Ứng dụng công nghệ in 3d chế tạo mô hình hộp số cơ khí phục vụ giảng dạy

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XX NĂM 2018 TÊN CƠNG TRÌNH: ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IN 3D CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỘP SỐ CƠ KHÍ PHỤC VỤ GIẢNG DẠY LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ CHUN NGÀNH: CƠ KHÍ TỰ ĐỘNG HĨA `Mã số cơng trình: …………………………… Mục lục Mục lục Danh mục biểu đồ, hình ảnh Tóm tắt ĐẶT VẤN ĐỀ 1) Lý chọn đề tài 2) Mục tiêu nghiên cứu 3) Đối tượng nghiên cứu 4) Phạm vi nghiên cứu 10 5) Ý nghĩa khoa học phạm vi áp dụng 11 PHẦN : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 13 1.1 Giới thiệu 13 1.2 Xem xét tài liệu 14 PHẦN : MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP 17 2.1 Mục tiêu 17 2.2 Phương pháp 17 PHẦN : KẾT QUẢ -THẢO LUẬN 22 3.1 Kết trình lắp ráp hệ thống hộp số 22 3.2 Thảo luận 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 Danh mục biểu đồ, hình ảnh Hình 2.1 Vinfast dòng xe mang thương hiệu Việt Nam .14 Bảng 2.1 :Tham khảo tỉ số truyền Toyota 15 Hình 2.2 Cặp bánh trụ 16 Hình 2.3 : Mơ hình truyền động hộp số sàn cấp 16 Hình 2.4 : Biểu đồ vận tốc cấp số 16 Hình 3.1 : Cơng thức tính tỉ số truyền 17 Bảng 3.1 : Tỷ số truyền giả định cấp 18 Bảng 3.2 : Thông số bánh 19 Hình 3.2 : Bản vẽ in 2D chuyển cấp 20 Hình 3.3 : Bản vẽ 3D bánh số trục trung gian 21 Hình 4.1 :Bản vẽ lắp cấp số từ – .22 Hình 4.2: Bản vẽ lắp cấp số R -5 23 Hình 4.3 :Bản vẽ lắp cần điều khiển 24 Hình 4.4 Mơ hình in 3D hộp số sàn hoàn thiện 25 Hình 4.5 Mơ hình in 3D hộp số sàn hoàn thiện thực tế 26 Hình 4.6 Cấp bánh từ - .27 Tóm tắt Hiện Việt Nam công việc giảng dạy ứng dụng mơ hình thực tế khơng trọng Nhận thấy điều dự án tiến hành nhằm tạo mơ hình hộp số sàn cấp in 3D Với mong muốn sở giáo dục kết hợp giảng có với tiến cơng nghệ in 3D, điều chắn tạo cảm hứng mạnh mẽ cho học sinh, sinh viên việc học Áp dụng thành tựu giảng đường tạo thành công cho mục tiêu giảng dạy sở giáo dục Dự án mang sứ mệnh to lớn tri thức học sinh Việt Nam công nghệ sản xuất nước nhà Đề tài nghiên cứu cho thấy cách nhìn độc đáo việc áp dụng công nghệ vào giáo dục ĐẶT VẤN ĐỀ 1) Lý chọn đề tài Giáo dục đào tạo từ lâu yếu tố quan trọng, thiết yếu việc phát triển đất nước Các quốc gia giới, không riêng đất nước Việt Nam tươi đẹp chúng ta, họ lấy giáo dục làm quốc sách hàng đầu để phát triển đất nước Thế giáo dục đất nước chứa đựng bất cập, chưa vững chắc: - Nội dung, chương trình giảng dạy cịn lạc hậu, lỗi thời, chưa đổi mới, cải tiến hiệu Chưa áp dụng thực tiễn nhiều, chưa phát huy tính sáng tạo, lực thực hành cho học sinh Hình 1.1 Giảng đường áp dụng mơ hình dạy học truyền thống - Việc cho học sinh thực hành học chưa đẩy mạnh, khiến cho kĩ thực hành, tư sáng tạo học sinh sinh viên bị hạn chế rõ rệt - Việc định hướng liên kết với nước ngồi chương trình giáo dục cịn lúng túng, mơ hồ, chưa có mục tiêu, phương hướng rõ ràng - Những sản phẩm phục vụ việc thực hành có giá thành cao, khiến cho việc giảng dạy học tập khó tiếp cận dễ dàng trực tiếp - Tư giáo dục chậm đổi mới, chưa theo kịp tốc độ phát triển, đổi đất nước bối cảnh kinh tế thị trường, phát triển hội nhập với giới Việc thực hành cần áp dụng từ cịn học phổ thơng, để em phát triển tư duy, sáng tạo, chọn lựa cho ngành nghề phù hợp với thân Hình 1.2 Rắc rối xảy việc học khó tiếp cận thực tế 2) Mục tiêu nghiên cứu In 3D cung cấp cho giáo viên công cụ hỗ trợ trực quan chiều, họ sử dụng lớp học đặc biệt họ để minh họa số khái niệm/ đối tượng khó nắm bắt Sản phẩm in 3D dễ dàng thu hút quan tâm học sinh so với việc hiển thị biểu tượng hình ảnh/video đối tượng In 3D mơn thực hành công cụ hỗ trợ học tập cách thực hành Sử dụng công nghệ tạo mẫu này, sinh viên sản xuất mơ hình/sản phẩm chiều cỡ nhỏ (Rất phù hợp cho kỹ sư, kiến trúc sư, sinh viên khối ngành nghệ thuật, vv) In 3D nhanh chóng tạo mơ hình có tính tương tác cao Trong cơng nghệ sinh học, ví dụ, giáo viên tạo mơ hình 3D trái tim người, đầu, xương… vv để dạy học sinh thể người Hình 1.3 Sinh viên thiết kê mơ hình 3D Các trường học dường bị mắc kẹt phương pháp cũ, giới thiệu thông tin đến học sinh cách mà nhiều hệ trước thực Tuy cơng nghệ có chút mạo hiểm, thay đổi hoàn toàn cần thiết, đưa in 3D vào học tập giảng dạy việc cần trọng in 3D cung cấp cách thức học tập với mơn học Hình 1.4 Mơ hình dạy học mang tính khoa học cao STEM Cịn Việt Nam, bắt đầu xuất cộng đồng in 3D Bên cạnh số dịch vụ in 3Dhay bán máy in 3D nhập từ nước ngoài, cá nhân, nhà khoa học số công ty bắt đầu nghiên cứu tiến hành sản xuất máy in 3D Việt Nam với giá thành rẻ, phù hợp với thị trường 3) Đối tượng nghiên cứu Hình 1.5 : Máy in 3d thực tế In ấn 3D hay công nghệ sản xuất đắp dần, chuỗi công đoạn khác kết hợp để tạo vật thể ba chiều Trong in 3D, lớp vật liệu đắp chồng lên định dạng kiểm soát máy tính để tạo vật thể Các đối tượng có hình dạng bất kỳ, sản xuất từ mơ hình 3D nguồn liệu điện tử khác Máy in 3D loại robot cơng nghiệp Có nhiều cơng nghệ khác nhau, in li-ơ lập thể (STL) mơ hình hố lắng đọng nóng chảy (FDM) Do đó, khơng giống quy trình gia cơng loại bỏ vật liệu thông thường, in 3D sản xuất đắp dần đối tượng ba chiều từ mơ hình thiết kế có hỗ trợ máy tính (CAD) tập tin AMF, thường cách thêm vật liệu theo lớp Hình 1.6 In li-ơ tập thể (STL) Thuật ngữ "In 3D" có ý nghĩa liên quan đến q trình tích lũy cách vật liệu kết dính bàn in đầu máy in phun Gần đây, ý nghĩa thuật ngữ mở rộng để bao gồm đa dạng kỹ thuật quy trình dựa hoạt động phun thiêu kết Tiêu chuẩn kỹ thuật thường sử dụng hạn sản xuất đắp dần cho nghĩa rộng 15 1.2.a Hộp số sàn Mục đích hộp số sàn tạo nhằm vận chuyển lượng tạo động đến trục chuyền động dẫn bánh xe.Thành phần quan trọng loại hộp số cặp bánh Có nhiều cặp bánh khác nhằm cho phép sử dụng cấp lực truyền động, phụ thuộc vào tốc độ chuyển động xe 1.2.b Thiết kế bánh Vì đặc tính truyền tải lực từ động với cơng suất lớn, nhà thiết kế sử dụng cặp bánh trụ nhằm đem tới cảm giác tuyệt vời cho người sử dụng Đây điều đặc biệt so với loại hộp số khác, dựa sở thiết kế hộp số sàn kỹ sư phát triển tạo hộp số tự động, hộp số ly hợp kép … Hình 2.2 Cặp bánh trụ 16 1.3 Mơ hình truyền động hộp số cấp Hình 2.3 : Mơ hình truyền động hộp số sàn cấp Hình 2.4 : Biểu đồ vận tốc cấp số 17 PHẦN : MỤC TIÊU - PHƯƠNG PHÁP 2.1 Mục tiêu Qua đánh giá liệu, mong muốn tác giả tạo mơ hình in 3D hộp số sàn có tỉ lệ 1:4 so với thực tế Dự án tiến hành với bước đo lường thông số đơn giản hộp số thực tế, sau áp dụng cơng thức tính tốn bánh gợi ý Thạc Sĩ Nguyễn Phụ Thượng Lưu 2.2 Phương pháp 2.2.a Thiết kế bánh Hình 3.1 : Cơng thức tính tỉ số truyền Sử dụng thông số tỷ số truyền giả định từ tính tốn số liệu bánh 18 Bảng 3.1 : Tỷ số truyền giả định cấp Cấp số Tỷ số truyền Số 2.636 Số 1.714 Số 1.222 Số Số 0.384 Số lùi R 1.889 Với công thức nghiên cứu tính tốn, ta có được: + Chiều cao đỉnh = m + Chiều cao chân : hf= 1.25 * m + Chiều cao : h = + hf + Đường kính vịng chia : d= m * z + Đường kính vịng đỉnh : da = d + *ha + Đường kính vịng đáy : df = d – * hf + Bước : pt = π * m 19 Bảng 3.2 : Thông số bánh Bánh m Z hf h d da df pt pf Số Số Số Số Đồng tốc 1-2 Số Số Số Số Đồng tốc 3-4 Số Số Số R Số R 3.5 3.5 4 29 11 24 14 3.5 3.5 4 4.375 4.375 5 7.875 7.875 9 101.5 38.5 96 56 108.5 45.5 104 64 92.75 29.75 86 46 10.99 10.99 12.56 12.56 0.875 0.875 1 4.5 4.5 5 16 22 18 16 16 4.5 4.5 5 5.625 5.625 6.25 6.25 10.125 10.125 11.25 11.25 64 99 81 80 80 72 108 90 90 90 54 87.75 69.75 67.5 67.5 12.56 14.13 14.13 15.7 15.7 1.125 1.125 1.25 1.25 5.5 5.5 4.5 4.5 16 10 26 25 18 5.5 5.5 4.5 4.5 6.875 6.875 5.625 5.625 12.375 12.375 10.125 10.125 64 55 143 112.5 81 72 66 154 121.5 90 54 41.25 129.25 101.25 69.75 12.56 17.27 17.27 14.13 14.13 1.375 1.375 1.125 1.125 Số R 4.5 15 4.5 5.625 10.125 67.5 76.5 56.25 14.13 1.125 Đồng tốc 3.5 16 3.5 4.375 7.875 56 63 47.25 10.99 20 2.2.b Thiết kế in 2D / 3D Sử dụng phần mềm Catia V5 để thiết kế mô hình nhờ thơng số tính được, sau mơ chuyể động cuối in vẽ kỹ thuật Hình 3.2 : Bản vẽ in 2D chuyển cấp 21 Hình 3.3 : Bản vẽ 3D bánh số trục trung gian 22 PHẦN : KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 3.1 Kết trình lắp ráp hệ thống hộp số Hình 4.1 :Bản vẽ lắp cấp số từ - 23 Hình 4.2: Bản vẽ lắp cấp số R -5 24 Hình 4.3 :Bản vẽ lắp cần điều khiển 25 Hình 4.4 Mơ hình in 3D hộp số sàn hồn thiện 26 Hình 4.5 Mơ hình in 3D hộp số sàn hoàn thiện thực tế 27 Hình 4.6 Cấp bánh từ - 3.2 Thảo luận 3.2.a Tổng kết Qua trình nghiên cứu thiết kế chế tạo , dự án đạt mục tiêu ban đầu tạo mơ hình 3D nhằm đáp ứng vào việc giảng dạy sở giáo dục Ngồi cịn có lưu ý việc áp dụng công nghệ in 3D vào giảng dạy : 28 - Phần lớn công ty in 3D Việt Nam nhập giải pháp thiết bị có sẵn để đáp ứng nhu cầu sản xuất/ dịch vụ bước đầu tìm kiếm, xây dựng thị trường Về mặt công nghệ, chế tạo máy CNC (máy gia công từ hình 3D máy tính) máy in 3D có độ xác thấp, in vật thể khơng q lớn Nguyên liệu in 3D phải nhập chưa tự sản xuất - Hiện nay, số đơn vị nước dùng in 3D cho nhiều mục đích, việc ứng dụng chủ yếu mang tính chất thử nghiệm Sản phẩm chủ yếu làm từ nhựa nguyên liệu khác máy in sử dụng chúng cịn đắt, chưa nhập nhiều 3.2b Đề xuất Các trường đại học cần đào tạo môn thiết kế 3D Hiện nay, lĩnh vực chưa trọng khiến sinh viên sau tốt nghiệp phải dành thời gian nghiên cứu nhiều làm việc Nhà nước nên tạo sách khuyến khích, ưu đãi nhờ doanh nghiệp có nguồn động lực để phát triển ngành công nghiệp tiềm Tiềm việc ứng dụng in 3D lớn lâu dài áp dụng công nghệ vào lĩnh vực giảng dạy kỹ thuật trường Đại học mang tới kết to lớn 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO [ ] Nguyễn Hữu Lộc, Cơ sở thiết kế máy, NXB Đại Học Quốc Gia TP HCM, 2008 [ ] Nguyễn Đắc Lộc tác giả Công nghệ chế tạo máy tập NXBKHKT, Hà Nội, 2003 [ ] Giáo trình Tính tốn thiết kế tơ HUTECH Ts Nguyễn Phụ Thượng Lưu biên soạn, Phần hệ thống truyền lực [ ] Giáo trình Cơng nghệ kiểm định chuẩn đốn tơ HUTECH Ts Nguyễn Phụ Thượng Lưu biên soạn Phần hệ thống truyền lực [ ] https://www.oto-hui.com [6 ] www greencar.vn [ ]www.otosaigon.com [ ] www.otofun.net ... công nghệ in 3d vào trình giảng dạy 12 Hình 1.9 Dự án nhà in 3D Amsterdam, Hà Lan In ấn 3D, mã nguồn mở RepRap máy in 3D đặc biệt, công nghệ xâm nhập vào lớp học .In 3D cho phép sinh viên tạo. .. thống hộp số Hình 4.1 :Bản vẽ lắp cấp số từ - 23 Hình 4.2: Bản vẽ lắp cấp số R -5 24 Hình 4.3 :Bản vẽ lắp cần điều khiển 25 Hình 4.4 Mơ hình in 3D hộp số sàn hồn thiện 26 Hình 4.5 Mơ hình in 3D hộp. .. – .22 Hình 4.2: Bản vẽ lắp cấp số R -5 23 Hình 4.3 :Bản vẽ lắp cần điều khiển 24 Hình 4.4 Mơ hình in 3D hộp số sàn hồn thiện 25 Hình 4.5 Mơ hình in 3D hộp số sàn hoàn