................76
5.5 Giải pháp gá kẹp chi tiết ...................................................................................77
5.6 Chế độ cắt .........................................................................................................77
Kết luận ...............................................................................................................81
Tài liệu tham khảo.........................................................................................83

3


Danh môc c¸c h×nh vÏ vµ ®å thÞ

1


2


Mở đầu
Trong chiến lợc phát triển khoa học và công nghệ Việt Nam đến năm 2010 đã
viết: Đảng và nhà nớc ta đã khẳng định phát triển khoa học và công nghệ
(KH&CN) cùng với phát triển giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là nền
tảng và động lực đẩy mạnh công nghiệp hóa (CNH), hiện đại hóa (HĐH) đất nớc...
KH&CN đã có những đóng góp đáng kể vào sự phát triển kính tế-xã hội, bảo đảm
quốc phòng, an ninh.
Tuy nhiên, trình độ KH&CN của nớc ta hiện nay nhìn chung còn thấp so với
các nớc trên thế giới và trong khu vực; năng lực sáng tạo công nghệ mới còn hạn
chế, cha đáp ứng đợc yêu cầu của sự nghiệp CNH, HĐH đất nớc. KH&CN nớc

ta đang đứng trớc nguy cơ tụt hậu ngày càng xa, trớc xu thế phát triển mạnh mẽ
của KH&CN và kinh tế tri thức trên thế giới.
...T tởng của chiến lợc phát triển KH&CN nớc ta đến năm 2010 là tập
trung xây dựng nền KH&CN theo hớng hiện đại và hội nhập, đa KH&CN thực sự
trở thành nền tảng thúc đẩy CNH, HĐH đất nớc...
Các nhiệm vụ trọng tâm nghiên cứu trong khoa học tự nhiên đó là: Trong giai
đoạn đến năm 2010, các nghiên cứu cơ bản trong khoa học tự nhiên cần đợc tiến
hành có trọng điểm theo một số hớng chủ yếu sau đây:
Nghiên cứu cơ bản định hớng ứng dụng nhằm hỗ trợ cho quá trình lựa chọn,
tiếp thu, thích nghi và cải tiến các công nghệ tiên tiến nhập từ nớc ngoài vào Việt
Nam và tiến tới sáng tạo các công nghệ đặc tính của Việt Nam, nhất là trong các
lĩnh vực công nghệ tự động hóa, cơ - điện tử...
Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tự động hóa, cơ điện tử nhằm nâng cao
chất lợng, hiệu quả sản xuất, góp phần nâng cao sức cạnh tranh của các doanh
nghiệp và nền kinh tế... Tự thiết kế, xây dựng phần mềm, lắp ráp, bảo trì vận hành
các hệ thống điều khiển, giám sát, thu thập và xử lý số liệu; Nghiên cứu, chế tạo một
số sản phẩm cơ điện tử, đặc biệt trong một số lĩnh vực cơ khí trọng điểm (máy công
cụ, máy động lực, thiết bị điện-điện tử,... ); ứng dụng và phát triển công nghệ thiết
kế, chế tạo các hệ điều khiển cơ điện tử (bao gồm cả phần cứng và phần mềm), đặc
biệt các hệ điều khiển chúng; u tiên phát triển các phần mềm ứng dụng và các giải

3


pháp thiết kế. Phát triển kỹ thuật mô phỏng, nhằm tối u hóa các sản phẩm công
nghệ cao ứng dụng trong các lĩnh vực: rô bốt, máy chính xác,...
Nghiên cứu và ứng dụng các công nghệ tiên tiến trong công nghiệp cơ khí chế
tạo máy, phát triển ngành cơ khí chế tạo máy đủ sức trang bị một số thiết bị, máy
móc đáp ứng nhu cầu trong nớc, tiến tới xuất khẩu. Với công nghệ gia công cơ:
cùng với việc nâng cấp, hiện đại hóa thiết bị, máy móc hiện có, cần áp dụng rộng rãi

các công nghệ mới; kết hợp cơ khí điện tử phục vụ tự động hóa thiết kế và các quá
trình điều khiển, kiểm tra, đo lờng...
Trớc bối cảnh đó, việc nghiên cứu ứng dụng các phần mềm mô phỏng, điều
khiển để khảo sát, đa ra các biện pháp nâng cao chất lợng gia công, chất lợng
sản phẩm, năng suất gia công là một trong các hớng nghiên cứu đúng đắn.
Nh ta đã biết công nghệ mô phỏng đang dần chiếm một vị trí quan trọng
trong quá trình sản xuất. Bởi vì sau quá trình tính toán thiết kế chúng ta rất mong
đợi một cách nào đó xem hệ thống hoạt động có đúng nh mong đợi không, tránh
việc đi vào sản xuất luôn mà chẳng may gặp lỗi thiết kế, tính toán nào đó gây lãng
phí lớn cả về vật chất lẫn thời gian. Vì vậy cùng với quá trình tính toán thiết kế kết
hợp với công cụ mô phỏng chúng ta có thể mô phỏng luôn hệ thống để khảo sát hệ
thống, xem hệ thống hoạt động nh thế nào ... đã đúng nh mong đợi cha. Qua đó
có thể rút ngắn thời gian và giảm chi phí nghiên cứu phát triển sản phẩm một cách
đáng kể. Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi sản phẩm là các hệ thống thiết bị kỹ thuật
phức hợp với giá trị kinh tế cao.
Cùng với sự phát triển của công nghệ điện tử và tin học Công nghệ mô phỏng
đang phát triển rất nhanh với hớng ứng dụng tin học. Nhiều nớc tiên tiến trên thế
giới đã nghiên cứu và cho ra đời những phần mềm mô phỏng mạnh với dao diện đồ
hoạ và khả năng hoạt động nh thật. Một trong những phần mềm đó là phần mềm
Matlab, một công cụ mạnh cho phép mô phỏng và khảo sát đối tợng, hệ thống hay
quá trình kỹ thuật vật lý vv... Matlap là một công cụ tuyệt vời để mô hình hóa mô
phỏng các hệ thống cơ khí thông qua các mô đun SimMechanics, SimMechanics
CAD Translator, Simulink. Hiệu quả của quá trình mô hình hóa mô phỏng đợc
nâng lên khi ta kết hợp Matlap với SolidWorks.

4


Bằng công cụ của phần mềm Matlab và SolidWorks, với sự hớng dẫn, giúp đỡ
tận tình của TS. Nguyễn Trọng Doanh, tôi đã tiến hành nghiên cứu, mô hình hoá,

mô phỏng truyền động chạy dao trên máy CNC, một trong các nguyên nhân chủ yếu
ảnh hởng đến độ chính xác gia công. Trên cơ sở mô hình CAD của hệ truyền động,
tôi đã xây dựng mô hình sơ đồ khối điều khiển hệ truyền động. Và liên kết các tín
hiệu lấy từ mô hình sơ đồ khối với mô hình hình học CAD để mô phỏng quá trình
truyền động của hệ thống, từ đó khảo sát các yếu tố ảnh hởng đến độ chính xác gia
công.
Qua đây tôi xin đợc bầy tỏ lòng biết ơn sâu xắc đến TS. Nguyễn Trọng Doanh
- Ngời đã tận tình hớng dẫn tôi trong suốt quá trình viết luận văn. Cũng xin đợc
cảm ơn các thầy giáo thuộc bộ môn Cơ khí chế tạo máy, khoa Cơ khí trờng
ĐHBKHN đã cho tôi nhiều ý kiến quý báu giúp tôi hoàn thành luận văn này.
Do thời gian có hạn cũng nh sự hạn chế về kiến thức của bản thân, hẳn tôi còn
những thiếu sót rất mong những góp ý, những lời nhận xét bổ sung của các thầy và
các bạn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng ... năm 2010
Học viên:

5


Chơng 1 Khai thác các công cụ mô hình hóa mô phỏng
và điều khiển cơ Hệ
1.1 Khái quát công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ
1.1.1 Các khái niệm cơ bản về mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ
Mô phỏng là một phơng pháp thí nghiệm với một mô hình chi tiết của một hệ
thống thực để xác định xem hệ thống sẽ phản ứng, thay đổi nh thế nào khi ta thay
đổi cấu trúc, môi trờng hoặc các giả thiết cơ bản.
Mô phỏng cho phép thí nghiệm với mô hình hệ thống để hiểu rõ hơn các quá
trình xẩy ra, nhằm nâng cao hiệu suất và chất lợng của hệ thống. Mô hình hóa mô
phỏng kết hợp các đầu vào biến đổi với một hệ thống, cung cấp một phơng pháp

đánh giá, thiết kế lại và đo.
Mô phỏng có thể trợ giúp việc giải quyết các vấn đề một cách sáng tạo: sự
khiếp sợ thất bại đã ngăn cản con ngời đến với các ý tởng sáng tạo. Mô phỏng cho
phép thử nghiệm và kiểm tra các ý tởng sáng tạo và vì vậy nó đã khuyến khích
đợc các quan điểm lạc quan.
Mô phỏng có thể dự đoán đợc các kết quả, tác động khi các giá trị đầu vào
của hệ thống thay đổi.
Mô phỏng có thể tính toán, xác định các vấn đề mâu thuẫn, xung đột trong hệ
thống.
Các mô hình mô phỏng giúp chúng ta xem xét một cách sâu sắc các tác động,
ảnh hởng của hệ thống khi thay đổi các giá trị đầu ra và đầu vào.
Mô phỏng có thể mang lại lợi nhuận: khi các tổ chức cố gắng nhanh chóng đáp
lại những thay đổi của thị trờng, một mô hình mô phỏng có thể là một công cụ
tuyệt vời để đánh giá nhanh các phản ứng. Mô hình hóa mô phỏng cho phép thí
nghiệm với các tham số hệ thống mà không cần phải can thiệp vào hệ thống thực.
Mô phỏng cung cấp nhiều sự lựa chọn, giảm thiểu các rủi do, nâng cao các khả năng
thành công, và cung cấp các thông tin để quyết định mà không phải mất chi phí cho
các thí nghiệm với hệ thống thực. Vì vậy mô phỏng cung cấp một phơng pháp có

6


hiệu quả kinh tế để kiểm tra nhanh và đánh giá các giải pháp khác nhau để đáp ứng
lại các nhu cầu của thị trờng.
Với các ý nghĩa và hiệu quả mà mô phỏng mang lại, nên hầu hết các lĩnh vực
của đời sống đều ứng dụng kỹ thuật mô phỏng. Một trong các ứng dụng đó là mô
hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ.
1.1.2 Lựa chọn công cụ mô hình hóa mô phỏng và điều khiển cơ hệ
Sẽ mất rất nhiều thời gian mới có thể kiểm tra, đánh giá, lựa chọn đợc các sản
phẩm phần mềm đáp ứng đợc nhu cầu của ngời sử dụng. Với các sản phẩm phần

mềm có công dụng tơng đơng nhau thì các tiêu chí quan trọng để lựa chọn đó là
dễ sử dụng, linh hoạt, và rẻ.
Trên thị trờng hiện nay có nhiều phần mềm có thể sử dụng để mô hình hóa
mô phỏng và điều khiển cơ hệ, nhng với các tiêu chí trên thì các công cụ phần
mềm sau đợc lựa chọn:
1>

Phần mềm MATLAP: đây là một phần mềm dùng cho tính toán kỹ thuật.
Nó tích hợp việc tính toán, mô hình hóa mô phỏng và lập trình trong một
môi trờng dễ sử dụng nơi mà các vấn đề và các giải pháp đợc diễn
đạt bằng các ký hiệu toán học quen thuộc. Các khả năng chính của
MATLAP bao gồm:
i. Toán học và tính toán
ii. Phát triển các thuật toán
iii. Thu nhận dữ liệu
iv. Mô hình hóa mô phỏng và tạo mẫu
v. Khảo sát, phân tích, mô phỏng dữ liệu
vi. Các đồ thị ứng dụng khoa học
vii. Phát triển các ứng dụng, bao gồm xây dựng giao diện sử
dụng đồ họa.

Để phục vụ cho công việc của đề tài, các mô đun chính của MATLAP đợc sử
dụng đó là: Simulink, SimMechanics và Virtual Reality toolbox.
2>

Phần mềm SolidWorks: SoliWorks là một trong các phần mềm ứng dụng
thiết kế cơ khí mạnh nhất hiện nay. Nó tận dụng đợc giao diện sử dụng

