Bài tập lớn phương pháp thiết kế kĩ thuật thiết kế máy cán mực khô

MỤC LỤC

Phần I : PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ………1
Phần II : LẬP KẾ HOẠCH THỰC HIỆN…….5
Phần III : XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT
KẾ…7
Phần IV : ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ..19
Phần V : ĐÁNH GIÁ CÁC Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ……….22
Phần VI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM……31
Phần VII : ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM………32


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

PHẦN I: PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

I. Giới thiệu về nhóm thiết kế.
Nhóm thiết kế chúng tôi bao gồm năm thành viên là những sinh viên khoa
cơ khí của trường đại học bách khoa thành phố Hồ Chí Minh.
1/Sinh viên: Nguyễn Hoàng Thái Châu
MSSV:20500253
Là người chính chắn tự tin, đáng tin cậy có khả năng làm rõ mục tiêu và
triển khai các quyết đònh . Tốt nhất cho vò trí trưởng nhóm.
2/Sinh viên: Nguyễn Trọng Đại
MSSV:20500564
Là người giàu ý tưởng, năng động thẳng thắn , quyết đoán thường sắp đặt
công việc hợp lý đưa ra những quyết đònh khách quan. Tốt nhất cho vò trí
người lập kế hoạch.
3/Sinh viên:Trần Ngọc Chương

MSSV 20500309
Là người biến ý tưởng thành công việc thực tế, Rất quả quyết, có kỷ luật và
hiệu quả, thường lo lắng về tiến độ công việc. Tốt nhất cho vò trí người làm
việc và kết thúc công việc.
4/Sinh viên :Bùi Quốc Phong
MSSV 20502033
Là người có kỉ luật , thưc tế và hiệu quả,là người biến ý tưởng thà công vòệc
cụ thể thích hợp cho vai trò người thực thi
5/Sinh viên : Võ Thành Danh
MSSV 20500380
Là người xây dựng tình cảm trong nhóm ,quan tâm ,tránh xa các xích mích
cãi cọ trong nhóm thích hợp chovai trò người chăm sóc nhóm .

Trang 2


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

Nhóm chúng tôi được thành lập nhờ các thành viên am hiểu lẫn nhau biết
cộng tác và huy động trí tuệ tập thể và biết thỏa hiệp để đưa ra một ý tưởng
chung. Đặc biệt là mọi người đều quan tâm đến lợi ích của nhóm.
Thiết kế lại máy cán khô mực là nhiệm vụ của nhóm chúng tôi nhận được,
các thành viên trong nhóm sẽ cố gắng hoàn thành nhiệm vụ được giao .

II.

Gới thiệu về nhiệm vụ và đề tài .

Ngày nay khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, việc ứng dụng khoa
học kỹ thuật vào trong đời sống là việc làm quan trọng. Nhằm giảm thời
gian lao động và sức chi phí của con người. Việc thiết kề lại, thiết kế mới
không nằm ngoài những mục đích nêu trên.
Máy cán khô mực là một thiết bòï quan trọng không thể thiếu được trong
ngành chế biến thực phẩm. Không những được ứng dụng trong sản xuất
công nghiệp mà còn được sử dụng trong gia đình vì ngày nay nhu cầu ăn
uống và sử dụng thực phẩm rất đa dạng.
Hầu hết các lọai máy cán khô mực được thiết kế bao gồm hai trục cán
được lắp trên giá đỡ với mục đích là làm cho khô mực bò tơi và mềm ra sao
cho người dùng dễ ăn và ngon miệng dù đó là người già cũng có thể thưởng
thức món khô mực.
Thiết kế lại máy cán khô mực là nhiệm vụ quan trọng sao cho giá
thành rẻ, chất lượng tốt va ødễ sử dụng tại gia đình.
Khả năng cán tốt, chạy êm và sử dụng lực tác động nhỏ là một trong những
nhiệm vụ của nhóm thiết kế chúng tôi.
Nhiệm vụ của nhóm thiết kế chúng tôi là:
Thiết kế lại sao cho sản phẩm có khả năng cán tốt.
Thiết kế lại sao cho có thể cán dễ dàng mà ít tốn sức.
Thiết kế lại sao cho sản phẩm đảm bảo về chất lượng là tốt là tối ưu.
Thiết kế lại sao cho giá thành vừa với túi tiền người sử dụng.

Trang 3


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

PHẦN II: LẬP KẾ HOẠCH THỰC HIỆN.

I. Các bùc tiến hành thiết kế .
Chúng ta có thể chia máy cán khô mực ra thành nhiều bộ phận để dễ dàng
thiết kế.
- Trục cán: dùng để cán khôlà bộ phận quan trọng nhất cuả máy cán. Việc
tính toán chúng cần phải tỉ mỉ chọn vật liệu thích hợp sao cho đủ độ cứng,
trọng lượng và kích thước nhỏ phù hợp với việc lắp đặt giá đỡ và vỏ máy .
- Giá đỡ và ổ lăn :là bộ phận quan trọng thứ hai sao cho máy có độ cứng
vững .Vì vậy cần phải chọn vật liệu như thế nào cho giá đỡ vừa chắc vừa
nhe và ổ lăn họat động tốt ï.
- Hệ thống bánh răng :tăng moment quay ,giảm lực tác dụng
Trang 4


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

- Tay quay : là bộ phận để tác dụng lực lên trục cán nhưng phải sao cho
thật dễ dàng .
- Phần chân đế :làm nhiệm vụ giữ thăng bằng cho máy cán giúp máy
không bò ngã khi đang họat động phải tính toán kỹ và đây là nhiệm vụ cuối
cùng.

MÁY CÁN KHÔ MỰC

Trục
cán

Giá

đỡ và
ở lăn

Hệ thống
bánh răng

Tay
quay

Phần
chân
đế

Trang 5


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

II .Biểu đồ thanh:
Bùi Quốc Phong
Số thứ tự
Võ Thành Danh

10
20
10
Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần Tuần
10

10
20
3,4
5
6
7,8
9,10 11,12 13
14

1 Phân tích nhiệm vụ
thiết kế
2 Lập kế hoạch thực
hiện
3 Xác đònh yêu cầu kỹ
thuật
4 Đưa ra ý tưởng
5 Đánh giá ý tưởng và
chọn phương án
6 Tính toán thiết kế sản
phẩm
7 Sơ đồ và bản vẽ
8 Đánh giá sản phẩm
Nguyễn Hoàng Thái
Châu
Nguyễn Trọng Đại
Trần Ngọc Chương

100

30

30

20

10

10

10

50

20

20

70

10

10

10

10

20

10

10

30

40

20

Trang 6


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

Tổng số tuần thực hiện là 12 tuần.
-Việc phân tích nhiệm vụ thiết kế và lập kế hoạch cần phải hợp lý vì nó
quyết đònh nhiều đến thời gian của quá trình thiết kế
Thời gian 3 tuần
Nhân lực : Cả nhóm
-Xác đònh yêu cầu kỹ thuật là nhiệm vụ quan trọng trong việc cạnh tranh
sản phẩm trên thò trường
Thời gian 1 tuần
Nhân lực : Châu ,Đại
-Đưa ra các ý tưởng là nhằm vào việc cải tiến chất lượng của sản phẩm phù
hợp với nhu cầu của người sử dụng của khách hàng .
Thời gian 2 tuần
Nhân lực : Châu ,Đại
-Đánh giá ý tưởng ,chọn phương án thiết kế là nhiệm vụ quan trọng. Việc

đánh giá chính xác,khách quan sẽ là yếu tố quan trọng trong việc phát triển
sản phẩm đồng thời lập kế hoạch sản xuất.
Thời gian 2 tuần
Nhân lực : Châu ,Chương ,Danh
-Tính toán thiết kế là nhiệm vụ quan trọng, nó quyết đònh sự thành công
của thiết kế việc tính toán cần phải chi tiết cụ thể
Thời gian 2 tuần
Nhân lực : Châu ,Chương ,Phong
-Sơ đồ và bản vẽ là phương tiện cho việc giao tiếp kỹ thuật là loại ngôn ngữ
kỹ thuật giữa người thiết kế với nhau hoặc giữa người thiết kế và người chế
tạo.
Thời gian 2 tuần
Nhân lực : Châu ,Chương ,Phong
-Đánh giá sản phẩm nhằm cho việc cải tiến chất lượng sau này của sản
phẩm nó được thông qua người phân phối sản phẩm và thông qua khách
hàng mà ta có thể biết được sản phẩm của chính mình .
Thời gian :1 tuần cuối và suốt thời gian sử dụng sản phẩm .
Nhân lực : Cả nhóm .

Trang 7


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

PHẦN III:

Đề tài: máy cán khô mực

XÁC ĐỊNH YÊU CẦU KỸ THUẬT
CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ

I Yêu cầu của khách hàng.
a/ Khách hàng là ai? Là những người bán những sản phẩm của chúng tôi,
những người phân phối sản phẩm và những người sử dụng sản phẩm là máy
cán khô mực
b/ Khách hàng muốn gì ở sản phẩm:
- Sản phẩm phải chất lượng .
- Tiện dụng
- Giá thành rẻ.
- Thẩm mỹ cao.
II Xác đònh yêu cầu kỹ thuật .
Trước những yêu cầu của khách hàng, nhóm chúng tôi đưa ra các yêu cầu
trong quá trình thiết kế như sau:
1 So sánh giá thành với những sản phẩm hiện có.
2 So sánh về tính bền của từng máy cán
3 Khả năng cán khô mực như thế nào?
4 Tăng tính ổn đònh trong quá trình cán khô mực .
5 Dễ đưa khô đã qua nướng chín vào cán hơn những thiết kế trước đây.
6 Tốt hơn cả những thiết kế trước đây.
Sau đây là ngôi nhà chất lượng:

Ngôi nhà chất lượng
Trang 8


9

9

2.34

1.26

0.6
3

1.98

0.63

9
0.9

5

0.15

5

2

6

0.15

N

4

1.4

1.5

10.5

0.21

5

4

2

1.2

1

6

0.12

5

4

3

1.8

1.2

10.8

0.21

4

3

3

1.8

1

7.2

0.14

5

4

3

2

1.1

11

0.22

5

5

5

1

1

Tỷ lệ cải tiến

Chỉ tiêu thiết kế

Hệ số giá trò

Các loạ máy cán trên thò trường
4

5
50.5

0.1
1.00

$

5

Sec

2

Hệ số cải tiến tương đối

9

Hệ số cải tiến

9

5

7.74

3

Mức độ yêu cầu

Giá thành sản xuất

Thời gian sở hữu

Độ cứng của thép

Cải tiến hình dạng

Đề tài: máy cán khô mực

3

Nm

Khả năng
cán khô
Khả năng
quay dễ
dàng của
trục cán
K.N cân
bằng ổn
đònh khi
cán
Tính bền
cho sản
phẩm
Tính an
toàn
Giá thành
Hệ số
quan
trọng
tuyệt đối
Các loại
máy cán
trên thò
trường

Các gía trò
mục tiêu
Đơn vò

ng suất tỳ thanh

Lực cần thiết để cán

GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Trang 9


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

PHẦN IV:

Đề tài: máy cán khô mực

ĐƯA RA CÁC Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN
THIẾT KẾ

MÁY CÁN KHÔ MỰC HIỆN CÓ TRÊN THỊ TRƯỜNG

MÁY A
Với sản phẩm này có các đặc điểm sau
1/Ưu điểm : Kết cấu đơn giản
Họat động chính xác
Lực cần tác dụng nhỏ
Độ cứng vững cao

2/ Nhược điểm :
Kích thước còn hơi lớn
3/ Cải tiến
-Có thể gỉam kích thước
-Cải tiến hệ thống bánh răng để giảm lực tác dụng và giảm
kích thước

Trang 10


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

So sánh với MÁY CÁN TÔN (máy B) về khả năng họat động của trục quay
.

MÁY B
Trục cán phía dưới quay và khuôn trên ,tôn chuyển động ngang .tôn là vật
liệu cứng nên cần lực lớn .

Trang 11


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

So sánh với máy cán có hai trục cùng nằm trên mặt phẳng ngang(MÁY C)

MÁY C

Trang 12


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

PHẦN V:

ĐÁNH GIÁ Ý TƯỞNG
CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
*Ma trận quyết đònh được trình bày trong bảng 1 được dùng để đánh giá lựa
chọn một ý tưởng tốt nhất cho quá trình thiết kế thỏa mãn những vấn đề cần
giải quyết đã nêu. Ma trận quyết đònh ( đánh giá) đưa ra cho chúng ta đến
“ Sản phẩm cần thiết kế” là tốt hơn các thiết kế khác.Sau đây gọi là “sản
phẩm “
Bảng 1: Ma trận đánh giá ý tưởng.
Tiêu chuẩn
Hệ số mức MÁY
MÁY MÁY
độ quan
B
C
A
trọng
Tính bền

8

+

+

C

Dễ sử dụng

7

+

+

H

Khả năng cán dễ dàng
Giá thành

8
5

S
S

+
-

U

Ẩ

Khả năng linh hoạt

6

-

-

N

Kích thướt

5

-

-

Tổng điểm +

+2

+3

0

Tổng điểm -

-2

-3

0

Tổng điểm tòan bộ

0

0

0

Tổng điểm tính theo tỷ
trọng

+4

+7

0

_Tính bền ( Stability ) là thước đo khả năng làm việc của máy để tránh bò
ngã trong khi dùng hoặc khi đang đứng yên.

Trang 13


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

_Dễ sử dụng ( Ease of Use ) là thước đo tính dễ làm việc mà người dùng có
thể sử dụng dễ dàng, đònh hướng nhiệm vụ chức năng của má. Chức năng
bao gồm cán khô .
-Khả năng cán dễ dàng là thước đo của khả năng quay của trục cán trong
khi cán khô.
_Tính tin cậy ( Reliability ) là thước đo của các hoạt động thực để nó có
hướng làm việc được.
Chọn loại máy cán khô “ MÁY A”theo ma trận quyết đònh thì lọai
máy này phù hợp với người sử dụng.Loại máy này thiết kế đơn giản chế tạo
không khó khăn công nghệ đơn giản có thể sản xuất tại trong nước.

Trang 14


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

PHẦN VI:

Đề tài: máy cán khô mực

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM

1.Tính toán
Mục tiêu của vấn đề này là thiết kế một máy cán khô mực mới linh họat
dễ sử dụng .Chi tiết của bảng vẽ thiết kế mới được trình bày trên hình 1.
hình vẽ biểu diễn hình chiếu đứng với những cấu tạo khác ở một số bộ
phận

Hình 1

Trang 15


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

A/ Tính tóan trục 1( trục lắp bánh răng số 1)
Chọn vật liệu thép C35
σch = 304 Mpa , σ-1 =255Mpa, σb =510Mpa,
C-1= 128 Mpa
Chọn ứng suất xoắn cho phép [τ] =20 Mpa
Xác đòng đường kính trục theo công thức

Trang 16


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

d1 ≥ ( T1/0.2[τ] )1/3 =(2000/0.2*20)1/3 =7.9 mm

B/ Cặp bánh răng 1 và 2

Cặp bánh răng trụ răng thẳng , để hở, tiến hành tính tóan thiết kế the ớung
suất uốn

1/ chọn lực tác dụng của tay người là 20 N, chiều dài tay quay là 100 mm
,nên moment T1 = 2000 Nmm. Tỉ số tyruyền u= 1.5
Số vòng quay trục 1 là 60 vòng / phút , [σF] =250Mpa
2/chọn vật liệ cho bánh dẫn và bánh bò dẫn ,là thép 45Cr được tôi cải thiện
.tra bảng đối với bánh dẫn có độ rắn trung bình HB1= 250, bánh bò dẫn
HB2= 228. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt .

Trang 17


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

3/ chọn số răng bánh dẫn z1=24,bánh bò dẫn z2=36
4/ hệ số dạng răng YF
Bánh dẫn YF1= 3.47 +13.2/z1 =3.47 +13.2/ 24= 4.02
Bánh bò dẫn YF2= 3.47 +13.2/z2 =3.47 +13.2/ 36= 3.83
5/ Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng ( độ bền uốn )
Bánh dẫn [σF1]/YF1 =250/4.02 =62.18
Bánh bò dẫn [σF2]/YF2 =228/3.83 =59.5
Tính tóan thòết kế theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn
6/ chọn hệ số chiều rộng vành răng ψbd =1 , hệ số xét đến sự phân bố tải
trọng không đều theo chiều rộng vành răng KFβ =1.05
7/xác đònh mo đun m theo độ bền uốn bằng công thức
M =( 2 *T1* KF*YF/ (z12 * ψbd*[σF1]) )1/3
=( 2 *2000* 1.05*4.02/ (242 * 1*250) )1/3
=0.77 mm
Theo tiêu chuẩn chọn m = 1 mm
8/ Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng

Đường kính vòng chia
d1 = z1*m = 24*1 =24 mm
d2 = z2*m = 36*1 =36 mm
Khỏang cách trục với dw = d1
aw = dw1* ( u+1) / 2= 24 (1.5+1)/ 2 = 30 mm
9/ chiều rộng vành răng
Bánh bò dẫn b2 = ψbd*d1 = 1*24= 24mm
Bánh dẫn b1 = ψbd +5 = 24+5= 29 mm
10/ vận tốc vòng bánh răng
V= П d1* n1 / 60000 = П*24*60/60000= 0.075 m/s
Theo bảng ta chọn cấp chính xác Vgh = 3 m/s
Kiểm nghiệm theo độ bền ùn với hệ số KFV=1.11

Trang 18


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

σF1 =2*YF1*T1*KFβ*KFV/(dw1*bw*m)
=2* 4.02*2000*1.05*1.11/(24*29*2)
= 13.46Mpa ≤ 250 Mpa
Độ bền uốn được thỏa

C/ Cặp bánh răng 2và 3

Cặp bánh răng trụ răng thẳng , để hở, tiến hành tính tóan thiết kế the ớung
suất uốn
Ft1 = 2*T1/d1=2*2000/24= 166.67 N

Ft2 = 2*T2 /d2 nên T2 = Ft2 *d2 / 2= 3000 N
1/ chọn lực tác dụng của tay người là 20 N, chiều dài tay quay là 100 mm
,nên moment T2 = 3000 Nmm. Tỉ số tyruyền u= 2
, [σF] =250Mpa

Trang 19


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

2/chọn vật liệ cho bánh dẫn và bánh bò dẫn ,là thép 45Cr được tôi cải thiện
.tra bảng đối với bánh dẫn có độ rắn trung bình HB2= 228, bánh bò dẫn
HB3= 228. Vật liệu này có khả năng chạy rà tốt .
3/ chọn số răng bánh dẫn z2=36,bánh bò dẫn z3=72
4/ hệ số dạng răng YF
Bánh bò dẫn YF3= 3.47 +13.2/z3=3.47 +13.2/ 50= 3.73
5/ Đặc tính so sánh độ bền các bánh răng ( độ bền uốn )
Bánh bò dẫn [σF3]/YF3 =228/3.73 =59.5
Tính tóan thòết kế theo bánh dẫn có độ bền thấp hơn
6/ chọn hệ số chiều rộng vành răng ψbd =1 , hệ số xét đến sự phân bố tải
trọng không đều theo chiều rộng vành răng KFβ =1.05
7/xác đònh mo đun m theo độ bền uốn bằng công thức
M =( 2 *T2* KF*YF/ (z22 * ψbd*[σF]) )1/3
=( 2 *3000* 1.05*3.73/ (362 * 1*228) )1/3
=0.43 mm
Theo tiêu chuẩn chọn m = 1 mm
8/ Các thông số hình học của bộ truyền bánh răng
Đường kính vòng chia

D3 = z3*m = 72*1 = 72 mm
Khỏang cách trục với dw = d1
aw = dw* ( u+1) / 2= 36 (2+1)/ 2 = 48 mm
9/ chiều rộng vành răng
Bánh bò dẫn b2 = ψbd*d2 = 1*36= 36mm
Bánh dẫn b3 = ψbd +5 = 36+5= 41 mm
D/ HAI TRỤC CÁN
D3 =72 mm =d4, chiều dài 200 mm

Trang 20


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

Ổ LĂN

PHẦN VII:

ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM


1.Khả năng làm việc:

Trang 21


GVHD: Nguyễn Thanh Nam

Đề tài: máy cán khô mực

Việc thiết kế của chúng tôi đã tạo điều kiện làm việc tốt cho người sử dụng:
_Nhẹ nhành khi cán khô .
_Dùng hệ thống bánh răng.
_Có thể cán khô dễ dàng
2.Giá thành sản phẩm:
Sản phẩm của chúng tôi thiết kế chắc chắn sẽ giảm giá thành .
_Việc tính toán chính xác các chi tiết đã làm giảm lượng chi phí vật liệu.
_Thời gian thiết kế hợp lý đã làm giảm được thời gian hoàn thành sản
phẩm.
3.Khả năng chế tạo:
_Các vật liệu rẻ tiền dễ kiếm .
_Việc gia công các bánh răng và trục thực hiện được trên máy sẵn có.
4.Khả năng lắp rắp:
_Các chi tiết được phân ra rõ ràng.
_Trước khi thiết kế đã tính đến khả năng tháo lắp của chúng.
5.Độ tin cậy:
_Qua sự thăm dò của người tiêu dùng chúng tôi đã phỏng vấn một số khách
hàng :
+Độ tin cậy cao.
+Sử dụng máy cán khô mực của chúng tôi có thời gian bảo hành cao.
6.Khả năng thử nghiệm và bảo trì:
_Chúng tôi đã thử nghiệm cán khô nhiều kích cỡ đảm bảo cho kết quả là
tốt.
_Khả năng bảo trì đơn giản có thể còn nâng cấp được.
_Giá sơn màu xám chống gỉ xét .
_Hệ thống bánh răng bôi trơn bằng mỡ.
7.Khả năng bảo vệ môi trường:
_Loại máy cán khô mực này của chúng tôi dùng sức người cho nên không

gây ô nhiễm cho môi trường .

Trang 22