Đồ án HCMUTE: Tối ưu hóa thiết kế và chế tạo tay quay con trượt linh hoạt

• Tác giả: Nguyễn Ngọc Nhật
• Người hướng dẫn: TS. Lê Minh Tài
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Công Nghiệp
• Đề tài: Tối ƣu Hóa Thiết Kế Và Chế Tạo Thực Nghiệm Tay Quay Con Trượt Linh Hoạt
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM KẾT
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT ĐỒ ÁN
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
• 1.1. Giới thiệu
• 1.2. Phương pháp nghiên cứu
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Cấu trúc của đồ án tốt nghiệp
• 2. CHƯƠNG II: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
• 2.1. Giới thiệu cơ cấu đàn hồi
• 2.2. Khớp cong tròn
• 2.3. Thiết kế cơ cấu đàn hồi thông qua độ bền mỏi
• 2.4. Tối ưu hóa cơ cấu đàn hồi sử dụng phương pháp Taguchi
• 3. CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Phương pháp phần tử hữu hạn cho mô hình tay quay con trượt đàn hồi
• 3.2. Phương pháp Taguchi
• 3.3. Đánh giá độ bền mỏi
• 3.3.1. Phương pháp số
• 3.3.2. Giả định điều kiện tải
• 3.3.3. Tính toán giới hạn chịu đựng và độ bền mỏi
• 4. CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HÓA
• 4.1. Cơ cấu tay quay con trượt thông thường
• 4.2. Khớp cong đàn hồi
• 4.3. Tính chất vật liệu
• 4.4. Phân tích và đánh giá cơ cấu tay quay con trượt đàn hồi
• 4.4.1. Trường hợp “ppl”
• 4.4.2. Trường hợp “pps”
• 4.4.3. Trường hợp “pss”
• 4.4.4. Trường hợp “sps”
• 4.4.5. Trường hợp “spl”
• 4.4.6. Trường hợp “sss”
• 4.5. Tối ưu hóa mô hình thiết kế
• 4.5.1. Hàm mục tiêu và các thông số đầu vào
• 4.5.2. Phân tích tỉ số S/N
• 5. CHƯƠNG V: CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Thiết lập thí nghiệm
• 5.3. So sánh giữa thực nghiệm và mô phỏng
• 6. CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Tổng quan và kết luận
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

I. Giới thiệu về thiết kế tay quay con trượt linh hoạt tại HCMUTE

Đồ án tốt nghiệp "Tối ưu hóa thiết kế và chế tạo thực nghiệm tay quay con trượt linh hoạt" tại HCMUTE tập trung vào việc thiết kế, chế tạo và tối ưu hóa một cơ cấu tay quay con trượt có tính linh hoạt cao. Đề tài này nằm trong khuôn khổ nghiên cứu tay quay con trượt, một lĩnh vực quan trọng của ngành cơ khí HCMUTE. Sinh viên HCMUTE đã ứng dụng kiến thức dạy thiết kế cơ khí HCMUTE và tài nguyên tại hệ thống thiết kế cơ khí tại HCMUTE, cụ thể là khoa cơ khí HCMUTE và hội viên kỹ thuật HCMUTE, để hoàn thành đồ án. Việc sử dụng phần mềm thiết kế tay quay con trượt như SolidWorks và ANSYS là trọng tâm của quá trình thiết kế và mô phỏng. Thiết kế CAD tay quay con trượt và thiết kế CAM tay quay con trượt đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế tạo thực tế. Lựa chọn vật liệu tay quay con trượt phù hợp cũng được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của sản phẩm. Cuối cùng, an toàn thiết kế tay quay con trượt được đặt lên hàng đầu trong suốt quá trình nghiên cứu.

1.1 Khảo sát và xây dựng mô hình tay quay con trượt

Phần này tập trung vào việc khảo sát các loại tay quay con trượt linh hoạt hiện có và lựa chọn phương pháp thiết kế tối ưu. Sinh viên đã sử dụng phần mềm thiết kế tay quay con trượt SolidWorks để xây dựng mô hình 3D của cơ cấu. Quá trình này bao gồm việc xác định các thông số hình học chính xác, mô hình hóa tay quay con trượt, và mô phỏng tay quay con trượt. Giải tích tay quay con trượt được thực hiện để đánh giá hiệu suất của mô hình. Ứng dụng tay quay con trượt trong thực tế được phân tích để xác định các yêu cầu thiết kế cụ thể. Quy trình thiết kế tay quay con trượt được tuân thủ chặt chẽ, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả. Tiêu chuẩn thiết kế tay quay con trượt được áp dụng để đánh giá chất lượng thiết kế. Mục tiêu tối ưu thiết kế cơ khí được đặt ra rõ ràng, hướng đến việc tối đa hóa hiệu suất và độ bền của cơ cấu. Thiết kế máy móc HCMUTE được tham khảo để đảm bảo tính khả thi của đề tài.

1.2 Mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế

Mô hình tay quay con trượt được tạo ra bằng SolidWorks sau đó được nhập vào phần mềm ANSYS để tiến hành phân tích phần tử hữu hạn (FEA). Phân tích ứng suất tay quay con trượt và phân tích động lực học tay quay con trượt được thực hiện để đánh giá hiệu suất và độ bền của cơ cấu dưới tác động của tải trọng. Tối ưu hóa thiết kế cơ khí được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp Taguchi để xác định các thông số thiết kế tối ưu. Tối ưu hóa hiệu suất tay quay con trượt và tối ưu hóa chi phí thiết kế là hai mục tiêu quan trọng. Phân tích ứng suất động tay quay con trượt giúp đánh giá độ bền mỏi của cơ cấu. Tối ưu hóa hiệu quả thiết kế được thực hiện bằng cách so sánh kết quả mô phỏng với các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Phần mềm Matlab có thể được sử dụng để hỗ trợ quá trình phân tích và tối ưu hóa. Nghiên cứu tay quay con trượt giúp sinh viên nắm bắt được các nguyên lý cơ bản và kỹ thuật tiên tiến trong thiết kế cơ khí.

1.3 Chế tạo và thử nghiệm

Sau khi hoàn thành quá trình thiết kế và tối ưu hóa, tay quay con trượt được chế tạo bằng các phương pháp gia công hiện đại. Chế tạo tay quay con trượt tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn kỹ thuật để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Vật liệu tay quay con trượt được lựa chọn dựa trên các yêu cầu về độ bền, độ cứng và khả năng chịu mài mòn. Ứng dụng thực tế tay quay con trượt được mô phỏng thông qua các bài thử nghiệm thực tế. Kết quả thử nghiệm được so sánh với kết quả mô phỏng để đánh giá độ chính xác của mô hình. Tiến trình chế tạo tay quay con trượt được ghi chép chi tiết, cung cấp tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu sau này. Thực nghiệm kiểm tra tính chất cơ khí giúp đánh giá tính năng thực tế của cơ cấu. Ứng dụng thực tế tay quay con trượt được xem xét để đánh giá tính khả thi của sản phẩm. Lựa chọn vật liệu tay quay con trượt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm.