giáo trình cad ứng dụng trong thiết kế ô tô - nguyễn đình hùng




GIẢNG VIÊN ĐẢM NHIỆM: NGUYỄN ĐÌNH HÙNG
GIẢNG VIÊN ĐẢM NHIỆM: NGUYỄN ĐÌNH HÙNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT ÔTÔ VÀ MÁY ĐỘNG LỰC
BỘ MÔN KỸ THUẬT ÔTÔ VÀ MÁY ĐỘNG LỰC
NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH
NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH
Chương 1: Mở đầu
Chương 1: Mở đầu
1. Giới thiệu môn học
1. Giới thiệu môn học
1.1.Lịch sử phát triển
1.1.Lịch sử phát triển
1.2.Hệ thống CAD trong thiết kế Ô tô
1.2.Hệ thống CAD trong thiết kế Ô tô
2. Qúa trình thiết kế ô tô theo CAD
2. Qúa trình thiết kế ô tô theo CAD
2.1.Mô hình thiết kế truyền thống
2.1.Mô hình thiết kế truyền thống
2.2.Ứng dụng và phát triển mô hình truyền thống theo CAD
2.2.Ứng dụng và phát triển mô hình truyền thống theo CAD
Chương 2: Biến đổi phẳng trong CAD
Chương 2: Biến đổi phẳng trong CAD
1.
1.


Phần tử hình học 2D trong CAD
Phần tử hình học 2D trong CAD

1.1
1.1


Họ các đường cong bậc 1 và 2
Họ các đường cong bậc 1 và 2
1.2
1.2


Họ các đường cong bậc cao, Spline, Besier
Họ các đường cong bậc cao, Spline, Besier
2.Các phép biến hình hình học
2.Các phép biến hình hình học
2.1 Các phương pháp biến đổi hình học: tịnh tiến, xoay
2.1 Các phương pháp biến đổi hình học: tịnh tiến, xoay
2.2
2.2


Các phương pháp xử lý: kéo, nén, cắt, biến hình học các đường cong phẳng
Các phương pháp xử lý: kéo, nén, cắt, biến hình học các đường cong phẳng
Chương 3: Biểu diễn 3D trong CAD
Chương 3: Biểu diễn 3D trong CAD
1. Phân tích hình học 3D trong CAD
1. Phân tích hình học 3D trong CAD
2. Mặt
2. Mặt
4.Vật thể hình học
4.Vật thể hình học

5.Các phép biến hình
5.Các phép biến hình


5.1
5.1
Biến hình mặt
Biến hình mặt


5.2
5.2
Biến hình vật thể
Biến hình vật thể
6.Các bài toán vật lý trong CAD
6.Các bài toán vật lý trong CAD


6.1
6.1


Trọng tâm + khối lượng
Trọng tâm + khối lượng


6.2
6.2

Biến dạng
Biến dạng
Chương 4: Các phương pháp tính số
Chương 4: Các phương pháp tính số
1
1


Phương pháp sai phân
Phương pháp sai phân
2
2


Phương pháp phần tử biên
Phương pháp phần tử biên
3.
3.
Phương pháp phần tử hữu hạn
Phương pháp phần tử hữu hạn
Chương 5:
Chương 5:
Các bài toán động lực học
Các bài toán động lực học
.1 Bài toán một chiều
.1 Bài toán một chiều
2 Bài toán hai chiều
2 Bài toán hai chiều
3 Các ứng dụng trong ngành ô tô - máy kéo
3 Các ứng dụng trong ngành ô tô - máy kéo

 !"#$%&'$
 !"#$%&'$
 !"#$$%&'($)*+,
 /.#0123456'(
755-8923456
'(
2$':23456'(
;        !" #$ <#- =5,(5 /,$>$
'+,$?!$%'(@3456'(
A .B3456'(
>$C!$?!D$'E3/-3-CFGHI
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CAD:
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CAD:


Lịch sử phát triển của CAD liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máy tính
Lịch sử phát triển của CAD liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máy tính


.Đương nhiên CAD bao hàm một nội dung rộng lớn
.Đương nhiên CAD bao hàm một nội dung rộng lớn
hơn đồ hoạ máy tính, song hệ ICG là
hơn đồ hoạ máy tính, song hệ ICG là


bộ phận cơ bản của CAD
bộ phận cơ bản của CAD
.
.
+

+
Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ
Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ


Massachusetts vào giữa thập
Massachusetts vào giữa thập


kỷ 50. APT là chữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa là “máy công cụ được lập
kỷ 50. APT là chữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa là “máy công cụ được lập
trình tự động”. Dự án này có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai một phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác
trình tự động”. Dự án này có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai một phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác


định các
định các
yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số.
yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số.
+
+
Một ý tưởng khác, ra đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên là “bút quang”. Ý tưởng về bút quang xuất hiện khi nghiên cứu cách xử lý
Một ý tưởng khác, ra đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên là “bút quang”. Ý tưởng về bút quang xuất hiện khi nghiên cứu cách xử lý
dữ liệu ra đa của một dự án quốc phòng gọi là SAGE (Semi-Automatic Ground Environment system). Mục đích của dự án này là triển khai
dữ liệu ra đa của một dự án quốc phòng gọi là SAGE (Semi-Automatic Ground Environment system). Mục đích của dự án này là triển khai
một hệ thống phân tích dữ liệu rađa và làm rõ mục đích được coi là máy bay địch trên màn hình CRT. Để tiết kiệm thời gian vào việc hiển
một hệ thống phân tích dữ liệu rađa và làm rõ mục đích được coi là máy bay địch trên màn hình CRT. Để tiết kiệm thời gian vào việc hiển
thị máy bay đánh chặn của chủ nhà chống lại máy bay địch, người ta nghĩ ra bút quang, dụng cụ dùng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên màn
thị máy bay đánh chặn của chủ nhà chống lại máy bay địch, người ta nghĩ ra bút quang, dụng cụ dùng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên màn
hình và giúp cho CPU nhận biết vị trí cụ thể của màn hình vừa được bút quang tiếp xúc.

hình và giúp cho CPU nhận biết vị trí cụ thể của màn hình vừa được bút quang tiếp xúc.


+
+
Năm 1963 Ivan Sutherland công bố một số kết quả đầu tiên về đồ hoạ máy tính, cho phép tạo ra và làm chủ các hình ảnh trong thời gian
Năm 1963 Ivan Sutherland công bố một số kết quả đầu tiên về đồ hoạ máy tính, cho phép tạo ra và làm chủ các hình ảnh trong thời gian
thực trên màn hành CRT
thực trên màn hành CRT
.
.


+
+
Nhiều tập đoàn công nghiệp như General Motors, IBM, Lockheed-Georgia, Itek Corp, Mc. Ponell, v.v đã bắt đầu thực hiện những dự án
Nhiều tập đoàn công nghiệp như General Motors, IBM, Lockheed-Georgia, Itek Corp, Mc. Ponell, v.v đã bắt đầu thực hiện những dự án
về đồ hoạ máy tính từ những năm 60. Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đã được thành lập, trong đó phải kể
về đồ hoạ máy tính từ những năm 60. Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đã được thành lập, trong đó phải kể
đến hãng Calma vào năm 1969. Các hãng này bán trọn gói theo kiểu chìa khoá trao tay, trong đó gồm có hều hết hoặc toàn bộ phần cứng
đến hãng Calma vào năm 1969. Các hãng này bán trọn gói theo kiểu chìa khoá trao tay, trong đó gồm có hều hết hoặc toàn bộ phần cứng
và phần mềm theo yêu cầu của khách hàng. Một số hãng khác phát triển theo hướng cung cấp phần mềm đồ hoạ như hãng Pat Hanratti
và phần mềm theo yêu cầu của khách hàng. Một số hãng khác phát triển theo hướng cung cấp phần mềm đồ hoạ như hãng Pat Hanratti
mà công ty thành viên của nó là MCS đã cho ra đời AD 2000 (với phiên bản sau đó là ANVIL 4000), được coi là gói phần mềm CAD
mà công ty thành viên của nó là MCS đã cho ra đời AD 2000 (với phiên bản sau đó là ANVIL 4000), được coi là gói phần mềm CAD
thông
thông


dụng.

dụng.


Ngày nay CAD/CAM thực sự đã trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng, rât nhiều hãng sản xuất và cung
Ngày nay CAD/CAM thực sự đã trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng, rât nhiều hãng sản xuất và cung
cấp sản phẩm trong lĩnh vực này. Trong đó có AutoCAD ra đời từ cuối năm 1982 đến nay đã có Version 14 chạy trên Windows; AutoCAD
cấp sản phẩm trong lĩnh vực này. Trong đó có AutoCAD ra đời từ cuối năm 1982 đến nay đã có Version 14 chạy trên Windows; AutoCAD
2000 và AutoCADIX chạy trên
2000 và AutoCADIX chạy trên
W
W
indows và trên mạng Internet; hãng Gulf Publishing với các phần mềm thiết kế, dạy học và tư vấn trong
indows và trên mạng Internet; hãng Gulf Publishing với các phần mềm thiết kế, dạy học và tư vấn trong
lĩnh vực hoá chất và dầu khí, được thành lập từ năm 1985 tại London.
lĩnh vực hoá chất và dầu khí, được thành lập từ năm 1985 tại London.


Ở Việt Nam, CAD/CAM xuất hiện thông qua các phần mềm mua của nước ngoài
Ở Việt Nam, CAD/CAM xuất hiện thông qua các phần mềm mua của nước ngoài


để học tập, nghiên cứu và ứng dụng. Tuy nhiên cũng đã
để học tập, nghiên cứu và ứng dụng. Tuy nhiên cũng đã
có những cố gắng bước
có những cố gắng bước


dầu theo hướng tự sản xuất phần mềm trong nước. Chẳng hạn Viện Tin học năm 1992 đã cho ra đời gói phần
dầu theo hướng tự sản xuất phần mềm trong nước. Chẳng hạn Viện Tin học năm 1992 đã cho ra đời gói phần
mềm TOWER để trợ giúp thiết kế mẫu thảm len trong khuôn khổ Dự án VIE/88/035, năm 1988 Công ty tư nhân Hải Hoá cho ra đời gói phần

mềm TOWER để trợ giúp thiết kế mẫu thảm len trong khuôn khổ Dự án VIE/88/035, năm 1988 Công ty tư nhân Hải Hoá cho ra đời gói phần
mềm thiết kế kiến trúc - xây dựng
mềm thiết kế kiến trúc - xây dựng
1.2 hệ thống CAD trong ứng dụng thiết kế
1.2 hệ thống CAD trong ứng dụng thiết kế
ôtô:
ôtô:
Các hệ CAD hiện đại (còn gọi là CAD/CAM) được xây dựng trên cơ sở đồ hoạ máy
Các hệ CAD hiện đại (còn gọi là CAD/CAM) được xây dựng trên cơ sở đồ hoạ máy
tính tương tác (Interative Computer Graphics) viết tắt là ICG. Hệ thống đồ hoạ máy tính tương
tính tương tác (Interative Computer Graphics) viết tắt là ICG. Hệ thống đồ hoạ máy tính tương
tác là một hệ hướng đến người sử dụng, trong đó máy tính được dùng để tạo ra, chuyển đổi
tác là một hệ hướng đến người sử dụng, trong đó máy tính được dùng để tạo ra, chuyển đổi
và hiển thị dữ liệu dưới dạng các hình vẽ hay biểu tượng. Người sử dụng ở đây là nhà thiết kế,
và hiển thị dữ liệu dưới dạng các hình vẽ hay biểu tượng. Người sử dụng ở đây là nhà thiết kế,
thực hiện truyền dữ liệu và ra lệnh cho các máy tính thông qua một số thiết bị vào (INPUT) như
thực hiện truyền dữ liệu và ra lệnh cho các máy tính thông qua một số thiết bị vào (INPUT) như
chuột, bàn phím Còn máy tính thì liên lạc với con người thông qua màn hình
chuột, bàn phím Còn máy tính thì liên lạc với con người thông qua màn hình
Hình ảnh được xây dựng từ những phần tử hình học cơ bản như điểm, đường
Hình ảnh được xây dựng từ những phần tử hình học cơ bản như điểm, đường
thẳng, vòng tròn v.v Hình ảnh đó có thể được sửa đổi tuỳ theo lệnh của con người như phóng
thẳng, vòng tròn v.v Hình ảnh đó có thể được sửa đổi tuỳ theo lệnh của con người như phóng
to, thu nhỏ, di chuyển vị trí trên màn hình và theo các phép biến đổi khác.Thông qua các thao
to, thu nhỏ, di chuyển vị trí trên màn hình và theo các phép biến đổi khác.Thông qua các thao
tác này mà những chi tiết cần thiết của hình ảnh sẽ được tạo ra theo ý muốn của người thiết kế.
tác này mà những chi tiết cần thiết của hình ảnh sẽ được tạo ra theo ý muốn của người thiết kế.


Một hệ thống

Một hệ thống
CAD hoặc (
CAD hoặc (
ICG
ICG
)
)
điển hình bao gồm phần cứng và phần mềm .
điển hình bao gồm phần cứng và phần mềm .


* Phần cứng
* Phần cứng
gồm có bộ phận xử lý trung tâm (CPU), một hoặc nhiều trạm công tác (Work
gồm có bộ phận xử lý trung tâm (CPU), một hoặc nhiều trạm công tác (Work
Station) kể cả những terminal hiển thị đồ hoạ, và các thiết bị ngoại vi như máy vẽ, máy in, v.v
Station) kể cả những terminal hiển thị đồ hoạ, và các thiết bị ngoại vi như máy vẽ, máy in, v.v


* Phần mềm
* Phần mềm
gồm các chương trình máy tính để thực hiện việc xử lí đồ hoạ trên hệ thống.
gồm các chương trình máy tính để thực hiện việc xử lí đồ hoạ trên hệ thống.


Thông thường các chương trình ứng dụng lập ra để thực hiện các chức năng cụ thể của hãng
Thông thường các chương trình ứng dụng lập ra để thực hiện các chức năng cụ thể của hãng
hay công ty. Ví dụ hãng thiết kế xây dựng thường phải có phần mềm phân tích ứng suất - biến
hay công ty. Ví dụ hãng thiết kế xây dựng thường phải có phần mềm phân tích ứng suất - biến
dạng, hãng thiết kế - chế tạo máy thường phải có phần mềm phân tích động lực học cơ cấu

dạng, hãng thiết kế - chế tạo máy thường phải có phần mềm phân tích động lực học cơ cấu
1.3 Nhưng thuận lợi khi sửa dụng CAD:
1.3 Nhưng thuận lợi khi sửa dụng CAD:
1.
1.
Nâng cao năng suất thiết kế của người kĩ sư:
Nâng cao năng suất thiết kế của người kĩ sư:


-
-




Hiển thị hoá sản phẩm và các bộ phận cấu thành sản phẩm lên màn hình máy tính.
Hiển thị hoá sản phẩm và các bộ phận cấu thành sản phẩm lên màn hình máy tính.




-
-
Giảm thời gian tổng hợp, phân tích và lập hồ sơ, tư liệu thiết kế cho người kĩ sư. Hạ
Giảm thời gian tổng hợp, phân tích và lập hồ sơ, tư liệu thiết kế cho người kĩ sư. Hạ
giá thành sản phẩm và giảm thời gian thiết kế.
giá thành sản phẩm và giảm thời gian thiết kế.
2.
2.
Nâng cao chất lượng thiết kế:

Nâng cao chất lượng thiết kế:


Cho phép phân tích kĩ thuật một cách toàn diện và thấu đáo hơn.
Cho phép phân tích kĩ thuật một cách toàn diện và thấu đáo hơn.


Cho phép đưa ra nhiều phương án để phân tích, so sánh.
Cho phép đưa ra nhiều phương án để phân tích, so sánh.


Giảm sai sót trong thiết kế, nâng cao độ chính xác của bản đồ án
Giảm sai sót trong thiết kế, nâng cao độ chính xác của bản đồ án
.
.
3.
3.
Cải thiện và nâng cao điều kiện trao đổi thông tin:
Cải thiện và nâng cao điều kiện trao đổi thông tin:




Tạo ra các bản vẽ kỹ thuật tốt hơn so với thiết kế truyền thống.
Tạo ra các bản vẽ kỹ thuật tốt hơn so với thiết kế truyền thống.


Tiêu chuẩn hoá trong các bản vẽ cao hơn.
Tiêu chuẩn hoá trong các bản vẽ cao hơn.

Chất lượng hồ sơ, tư liệu thiết kế cao hơn. Bản vẽ đẹp, rõ ràng và ít sai sót.
Chất lượng hồ sơ, tư liệu thiết kế cao hơn. Bản vẽ đẹp, rõ ràng và ít sai sót.


4. Tạo ra một cơ sở dữ liệu trong máy tính để phục vụ cho giai đoạn chế tạo.
4. Tạo ra một cơ sở dữ liệu trong máy tính để phục vụ cho giai đoạn chế tạo.


Trong quá trình xây dựng hồ sơ tư liệu thiết kế cho một sản phẩm, các chi tiết tạo nên
Trong quá trình xây dựng hồ sơ tư liệu thiết kế cho một sản phẩm, các chi tiết tạo nên


sản phẩm, đặc tính kỹ thuật, vật liệu v.v sẽ tạo những cơ sở dữ liệu cần cho việc chế
sản phẩm, đặc tính kỹ thuật, vật liệu v.v sẽ tạo những cơ sở dữ liệu cần cho việc chế
tạo sản phẩm, đồng thời cũng được tạo ra và lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính.
tạo sản phẩm, đồng thời cũng được tạo ra và lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính.


1.4 quá trình thiết kế ôtô theo mô hình truyền thống.
1.4 quá trình thiết kế ôtô theo mô hình truyền thống.
a.
a.
Phát hiện nhu cầu
Phát hiện nhu cầu
:
:


là bước đầu tiên, thường do một người nào đó phát hiện ra,đôi khi bất ngờ,

là bước đầu tiên, thường do một người nào đó phát hiện ra,đôi khi bất ngờ,
rằng ở một nơi nào đó có một vấn đề cần xem xét, sửa chữa, bổ sung. Nó có thể là một nhược
rằng ở một nơi nào đó có một vấn đề cần xem xét, sửa chữa, bổ sung. Nó có thể là một nhược
điểm của một cỗ máy đang sử dụng do người kỹ sư nhận ra, cũng có thể là một nhu cầu mới của
điểm của một cỗ máy đang sử dụng do người kỹ sư nhận ra, cũng có thể là một nhu cầu mới của
khách hàng do người tiếp thị nhận biết được.
khách hàng do người tiếp thị nhận biết được.
b.
b.
Xác nhận vấn đề
Xác nhận vấn đề
liên quan đến việc xác định đặc tính kỹ thuật tổng quát của mặt hàng sẽ được
liên quan đến việc xác định đặc tính kỹ thuật tổng quát của mặt hàng sẽ được
thiết kế ra, gồm: các đặc tính và chức năng, giá thành, chất lượng, vận hành
thiết kế ra, gồm: các đặc tính và chức năng, giá thành, chất lượng, vận hành
c
c
.
.
Tổng hợp và phân tích
Tổng hợp và phân tích
là hai bước liên quan mật thiết với nhau và có tính lặp cao trong quá
là hai bước liên quan mật thiết với nhau và có tính lặp cao trong quá
trình thiết kế. Một chi tiết hay một bộ phận cấu thành một sản phẩm hoàn chỉnh như một máy
trình thiết kế. Một chi tiết hay một bộ phận cấu thành một sản phẩm hoàn chỉnh như một máy
chẳng hạn, sẽ được người thiết kế trừu xuất hoá, phân tích, cải tiến thông qua bước phân tích này
chẳng hạn, sẽ được người thiết kế trừu xuất hoá, phân tích, cải tiến thông qua bước phân tích này
rồi được thiết kế lại cho phù hợphơn. Quá trình đó được lặp đi lặp lại cho đến khi nào bản thiết kế
rồi được thiết kế lại cho phù hợphơn. Quá trình đó được lặp đi lặp lại cho đến khi nào bản thiết kế
là tối ưu theo những điều kiện ràng buộc đặt ra cho người thiết kế. Rồi chi tiết hay bộ phận đó

là tối ưu theo những điều kiện ràng buộc đặt ra cho người thiết kế. Rồi chi tiết hay bộ phận đó
được tổng hợp vào trong cái chung (một máy hoàn chỉnh chẳng hạn) mà nó là một bộ phận hợp
được tổng hợp vào trong cái chung (một máy hoàn chỉnh chẳng hạn) mà nó là một bộ phận hợp
thành, theo một quá trình lặp như trên.
thành, theo một quá trình lặp như trên.
d.
d.
Đánh giá
Đánh giá
một bản thiết kế là căn cứ vào các yêu cầu kỹ thuật được thiết lập trong bước xác định
một bản thiết kế là căn cứ vào các yêu cầu kỹ thuật được thiết lập trong bước xác định
vấn đề để ước lượng, cân nhắc, đo lường xem nó đạt được đến đâu. Việc đánh giá này thường cần
vấn đề để ước lượng, cân nhắc, đo lường xem nó đạt được đến đâu. Việc đánh giá này thường cần
đến sự chế tạo và thử nghiệm một mẫu thật để xem xét chức năng vận hành, chất lượng, độ tin cậy
đến sự chế tạo và thử nghiệm một mẫu thật để xem xét chức năng vận hành, chất lượng, độ tin cậy
và các chỉ tiêu khác.
và các chỉ tiêu khác.
e.
e.
Thể hiện
Thể hiện
là bước cuối cùng của quá trình thiết kế. Nó bao gồm việc thiết lập tư liệu thiết kế trong
là bước cuối cùng của quá trình thiết kế. Nó bao gồm việc thiết lập tư liệu thiết kế trong
đó có các bản vẽ, các thuyết minh kỹ thuật, vật liệu chế tạo, bảng liệt kê các chi tiết và bộ phận lắp
đó có các bản vẽ, các thuyết minh kỹ thuật, vật liệu chế tạo, bảng liệt kê các chi tiết và bộ phận lắp
ghép v.v Việc lập tư liệu chủ yếu là phải tạo ra được môt cơ sở dữ liệu về thiết kế.
ghép v.v Việc lập tư liệu chủ yếu là phải tạo ra được môt cơ sở dữ liệu về thiết kế.
Trong từng lĩnh vực -I8I,phương
pháp tiếp cận truyền thống là tổng hợp
một bản thiết kế sơ bộ theo cách thủ công

rồi mới qua phân tích dưới một dạng nào
đó. Bước phân tích này có thể gồm những
bản tính toán kỹ thuật phức tạp hoặc phải
qua đánh giá hoàn toàn chủ quan về
phương diện thẩm mỹ mà bản thiết kế yêu
cầu. Quá trình phân tích là để đạt được
những cải thiện trong những chỉ tiêu cụ
thể và như đã nói ở trên, đây là một quá
trình lặp. Cứ mỗi lần lặp, chỉ tiêu được cải
thiện thêm một ít đồng thời cũng tiêu hao
thêm một lượng lao động tương ứng. Nếu
không có sự tham gia của máy tính thì sự
tiêu hao này sẽ có thể là rất lớn để hoàn
thiện một đồ án thiết kế.
1.5 Ứng dụng CAD vào mô hình thiết kế ôtô
1.5 Ứng dụng CAD vào mô hình thiết kế ôtô
thiết kế mà một hệ CAD hiện đại có thể chia ra làm 4 lĩnh vực sau:
thiết kế mà một hệ CAD hiện đại có thể chia ra làm 4 lĩnh vực sau:


•
•
Mô hình hoá hình học.
Mô hình hoá hình học.


•
•
Phân tích kỹ thuật.
Phân tích kỹ thuật.

•
•
Rà soát và đánh giá thiết kế.
Rà soát và đánh giá thiết kế.


•
•
Vẽ tự động
Vẽ tự động
()*)(
()*)(
Mô hình hoá hình học.
Mô hình hoá hình học.
Trong CAD, mô hình hoá hình học tương ứng với giai đoạn tổng hợp, đòi hỏi mô tả
hình dáng hình học của một đối tượng dưới dạng toán học theo cách máy tính có
thể xử lý được. Mô hình toán học cho phép hình ảnh của đối tượng có thể hiển thị
và thao tác trênmàn hình máy tính thông qua tín hiệu lấy từ CPU của hệ CAD. Phần
mềm đồ hoạ phải được thiết kế sao cho thuận tiện và có hiệu quả với máy tính và
cả người sử dụng.
Trong lĩnh vực mô hình hoá hình học, người thiết kế xây dựng những hình ảnh của
đối tượng trên màn hình máy tính bằng 3 loại lệnh:
- Loại lệnh tạo nên những yếu tố hình học cơ bản như điểm, đường thẳng, vòng
tròn
- Loại lệnh thực hiện các phép biến đổi như dịch chuyển, thu nhỏ, phóng to, quay
- Loại lệnh làm cho các yếu tố hình học liên kết lại thành một hình dạng mong
muốn.
1. Mô hình khung dây.

1. Mô hình khung dây. Đây là dạng cơ bản để thể hiện đối tượng tức là vật thể. Theo
phương pháp thể hiện này, vật thể được hiển thị lên màn hình thành những nét liền
liên kết với nhau. Mô hình khung dây được chia ra thành 3 loại tuỳ theo khả năng của
hệ :
a. 2D hay đồ hoạ 2 chiều dùng cho đối tượng 2 chiều.
b. 2
1/2
D để thể hiện những đối tượng 3 chiều đơn giản như trụ, lập phương.
c. 3D hay đồ hoạ 3 chiều thể hiện những đối tượng 3 chiều phức tạp.
Để tăng khả năng thể hiện một đối tượng phức tạp, mô hình khung dây được mở rộng
Để tăng khả năng thể hiện một đối tượng phức tạp, mô hình khung dây được mở rộng
ra thành loại có nét khuất và loại không có nét khuất. Ngoài ra, mô hình khung dây
ra thành loại có nét khuất và loại không có nét khuất. Ngoài ra, mô hình khung dây
còn có một biến thể nửa cho phép thể hiện bề mặt theo cáh làm cho người quan sát
còn có một biến thể nửa cho phép thể hiện bề mặt theo cáh làm cho người quan sát
có cảm nhận là vật thể đặc. Tuy vậy vật thể vẫn được lưu trữ trong máy tính dưới
có cảm nhận là vật thể đặc. Tuy vậy vật thể vẫn được lưu trữ trong máy tính dưới
dạng mô hình khung dây.
dạng mô hình khung dây.

2. Mô hình đặc là cách thể hiện tốt nhất vật thể 3 chiều
2. Mô hình đặc là cách thể hiện tốt nhất vật thể 3 chiều. Phương pháp này sử
dụngnhững hình dáng hình học đặc gọi là các nguyên thể để dựng nên đối tượng.



3. Đồ hoạ màu là khả năng thú vị mà ngày nay hệ CAD nào cũng có.
3. Đồ hoạ màu là khả năng thú vị mà ngày nay hệ CAD nào cũng có. Nhờ có
màu mà hình ảnh được hiển thị lên màn hình mang nhiều nội dung thông tin hơn, nó
giúp chocác chi tiết trong một bản vẽ lắp trở nên dễ phân biệt, làm nổi bật những

kích thước quantrọng hoặc những bộ phận chủ chốt và nhiều lợi ích khác nữa.

()*)+,-.$/01)
()*)+,-.$/01)

Khi triển khai một đồ án thiết kế kỹ thuật thường cần đến một sự phân tích nào đó tuỳ theo loại công
trình như về ứng suất, biến dạng, truyền nhiệt hoặc mô tả sự ứng xử động học của hệ thống. Máy
tính chó thể giúp thực hiện các nhiệm vụ này một cách nhanh chóng và có hiệu quả.
Các hệ CADphổ biến thường bao gồm các phần mềm phân tích kỹ thuật hoặc có thể giao diện với
các phần mềm này.
• Phân tích thuộc tính khối lượng: diện tích bề mặt, trong lượng, thể tích, trọng tâm, mômen quán
tính,v.v Đối với một mặt phẳng hoặc tiết diện ngang của một vật thể nó còn cho ta biết cả chu vi,
diện tích và ác thuộc tính quán tính nữa.
• Phân tích phần tử hữu hạn: là một trong những khả năng mạnh nhất của một hệ CAD. Với kỹ
thuật này vật thể được chia thành nhiều phần tử với số lượng hữu hạn tuỳ ý. Mỗi phần tử là một ô
chữ nhật hay tam giác, tất cả tạo nên một mạng lưới gồm các nút. Nhiều hệ CAD có khả năng tự
động phân chia các nút và xác định cấu trúc mạng lưới của toàn vật thể, người sử dụng chỉ cần đưa
ra một số thông số cần thiết cho mô hình phần tử hữu hạn rồi hệ CAD sẽ làm các công việc tính
toán tiếp theo.


()*)2
()*)2
Rà soát và đánh giá thiết kế.
Rà soát và đánh giá thiết kế.
Rà soát là công việc được tiến hành sau khi thiết lập xong bản vẽ nhằm kiểm tra độ
chuẩn xác thiết kế và sự đúng đắn của việc lựa chọn kết cấu, mối ghép,v.v

3)
3)
Việc kiểm tra độ chuẩn xác
Việc kiểm tra độ chuẩn xác



thiết kế nếu được thực hiện trên màn hình đồ hoạ
thì rấtthuận tiện và có hiệu quả. Các khả năng của phần mềm về tự động ghi kích
thước và cho dung sai ở những nơi người thiết kế yêu cầu khiến cho những sai sót
trong việc ghi kíchthước lên bản vẽ được giảm đi rất nhiều. Người thiết kế cũng có
thể thu nhỏ hay phóng tomột chi tiết nào đó để xem xét cận cảnh.


%
%
Đánh giá
Đánh giá Fnhằm xem xét sản phẩm nếu được chế tạo theo bản thiết kế thì có đạt
được các chỉ tiêu về động học, thao tác vận hành v.v như ban đầu đề ra không. Nét
đặc trưng của các hệ CAD hiện đại là khả năng đánh giá động học, là khả năng hoạt
hoá chuyểnđộng của các cơ cấu trong bản thiết kế như khớp treo, các khâu truyền
động, đồng thời giúpngười thiết kế kiểm tra độ lấn của các phần tử khi chuyển động
để khắc phục.
()*)4
()*)4
Vẽ tự động.
Vẽ tự động.
Vẽ tự động là dùng máy vẽ để tạo ra bản vẽ kỹ thuật trên giấy, trực tiếp từ cơ sở
dữ
liệu của hệ CAD. Khi giá thành của một hệ CAD còn khá cao thì việc một phòng

thiết kế có vẽ tự động là còn phải cân nhắc, nhưng khi giá thành đó hạ xuống thi
việc vẽ tự động ngàycàng trở nên phổ biến ở các cơ sở thiết kế.

Một hệ CAD thường cho phép tăng năng suất trong khâu xuất bản vẽ lên gấp năm
đến mười lần so với vẽ thủ công. Hơn thế nữa, nó còn có nhiều ưu điểm về xử lý đồ
hoạ như tự động ghi kích thước và mặt cắt, thu phóng bản vẽ, đặc tả từng phần
hình vẽ hoặc quay vậtthể theo một góc tự chọn. Nó còn cho phép chuyển đổi hình
chiếu, chẳng hạn từ chiếu songsong sang chiếu phối cảnh.

Trong phép chiếu trực giao, hầu hết các hệ CAD đều có khả năng tạo ra sáu hình
chiếu tương ứng với sáu mặt phẳng chiếu nếu thấy cần. Ngoài ra các hệ CAD còn
cho phép người thiết kế lập trình bổ sung để đưa các tiêu chuẩn riêng của bản hãng
nào đó.

