Quá trình thiết kế kỹ thuậtmáy rung cấp phôi tự động

LỜI NÓI ĐẦU
Trong xã hội ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển vô cùng mạnh mẽ, việc ứng dụng các
thành tựu khoa học kỹ thuật là điều bắt buộc. Việc làm đó không chỉ đơn thuần là giải phóng sức
lao động của con người, mà hơn nữa là tăng năng suất lao động và hạ giá thành sản phẩm lảm ra.
Ở Việt Nam, việc cấp nắp chai đa số được làm bằng thủ công. Tuy nhiên điều này không
đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn. Tự động hóa là yêu cầu bắt buộc và cấp thiết. Hiện nay có
một số máy đã được sản xuất và đang được bán trên thị trường, tuy nhiên vẫn còn nhiều điều cần
được khắc phục. Chính vị vậy mà nhóm thiết kế đã chọn đề tài “Máy cấp nắp chai tự động” với
hy vọng sẽ tạo ra một bản thiết kế có thể góp phần cải thiện tình hình hiện tại.
Đề tài “Thiết kế máy cấp nắp chai tự động” do nhóm thực hiện sẽ áp dụng các bước của
quá trình thiết kế và công cụ được trình bày trong môn học Thiết kế và phát triển sản phẩm để
đưa ra một thiết kế có chất lượng.
Xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Thanh Nam đã giúp đỡ chúng
em hoàn thành bài tập lớn này.
I. PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ:
1. Thành lập nhóm thiết kế:
Để phù hợp với công việc được giao và thuận tiện cho công việc thiết kế, cả nhóm chúng
tôi tiến hành trắc nhiệm tính cách của các thành viên trong nhóm. Sau đây xin giới thiệu
các thành viên trong nhóm và đặc điểm tính cách từng người.
Sinh viên 1: Hoàng Việt Đức.
+Sở thích: nghiên cứu khoa học công nghệ, làm những công việc mang tính sáng tạo, tự
do
+Tính cách: sống có kỹ luật, có tổ chức, tự chủ, kiềm chế
A B C D E F G H
1 2 0 2 1 2 0 2 1
2 0 5 1 0 0 0 4 0
3 1 2 1 0 1 2 1 2
4 1 1 1 2 1 1 2 1
5 2 2 1 1 1 0 1 2
6 0 1 2 2 2 1 1 1
7 1 1 3 1 1 0 2 1

Bảng kết luận:
C
W
CC SH PL RI
M
E
T
W
CF
1 G 2 D 1 F 0 C 2 A 2 H 1 B 0 E 2
2 A 0 B 5 E 0 G 4 C 1 D 0 F 0 H 0
3 H 2 A 1 C 1 D 0 F 2 G 1 E 1 B 2
4 D 2 H 1 B 1 E 2 G 2 C 1 A 1 F 1
5 B 2 F 0 D 1 H 2 E 1 A 2 C 1 G 1
6 F 1 C 2 G 1 A 0 H 1 E 2 B 1 D 2
7 E 1 G 2 A 1 F 0 D 1 B 1 H 1 C 3
Tổng 10 12 5 10 10 8 5 11
Theo bảng thang điểm cho các vai trò thì người này phù hợp với các vai trò là người điều
phối (12 điểm), người kết thúc (11 điểm), người làm việc (10 điểm), người phát kiến (10 điểm),
người khám phá (10 điểm)
Sinh viên 2: Dương Xuân An.
+Sở thích: hay giúp đỡ người khác, tìm hiểu cái mới, nghiên cứu khoa học, các chương
trình vẽ ứng dụng
+Tính cách: điềm tĩnh, lạc quan, đôi khi sống nội tâm
A B C D E F G H
1 2 3 2 0 1 1 1 1
2 1 2 3 0 2 1 1 0
3 1 2 1 2 1 1 1 1
4 2 3 1 3 0 0 0 1
5 1 1 0 2 2 3 1 0