7

đồ họa của Microsoft Windows. Phần mềm này giúp cho các nhà thiết kế
phác thảo nhanh các ý tởng, thử nghiệm các ý tởng, từ đó tạo ra các mô
hình và các bản vẽ chi tiết.
1.2 Công cụ SimMechanics
1.2.1 Giới thiệu chung về SimMechanics
a. Các khái niệm cơ bản
SimMechanics là một môi trờng mô hình hóa dạng sơ đồ khối các thiết kế và
mô phỏng các chi tiết máy cùng các chuyển động của chúng, sử dụng các tiêu chuẩn
của động lực học Newton cho lực và mô men.
Với SimMechanics ta có thể mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống cơ khí với
một bộ công cụ phù hợp để xác định các chi tiết cơ khí và các đặc tính khối lợng
của chúng, các chuyển động, các ràng buộc động lực học và các hệ tọa độ, khởi
động và đo các chuyển động của chi tiết. SimMechanics cho phép thể hiện một hệ
thống cơ khí bằng một sơ đồ khối.
Công cụ mô phỏng của SimMechanics hiển thị và hoạt hình hóa các kết cấu
máy dới dạng 3D, trớc và trong quá trình mô phỏng, bằng cách sử dụng hệ thống
đồ họa MATLAP.
SimMechanics chứa đựng các khả năng mô hình hóa và thiết kế các hệ thống
theo các nguyên tắc vật lý cơ bản. Các khối mô hình vật lý mô tả các thành phần vật
lý và mối quan hệ trực tiếp giữa chúng.
Mathworks cung cấp các sản phẩm có liên quan đến các kiểu nhiệm vụ mà
chúng ta có thể thực hiện với SimMechanics nh Simulink và Virtual Reality
toolbox.
b. Các khả năng của SimMechanics:
-

SimMechanics có một bộ các th viện các khối và các đặc tính mô phỏng đặc
biệt. Các khối trong các th viện này giúp chúng ta mô hình hóa các hệ thống
cơ khí và giải quyết các phơng trình chuyển động của hệ thống.

8


-

Diễn tả các chi tiết và các bậc tự do của chúng bằng các khối Body và Joint,
từ đó có thể mô tả các kết cấu máy với các bộ phận đợc tổ chức, sắp xếp
theo thứ tự xác định.

-

Cung cấp các tín hiệu lực, mô men,... tới các khối SimMechanics bằng các
khối Actuator, nội suy các phơng trình Newton, đo các kết quả chuyển động
và lấy tín hiệu ra từ các khối SimMechanics bằng các khối Sensor.

-

Tóm lợc các nhóm khối vào thành các hệ thống phụ.

-

Hoạt hình hóa và mô phỏng một kết cấu máy bằng các chi tiết thành phần
của nó.

-

SimMechanics cung cấp bốn chế độ để phân tích các hệ thống cơ khí khi mô
phỏng:
o Phân tích động lực học thuận: tổ hợp các lực, mô men, duy trì các ràng

buộc và nhận đợc các kết quả chuyển động.
o Phân tích động lực học ngợc: tìm lực, mô men cần thiết để tạo ra các
chuyển động đã xác định trớc trong các hệ thống mở.
o Phân tích động học: tìm các lực, mô men cần thiết để tạo ra các
chuyển động đã xác định trớc trong các hệ kín.
o Chế độ phân tích để tìm các trạng thái cân bằng của hệ thống.

c. Các công việc cơ bản khi sử dụng SimMechanics để xây dựng và chạy mô
hình trình diễn kết cấu máy
Xác định các thuộc tính quán tính, số bậc tự do và các ràng buộc, các hệ tọa
độ gắn vào các chi tiết để đo vị trí và vận tốc của chúng.
Thiết lập các cảm biến và các bộ phát động chuyển động để ghi và khởi động
các chuyển động của chi tiết nh cung cấp lực và mô men.
Bắt đầu mô phỏng, SimMechanics tìm kiếm các chuyển động của hệ thống,
trong khi vẫn duy trì các ràng buộc đã áp đặt.
Mô phỏng kết cấu máy trong khi xây dựng mô hình và hoạt hình hóa quá
trình mô phỏng trong khi chạy.

9


1.2.2 ý nghĩa một số khối cơ bản của SimMechanics
a. Bodies, Coordinate Systems, Joints, and Constraints:
o SimMechanics cung cấp các khối Body (mô tả chi tiết) đợc xác định
bởi khối lợng và tensor mô men quán tính. Các Body đợc kết nối với
nhau bởi các khớp (Joint) mô tả các khả năng chuyển động của chi tiết
này so với chi tiết kia. Có thể gán các ràng buộc động học giữa các chi
tiết để hạn chế các chuyển động và điều khiển các chuyển động của
chi tiết nh các hàm của thời gian.
o Giao diện của SimMechanics cho phép xác định các hệ tọa độ (CSs),

các ràng buộc, lực và mô men. Gắn các hệ tọa độ (Body CSs) lên chi
tiết để xác định các trục, gốc cho việc đo và kích hoạt các chuyển
động.
o Các kiểu ràng buộc (Constraint) xác định các mối quan hệ động học
và các hàm đại số giữa các chi tiết với nhau. Có thể ràng buộc các
chuyển động của hệ thống bằng cách kết nối các khối Constraint với
từng cặp chi tiết. Kết nối các khối Driver để cung cấp các ràng buộc
phụ thuộc thời gian.
-

