Ứng dụng thiết kế ngược trong thiết kế và tính bền cản xe ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.12 MB, 98 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG THIẾT KẾ NGƯỢC TRONG THIẾT KẾ
VÀ TÍNH BỀN CẢN XE Ô TÔ
SVTH: VÕ TRƯỜNG VINH
MSSV: 15145425
SVTH: TRỊNH HUỲNH ĐỨC
MSSV: 15145224
GVHD: Th.S THÁI HUY PHÁT
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ỨNG DỤNG THIẾT KẾ NGƯỢC TRONG THIẾT KẾ
VÀ TÍNH BỀN CẢN XE Ô TÔ
SVTH: VÕ TRƯỜNG VINH
MSSV: 15145425
SVTH: TRỊNH HUỲNH ĐỨC
MSSV: 15145224
GVHD: Th.S THÁI HUY PHÁT
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2019
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TP. HỒ CHÍ MINH
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày 22 tháng 07 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Võ Trường Vinh
Trịnh Huỳnh Đức
MSSV: 15145425
MSSV: 15145224
Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ
Mã ngành đào tạo: 52510205
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Mã hệ đào tạo: 01
Khóa: 2015 - 2019
Lớp: 151452
1. Tên đề tài :
Ứng dụng thiết kế ngược trong thiết kế và tính bền cản xe ơ tơ
2. Nhiệm vụ đề tài
- Nghiên cứu tổng quát công nghệ thiết kế ngược, thiết bị sử dụng, quy trình tạo mẫu và
các phần mềm ứng dụng xử lý mẫu.
- Nghiên cứu chuẩn thiết kế bề mặt vỏ ô tô.
- Phương pháp kiểm tra và đánh giá quy trình thiết kế ngược.
- Nghiên cứu các vật liệu, tính chất, độ bền của cản ơ tơ.
- Nghiên cứu tổng quan về phần mềm tính bền vật liệu.
3. Sản phẩm của đề tài
- File nội dung đề tài.
- Các chi tiết thiết kế được xử lý từ file scan 3D.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài : 26/03/2019
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 22/07/2019
6. Ngày dự kiến bảo vệ : 27/07/2019
TRƯỞNG BỘ MÔN
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: Ứng dụng thiết kế ngược trong thiết kế và tính bền cản xe ơ tơ
Họ và tên sinh viên: Võ Trường Vinh
Trịnh Huỳnh Đức
MSSV: 15145425
MSSV: 15145224
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ................................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): ..................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019
Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Ứng dụng thiết kế ngược trong thiết kế và tính bền cản xe ơ tơ
Họ và tên sinh viên: Võ Trường Vinh
Trịnh Huỳnh Đức
MSSV: 15145425
MSSV: 15145224
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1.
Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không):...........................................................
2.
Điểm đánh giá (theo thang điểm 10)................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
năm 2019
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Ứng dụng thiết kế ngược trong thiết kế và tính bền cản xe ơ tơ
Họ và tên sinh viên:
Võ Trường Vinh
MSSV: 15145425
Trịnh Huỳnh Đức
MSSV: 15145224
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh
đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
năm 2019
LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện nghiên cứu, đồ án “Ứng dụng thiết kế ngược trong thiết
kế và tính bền cản xe ơ tơ” ngồi sự nỗ lực làm việc của bản thân, chúng em đã nhận
được sự giúp đỡ nhiệt tình từ phía gia đình, thầy cơ và tập thể bạn bè giúp em hoàn thành
đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, thầy
cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực, trong suốt 4 năm học tập chúng em đã được trau dồi
rất nhiều về kiến thức, kỹ năng và tư tưởng đạo lý tốt, cùng với đó là một thái độ dám
học dám làm, một thái độ tốt trước khi bước vào trường đời với những khát vọng và
tương lai.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Thái Huy Phát đã hết sức nhiệt tình và tâm
huyết giúp đỡ chúng em, luôn quan tâm và theo dõi chúng em khi hướng dẫn chúng em
về cả chuyên môn, hỗ trợ thiết bị, dụng cụ… tạo điều kiện tốt nhất để chúng em được
hồn thành đồ án này.
Chúng em vơ cùng cảm ơn các quý thầy cô trong Hội đồng phản biện vì đã dành thời
gian để xem xét đồ án tốt nghiệp của chúng em, để đọc duyệt bài đồ án tốt nghiệp và đưa
ra những lời nhận xét, đóng góp ý kiến quý báu để đồ án của chúng em trở nên hồn
thiện hơn.
Trong q trình thực hiện đề tài, chúng em đã cố gắng thực hiện, đạt được những kết
quả nhất định, tuy nhiên chắc chắn vẫn còn nhiều sai sót. Rất mong nhận được sự đóng
góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Vấn đề nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quát công nghệ thiết kết ngược, thiết bị sử dụng, quy trình tạo
mẫu, phần mềm ứng dụng xử lý mẫu, kiểm tra thành phẩm.
- Nghiên cứu các chuẩn đánh giá các bề mặt thiết kế vỏ ô tô.
- Nghiên cứu các vật liệu, tính chất, độ bền của cản ơ tơ.
- Nghiên cứu tổng quan về phần mềm tính bền vật liệu.
- Viết bài thuyết minh.
Hướng tiếp cận
- Tài liệu sách thư viện.
- Mạng truyền thông.
- Kiến thức từ giáo viên hướng dẫn.
Kết quả đạt được
- Nắm được quy trình xử lý mẫu scan 3D.
- Nắm được quy trình thiết kế dựa trên file scan bằng phần mềm Catia.
- Nắm được các chuẩn thiết kế, đánh giá trong quá trình thiết kế.
- Nắm được quy trình tính bền thử nghiệm trên phần mềm Ansys Workbench.
ii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN …………………………………………………………………………...i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI ..........................................................................................................ii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................ viii
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI………………………………………………1
1.1. Lý do chọn đề tài. .................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................... 2
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu ..................................................................................... 2
1.3. Giới hạn đề tài ....................................................................................................... 3
1.4. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 3
1.5. Các bước thực hiện................................................................................................ 3
1.6. Kế hoạch nghiên cứu ............................................................................................. 3
CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM CATIA VÀ ANSYS TRONG THIẾT KẾ VÀ TÍNH
BỀN..................................................................................................................................5
2.1. Giới thiệu phần mềm ............................................................................................. 5
2.2. Giới thiệu phần mềm Catia ................................................................................... 5
2.2.1. Một số ứng dụng của phần mềm Catia .......................................................... 6
2.1.2. Chức năng của các module chính trong Catia.............................................. 10
2.3. Tổng quan về Ansys Workbench ........................................................................ 14
iii
2.3.1. Quy trình thực hiện mơ phỏng Ansys trên Workbench ............................... 19
2.4. Kết luận chương 2 ............................................................................................... 20
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ NGƯỢC VÀ CATIA TRONG THIẾT KẾ NGƯỢC CẢN XE
Ô TÔ…….…………………………………………………………………….……….21
3.1. Tổng quan về thiết kế ngược ............................................................................... 21
3.1.1. Ưu điểm của công nghệ thiết kế ngược ....................................................... 21
3.1.2. Nhược điểm của công nghệ thiết kế ngược.................................................. 22
3.2. Ứng dụng của công nghệ thiết kế ngược trong ngành công nghệ ô tô ............... 22
3.3. Thiết bị quét scan Atos ........................................................................................ 25
3.4. Quy trình thiết kế ngược ..................................................................................... 25
3.4.1. Giai đoạn 1 : Chọn mẫu quét ....................................................................... 27
3.4.2. Giai đoạn 2 : Quét Scan 3D cản ô tô bằng máy GOM ................................. 28
3.4.3. Xử lý file scan bằng phần mềm Catia. ......................................................... 33
3.5. Kết luận chương 3 ............................................................................................... 41
CHƯƠNG 4: KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ NGƯỢC………...42
4.1. Kiểm tra bằng dụng dụ đo ................................................................................... 42
4.2. Kiểm tra bằng phần mềm .................................................................................... 47
4.3. Tiêu chuẩn về bề mặt trong thiết kế khung vỏ ô tô ............................................. 47
4.3.1. Khái niệm A-Class Surface .......................................................................... 48
4.3.2. Tiêu chuẩn về A-Class Surface .................................................................... 49
4.3.3. Minh họa và so sánh, kiểm tra chất lượng mặt phẳng khi thiết kế .............. 54
iv
CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS TRONG TÍNH TỐN BỀN CẢN
TRƯỚC Ô TÔ ................................................................................................................ 61
5.1. Các giả thiết cho bài tốn tính bền cản trước ơ tơ ............................................... 61
5.2. Tiền xử lý – nhập mơ hình mơ phỏng ................................................................. 61
5.3. Chọn vật liệu và tính chất của vật liệu ................................................................ 62
5.3.1. Vật liệu ABS plastic ..................................................................................... 62
5.3.2. Vật liệu Composite (E-Glass) ...................................................................... 63
5.3.3. Vật liệu hợp kim nhôm ................................................................................ 64
5.4. Chia lưới mơ hình và kiểm tra chất lượng lưới ................................................... 64
5.5. Thiết lập và giải bài toán ..................................................................................... 66
5.5.1. Đặt điều kiện biên cho mơ hình ................................................................... 66
5.5.2. Tính tốn lực đặt vào cản xe ........................................................................ 66
5.5.3. Đặt lực tác động vào cản xe ......................................................................... 68
5.5.4. Thiết lập điều khiển giải............................................................................... 69
5.6. Khai thác kết quả tính từ phần mềm ................................................................... 70
5.6.1. Khối lượng ................................................................................................... 70
5.6.2. Độ chuyển vị ................................................................................................ 71
5.6.3. Ứng suất sinh ra trong cản xe....................................................................... 73
5.7. Hệ số Poison’s ..................................................................................................... 76
5.8. Tổng hợp kết quả và nhận xét ............................................................................. 77
5.9. Kết luận chương 5 ............................................................................................... 78
v
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 79
6.1. Kết Luận .............................................................................................................. 79
6.2. Kiến Nghị ............................................................................................................ 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 80
vi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Nghĩa tiếng anh
Nghĩa tiếng việt
RE
Reverse Engineering
Công nghệ thiết kế ngược
GOM
CATIA
CAD
Geselleschaft für Optische
Messtechnik (GOM)
Đo lường quang học
Computer Aided Tri-dimensional
Ứng dụng tương tác ba chiều bằng
Interactive Application
máy tính
Computer Aided – Design
Là khoa học nghiên cứu ứng dụng
máy tính hỗ trợ trong thiết kế.
Là tạo dữ liệu đầu vào cho các
CAM
Computer Aided – Manufacturing
máy điều khiển số (chương trình
gia cơng cho máy điều khiển số).
Cơng nghệ liên quan đến việc sử
CAE
Computer Aided Engineering
dụng hệ thống máy tính để phân
tích đối tượng hình học CAD
NHTSA
National Highway Traffic Safety
Administration
Cục quản lý an tồn giao thơng
vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Thiết kế cơ khí bằng Catia ............................................................................... 7
Hình 2.2: Thiết kế động cơ tàu thủy bằng Catia .............................................................. 7
Hình 2.3: Xe ơ tơ được thiết kế và mơ phỏng bằng phần mềm CATIA .......................... 8
Hình 2.4: Mơ phỏng gia cơng phay bằng Catia ............................................................... 8
Hình 2.5: Phân tích động lực học bằng Catia................................................................... 9
Hình 2.6: Ứng dụng Catia trong thiết kế ngược............................................................... 9
Hình 2.7: Thiết kế xây dựng kiến trúc bằng Catia ......................................................... 10
Hình 2.8: Module Mechanical Design ........................................................................... 11
Hình 2.9: Module Shape ................................................................................................ 12
Hình 2.10: Module Machining ....................................................................................... 13
Hình 2.11: Module Machining Simulation .................................................................... 13
Hình 2.12: Thanh cơng cụ Tootbox ............................................................................... 16
Hình 2.13: Sơ đồ phân tích cơ bản ................................................................................. 17
Hình 2.14: Sơ đồ chia sẻ dữ liệu giữa các bộ giải .......................................................... 18
Hình 2.15: Nhập mơ hình CAD vào Workbench ........................................................... 19
Hình 3.1: Phát thảo kiểu dáng xe ơ tơ ............................................................................ 23
Hình 3.2: Tạo mơ hình ơ tơ bằng đất sét ........................................................................ 23
Hình 3.3: Quét scan mẫu đất sét đã thiết kế ................................................................... 24
Hình 3.4: Thiết kế bằng máy tính dựa theo file scan ..................................................... 24
Hình 3.5: Máy quét ATOS ............................................................................................. 25
Hình 3.6: Quy trình thiết kế ngược và thuận.................................................................. 26
Hình 3.7: Tháo cản xe Toyota Hybrid Prius .................................................................. 27
Hình 3.8: Cản xe Toyota Prius ....................................................................................... 27
Hình 3.9: Khởi tạo cho máy quét ................................................................................... 28
Hình 3.10: Calib máy scan hồn thành .......................................................................... 29
Hình 3. 11: Điểm dán chi tiết ......................................................................................... 29
viii
Hình 3.12: Quét scan cản xe bằng máy ATOS – GOM ................................................. 32
Hình 3.13: File STL cản xe Toyota ............................................................................... 33
Hình 3.14: Các cơng cụ chính thực hiện trong thiết kế ngược ...................................... 33
Hình 3.15: Các lệnh được lấy từ mơ đun khác............................................................... 34
Hình 3.16: Tạo các đường Curve trên file Scan ............................................................. 35
Hình 3.17: Giao diện khi sử dụng lệnh Activate............................................................ 36
Hình 3.18: Giao diện lệnh Activate................................................................................ 36
Hình 3.19: Giao diện lệnh Power Fit ............................................................................. 37
Hình 3.20: Tạo Surface theo file Scan ........................................................................... 38
Hình 3.21: Xử Lý một nữa bề mặt file scan ................................................................... 38
Hình 3.22: Giao diện lệnh Deviation Analys ................................................................. 39
Hình 3.23: Kiểm tra dung sai file scan so với file thiết kế............................................. 40
Hình 3.24: Cản xe sau khi đối xứng ............................................................................... 40
Hình 3.25: Giao diện lệnh tăng bề dày........................................................................... 41
Hình 3.26: Cản xe sau khi được tăng bề dày ................................................................. 41
Hình 4.1: Một số dụng cụ đo .......................................................................................... 42
Hình 4.2: Thước kéo ...................................................................................................... 43
Hình 4.3: Đo chiều dài cản ơ tơ..................................................................................... 43
Hình 4.4: Đo chiều cao của cản ..................................................................................... 44
Hình 4.5: Đo kích thước vùng nối chi tiết...................................................................... 44
Hình 4.6: Đo chiều dài khe gió ...................................................................................... 45
Hình 4.7: Hình chiếu đứng file xử lý scan ..................................................................... 46
Hình 4.8: Hình chiếu bằng file xử lý scan ..................................................................... 46
Hình 4.9: Kiểm tra dung sai giữa file thiết kế và file scan 3D....................................... 47
Hình 4.10: Bề mặt hạng A trên ơ tơ ............................................................................... 48
Hình 4.11: Cung bo theo các chỉ tiêu liên tục mặt phẳng .............................................. 49
Hình 4.12: Các trường hợp liên tục mặt phẳng .............................................................. 50
ix
Hình 4.13: Sự liên tục G0 của đường............................................................................. 51
Hình 4. 14: Liên tục G1 giữa 2 mặt bề mặt .................................................................... 52
Hình 4.15: Sự liên tục G2 giữa 2 đường cong ............................................................... 53
Hình 4.16: Dùng lệnh khống chế liên tục G .................................................................. 53
Hình 4.17: Giao diện lệnh kiểm tra vân ngựa ................................................................ 55
Hình 4.18: Kiểm tra sự liên tục mặt bằng lệnh tạo vân ngựa ........................................ 56
Hình 4.19: Giao diện lệnh Connect Checker ................................................................. 57
Hình 4.20: Sự liên tục độ cong của đường ..................................................................... 58
Hình 4.21: Đo thơng số độ cong C1, C2 ........................................................................ 59
Hình 4.22: Kiểm tra sự liên tục G2 ................................................................................ 59
Hình 4.23: Kiểm tra độ liên tục G2 sau khi điều chỉnh ................................................. 60
Hình 5. 1: Module Static Structural ............................................................................... 62
Hình 5.2: Tính chất vật liệu ABS plastic ....................................................................... 63
Hình 5.3: Tính chất vật liệu E-Glass .............................................................................. 63
Hình 5.4 Tính chất vật liệu Aluminum alloy ................................................................. 64
Hình 5.5: Mơ hình sau khi chia lưới .............................................................................. 65
Hình 5.6: Hai mặt của đầu cản sau khi được cố định .................................................... 66
Hình 5.7: Thơng số của xe Toyota Hybrid prius 2008................................................... 67
Hình 5.8: Thiết lập đặt lực tác động vào cản xe............................................................. 68
Hình 5.9: Đặt lực tác dụng vào cản xe ........................................................................... 69
Hình 5.10: Thiết lập điều khiền giải cho ra kết quả chuyển vị ...................................... 69
Hình 5.11: Thiết lập điều khiển giải cho biết ứng suất sinh ra trong cản xe ................. 70
Hình 5.12: Độ chuyển vị sau khi lực tác động vào cản xe Composite .......................... 71
Hình 5.13: Độ chuyển vị sau khi lực tác động vào cản xe nhựa ABS ........................... 72
Hình 5.14: Độ chuyển vị sau khi lực tác động vào cản xe hợp kim nhôm .................... 73
Hình 5.15: Ứng suất sinh ra trong cản xe Composite .................................................... 73
Hình 5.16: Ứng suất sinh ra trong cản xe nhựa ABS ..................................................... 74
x
Hình 5.17: Ứng suất sinh ra trong cản xe hợp kim nhôm .............................................. 75
xi
DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1: Bảng so sánh kích thước giữa file mẫu và file thiết kế ................................. 45
Bảng 5.1: Tiêu chuẩn lưới và khối lượng bản thân cản ................................................. 65
Bảng 5.2: Khối lượng và thể tích của cản xe bằng vật liệu Composite ......................... 70
Bảng 5.3: Khối lượng và thể tích của cản xe bằng vật liệu nhựa ABS .......................... 71
Bảng 5.4: Khối lượng và thể tích của cản xe bằng hợp kim nhôm ................................ 71
Bảng 5.5: Kết quả độ chuyển vị của cản xe Composite ................................................. 72
Bảng 5.6: Kết quả độ chuyển vị của cản xe nhựa ABS ................................................. 72
Bảng 5.7: Kết quả độ chuyển vị của cản xe hợp kim nhôm .......................................... 73
Bảng 5.8: Ứng suất Von-Mises sinh ra trong cản xe Composite ................................... 74
Bảng 5.9: Ứng suất Von-Mises sinh ra trong cản xe nhựa ABS ................................... 75
Bảng 5.10: Ứng suất Von-Mises sinh ra trong cản xe hợp kim nhôm ........................... 76
Bảng 5.11: Bảng tổng hợp kết quả tính bền ................................................................... 77
xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Hiện này với ngành công nghệ 4.0 đang phát triển một cách chóng mặt. Bên cạnh đó
sự phát triển nhanh chóng của ngành cơng nghiệp ơ tơ, xe đang trở thành một phương
tiện rất quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, đồng thời yêu cầu về đổi
mới và thời trang luôn là một yêu cầu quan trọng trong thiết kế xe hiện nay.
Xu hướng hiện nay của việc sản xuất ô tô vừa kết hợp việc nghiên cứu thực tiễn, cơng
nghệ hiện đại vừa tích hợp sử dụng các phần mềm CAD/CAM để thiết kế tạo ra mơ hình
ảo và sản xuất ra chi tiết thực tế và sử dụng CAE để kiểm tra các thông số như dịng
chảy, tính bền…của các mẫu thiết kế.
Đối với các nhà sản xuất, nó là cơ hội và cũng là thách thức, để đảm bảo chất lượng
tốt hơn, độ chính xác cao hơn. Các nhà sản xuất ơ tơ hiện nay đã có thêm một giải pháp
cho việc nâng cao hiệu quả và chất lượng đó chính là việc ứng dụng công nghệ Scan 3D
vào thiết kế và sản xuất ô tô.
Các doanh nghiệp ô tô ở việt nam cũng đã và đang phát triển lĩnh vực sản xuất ô tô,
các chi tiết, bộ phận của ô tô. Tiêu biểu như công ty Cổ phần ô tô Trường Hải, công ty
Cổ phần ô tô Việt hàn – Hyundai, công ty Samco… Mới đây nhất là tập đoàn Vingroup
mở nhà máy Vinfast để mở rộng việc sản xuất ô tô tạo nên thương hiệu ô tô Việt nam.
Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM là một trong các trường nổi tiếng Việt
nam về chất lượng đào tạo, nhất là trong lĩnh vực ô tô. Mục tiêu đào tạo của trường là
đào tạo ra những kỹ sư có năng lực và chuyên môn. Ngành chủ yếu đào tạo ra nguồn
nhân lực bên mảng kinh doanh, dịch vụ và sửa chữa ô tô. Nhưng hiện tại Việt Nam đã
sản xuất được ô tô riêng cho Việt Nam. Chính vị vậy chúng ta nên đẩy mạnh chương
trình đào tạo về lập trình, thiết kế để giúp sinh viên có nhiều hướng đi trong công việc.
Kỹ thuật ngược ra đời từ những năm 1990 và được hoàn thiện dần theo sự phát triển
của máy tính và các phần mềm hổ trợ thiết kế ba chiều. Hiện nay ngành công nghệ xử lý
tái tạo ngược này đang rất phát triển trên cả thể giới lẫn Việt Nam. Với rất nhiều công
1
dụng như phục hồi sản phẩm, tạo khuôn cho sản phẩm giúp việc sản xuất hàng loạt các
chi tiết. Bên cạnh đó cịn có thể tính tốn bền kết cấu, va chạm, bền mỏi cho các chi tiết.
Điều đó chính là lý do giúp chúng em chọn đề tài tốt nghiệp “ Ứng dụng thiết kế
ngược trong thiết kế và tính bền cản xe ơ tơ”. Trong đề tài chúng em tập trung vào
ứng dụng thiết kế ngược cản trước ô tô để tính bền va chạm chi tiết. Từ đó đưa ra kết
luận đánh giá so sánh cản trước xe Toyota Hybrid Prius giữa các vật liệu composite,
nhôm và nhựa ABS. Nhằm giúp các bạn học sinh, sinh viên dễ dàng tiếp thu và học tập
đạt được hiệu quả cao.
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu
- Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên, có
thể hướng dẫn các sinh viên chi tiết qua từng bài giảng lý thuyết.
- Giúp sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào thực hành.
- Sinh viên có điều kiện quan sát mơ hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được
công nghệ thiết kế ngược và ứng dụng nó để thiết kế ra các chi tiết ơ tơ.
- Giúp sinh viên nắm được các bước tính bền thử nghiệm độ bền các chi tiết bằng
nhiều vật liệu khác nhau.
- Góp phần đa dạng hóa phương tiện và phương pháp dạy thực hành trong giáo dục
và đào tạo.
1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Thu thập các tài liệu về phần mềm thiết kế Catia và Ansys Workbench .
- Thu thập tài liệu liên quan về thiết kế ngược.
- Tìm hiểu phần mềm thiết kế ngược.
- Tiến hành thiết kế và tính bền cản ơ tơ và đưa ra nhận xét.
- Biên soạn, viết tập thuyết trình đề tài tốt nghiệp.
2
1.3. Giới hạn đề tài
Với yêu cầu về nội dung, các mục tiêu và thời gian có hạn cộng với nguồn tài liệu
hiện có, đề tài chỉ giới hạn tập trung thiết kế cản trước ô tô với công nghệ thiết kế ngược,
lập quy trình thiết kế, sử dụng phần mềm Ansys tính bền từ đó đưa ra nhận xét sản phẩm.
Vì vậy đề tài khơng đề cập đến cơng đoạn sản xuất thực tế.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành đề tài nhóm đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu, trong đó là
những phương pháp như: Tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan. Học hỏi
những kinh nghiệm từ thầy cơ, bạn bè… Từ đó tìm ra những ý tưởng mới để hình thành
đề cương của đề tài cũng như cách thiết kế bằng phần mềm.
1.5. Các bước thực hiện
- Thu thập, tham khảo tài liệu.
- Scan cản trước ô tô.
- Thiết kế cản xe ô tô dựa trên file scan 3D bằng phần mềm Catia.
- Tiến hành tính bền cản ơ tơ bằng phần mềm Ansys Workben.
- Tiến hành xuất bản vẽ kiểm tra các thơng số.
- Phân tích và tổng hợp tài liệu.
- Dịch tài liệu.
- Viết thuyết trình.
1.6. Kế hoạch nghiên cứu
Đề tài được thực hiện trong vịng 6 tuần, các cơng việc được bố trí như sau:
- Giai đoạn 1:
+ Thu thập tài liệu xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục tiêu
nghiên cứu.
+ Scan cản trước xe Toyota Hybrid Prius với máy quét scan 3D .
+ Thi công thiết kế cản trước xe ô tô Toyota Hybrid Prius trên phần mềm sử dụng
cho thiết kế ngược.
3
+ Tiến hành tính bền file cản xe thiết kế bằng phần mềm Ansys.
+ Tiến hành đo đạc, kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm.
- Giai đoạn 2:
+ Thu thập các tài liệu liên quan tới công nghệ thiết kế ngược.
+ Thu thập các tài liệu liên quan đến các chuẩn thiết kế, cách kiểm tra trong quy
trình thiết kế bề mặt vỏ ô tô.
+ Dịch tài liệu và tìm hiểu cơng nghệ thiết kế ngược.
+ Thu thập các tài liệu liên quan đến q trình tính bền bằng phần mềm Ansys
Workbench.
+ Viết báo cáo cho đề tài.
4
CHƯƠNG 2: PHẦN MỀM CATIA VÀ ANSYS TRONG
THIẾT KẾ VÀ TÍNH BỀN
2.1. Giới thiệu phần mềm
Vào năm 2019 với sự phát triển mạnh mẽ của ngành cơng nghiệp cơ khí ô tô thì việc
ứng dụng các phần mềm thiết kế, tính tốn bền vào việc chế tạo, sản xuất và lắp ráp, cải
tiến các sản phẩm là rất quan trọng. Các phần mềm này không những mô phỏng một
cách gần đúng các mơ hình thực tế mà cịn giúp tối ưu hóa được một số kết cấu khơng
cần thiết, giảm được chi phí sản xuất, giảm được các cơng đoạn kiểm tra đánh giá. Trước
đây, các phần mềm dùng để thiết kế cơ khí, lắp ráp và mơ phỏng động lực học thường
khơng thể tính tốn được các bài tốn cơ học vật rắn, cơ học thủy khí, các bài tốn tính
bền kết cấu, các bài tốn động, các bài tốn tuyến tính và phi tuyến, các bài tốn về điện
từ trường, các bài tốn tương tác đa vật lí…Ngược lại, các phần mềm ứng dụng trong
tính tốn thì khơng có khả năng thiết kế, mơ phỏng và lắp ráp. Những năm gần đây, nhờ
việc phát triển của các phần mềm công nghiệp và sự hợp tác của các nhà cung cấp phần
mềm đã giải quyết được các vấn đề đặt ra. Catia là một phần mềm ứng dụng mạnh trong
việc thiết kế cơ khí, lắp ráp, mơ phỏng động học… Kết nối và tương tác hai chiều được
với phần mềm Ansys ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật vũ trụ, hàng không, công
nghiệp ô tô, kết cấu-cơ học…đưa ra các ngành cơng nghiệp nói chung và cơng nghiệp ơ
tơ nói riêng ngày càng phát triển.
2.2. Giới thiệu phần mềm Catia
Catia được viết tắt từ cụm từ (Computer Aided ThreeDimensional Interactive
Application). Có nghĩ là “Xử lí tương tác khơng gian ba chiều có sự hỗ trợ của máy
tính”, Catia là một bộ phận phần mềm thương mại phức hợp CAD/CAM/CAE được hãng
Daussault Systemes (Đây là một công ty của Pháp phát triển phần mềm chuyên dùng
thiết kế máy bay) phát triển và IBM là nhà phân phối trên tồn thế giới. Catia được viết
bằng ngơn ngữ C++. Phần mềm Catia là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và
mạnh mẽ nhất hiện nay, là tiêu chuẩn của thế giới khi giải quyết hàng loạt các bài toán
5
lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Cơ khí, tự động hóa, cơng nghiệp ơ tơ, xây
dựng, tàu thủy và cao hơn là cơng nghiệp hàng khơng. Nó giải quyết công việc một cách
triệt để, từ khâu thiết kế mơ hình CAD (Computer Aided Design) đến khâu sản xuất dựa
trên cơ sở CAM (Computer Aided Manufacturing), khả năng phân tích tính tốn, tối ưu
hóa lời giải dựa trên chức năng CAE (Computer Aided Enginneering) của phần mềm
Catia.
2.2.1. Một số ứng dụng của phần mềm Catia
Catia được chia làm 3 cấp độ:
- Cấp độ 1 (Platform 1): Bao gồm các module hỗ trợ thiết kế.
- Cấp độ 2 (Platform 2): Bao gồm các module hỗ trợ thiết kế và phân tích, mơ
phỏng.
- Cấp độ 3 (Platform 3): Bao gồm module cấp độ 2 và các module phân tích chính
xác trong cơng nghiệp hạng nặng như: Hàng khơng, ơ tơ, đóng tàu…
Một số ứng dụng của phần mềm Catia:
- Catia trong thiết kế cơ khí: Ứng dụng này cho phép thiết kế cơ các chi tiết cơ khí,
tạo lập sản phẩm lắp ghép, thiết kế hàn, thiết kế khuôn, thiết kế kim loại tấm, thiết
kế khung dây và bề mặt, xuất bản vẽ 2D từ mơ hình 3D có sẵn.
6
- Ứng dụng Catia trong thiết kế cơ khí.
Hình 2.1: Thiết kế cơ khí bằng Catia
- Catia ứng dụng trong thiết kế ơ tơ, máy bay, tàu thủy.
Hình 2.2: Thiết kế động cơ tàu thủy bằng Catia
7