6 1 0 2 1 0 4 1 1
7 1 2 2 1 1 1 1 1
Bảng kết luận:
C
W
C
C
SH PL RI
M
E
T
W
CF
1 G 1 D 0 F 1 C 2 A 2 H 1 B 3 E 1
2 A 1 B 2 E 2 G 1 C 3 D 0 F 1 H 0
3 H 1 A 1 C 1 D 2 F 1 G 1 E 1 B 2
4 D 3 H 1 B 3 E 0 G 0 C 1 A 2 F 0
5 B 1 F 3 D 2 H 0 E 2 A 1 C 0 G 1
6 F 4 C 2 G 1 A 1 H 1 E 0 B 0 D 1
7 E 1 G 1 A 1 F 1 D 1 B 2 H 1 C 2
Tổng 12 10 11 7 10 6 8 7
Theo bảng thang điểm cho các vai trò thì người này phù hợp với các vai trò là người điều
phối (12 điểm), người kết thúc (11 điểm), người làm việc (10 điểm), người phát kiến (10 điểm),
người khám phá (10 điểm)
Sinh viên 3: Tân.
+Sở thích: nghiên cứu khoa học công nghệ, làm những công việc mang tính sáng tạo, tự
do
+Tính cách: sống có kỹ luật, có tổ chức, tự chủ, kiềm chế
A B C D E F G H
1 2 0 2 1 2 0 2 1

2 0 5 1 0 0 0 4 0
3 1 2 1 0 1 2 1 2
4 1 1 1 2 1 1 2 1
5 2 2 1 1 1 0 1 2
6 0 1 2 2 2 1 1 1
7 1 1 3 1 1 0 2 1
Bảng kết luận:
C
W
CC SH PL RI
M
E
T
W
CF
1 G 2 D 1 F 0 C 2 A 2 H 1 B 0 E 2
2 A 0 B 5 E 0 G 4 C 1 D 0 F 0 H 0
3 H 2 A 1 C 1 D 0 F 2 G 1 E 1 B 2
4 D 2 H 1 B 1 E 2 G 2 C 1 A 1 F 1
5 B 2 F 0 D 1 H 2 E 1 A 2 C 1 G 1
6 F 1 C 2 G 1 A 0 H 1 E 2 B 1 D 2
7 E 1 G 2 A 1 F 0 D 1 B 1 H 1 C 3
Tổng 10 12 5 10 10 8 5 11
Theo bảng thang điểm cho các vai trò thì người này phù hợp với các vai trò là người làm
việc (12 điểm), người lập kế hoạch (11 điểm), người điều phối (10 điểm), người khám phá (10
điểm)
Theo bảng thang điểm cho các vai trò, nhóm quyết định phân công vai trò cho từng thành
viên như sau:
- Hoàng Việt Đức: người điều phối, người kết thúc, người phát kiến, người đánh giá
- Dương Xuân An: người làm việc, người lập kế hoạch, người khám phá, người chăm sóc nhóm

- Tân: người điều phối, người kết thúc, người phát kiến, người đánh giá
2. Phát biểu bài toán thiết kế:
- Mô tả tóm lược:
+ Ý tưởng thiết kế là máy cấp nắp chai tự động trong các dây chuyền tự động của nhà
máy, xý nghiệp.
- Mục đích thương mại:
+ Tự động hóa hoàn toàn dây chuyền sản xuất.
+ Giải phóng sức lao động.
+ Nâng cao năng suất.
+ Giảm chi phí sản xuất.
-Thị trường kinh doanh:
+ Các dây chuyền sản xuất cần cấp phôi là nắp chai của các nhà máy sản xuất, các hộ
kinh doanh sản xuất các thành phẩm đựng trong chai với số lượng lớn.
II. LẬP KẾ HOẠCH THIẾT KẾ SẢN PHẨM:
Thực gian thực hiện 14 tuần, nhóm gồm 3 thành viên cùng thực hiện nhiều mảng công việc
khác nhau. Cụ thể như sau:
• Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu, khảo sát các máy có trên thị trường:
+ Công việc: Tìm kiếm trên internet các nhà cung cấp máy cấp nắp chai (bao gồm cả trong và
ngoài nước). Sau đó tiến hành thu thập thông số máy do các nhà cung cấp này bán, nếu thông tin
vẫn chưa đầy đủ thì liên hệ trực tiếp.
+ Nhân lực: Hoàng Việt Đức
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 2: Gặp gỡ, thực hiện thăm dò nhu cầu khách hàng:
+ Công việc: Tiếp xúc với khách hàng bao gồm có các nhà máy sản xuất nước giải khát, nước
mắm…, các hộ kinh doanh sản xuất các thành phẩm đựng trong chai.
+ Nhân lực: Hoàng Việt Đức
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 3: Xác định các yêu cầu kĩ thuật
+ Công việc: Tiến hành tóm gọn những yêu cầu của khách hàng, sau đó dùng kiến thức đã học
chuyển đổi từ yêu cầu mang tính định tính thành thông số mang tính định lượng. Bên cạnh đó

