(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống máy bắn bóng tennis tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG MÁY BẮN BÓNG TENNIS TỰ ĐỘNG GVHD : ThS NGUYỄN TRỌNG HIẾU SVTH : NGUYỄN XUÂN HUY MSSV: 12143325 BÙI XUÂN MẾN MSSV: 12143338 PHAN TUÂN ́ BẢO MSSV: 12110328 NGUYỄN HOÀNG TÙNG MSSV: 12143445 THÁI QUANG VINH MSSV: 12143261 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2016 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH e KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG MÁY BẮN BÓNG TENNIS TỰ ĐỘNG SVTH : NGUYỄN XUÂN HUY - MSSV: 12143325 BÙI XUÂN MẾN – MSSV: 12143338 PHAN TUẤN BẢO – MSSV: 12110328 NGUYỄN HOÀNG TÙNG – MSSV: 12143445 THÁI QUANG VINH – MSSV: 12143261 Khóa : 2012-2016 Ngành : CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY GVHD : ThS NGUYỄN TRỌNG HIẾU TP Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2016 an CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc *** -Tp Hồ Chí Minh, ngày - tháng - năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Xuân Huy – MSSV: 12143325 Bùi Xuân Mến – MSSV: 12143338 Phan Tuấn Bảo – MSSV: 12110328 Nguyễn Hoàng Tùng – MSSV: 12143445 Thái Quang Vinh – MSSV: 12143261 Ngành : Công nghệ chế tạo máy Lớp: 12143CL3 Giảng viên hướng dẫn: ThS.Nguyễn Trọng Hiếu Ngày nhận đề tài: Ngày nộp đề tài: Tên đề tài: Nghiên cứu,thiết kế,chế tạo hệ thống máy bắn bóng tennis tự động Số liệu,tài liệu ban đầu:  Các số liệu tính cấp thiết,mức độ quan trọng vấn đề cần nghiên cứu  Nghiên cứu tổng quát máy bắn bóng tennis  Các yêu cầu hệ thống  Nghiên cứu phương pháp tính tốn thiết kế sở để thiết kế hệ thống Nội dung thực đề tài:  Báo cáo nghiên cứu tổng quan tính cấp thiết đề tài nghiên cứu  Tính tốn, thiết kế hệ thống  Các tính tốn thiết kế phần khí  Chế tạo, lắp đặt  Khảo sát đánh giá i an  Kết luận Sản phẩm:  Mô hình máy bắn bóng tennis tự động Trưởng Khoa Giáo viên hướng dẫn ii an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Nguyễn Xuân Huy – MSSV: 12143325 Bùi Xuân Mến – MSSV: 12143338 Phan Tuấn Bảo – MSSV: 12110328 Nguyễn Hoàng Tùng – MSSV: 12143445 Thái Quang Vinh – MSSV: 12143261 Ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài: Nghiên cứu,thiết kế,chế tạo hệ thống máy bắn bóng tennis tự động Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Trọng Hiếu NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: iii an Điểm đánh giá cụ thể: TT ĐIỂM ĐẠT ĐƯỢC ĐIỂM TỐI ĐA MỤC ĐÁNH GIÁ Hình thức kết cấu luận án Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nợi dung của các mục Tính tổng quan, mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Tính cấp thiết của đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội,… để giải vấn đề Khả phân tích/tổng hợp  Khả thực thiết kế chế tạo hệ thống, máy móc, thiết bị,…(đối với đề tài theo hướng cơng nghệ)  Khả thực nghiên cứu, đề xuất phương pháp quy trình,… có tính mới sáng tạo, đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế (đối với đề tài theo hướng nghiên cứu) Khả cải tiến phát triển đề tài Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành,… Điểm thưởng Các ĐATN có tiêu chí sau cơng thêm 10 điểm: - Thuyết minh ĐATN viết tiếng Anh - ĐATN báo cáo tiếng Anh - Kết quả ĐATN viết báo khoa học (Hợi nghị, tạp chí chuyên ngành,…) - ĐATN chuyển giao cho công ty (có giấy xác nhận của cơng ty) Tổng điểm (*) Nếu > 100 qui đổi thành 100 điểm Tổng điểm quy đổi (hệ 10) (*) Nếu > 10 qui đổi thành 10 điểm 20 5 5 80 10 50 10 10 10 100 10 Đề nghị cho bảo vệ hay không? Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) iv an CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên sinh viên: Nguyễn Xuân Huy – MSSV: 12143325 Bùi Xuân Mến – MSSV: 12143338 Phan Tuấn Bảo – MSSV: 12110328 Nguyễn Hoàng Tùng – MSSV: 12143445 Thái Quang Vinh – MSSV: 12143261 Ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài: Nghiên cứu,thiết kế,chế tạo hệ thống máy bắn bóng tennis tự động Họ tên Giáo viên phản biện: Th.S Đặng Minh Phụng NHẬN XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: v an Điểm đánh giá cụ thể: TT ĐIỂM ĐẠT ĐƯỢC ĐIỂM TỐI ĐA MỤC ĐÁNH GIÁ Hình thức kết cấu luận án Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nợi dung của các mục Tính tổng quan, mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Tính cấp thiết của đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội,… để giải vấn đề Khả phân tích/tổng hợp  Khả thực thiết kế chế tạo hệ thống, máy móc, thiết bị,…(đối với đề tài theo hướng cơng nghệ)  Khả thực nghiên cứu, đề xuất phương pháp quy trình,… có tính mới sáng tạo, đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế (đối với đề tài theo hướng nghiên cứu) Khả cải tiến phát triển đề tài Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành,… Điểm thưởng Các ĐATN có tiêu chí sau cơng thêm 10 điểm: - Thuyết minh ĐATN viết tiếng Anh - ĐATN báo cáo tiếng Anh - Kết quả ĐATN viết báo khoa học (Hợi nghị, tạp chí chuyên ngành,…) - ĐATN chuyển giao cho công ty (có giấy xác nhận của cơng ty) Tổng điểm (*) Nếu > 100 qui đổi thành 100 điểm Tổng điểm quy đổi (hệ 10) (*) Nếu > 10 qui đổi thành 10 điểm 20 5 5 80 10 50 10 10 10 100 10 Đề nghị cho bảo vệ hay không? Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) vi an LỜI CẢM ƠN Sau nhận đề tài, với nổ lực thân với giúp đỡ Quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, đặc biệt thầy cô Bộ môn Công nghệ chế tạo máy đồ án tốt nghiệp chúng em hồn thành Qua thời gian thực đồ án tốt nghiệp chúng em học hỏi nhiều kiến thức quý báu Hôm chúng em đạt kết nhờ vào dạy dỗ truyền đạt kiến thức q thầy trường, q thầy cô tạo tảng kiến thức giúp đỡ chúng em giải khó khăn trình thực đồ án Đầu tiên chúng em xin cảm ơn Ban giám hiệu, quý thầy cô trường, đặc biệt quý thầy cô môn Công nghệ Chế tạo máy quan tâm tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Tiếp theo chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Nguyễn Trọng Hiếu Với hướng dẫn tận tình Thầy, Thầy ln quan tâm, động viên theo sát trình thực chúng em, giúp cho chúng em giải vấn đề khó khăn gặp phải thực để hoàn thành tốt đề tài Bên cạnh giúp đỡ q thầy cơ, cịn có giúp đỡ người thân, bạn học người xung quanh, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất người quan tâm giúp đỡ chúng em đạt kết ngày hôm Chúng em xin chân thành cám ơn Nhóm sinh viên thực Nguyễn Xuân Huy -Bùi Xuân Mến -Phan Tuấn Bảo Nguyễn Hoàng Tùng -Thái Quang Vinh vii an TÓM TẮT Đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề thiết kế, chế tạo máy bắn bóng tennis nhằm phục vụ học tập cơng việc tốt nghiệp Sau đề tài nhằm mục đích tạo máy bắn bóng tennis đáp ứng nhu cầu sử dụng người tập chơi lẫn vận động viên chuyên nghiệp trình độ cao mang thương hiệu Việt Với mục đích đó, nhóm sinh viên nghiên cứu, khảo sát thực tế vấn đề như: phương pháp bắn bóng tennis, cấu thay đổi hướng bắn (thay đổi điểm rơi bóng), cấu cấp bóng cho cấu bắn Mặc dù thời gian có hạn đồ án giải nhiệm vụ yêu cầu : Báo cáo nghiên cứu tổng quan tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Tính tốn, thiết kế hệ thống Các tính tốn thiết kế phần khí Chế tạo, lắp đặt Khảo sát đánh giá hệ thống Những vấn đề nghiên cứu thực hóa mơ hình máy bắn bóng tennis thực tế Mơ hình sử dụng hai bánh đai bắn bóng có khả tạo cú giao bóng với độ xốy khác nhau.Nịng bắn với cấu lắc chuyển động linh hoạt khơng gian có khả tạo cú giao bóng đa dạng có thực tế Sau chế tạo xong mơ hình, máy bắn bóng tennis bắn bóng qua sân đối phương theo điểm rơi khác giới hạn cho phép với đường bóng thấp, bổng, xốy tạo tính ngẫu nhiên cho người chơi viii an Trục đĩa cấp phơi Trục đế gá tồn hệ thống 5.3 Tìm hiểu nhựa POM: 5.3.1 Giới thiệu:  Nhựa POM với tính chất học tốt, có độ cứng cao giá thành thấp loại vật liệu kim loại, chúng sử dụng để thay cho kim loại đồng, kẽm đúc, thép, nhôm vật liệu kim loại khác nhằm tiết kiệm chi phí sản phẩm nhẹ so với việc sử dụng kim loại Nhựa POM có khả chống ăn mịn cao, có khả tự bơi trơn có độ ma sát thấp Đồng thời chịu đựng nhiệt độ 1100 độ C, có độ bền cao có tính cách nhiệt, chúng ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp ứng dụng 60 an  Một số ứng dụng nhựa POM: - Nhựa POM ứng dụng ngành cơng nghiệp máy móc sản xuất bánh răng, lò xo, trụ,thanh truyền, bánh xe vận động… - Ngành công nghiệp ô tô - Đặc biệt nhựa POM ứng dụng sản xuất thiết bị điện,điện tử - Các ngành khác đồ chơi, bể nước, bồn rửa  Một số tính chất đặc trưng nhựa POM: - Nhựa POM có độ cứng bề mặt cao, độ ăn mòn thấp, độ mỏi va chạm sức chịu va đập tốt, hệ số ma sát thấp, có khả tự bơi trơn; đó, coi lựa chọn hàng đầu cho sản xuất bánh - Độ bền học độ cứng cao, kích thước ổn định - Nhựa POM có tính chất điện môi tốt, chống dung môi, không nứt ứng suất - Nhựa POM có độ bền xoắn, giữ hình dạng ban đầu bỏ ngoại lực 61 an 5.3.2 Chi tiết chế tạo từ vật liệu nhựa POM: Vỏ rulơ 5.4 Tìm hiểu nhựa MICA: 5.4.1 Giới thiệu:  Mica có tên gọi khác PMMA.PMMA viết tắt Poly Methyl MethAcrylate: loại nhựa dẻo nóng trong, thường dùng lấy ánh sáng, chống vỡ thay thủy tinh Tại Việt Nam, PMMA thường gọi Mica, thật Mica thương hiệu nhà sản xuất PMMA Đài Loan, acrylic.Tại Châu Âu, PMMA thường gọi Plexiglas Plexiglas thương hiệu nhà sản xuất PMMA tên Evonik (Đức), thương hiệu PMMA giới đưa thị trường vào năm 1933  Đặc tính Mica: - Đa dạng màu sắc : khoảng 1,000 màu khác - Độ suốt: khả chuyển tải ánh sáng lên đến 92% 62 an - Đa dạng độ dày : 0.1 mm- 25 mm - Đa dạng kích cỡ (mm x mm) : Thơng dụng: 1.220 x 2.440mm ; 1.000 x 2.000mm … - Chống vỡ - Ít chịu tác động thời gian, thời tiết - Độ bền màu cao: không ngả vàng 30 năm, ổn định màu 10 năm - Bề mặt nhiều dạng: láng bóng, mờ, nhám.- Chịu môi trường kiềm (muối, xà bông…) - Hạn chế tác động hóa chất xăng dầu - Rất dễ cắt, tạo hình đa dạng: rất khói, bụi (nếu cắt laser), khơng tạo khí độc - Chịu nhiệt độ đến 80 °C- Nhiệt độ bốc cháy lên tới 425-430°C  Với đặc tính kỹ thuật trên, với gần 80 năm nghiên cứu, phát triển Mica ngày ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, công nghiệp kỹ thuật là: - Công nghiệp quảng cáo: bảng hiệu, hộp đèn LED, đặc biệt phù họp với bảng hiệu lớn đòi hỏi chất lượng cao - Các vật dụng, thiết bị trang trí cửa hàng - Trang trí nội thất - Cơng trình kiến trúc 63 an - Vật trang trí, quà tặng, đồ đạc nhà : bàn, ghế, cửa… - Hồ cá, công viên đại dương - Tạo hiệu ứng ánh sáng với nước - Mica ứng dụng nhiều ngành công nghiệp: xây dựng: chống ồn, chống nóng, lấy ánh sáng, nhạc cụ, điện tử, hàng hải… 5.4.2 Chi tiết làm từ vật liệu nhựa Mica: Hộp điện Đĩa cấp phôi 64 an CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN 6.1 Chọn phương án khởi động Động sử dụng động điện chiều DC 12V có cơng suất 150W Do máy có cơng suất nhỏ nên nhóm chọn phương án khỏi động trực tiếp vì: - Dịng điện nhỏ có khả gây nguy hiểm cho người khởi động trục tiếp - Đây phương pháp khởi động đơn giản, dễ thực  Bảng kê khí cụ điện: Tên Cơng tắc chấu động Ổ cắm sạc 12V Động DC giảm tốc 24V Động DC 12V Số lượng 1 Nút nhấn Rơ le Công tắc ON-OFF 6  Ghi Cơng suất: 150W – 3000 vịng/phút Sơ đồ bảng điều khiển: Công tắc động rulô Công tắc chấu cho động Cơng tắc động rulơ Nút động xoay trái máy bắn bóng Nút động nâng máy bắn bóng Nút động hạ máy bắn bóng Nút động xoay phải máy bắn bóng Cơng tắc ON-OFF Ổ cắm sạc 12V 65 an 6.2 Thiết kế mạch động lực mạch điều khiển động 6.2.1 Mạch điều khiển: Hình 7.2.1 Mạch máy điều khiển * k rơ le 12V DC 14 chân vỏ nhựa suốt thông dụng 66 an 6.2.2 Mạch động lực: Hình 7.2.2 Mạch máy động lực  Nguyên lý hoạt động mạch điện: - Đầu tiên, người vận hành máy bật công tắc ON-OFF ON để khởi động máy - Gạt công tắc chấu ON, động bắt đầu hoạt động - Nhấn nút 2/3 muốn khởi động/dừng động rulô trên/dưới - Nhấn nút 4/5 muốn nâng/hạ góc bắn cấu bắn bóng - Nhấn nút 6/7 muốn xoay hướng bắn cấu bắn bóng sang trái/phải - Bật công tắc ON-OFF OFF để ngừng động muốn dừng máy gặp cố - Hành trình cấu nâng xoay dược điều chỉnh cụm cơng tắc hành trình di động  Ưu điểm: Mạch thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi tốc độ động cần thiết  Nhược điểm:Chỉ chạy với cấp tốc độ lần chạy máy 67 an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7.1 Đánh giá mơ hình 7.1.1 Ưu điểm - Mơ hình khí tương đối tốt, kích thước yêu cầu kỹ thuật thiết kế đặt - Tính thẩm mỹ mơ hình cao - Nịng bắn bóng di chuyển linh hoạt - Tốc độ bắn bóng đạt yêu cầu, đảm bảo yêu cầu thiết kế 7.1.2 Nhược điểm - Do thời gian có hạn, kinh nghiệm thiết kế chưa nhiều nên mơ hình hoạt động chưa thật ổn định - Do động sử dụng đề tài tận dụng lại, nên hoạt động chưa thực tốt, dẫn đến cấu bắn bóng hoạt động chưa tốt - Các cấu lắc mơ hình sử dụng động bước, mà động bước phải có điều khiển hoạt động Nhưng mơ hình khí nên khơng có điều khiển cấu lắc không hoạt động tự động - Do điều kiện có hạn nên vật liệu động mơ hình chưa thực giống với thiết kế 7.2 Hướng phát triển máy bắn bóng 7.2.1 Hướng phát triển đề tài - Cải tiến phần khí để giảm sai số chế tạo, thay động cũ động có đáp ứng tốt, kích thước gọn nhẹ - Cơ cấu bắn bóng cần thay vật liệu nhẹ hơn, bền đảm bảo yêu cầu kĩ thuật độ thẩm mỹ - Ứng dụng phát triển cấu thay đổi hướng bóng cấu tạo bóng xốy sử dụng mơ hình 68 an - Do phiên nên mơ hình cịn nhiều hạn chế, cần thêm thời gian hoàn thiện trước đưa thị trường 7.2.2 Hướng phát triển chung máy bắn bóng - Chế tạo thêm mạch chuyển đổi để máy vừa sử dụng điện lưới xoay chiều vừa sử dụng ắc-quy - Xây dựng bảng điều khiển giúp cho người sử dụng dễ dàng sử dụng - Xây dựng hệ thống mạch giúp cho người sử dụng điều khiển máy từ xa - Phát triển thêm module mở rộng để tăng thêm tính cho máy tập như: module kiểm sốt tốc độ bóng khỏi nịng bắn… - Phát triển thêm khả giao tiếp với máy tính cổng USB - Mạch điện sử dụng linh kiện dán để giảm kích thước tối đa 69 an MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA MƠ HÌNH 70 an 71 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Phước Ninh (2000) Nguyên lý máy Nhà xuất Giao thông vận tải [2] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Tính toán thiết kế hệ dẫn đợng khí - Tập Nhà xuất Giáo dục [3] Hoàng Cẩm, Đỗ Quang Tuyến (2000) Giáo trình vật lý đại cương - Tập Nhà xuất Giao thông vận tải [4] Lại Khắc Liễm (2001) Giáo trình học máy Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh [5] Trần Văn Địch (2002) Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [6] Nguyễn Hữu Lộc Cơ sở thiết kế máy Nhà xuất Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh [7] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiền Truyền Động Điện Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [8] Uỷ ban thể dục thể thao (2006) Luật quần vợt Nhà xuất thể dục thể thao [9] Nguyễn Trọng Hiệp Chi tiết máy Nhà xuất Giáo dục [10] Mạng Internet www.santennis.com www.tennismachine.com www.demo.emsvn.com www.tennis247.vn www.thegioitennis.net 72 an PHỤ LỤC - CÁC BẢN VẼ CƠ KHÍ (Xem tập vẽ khí) a an S an K L 0 ... nguyên lý hoạt động cấu cán ép bóng  Thiết kế hệ thống máy bắn bóng tennis (phần khí)  Chọn động cho cấu an  Mơ hình  Thiết kế, chế tạo cấu cán ép bóng để bắn bóng - Sử dụng bánh đai ma sát... 12143445 Thái Quang Vinh – MSSV: 12143261 Ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài: Nghiên cứu ,thiết kế ,chế tạo hệ thống máy bắn bóng tennis tự động Họ tên Giáo viên hướng dẫn: Ths Nguyễn Trọng Hiếu... 12143445 Thái Quang Vinh – MSSV: 12143261 Ngành: Công nghệ chế tạo máy Tên đề tài: Nghiên cứu ,thiết kế ,chế tạo hệ thống máy bắn bóng tennis tự động Họ tên Giáo viên phản biện: Th.S Đặng Minh Phụng