Báo cáo khoa học: "Một số phần mềm trong thiết kế cơ khí" pdf

Một số phần mềm
trong thiết kế cơ khí


TS. an hiệp
Bộ môn Thiết kế máy - ĐH GTVT

Tóm tắt: Trong bi viết ny chúng tôi muốn giới thiệu một số phần mềm tơng đối thông dụng
trong ngnh cơ khí, với mục đích giúp cho các Kỹ s cơ khí, những ngời lm công tác thiết kế, các
Sinh viên có thể hiểu rõ tính năng tác dụng v hiệu quả của một số phần mềm.
Summary: The article presents some popular software in mechanical engineering to help
engineers, designers and students understand the properties, use and efficiency of the software.
I. Các phần mềm thiết kế cơ khí của Autodesk
1. AutoCAD 2000/2000i/2002
AutoCAD 2000i, phiên bản internet của Autodesk, là nền tảng cho các giải pháp khi thiết kế, kết
nối, quản lý, trong sản xuất công nghiệp. Nó tăng cờng sự kết nối xây dựng dự án thiết kế, cho hiệu
quả cao, dễ dàng triển khai và bổ sung nhanh chóng.
2. Mechanical Desktop R5 Power Pack
Phần mềm Mechanical Desktop Release 5 thực hiện gần nh toàn bộ các thiết kế 2D và 3D,
phân tích, và các quy trình sản xuất cho ngời thiết kế máy và sản xuất từ một môi trờng đơn lẻ,
nhanh chóng hơn bất cứ một hệ thống nào.
Phần mềm Mechanical Desktop của hãng Autodesk đợc đánh giá là một trong những phần
mềm thiết kế hàng đầu thế giới. Đây là phần mềm chuyên về thiết kế cơ khí trên nền AutoCAD. Bộ
phần mềm Mechanical Desktop bao gồm các mô đun sau:
- AutoCAD 2000i
- AutoCAD Mechanical 2000i để vẽ thiết kế hai chiều.
- AutoCAD Mechanical 2000i Power Pack kết hợp giữa AutoCAD Mechanical 2000i và
Genius 14 để vẽ thiết kế hai chiều với th viện các chi tiết máy hai chiều.
- Mechanical Desktop 5.0 chuyên về mô hình hoá 3 chiều.
- Mechanical Desktop 5.0 Power Pack chuyên về mô hình hoá 3 chiều với th viện các chi tiết
máy 3 chiều.

AutoCAD Mechanical 2000i là một hệ thống thiết kế máy và kỹ thuật chuyên dụng rất phù hợp
với vẽ phác 2D và chế tạo bản vẽ. Nó dựa trên nền AutoCAD 2000i và tích hợp với trên 225 tính năng
của Genius 14.

3. Autodesk Inventor R4
Phần mềm Autodesk Inventor là một hệ thống chỉ thiết kế cơ khí 3D đợc xây dựng với công
nghệ thích nghi (adaptive technology) cùng với các khả năng mô hình hoá khối rắn. Autodesk
Inventor cung cấp các công cụ cần thiết để thực hiện các dự án thiết kế, từ việc vẽ phác ban đầu cho
đến việc hình thành các bản vẽ kỹ thuật cuối cùng.
Phần mềm Autodesk Inventor gồm các công cụ tạo hình 3D, quản lý thông tin, làm việc nhóm
và các hỗ trợ kỹ thuật. Với Autodesk Inventor ta có thể:
- Tạo các mô hình 3D và các bản vẽ 2D.
- Tạo các chi tiết phù hợp, các chi tiết và các bản vẽ lắp nhóm.
- Quản lý hàng ngàn chi tiết và các mô hình lắp ghép lớn.
- Sử dụng các ứng dụng Third-Party với chơng trình giao diện API (Application Program
Interface).
- Sử dụng Visual Basic để truy cập Autodesk Inventor API. Tạo các chơng trình thực hiện tự
động các chức năng có tính lặp.
- Nhập các file SAT, STEP, AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop để dùng cho Autodesk
Inventor. Xuất các file Autodesk Inventor sang AutoCAD, Autodesk Mechanical Desktop và các
file IGES.
- Làm việc nhóm với nhiều thành viên thiết kế trong quá trình xây dựng mô hình.
- Liên kết các công cụ web để truy cập các nguồn tài nguyên công nghiêp, dùng chung dữ liệu và
giao tiếp với nhiều cộng sự.
Autodesk Inventor là mộ công cụ mô hình hoá khối rắn dựa trên các đối tợng. Từ đó các nhà
thiết kế có thể tạo các mô hình cơ khí 3D.
4. Autodesk CAD Overlay 2000i
Sử dụng các lệnh của AutoCAD để thao tác, chỉnh sửa. Lu màu, độ đậm nhạt, các hình ảnh và
có thể chuyển đổi chính xác chúng thành các đối tợng vector. Sử dụng cho AutoCAD 2000i,
AutoCAD Map 2000i, Autodesk Mechanical Desktop R5, Autodesk Mechanical 2000i, AutoCAD