xoáy mạnh vào phân tích các máy có sẵn để nắm được hạn chế cũng như ưu điểm của các máy
này. Trên cơ sở đó đưa ra các thông số giới hạn cho máy đang thiết kế.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần.
• Nhiệm vụ 4:Phân tích các chức năng của máy thành các chức năng con
+ Công việc:Xác định từng cụm chức năng lớn, khổi chức năng. Sau đó tiến hành phân tích cụ thể
từng cụm chức năng thành chức năng con (trong quá trính đó có dựa vào các thiết kế có sẵn trên
thị trường)
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần.
• Nhiệm vụ 5: Đánh giá và lựa chọn ý tưởng cho sản phẩm thiết kế
+ Công việc: Trên cở sở những ưu điểm, khuyết điểm của các loại máy trên thị trường, những
mong mỏi từ khách hàng. Tiến hành chọn lọc lại các chức năng con và đưa ra quyết định cho ý
tưởng thiết kế cuối cùng.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 6: Xây dựng sơ đồ nguyên lí và sơ đồ động cho máy
+ Công việc: trên cơ sở kiến thức môn học Chi tiết máy, tiến hành lập ra sở đồ truyền động hợp lí.
Xem xét nhiều lần để tối ưu hóa sơ đồ vì đây là bước rất quan trọng.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 7: Thiết kế kiểu dáng máy
+ Công việc: Căn cứ vào đối tượng sử dụng máy, xác định máy được dùng nhiều ở nơi nào: nhà
máy hay là các cửa hàng nhỏ lẻ, từ đó mà quyết định hình dáng máy cho phù hợp. Nói chung
kiểu dáng máy phải đảm bào các yêu cầu từ khách hàng, có tính bắt mắt.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 8: Tính toán thiết kế các cụm chi tiết, chi tiết máy
+ Công việc:Áp dụng kiến thức từ môn học Chi tiết máy tính toán kích thước và kiểm tra điều kiện
bền cho các chi tiết đã thiết kế.

+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 3 tuần
• Nhiệm vụ 9: Thực hiện bản vẽ tổng thể, bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết
+ Công việc: Xây dựng bản vẽ từ các tính toán trên bước 8.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 10: Mô hình hóa hình học sản phẩm
+ Công việc: Vẽ mô hình 3D sản phẩm từ bước 9 bằng Solid Works.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh.
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 11: Đánh giá máy
+ Công việc: So sánh giữa máy đã thiết kế với máy có sẵn trên thị trường, từ đó đưa ra các kết luận
về khả năng làm việc, khả năng chế tạo và ưu nhược điểm và tính kinh tế của máy.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 1 tuần
• Nhiệm vụ 12: Hoàn thành bài báo cáo
+ Công việc: Viết thuyết minh toàn bộ các công việc đã thực hiện.
+ Nhân lực: Lê Minh Khánh, Nguyễn Minh Đức.
+ Thời gian: 2 tuần
Bước 4: Sắp xếp trình tự công việc
ST
T
Nội dung công việc
Thực
hiện
2 3 4 5 6 7 8 9
1
0
1
1

1
2
1
3
1
4
1
Tìm hiểu, khảo sát các máy có
trên thị trường
Đức
2
Gặp gỡ, thực hiện thăm dò nhu
cầu khách hàng
Đức,
Khánh