Khối Body:
Biểu diễn một vật thể cứng tuỳ ý

Mô tả:
Khối Body biểu diễn một vật thể cứng mà thuộc tính của nó la tuỳ ý.
Sự miêu tả cần ấn định bao gồm:
* Khối lợng của vật thể và tenso mô men quán tính
* Toạ độ trọng tâm của vật thể (CG)
* Một số hệ toạ độ Body tuỳ ý (CSS)
* Thuộc tính hình học đợc xác định bởi hệ toạ độ Body của vật thể
* Thuộc tính khối lợng đợc định nghĩa bởi khối lợng của Body và
tenso quán tính

10


* Vị trí ban đầu của Body đợc đặt bởi vị trí trọng tâm của nó
* Hớng ban đầu đợc định bởi những thành phần tenso quán tính của
nó
-

Khối Ground:
Biểu diễn một điểm cố định trên nền giá đỡ

Mô tả:
Một khối Ground đều biểu diễn một điểm cố định trong hệ toạ độ
tuyệt đối World. Gắn khối này vào một bên của khớp để ngăn chặn sự
chuyển động của bên khớp đó. Nh vậy thì khối này tơng ứng với
một ngàm
-

Khối Angel driver:
Định rõ góc giữa hai trục của Body nh một hàm thời gian

Mô tả:
Khối này truyền dẫn động các vecto đã định nghĩa trên hai Body
-

Khối Distand driver:
Định rõ khoảng cách giữa hai gốc hệ toạ độ Body nh một hàm theo
thời gian

Mô tả
Khối này truyền dẫn động khoảng cách giữa hai gốc của hai hệ toạ độ
Body nh một hàm thời gian đã định rõ. Hàm này phải luôn luôn đợc giữ
không âm trong khi mô phỏng
-

Khối Linear driver:
Định rõ một thành phần vecto nối hai gốc toạ độ Body nh một hàm

theo thời gian

11


Mô tả:
-

Khối Velocity driver:
Định rõ một sự kết hợp tuyến tính giữa vận tốc dài và vận tốc góc của
hai Body nh một hàm theo thời gian

Mô tả:
Khối này truyền dẫn sự kết hợp tuyến tính của vận tốc góc và vận tốc
dài đã đợc chiếu của hai Body. Những vận tốc đợc chiếu bởi các
tích số bên trong trên những vecto không đổi đã đựơc ấn định
-

Khối Point Curve driver:
Cỡng bức chuyển động của một điểm trên một Body di dọc theo
đờng cong trên một Body khác

Mô tả:
Hai Body đợc nối bởi khối Point Curve driver chỉ có thể di chuyển
tơng đối với body kia nếu một điểm trên một body di chuyển dọc
theo một đờng cong trên một body khác
-

Khối Parallel Contraint:
Cỡng bức véc tơ trục Body của hai body luôn song song

Mô tả:
Hai Bođy đợc nối bởi Parallel Contraint là đợc khống chế chuyển
động quay tơng đối giữa chúng. Parallel Contraint đợc nối trên các
phía với một hệ toạ độ body, một trên mỗi body.

12


-

Khối Gear Contraint:
Cỡng bức chuyển động quay của hai Body di chuyển dọc theo vòng
bớc răng tiếp tuyến

Mô tả:
Hai Body đợc nối bởi Gear Contraint là đợc khống chế quay tơng
đối dọc theo vòng tròn bớc ở mỗi body. Các tâm vòng tròn bớc là
các gốc của các hệ toạ độ body ở chỗ khối Gear Contraint đợc nối
nằm hai bên. Vòng tròn bớc là tiếp tuyến ở chỗ tiếp xúc
-

Khối Primastic:
Biểu diễn một khớp lăng trụ với một bậc tự do tịnh tiến

Mô tả:
Mô hình:

Hình 1.1 Mô hình khối Primastic
-

Khối Revolute:
Biểu diễn một khớp quay kết hợp với một bậc tự do tịnh tiến

13


M« t¶:
M« h×nh:

H×nh 1.2 M« h×nh khèi Revolute
-

Khèi Spherical:
BiÓu diÔn mét khíp cÇu l¾p ghÐp víi ba bËc tù do quay

M« t¶:
M« h×nh:

H×nh 1.3 M« h×nh khèi Spherical
-

Khèi Planar:

14


Biểu diễn một khớp kết hợp với hai bậc tự do tịnh tiến và một bậc tự
do quay với truc quay trực giao với mặt phẳng các trục tịnh tiến

Mô tả:
Mô hình

Hình 1.4 Mô hình khối Planar
-

Khối Univeral:
Biểu diễn một khớp kết hợp hai bậc tự do quay

Mô tả:
Mô hình:

15


H×nh 1.5 M« h×nh khèi Univeral
-

Khèi Cylindrical:
BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp mét bËc tù do tÞnh tiÕn

M« t¶:
M« h×nh :

H×nh 1.6 M« h×nh khèi Cylindrical
-

Khèi Gimbal:
BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp ba bËc tù do quay

M« t¶:
-

Khèi Custum joint:

16


BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp tuú ý víi ba bËc tù do tÞnh tiÕn vµ d−íi ba
bËc tù do quay

M« t¶:
-

Khèi Weld:
BiÒu diÔn mét khíp kh«ng bËc tù do (mèi nèi cøng)

M« t¶:
M« h×nh:

H×nh 1.7 M« h×nh khèi Weld
-

Khèi Telescoping:
BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp mét bËc tù do tÞnh tiÕn vµ mét bËc tù do
quay

M« t¶:
M« h×nh:

17


H×nh 1.8 M« h×nh khèi Tescoping
-

Khèi In-plane:
BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp hai bËc tù do tÞnh tiÕn

M« t¶:
M« h×nh:

H×nh 1.9 M« h×nh khèi In-plane
-

Khèi Bushing:
BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp ba bËc tù do tÞnh tiÕn vµ ba bËc tù do quay

18


M« t¶:
-

Khèi Bearing:
BiÒu diÔn mét khíp kÕt hîp mét bËc tù do tÞnh tiÕn víi ba bËc tù do
quay

M« t¶:
M« h×nh:

H×nh 1.10 M« h×nh khèi Bearing
-

Khèi Six-dof:
BiÓu diÔn mét khíp kÕt hîp víi ba bËc tù do tÞnh tiÕn vµ ba bËc tù do
quay

19


Mô tả:
-

Khối Screw:
Biểu diễn một khớp kết hợp với một bậc tự do tịnh tiến và một bậc tự
do quay, với trục tịnh tiến và trục quay là song song và một sự cỡng
bức bậc tuyến tính giữa chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay

Mô tả:
Mô hình:

Hình 1.11 Mô hình khối Screw
b. Sensors, Actuators, and Force Elements:
o Các khối cảm biến (Sensor) dò tìm các chuyển động của các chi tiết và
khớp. Đầu ra của Sensor là các tín hiệu Simulink. Có thể kết nối
Sensor với một khối mục tiêu (Scope) để hiển thị các chuyển động của
hệ thống nh vị trí, vận tốc, gia tốc,... nh là các hàm của thời gian.
Các tín hiệu ra của Sensor có thể truyền phản hồi lại hệ thống
SimMechanics thông qua các khối Actuator để xác định các lực, mô

men trong hệ thống.

20


o Các bộ phát động chuyển động (Actuator) xác định các chuyển động
của Body và Joint, chuẩn bị trạng thái động học ban đầu cho hệ thống
(vị trí và vận tốc). Actuator nhận các tín hiệu của lực, mô men hoặc vị
trí, vận tốc, gia tốc để truyền cho các chi tiết hoặc khớp.
o Các thành phần lực (Force Element) diễn tả các thành phần nội lực
giữa các chi tiết.
-

Khối Body actuator:
Tác dụng lực/mo men vào một Body

Mô tả:
-

Khối Joint actuator:
Tác động lực/mô men hoặc tạo chuyển động cho một khớp nguyên
thuỷ

Mô tả:
-

Khối Driver actuator:
Gây ra chuyển động tơng đối giữa một cặp Body cỡng bức thông
qua một khối driver

Mô tả:
-

Khối Body sensor:
Đo sự chuyển động của Body

Mô tả:
-

Khối Joint sensor:
Đo chuyển động của lực/mômen của khớp nguyên thuỷ

21