Architectural Desktop R2i, AutoCAD land Development Desktop R2i.
II. DYNAMIC DESIGIVER
1. Giới thiệu chung
Phần mềm mô phỏng động lực học các chi tiết cơ khí, máy chạy trên nền Autocad mechanical
desktop hay inventor.
Các kỹ s tại Machine Manufacturers Austalia (MMA) thực hiện những mô phỏng chuyển động
CAD 2D để nâng cao thiết kế. Các mẫu thiết bị ban đầu đã đợc xây dựng để kiểm tra bản vẽ thiết kế.
Năm trớc MMA đã đầu t vào môi trờng thiết kế 3D. MMA không những chỉ để thiết kế mà có thể
thực hiện tất cả các bớc thiết kế và kiểm tra. Khi thiết kế ta có thể xem nó làm việc, sau đó cải tiến và
tối u việc thiết kế - tất cả đều đợc tiến hành trên máy vi tính.

Kết quả trong công nghệ tiếp cận mô phỏng thiết kế của MMA là phần mềm Dynamic
Designer/Motion từ Mechanical Dianamics.
Tích hợp với Mechanical Desktop của hãng Autodesk giúp cho các kỹ s sử dụng các tính năng
của Dynamic Designer/Motion mà không phải rời bỏ môi trờng CAD thân thuộc. Một ngời thiết kế
có thể biến đổi một cơ cấu Mechanical Desktop sang làm việc nh thực tế bằng việc thêm các
khớp, ma sát, chuyển động và lực.
Ngời dùng có thể chạy mô phỏng động học cơ cấu trong 3D để kiểm tra các tính năng thiết kế.
Trên cơ sở kết quả mô phỏng đó, ngời thiết kế có thể thay đổi thiết kế và nhanh chóng có các thực thi
tối u.
2. Duyệt lại thiết kế một cách nhanh chóng
Sử dụng Dynamic Designer/Motion, các kỹ s có thể kiểm tra tự động để can thiệp giữa các bộ
phận trong cơ cấu chuyển động hoàn chỉnh. Họ có thể nhanh chóng và dễ dàng có đợc các file minh
hoạ. Nó có thể đợc gửi đi bất kỳ đâu và có thể xen trên bất kỳ máy tính cá nhân nào để xem cái máy
đó có hình dáng và làm việc ra sao.
Cũng có thể sử dụng Dynamic Designer/Motion để kiểm tra các chi tiết máy về lực, ứng suất và
chuyển vị. Nó giúp cho chế tạo chi tiết có kích thớc chính xác, hạn chế phí tổn vật liệu và sức bền yêu
cầu đợc đảm bảo.
Một chiếc máy ảo khi đã đợc thiết kế hoàn chỉnh và kiểm tra trên máy tính, bản vẽ có thể đợc
tự động đa ra trực tiếp từ các mô hình chi tiết. Điều đặc biệt quan trọng là theo bản vẽ này ta sẽ có

đợc một thiết kế mà thiết kế đó chắc chắn sẽ làm việc.
3. Mô hình thiết bị để kiểm tra thiết kế trên Mechanical Desktop
Mechanical Desktop cung cấp cho các bạn tính năng để xây dựng các mô hình hình khối 3D, bởi
vậy bạn có thể xác định đợc chính xác hình dáng chi tiết của mình. Tạo các hành động lắp ráp hình
khối 3D cho phép bạn hiểu rõ các chi tiết sẽ đợc lắp ghép với nhau nh thế nào.
Dynamic Designer cung cấp cho các bạn những cộng cụ để trả lời cho câu hỏi Nó làm việc
đợc không ?, Nó có bị phá hỏng không ?. Các câu hỏi đó có thể đợc trả lời trong Mechanical
Desktop, hoặc AutoCAD/Mechanical, chính là các hệ thống CAD mà vẫn sử dụng hàng ngày.
Dòng phần mềm Dinamic Designer gồm có: chuyển động thờng (Simply Motion), chuyển
động (Motion) và chuyển động chuyên nghiệp (Motion Professianal), mỗi phần cung cấp các câu trả
lời.
a. Simply Motion
Simply Motion cho phép các chức năng thực thi thiết kế bao gồm các thành phần nh: khớp nối,
động cơ, máy Phát động, và lò xo đợc xác định bằng cách tạo các mô tả của thiết kế nh khi làm việc
và bằng cách kiểm tra sự liên quan giữa tất cả các thành phần trong thiết kế khi nó làm việc.
b. Motion
Dynamic Deigner Motion có thêm các khả năng so với Simply Motion bằng cách cho phép
thiết kế với các tính năng phức tạp của các chi tiết nh: cam, bánh răng, then, và sự liên kết đợc xác
định. Thêm vào đó để mô tả và nhận thấy các liên kết động, các thông tin cơ bản nh các chuyển vị

thẳng, chuyển vị góc, các thành phần vận tốc, và các gia tốc có thể đợc xác định trên đồ thị đồ hoạ
XY.
c. Motion Professional
Dynamic Deigner Motion Professional cung cấp thêm các dữ liệu khả thi về thiết kế của bạn.
Nó cho phép xác định kích thớc động cơ, máy phát động, xác định tiêu hao công suất, và đa ra các
tải phù hợp với các phân tích phần tử hữu hạn (Finite Element Analysis). Motion Professional cho
câu trả lời hoàn thiện nhất với câu hỏi Nó có làm việc đợc không? và đa ra các dữ liệu quyết định
để trả lời cho câu hỏi (Nó có bị phá hỏng không ?).
Sau đây là bảng tính năng của 3 mô đun:
Tính năng

Simply
Motion
Motion
Motion
Professional
Hình học

Khung, bề mặt, và hình khối x x x
Tính tơng thích với mô hình chuyển động x x x
Tự động tính khối lợng x x x
Khớp nối

Các liên kết đa ra từ các ràng buộc khi lắp ráp x x x
Cuốn ngoài, 1 quay x x x
Hình trụ, 1 quay, 1 tịnh tiến x x x
Hình cầu, 3 quay x x x
Phổ biến, 2 quay x x x
Tịnh tiến, 1 tịnh tiến x x x
Độc cực, 2 tịnh tiến, 1 quay x x x
Cố định, hạn chế tất cả x x x
Vít, quay và tịnh tiến x x
Thanh răng và bánh răng, quay thành tịnh tiến x x
Chuyển động đều (vận tốc không đổi) x x
Nội tuyến x x
Trong mặt phẳng x x
Hớng nhìn x x
Các trục song song x x
Vuông góc x x
Các gối ma sát x
Khớp nối kép x x

Liên kết

Ràng buộc điểm trên mặt cong x x
Ràng buộc mặt cong với mặt cong x x

Mặt cong với mặt cong 2D x x
Bề mặt 3D nói chung x x
Đa ra các chuyển động

Thêm chuyển động cho khớp x x
Thêm chuyển động cho chi tiết x x x
Điều khiển 1 chi tiết dọc theo một mặt cong x x
Lực

Lò xo thẳng và xoắn, và lò xo không thẳng x x x
Cản nhớt thẳng, xoắn và cản nhớt không thẳng
x
Lực và mô men tác dụng x
Chốt định vị x
Lực tác dụng điểm và điểm x
Chuyển động và chức năng tác dụng

Không đổi, điều hoà, bớc và dữ liệu các điểm x x x
Các hàm ADAMS x
Các hàm đồ thị (plot funtions) x x x
Mô phỏng
Lắp ghép x x x
Động lực học x x x
Động học x x x
Tĩnh học

Kết quả

Sự mô tả (mô phỏng) x x x
Kiểm tra phát sinh chuyển động x x x
Mô phỏng dạng AVI x x x
Sự chồng (biểu đồ hình quạt) x x x
Kết quả tính toán

Vết mặt cong x x
Chuyển vị thẳng và chuyển vị góc x x
Vận tốc và gia tốc x x
Lực cắt và mô men x
Kết quả biểu đồ nội lực, các dạng biểu đồ x x
Xuất sang CSV và Exel x x
Giao diện

Không gian thiết kế x
ADAMS x
Bản quyền Network x x

Kết luận: Nh trên đã trình bày các phần mềm thông dụng trong ngành cơ khí, nhờ có các phần
mềm này việc thiết kế mô phỏng, xem xét chuyển động, đánh giá khả năng chịu lực v.v đều có thể
đợc thực hiện. Tuy vậy chúng ta cần lu ý:
- Các phần mềm đều thay đổi theo năm tháng, phần mềm tiếp nối sau đều dựa vào phần mềm cũ
và sẽ tiện lợi hơn, sử dụng thuận lợi hơn.
- Tất cả các phần mềm trong ngành cơ khí đều phải dựa trên nền CAD, do đó việc nắm vững
CAD là điều không thể thiếu.
- Mọi chi tiết xin liên hệ với Trung tâm công nghệ CAD/CAM Trờng Đại học Giao thông Vận tải.
Tài liệu tham khảo
[1]. An Hiệp, Trần Vĩnh Hng. Các phần mềm ứng dụng trong ngành cơ khí. NXB Giao thông Vận tải, 2001.

[2]. Autodesk Mechanical Products
[3]. Designer Denamic Motion (của ADAM)
Ă



mã tín hiệu
(Tiếp theo trang 66)
sẽ đợc nạp vào bộ nhớ chỉ đọc (ROM) của vi xử lý, thuật toán phức tạp và ý nghĩa thực tiễn của
truyền tiếng nói là thời gian thực cho nên các chip phải đạt tốc độ nào đó mới thực hiện đợc thông
thờng khoảng (10 - 30) MIPS (đơn vị triệu phép tính trên giây).
Với các hệ thống đi cùng các ứng dụng khác nh đồ gia dụng nối mạng, máy tính tín hiệu tiếng
nói đợc số hoá nhờ cạc âm thanh hay thiết bị giao tiếp, và thuật toán thực hiện chủ yếu bằng phần
mềm dựa trên các hàm hệ thống của hệ điều hành nh hệ điều hành Window đã có sẵn hàm cho nén
theo chuẩn GSM, hoặc cũng có thể xây dựng các modul riêng tạo thành chơng trình ứng dụng cụ thể.
Hiện nay trên mạng có rất nhiều các mhóm làm việc chuyên về xử lý tín hiệu tiếng nói nh Tổ
chức Freely speak, Nhóm làm việc của microsoft, nhóm làm việc của ITU-T, các sản phẩm đợc dùng
phổ biến hiện nay, tất cả đều miễn phí sử dụng:
Yahoo messenger (www.messenger.yahoo.com)
IP telephony(www.iptelphone.com),
Freelyspeak(www.freelyspeak.org).
5. Kết luận
Với sự phát triển mạnh của công nghệ chế tạo phần cứng xử lý tín hiệu số nói chung và xử lý tín
hiệu tiếng nói riêng cũng đạt đợc rất nhiều thành tựu, giúp cho thực hiện đợc các thuật toán tinh vi
phức tạp. Kết quả này không những thực hiện đợc cho các thiết bị đầu cuối đa năng mà còn góp
phần quyết định cho các lý thuyết viễn thông đi vào thực tế chẳng hạn nh điện thoại di động thế hệ
thứ ba (3G), điện thoại IP đa dịch vụ qua vệ tinh, hệ thống thông tin truy nhập cá nhân (iPAS) Gần
đây ngời ta còn chú ý nhiều đến việc áp dụng kỹ thuật phân tích Walets vào lĩnh vực xử lý tín hiệu số
trong đó có tín hiệu tiếng nói (các phơng thức đã trình bày chỉ là áp dụng các biến đổi Furier truyền

thống), góp phần hoàn thiện cho kỹ thuật mã hoá này, tốc độ mã hoá ngày càng thấp hơn và chất
lợng ngày càng tốt hơn.

Tài liệu tham khảo
[1]. R. W Schafer & L. R. Rabiner Digital Processing of Speech Signals. ISBN Editor,1976.
[2]. Biing Hwang Juang. Fundamentals of Speech Recognition. ISBN Editor,1990.
[3]. www.lab-bells.com
[4]. www.itu-t.int
[5]. www.eee.wasshington.edu Ă