3
Xác định các yêu cầu kĩ thuật
từ yêu cầu khách hàng
Đức,
Khánh

4
Phân tích các chức năng của máy
thành các chức năng con
Đức,
Khánh

5
Đánh giá và lựa chọn ý tưởng cho

sản phẩm thiết kế
Đức,
Khánh

6
Xây dựng sơ đồ nguyên lí và sơ
đồ động cho máy
Đức,
Khánh

7 Thiết kế kiểu dáng máy
Đức,
Khánh

8
Tính toán thiết kế các cụm chi
tiết, chi tiết
Đức,
Khánh

9
Thực hiện bản vẽ tổng thể, bản vẽ
lắp, bản vẽ chi tiết
Đức,
Khánh

10 Mô hình hóa hình học sản phẩm
Đức,
Khánh

11 Đánh giá máy
Đức,
Khánh

12 Hoàn thành bài báo cáo Khánh
Bước 5: Ước tính chi phí thiết kế sản phẩm.
Biểu đồ nhân công cho thấy kế hoạch thực hiện thiết kế sản phẩm là 14 tuần. Nếu mức
lương trung bình cho mỗi thành viên trong một tháng là 10 triệu. Vậy phí tổng công cho nhóm
thiết kế là trung bình 2.125.000 ngàn (chưa kể chi phí cho thiết bị, phương tiện).
III. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KHÁCH HÀNG:
Bước 1 : xác định thông tin cần thiết
• Xác định các thông tin về những sản phẩm cùng loại hiện có trên thị trường như: các
thông số kỹ thuật, khả năng cạnh tranh, khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng…
• Khách hàng: xí nghiệp, nhà máy, phân xưởng sản xuất, các đình, chùa lớn.
o Chi phí sản xuất và giá thành < 15 triệu.
o Chế tạo được mẫu có kích thước 400x500
o Sản phầm hoạt động ổn định, lâu dài.
o Kết cấu máy đơn giản, nhỏ gọn, an toàn.
o Dễ lắp đặt, sửa chữa, thay thế, bảo trì.
o Di chuyển và vệ sinh dễ dàng.
o Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.
Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập thông tin
Sử dụng phương pháp thăm dò khảo sát đối tượng :
+ Xí nghiệp có nhu cầu sử dụng sẩn phẩm : 10 xí nghiệp.
+ Nhà cung cấp , phân phối sản phẩm : 5 cơ sở.
Bước 3 : xác định câu hỏi cá nhân
Các câu hỏi tập trung vào sản phẩm thiết kế là máy rung cấp phôi , bao gồm các nội dung chính
sau:
- Năng suất.
- Độ ổn định và tốc độ.

- Giá thành.
- Độ ồn.
- Khả năng bảo quản và thay thế.
- Tuổi thọ.
Bước 4: Thiết kế các câu hỏi:
STT NỘI DUNG CÂU HỎI TRẢ LỜI
1
Theo bạn, yêu cầu kỹ thuật nào là quan
trọng nhất đối với máy rung cấp phôi
(nắp chai)
Năng suất cao
Tốn ít năng lượng khi vận hành
Kích thước nhỏ, gọn
2
Bạn nghĩ rằng kết cấu máy cấp phôi rung
như thế nào là phù hợp nhất?
Nhỏ gọn, dễ di chuyển
Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
Che chắn tốt
3
Bạn cần máy cấp phôi rung hoạt động
như thế nào?
Tự động hoàn toàn
Bán tự động
4
Theo bạn, có thật sự cần thiết khi thiết kế
thêm những bộ phận an toàn cho máy
không?
Rất cần thiết
Máy phải dừng lại khi có sự cố xảy

ra
Cần có những thiết bị che chắn các
bộ phận nguy hiểm
5
Bạn nghĩ là máy cấp phôi rung nên sử
dụng năng lượng gì?
Điện 1 pha
Điện 3 pha
Xăng, dầu
Dạng năng lượng khác (gió, nước,
mặt trời.)
6
Năng suất máy cấp phôi rung trong 1 giờ
nên là bao nhiêu?
Dưới 200 chi tiết/phút
Từ 200-300 chi tiết/phút
Trên 300 chi tiết/phút
Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi:
• Các câu hỏi thăm dò đối tượng là Nhà thiết kế/sản xuất máy, các xí nghiệp có nhu cầu,
…
+ Nhà thiết kế/sản xuất máy: bao gồm câu 1, câu 2, câu 3, câu 4, câu 5, câu 6
+ Các xí nghiệp có nhu cầu: bao gồm câu 3, câu 4, câu 5, câu 6, câu 7
• Các câu hỏi dành cho nhóm chuyên trách
+ Các rung cấp phôi trên thị trường có những ưu và nhược điểm gì?
+ Một rung cấp phôi phải như thế nào mới hiệu quả nhất?
+ Những đối tượng khách hàng nào sẽ dành sự quan tâm đến sản phẩm này nhiều
nhất?
+ Giải pháp năng lượng nào là tiết kiệm nhất cho máy?
Bước 6: Thu thập dữ liệu:
Tổng hợp lại những câu trả lời được khách hàng chọn nhiều nhất:

Câu 1) Năng suất cao.
Câu 2) Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì.
Câu 3) Bán tự động
Câu 4) Cần có những thiết bị che chắn các bộ phận nguy hiểm
Câu 5) 1 pha
Câu 6) Từ 200-300 chi tiết/phút
Câu 7) Từ 10 tới 15 triệu đồng
Bước 7: Rút gọn thông tin:
STT Nhu cầu khách hàng thu thập được (Thu thập dữ
liệu)
Rút gọn dữ liệu
1
Yêu cầu kỹ thuật của khách hàng
Năng suất cao
2
Tôi quan tâm nhiều đến khả năng dễ sử dụng và dễ
sửa chữa, thay thế nếu cần
Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
3
Chế độ hoạt động
Bán tự động
4
Tôi lo lắng về khả năng an toàn của máy về nguồn
Cần có những thiết bị che chắn
cấp năng lượng
bộ phận nguy hiểm
5
Phải phù hợp và linh hoạt với điện tại xí nghiệp
Nguồn Điện 1 pha
6

Tôi quan tâm đến năng suất và độ ổn định của máy
Từ 200-300 chi tiết/phút
7
Đối vời mức sản xuất của thị trường Việt Nam thì
phải thấp hơn 15 triệu
Từ 10 tới 15 triệu đồng
• Qua kết quả thăm dò và khảo sát, nhóm rút ra được các yêu cầu của khách hàng như
sau:
 Năng suất cao
 Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
 Máy có khả năng bán tự động
 Cần có những thiết bị che chắn các bộ phận nguy hiểm
 Sử dụng nguồnđiện 1 pha
 Năng suất từ 200-300 chi tiết/phút
 Giá thành từ 10 tới 15 triệu đồng
IV. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ:
Bước 1: Xác định khách hàng
Thị trường mục tiêu của sản phẩm là tất cả Nhà thiết kế/sản xuất máy, các xí nghiệp cần
cung cấp phôi tự động.
Bước 2: Xác định yêu cầu của khách hàng
Qua kết quả thăm dò và khảo sát các đối tượng, nhóm rút ra được các yêu cầu của khách
hàng như sau, nội dung có chỉnh sửa đề phù hợp với việc chuyển đổi sang thông số kỹ
thuật:
+ Năng suất
+ Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
+ Máy có khả năng bán tự động
+ An toàn
+ Năng lượng cấp cho máy phải phổ biến
+ Năng suất từ 200-300 chi tiết/phút
+ Giá thành phù hợp

Bước 3: Xác định mức độ quan trọng của các mối liên quan
• Gửi cho khách hàng một danh sách các yêu cầu trên và đề nghị họ sắp xếp lại và đánh
số theo thứ tự, cái nào họ cảm thấy quan trọng nhất thì đánh số 1, họ có thể bỏ qua
những yêu cầu mà họ cho là không quan trọng. Từ danh sách phản hồi của khách hàng
có được bảng hệ số tầm quan trọng như sau:
Yêu cầu của khách hàng Hệ số tầm quan trọng
Kích thước nhỏ gọn
1
Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
1,3
Máy có khả năng bán tự động 1,3
An toàn
1
Năng lượng cấp cho máy phải phổ biến
1,3
Năng suất từ 200-300 chi tiết/phút
1,5
Giá thành phù hợp
1,3
• Hệ số tầm quan trọng cho ta khái niệm cần đầu tư bao nhiêu thời gian, nhân lực và tiền
bạc cho công việc để đáp ứng cho mỗi nhu cầu của khách hàng.
Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh
Mỗi sản phẩm cạnh tranh được so sánh với những nhu cầu của khách hàng theo 5 mức sau:
• Mức 1: thiết kế hoàn toàn không đáp ứng nhu cầu.
• Mức 2: thiết kế đáp ứng chút ít nhu cầu.
• Mức 3: thiết kế đáp ứng nhu cầu về một số mặt.
• Mức 4: thiết kế hầu như đáp ứng nhu cầu.
• Mức 5: thiết kế hoàn toàn đáp ứng nhu cầu.
Yêu cầu của khách hàng
Mức độ

yêu cầu
Sản phẩm trên thị
trường được lấy
làm chuẩn
Chỉ tiêu
thiết kế
Kích thước nhỏ gọn
4 4 3
Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
3 4 4
Máy có khả năng bán tự động 3 2 4
An toàn
5 3 5
Năng lượng cấp cho máy phải
phổ biến
3 5 5
Năng suất từ 200-300 chi
tiết/phút
5 3 5
Giá thành phù hợp
5 5 4
Bước 5: Đưa ra các thông số kỹ thuật (bảng dưới)
Bước 6: Mối quan hệ giữa yêu cầu của khách hàng và các thông số kỹ thuật
Được đánh giá theo các mức sau:
+ 9 = có quan hệ chặt chẽ.
+ 3 = có quan hệ vừa phải.
+ 1 = có quan hệ kém.
+ Ô trống = hoàn toàn không có quan hệ nào cả.
Yêu cầu của khách hàng Thông số kỹ thuật Quan hệ
Kích thước nhỏ gọn

Kích thước khung máy 9
An toàn
Kích thước bộ che chắn 3
Năng lượng cấp cho máy phổ biến
Điện áp sử dụng 9
Năng suất từ 200-300 chi tiết/phút
Tốc độ cấp phôi 9
Dễ lắp đặt, vận hành, bảo trì
Kích thước khung máy 3
Giá thành phù hợp
Kích thước khung máy 3
Bước 7: Xác định mối quan hệ giữa các thông số kỹ thuật
Được đánh giá theo các mức sau:
+ 9 = có quan hệ chặt chẽ.
+ 3 = có quan hệ vừa phải.
+ 1 = có quan hệ kém.
+ Ô trống = hoàn toàn không có quan hệ nào cả.
Kích thước khung máy Tốc độ cấp phôi 9
Điện 1 pha Tốc độ cấp phôi 9
An toàn 9
V. ĐƯA RA Ý TƯỞNG:
1. Phân tích chức năng
a. Tìm ra chức năng chung
• Đối với hệ thống cấp nắp chai, chức năng quan trọng nhất là là “cấp nắp chai tự động”,
thông tin này được đặt ở hộp đen hình bên dưới.
• Dù chưa rõ năng lượng sẽ sử dụng là gì trong máy nhưng nguồn năng lượng đi vào máy
bao gồm: Lực rung và lực ma sát. Còn dòng năng lượng ra : Lực rung , lực ma sát và
dẫn hướng nắp chai. Dòng năng lượng được kí hiệu bằng mũi tên đi vào hệ thống.
• Vật liệu đi vào hệ thống là nắp chai chưa được dẫn hướng . Nắp chai đi ra khỏi hệ thống

được dẫn hướng cụ thể.
• Thông tin ngõ vào là nắp chưa được định hướng, để thỏa mãn yêu cầu của thiết kế thì
ngõ ra của hộp đen dòng thông tin phải là nắp được định hướng.
b. Phân tích chức năng con
• Logic của quá trình thiết kế được thể hiện ở các bước sau:
+ Bất kì một máy hay hệ thống máy nào cũng luôn trải qua ba quá trình Lắp đặt ban
đầu (đưa nắp vào), Vận Hành lúc đã ổn định (nắp được đưa lên rãnh), Tháo Rời
(nắp được dẫn hướng).
+ Sau đó nhóm nghĩ đến tất cả các chức năng mà các nhà sản xuất máy trên thị
trường đưa ra
Lực rung
Lực rung
Cấp nắp chai tự động
Nắp đã định hướng
Lực ma sát
Nắp chưa định
Lực ma sát
cấp nắp chai
nạp liệu
nắp chai
điều khiển
cơ cấu chấp hành
nam châm điện lò xo lá
xả liệu
nắp định hướng ra đều
nam châm điện
lò xo lá
phễu rãnh xoắn dẫn hướng phần định hướng
(Phân tích chức năng con dưới dạng sơ đồ khối)
c. Sắp xếp các chức năng con

Tính logic của sơ đồ được thể hiện như sau:
2. Đưa ra ý tưởng
a. Tham khảo các thiết kế liên quan:
Nắp chai
Năng lượng điện
Nắp được
định
hướng
b. Triển khai ý tưởng cho từng chức năng
Các ý tưởng trong danh sách này đưa ra từ sự hiểu biết, tìm hiểu các thiết kế có sẵn trên thị
trường và sáng tạo của nhóm thiết kế.
Xây dựng các ý tưởng hình dạng phễu :
Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3
Côn Trụ Dạng bước
Xây dựng các ý tưởng cơ cấu rung :
Ý tưởng 1 Ý tưởng 2 Ý tưởng 3 Ý tưởng 4
Động cơ rung Nam châm chữ U Nam châm chữ I Nam châm chữ E
Xây dựng các ý tưởng lò xo:
Ý tưởng 1 Ý tưởng 2
Đơn Ghép
c. Phối hợp các ý tưởng:
Ý tưởng 1 : Máy cấp nắp chai dùng động cơ rung, và máng hình côn, lò xo lá ghép.
Ý tưởng 2 : Máy cấp nắp chai dùng nam châm chữ E, và máng trụ, lò xo lá đơn.
VI. ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG, CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ:
1. Bước 1 & 2: chuẩn bị ma trận lựa chọn (lập bảng bên dưới)
• Các ý tưởng được liệt kê theo hàng ngang đầu tiên của ma trận lựa chọn.
• Các tiêu chí lựa chọn được xếp dọc theo cột bên trái của ma trận. Các tiêu chí này được
đưa ra dựa trên kết quả khảo sát nhu cầu khách hàng trong phần III hoặc dựa trên những
yêu cầu của nhà sản xuất, ví dụ như: năng suất, tính đa năng của máy…
• Chọn một trong số những ý tưởng trên làm chuẩn. Ý tưởng được chọn làm chuẩn có thể

là một trong số những trường hợp sau:
+ Một sản phẩm thiết kế đúng theo tiêu chuẩn công nghiệp.
+ Một ý tưởng mà tất cả thành viên trong nhóm đều quen thuộc.
+ Một sản phẩm hiện có trên thị trường.
+ Một sản phẩm hiện đại, công nghệ cao…
3. Bước 3: Cho điểm số
Ý tưởng 1: hình dạng phễu là hình côn khó gia công nhưng năng suất cao hơn, động cơ
phải có số vòng quay lớn để đạt được tần số rung theo yêu cầu, lò xo ghép đảm bảo được
độ đàn hồi tốt.
Ý tưởng 2: hình dạng phễu là hình trụ dễ gia công nhưng mất mát năng suất, dùng nam
châm rung chữ E dễ điều khiển thay đổi tần số lực hút chi phí thấp hơn, lò xo đơn cần phải
đảm bảo yêu cầu đàn hồi tốt.
Các ý tưởng được so sánh với ý tưởng chuẩn theo các tiêu chí lựa chọn và được cho điểm
vào ô tương ứng theo các mức sau:
+ Tốt hơn: +1
+ Tương đương: 0
+ Kém hơn: –1
Yếu tố so sánh Ý tưởng 1 Ý tưởng 2
Giá thành Ước lượng:
15,000,000 VND
Ước lượng:
10,000,000
Năng suất Cao hơn do phễu dạng
côn
Thấp hơn do phễu
dạng trụ
Tuổi thọ Thấp hơn do dùng
động cơ điện
Cao nhờ sử dụng
mạch nam châm để

tạo chuyển động rung
Dễ lắp đặt- bảo trì Phức tạp hơn Đơn giản hơn
An toàn Ngang nhau Ngang nhau
Khả năng tự động hóa Bán tự động Bán tự động
4. Bước 4: Tính điểm, xếp hạng các ý tưởng
• Sau khi đánh giá ý tưởng theo các mức trên, nhóm thiết kế tính tổng số các điểm +1, –1,
0 và điểm tổng cộng của từng ý tưởng. Xếp hạng các ý tưởng theo kết quả của điểm
tổng cộng.
• Ma trận quyết định cho bài toán thiết kế máy rung cấp năp chai
Nhận xét:
+ Cả 2 phương án đều làm việc tốt
+ Phương án 1: cơ cấu phức tạp, giá cao, năng suất cao.
+ Phương án 2: cơ cấu đơn giản, giá thành thấp, năng suất thấp hơn nhưng có đánh giá
trọng số tốt hơn.
Kết luận :
+ Trong 2 ý tưởng ở trên, ý tưởng 2 là phù hợp nhất với yêu cầu kỹ thuật của máy là cấu
tạo đơn giản, năng suất và dễ chế tạo
+ Ý tưởng 2 có điểm cao nhất. Chọn phương án 2 để thiết kế là phù hợp nhất.
VII. Thiết kế hệ thống cho sản phẩm
Bước 1: Lập sơ đồ nguyên lý hoạt động của máy
Thiết kế cấu trúc máy
Hệ thống sẽ bao gồm những cụm sau:
- Cụm điều khiển.
- Cụm truyền động.
- Cụm dẫn hướng.
Nam châm
Bộ điều khiển
Hệ thống
dẫn động
Tín hiệu

Điều khiển lực hút
Nam châm
Và lo xo
Di chuyển
phôi
Rãnh phễu
Dẫn hướng
Hệ thống
dẫn hướng
Bước 2: Nhóm các yếu tố trong lược đồ:
Bớc 3: Thiết lập bố trí hình học thô:
VIII. Thiết kế chi tiết sản phẩm.
Yêu cầu kỹ thuật:
• Năng suất : 500 chi tiết/giờ.
• Máy chịu được khối lượng phôi trong 20 phút.
1 Tính năng suất cấp phôi của phễu rung : = 10 ; = 6 ; s=1
Khối lượng chi tiết : m
ct
= π/4.1.(10
2
– 6
2
)/1000.7,8 = 0,0004(kg) = 0,4g
Phễu rung phải cung cấp lượng phôi liên tục cho máy và bảo đảm năng suât công nghệ (năng
suất thực tế của máy) vì thế năng suất của phễu phải lớn hơn năng suất công nghệ khoảng 1.3
lần
Cụmtruyền động
Cụm điều khiển
Nam châm
Bộ điều khiển

Hệ thống
dẫn động
Tín hiệu
Điều khiển lực hút
Nam châm
Và lo xo
Cụmdẫn hướng
Hệ thống
dẫn hướng
Dẫn hướng
Rãnh phễu
Di chuyển
phôi
Máng nghiên
Thành phễu
Nam châm
Đế
Lò xo lá
Tốc độ vận chuyển chi tiết theo máng của cơ cấu cấp phôi rung động:
Trong đó chọn các thông số:
l = 0,01m là chiều dài chi tiết theo phương chuyển động(đường kính chi tiết)
K
1
= (1,3÷1,5) : hệ số tăng vận tốc để đảm bảo máy làm việc liên tục
Ta chọn K
1
=1,3
K
2
: hệ số đặc trưng cho độ nhặt chi tiết trên đường vận chuyển

tb
Sl
l
K
+
=
2
S
tb
: khe hở trung bình giữa các chi tiết. Thông thường S
tb
= 0,2d => S
tb
= 0,2.10 = 2mm
K
3
: hệ số chi tiết được định hướng
- m : Số trạng thái chấp thuận là định hướng được: m = 1
- n : Tất cả trạng thái của chi tiết có trên máng: n = 1
2 Các thông số hình học hệ thống phễu cấp phôi rung
2.1 Xác định thông số hình học của phễu:
Hệ số ma sát giữa chi tiết phôi thép trên phễu bằng thép thực nghiệm được : μ = 0,3
Ta chọn góc nghiêng của phễu sao cho chi tiết không bị trượt khi chưa có rung động :
Thông thường chọn để đảm bảo chi tiết không tự di chuyển khi chưa có rung động
Tuỳ theo tính chất vật liệu và năng suất cần thiết mà chọn chế độ làm việc R
0
cho phù hợp:
Hệ số chế độ làm việc:
R
0

≤
1 : chế độ trượt.
1
≤
R
0
≤
1,16 : chế độ trượt có bay rất nhẹ.
1,16
≤
R
0
≤
1,7: chế độ trượt có bay nhẹ.
1,7<R
0
: chế độ trượt và bay mạnh.
R
0
= 3,3 : chế độ bay liên tục, tức là chi tiết nẩy lên và rơi xuống sau một chu
kỳ dao động của máng đúng vào thời điểm xảy ra điều kiện bay.
+ Đối với vật liệu giòn như: sành sứ, thuỷ tinh chọn: R
0
≤
1
+ Đối với vật liệu như: đồng thau, sắt, thép chọn: 1,16
≤
R
0
≤

1,7
+ Đối với vật liệu nhẹ, mềm như: lúa gạo, ngũ cốc chọn: R
0
>1,7
Vì chi tiết làm bằng thép nên ta có thể chọn hệ số trượt R
0
=1,16
- Ta có tần số góc dao động máng:
cb cb
2 f 100 f
ω = π = π
(rad/s)
Với tần số dao động cưỡng bức :
cb
f 50 (hz)
=
do sử dụng lực kích bằng nam châm
điện nguồn AC có nắn dòng.
- Ta có hệ số vận tốc của chi tiết là :
-Góc nghiêng của lò xo:
β = arctan(μ
2
×tanα)
Theo đồ thị hình 5.10 tài liệu tham khảo [1] ta xác định được góc nghiêng của máng xoắn
ứng với α và hệ số ma sát μ=0,3 là θ
max
= 3
Theo đồ thị hình 5.11 tài liệu tham khảo [1] ta xác định bước xoắn và đường kính của phễu:
t
x

= 40 mm và D=250 mm
Dung lượng E của phễu phải chứa được số chi tiết đủ cho máng trong khoảng thời gian bộ
phận cấp liệu cho phễu dừng t
max
= 20 phút
Đường kính trong của máng rung: