Đồ án tốt nghiệp công nghệ chế tạo máy: Mô phỏng thực nghiệm cơ cấu đàn hồi ổn định momen và ứng dụng trong thiết bị hỗ trợ khớp gối

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Thanh Tâm
• Người hướng dẫn: ThS. Phan Thanh Vũ
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy
• Đề tài: Mô phỏng, thực nghiệm cơ cấu đàn hồi ổn định momen và ứng dụng cơ cấu vào thiết bị hỗ trợ chức năng khớp gối
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• ABSTRACT
• DANH MỤC VIẾT TẮT
• DANH MỤC SƠ ĐỒ, HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
• 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận
• 1.5.2. Phương pháp nghiên cứu cụ thể
• 1.6. Kết cấu đồ án tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 2.1. Cơ cấu đàn hồi
• 2.2. Ưu điểm và hạn chế của cơ cấu đàn hồi
• 2.3. Một số ứng dụng của cơ cấu đàn hồi
• 2.4. Cơ cấu đàn hồi ổn định momen (compliant constant torque mechanism - CCTM)
• 2.5. Thiết bị hỗ trợ chức năng khớp gối
• 2.6. Một số thiết bị hỗ trợ chức năng khớp gối trên thị trường
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN VÀ MÔ PHỎNG TRONG PHẦN MỀM ABAQUS
• 3.1. Giới thiệu phương pháp Phần tử hữu hạn
• 3.2. Giới thiệu chung về phần mềm Abaqus
• 3.3. Mô phỏng trong phần mềm Abaqus
• 3.4. Mô phỏng tĩnh trong Abaqus
• 3.5. Mô phỏng động trong Abaqus
• 4. CHƯƠNG 4: CƠ CẤU ĐÀN HỒI ỔN ĐỊNH MOMEN DÙNG CHO THIẾT BỊ HỖ TRỢ CHỨC NĂNG
• 4.1. Các dữ liệu ban đầu
• 4.2. Mô phỏng cơ cấu trong Abaqus
• 4.3. Kiểm nghiệm và đánh giá cơ cấu sau gia công
• 4.3.1. Mục đích của việc kiểm nghiệm
• 4.3.2. Điều kiện kiểm nghiệm
• 4.3.3. Quy trình kiểm nghiệm
• 5. CHƯƠNG 5: CẢI TIẾN THIẾT BỊ HỖ TRỢ CHỨC NĂNG KHỚP GỐI
• 5.1. Nhược điểm của thiết bị cũ
• 5.2. Trình tự thực hiện cải tiến
• 5.3. Ý tưởng cải tiến
• 5.4. Mục đích cải tiến
• 5.5. Thiết kế lại một số chi tiết cho phù hợp
• 5.6. Hình ảnh 3D của sản phẩm
• 5.7. Bản vẽ phân rã của sản phẩm
• 6. CHƯƠNG 6: GIA CÔNG, ĐO KIỂM VÀ ĐÁNH GIÁ THIẾT BỊ
• 6.1. Gia công thiết bị
• 6.2. Gia công chi tiết
• 6.3. Lắp ráp thiết bị
• 6.4. Kiểm nghiệm và đánh giá thiết bị
• 6.4.1. Mục đích của việc kiểm nghiệm
• 6.4.2. Điều kiện kiểm nghiệm
• 6.4.3. Quy trình kiểm nghiệm
• 6.4.4. Đánh giá kết quả
• 6.4.5. Đánh giá chung và định hướng thương mại hóa sản phẩm
• 6.4.5.1. Đánh giá chung
• 6.4.5.2. Định hướng thương mại hóa sản phẩm
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ CẢI TIẾN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp với chủ đề 'Mô phỏng cơ cấu đàn hồi ổn định momen & ứng dụng hỗ trợ khớp gối' là một nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí và y học ứng dụng. Đề tài tập trung vào việc phát triển cơ cấu đàn hồi ổn định momen (CCTM) và ứng dụng vào thiết bị hỗ trợ chức năng khớp gối. Mô phỏng kỹ thuật và phân tích cơ cấu được thực hiện thông qua phần mềm Abaqus, nhằm đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của cơ cấu trước khi chế tạo.

1.1. Tính cấp thiết của đề tài

Cơ cấu đàn hồi ổn định momen là một hướng nghiên cứu mới, chưa được khai thác nhiều so với cơ cấu ổn định lực. Việc ứng dụng cơ cấu đàn hồi vào thiết bị hỗ trợ khớp gối giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào cảm biến và hệ thống điều khiển, từ đó giảm chi phí và tăng tính cơ động. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc hỗ trợ bệnh nhân phục hồi chức năng khớp gối.

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của đề tài là nghiên cứu và phát triển cơ cấu đàn hồi ổn định momen, ứng dụng vào thiết bị hỗ trợ khớp gối. Quá trình mô phỏng kỹ thuật và tính toán cơ học được thực hiện để đảm bảo cơ cấu hoạt động hiệu quả. Đồng thời, đề tài hướng đến việc cải tiến thiết bị hỗ trợ hiện có, giúp nó nhỏ gọn, nhẹ và dễ sử dụng hơn.

II. Phương pháp nghiên cứu và mô phỏng

Đề tài sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) để phân tích và mô phỏng kỹ thuật cơ cấu đàn hồi. Phần mềm Abaqus được lựa chọn để thực hiện các mô phỏng tĩnh và động, giúp kiểm tra độ bền và hiệu suất của cơ cấu. Quá trình mô hình hóa và phân tích cơ cấu được thực hiện chi tiết, từ việc nhập thông số vật liệu đến việc chia lưới và tính toán kết quả.

2.1. Mô phỏng trong Abaqus

Phần mềm Abaqus được sử dụng để mô phỏng kỹ thuật cơ cấu đàn hồi. Quá trình bao gồm việc tạo mô hình 3D, nhập thông số vật liệu, chia lưới và thực hiện các bước tính toán. Kết quả mô phỏng giúp đánh giá hiệu suất và độ bền của cơ cấu trước khi chế tạo.

2.2. Kiểm nghiệm thực tế

Sau khi mô phỏng, cơ cấu được chế tạo và kiểm nghiệm thực tế. Quá trình kiểm nghiệm bao gồm việc đo lường momen và góc quay, so sánh với kết quả mô phỏng để đảm bảo độ chính xác. Điều này giúp xác nhận tính khả thi của cơ cấu trong thực tế.

III. Ứng dụng trong y học

Cơ cấu đàn hồi ổn định momen được ứng dụng vào thiết bị hỗ trợ chức năng khớp gối, giúp bệnh nhân phục hồi chức năng vận động. Thiết bị được thiết kế nhỏ gọn, nhẹ và dễ sử dụng, phù hợp với nhu cầu của người dùng. Ứng dụng trong y học của cơ cấu này mang lại nhiều lợi ích, từ việc hỗ trợ phục hồi chức năng đến việc giảm chi phí điều trị.

3.1. Thiết kế thiết bị hỗ trợ

Thiết bị hỗ trợ khớp gối được thiết kế dựa trên cơ cấu đàn hồi ổn định momen. Quá trình thiết kế bao gồm việc lựa chọn vật liệu, tính toán lực và momen, và tối ưu hóa kích thước. Thiết bị được chế tạo bằng công nghệ CNC, đảm bảo độ chính xác và chất lượng.

3.2. Đánh giá hiệu quả

Thiết bị được kiểm nghiệm và đánh giá hiệu quả thông qua các bài kiểm tra thực tế. Kết quả cho thấy thiết bị hoạt động ổn định, hỗ trợ tốt cho bệnh nhân trong quá trình phục hồi chức năng khớp gối. Điều này khẳng định giá trị thực tiễn của đề tài.