Bài tập lớn phương pháp thiết kế kĩ thuật máy nhặt banh tennis
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (672.58 KB, 34 trang )
Máy bắn banh tennis
Bộ Môn CSTKM
Khoa: Cơ Khí
------oOo--------
GVHD: Huỳnh Công Lớn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
------oOo------BÀI TẬP LỚN
MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KỸ THUẬT
TÊN ĐỀ TÀI: MÁY BẮN BANH TENNIS.
NHÓM 5 :
Sinh viên thực hiện 1: Nguyễn Thanh Phát
.MSSV: 20502023
Sinh viên thực hiên 2: Đặng Thành Trung
.MSSV: 20503170
Sinh viên thực hiên 3: Phạm Văn Hồng Phúc .MSSV: 20502117
Sinh viên thực hiện 4: Doãn Thành Công
.MSSV: 20500313
Sinh viên thực hiên 5: Đặng Vũ Hoàng
.MSSV: 20500964
Ngày nộp:
NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN: Thiết kế một sản phẩm cơ khí thực hiện một
chức năng cụ thể bao gồm các nội dung và lòch trình sau:
TUẦN
THỨ
3,4
5
6
7,8
9,10
11,12
Nhóm 5
NỘI DUNG
Phân tích nhiệm vụ thiết kế:
- Mô tả nhóm thiết kế
- Phát biểu bài toán thiết kế
Lập kế hoạch thực hiện:
- Các bước tiến hành thiết kế
- Sử dụng biểu đồ thanh lập lòch trình thiết kế
Xác đònh các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế:
- Xác đònh yêu cầu của khách hàng
- Sử dụng ‘ngôi nhà chất lượng’ (phương pháp QFD) xác
đònh yêu cầu kỹ thuật của sản phẫm
Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế:
- Tham khảo các thiết kế liên quan
- Đưa ra các phương án thiết kế
Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế:
- Đưa ra các ma trận quyết đònh (đánh giá)
- Lựa chọn một ý tưởng để triển khai thiết kế
Tính toán thiết kế sản phẩm:
- Tính toán thiết kế chi tiết các bộ phận
- Thiết kế hình dáng kết cấu của chi tiết
- Bản vẽ chung
- Bản vẽ lắp, bản kê chi tiết
- Bản vẽ chi tiết
1
Máy bắn banh tennis
13
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Đánh giá sản phẩm (theo một trong các chỉ tiêu sau)
- Khả năng làm việc
- Giá thành sản phẩm
- Khả năng chế tạo
- Khả năng lắp ráp
- Độ tin cậy
- Khả năng thử nghiệm bảo trì
- Khả năng bảo vệ môi trường
Viết thuyết minh báo cáo
- Thuyết minh có tờ nhiệm vụ, trình bày như một báo
cáo kỹ thuật
- Báo cáo tóm tắt dưới dạng Powerpoint
Nộp bài
14
15
Giáo viên hướng dẫn: HUỲNH CÔNG LỚN........... Chữ ký...................
Bảng kiểm tra tiến độ thực hiện:
Tên
Phát
Công
Phúc
Hoàng
Trung
T3
Nhóm 5
T4 T5
T6
T7
T8
T9
T10 T11
T12
T13
T14 T15
2
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
MỤC LỤC
1.Phân tích nhiệm vụ thiết kế ................................................................................................5
1.1. Mô tả nhóm thiết kế ..................................................................................................5
1.2. Phát biểu bài toán thiết kế ........................................................................................6
2. Lập kế hoạch thực hiện.......................................................................................................6
2.1. Các bước tiến hành thiết kế ......................................................................................6
2.2. Sử dụng biểu đồ thanh lập lòch trình thiết kế ..................................................9
3. Xác đònh các yêu cầu kỹ thuật cùa bài toán thiết kế....................................................10
3.1. Xác đònh yêu cầu khách hàng .................................................................................10
3.2. Sử dụng ‘ngôi nhà chất lượng’( phương pháp QFD) xác đònh yêu cầu kỹ thuật của
sản phẩm ..................................................................................................................11
4. Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế..............................................................................14
4.1. Tham khảo các thiết kế liên quan ..........................................................................14
4.2. Đưa ra các phương án thiết kế .........................................................................16
5. Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế...................................................................19
5.1. Đưa ra các ma trận quyết đònh( đánh giá) ..............................................................19
5.2. Lựa chọn một ý tưởng để triển khai thiết kế .........................................................22
6. Tính toán thiết kế sàn phầm.............................................................................................22
6.1. Tính toán động học...................................................................................................22
6.2. Lựa chọn các thông số ban đầu ...............................................................................23
6.3. Tính toán trục ngang ................................................................................................23
6.4. Tính toán trục đứng ..................................................................................................28
7. Các bản vẽ...........................................................................................................................32
7.1. Bản vẽ nguyên lý .....................................................................................................32
7.2. Bản vẽ lắp ráp ..........................................................................................................32
7.3. Bản vẽ tổng thể ........................................................................................................32
7.4. Mô hình 3D ..............................................................................................................32
8. Đánh giá sản phấm theo các chỉ tiêu...............................................................................32
8.1. Khả năng làm việc ...................................................................................................32
8.2. Khả năng chế tạo và lắp ráp...................................................................................32
8.4. Độ tin cậy .................................................................................................................33
8.5. Khả năng bảo vệ môi trường ..................................................................................33
8.6. Giá thành sản phẩm .................................................................................................33
9. Kết luận và tài liệu tham khảo.........................................................................................33
9.1. Kết luận ....................................................................................................................33
9.2. Tài liệu tham khảo ...................................................................................................33
Nhóm 5
3
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống hiện nay, luyện tập thể dục thể thao là rất cần thiết
và không thể thiếu đối với tất cả mọi người. Mỗi người phù hợp hay thích
một môn thể thao nào đó. Trong đó môn tennis là một mà rất nhiều người
thích. Bên cạnh đó, trên thế giới môn tennis rất phát triển và có nhiều giải
đấu lớn cho các vận động viên.
Cho nên việc chơi tennis cũng như luyện tập tennis là rất phổ biến.
Trong khi tập luyện đánh tennis ta thấy thường có người đứng bên kia sân
và ném qua cho người tập đánh. Như thế khi một tập phải tốn công của
một người cũng như tốn thời gian cho người đó và người tập.
Tại sao chúng ta không chế tạo ra một máy bắn banh tennis cho
người tập đánh? Máy bắn banh tennis chưa được dùng phổ biến trong các
sân tennis.
Với một chiếc máy bắn banh tennis đặt sẵn ở sân, người tập có thể
tập một mình bất cứ lúc nào mà không cần một người đi theo phục giúp.
các nước trên thế giới thì người chơi tennis rất nhiều, cũng như nhu cầu
luyện tập của các vận động viên chuyên nghiệp là rất cao. Còn ở việc
nam nhu cầu lớn chỉ có ở các thành phố lớn. Tuy nhiên việc chế tạo và sử
dụng thành công cần phải hiểu biết nhiều.
Khảo sát các vận động viên, người tập trong các sân tennis ở nhiều
lứa tuổi khác nhau, cũng như những ngưòi quan lý các sân tennis ở Việt
Nam thấy nhu cầu của khách hàng đối với một máy bắn banh tennis có
thề liệt kê như sau : gọn nhẹ, dễ sử dụng, ít hao điện khi chạy, dễ di
chuyển, thẩm mỹ và nhất là có thễ dùng cho nhiều người tập khác nhau.
Đề tài thiết kế “ Máy bắn banh tennis” do nhóm thực hiện sẽ áp dụng
các bước của quá trình thiết kế cũng như các công cụ được trình bày trong
môn học Phương pháp thiết kế kỹ thuật để đưa ra một thiết kế có chất
lượng cho Máy bắn banh tennis.
Xin chân cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Công Lớn,
thầy Trần Thiên Phúc đã giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập lớn này.
Nhóm 5
Nhóm 5
4
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
1. Phân tích nhiệm vụ thiết kế:
1.1. Mô tả nhóm thiết kế :
- Sinh viên thực hiện 1: Nguyễn Thanh Phát
+ Sở thích: thể thao, âm nhạc, đọc sách, truy cập net, thích đánh cờ
tướng, thích nghiên cứu diện thoại di động và máy tính xách tay.
+ Tính cách: chững chạc, chính chắn tự tin, biết lắng nghe và tiếp nhận
những cái hay
- Sinh viên thực hiện 2: Đặng Thành Trung
+ Sở thích: âm nhạc, đọc báo, nghe đài, xem tivi, truy cập net, thích tìm
hiểu khoa học, thích đánh cờ.
+ Tính cách: sống nội tâm, dè dặt khó quyết đònh, thường làm việc có
kế hoạch, thường lo lắng về tiến độ công việc.
- Sinh viên thực hiện 3: Phạm Văn Hồng Phúc
+ Sở thích:bóng đá, truy cập net, nghe nhac, đọc báo.
+ Tính cách:biết lắng nghe, suy nghó rồi mới phát biểu, có tính khách
quan khi quyết đònh.
- Sinh viên thực hiện 4: Doãn Thành Công
+ Sở thích: nghe nhạc, đọc báo, truy cập net, nói chuyện về khoa học
& công nghệ.
+ Tính cách: tự tin, giàu ý tưởng, năng động, thẳng thắng
- Sinh viên thực hiện 5: Đặng Vũ Hoàng
+ Sở thích: nghe đài, xem tin tức, xem các chương trinh khoa học.
+ Tính cách: đáng tin cậy, có khả năng làm rõ mục tiêu, có kỹ luật và
hiệu quả.
Vai trò của từng thành viên:
- Phát: Điều phối, khám phá.
- Công: Phát kiến, đánh giá.
- Hoàng: Khám phá,người làm việc.
- Phúc: Khám phá, kết thúc công việc.
- Trung: Lập kế hoạch , người làm việc
Nhóm 5
5
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
1.2. Phát biểu bài toán thiết kế:
Trong cuộc sống hiện nay, luyện tập thể dục thể thao là rất cần thiết và
không thể thiếu đối với tất cả mọi người. Mỗi người phù hợp hay thích một
môn thể thao nào đó. Trong đó môn tennis là một mà rất nhiều người thích.
Bên cạnh đó, trên thế giới môn tennis rất phát triển và có nhiều giải đấu lớn
cho các vận động viên.
Cho nên việc chơi tennis cũng như luyện tập tennis là rất phổ biến.
Trong khi tập luyện đánh tennis ta thấy thường có người đứng bên kia sân
và ném qua cho người tập đánh. Như thế khi một tập phải tốn công của một
người cũng như tốn thời gian cho người đó và người tập.
Tại sao chúng ta không chế tạo ra một máy bắn banh tennis cho người
tập đánh? Máy bắn banh tennis chưa được dùng phổ biến trong các sân
tennis.
Với một chiếc máy bắn banh tennis đặt sẵn ở sân, người tập có thể tập
một mình bất cứ lúc nào mà không cần một người đi theo phục giúp. các
nước trên thế giới thì người chơi tennis rất nhiều, cũng như nhu cầu luyện
tập của các vận động viên chuyên nghiệp là rất cao. Còn ở việc nam nhu
cầu lớn chỉ có ở các thành phố lớn. Tuy nhiên việc chế tạo và sử dụng thành
công cần phải hiểu biết nhiều.
Khảo sát các vận động viên, người tập trong các sân tennis ở nhiều lứa
tuổi khác nhau, cũng như những ngưòi quan lý các sân tennis ở Việt Nam
thấy nhu cầu của khách hàng đối với một máy bắn banh tennis có thề liệt
kê như sau : gọn nhẹ, dễ sử dụng, ít hao điện khi chạy, dễ di chuyển, thẩm
mỹ và nhất là có thễ dùng cho nhiều người tập khác nhau.
2. Lập kế hoạch thực hiện:
2.1. Các bước tiến hành thiết kế:
+ Thời gian thực hiện bài tập lớn kéo dài 13 tuần, một nhóm gồm 5 người
cùng nhau thực hiện đề tài. Chia thành 2 nhóm lớn thực hiện 2 mảng công
việc khác nhau nhưng có sự thống nhất với nhau. Cụ thể như sau:
Nhóm 1: Doãn Thành Công
Phạm Văn Hồng Phúc.
& Đặng Vũ Hoàng
Nhóm 2 : Nguyễn Thanh Phát,
Nhóm 5
6
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Đặng Thành Trung,
+ Các nhiệm vụ phải thực hiện:
- Nhiệm vụ 1: Xác đònh nhu cầu của khách hàng
+ Công việc:tới các sân tennis trong thành phố, gặp gỡ người tập.
+ Nhân lực: nhóm 1
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 2: lập kế hoạch
+ Công việc: xác đònh công việc phải thực hiện, nguồn nhân lực, đưa
ra lòch trình thiết kế.
+ Nhân lực: nhóm 2
+ Thời gian: 1 tuần
- Nhiệm vụ 3: Phân tích nhiệm vụ thiết kế
+ Công việc: Phân tích những nhu cầu của khách hàng thu nhập được
thành những yêu cầu rõ ràng, cụ thể và cô đọng, sẵn sàng biên dòch
sang các thông số kỹ thuật có thể đo lường.
+ Nhân lực: nhóm 1
+ Thời gian: 1 tuần
- Nhiệm vụ 4: Xác đònh yêu cầu kỹ thuật
+ Công việc: Sử dụng phương pháp QFD và ngôi nàh chất lượng để
xác đònh các yêu cầu kỹ thuật từ các yêu cầu khach hàng, và khả
năng cạnh tranh.
+ Nhân lực: nhóm 2
+ Thời gian: 1 tuần
- Nhiệm vụ 5: Đưa ra ý tưởng thiết kế
+ Công việc: Phân tích các chức năng thành phần thành các chức
năng con, cốt lõi; tham khảo các thiết kế liên quan; đưa ra ý tưởng
cho từng chức năng con vàtổng hợp thành các chức năng chung cho
sản phẩm.
+ Nhân lực: 2 nhóm
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 6: Đánh giá ý tưởng và chọn phương án thiết kế
Nhóm 5
7
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
+ Công việc: Sử dụng ma trận quyết đònh để lựa chọn ý tưởng thiết
kế
+ Nhân lực: 2 nhóm
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 7: Tính toán thiết kế sản phẩm
+ Công việc: Tính toán chi tiết từng bộ phận, thiết kế hình dáng cơ
cấu của các chi tiết, xây dựng các bản vẽ
+ Nhân lực: Nhóm2: Thực hiện tính toán lý thuyết các thông số chủ
yếu của máy; lập chương trình tính toán bằng máy tính để thực hiện
tính toán tổng quát cho các công thức.Nhóm 1: Mô phỏng mô hình
trong điều kiện làm việc với các lý thuyết đã cho và công thức tính
được.
+ Thời gian: 5 tuần
- Nhiệm vụ 8: Đánh giá sản phẩm
+ Công việc: Đánh giá khả năng làm việc, khả năng chế tạo của sản
phẩm thông qua mô hinh hệ thống và các bộ phận; đánh giá các chỉ
tiêu khác.
+ Nhân lực: 2 nhóm
+ Thời gian: 2 tuần
- Nhiệm vụ 9: Viết thuyết minh báo cáo
+ Công việc: Viết thuyết minh như một báo cáo kỹ thuật, thực hiện
báo cáo thuyết trình cho đề tài.
+ Nhân lực: nhóm 1
+ Thời gian: 2 tuần
Nhóm 5
8
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
2.2. Sử dụng biểu đồ thanh lập lòch trình thiết kế :
Bảng tóm tắt kế hoạch thực hiện
Nhóm 1
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
3
4
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Tìm tài liệu thiết kế máy
Khảo sát thực tế
Xác đònh yêu cầu kỹ thuật
Đưa ra ý tưởng
Xác đònh các thông số kỹ
thuật
Tính toán đưa công thức
Xây dựng mô hình thiết bò
Phân tích yêu cầu tính toán
Thiết lập công thức
Tính toán so sánh LT với
MH
Thiết lập qui trình tính toán
Thực hiện qui trình tính
toán
Nhóm2
ST
T
Phân tích yêu cầu mô
1
phỏng SP
Tìm hiểu Inventor - CAD
2
3D
3
Vẽ các chi tiết
4
Lắp ráp các chi tiết
Mô phỏng hoạt động cũa
5
máy
6
Đánh giá ưu nhược điểm
7
Hoàn thành báo cáo
Nhóm 5
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
9
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
3. Xác đònh các yêu cầu kỹ thuật cùa bài toán thiết kế:
3.1. Xác đònh yêu cầu khách hàng
1. MỖI LẦN TẬP TENNIS BẠN CHƠI TRONG BAO LÂU?
A. 1 Giờ
B. 1.5 Giờ
C. 2 Giờ
D. Đáp án khác
2.BẠN THƯỜNG ĐÁNH TENNIS VỚI BAO NHIÊU NGƯỜI?
A. 1 người
B. 2 người
C. 3 người
D. nhiều người
3. BẠN MUỐN TẬP BANH VỚI TỐC ĐỘ BANH NHƯ THẾ NÀO?
A. Nhanh
B. Chậm
C. Vừa phải
4. BẠN THƯỜNG TẬP ĐÁNH BANH VỚI BAO NHIÊU QUẢ TRONG 1 PHÚT
A. 3-6
B.6-8
C. 8-10
D. 10-15
5. BẠN MUỐN KÍCH THƯỚC MÁY TẬP NHƯ THẾ NÀO
A. To
B. Vừa phải
C. Nhỏ
6. BẠN MUỐN VỊ TRÍ BẮN BĨNG TRONG TENNIS TRONG SÂN NHƯ
THẾ NÀO?
A. Một vị trí trong sân B. Khắp mặt sân
C. Đáp án khác.
7. BẠN MUỐN MÁYHOẬT ĐỘNG LIÊN TỤC TRONG THỜI GIAN BAO
LÂU
A. 5-7 giờ
B. 8-10 giờ
C. 10-12 giờ
D. Đáp án khác
8. BẠN ĐÃ TỪNG TẬP VỚI BANH TENNIS NÀO CHƯA?
A. Đã từng
B. Thường xun
C. Chưa bao giờ
9. BẠN MUỐN MÁY TẬP SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU NHƯ THẾ NÀO
A. Dùng bình acquy
Nhóm 5
B.Có ổ cắm điện
10
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
C. Cả hai
10. BẠN CĨ THỂ CHẤP NHẬN GIÁ THÀNH CỦA MÁY TẬP LÀ BAO
NHIÊU ?( TRIỆU ĐỒNG)
A. 2-4
B. 5-7
C. 8-10
11. BẠN MONG MUỐN MÁY TẬP ĐƯỢC BẢO HÀNH TRONG BAO LÂU
A. 1-2 năm
B. 3-5 năm
C. Nhiều hơn.
3.2. Sử dụng ‘ngôi nhà chất lượng’( phương pháp QFD) xác đònh yêu cầu kỹ
thuật của sản phẩm
Bước 1: Xác định khách hàng là ai?
Người chơi tennis, người tiêu dung,vận độngviên, sân tập
Bước 2 : xác định u cầu khách hàng đưa muốn gì
Từ những khách hang sử dụng và thu tập thơng tin từ khách hang, ta có thể
đưa ra các u cầu sau:
- Dể sử dụng
- Dễ bảo trì, sửa chữa
- An tồn đảm bảo các u cầu vệ sinhmơi trường
- Tuổi thọ cao,dễ thay thế phụ kiện
- Kết cấu có thẫm mỹ cao
- Giá thành thấp
Bước 3: Xác định tính quan trọng và mối lien quan
- Tính an tồn
- Dễ dàng sử dụng
- Dễ dàng lắp ráp bảo trì
- Tuổi thọ cao
- Giá thành tương đối
Bước 4: Xác định và đánh giá mức độ cạnh tranh
- Đánh giá theo các mức
- Thiết kế hòan tồn khơng thỏa mãn nhu cầu
- Thiết kế thỏa mãn chút ít nhu cầu
- Thiết kế thỏa mãn nhu cầu về mắt nào đó
- Thiết kế hầu như thỏa mãn nhu cầu
Nhóm 5
11
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
- Thiết kế hòan tòan thỏa mãn nhu cầu.
Bảng3.1: Bảng đánh giá theo các mức.
Bước 5 : Biên dòch các yêu cầu khách hàng thành các yêu cầu kỹ thuật (
bảng dưới)
Bước 6: Mối liên hệ giữa yêu cầu khách hàng và yêu cầu kỹ thuật.
Đánh giá theo các mức :
. 9 : có mối quan hệ chặt chẽ
. 3 : có mối quan hệ vừa phải
. 1 : có mối quan hệ kém
. ô trống : không có quan hệ
Nhóm 5
12
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Bảng 3.2: Các yêu cầu kỹ thuật kỹ thuật.
3
1
9
Dễ sử dụng
3
9
Làm việc ổn đònh
9
3
3
Dễ bảo trì, sửa chữa
9
9
9
9
An toàn
Tuổi thọ cao
9
9
9
3
3
3
4
1.0
5.0 0.10
4
4
1.0
4.0 0.08
4
3
5
1.7
6.7 0.13
5
5
5
1.0
5.0 0.10
1
4
4
4
1.0
4.0 0.08
9
5
2
4
2.0 10.0 0.20
3
5
4
4
1.0
9
5
2
4
2.0 10.0 0.20
9
3
9
Tầm quan trọng tuyệt đối
3.56 0.91 1.99 0.6 1.81 2.72 1.81 4.91 2.11 20
Tầm quan trọng tương đối
0.17 0.04 0.1 0.03 0.09 0.13 0.09 0.24 0.1
Chuẩn cạnh tranh kó thuật
1200 15
5
Mứcù thiết kế
Tỉ lệ cải tiến
Tỉ lệ tầm quan trọng
Hệ số cải tiến
4
4
9
3
Kết cấu có thẩm mó
Rẻ tiền
5
3
Dễ thay thế phụ kiện
Mức hiện tại
9
Phần trăm chi tiết tiêu chuẩn
Giá thành máy
Mức yêu cầu
3
Thời gian làm việc của acquy
Năng lượng điện tốn trong 1 giờ
Bề mặt bao ngoài nhẵn
Khối lượng toàn bộ máy
Diện tích chiếm chỗ của máy
9
Số vòng quay của động cơ
Vận tốc bay của banh
9
5.0 0.10
49.7
1
1
25 0.15 20 10
x x
Khả năng cạnh tranh
Giá trò mục tiêu
1200 15
3 0.75
50 0.3 50
Đơn vò
v/ph m/s
giờ KW
kg
m2
5
% tr.vnd
Ngôi nhà chất lượng
Bước 7: Xác đònh mối liên hệ giữa các yêu cầu kỹ thuật
Đánh giá theo mức độ :
. 9 : quan hệ chặt chẽ
. 3 : quan hệ vừa phải
. 1 : quan hệ kém
. ô trống : không có quan hệ.
4. Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế
4.1. Tham khảo các thiết kế liên quan
Nhóm 5
13
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
a.Tennis Tutor Tennis Tower Competitor Tennis Ball Machine
- Nguyên lí : cặp bánh masát
- Tốc độ : 10mph – 85 mph
- Thời gian giữa 2 lần bắn : 1,5 – 8 s
Hình 4.1: Tennis Tutor Tennis Tower Competitor Tennis Ball Machine
b. Lobster lob-ster, hybrid w/ oscillator :
- Nguyên lí : khí nén
- Giữ được 149 quả
- Tốc độ thay đổi lên đến 8.5 p.m.h
Hình 4.1b: Lobster lob-ster, hybrid w/ oscillator
c. Dùng vợt đánh banh :
- Nguyên lí : tay quay gắn vợt ( giống như vợt tennis)
- Giữ được :140 quả
- Tốc độ thay đổi lên đến 8.5 p.m.h
Nhóm 5
14
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Hình 4.1.c: Dùng tay quay gắn vợt đánh banh
d. Máy bắn banh dùng khí nén có ống bắn rất cao :
- Nguyên lí : khí nén – ống bắn rất cao
- Tốc độ : 20mph – 100 mph
- Thời gian giữa 2 lần bắn : 7 s
Hình 4.1.d: Dùng khí nén có ống bắn lên cao
4.2. Đưa ra các phương án thiết kế
a. Bánh masát :
- Mô tả : sử dụng cặp bánh con lăn truyền động ,dựa trên nguyên lí lực
masát
Nhóm 5
15
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Hình 4.2.a: Nguyên lý bánh ma sát
b. Cơ cấu nhờ lực đàn hồi của lò xo nén :
Mô tả : sử dụng lực đàn hồi của lò xo để bắn banh.
Hình 4.2.b: Nguyên lý lò xo nén
c. Hoạt dộng theo ngun lý khí nén:
+ Mơ tả : sử dụng bình có khí được nén lại .sau đó kết hợp với từng chu kì
bắn ,tính tốn dẫn ra một lượng khí thích hợp tạo ra lực bắn ban đầu dẩy
quả banh đi.
Nhóm 5
16
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Hình 4.2.c.2: Nguyên lý khí nén 2
Hình 4.2.c.1: Nguyên lý khí nén 1
d. Hoạt dộng theo ngun lý tay đập:
+ Mơ tả :dùng hệ thống dẫn động cơ học để thực hiện chuyển động đập
banh ,tương tự như con người
Nhóm 5
17
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
Hình 4.2.d: Nguyên lý tay đập
Nhóm 5
18
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
5. Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế
5.1. Đưa ra các ma trận quyết đònh ( đánh giá)
Tiêu chuẩn
Tỉ
trọng
Dễ sử dụng
Ýù tưởng
1
2
3
4
10
C
-
S
S
Đảm bảo vệ sinh
7
H
+
+
S
Dễ lắp đặt, bảo trì
5
U
S
+
-
Tuổi thọ cao
10
A
-
-
S
Dễ vận chuyển
3
N
S
S
-
Kích thước gọn
8
S
+
-
Tốc độ
6
-
-
+
Thẩm mỹ
10
−
-
S
Giá thành
10
S
-
_
Tổng điển +
1
3
1
Tổng điển -
4
4
4
Tổng điển toàn bộ
-3
-1
-3
Tính theo tỉ trọng
-31
-16
-15
Ma trận quyết đònh
a. Đánh giá ý tưởng:
- Chọn ý tưởng 1 làm Chuẩn để so sánh 2 ý tưởng
Nhóm 5
19
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
- Bốn ý tưởng có hai nguyên lí hoạt động hoàn toàn khác nhau.Đều
gắn với motor vận hành đơn giản và dễ sử dụng.
Phương án 1: Máy hoạt động theo nguyên lí bánh masat
+Ưu điểm :
- Dễ chế tạo.
- Dễ điều chỉnh tốc độ động cơ.
- Khơng gây rung,dao động.
- Tạo độ xốy cho quả banh
+ Khuyết điểm :
- Dể gây mòn,hỏng banh
- Khó khăn trong việc truyền dẫn banh vào chính xác vị trí giữa cặp
con lăn.
- Đòi hỏi sự chế tạo và lắp ráp chính xác.
Phương án2: Máy hoạt động theo nguyên lý lò xo
+ Ưu điểm :
- Mới
- Dẫn banh dễ dàng hơn,khơng bị hư banh.
+ Khuyết điểm:
- Khó đảm bảo độ ổn định
- Tốn nhiều cơng hơn bánh ma sát
- Khơng có khả năng tạo độ xốy cho banh.
Phương án 3 : Dùng khí nén
+Ưu điểm :
- Có thể thay đổi được nhiều cấp vận tốc
- Cơ cấu gọn gàng khơng cồng kềnh
- Banh sẽ có tuổi thọ lâu.
+ Khuyết điểm:
- Khơng tạo được độ xốy của banh
- Khó khăn trong q trình nén và giải khí
- Tốn nhiều cơng ,đắt tiền.
Phương án 4: Tay đập
+Ưu điểm :
Nhóm 5
20
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
- Có thể thay đổi hướng trái banh
- Banh ít bị hư hỏng.
- Có khả năng tự động hóa cao
+Khuyết điểm :
- Khơng tạo độ xốy cho banh
- Cơ cấu cồng kềnh
- Cần sự phối hợp chính xác giữa các bộ phận
5.2. Lựa chọn một ý tưởng để triển khai thiết kế
- Cả 4 phương án trên có điểm chung dễ sử dụng, tuổi thọ cũng khá cao,
vận hành trong mọi điều kiện, dễ chỉnh phương hướng của quả banh khi
bắn ra.
- Bên cạnh đó, phương án 1 có bộ phận chặn banh cho banh vào ống
theo 1 chu kì bắn nhất đònh, rất thuận tiện cho người tập
- Và có cơ cấu vitme nâng máy bắn lên để thay đổi độ xiên của banh khi
bay ra.
-
Có tạo lực bắn banh lớn, độ xoáy của banh
- Theo nhóm thì ý tưởng 1 có điểm cao hơn. Do đó nhóm sẽ chọn phương
án 1 để tiến hành thiết kế.
6. Tính toán thiết kế sản phẩm:
6.1.Tính toán động học :
Tính tốn sơ bộ kích thước cơ cấu bắn banh và động lực:
Số liệu từ u cầu khách hàng :
- Vận tốc banh : 15 m/s ( 54 km/h )
- Thời gian giữa hai lần bắn : 4 s
Động học :
-Cơng thức tính quỹ đạo quả banh :
y = x .tg α -
g .x 2
+h
2 × (v. cos α ) 2
Với h là độ cao của banh so với mặt đất trước khi bắn ra
- Số liệu :
+ Máy đặt cách mép cuối sân 2m
Nhóm 5
21
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
+ Tầm xa của banh x = 19 m
+ Vận tốc banh : v0 = 15m / s
- Từ phương trình quĩ đạo ta có chọn kết quả phù hợp sau :
+ h = 0.7m
+ α = 25 0
+ Vị trí ngang lưới có xl = 13.885m
⇒ y l = 13.885 × tg 25 −
9.81 × 13.885 2
+ 0.7 = 2.05m > 1.07 m(tmyc)
2 × (15. cos 25) 2
+Thời gian kết thúc hành trình bắn :
t=
x
19
=
= 1.4 s
v 0 . cos 25 15 × cos 25
Kết quả:
x
α
h
v0
yl
t
19m
25 0
0.7m
15m/s
2.05m
1.4s
6.2.Thông số ban đầu :
Vật liệu chế tạo trục là : thép C45
Chọn tốc độ banh bay ra khỏi 2 bánh masat : v = 15 (m/s)
Công suất truyền cho trục : P1 = 0.75 (KW)
Tốc độ quay : n1 = 1200 (v/ph)
Moment xoắn của trục :
9.55 × 10 6 × P1 9.55 × 10 6 × 0.75
T=
=
= 5968.75 N .mm
n
1200
Lực tiếp tuyến của bánh masát bắn banh tác dụng vào trục là :
Ft =
1000 P1 1000 × 0.75
=
= 50 N
v
15
Chọn trọng lượng của bánh bắn banh là 50N
6.3. Tính toán thiết kế trục 1 :
6.3.1. Bộ bánh masát côn :
Nhóm 5
22
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
240
190
Fa1
δ
Ft1
1
+
45°
δ2
Fa1 = Fr2
Ft2
Fa2 = Fr1
Fn
Fa2
Chọn cặp vật liệu của bánh masat : thép – vải cao su, không bôi trơn.
Có hệ số masat f = 0.5
Tỉ số truyền :
u=
n1
sin δ 1
1
1
=
= cot gδ 1 =
cot g 45 0 = 1
n 2 ε sin δ 2 ε
0.97
Fn =
2 KT1 2 × 1.25 ×
=
= 157 N
fD1
0.5 × 190
Fa1 = Fr 2 = Fn sin δ 1 = 157 sin 45 0 = 111N
Fa 2 = Fr1 = Fn cos δ 1 = 1895 sin 45 0 = 111N
Ft1 = Ft 2 = 50 N
6.3.2. Tính toán chọn đường kính trục :
Tải trọng gây moment uốn cho trục :
-
Lực vòng Ft
-
Lực hướng tâm Fr1 = Fa2
-
Moment tập trung M a1 =
Nhóm 5
Fa1 × D1 111 × 190
=
= 10545 N .mm
2
2
23
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
10545N.mm
50N
5968.75
N.mm
50N
RBx
A
B
50N
RBy
60
5968.75
C N.mm D
RDy
111N
45
RDx
z
x
y
40
10545N.mm
mp zy
50N
RBy=
111N
261.6N
RDy=
100.6N
4024N
Mx
3000N
6521N
mp zx
50N
RBx=
91.2N
3000N.mm
50N
RDx=
8.8N
352N.mm
My
T
5968.75N.mm
(1)chọn vật liệu làm trục là thép C45, chọn sơ bộ ứng suất uốn cho phép [
σ ] = 70Mpa
(2)Vẽ biểu đồ và tính toán tìm phản lực tại các gối tựa và tính các
môment:
-
Trong mp zy :
R By = 261.6 N
R Dy = 100.6 N
-
Trong mp zx :
R Bx = 91.2 N
RDx = 8.8 N
(3)Vẽ biểu đồ moment ( hình trên)
(4) Tính moment tương đương tại các tiết diện nguy hiểm :
M x = 3000 N .mm
B M y = 3000 N .mm
T = 5968.75 N .mm
Nhóm 5
24
Máy bắn banh tennis
GVHD: Huỳnh Công Lớn
M x = 6521N .mm
C M y = 352 N .mm
T = 5968.75 N .mm
M B = 3000 2 + 3000 2 + 0.75 × 5968.75 2 = 6687.3N .mm
M C = 65212 + 352 2 + 0.75 × 5968.75 2 = 8328.5 N .mm
Tiết diện tại C là nguy hiểm nhất nên ta tính toán chọn trục tại C
(5) Đường kính trục :
d ≥3
MC
8328.5
=3
= 11.85mm
0.1[σ ]
0.1 × 50
Vò trí tại C có rãnh then nên ta chọn d = 13.2mm
Ta chọn đường kính trục lớn hơn để đảm bảo trục hoạt động bền và
lâu hơn: d = 20 mm
6.3.3. Chọn 2 bi đỡ chặn :
(1) Chọn ổ bi đỡ chặn với đường kính trong 30 mm.
Chọn ổ đỡ chặn .
(2) Lực dọc trục giữa 2 ổ bi : Fa = Fa1 = 111N
Tải trọng hướng tâm tác dụng lên ổ bi tại B và D:
2
2
FrB = RBy + RBx = 261.6 2 + 91.2 2 = 277 N
2
2
FrD = R Dy + R Dx = 100.6 2 + 8.8 2 = 101N
Nhóm 5
25
