MẪU BÌA LUẬN VĂN CĨ IN CHỮ NHŨ VÀNG Khổ 210 x 297 mm
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------LÊ CHÍ HIỆP

Lê Chí Hiệp

KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC PHẲNG, KÍN TRONG BÀI
TỐN THIẾT KẾ CẤU TRÚC CƠ CẤU MÁY VÀ RƠ BỐT
BẰNG LÝ THUYẾT ĐỒ THỊ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

2017B

Hà Nội – Năm 2019

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113912121000000


MẪU TRANG PHỤ BÌA LUẬN VĂN

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

TỔNG HỢP CHUỖI ĐỘNG HỌC PHẲNG, KÍN TRONG BÀI TỐN
THIẾT KẾ CẤU TRÚC CƠ CẤU MÁY VÀ RÔ BỐT BẰNG LÝ THUYẾT

ĐỒ THỊ

Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS. NGUYỄN HỒNG THÁI

Hà Nội – Năm 2019





CỘNGHÒAXÃHỘICHỦNGHĨAVIỆTNAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên tác giả luận văn : LêChíHiệp
Đề tài luận văn: Tổnghợpchuỗiđộnghọcphẳng,kíntrongbàitốnthiếtkế
cấutrúccơcấumáyvàrơbốtbằnglýthuyếtđồthị
Chun ngành:
Kỹthuậtcơđiệntử
Mã số SV:
CB170296
Tácgiả,NgườihướngdẫnkhoahọcvàHộiđồngchấmluậnvănxácnhậntác
giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng
ngày…....09/05/2019...........vớicácnộidungsau:


1. Ý kiến hội đồng: Sửalạiđầyđủvàchínhxáctênđềtàiluậnvăntheoquyết
địnhgiaođềtài.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa: đã sửa tên đề tài đúngvới têntrongquyết
địnhgiaođềtài.
2. Ý kiến hội đồng:Sửalạinội dungvề“Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của
luận văn”trongphần“Lời mở đầu”đểlàmnổibậtnộidungkhoahọccủa
luậnvăn.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa:đãsửanộidungnàyởtrangviiphần“Lời mở
đầu”củaluậnvăn.
3. Ý kiến hội đồng:Viếtlạidịng9–11(dướilên)ởtrang2khinóivềvaitrị
củacấutrúccơcấumáytrongthiếtkếmáyvàrơbốt.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa:đãsửanộidungnàyởtrang2củaluậnvăn
chochínhxác.
4. Ý kiến hội đồng:Thaytừ“tổng hợp”bằngtừ“xác định”ởchương2.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa:đãkiểmtravà thaytừ “tổng hợp” bằng từ
“xác định”trongluậnvănđểchínhxáchơnvềmặtthuậtngữ.
5. Ý kiến hội đồng:Bổsungcáckháiniệm“Bộ thơng số khâu”ởmục2.2.2và
“Bộ thơng số mạch vòng”ởmục2.3.2.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa:đãchỉnhsửatheoýkiếncủahộiđồng.
6. Ý kiến hội đồng:Bổsungcơngthứctínhsốphầntửcủachuỗinhịphânở
mục4.1.1b.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa:luậnvănbổsungcơngthứctheoýkiếncủa
hộiđồng.










7. Ý kiến hội đồng:Bổsungnguồngốccơngthứctínhsốkhâucủachuỗiđộng
họctừkíchthướccủachuỗinhịphânở“Thuật tốn 3”,mục4.1.2.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa: luận văn đã bổ sung nguồn gốc công thức
theoýkiếncủahộiđồng.
8. Ý kiến hội đồng:Sửalạiđồngnhấtthuậtngữ“đồng cấu”.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa: saukhithảoluậnvớingườihướngdẫn,thuật
ngữ“đồng cấu”làthuậtngữcủachunngànhhẹpmàluậnvănnghiêncứu,
nếusửasẽmấttínhhọcthuậtcủachunngànhvìvậyluậnvănbảolưucụm
từ“đồng cấu”vàkhơngsửa.
9. Ý kiến hội đồng:Chínhxáchóakếtluậnchương2.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa: ở kết luận chương 2, trang 27, bổ sung ý
“…theo số bậc tự do, số khâu và/hoặc số khớp cho trước”.
10. Ý kiến hội đồng:Đồthịbênphảiởhình3.6chưachínhxác.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa:đãđổilạivịtríhaiđỉnh2và5ởđồthịbên
phảihình3.6chochínhxác.
11. Ý kiến hội đồng:Sửalạimộtsốlỗichínhtảvàchếbản.
* Tác giả luận văn chỉnh sửa: đãchỉnh sửacáclỗi chínhtả vàchế bản ở
trang5,10,21…
Hà Nội, Ngày 10 tháng 5 năm 2019.
Giáo viên hướng dẫn

