ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRANG 1

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Họ và tên sinh viên :
Lớp:
Ngành:
Tên đề tài: Thiế t kế mô hiǹ h phân loại sản phẩm theo chiều cao
Các số liệu ban đầu:Tƣ̣ cho ̣n
A.NỘI DUNG PHẦN THUYẾT MINH.
PHẦN 1 : GIỚI THIỆU
Chƣơng 1: Giới thiệu đề tài.
Chƣơng 2: Phân tích và chọn phƣơng án thi công
Chƣơng 3: Tính toán thiết kế mô hình
Chƣơng 4: Giới thiệu về bộ điều khiển
Chƣơng 5: Thiết kế mạch và chƣơng trình điều khiển
Chƣơng 6: Kết luận
B. CÁC BẢN VẼ.
1.Bản vẽ mô hình (A0).
2.Bản vẽ sơ đồ thuật toán, sơ đồ đấu dây (A0).
3.Mô hình
Ngày giao nhiệm vụ:

IV. Kết Luận vàĐánh Giá .......................................................................................................
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
Ngày…..Tháng….. Năm 2012
GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
I.Khối Lƣợng
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
II.Nội Dung Trình B ày
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
III.Ƣu Khuyết Điểm
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................
.........................................................................................................................................................

cơ sở vật chất hiện có.
Bởi vậy ngành tự động hoá đã đƣợc đào tạo kỹ lƣỡng ở các trƣờng kĩ
thuật trên cả nƣớc. Sinh viên đƣợc đào tạo về các dây chuyền sản xuất tự động
các cơ cấu chấp hành cũng nhƣ các thiết bị điều khiển. Ngành cơ điện tử là một
trong những nghành nhƣ thế. Sản phẩm của quá trình tự động hóa không chỉ có
mặt trong công nghiệp mà hầu nhƣ xuất hiện trong tất cả các lĩnh vực của đời
sống.
Từ những thực tế trên cho ta thấy tầm quan trọng của quá trình tự động
hóa là không thể phủ nhận đƣợc. Để cũng cố, bổ sung thêm những kiến thức đã
học và để áp dụng những kiến thức đó vào thực tế em đã đƣợc nhận và thực hiện
đồ án môn học với đề tài “ hệ thống lắp ghép chi tiết tự động”. Nhƣ đã nói ở trên
việc tạo ra một hệ thống nhƣ vậy để thay thế con ngƣời là vấn đề hết sức cần
thiết. Tuy nhiên với phạm vi đồ án việc tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh là nằm
ngoài khả năng nên em chỉ tạo ra một mô hình nhằm mô phỏng hoạt động của
một hệ thống nhƣ thế.
Trong thời gian thực hiện đề tài em đã gặp không ít những khó khăn, và
em đã nhận đƣợc sự giúp đỡ tận tình của các quí thầy bộ môn. Đặc biệt là sự
hƣớng dẫn tận tình của thầy Đặng Phƣớc Vinh đã góp phần không nhỏ cho sự
hoàn thành đề tài của em. Em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô bộ
môn và các thầy hƣớng dẫn. Em xin chân thành cảm ơn.
Việc hoàn thành đề tài của em sẽ không tránh đƣợc những sai lầm thiếu
sót. Em rất mong đƣợc sự phê bình đánh giá của các thầy cô để em có thể rút ra
đƣợc kinh nghiệm và cũng nhằm bổ sung kiến thức cho mình.

SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 6

Hình 1.1.Ứng dụng của robot trong dây chuyền sản xuất
1.1.2 các hình thức tự động hóa

 Tự động hoá cứng:
Là một hệ thống trong đó một chuỗi các hoạt động (xử lý hay lắp ráp ) cố
định trên một cấu hình thiết bị. Các nguyên công trong dây chuyền này thƣờng
đơn giản. Chính sự hợp nhất và phối hợp các nguyên công nhƣ vậy vào một thiết
bị làm cho hệ thống trở nên phức tạp. Những đặc trƣng chính của tự động hoá
cứng là:
- Đầu tƣ ban đầu cao cho những thiết bị thiết kế theo đơn đặt hàng.
- Năng suất máy cao.
- Tƣơng đối không linh hoạt trong việc thích nghi với các thay đổi
sản phẩm.

 Tự động hoá lập trình:
Thiết bị sản xuất đƣợc thiết kế với khả năng có thể thay đổi trình tự các
nguyên công để thích ứng với những cấu hình sản phẩm khác nhau.
Chuỗi các hoạt động có thể điều khiển bởi một chƣơng trình, tức là một tập
lệnh đƣợc mã hoá để hệ thống có thể đọc và diễn dịch chúng.

SVTH:

GVHD:




SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 8

Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều đƣợc sử dụng ở những nơi cần
Momen mở máy lớn hoặc trong yêu cầu điều chỉnh tốc độ và phạm vi rộng.
Trong các thiết bị tự động, các máy điện khuếch đại, các động cơ chấp hành
cũng là máy điện một chiều. Ngoài ra, các máy điện một chiều còn thấy trong các thiết
bị ô tô, tàu thủy, máy bay, các máy phát điện một chiều điện áp thấp dùng trong thiết
bị điện hóa, hàn điện với chất lƣợng cao.
Nhƣợc điểm chủ yếu của máy điện một chiều là có cổ góp làm cho cấu tạo phức
tạp, đắc tiền, kém tin cậy và nguy hiểm trong môi trƣờng dễ nổ. Khi sử dụng động cơ
điện một chiều cần phải có nguồn một chiều kèm theo.
Động cơ một chiều

Hình 1.2.1 Động cơ 1 chiều
Với yêu cầu khá đơn giản của băng tải nhƣ là
Chỉ cần vận chuyển chai trên băng tải
Băng tải chạy liên tục, có các cụm chi tiết chặn chai
Không đòi hỏi độ chính xác cao, tải trọng nhẹ
Dễ điều khiển, giá thành rẻ
Với tất cả các lý do trên nên nhóm đã quyết định chọn động cơ điện một chiều làm
động cơ dẫn động cho băng tải. Động cơ đƣợc chọn có momen lớn do yêu cầu làm
việc của băng tải có tải trọng. Tốc độ động cơ có thể điều chỉnh bằng mạch cho phù

P : số đôi cực từ chính
N : số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng
α : số đôi cực nhánh song song cuả cuộn dây
n : tốc độ quay (vòng/phút)
Ø : từ thông kích từ dƣới một cực từ (Wb)
Mômen điện từ của động cơ:

M dt 

P.N
I u .
2 .

(Mômen điện từ là mômen quay cùng chiều với tốc độ quay n.)
1.2.3. Điều chỉnh tốc độ
Ta có phƣơng trình: E ƣ = U – R ƣ.Iƣ
Thay trị số: Eƣ = K.E.Ø.n
Ta có phƣơng trình điều chỉnh tốc độ:

n

U  Ru .I u
K E .

Mắc điện trở điều chỉnh vào mạch phần ứng:
Khi thêm điện trở vào mạch phần ứng, tốc độ sẽ giảm. Tổn hao trên phần ứng
lớn nên chỉ số sử dụng với động cơ sẽ có công suất nhỏ.
Thay đổi điện áp U:
Nguồn điện một chiều điều chỉnh đƣợc dùng để cung cấp điện áp cho động cơ.
Phƣơng pháp này đƣợc sử dụng nhiều.

này đai sẽ trƣợt trơn trên bánh).
+ Kết cấu đơn giản,giá thành rẻ.
Nhƣợc điểm của truyền động đai:
+ Khuôn khổ kích thƣớc khá lớn (khi cùng điều kiện làm việc,thƣờng riêng
đƣờng kính bánh đai đã lớn hơn đƣờng kính bánh răng khoảng 5 lần)
SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 11

+ Tỷ số truyền không ổn định vì có trƣợt đàn hồi của đai trên bánh.
+ Lực tác dụng trên trục và ổ lớndo phải căng đai(lực tác dụng lên trục và ổ
tăng thêm khoảng 2÷3 lần so với truyền động bánh răng).
+ Tuổi thọ thấp khi làm việc với vận tốc cao.
+ Bộ truyền đai thƣờng đƣợc dùng để truyền công suất không quá 40÷50
Kw,vận tốc thông thƣờng khoảng 5÷30m/s.
Trong các loại đai thƣờng dùng,đai hình thang có ƣu điểm nổi bật là:đaicó tác dụng
chêm vào bánh đai cho nên ma sát giữa đai và bánh đai tăng lên(góc chêm φ của đai
hình thang bằng 40 độ),đai hình thang đƣợc chế tạo thành vòng liền do đó làm việc êm
hơn so với đai dẹt(phải nối đai).
1.3.2. Bộ truyền răng.
Truyền động bánh răng thực hiện truyền
chuyển động và tải trọng nhờ sự ăn khớp
của các răng trên bánh răng(hoặc thanh
răng).
Truyền động bánh răng thanh răng dùng để

Ổ lăn thƣờng gồm 4 bộ phận: Vòng
ngoài,vòng trong,con lăn,giữa các con
lăn có vòng cách .
- Theo khả năng chịu lực ổ lăn đƣợc
chia ra:
+ Ổ đỡ: Chỉ chịu lực hƣớng tâm
mà không chịu đƣợc một phần nhỏ lực
dọc trục.
HÌNH 1.3.3: Ổ LĂN
+ Ổ đỡ chặn : Chịu đƣợc cả lực hƣớng tâm lẫn lực dọc trục.
+ Ổ chặn đỡ: Chịu lực dọc trục đồng thời chịu đƣợc một ít lực hƣớng tâ m.
+ Ổ chặn: Chỉ chịu đƣợc lực dọc trục mà không chịu đƣợc lực hƣớng tâm.
- Theo cỡ đƣờng kính ngoài của ổ lăn(với cùng đƣờng kính trong) chia ổ lăn ra
các loại: Ổ lăn cỡ đặc biệt nhẹ,rất nhẹ, nhẹ,trung bình và nặng.Theo cỡ chiều rộng,ổ
lăn đƣợc chia ra: Ổ hẹp,ổ bình thƣờng,ổ rộng và ổ rất rộng.Các ổ lăn thƣờng đƣợc chế
tạo tiêu chuẩn hóa.

SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 13

CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ CHỌN PHƢƠNG ÁN THI CÔNG
2.1. Hình ảnh thực tế trong công nghiệp .

 Cấ u trúc chung của mô hi ̀nh phân gắp chai là Modul cấ p và Modul



ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 15

 Ƣu điểm:
- Kết cấu của cơ cấu kẹp ứng rất nhanh.
- Nhờ vào lực của động cơ để kẹp nên có thể kẹp và giữ nguyên vật có thể
nằm trong một phạm vi tƣơng đối rộng.
- So với các cơ cấu cơ khí khác thì cơ cấu này nhẹ, hiệu quả cao, điều khiển
dễ dàng.
 Nhƣợc điểm:
- Khó chế tạo chính xác.
Do sử dụng động cơ DC nên việc bố trí khó khăn

SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 16

2.2.2 băng tải
 Băng tải đai:

Hình 2.2.2: Băng tải đai



Hình 3.1.1 Sơ đồ nguyên lý truyền động băng tải
1-Động cơ 2- Hộp giảm tốc 3-Bộ truyền xích 4- Tang kéo băng tải
Các số liệu cho trƣớc:
 Vận tốc băng tải : v = 0.5 m/s.
 Lực kéo băng tải : F = 2,5 kN.
 Đặc tính làm việc : êm.
 Thời gian phục vụ : 15500 giờ.
 Đƣờng kính tang : D = 500mm.
Gọi Pt là công suất tính toán trên trục máy công tác (kw)
SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 18

Pct là công suất cần thiết trên trục động cơ
η là hiệu suất truyền động
η = η12. η23. η3 . η4
Với:

η1 = 0,98 hiệu suất bộ truyền bánh răng trụ
η2 = 0,99 hiệu suất của 1 cặp ổ lăn
η3 = 1 hiệu suất của khớp nối
η4 = 0,96 hiệu suất bộ truyền xích

Ta có:

Số vòng quay của động cơ là:
ndc = nt . ihgt . ix = 31,84 . 48 = 1528 (v/p)
 Chọn động cơ
Vì trong đề tài này sử dụng mạch băm xung để điều khiển tốc độ động cơ
nên có thể chọn loại động cơ có tốc độ cao hơn so với tính toán trên và dùng kỹ
thuật băm xung để điều chỉnh tốc độ động cơ.
 Công suất định mức: P đm = 1,5 kw
 Tốc độ quay: ndc = 1500 (v/p)
3.1.2 tính toán băng tải
 Số liệu ban đầu:
Năng suất Q(lƣợng vật liệu vận chuyển trong 1 đơn vị thời gian). Ở đây, ta
thiết kế máy với năng suất Q= 20 (sp/ph).
Chiều dài vận chuyển L = 10 (m).
Góc nghiêng đặt máy β = 0o.
Tốc độ dịch chuyển v = 0,5(m/s)
 Tính chọn tấm băng:
- Chọn loại tấm băng: Với những phân tích ở trên, ta chọn loại tấm băng
vải cao su có phần lõi bằng vải và phần bọc cao su. Vì chúng có giá thành rẻ mà
vẫn đảm bảo đƣợc những yêu cầu về độ bền kéo và uốn, độ đàn hồi và dãn dài
nhỏ, chịu đƣợc nhiệt tốt.
- Tính chiều rộng tấm băng:

SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 20

[T/h]
[m/s]

Ta chọn thể tích lớn nhất của một sản phẩm là V= 0,004m3. Do đó, ta có qui
đổi nhƣ sau: Q= 6.V.ρ= 20.0,004.7850 = 628 (kg/ph) = 37,68 [T/h].
Nên: q 

Q
0,36.v

= 209(N/m).

+ Tải trọng trên một mét chiều dài do khối lƣợng của các phần chuyển động của
băng:

qbt = 2qb + ql + qk

[2]

Trong đó, q b – tải trọng trên một đơn vị chiều dài do khối lƣợng dây băng:
SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 21

qb = 1,1.B.δ = 1,1.104.0,5.0,01 = 55

a - hệ số tỉ lệ. Lấy a = 125 theo bảng 6.5 [2] với vải làm màng cốt, dây băng
là Б-820.
i - số lớp màng cốt của dây băng. i = 4
Theo tiêu chuẩn của ГOCT10624-63 chọn Dt = 500 mm .
- Đƣờng kính tang cuối và tang căng băng bằng Dt = 0,8.500 = 400mm.
- Chiều dài của tang lấy lấy hơn chiều rộng băng từ 100-200:
SVTH:

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 22

B +100 = 500 +100 = 600 mm .

Hình 3.1.2 : Các thông số của tang
Bảng 3.1 Thông số của tang dẫn
Chiều
Rộng

Khối

Dt

A

A1


1140

650

185

lƣợng

dây
băng

(kg)

B(mm)
500

96

Bảng 3.2: Thông số của tang bị dẫn
Chiều
Rộng

Khối

Dt

A

A1


850

210

65

lƣợng

dây
băng

(kg)

B(mm)
500

SVTH:

96

GVHD:


ĐỒ ÁN HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ

TRANG 23

 Tính chọn con lăn:
Theo quy định của bảng 6.8 [1] lấy con đỡ loại trung bình có đƣờng kính
bằng 108 mm .


H1

H2

102

720

760

195

20

190

205

260

(kg)
18,5

- Con lăn đỡ nhánh không tải: hình 3.4 với các thông số nhƣ bảng 3.4

SVTH:

GVHD:


B1

102

720

760

600

14

154

205

100

(kg)
10,5

 Tính lực căng băng:
tang bi dan

6

5

7


S2 = S1 + S1(kq – 1) = S1 + S1(1,05-1) = 1,05S 1.
Trong đó, kq - Hệ số tăng lực căng của bộ phận kéo do lực cản tại chi tiết
quay kq = 1,05 với góc ôm giũa băng và tang là 900.
- Lực căng tại điểm 3 xác định theo công thức 5.20[2] :
S3 = S2 + W2,3
W2,3 : Lực căng trên đoạn không tải, đƣợc xác định nhƣ sau:
W2,3 = qx.L2,3.ω
Trong đó, q x- khối lƣợng phần chuyển động của nhánh băng không tải. q x =
qb + qk = 55 + 57,5 = 112,5 N/m
L - Chiều dài của dây băng L = 20 m
ω - Hệ số cản chuyển động ω = 0,04 đối với ổ lăn
(Bảng 6.16 - [2]).
 W2,3 = 0,04. 112,5.20= 90 N
 S3 = 1,05S 1 + 90

- Lực căng tại điểm 4 :
S4 = S3 + S3(kq – 1) = S3 + S3(1,05-1) = 1,05S 3 = 1,05(1,05S1+90).
- Lực căng tại điểm 5 :
S5 = S4 + S4(kq – 1) = S4 + S4(1,07-1) = 1,07S 4 = 1,1235(1,05S 1+90)
( kq = 1,07 đối với góc ôm vào tang là 1800)
- Lực căng tại điểm 6 :
S6 = S5 + W5,6 = 1,1235(1,05S 1+90)+ 2,512

SVTH:

GVHD: