Báo cáo nghiên cứu khoa học

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thiết kế bàn đa năng thông minh điều khiển bán tự động. Bàn thông minh tiếng anh là “ Smart table” hoặc là hệ thống bàn thông minh là một chiếc bàn được trang bị hệ thống tự động thông minh cùng với cách thiết kế hợp lý, các cách thiết kế này có khả năng điều chỉnh phù hợp với những mục đích sử dụng của người tiêu dùng. Chúng ta cũng có thể hiểu bàn thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà trong đó tất cả các chức năng của sản phẩm được liên kết với một bộ điều khiển trung tâm và phối hợp với nhau để cùng thực hiện các hoạt động.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ  -  - BÁO CÁO ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: Nghiên cứu, tính toán thiết thế bàn đa năng, thông minh điều khiển bán tự động cho các hộ có diện tích nhỏ Hà Nội - 2021 Hình Gỗ công nghiệp MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài .1 Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀN ĐA NĂNG THÔNG MINH .3 1.1 Giới thiệu bàn đa thông minh 1.2 Một số mẫu bàn đa thơng minh có thị trường 1.2.1 Một số mẫu bàn ăn thông minh .4 1.2.2 Một số mẫu bàn trà đa thông minh 1.2.3 Một số mẫu làm việc học tập thông minh 1.3 Một số mẫu bàn có Thế giới 10 1.4 Đánh giá ưu nhược điểm loại bàn khảo sát 13 1.4.1 Bàn ăn đa thông minh 13 1.4.2 Bàn trà đa thông minh 13 1.4.3 Bàn làm việc học tập đa thông minh .14 1.5 Phân tích, lựa chọn mẫu khảo sát .14 1.6 Xây dựng mơ hình bàn đa thơng minh nghiên cứu 17 CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MƠ HÌNH BÀN ĐA NĂNG THƠNG MINH 25 2.1 Vật liệu 25 2.1.1 Mặt bàn 25 2.1.2 Chân bàn, khung mặt bàn 27 2.2 Tính tốn sức bền bàn 31 2.2.1 Giới thiệu phần mềm Soliworks .31 2.2.2 Tính tốn thơng số bền 33 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN HỆ ĐIỀU KHIỂN BÀN ĐA NĂNG THÔNG MINH 45 3.1 Cơ cấu nâng hạ bàn 45 3.1.1 Động 45 3.1.2 Bộ điều khiển 46 3.1.3 Thanh ray .49 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 DANH MỤC HÌNH ẢN Hình 1.1 Bàn ăn thông minh gấp gọn gỗ sồi tự nhiên Hình 1.2 Bàn ăn thơng minh osaka Hình 1.3 Bàn ăn thơng minh kéo dài .6 Hình 1.4 Bàn trà thông minh Hình 1.5 Bàn trà mặt kính tự động Hình 1.6 Bàn trà hình bầu dục .8 Hình 1.7 Bàn học thơng minh chống gù chống cận LEX 602 .9 Hình 1.8 Bàn làm việc thông minh có điều khiển 10 Hình 1.9 Bảng điều khiển 10 Hình 1.10 Bàn thông minh Smart Ice Coffee Table Viomi 12 Hình 1.11 Khoang chứa tủ lạnh Smart Ice Coffee Table Viomi 12 Hình 1.12 Các mẫu bàn thường sử dụng .16 Hình 1.13 Bản vẽ chi tiết khung bàn 18 Hình 1.14 Gỗ cơng nghiệp 18 Hình 1.15 Bản vẽ chi tiết chân bàn 19 Hình 1.16 Bản vẽ chi tiết chân bàn 19 Hình 1.17 Bản vẽ chi tiết chân bàn 20 Hình 1.18 Bản vẽ mô phỏng chân bàn 20 Hình 1.19 Bản vẽ chi tiết chữ T 21 Hình 1.20 Bản vẽ chi tiết chữ T 21 Hình 1.21 Bản vẽ chi tiết chữ T 22 Hình 1.22 Bản vẽ mơ phỏng chữ T 22 Hình 1.23 Các mơ hình thiết kế 23 Hình 1.24 Các mơ hình thiết kế 23 Hình 1.25 Cơ cấu nâng hạ 24 Hình 1.26 Mơ hình thiết kế tổng thể 24 Hình 2.1 Gỗ cơng nghiệp HDF .25 Hình 2.2 Tấm nhựa vân đá PVC 26 Hình 2.3 Đá thạch anh Cambria 27 Hình 2.4 Thép hợp .28 Hình 2.5 Tiết diện thép hợp vng 30 Hình 2.6 Tiết diện thép hộp chữ nhật 30 Hình 2.7 Phần mềm Solidworks thiết kế 31 Hình 2.8 Ứng suất mặt bàn 33 Hình 2.9 Đợ biến dạng mặt bàn 34 Hình 2.10 Đợ biến dạng trục đỡ bánh 34 Hình 2.11 Ứng xuất trục đỡ bánh 35 Hình 2.12 Ứng xuất chữ T đỡ mặt bàn 35 Hình 2.13 Đợ biến dạng chữ T đỡ mặt bàn 36 Hình 2.14 Đợ biến dạng khung bàn 37 Hình 2.15 Ứng xuất khung bàn 37 Hình 2.16 Ứng suất mặt bàn 38 Hình 2.17 Đợ biến dạng mặt bàn 39 Hình 2.18 Đợ biến dạng trục đỡ bánh 39 Hình 2.19 Ứng suất trục đỡ bánh 40 Hình 2.20 Ứng suất đỡ chữ T 41 Hình 3.1 Đợng DC MY1016Z 12V 250W 45 Hình 3.2 Cấu tạo bên động .46 Hình 3.3 Hợp số kim loại 46 Hình 3.4 Bợ điều khiển từ xa .47 Hình 3.5 Sơ đồ kết nối mạch điều khiển từ xa công suất thấp .47 Hình 3.6 Mạch điều khiển từ xa động công suất thấp .48 Hình 3.7 Thanh ray mơ phỏng Solidworks 49 Hình 3.8 Thanh ray thực tế 49 CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Bàn đa là một xu thế hiện nhiều người lựa chọn thiết kế chuyên nghiệp, đẹp mắt, kiểu dáng hiện đại, sang trọng; chất lượng sản phẩm lại tốt, giúp các gia đình tiết kiệm khơng gian và chi phí Bàn thơng minh hình dung là một bước đột phá ngành nội thất đảm bảo thẩm mỹ mang đến một sự tiện nghi bất ngờ Sự tự động hóa bàn thông minh đặc biệt có ích người lớn tuổi và người tàn tật và sự nhanh chóng cho người sử dụng đem lại cho chúng ta: sự tiện nghi, tiết kiệm thời gian, sức lực… Hiện nay, với sự phát triển và nhu cầu công nghệ ngày một tăng lên, nhiều mẫu bàn đa thông minh cịn tích hợp ln chức bluetooth và wifi mang đến nhiều tiện ích khác Xuất phát từ lý trên, nhóm tác giả chọn đề tài: “Thiết kế bàn đa thông minh điều khiển bán tự động” để nghiên cứu cho đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Mong với kiến thức học và nghiên cứu, nhóm tác giả có thể đưa ý tưởng từ đó đưa giải pháp thiết kế để đáp ứng cho nhu cầu thị trường Việt Nam Mục tiêu đề tài - Mục tiêu chung:  Tạo chiếc bàn có thể sử dụng khơng gian chật hẹp, các tịa nhà chung cư mini, phù hợp với nhiều độ tuổi Thiết kế với nhiều chức - giúp tiết kiệm thời gian, không gian cho người sử dụng Mục tiêu cụ thể: + Nghiên cứu, thiết kế bàn thông minh bán tự động + Bàn có khả nâng hạ cách sử dụng bộ điều khiển; phù hợp với nhiều đối tượng sử dụng + Khả mở rộng và thu hẹp mặt bàn phù hợp cho 2-4 người sử dụng + Sử dụng các kết cấu an toàn người sử dụng, đặc biệt là trẻ em + Độ thẩm mĩ cao Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Đọc và nghiên cứu thuyết tài liệu, giáo trình điện, điện tử, cơng dụng, ứng dụng các thiết bị phục vụ cho đề tài nghiên cứu Nghiên cứu sản phẩm nghiên cứu có liên quan đến đề tài - Phương pháp thảo luận - + Trao đổi với giáo viên hướng dẫn và đề xuất ý tưởng đề tài + Thảo luận cách thiết kế mơ hình + Thảo luận cách lắp đạt động điện Phương pháp điều tra + Tìm hiểu các giải pháp tiết kiệm khơng gian cho chung cư, phịng có diện tích nhỏ hẹp + Tìm hiểu đối tượng sử dụng : học sinh, sinh viên, người chung cư Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu - + Nghiên cứu các yêu cầu kĩ thuật sản phẩm + Nghiên cứu các giải pháp chế tạo sản phẩm + Nghiên cứu giải pháp tiết kiệm không gian + Nghiên cứu các ứng dụng công nghê điều khiển tự động Phạm vi nghiên cứu + Nghiên cứu lĩnh vực khí tạo mơ hình bàn đa + Nghiên cứu nguyên lý hoạt động bàn đa + Nghiên cứu các chất liệu sử dụng cho đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BÀN ĐA NĂNG THÔNG MINH 1.1 Giới thiệu bàn đa thông minh Bàn thông minh tiếng anh là “ Smart table” là hệ thống bàn thông minh là một chiếc bàn trang bị hệ thống tự động thông minh với cách thiết kế hợp lý, các cách thiết kế này có khả điều chỉnh phù hợp với mục đích sử dụng người tiêu dùng Chúng ta có thể hiểu bàn thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà đó tất các chức sản phẩm liên kết với một bộ điều khiển trung tâm và phối hợp với để thực hiện các hoạt động Với cuộc sống hiện đại ngày các thành phố lớn không gian sinh sống ngày càng chật hẹp, nhiều hợ gia đình lựa chọn chung cư mini để và sinh hoạt Nhu cầu sử dụng bàn thông minh ngày càng nhiều người lựa chọn đặc điểm gọn gàng tiết kiệm diện tích tạo không gian rộng rãi Nếu có một hộ có diện tích khiêm tốn, phịng ăn nhỏ hẹp bàn thơng minh thực sự phù hợp Ngoài chức sử dụng để làm bàn ăn bàn thơng minh cịn có chức khác làm bàn làm việc, làm kệ để đồ… giúp ích nhiều và tùy vào mục đích sử dụng người tiêu dùng có mẫu thiết kế phù hợp Bàn thông minh hình dung là mợt bước đợt phá ngành nội thất đảm bảo thẩm mỹ mang đến một sự tiện nghi bất ngờ Sự tự động hóa bàn thông minh đặc biệt có ích người lớn tuổi và người tàn tật và sự nhanh chóng cho người sử dụng đem lại cho chúng ta: sự tiện nghi, tiết kiệm thời gian, sức lực…  Ứng dụng bàn thông minh Việc mang lại các tiện ích hàng đầu cuộc sống làm việc, sinh hoạt và nghỉ ngơi cho người cho là vai trò và ứng dụng hàng đầu các sản phẩm bàn thông minh Chúng xuất hiện giúp người đáp ứng đầy đủ các nhu cầu khác một cách nhanh chóng, tiện ích và thoải mái Một vài thao tác giản tiện quá trình sử dụng, là việc bảo vệ tốt cho các đồ vật xung quanh người giúp họ tiết kiệm chi phí Bên cạnh đó, với nhiều nghiên cứu các sản phẩm nợi thất thông minh dường tối thiểu hóa kích cỡ nên giúp tiết kiệm tối ưu diện tích sử dụng Vì thế chúng đặc biệt thích hợp các môi trường sống giới hạn hiện khu chung cư, nhà nội thất khép kín Bàn thông minh hiện tích hợp thêm các tiện ích cho phép người dễ dàng sử dụng, bảo quản tài sản tốt Đặc biệt tính thẩm mỹ chúng thường cao nên sử dụng đồ vật trang trí nâng cao vẻ đẹp cho nhà    Làm bàn ăn Sử dụng là kệ trang trí… Làm bàn gấp tiện nghi dùng cho học tập, công việc và các hoạt động khác 1.2 Một số mẫu bàn đa thông minh có thị trường 1.2.1 Một số mẫu bàn ăn thông minh Những chiếc bàn ăn đa sử dụng cho nhiều mục đích và phù hợp với không gian khác Đây xem là một sản phẩm xu hướng thiết kế nội thất hiện đại nhằm tạo cho người dùng trải nghiệm tuyệt vời Với gia đình thường có buổi gặp gỡ, ăn uống bạn bè hay người thân vào dịp cuối tuần sản phẩm bàn ăn cao cấp với thiết kế thông minh xem là một giải pháp tuyệt vời dành cho họ Với thiết kế đặc biệt nó có thể gấp gọn hay mở rộng để phù hợp với diện tích không gian bếp số thành viên gia đình  Bàn ăn thơng minh gấp gọn gỗ sồi tự nhiên Chi tiết sản phẩm: - Kích thước: Mở rộng 150x80x75cm, gấp gọn 40x80x75cm, mặt bàn dày 2cm Màu sắc: Trắng đen, trắng Bàn chịu lực 70kg Ưu điểm sản phẩm: Gỗ tự nhiên, bền đẹp, sử dụng cho - người, nhét - vừa ghế vào hộc bàn Giá bán: 5.600.00 VNĐ 38 Hình 2.41 Ứng xuất khung bàn Qua mô phỏng, ứng suất cho phép đỡ là 580.000.000 N/m2 Ứng suất lớn bàn là 4.358.819 N/m2 Ứng suất lớn bàn mặt bàn nhỏ ứng suất cho phép mặt bàn nên ta kết luận  Khung với kích thước và độ dày thiết kế phù hợp với tải trọng và đủ bền để chịu tác dụng lực 1000N (100 kg) b, Giả sử tải trọng 60kg đặt lên mặt bàn tương ứng 600N  Tính toán mô phỏng sức bền mặt bàn Lực tác dụng đặt là 600 N, tác dụng lên mặt bàn, ta hình bên là tác dụng lực và các gối cố định 39 Hình 2.42 Ứng suất mặt bàn Hình 2.43 Độ biến dạng mặt bàn Sau tác dụng một lực 600N vào mặt bàn, qua mô phỏng Solidwork, ta dễ dàng nhận thấy sự biến dạng mặt bàn lớn là 0,005mm  Tính toán mô phỏng sức bền trục đỡ bánh 40 Hình 2.44 Độ biến dạng trục đỡ bánh Biểu đồ chuyển vị trục bị lực tác dụng (hình 2.19), chuyển vị lớn là 0,001 mm Hình 2.45 Ứng suất trục đỡ bánh Qua mô phỏng, ứng suất cho phép đỡ là 580.000.000 N/m2 Ứng suất lớn bàn là 3.361.136 N/m2 41 Ứng suất lớn bàn mặt bàn nhỏ ứng suất cho phép mặt bàn nên ta kết luận  Tính toán mô phỏng sức bền chữ T đỡ mặt bàn Hình 2.46 Ứng suất đỡ chữ T Qua mơ phỏng (hình 2.21), ứng suất cho phép đỡ là 580.000.000 N/m2 Ứng suất lớn bàn là 2.293.828 N/m2 Ứng suất lớn bàn mặt bàn nhỏ ứng suất cho phép mặt bàn nên ta kết luận  Khung với kích thước và độ dày thiết kế phù hợp với tải trọng và đủ bền để chịu tác dụng lực 600N (60 kg) 42 Hình 2.24 Độ biến dạng chữ T đỡ mặt bàn Biểu đồ chuyển vị trục bị lực tác dụng (hình 2.24), chuyển vị lớn là 0,007 mm Phù hợp việc chịu tải với độ biến dạng nhỏ Thông số khung mặt bàn:  Thép C45  Kích thước ống: 25x25x1,5 mm  Kích thước khung :1050x580 mm Biểu đồ chuyển vị khung bị lực tác dụng, chuyển vị lớn là 0,007 mm 43  Tính toán mô phỏng sức bền khung bàn Hình 2.25 Độ biến dạng khung bàn Qua mô phỏng, độ chuyển vị khung bàn lớn là 0,010 mm Hình 2.26 Ứng xuất khung bàn Qua mô phỏng, ứng suất cho phép đỡ là 580.000.000 N/m2 Ứng suất lớn bàn là 2.615.266 N/m2 44 Ứng suất lớn bàn mặt bàn nhỏ ứng suất cho phép mặt bàn nên ta kết luận  Khung với kích thước và độ dày thiết kế phù hợp với tải trọng và đủ bền để chịu tác dụng lực 600N (60 kg) Sau mơ phỏng khối lượng bàn thực tế lúc này xấp xỉ 35,28kg Hình 2.27 Khối lượng bàn thiết kế 45 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ ĐIỀU KHIỂN BÀN ĐA NĂNG THÔNG MINH 3.1 Cơ cấu nâng hạ bàn Do bàn thiết kế chiu tải trọng 100 kg, nên sau tìm hiểu nhóm quyết định chọn modun động cơ; mạch điều khiển có sẵn, dựa theo các thông số mà nhà sản xuất đưa để lựa chọn cho phù hợp với yêu cầu mà đề tài đặt 3.1.1 Động Động DC giảm tốc có gắn hợp số Hình 3.47 Động DC MY1016Z 12V 250W  Thông số kỹ thuật:  Điện áp sử dụng: 12VDC  Kích thước: 115.2 x 40mm  Loại 12V DC 27RPM:  Tỉ số truyền 290:1 (đợng quay 290 vịng trục chính hợp giảm tốc quay      vịng) Dịng khơng tải: 350mA Dòng chịu đựng tối đa có tải: 6.5A Tốc đợ khơng tải: 27RPM (27 vịng phút) Tốc độ chịu đựng tối đa có tải: 20RPM (20 vòng phút) Lực kéo Moment định mức: 46KG.CM 46  Tải trọng tối đa : 110 kg Hình 3.48 Cấu tạo bên động Hình 3.49 Hộp số kim loại 47 3.1.2 Bộ điều khiển Mạch điều khiển từ xa công suất thấp gồm remote và mạch điều khiển Có thể điều khiển mặt bàn nâng hạ một cách dễ dàng, tiện lợi, mà không cần dùng đến sức người Mạch điều khiển có giá thành rẻ, thiết kế nhỏ gọn, tiêu thụ ít điện năng, dễ dàng thay thế, sửa chữa bị trục trặc, hỏng hóc xảy Hình 3.50 Bộ điều khiển từ xa Thông số kỹ thuật:         Điện áp làm việc: 3.5V ~ 13 VDC Dịng tiêu thụ:  Ở chế đợ chờ: ~0.1mA  Ở chế đợ làm việc: ~0.6mA Dịng tải: 0.5A Tần số RF: 433 Mhz Khoảng cách điều khiển: khoảng 30m Điện áp đầu điện áp đầu vào Kích thước: 21x11x5mm Trọng lượng: 33g Sơ đồ kết nối mạch điều khiển từ xa công suất thấp : 48 Hình 3.51 Sơ đồ kết nối mạch điều khiển từ xa công suất thấp Hướng dẫn sửu dụng : Hình 3.52 Mạch điều khiển từ xa động công suất thấp Kết nối nút nhấn K chân SET để học lệnh và xóa lệnh:  Nhấn giữ nút K đèn led sáng lần, lần, lần, lần, lần Đèn  led sáng lần là để xóa lệnh Đèn led sáng lần: chế độ M (nhấn nhả), ví dụ: bạn nhấn giữ nút Lên mạch  xuất 12V, thả mạch 0V Đèn led sáng lần: chế độ T (tự khóa), ví dụ: nhấn nút Lên lần mạch xuất 12V, nhấn lần mạch 0V 49  Đèn led sáng lần: chế độ L (liên động): nhấn nút Lên mạch xuất 12V, nhấn  nút Xuống mạch xuất -12V, nhấn nút mạch 0V Đèn led sáng lần: chế độ mở khóa, ví dụ: nhấn nút Lên mạch xuất 12V lúc này nếu bạn nhấn nút Xuống mạch không -12V mà 0V, để mạch -12V bạn phải nhấn nút Giữa sau đó nhấn nút Xuống mạch -12V, tương tự ngược lại nhấn nút Giữa mạch 0V nhấn nút Lên mạch 12V Sau chọn chế độ, nhấn nhanh nút K đèn led mạch sáng lên, lúc này nhấn nút Lên remote, sau đó nhấn nút Xuống, nhấn nút Giữa là học lệnh xong 3.1.3 Thanh ray Ray trượt bàn cánh bướm giúp mặt bàn trượt đồng thời sang hai bên, quá trình nâng mặt bàn Hình 3.53 Thanh ray mơ Solidworks 50 Hình 3.54 Thanh ray thực tế 51 KẾT LUẬN Sau mợt thời gian tìm hiểu nghiên cứu đồng thời sự giúp đỡ nhiệt tình thầy hướng dẫn, nhóm tác giả hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này Thông qua đề tài này giúp nhóm tác giả hệ thống lại kiến thức học, đồng thời giúp nhóm tác giả tìm hiểu thêm mợt số kiến thức mới, tìm hiểu sâu thiết kế khí và điều khiển, một lĩnh vực không phát triển khá mạnh nước ta Trong đề tài này nhóm tác giả hoàn thành phần nghiên cứu và lên ý tưởng mơ hình bàn thơng minh, dựa tính toán thiết kế và khả vận dụng, nhóm tác giả giải quyết và lên ý tưởng khâu thiết kế tạo sản phẩm có thể vận hành ổn định và sử dụng tốt Hướng phát triển đề tài: tối ưu hiệu suất bàn thông minh với các giải pháp thiết kế cấu tự động cho việc mở rộng bàn; cấu khí tinh chỉnh và hoàn thiện; hiệu sử dụng tối ưu; lắp ráp thêm các thiết bị thông minh vào bàn… 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: [1] Phạm Quang Huy, Giáo trình thiết kế khí Solidwords, NXB Thanh Niên, 2019 [2] Nguyễn Thị Thu Hường, Giáo trình Sức bền vật liệu, NXB Giáo dục, 2011 [3] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, NXB Giáo dục, 2006 [4] Nguyễn Tuấn Linh, Giáo trình chi tiết máy, NXB Giáo dục, 2013 [5] Đỗ Ngọc Tú, Vật liệu học, NXB Giáo dục, 2012 Website: [1] www.phedecor.com [2] www.smartdesk.com.vn ... : học sinh, sinh viên, người chung cư Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu - + Nghiên cứu các yêu cầu kĩ thuật sản phẩm + Nghiên cứu các giải pháp chế tạo sản phẩm + Nghiên. .. pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Đọc và nghiên cứu thuyết tài liệu, giáo trình điện, điện tử, công dụng, ứng dụng các thiết bị phục vụ cho đề tài nghiên cứu Nghiên. .. “Thiết kế bàn đa thông minh điều khiển bán tự động” để nghiên cứu cho đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên Mong với kiến thức học và nghiên cứu, nhóm tác giả có thể đưa ý tưởng từ đó

Ngày đăng: 02/06/2021, 08:26

Xem thêm: