13 Đánh giá sản phẩm theo một trong các chỉ tiêu sau - Khả năng làm việc - Giá thành sản phẩm - Khả năng chế tạo - Khả năng lắp ráp - Độ tin cậy - Khả năng thử nghiệm bảo trì - Khả
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
Bộ Môn CSTKM
-oOo -Khoa: Cơ Khí BÀI TẬP LỚN
-oOo - MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TÊN ĐỀ TÀI: MÁY BẮN BANH TENNIS.
NHÓM 5 :
Sinh viên thực hiện 1: Nguyễn Thanh Phát .MSSV: 20502023
Sinh viên thực hiên 2: Đặng Thành Trung .MSSV: 20503170
Sinh viên thực hiên 3: Phạm Văn Hồng Phúc .MSSV: 20502117
Sinh viên thực hiện 4: Doãn Thành Công MSSV: 20500313
Sinh viên thực hiên 5: Đặng Vũ Hoàng .MSSV: 20500964
3,4 Phân tích nhiệm vụ thiết kế:
- Mô tả nhóm thiết kế
- Phát biểu bài toán thiết kế
5 Lập kế hoạch thực hiện:
- Các bước tiến hành thiết kế
- Sử dụng biểu đồ thanh lập lịch trình thiết kế
6 Xác định các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế:
- Xác định yêu cầu của khách hàng
- Sử dụng ‘ngôi nhà chất lượng’ (phương pháp QFD) xác định yêu cầu kỹ thuật của sản phẫm
7,8 Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế:
- Tham khảo các thiết kế liên quan
- Đưa ra các phương án thiết kế 9,10 Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế:
- Đưa ra các ma trận quyết định (đánh giá)
- Lựa chọn một ý tưởng để triển khai thiết kế 11,12
Tính toán thiết kế sản phẩm:
- Tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận
- Thiết kế hình dáng kết cấu của chi tiết
- Bản vẽ chung
- Bản vẽ lắp, bản kê chi tiết
- Bản vẽ chi tiết
Trang 213 Đánh giá sản phẩm (theo một trong các chỉ tiêu sau)
- Khả năng làm việc
- Giá thành sản phẩm
- Khả năng chế tạo
- Khả năng lắp ráp
- Độ tin cậy
- Khả năng thử nghiệm bảo trì
- Khả năng bảo vệ môi trường
14 Viết thuyết minh báo cáo
- Thuyết minh có tờ nhiệm vụ, trình bày như một báo cáo kỹ thuật
- Báo cáo tóm tắt dưới dạng Powerpoint
Giáo viên hướng dẫn: HUỲNH CÔNG LỚN Chữ ký
Bảng kiểm tra tiến độ thực hiện:
Trang 3MỤC LỤC
1.Phân tích nhiệm vụ thiết kế 5
1.1 Mô tả nhóm thiết kế 5
1.2 Phát biểu bài toán thiết kế 6
2 Lập kế hoạch thực hiện 6
2.1 Các bước tiến hành thiết kế 6
2.2 Sử dụng biểu đồ thanh lập lịch trình thiết kế 9
3 Xác định các yêu cầu kỹ thuật cùa bài toán thiết kế 10
3.1 Xác định yêu cầu khách hàng 10
3.2 Sử dụng ‘ngôi nhà chất lượng’( phương pháp QFD) xác định yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm 11
4 Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế 14
4.1 Tham khảo các thiết kế liên quan 14
4.2 Đưa ra các phương án thiết kế 16
5 Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế 19
5.1 Đưa ra các ma trận quyết định( đánh giá) 19
5.2 Lựa chọn một ý tưởng để triển khai thiết kế 22
6 Tính toán thiết kế sàn phầm 22
6.1 Tính toán động học 22
6.2 Lựa chọn các thông số ban đầu 23
6.3 Tính toán trục ngang 23
6.4 Tính toán trục đứng 28
7 Các bản vẽ 32
7.1 Bản vẽ nguyên lý 32
7.2 Bản vẽ lắp ráp 32
7.3 Bản vẽ tổng thể 32
7.4 Mô hình 3D 32
8 Đánh giá sản phấm theo các chỉ tiêu 32
8.1 Khả năng làm việc 32
8.2 Khả năng chế tạo và lắp ráp 32
8.4 Độ tin cậy 33
8.5 Khả năng bảo vệ môi trường 33
8.6 Giá thành sản phẩm 33
9 Kết luận và tài liệu tham khảo 33
9.1 Kết luận 33
9.2 Tài liệu tham khảo 33
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hiện nay, luyện tập thể dục thể thao là rất cần thiết và không thể thiếu đối với tất cả mọi người Mỗi người phù hợp hay thích một môn thể thao nào đó Trong đó môn tennis là một mà rất nhiều người thích Bên cạnh đó, trên thế giới môn tennis rất phát triển và có nhiều giải đấu lớn cho các vận động viên.
