Báo cáo khoa học: "Một số phần mềm trong thiết kế cơ khí" pdf

Một số phần mềm trong thiết kế cơ khí TS. an hiệp Bộ môn Thiết kế máy - ĐH GTVT Tóm tắt: Trong bi viết ny chúng tôi muốn giới thiệu một số phần mềm tơng đối thông dụng trong ngnh cơ khí, với mục đích giúp cho các Kỹ s cơ khí, những ngời lm công tác thiết kế, các Sinh viên có thể hiểu rõ tính năng tác dụng v hiệu quả của một số phần mềm. Summary: The article presents some popular software in mechanical engineering to help engineers, designers and students understand the properties, use and efficiency of the software. I. Các phần mềm thiết kế cơ khí của Autodesk 1. AutoCAD 2000/2000i/2002 AutoCAD 2000i, phiên bản internet của Autodesk, là nền tảng cho các giải pháp khi thiết kế, kết nối, quản lý, trong sản xuất công nghiệp. Nó tăng cờng sự kết nối xây dựng dự án thiết kế, cho hiệu quả cao, dễ dàng triển khai và bổ sung nhanh chóng. 2. Mechanical Desktop R5 Power Pack Phần mềm Mechanical Desktop Release 5 thực hiện gần nh toàn bộ các thiết kế 2D và 3D, phân tích, và các quy trình sản xuất cho ngời thiết kế máy và sản xuất từ một môi trờng đơn lẻ, nhanh chóng hơn bất cứ một hệ thống nào. Phần mềm Mechanical Desktop của hãng Autodesk đợc đánh giá là một trong những phần mềm thiết kế hàng đầu thế giới. Đây là phần mềm chuyên về thiết kế cơ khí trên nền AutoCAD. Bộ phần mềm Mechanical Desktop bao gồm các mô đun sau: - AutoCAD 2000i - AutoCAD Mechanical 2000i để vẽ thiết kế hai chiều. - AutoCAD Mechanical 2000i Power Pack kết hợp giữa AutoCAD Mechanical 2000i và Genius 14 để vẽ thiết kế hai chiều với th viện các chi tiết máy hai chiều. - Mechanical Desktop 5.0 chuyên về mô hình hoá 3 chiều. - Mechanical Desktop 5.0 Power Pack chuyên về mô hình hoá 3 chiều với th viện các chi tiết máy 3 chiều. AutoCAD Mechanical 2000i là một hệ thống thiết kế máy và kỹ thuật chuyên dụng rất phù hợp với vẽ phác 2D và chế tạo bản vẽ. Nó dựa trên nền AutoCAD 2000i và tích hợp với trên 225 tính năng của Genius 14. 3. Autodesk Inventor R4 Phần mềm Autodesk Inventor là một hệ thống chỉ thiết kế cơ khí 3D đợc xây dựng với công nghệ thích nghi (adaptive technology) cùng với các khả năng mô hình hoá khối rắn. Autodesk Inventor cung cấp các công cụ cần thiết để thực hiện các dự án thiết kế, từ việc vẽ phác ban đầu cho đến việc hình thành các bản vẽ kỹ thuật cuối cùng. Phần mềm Autodesk Inventor gồm các công cụ tạo hình 3D, quản lý thông tin, làm việc nhóm và các hỗ trợ kỹ thuật. Với Autodesk Inventor ta có thể: - Tạo các mô hình 3D và các bản vẽ 2D. - Tạo các chi tiết phù hợp, các chi tiết và các bản vẽ lắp nhóm. - Quản lý hàng ngàn chi tiết và các mô hình lắp ghép lớn. - Sử dụng các ứng dụng Third-Party với chơng trình giao diện API (Application Program Interface). - Sử dụng Visual Basic để truy cập Autodesk Inventor API. Tạo các chơng trình thực hiện tự động các chức năng có tính lặp. - Nhập các file SAT, STEP, AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop để dùng cho Autodesk Inventor. Xuất các file Autodesk Inventor sang AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop và các file IGES. - Làm việc nhóm với nhiều thành viên thiết kế trong quá trình xây dựng mô hình. - Liên kết các công cụ web để truy cập các nguồn tài nguyên công nghiêp, dùng chung dữ liệu và giao tiếp với nhiều cộng sự. Autodesk Inventor là mộ công cụ mô hình hoá khối rắn dựa trên các đối tợng. Từ đó các nhà thiết kế có thể tạo các mô hình cơ khí 3D. 4. Autodesk CAD Overlay 2000i Sử dụng các lệnh của AutoCAD để thao tác, chỉnh sửa. Lu màu, độ đậm nhạt, các hình ảnh và có thể chuyển đổi chính xác chúng thành các đối tợng vector. Sử dụng cho AutoCAD 2000i, AutoCAD Map 2000i, Autodesk Mechanical Desktop R5, Autodesk Mechanical 2000i, AutoCAD Architectural Desktop R2i, AutoCAD land Development Desktop R2i. II. DYNAMIC DESIGIVER 1. Giới thiệu chung Phần mềm mô phỏng động lực học các chi tiết cơ khí, máy chạy trên nền Autocad mechanical desktop hay inventor. Các kỹ s tại Machine Manufacturers Austalia (MMA) thực hiện những mô phỏng chuyển động CAD 2D để nâng cao thiết kế. Các mẫu thiết bị ban đầu đã đợc xây dựng để kiểm tra bản vẽ thiết kế. Năm trớc MMA đã đầu t vào môi trờng thiết kế 3D. MMA không những chỉ để thiết kế mà có thể thực hiện tất cả các bớc thiết kế và kiểm tra. Khi thiết kế ta có thể xem nó làm việc, sau đó cải tiến và tối u việc thiết kế - tất cả đều đợc tiến hành trên máy vi tính. Kết quả trong công nghệ tiếp cận mô phỏng thiết kế của MMA là phần mềm Dynamic Designer/Motion từ Mechanical Dianamics. Tích hợp với Mechanical Desktop của hãng Autodesk giúp cho các kỹ s sử dụng các tính năng của Dynamic Designer/Motion mà không phải rời bỏ môi trờng CAD thân thuộc. Một ngời thiết kế có thể biến đổi một cơ cấu Mechanical Desktop sang làm việc nh thực tế bằng việc thêm các khớp, ma sát, chuyển động và lực. Ngời dùng có thể chạy mô phỏng động học cơ cấu trong 3D để kiểm tra các tính năng thiết kế. Trên cơ sở kết quả mô phỏng đó, ngời thiết kế có thể thay đổi thiết kế và nhanh chóng có các thực thi tối u. 2. Duyệt lại thiết kế một cách nhanh chóng Sử dụng Dynamic Designer/Motion, các kỹ s có thể kiểm tra tự động để can thiệp giữa các bộ phận trong cơ cấu chuyển động hoàn chỉnh. Họ có thể nhanh chóng và dễ dàng có đợc các file minh hoạ. Nó có thể đợc gửi đi bất kỳ đâu và có thể xen trên bất kỳ máy tính cá nhân nào để xem cái máy đó có hình dáng và làm việc ra sao. Cũng có thể sử dụng Dynamic Designer/Motion để kiểm tra các chi tiết máy về lực, ứng suất và chuyển vị. Nó giúp cho chế tạo chi tiết có kích thớc chính xác, hạn chế phí tổn vật liệu và sức bền yêu cầu đợc đảm bảo. Một chiếc máy ảo khi đã đợc thiết kế hoàn chỉnh và kiểm tra trên máy tính, bản vẽ có thể đợc tự động đa ra trực tiếp từ các mô hình chi tiết. Điều đặc biệt quan trọng là theo bản vẽ này ta sẽ có đợc một thiết kế mà thiết kế đó chắc chắn sẽ làm việc. 3. Mô hình thiết bị để kiểm tra thiết kế trên Mechanical Desktop Mechanical Desktop cung cấp cho các bạn tính năng để xây dựng các mô hình hình khối 3D, bởi vậy bạn có thể xác định đợc chính xác hình dáng chi tiết của mình. Tạo các hành động lắp ráp hình khối 3D cho phép bạn hiểu rõ các chi tiết sẽ đợc lắp ghép với nhau nh thế nào. Dynamic Designer cung cấp cho các bạn những cộng cụ để trả lời cho câu hỏi Nó làm việc đợc không ?, Nó có bị phá hỏng không ?. Các câu hỏi đó có thể đợc trả lời trong Mechanical Desktop, hoặc AutoCAD/Mechanical, chính là các hệ thống CAD mà vẫn sử dụng hàng ngày. Dòng phần mềm Dinamic Designer gồm có: chuyển động thờng (Simply Motion), chuyển động (Motion) và chuyển động chuyên nghiệp (Motion Professianal), mỗi phần cung cấp các câu trả lời. a. Simply Motion Simply Motion cho phép các chức năng thực thi thiết kế bao gồm các thành phần nh: khớp nối, động cơ, máy Phát động, và lò xo đợc xác định bằng cách tạo các mô tả của thiết kế nh khi làm việc và bằng cách kiểm tra sự liên quan giữa tất cả các thành phần trong thiết kế khi nó làm việc. b. Motion Dynamic Deigner Motion có thêm các khả năng so với Simply Motion bằng cách cho phép thiết kế với các tính năng phức tạp của các chi tiết nh: cam, bánh răng, then, và sự liên kết đợc xác định. Thêm vào đó để mô tả và nhận thấy các liên kết động, các thông tin cơ bản nh các chuyển vị thẳng, chuyển vị góc, các thành phần vận tốc, và các gia tốc có thể đợc xác định trên đồ thị đồ hoạ XY. c. Motion Professional Dynamic Deigner Motion Professional cung cấp thêm các dữ liệu khả thi về thiết kế của bạn. Nó cho phép xác định kích thớc động cơ, máy phát động, xác định tiêu hao công suất, và đa ra các tải phù hợp với các phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis). Motion Professional cho câu trả lời hoàn thiện nhất với câu hỏi Nó có làm việc đợc không? và đa ra các dữ liệu quyết định để trả lời cho câu hỏi (Nó có bị phá hỏng không ?). Sau đây là bảng tính năng của 3 mô đun: Tính năng Simply Motion Motion Motion Professional Hình học Khung, bề mặt, và hình khối x x x Tính tơng thích với mô hình chuyển động x x x Tự động tính khối lợng x x x Khớp nối Các liên kết đa ra từ các ràng buộc khi lắp ráp x x x Cuốn ngoài, 1 quay x x x Hình trụ, 1 quay, 1 tịnh tiến x x x Hình cầu, 3 quay x x x Phổ biến, 2 quay x x x Tịnh tiến, 1 tịnh tiến x x x Độc cực, 2 tịnh tiến, 1 quay x x x Cố định, hạn chế tất cả x x x Vít, quay và tịnh tiến x x Thanh răng và bánh răng, quay thành tịnh tiến x x Chuyển động đều (vận tốc không đổi) x x Nội tuyến x x Trong mặt phẳng x x Hớng nhìn x x Các trục song song x x Vuông góc x x Các gối ma sát x Khớp nối kép x x Liên kết Ràng buộc điểm trên mặt cong x x Ràng buộc mặt cong với mặt cong x x Mặt cong với mặt cong 2D x x Bề mặt 3D nói chung x x Đa ra các chuyển động Thêm chuyển động cho khớp x x Thêm chuyển động cho chi tiết x x x Điều khiển 1 chi tiết dọc theo một mặt cong x x Lực Lò xo thẳng và xoắn, và lò xo không thẳng x x x Cản nhớt thẳng, xoắn và cản nhớt không thẳng x Lực và mô men tác dụng x Chốt định vị x Lực tác dụng điểm và điểm x Chuyển động và chức năng tác dụng Không đổi, điều hoà, bớc và dữ liệu các điểm x x x Các hàm ADAMS x Các hàm đồ thị (plot funtions) x x x Mô phỏng Lắp ghép x x x Động lực học x x x Động học x x x Tĩnh học Kết quả Sự mô tả (mô phỏng) x x x Kiểm tra phát sinh chuyển động x x x Mô phỏng dạng AVI x x x Sự chồng (biểu đồ hình quạt) x x x Kết quả tính toán Vết mặt cong x x Chuyển vị thẳng và chuyển vị góc x x Vận tốc và gia tốc x x Lực cắt và mô men x Kết quả biểu đồ nội lực, các dạng biểu đồ x x Xuất sang CSV và Exel x x Giao diện Không gian thiết kế x ADAMS x Bản quyền Network x x Kết luận: Nh trên đã trình bày các phần mềm thông dụng trong ngành cơ khí, nhờ có các phần mềm này việc thiết kế mô phỏng, xem xét chuyển động, đánh giá khả năng chịu lực v.v đều có thể đợc thực hiện. Tuy vậy chúng ta cần lu ý: - Các phần mềm đều thay đổi theo năm tháng, phần mềm tiếp nối sau đều dựa vào phần mềm cũ và sẽ tiện lợi hơn, sử dụng thuận lợi hơn. - Tất cả các phần mềm trong ngành cơ khí đều phải dựa trên nền CAD, do đó việc nắm vững CAD là điều không thể thiếu. - Mọi chi tiết xin liên hệ với Trung tâm công nghệ CAD/CAM Trờng Đại học Giao thông Vận tải. Tài liệu tham khảo [1]. An Hiệp, Trần Vĩnh Hng. Các phần mềm ứng dụng trong ngành cơ khí. NXB Giao thông Vận tải, 2001. [2]. Autodesk Mechanical Products [3]. Designer Denamic Motion (của ADAM) Ă mã tín hiệu (Tiếp theo trang 66) sẽ đợc nạp vào bộ nhớ chỉ đọc (ROM) của vi xử lý, thuật toán phức tạp và ý nghĩa thực tiễn của truyền tiếng nói là thời gian thực cho nên các chip phải đạt tốc độ nào đó mới thực hiện đợc thông thờng khoảng (10 - 30) MIPS (đơn vị triệu phép tính trên giây). Với các hệ thống đi cùng các ứng dụng khác nh đồ gia dụng nối mạng, máy tính tín hiệu tiếng nói đợc số hoá nhờ cạc âm thanh hay thiết bị giao tiếp, và thuật toán thực hiện chủ yếu bằng phần mềm dựa trên các hàm hệ thống của hệ điều hành nh hệ điều hành Window đã có sẵn hàm cho nén theo chuẩn GSM, hoặc cũng có thể xây dựng các modul riêng tạo thành chơng trình ứng dụng cụ thể. Hiện nay trên mạng có rất nhiều các mhóm làm việc chuyên về xử lý tín hiệu tiếng nói nh Tổ chức Freely speak, Nhóm làm việc của microsoft, nhóm làm việc của ITU-T, các sản phẩm đợc dùng phổ biến hiện nay, tất cả đều miễn phí sử dụng: Yahoo messenger (www.messenger.yahoo.com) IP telephony(www.iptelphone.com), Freelyspeak(www.freelyspeak.org). 5. Kết luận Với sự phát triển mạnh của công nghệ chế tạo phần cứng xử lý tín hiệu số nói chung và xử lý tín hiệu tiếng nói riêng cũng đạt đợc rất nhiều thành tựu, giúp cho thực hiện đợc các thuật toán tinh vi phức tạp. Kết quả này không những thực hiện đợc cho các thiết bị đầu cuối đa năng mà còn góp phần quyết định cho các lý thuyết viễn thông đi vào thực tế chẳng hạn nh điện thoại di động thế hệ thứ ba (3G), điện thoại IP đa dịch vụ qua vệ tinh, hệ thống thông tin truy nhập cá nhân (iPAS) Gần đây ngời ta còn chú ý nhiều đến việc áp dụng kỹ thuật phân tích Walets vào lĩnh vực xử lý tín hiệu số trong đó có tín hiệu tiếng nói (các phơng thức đã trình bày chỉ là áp dụng các biến đổi Furier truyền thống), góp phần hoàn thiện cho kỹ thuật mã hoá này, tốc độ mã hoá ngày càng thấp hơn và chất lợng ngày càng tốt hơn. Tài liệu tham khảo [1]. R. W Schafer & L. R. Rabiner Digital Processing of Speech Signals. ISBN Editor,1976. [2]. Biing Hwang Juang. Fundamentals of Speech Recognition. ISBN Editor,1990. [3]. www.lab-bells.com [4]. www.itu-t.int [5]. www.eee.wasshington.edu Ă . Một số phần mềm trong thiết kế cơ khí TS. an hiệp Bộ môn Thiết kế máy - ĐH GTVT Tóm tắt: Trong bi viết ny chúng tôi muốn giới thiệu một số phần mềm tơng đối thông dụng trong ngnh cơ. của hãng Autodesk đợc đánh giá là một trong những phần mềm thiết kế hàng đầu thế giới. Đây là phần mềm chuyên về thiết kế cơ khí trên nền AutoCAD. Bộ phần mềm Mechanical Desktop bao gồm các mô. để kiểm tra các tính năng thiết kế. Trên cơ sở kết quả mô phỏng đó, ngời thiết kế có thể thay đổi thiết kế và nhanh chóng có các thực thi tối u. 2. Duyệt lại thiết kế một cách nhanh chóng Sử