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG












LỜI CAM ĐOAN

Têntơi là LÊ CHÍ HIỆP,học viên caohọclớp 17BCĐT.KH.Sau thời gian
họctập,nghiêncứutạitrườngĐạiHọcBáchKhoaHàNội,đượcsựgiúpđỡcủacác
thầycơgiáođặcbiệtlà TS. NGUYỄN HỒNG THÁI,tơiđãhồnthànhluậnvăn
tốtnghiệpthạcsĩ.
Tơixin camđoan các nộidung được trìnhbàytrongluậnvănnàylà kếtquả
nghiêncứucủabảnthântơi,khơngcósựsaochéphaycopycủabấtcứtácgiảnào.
Tơixinchịutráchnhiệmvềlờicamđoancủamình.
Hà Nội, Ngày 10 tháng 05 năm 2019.
Tácgiả


LÊ CHÍ HIỆP











MỤC LỤC
DANHMỤCCÁCKÝHIỆUVÀCÁCTỪVIẾTTẮT....................................IVV
DANHMỤCCÁCHÌNHVẼVÀĐỒTHỊ........................................................IVV
DANHMỤCCÁCBẢNG.................................................................................VIII
LỜIMỞĐẦU....................................................................................................IXX
CHƯƠNG1:TỔNGQUANVỀCẤUTRÚCCƠCẤU..........................................1
1.1 VAITRỊCỦA CẤUTRÚCCƠCẤUTRONGCHẾTẠOMÁY 
VÀRƠ BỐT..........................................................................................................1

1.1.1Cấutrúccơcấutrongthiếtkếmáy...........................................................2
1.1.2Cấutrúccơcấutrongthiếtkếrơbốt.........................................................3
1.2 TÌNH HÌNHNGHIÊN CỨUTRONG VÀNGỒI NƯỚC.............................4
KẾT  LUẬNCHƯƠNG1......................................................................................5
CHƯƠNG2:XÁCĐỊNHBỘTHƠNGSỐKHÂUKHỚPMẠCHVỊNGTRONG
BÀITỐNTỔNGHỢPCHUỖIĐỘNGHỌCPHẲNG,KÍN,TỒNKHỚP
THẤPKHIBIẾTTRƯỚCSỐBẬCTỰDOVÀSỐKHÂU..................................7
2.1 CÁC KHÁI NIỆMCƠ BẢN...........................................................................7
2.2 HỆ PHƯƠNGTRÌNHKHÂU KHỚP...........................................................12
2.2.1Cơngthứctínhbậctựdocủacơcấu.......................................................12
2.2.2Mốiquanhệgiữakhâu,khớpvàsốbậctựdo.........................................13
2.3 HỆ PHƯƠNGTRÌNHMẠCH VỊNG..........................................................14
2.3.1Kháiniệmmạchvịng.............................................................................14
2.3.2Cácphươngtrìnhcơbảnvềmạchvịng..................................................16
2.4 CÁC TÍNHCHẤTKHÂU, KHỚP,MẠCHVỊNG......................................16
2.4.1Tínhchấtcủakhâu,khớp........................................................................16
2.4.2Tínhchấtcủamạchvịng........................................................................18
2.5 VÍ DỤÁPDỤNG.........................................................................................19
2.6 XÂY DỰNG THUẬTTỐNTỔNGHỢPBỘTHƠNGSỐCƠBẢNCỦA
CHUỖI ĐỘNGDỰA VÀOSỐ BẬCTỰDO CHOTRƯỚC..............................21

2.6.1Thuậttốntổnghợpbộthơngsốkhâukhớp...........................................21
2.6.2Thuậttốntổnghợpbộthơngsốmạchvịng..........................................25
i




KÊ ́TḶN CHƯƠNG2....................................................................................27
CHƯƠNG3:LÝTHUYẾTĐỒTHỊ.....................................................................28
3.1 TƠ ̉NGQUANVỀ LÝTHUYẾTĐỜTHỊ.....................................................28
3.1.1Địnhnghĩa..............................................................................................28
3.1.2Bậccủamộtđỉnh....................................................................................28
3.1.3Đườngđivàchutrình.............................................................................28
3.1.4Đồthịliênthơng.....................................................................................29
3.1.4Đồthịphânđoạn....................................................................................29
3.1.5Cạnhsongsong,slings,đađồthị............................................................30
3.1.6Đồthịđồngcấu......................................................................................30
3.1.7Cây.........................................................................................................31
3.1.8Đồthịphẳng...........................................................................................31
3.1.9Câykhungvàchutrìnhcơbản...............................................................32
3.1.10PhươngtrìnhEuler..............................................................................33
3.1.11ĐặctínhTopocủađồthịphẳng............................................................33
3.2 CÁC MATRẬNBIỂUDIỄNĐỜTHỊ..........................................................34
3.2.1Matrậnkềđỉnh-đỉnh..............................................................................34
3.2.2Matrậnliênthuộc..................................................................................36
3.2.3Matrậnkềcạnh-cạnh.............................................................................36
3.2.4Matrậnchutrình....................................................................................37
3.2.5.Mốiquanhệgiữacácmatrậnkềvàmatrậnliênthuộc..........................37
3.2.6Xâydựngmatrậnliênthuộcvàmatrậnkềcạnh–cạnhtừmatrậnkềđỉnh
–đỉnh..............................................................................................................38

3.3 BIỄU DIỄNCHUỖI ĐỢNGHỌCDƯỚIDẠNGĐỜTHỊ............................41
3.3.1Biểudiễnchuỗiđộngdướidạngđồthị...................................................41
3.3.2Sựtươngquangiữachuỗiđộngvàđồthị................................................42
KẾT LUẬN CHƯƠNG3....................................................................................43
CHƯƠNG4:MƠHÌNHHĨAVÀỨNGDỤNGLÝTHUYẾTĐỒTHỊTRONG
TỔNGHỢPCHUỖIĐỘNGHỌC........................................................................44
4.1 MƠ HÌNH HĨACHUỖIĐỘNGHỌC..........................................................44
4.1.1Biểudiễnchuỗiđộngdướidạngsốnhịphân..........................................44
ii




4.1.2Cácthuậttốntổnghợpchuỗinhịphân..................................................46
4.2 ỨNG DỤNG LÝTHUYẾT ĐỒTHỊ TRONGTỔNG HỢPCHUỖIĐỘNG
HỌC...................................................................................................................53
4.2.1Chutrìnhcủađồthị................................................................................54
4.2.2Thuậttốntìmtấtcảchutrìnhtrongmộtđồthị......................................55
4.2.3Chutrìnhbaovàchuỗibậcbaotiêuchuẩn..............................................59
4.2.4Đồthịbao...............................................................................................63
4.2.5Nhãntiêuchuẩnchođồthịbao...............................................................64
4.2.6Matrậnđặctrưngcủađồthị...................................................................67
4.2.7Ứngdụnglýthuyếtđồthịđểlọcbỏcácchuỗinhịphânđồngcấu...........68
KẾT LUẬN CHƯƠNG4....................................................................................71
KẾTLUẬNCỦALUẬNVĂN.............................................................................72
PHỤLỤCA:GIỚITHIỆUPHẦNMỀMPHÂNTÍCHVÀTỔNGHỢPCHUỖI
ĐỘNGHỌC..........................................................................................................73
PHỤLỤCB:VÍDỤMINHHỌAVỀỨNGDỤNGCỦAPHẦNMỀMTRONG
TỔNGHỢPCÁCCHUỖIĐỘNGHỌC...............................................................81
PHỤLỤCC:LÝTHUYẾTBỔSUNG.................................................................87 

TÀILIỆUTHAMKHẢO........................................................................................................88











iii





DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Nội dung, ý nghĩa

F

Bậctựdocủacơcấu/chuỗiđộng.

n

Sốkhâucủachuỗiđộng.


J

Sốkhớpcủacơcấu.

hi 

Sốkhâuhạng i .

L

Sốmạchvòngđộclậpcủachuỗiđộng/đồthị.

L

Tổngsốmạchvòngcủachuỗiđộng/đồthị.

ai 

Sốmạchvòngloại i .

rmax 

Hạnglớnnhấtcủacáckhâutrongchuỗiđộng.

eij 

Biểudiễncạnhnốigiữa2đỉnh i và j trongđồthị.

v 


Sốđỉnhtrongđồthị

e 

Sốcạnhtrongđồthị i .

di 

Bậccủađỉnh i .

vk 

Sốđỉnhcóbậc k .

Avv 

Matrậnkềđỉnh–đỉnhcủađồthị.

Aee 

Matrậnkềcạnh–cạnhcủađồthị.

Ave 

Matrậnliênthuộccủađồthị.

N 

Độdàichuỗinhịphânbiểudiễnchuỗiđộng.


TN 

Tổngsốchutrìnhcủađồthị.

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
STT
Hình1.1

Nội dung
Qtrìnhchếtạorathiếtbịmáyvàrơbốt

iv


Trang
1




Hình2.1

Thanhtruyềntrongđộngcơđốttrong

7

Hình2.2

Biểudiễncácbậctựdotươngđốigiữahaikhâutrongkhơng


8

gian
Hình2.3

Haikhâuđượcnốivớinhaubởikhớpbảnlề

8

Hình2.4

Minhhọavềthànhphầnkhớpđộng

9

Hình2.5

KhớpcaotrongcơcấuCam

9

Hình2.6

Khớptrụloại4

10

Hình2.7


Minhhọavềbậccủakhớp

10

Hình2.8

Mộtsốchuỗiđộnghọchở

10

Hình2.9

Mộtsốchuỗiđộnghọckín

11

Hình2.10 Chuỗiđộngphânđoạn

11

Hình2.11 Cáccơcấuđượchìnhthànhtừcácchuỗiđộnghọc

12

Hình2.12 Cơcấucó3bậctựdo

12

Hình2.13 Chuỗiđộng9khâu,11khớp


15

Hình2.14 Chuỗiđộng5khâu,5khớp

15

Hình2.15 ChuỗiđộnghọccủacơcấuWatt

20

Hình2.16 Thuậttốnxácđịnhsốkhâu,sốkhớptheosốbậctựdo

21

Hình2.17 Thuậttốnxácđịnhcácchuỗithơngsốkhâu

23

Hình2.18 Thuậttốnxácđịnhcácbộthơngsốkhâu

24

Hình2.19 Thuậttốnxácđịnhcácchuỗimạchvịng

25

Hình2.20 Thuậttốnxácđịnhbộthơngsốmạchvịng

26


Hình3.1

Đồthị(11,10)

28

Hình3.2

Đồthị(5,6)

29

Hình3.3

Đồthịphânđoạntheocạnh

30

Hình3.4

Đồthịphânđoạnđiểm

30

Hình3.5

(a)Đađồthị(b)Đồthịcósling

30


Hình3.6

Haiđồthịđồngcấu

31

Hình3.7

Haicâycó6đỉnh 

31

Hình3.8

Đồthị(a)vàmộtbiểudiễnphẳngcủanó(b)

31

v





Hình3.9

Đồthịphẳng(8,10)

32


Hình3.10 Câykhungvàcácchutrìnhcơbản

32

Hình3.11 Đồthị(5,7)

34

Hình3.12 Dánnhãnchocáccạnhởđồthị(5,7)

36

Hình3.13 Đồthị(5,7)

37

Hình3.14 Đồthị(5,7)vàmatrậnkềđỉnh–đỉnh

39

Hình3.15 Đồthị(5,7)vàmatrậnkềcạnh–cạnh

41

Hình3.16 Chuỗiđộng(a)vàđồthịtươngứng(b)

41

Hình3.17 Chuỗiđộng(a)vàđồthịtươngứng(b)


42

Hình4.1

Chuỗiđộng8khâu9khớp

45

Hình4.2

Giớihạnnhỏnhấtvàlớnnhấtcủachuỗinhịphân

46

Hình4.3

Chuỗiđộng8khâu9khớpcócáchđánhsốthỏamãn

46

Hình4.4

Thuậttốntạochuỗinhịphânnhỏnhất

47

Hình4.5

Thuậttốntạochuỗinhịphânlớnnhất


48

Hình4.6

Thuậttốntạomatrậnliênkếttừchuỗinhịphân

49

Hình4.7

Thuậttốnkiểmtramạchvịngloại3

50

Hình4.8

Thuậttốnloạibỏcácchuỗicósốkhâuhạnghaikhơngthỏa
mãn

51

Hình4.9

Thuậttốnloạibỏcácchuỗicóhạngcủakhâukhơngthỏa
mãn

52

Hình4.10 Thuậttốnloạibỏcácchuỗicóhạngcủakhâukhơngthỏa
mãn


53

Hình4.11 Đồthị(8,10)

54

Hình4.12 Đồthị(12,16)

62

Hình4.13 Đồthịbaocủađồthịhình4.11

63

Hình4.14 Đồthịbaochođồthịhình4.12

63

Hình4.15 Đồthịhình4.14saubước1và2

65

Hình4.16 Đồthịbaotiêuchuẩncủađồthịhình4.12

66

Hình4.17 Đồthịbaotiêuchuẩncủađồthịhình4.11

67


Hình4.18 (a):Đồthị(15,20);(b),(c):cácđồthịbaotiêuchuẩn

68

Hình4.19 Haimatrậnkềđỉnh-đỉnhchotrước

69

vi





Hình4.20 Đồthịứngvớimatrậnkềđỉnh–đỉnh(a) Avv (1) (b) Avv (2) 

70

Hình4.21 Đồthịứngvớimatrậnkềsaukhigánlạinhãn(a) Avv (1) (b)

70

HìnhA1

Giaodiệnphầnmềm

73

HìnhA2


Cácmodulecủaphầnmềm

73

HìnhA3

Giaodiệnmoduletổnghợpbộthơngsốkhâu,khớpvàmạch
vịng

74

HìnhA4

Giaodiệnmoduletổnghợpchuỗinhịphân

75

HìnhA5

Filedữliệucácchuỗinhịphânchochuỗiđộngcó7khâuvà
2bậctựdo

75

HìnhA6

Giaodiệnmoduletiêuchuẩnhóađồthị

76


HìnhA7

Tiêuchuẩnhóamộtđồthịcó15đỉnh

77

HìnhA8

Tiêuchuẩnhóamộtđồthịphânđoạn

78

HìnhA9

ChuỗiconcủađồthịhìnhA8

78

HìnhA10 Giaodiệnphânvùngpháthiệnđồngcấu

78

HìnhA11 Cấutrúcfile.txtcóchứacácchuỗinhịphân

79

HìnhA12 Giaodiệnmoduletiêuchuẩnhóađồthị

80


HìnhB1

Tổnghợpbộthơngsốcủachuỗiđộngcó7khâuvà2bậctự
do

81

HìnhB2

Bộthơngsốkhâu,khớpcủachuỗiđộngcó7khâuvà2bậc
tựdo

82

HìnhB3

Tổnghợpcácchuỗinhịphâncủachuỗiđộngcó7khâuvà2
bậctựdo

82

HìnhB4

Cácchuỗinhịphâncủachuỗiđộngcó7khâuvà2bậctựdo

82

HìnhB5


Lọcbỏcácchuỗinhịphâncủachuỗiđộngcó7khâuvà2
bậctựdo

83

HìnhB6

Cácchuỗicịnlạicủachuỗiđộngcó7khâuvà2bậctựdo

83

HìnhB7

Chuỗiđộngphânđoạncó7khâuvà2bậctựdo

84

HìnhB8

Phântíchcácchuỗinhịphânứngvớichuỗiđộng7khâu,2
bậctựdo

84

HìnhB9

Cácđồthịbaovàchuỗiđộngứngvớichuỗisố2

85


HìnhB10 Cácđồthịbaovàchuỗiđộngứngvớichuỗisố5

85

HìnhB11 Cácđồthịbaovàchuỗiđộngứngvớichuỗisố6

85

vii




DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Nội dung

Bảng1.1

Tổnghợpbộtruyềnbánhrănghànhtinhtừchuỗiđộng

3

Bảng1.2

Lượcđồcơcấuvàchuỗiđộnghọccủamộtsốtaymáy

3


Bảng2.1

Bộthơngsốkhâu

19

Bảng2.2

Bộthơngsốmạchvịng

20

Bảng2.3

Bảngthơngsốkhâu,mạchvịng

20

Bảng2.4

Bộthơngsốkhâu,khớpvớisốbậctựdobằng1

21

Bảng2.5

Bảngchuỗithơngsốkhâuxácđịnhtheothuậttốn2.17

23


Bảng2.6

Bộthơngsốkhâutìmđượcchochuỗiđộngcó10khâu,
13khớp

24

Bảng2.7

Bảngchuỗithơngsốmạchvịngxácđịnhđượctheothuật
tốn2.6.2

26

Bảng2.8

Bộthơngsốmạchvịngtìmđượcchochuỗiđộngcó8
khâu,10khớp

27

Bảng3.1

Thơngsốtươngđươnggiữachuỗiđộngvàđồthị

42

Bảng3.2

Đặctínhcấutrúcgiữađồthịvàchuỗiđộng


43

Bảng4.1

Cácchutrình“thơ”củađồthị4.11

57

Bảng4.2

Cácchutrìnhcủađồthịhình4.11

59

Bảng4.3

Mạchbaocủađồthị(12,16)

62

Bảng4.4

Gánlạinhãnchocácđỉnhtrongchutrìnhbaotiêuchuẩn

64

Bảng4.5

Gánlạinhãnchocácđỉnhkhơngtrongchutrìnhbaotiêu

chuẩn

64

Bảng4.6

Gánlạinhãnchotấtcảcácđỉnh

65

Bảng4.7

Chuỗiconcủađồthịhình4.15

65

Bảng4.8

Chuỗiconsaukhisắpxếp

66

Bảng4.9

Dánnhãnlạichochuỗicon

66

Bảng4.10


Chuỗiconsaukhitiêuchuẩn

66

Bảng4.11

Chutrìnhbaovàchutrìnhbaotiêuchuẩncủađồthị4.18a

67

Bảng4.12

Chutrìnhbaovàchutrìnhbaotiêuchuẩntừhaimatrận

70

Bảng4.13

Gánlạiđỉnhchođồthị4.26a

70

Bảng4.14

Gánlạiđỉnhchođồthị4.26b

70


viii



Trang




LỜI MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề

Vớisựpháttriểncủakhoahọcvàcơngnghệ,nềncơngnghiệpthếgiớiđang
bướcvàocuộccáchmạngcơngnghiệp4.0khimàmáymóc,thiếtbịđềuđượckết
nốivạnvậtIOTthơngquacáccácthiếtbịthơngminh.Dẫnđếnnhữngnhàkỹthuật,
nghiêncứucầnphảitạoranhiềumẫumáycũngnhưthiếtbịnhằmđápứngnhucầu
địihỏitựđộnghóa qtrìnhsảnxuấtcủa nềncơng nghiệpnóichung,đểcó thể
ngàycàngtạoranhiềusảnphẩm,tăngnăngsuấtlaođộngnhằmphụcvụchođời
sốngdânsinh,anninh,quốcphịng.Nóivềvaitrịcủacấutrúccơcấutrongthiếtkế
máy, tácgiả Mruthyunjaya [9] đãchỉra rằng cấutrúc cơcấu là nguồn gốc trong
sángtạođổimớithiếtkếđểtạorahệthống thiếtbị máymócvàsảnphẩm.Theo
mộtcuộckhảosátởMỹđượccơngbốbởiT.Sai[4]đãchỉrarằng75%giátrịcủa
bảnthiếtkếmớinằmởphầnthiếtkếngunlý.Đểgópphầnvàoviệcgiảiquyết
vấnđềnày,emđãchọnđềtài“Tổng hợp chuỗi động học phẳng, kín trong bài tốn
thiết kế cấu trúc cơ cấu máy và rơ bốt bằng lý thuyết đồ thị”.
Nhưtrênđãtrìnhbày,trongluậnvănnày,tácgiảsẽgiảiquyếtcácvấnđềcụ
thểnhưsau:
i) Cho trước số bậc tự do của chuỗi động học và sốkhâu lớn nhấtmà chuỗi
độnghọcphảicó,từđótìmrađượcbộthơngsốkhâu,khớp,mạchvịngmà
cáckhâusẽđượcbốtríđểtạothànhchuỗiđộnghọc.
ii)Ứngdụngchuỗinhịphânđểmơhìnhhóađượccácchuỗiđộnghọc.
iii) Áp dụng lý thuyết đồ thị,để tăng tính hiệu quả trong qtrình tổng hợp

chuỗiđộnghọc.
II. Mục đích nghiên cứu

- Xây dựng thuật toán tổng hợp các chuỗi động học phẳng, kín tồn khớp thấp
nhằmphụcvụbàitốnthiếtkếcơcấumáyvàrơbốt.
-Thiếtlậpcácđiềukiệnbiênđểvậndụngnhiềulýthuyếttrongtốiưucấutrúccơ
cấu.
-Viếtphầnmềmtổnghợpcácchuỗiđộnghọckínvớinhiềumạchvịngliênkết
nhiềukhâukhớp.

ix





III Phạm vi nghiên cứu của luận văn

-Luậnvănchỉnghiêncứuđếnđặcđiểm,tínhchấtđốivớikhâu,khớp,mạchvịng
khitổnghợpcácchuỗiđộnghọcphẳng,kínnhiềubậctựdo.
-Chỉtổnghợpchuỗiđộnghọcphẳng,kínnhiềubậctựdo.
IV Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

Ý nghĩa khoa học:Luậnvănđãxâydựngvàđưaranhữngcơngcụ,thuậttốnmới,
quađógópphầngiảiquyếtbàitốntổnghợpcácchuỗiđộnghọcphẳng,kíntồn
khớpthấp.
Ý nghĩa thực tiễn:Trêncơsởkếtquảnghiêncứu,luậnvănđãxâydựngđượcphần
mềmphântíchvàtổnghợpchuỗiđộnghọc.Phầnmềmchophépngườingườithiết
kếtổnghợpracácchuỗiđộnghọcmớivớiyếucầuvềsốkhâuvàsốbậctựdocho
trướcnhằmphụcvụchobàitốnthiếtkếcácmáyvàthiếtbịtựđộnghóa.

V Nội dung của luận văn

Nộidungcủa luậnvănđượcchiathànhbốnchương,trìnhbàytheothứtựlơ
gíc,từviệcxácđịnhbộthơngsốkhâu,khớp,mạchvịngđếnviệcbốtrícáckhâu,
khớpđểtạoracácchuyểnđộngkhácnhau.Cuốicùnglàviệcứngdụnglýthuyếtđồ
thịvàomụcđíchtổnghợpcácchuỗiđộnghọcmộtcáchtựđộnghóatrênmáytính.
Nộidungcủabốnchươngnhưsau:
Chương 1:Tổngquanvềcấutrúccơcấu
Chươngnàytrìnhbàyvềvaitrịquantrọngcủacấutrúccơcấutrongthiếtkế,
chếtạomáy,thiếtbịtựđộngvàrơbốt.Ngồira,chươngnàycũngtrìnhbàytổng
quan về tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước. Những kết quả đã đạt được,
nhữngvấnđềcịnphảitiếptụcnghiêncứucủabàitốntổnghợpchuỗiđộnghọc,từ
đóđịnhhìnhnộidungvàđốitượngnghiêncứucủaluậnvăn.
Chương 2:Xácđịnhbộthơngsốkhâu,khớp,mạchvịngtrongbàitốntổnghợp
chuỗiđộnghọcphẳng,kín,tồnkhớpthấpkhibiếttrướcsốbậctựdovàsốkhâu.
Trong chương này luận văn đãtổng hợp, hệ thốnghóa và biên tập một cách
logicthànhcơsởlýthuyếttínhtốncácbộthơngsốkhâu,khớp,mạchvịngvàtính
chất khâu, khớp, mạch vịng từ các cơng trình đã được cơngbố ở trong nước và
quốctếcóuytín.Trêncơsởlýthuyếttrênthiếtlậpcácthuậttốnđểcóthểlậptrình
thànhmơđunphầnmềmtựđộnghóaxácđịnhcácbộthơngsốkhâu,khớp,mạch

x





vịngđểlàmcơsởdữliệuđểứngdụnglýthuyếtđồthịởchương3vàbàitốnthiết
kếtốiưucấutrúccơcấuđượctrìnhbàyởchương4.
Chương 3:Lýthuyếtđồthị

Chươngnàytrìnhbàycơsởlýthuyếtđồthịvàsựtươngquangiữalýthuyếtđồ
thịvàchuỗiđộnghọcđâylàmộtlýthuyếtquantrọngphụcvụchobàitốntựđộng
hóavàtối thiết kế chuỗiđộng học phẳng sẽ đượctrình bày ở chương4 của luận
văn.
Chương 4:Mơhìnhhóavàứngdụnglýthuyếtđồthịtrongtổnghợpchuỗiđộng
học
Chương này trình bày phương pháp mơ hình hóa các chuỗi động học: khâu,
khớp,mạchvịnghìnhthànhchuỗiđộngsẽđượcbiếnđổithànhcácchuỗinhịphân
đểmáytínhcóthểhiểuvàxửlýđược.Từđó,xâydựngmộtsốthuậttốntốntổng
hợpcácchuỗinhịphântrêncơsởkhoahọcđãđượctrìnhbàyởchương2.Ngồira,
đãápdụngnhữnglýthuyếtđồthịởchương3để“tiêuchuẩnhóa”mộtđồthịcho
trướcđểpháthiệnvàlọccácchuỗinhịphânđồngcấu(trùnglặp)trongqtrìnhtự
độnghóabàitốntổnghợpchuỗiđộngtrênmáytính.
Phụ lục A:Giớithiệu phầnmềmphântích và tổnghợp chuỗi động đã đượcxây
dựngtrêncơsởlýthuyếtcủaluậnvăn.Đâylàkếtquảcủaluậnvăn.
Phụ lục B:Vídụthựctiễnchonhữngkếtquảđãđạtđượctrongluậnvăn.
Phụ lục C:Giớithiệulýthuyếtbổsungcholuậnvăn.



xi





Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC CƠ CẤU
1.1 VAI TRÒ CỦA CẤU TRÚC CƠ CẤU TRONG CHẾ TẠO MÁY VÀ RƠ BỐT


QtrìnhchếtạomộtthiếtbịmáyvàRobotđượcchiaralàm4giaiđoạnchính
nhưđượcmơtảtronghình1.1dướiđâyđólà:(1)Xácđịnhucầucủasảnphẩm;
(2)Lựachọncơcấu;(3)Thiếtkếchitiếtvàkiểmthử;(4)Sảnxuấtthươngmại.







ucầucơngnghệ

Ngunlýhoạtđộng
(Lượcđồcơcấu)











Thiếtkếchitiết
Kiểmthử
Khơng

Đạt

Có

Sảnxuấtthươngmại
Hình 1.1 Q trình chế tạo ra thiết bị máy và Robot

Tronggiaiđoạn1,cầnxácđịnhđượcsốchuyểnđộngcầnthiết(sốbậctựdo),
đặctínhchuyểnđộng,củamáyvàthiếtbịnhằmđápứngucầucơngnghệcủasản
xuấtdướidạngcácthơngsốkỹthuật.
Giaiđoạntiếptheocủaqtrìnhucầuchúngtacầnphảitìmđượcngunlý
hoạtđộngcủathiếtbịđểđápứngđượctấtcảcácucầuđãđặtra.Bàitốnxác
địnhngunlýchomáy,cácthiếtbịmáytựđộngvàRobotchínhlàbàitốntổng
hợpngunlýchothiếtbịđó.Thựctế,đốivớimộtucầucơngnghệ,córấtnhiều
ngunlýkhácnhaucóthểđápứngđược,mỗingunlýlàmộtcơcấumáy.Do
đó,ngườithiếtkếcầncónhiềucơcấukhácnhauđểtừđóphântích,lựachọnđược
cơcấuphùhợpnhấtđểthiếtkếthiếtbị.

1





Saukhiđãchọnđượccơcấutiếnhànhtổnghợpđộnghọc,phântíchđộnghọc,
độnglựchọcvàthiếtkếkếtcấu.Trêncơsởđótiếnhànhthiếtlậpmơhìnhtốnhọc
mơtảcácđặctínhđộnghọc,độnglựchọccủahệthốngvàthiếplậpluậtđiềukhiển.
Mộtvàimẫuchếtạotheokếtquảcủabàitốnthiếtkếsẽđượcchạythửnghiệm
đểkiểmchứng khả năng đápứngcủa cơ cấu và hiệu chỉnh thiết kế. Sau khi bản
mẫuđãổnđịnhthìđưavàosảnxuấtthươngmại.
Tuynhiên,nếucơcấuđãlựachọnđượcchứngminhlàkhơnghiệuquả,thìta
cầnphải quay lại giai đoạn2 để lựachọn cơ cấuthay thế. Thậmchí,tacần phải

đánhgiálạicácthơngsốkỹthuậtđãđượcpháttriểnởtronggiaiđoạn1.
Cóthểnói,thiếtkế làmộtqtrìnhliêntụcbắtđầutừviệcmơhìnhhóađối
tượngcơngnghệtheothờigianvàkhơnggianhoạtđộngđểtừđótạoramáymóc
vàthiếtbịchođếntạorasảnphẩmhồnthiệncuốicùng.
Mặcdùgiaiđoạnthứ3lnlnchiếmnhiềuthờigiannhất,hầuhếtchiphí
nghiêncứu,chếtạosảnphẩmnằmởgiaiđoạnxácđịnhngunlýhoạtđộng.Theo
mộtcuộckhảosát,tácgiảTsai[4]đãchỉrarằng75%giátrịcủamộtsảnphẩmmới
làởhaigiaiđoạnđầutiêncủaqtrìnhthiếtkế.Quađóchothấyviệcnghiêncứu
cấutrúccơcấulàmộtvấnđềquantrọngtrongthiếtkếmáyvàrơbốt.
Ngồi ra, khi nói về vai trò của cấu trúc cơ cấu trong thiết kế máy, tác giả
Mruthyunjaya[9]đãchỉrarằngcấutrúccơcấulànguồngốctrongsángtạođổimới
cơngnghệđểtừđóthiếtkế,tạorahệthốngthiếtbịmáymócvàsảnphẩm.
Trongthựcthế,dễdàngnhậnrarấtnhiềuthiếtbịmáyvàrơbốtphổbiếnđều
đượcxâydựngtừnhữnglượcđồcơcấu.Phầntiếptheo giớithiệu mộtsốcơ cấu
tiêubiểuđượcứngdụngrộngrãitrongđờisống.
1.1.1 Cấu trúc cơ cấu trong thiết kế máy

Trongrấtnhiềucácthiếtbị,từthiếtbịdândụngchođếncơngnghiệpphụcvụ
chođờisốngdân sinh cũngnhưtronganninhquốcphịng,cáccơcấubánhrăng
đượcsửdụngđểbiếnđổichuyểnđộngvàtruyềnmomenxoắn,cóthểkểramộtsố
vídụđơngiảnnhưcácbộtruyềnđộngbánhrăngtrongơtơ,xemáy,cácmáycơng
cụ,v.v…
Đặcbiệt,trướcsựpháttriểntấtyếucủanhânloạidẫntớicácthiếtbịngàycàng
nhỏgọnvàcócơngsuấtlớnhơn,điềuđóđịihỏicácnhàkhoahọccũngphảitổng
hợpnhữngbộtruyềnmớinhằmđápứngucầucấpbáchcủathựctiễntrongđó
cácbộtruyềnchủyếulàbộtruyềnbánhrănghànhtinh.Đểgiảiquyếtvấnđềnày,
nhiềunhànghiêncứuđãđưaragiảipháptổnghợpcácchuỗiđộnghọckhớpnhư
Tsai [10], Mruthyunjaya [9],Molian [11] và nhiềucơngtrình khác [12-18] nhằm
2






tổnghợpcấutrúcđộnghọccácbộtruyềnbánhrănghànhtinhtạoracácphươngán
thiếtkếkhácnhau,bảng1.1dướiđâylàmộtvídụ:
Bảng 1.1 Tổng hợp bộ truyền bánh răng hành tinh từ chuỗi động học

Chuỗiđộnghọc

Hệbánhrăng










2



2

1








1

4



3

3

3

1

3

3
2

2

4

4


4

2

1
4

1


1.1.2 Cấu trúc cơ cấu trong thiết kế Robot

Đối với các tay máy Robot mà ngày nay rất phổ biến trong cơng nghiệp, thì
khởinguồncủachúnglàtừnhữngcơcấutừđơngiảnnhấtgồm4khâu,4khớpcho
đếncáccơcấulaiphứctạpgồm11khâu14khớpnhưbảng1.2dướiđây.
Bảng 1.2 Lược đồ cơ cấu và chuỗi động học của một số tay máy rơ bốt trong cơng nghiệp

Chuỗiđộngkín

Lượcđồcấutrúccơcấu




2


1
3



4

Chuỗiđộng4khâu4khớp










2
1
3



4








3















 


Robotgắpvật



1
2

1

2

Kếtcấurobot


5

5

3
4

4

Robot

Chuỗiđộng5khâu5khớp





3









3

 4



 8
 5







2



1
4

3

1



2
















7

8
5

7

6

6

Chuỗiđộng8khâu10khớp 

RobotMitsubishiAS50VS

3


2
4




10
5
9 1
11


 6
8

7

Chuỗiđộng11khâu14
khớp

















2
3



4
1



 5
7


6

Chuỗiđộng7khâu8khớp






















4



3












2

5

6
10

11

7

9

1

8

RobotAndromat


3

2

4

1
5
7

6

RobotAKR-3000






1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC

Tàiliệu[9]chỉrarằng,bướcquantrọngnhấttrongbàitốnxácđịnhngunlý
haycụthểhơnlàxácđịnhcấutrúccơcấuchomộtthiếtbịmáyvàrơbốtđólàliệt
kêvàphânloạiđượccácchuỗiđộnghợpvớisốkhâuvàsốbậctựdochotrước.
Theocáchtruyểnthống,việcthựchiệntổnghợpchuỗiđộnghọcchủyếudựa
trêntrựcgiác,kỹnăngcũngnhưkinhnghiệmcủangườithiếtkế.Cáchtiếpcậnnày

4