Cho nên việc chơi tennis cũng như luyện tập tennis là rất phổ biến Trong khi tập luyện đánh tennis ta thấy thường có người đứng bên kia sân và ném qua cho người tập đánh Như thế khi một tập phải tốn công của một người cũng như tốn thời gian cho người đó và người tập
Tại sao chúng ta không chế tạo ra một máy bắn banh tennis cho người tập đánh? Máy bắn banh tennis chưa được dùng phổ biến trong các sân tennis
Với một chiếc máy bắn banh tennis đặt sẵn ở sân, người tập có thể tập một mình bất cứ lúc nào mà không cần một người đi theo phục giúp Ơû các nước trên thế giới thì người chơi tennis rất nhiều, cũng như nhu cầu luyện tập của các vận động viên chuyên nghiệp là rất cao Còn ở việc nam nhu cầu lớn chỉ có ở các thành phố lớn Tuy nhiên việc chế tạo và sử dụng thành công cần phải hiểu biết nhiều
Khảo sát các vận động viên, người tập trong các sân tennis ở nhiều lứa tuổi khác nhau, cũng như những ngưòi quan lý các sân tennis ở Việt Nam thấy nhu cầu của khách hàng đối với một máy bắn banh tennis có thề liệt kê như sau : gọn nhẹ, dễ sử dụng, ít hao điện khi chạy, dễ di chuyển, thẩm mỹ và nhất là có thễ dùng cho nhiều người tập khác nhau Đề tài thiết kế “ Máy bắn banh tennis” do nhóm thực hiện sẽ áp dụng các bước của quá trình thiết kế cũng như các công cụ được trình bày trong môn học Phương pháp thiết kế kỹ thuật để đưa ra một thiết kế có chất lượng cho Máy bắn banh tennis.
Xin chân cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Công Lớn, thầy Trần Thiên Phúc đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập lớn này.
Nhóm 5
Trang 51 Phân tích nhiệm vụ thiết kế:
1.1 Mô tả nhóm thiết kế :
- Sinh viên thực hiện 1: Nguyễn Thanh Phát
+ Sở thích: thể thao, âm nhạc, đọc sách, truy cập net, thích đánh cờtướng, thích nghiên cứu diện thoại di động và máy tính xách tay
+ Tính cách: chững chạc, chính chắn tự tin, biết lắng nghe và tiếp nhậnnhững cái hay
- Sinh viên thực hiện 2: Đặng Thành Trung
+ Sở thích: âm nhạc, đọc báo, nghe đài, xem tivi, truy cập net, thích tìmhiểu khoa học, thích đánh cờ
+ Tính cách: sống nội tâm, dè dặt khó quyết định, thường làm việc cókế hoạch, thường lo lắng về tiến độ công việc
- Sinh viên thực hiện 3: Phạm Văn Hồng Phúc
+ Sở thích:bóng đá, truy cập net, nghe nhac, đọc báo
+ Tính cách:biết lắng nghe, suy nghĩ rồi mới phát biểu, có tính kháchquan khi quyết định
- Sinh viên thực hiện 4: Doãn Thành Công
+ Sở thích: nghe nhạc, đọc báo, truy cập net, nói chuyện về khoa học
& công nghệ
+ Tính cách: tự tin, giàu ý tưởng, năng động, thẳng thắng
- Sinh viên thực hiện 5: Đặng Vũ Hoàng
+ Sở thích: nghe đài, xem tin tức, xem các chương trinh khoa học
+ Tính cách: đáng tin cậy, có khả năng làm rõ mục tiêu, có kỹ luật vàhiệu quả
Vai trò của từng thành viên:
- Phát: Điều phối, khám phá
- Công: Phát kiến, đánh giá
- Hoàng: Khám phá,người làm việc
- Phúc: Khám phá, kết thúc công việc
- Trung: Lập kế hoạch , người làm việc
Trang 61.2 Phát biểu bài toán thiết kế:
Trong cuộc sống hiện nay, luyện tập thể dục thể thao là rất cần thiết vàkhông thể thiếu đối với tất cả mọi người Mỗi người phù hợp hay thích mộtmôn thể thao nào đó Trong đó môn tennis là một mà rất nhiều người thích.Bên cạnh đó, trên thế giới môn tennis rất phát triển và có nhiều giải đấu lớncho các vận động viên
Cho nên việc chơi tennis cũng như luyện tập tennis là rất phổ biến.Trong khi tập luyện đánh tennis ta thấy thường có người đứng bên kia sânvà ném qua cho người tập đánh Như thế khi một tập phải tốn công của mộtngười cũng như tốn thời gian cho người đó và người tập
Tại sao chúng ta không chế tạo ra một máy bắn banh tennis cho ngườitập đánh? Máy bắn banh tennis chưa được dùng phổ biến trong các sântennis
Với một chiếc máy bắn banh tennis đặt sẵn ở sân, người tập có thể tậpmột mình bất cứ lúc nào mà không cần một người đi theo phục giúp Ơû cácnước trên thế giới thì người chơi tennis rất nhiều, cũng như nhu cầu luyệntập của các vận động viên chuyên nghiệp là rất cao Còn ở việc nam nhucầu lớn chỉ có ở các thành phố lớn Tuy nhiên việc chế tạo và sử dụng thànhcông cần phải hiểu biết nhiều
Khảo sát các vận động viên, người tập trong các sân tennis ở nhiều lứatuổi khác nhau, cũng như những ngưòi quan lý các sân tennis ở Việt Namthấy nhu cầu của khách hàng đối với một máy bắn banh tennis có thề liệtkê như sau : gọn nhẹ, dễ sử dụng, ít hao điện khi chạy, dễ di chuyển, thẩmmỹ và nhất là có thễ dùng cho nhiều người tập khác nhau
2 Lập kế hoạch thực hiện:
2.1 Các bước tiến hành thiết kế:
+ Thời gian thực hiện bài tập lớn kéo dài 13 tuần, một nhóm gồm 5 người
cùng nhau thực hiện đề tài Chia thành 2 nhóm lớn thực hiện 2 mảng côngviệc khác nhau nhưng có sự thống nhất với nhau Cụ thể như sau:
Nhóm 1: Doãn Thành Công
Phạm Văn Hồng Phúc
& Đặng Vũ HoàngNhóm 2 : Nguyễn Thanh Phát,
Trang 7Đặng Thành Trung,
+ Các nhiệm vụ phải thực hiện:
- Nhiệm vụ 1: Xác định nhu cầu của khách hàng
+ Công việc:tới các sân tennis trong thành phố, gặp gỡ người tập.+ Nhân lực: nhóm 1
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 2: lập kế hoạch
+ Công việc: xác định công việc phải thực hiện, nguồn nhân lực, đưa
ra lịch trình thiết kế
+ Nhân lực: nhóm 2
+ Thời gian: 1 tuần
- Nhiệm vụ 3: Phân tích nhiệm vụ thiết kế
+ Công việc: Phân tích những nhu cầu của khách hàng thu nhập đượcthành những yêu cầu rõ ràng, cụ thể và cô đọng, sẵn sàng biên dịchsang các thông số kỹ thuật có thể đo lường
+ Nhân lực: nhóm 1
+ Thời gian: 1 tuần
- Nhiệm vụ 4: Xác định yêu cầu kỹ thuật
+ Công việc: Sử dụng phương pháp QFD và ngôi nàh chất lượng đểxác định các yêu cầu kỹ thuật từ các yêu cầu khach hàng, và khảnăng cạnh tranh
+ Nhân lực: nhóm 2
+ Thời gian: 1 tuần
- Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng thiết kế
+ Công việc: Phân tích các chức năng thành phần thành các chứcnăng con, cốt lõi; tham khảo các thiết kế liên quan; đưa ra ý tưởngcho từng chức năng con vàtổng hợp thành các chức năng chung chosản phẩm
+ Nhân lực: 2 nhóm
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 6: Đánh giá ý tưởng và chọn phương án thiết kế
Trang 8+ Công việc: Sử dụng ma trận quyết định để lựa chọn ý tưởng thiếtkế
+ Nhân lực: 2 nhóm
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 7: Tính toán thiết kế sản phẩm
+ Công việc: Tính toán chi tiết từng bộ phận, thiết kế hình dáng cơcấu của các chi tiết, xây dựng các bản vẽ
+ Nhân lực: Nhóm2: Thực hiện tính toán lý thuyết các thông số chủyếu của máy; lập chương trình tính toán bằng máy tính để thực hiệntính toán tổng quát cho các công thức.Nhóm 1: Mô phỏng mô hìnhtrong điều kiện làm việc với các lý thuyết đã cho và công thức tínhđược
+ Thời gian: 5 tuần
- Nhiệm vụ 8: Đánh giá sản phẩm
+ Công việc: Đánh giá khả năng làm việc, khả năng chế tạo của sảnphẩm thông qua mô hinh hệ thống và các bộ phận; đánh giá các chỉtiêu khác
+ Nhân lực: 2 nhóm
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 9: Viết thuyết minh báo cáo
+ Công việc: Viết thuyết minh như một báo cáo kỹ thuật, thực hiệnbáo cáo thuyết trình cho đề tài
+ Nhân lực: nhóm 1
+ Thời gian: 2 tuần
Trang 92.2 Sử dụng biểu đồ thanh lập lịch trình thiết kế :
Bảng tóm tắt kế hoạch thực hiện
Nhóm 1
ST
1 Tìm tài liệu thiết kế máy
2 Khảo sát thực tế
3 Xác định yêu cầu kỹ thuật
4 Đưa ra ý tưởng
5
Xác định các thông số kỹ
thuật
6 Tính toán đưa công thức
7 Xây dựng mô hình thiết bị
8 Phân tích yêu cầu tính toán
9 Thiết lập công thức
10 Tính toán so sánh LT vớiMH
11 Thiết lập qui trình tính toán
2 Tìm hiểu Inventor - CAD3D
3 Vẽ các chi tiết
4 Lắp ráp các chi tiết
5
Mô phỏng hoạt động cũa
máy
6 Đánh giá ưu nhược điểm
7 Hoàn thành báo cáo
Trang 103 Xác định các yêu cầu kỹ thuật cùa bài toán thiết kế:
3.1 Xác định yêu cầu khách hàng
1 MỖI LẦN TẬP TENNIS BẠN CHƠI TRONG BAO LÂU?
A 1 Giờ B 1.5 Giờ
C 2 Giờ D Đáp án khác
2.BẠN THƯỜNG ĐÁNH TENNIS VỚI BAO NHIÊU NGƯỜI?
A 1 người B 2 người
C 3 người D nhiều người
3 BẠN MUỐN TẬP BANH VỚI TỐC ĐỘ BANH NHƯ THẾ NÀO?
C Chưa bao giờ
9 BẠN MUỐN MÁY TẬP SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU NHƯ THẾ NÀO
A Dùng bình acquy B.Cĩ ổ cắm điện
Trang 11Người chơi tennis, người tiêu dung,vận độngviên, sân tập
Bước 2 : xác định yêu cầu khách hàng đưa muốn gì
Từ những khách hang sử dụng và thu tập thông tin từ khách hang, ta có thểđưa ra các yêu cầu sau:
- Dể sử dụng
- Dễ bảo trì, sửa chữa
- An toàn đảm bảo các yêu cầu vệ sinhmôi trường
- Tuổi thọ cao,dễ thay thế phụ kiện
- Giá thành tương đối
Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh
- Đánh giá theo các mức
- Thiết kế hòan toàn không thỏa mãn nhu cầu
- Thiết kế thỏa mãn chút ít nhu cầu
- Thiết kế thỏa mãn nhu cầu về mắt nào đó
- Thiết kế hầu như thỏa mãn nhu cầu
Trang 12- Thiết kế hịan tịan thỏa mãn nhu cầu.
Bảng3.1: Bảng đánh giá theo các mức.
Bước 5 : Biên dịch các yêu cầu khách hàng thành các yêu cầu kỹ thuật (bảng dưới)
Bước 6: Mối liên hệ giữa yêu cầu khách hàng và yêu cầu kỹ thuật.Đánh giá theo các mức :
9 : có mối quan hệ chặt chẽ
3 : có mối quan hệ vừa phải
1 : có mối quan hệ kém
ô trống : không có quan hệ
Trang 13Bảng 3.2: Các yêu cầu kỹ thuật kỹ thuật.
Dễ sử dụng Làm việc ổn định Dễ bảo trì, sửa chữa
An toàn Tuổi thọ cao Dễ thay thế phụ kiện Kết cấu có thẩm mĩ Rẻ tiền
3 9 3 9 9
9 3
9 9 3 9
5 5 5 4 4
4
4 4
4
4
4 4
4 4 4 4
3
2
2
1.0 1.0 1.7 1.0 1.0 2.0 1.0 2.0 10.0 5.0 10.0 4.0 5.0
4.0 5.0 0.10 0.08 0.13 0.10 0.08 0.20 0.10 0.20 6.7
Tầm quan trọng tuyệt đối
Chuẩn cạnh tranh kĩ thuật Khả năng cạnh tranh Giá trị mục tiêu Đơn vị
Tầm quan trọng tương đối
3.56 0.91 1.99 0.6 1.81 2.72 1.81 4.91 2.11 20 49.7 1 0.17 0.04 0.1 0.03 0.09 0.13 0.09 0.24 0.1
10 20 0.15 25 5 15 1200
Ngôi nhà chất lượng
Bước 7: Xác định mối liên hệ giữa các yêu cầu kỹ thuật
Đánh giá theo mức độ :
9 : quan hệ chặt chẽ
3 : quan hệ vừa phải
1 : quan hệ kém
ô trống : không có quan hệ
4 Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế
4.1 Tham khảo các thiết kế liên quan
Trang 14a.Tennis Tutor Tennis Tower Competitor Tennis Ball Machine
- Nguyên lí : cặp bánh masát
- Tốc độ : 10mph – 85 mph
- Thời gian giữa 2 lần bắn : 1,5 – 8 s
Hình 4.1: Tennis Tutor Tennis Tower Competitor Tennis Ball Machine
b Lobster lob-ster, hybrid w/ oscillator :
- Nguyên lí : khí nén
- Giữ được 149 quả
- Tốc độ thay đổi lên đến 8.5 p.m.h
Hình 4.1b: Lobster lob-ster, hybrid w/ oscillator
c Dùng vợt đánh banh :
- Nguyên lí : tay quay gắn vợt ( giống như vợt tennis)
- Giữ được :140 quả
- Tốc độ thay đổi lên đến 8.5 p.m.h
Trang 15Hình 4.1.c: Dùng tay quay gắn vợt đánh banh
d Máy bắn banh dùng khí nén có ống bắn rất cao :
- Nguyên lí : khí nén – ống bắn rất cao
- Tốc độ : 20mph – 100 mph
- Thời gian giữa 2 lần bắn : 7 s
Hình 4.1.d: Dùng khí nén có ống bắn lên cao
4.2 Đưa ra các phương án thiết kế
a Bánh masát :
- Mô tả : sử dụng cặp bánh con lăn truyền động ,dựa trên nguyên lí lựcmasát
Trang 16Hình 4.2.a: Nguyên lý bánh ma sát
b Cơ cấu nhờ lực đàn hồi của lò xo nén :
Mô tả : sử dụng lực đàn hồi của lò xo để bắn banh
Hình 4.2.b: Nguyên lý lò xo nén
c Hoạt dộng theo nguyên lý khí nén:
+ Mơ tả : sử dụng bình cĩ khí được nén lại sau đĩ kết hợp với từng chu kìbắn ,tính tốn dẫn ra một lượng khí thích hợp tạo ra lực bắn ban đầu dẩyquả banh đi
Trang 17Hình 4.2.c.2: Nguyeân lyù khí neùn 2
Hình 4.2.c.1: Nguyeân lyù khí neùn 1
d Hoạt dộng theo nguyên lý tay đập:
+ Mô tả :dùng hệ thống dẫn động cơ học để thực hiện chuyển động đậpbanh ,tương tự như con người
Trang 18Hình 4.2.d: Nguyên lý tay đập
Trang 195 Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế
5.1 Đưa ra các ma trận quyết định ( đánh giá)
Tiêu chuẩn trọngTỉ Ýù tưởng
a Đánh giá ý tưởng:
- Chọn ý tưởng 1 làm Chuẩn để so sánh 2 ý tưởng
Trang 20- Bốn ý tưởng có hai nguyên lí hoạt động hoàn toàn khác nhau.Đềugắn với motor vận hành đơn giản và dễ sử dụng.
Phương án 1: Máy hoạt động theo nguyên lí bánh masat
+Ưu điểm :
- Dễ chế tạo
- Dễ điều chỉnh tốc độ động cơ
- Khơng gây rung,dao động
- Tạo độ xốy cho quả banh
+ Khuyết điểm :
- Dể gây mịn,hỏng banh
- Khĩ khăn trong việc truyền dẫn banh vào chính xác vị trí giữa cặpcon lăn
- Địi hỏi sự chế tạo và lắp ráp chính xác
Phương án2: Máy hoạt động theo nguyên lý lò xo
- Tốn nhiều cơng hơn bánh ma sát
- Khơng cĩ khả năng tạo độ xốy cho banh
Ph
ương án 3 : Dùng khí nén
+Ưu điểm :
- Cĩ thể thay đổi được nhiều cấp vận tốc
- Cơ cấu gọn gàng khơng cồng kềnh
- Banh sẽ cĩ tuổi thọ lâu
+ Khuyết điểm:
- Khơng tạo được độ xốy của banh
- Khĩ khăn trong quá trình nén và giải khí
- Tốn nhiều cơng ,đắt tiền
Ph
ương án 4: Tay đập
+Ưu điểm :