BÀI tập lớn MH QTTKKT tên đề tài THIẾT kế BĂNG tải

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 lịch trình sau: 3,4 Phân tích nhiệm vụ thiết kế: Mô tả nhóm thiết kế Phát biểu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÀI TẬP LỚN MH QTTKKT

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BĂNG TẢI

Giáo viên hướng dẫn: GS TS Nguyễn Thanh Nam

MSSV: 1912115

TP HCM – 202…

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Bộ Môn CSTKM

Khoa: Cơ Khí BÀI TẬP LỚN

-oOo - MÔN HỌC: QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ KỸ THUẬT

TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế băng tải

Sinh viên thực hiện 1: Nguyễn Phước Thiện MSSV: 1912115

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 lịch trình sau:

3,4 Phân tích nhiệm vụ thiết kế:

Mô tả nhóm thiết kế Phát biểu bài toán thiết kế

5 Lập kế hoạch thực hiện:

Các bước tiến hành thiết kế Sử dụng biểu đồ thanh lập lịch trình thiết kế

6 Xác định các yêu cầu khách hàng của bài toán thiết kế:

Xác định yêu cầu khách hàng

7 Xác định các yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế:

Sử dụng ngôi nhà chất lượng’ (phương pháp QFD) xác định yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm

8 Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế:

Tham khảo các nghiên cứu trong và ngồi nước (bài báo, patents) Tham khảo các thiết kế liên quan

Đưa ra các phương án thiết kế

9 Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế:

Đưa ra các ma trận quyết định (đánh giá) Lựa chọn một ý tưởng để triển khai thiết kế

Tính tốn thiết kế các bộ truyền động cho sản phẩm:

Bản vẽ chung; Bản vẽ lắp, bảng kê chi tiết; Bản vẽ chi tiết

13 Đánh giá sản phẩm (theo 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

14 Viết thuyết minh và báo cáo:

Thuyết minh có tờ nhiệm vụ, trình bày như một báo cáo kỹ thuật Báo cáo tóm tắt dưới dạng Powerpoint

15 Nộp bài

Giáo viên hướng dẫn: GS.TS Nguyễn Thanh Nam Chữ ký:

Bảng kiểm tra tiến độ thực hiện:

Tên SV T.3 T.4 T.5 T.6 T.7 T.8 T.9 T.10 T.11 T.12 T.13 T.14 T.15

I PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ

1 Thành lập nhóm thiết kế

Sinh viên thực hiện 1: Nguyễn Phước Thiện….

Sinh viên 1 tự đánh giá vai trò theo các câu hỏi trắc nghiệm như sau:

Sinh viên thực hiện 2: Nguyễn Thanh Minh

Sinh viên 2 tự đánh giá vai trò theo các câu hỏi trắc nghiệm như sau:

Phân công vai trò:

2 Phát biểu bài toán thiết kế

a Giới thiệu tổng quan, tìm hiểu các nghiên cứu trong và ngoài nước, làm rõ sự cần thiết phải nghiên cứu thiết kế

e Thị trường mục tiêu

…

f Giả thiết và ràng buộc

…

II LẬP KẾ HOẠCH THIẾT KẾ SẢN PHẨM

Bước 1: Xác định nhiệm vụ thiết kế.

Một nhóm gồm 2 thành viên, thực hiện đề tài: Thiết kế băng tải

Bước 2: Phát biểu mục tiêu và nội dung cho mỗi nhiệm vụ

- Nhiệm vụ 1:

+ Tên nhiệm vụ: Lập kế hoạch

+ Mục tiêu: Xác định được công việc, nguồn nhân lực, lịch trình thiết kế

+ Tên nhiệm vụ: Xác định nhu cầu khách hàng

+ Mục tiêu: Nắm bắt được nhu cầu, mong muốn của khách hàng cụ thể đối với sản

phẩm

+ Nội dung: Gặp gỡ khách hàng

- Nhiệm vụ 3:

+ Tên nhiệm vụ: Phân tích nhiệm vụ thiết kế

+ Mục tiêu: Những yêu cầu rõ ràng, cụ thể và cô đọng để biên dịch sang các thông

số kỹ thuật

+ Nội dung:

Thu thập tổng hợp nhu cầu khách hàng.

Phân tích nhu cầu khách hàng thành các yêu cầu rõ ràng, cụ thể, cô đọng

- Nhiệm vụ 4:

+ Tên nhiệm vụ: Xác định yêu cầu kỹ thuật

+ Mục tiêu: Xác định các yêu cầu, thông số kỹ thuật cụ thể để tiến hành thiết kế sản

phẩm

+ Nội dung:

Sử dụng phương pháp QFD và ngôi nhà chất lượng để xác định các yêu cầu kỹ thuật

từ nhu cầu của khách hàng và các yếu tố cạnh tranh

- Nhiệm vụ 5:

+ Tên nhiệm vụ: Đưa ra ý tưởng thiết kế

+ Mục tiêu: Đưa ra ý tưởng cho từng chức năng con và tổng hợp thành các ý tưởng

chung cho thiết kế sản phẩm

+ Nội dung:

Phân tích các chức năng thành các chức năng con, cốt lõi

Tham khảo các thiết kế liên quan

Đưa ra ý tưởng cho từng chức năng con và tổng hợp thành các ý tưởng cho sản phẩm

- Nhiệm vụ 6:

+ Tên nhiệm vụ: Đánh giá ý tưởng, chọn phương án thiết kế

+ Mục tiêu: Lựa chọn ý tưởng thiết kế

+ Nội dung:

Sử dụng ma trận quyết định để so sánh và chọ ý tưởng thiết kế

- Nhiệm vụ 7:

+ Tên nhiệm vụ: Tính toán thiết kế sản phẩm

+ Mục tiêu: Thiết kế toàn bộ sản phẩm

+ Nội dung:

Thiết kế chi tiết các bộ phận theo phương pháp mô đun hóa

Thiết kế hình dáng, kết cấu, xây dựng hình dáng mô hình hệ thống

- Nhiệm vụ 8:

+ Tên nhiệm vụ: Đánh giá sản phẩm

+ Mục tiêu: Đánh giá thông qua mô hình hệ thống

+ Nội dung:

Đánh giá khả năng làm việc

Đánh giá khả năng chế tạo sản phẩm

- Nhiệm vụ 9:

+ Tên nhiệm vụ: Viết thuyết trình và báo cáo

+ Mục tiêu: Hoàn thành báo cáo và thuyết minh cho dự án

+ Nội dung:

Hoàn thành báo cáo kỹ thuật (các bản vẽ, mô hình 3D)

Hoàn thành báo cáo thuyết minh

Bước 3: Ước tính số lượng công nhân, thời gian cần thiết để hoàn thành nhiệm vụ

Tuần1-2

Tuần3-4

Tuần5-6

Tuầ

n 8

7-Tuần9-10

Tuần11-12

Tuần13-14

Tuần15Chọn nhóm

Ghi chú : Thời gian dự trù tính theo % thời gian tổng Tổng nhân công/ 14 tuần

Bước 5: Ước tính chi phí thiết kế sản phẩm

Chi phí TKSP = (Tổng NC/14 tuần) x (Giá nhân công cho 14 tuần)

III XÁC ĐỊNH YÊU CẦU CỦA KHÁCH HÀNG

Bước 1: Xác định các thông tin cần thiết

- Đối tượng:

Các nhà máy, dây chuyền sản xuất, đóng gói, các công ty chế tạo máy, , nhà phânphối, cung cấp thiết bị, công nhân trực tiếp vận hành, nhân viên đảm bảo chất lượng,ban quản lý an toàn, bộ phận bảo trì

- Mô tả các thông tin về sản phẩm cùng loại trên thị trường:

Các thông số kỹ thuật, khả năng cạnh tranh, khả năng đáp ứng nhu cầu khách hàng

- Các thông tin về sản phẩm:

+ Mô tả các nhu cầu về sản phẩm: công dụng, tính năng, năng suất, giá thành, mức độ

an toàn

Giả thiết và ràng buộc

Bước 2: Xác định các phương pháp thu thập thông tin

- Sử dụng phương pháp thăm dò, khảo sát đối tượng:

- Nhà cung cấp: hỏi 10 người

- Công nhân trực tiếp vận hành: hỏi 20 người

- Nhân viên đảm bảo chất lượng: hỏi 10 người

- Ban quản lý an toàn: hỏi 10 người

- Bộ phận bảo trì: hỏi 15 người

- Nhu cầu về thời gian:

(7) Thời gian làm việc

- Các nhu cầu liên quan tới chi phí:

(8) Gía thành hệ thống

Bước 4: Thiết kế các câu hỏi

Băng tải con lăn Băng tải xích Băng tải rung

(2) Loại vật liệu/hàng hóa mà nhà máy bạn cần vận chuyển

Nguyên vật liệu trong công nghiệp

Thực phẩm, nông sản Khác

(3) Vật liệu dùng làm băng tải phù hợp nhất với nhà máy bạn

Cao su, nhựa Thép/Inox Vải cao su

2 Nhu cầu có nhân tố con người:

(4) Bạn có thấy cần thiết khi thiết kế thêm các bộ phận bảo vệ an toàn cho hệ thống

Cần an toàn đối với người vận hành và hàng hóa

Hệ thống phải dừng lại khi

có sự cố Cần có các bảng, đèn tín hiệu thông báo lỗi

(5) Độ phức tạp khi vận hành, sửa chữa

Thấp Trung bình Cao

3 Nhu cầu liên quan tới độ tin cậy của

4 Nhu cầu về thời gian

(7) Thời gian làm việc

dự kiến của hệ thống

1 ca/ ngày

2 ca/ ngày Khác

5 Các nhu cầu liên

quan tới chi phí

(8) Gía thành của hệ thống băng tải mà bạn

Từ 15000 - 100000 USD

cho là hợp lý Từ 100000 - 300000 USD

Từ 300000 - 400000 USD

Bước 5: Sắp xếp các câu hỏi

1 Các câu hỏi thăm dò theo đối tượng:

Nhà cung cấp, nhà sản xuất: 8,6,7,1,2,3,4,5

Công nhân vận hành máy: 4,5,1,2,3,7,6,8

2 Các câu hỏi cho nhóm chuyên trách:

1/ Theo bạn hệ thống băng tải nào hiệu quả nhất?

2/ Loại nhà máy, cơ sở sản xuất nào là đối tượng khách hàng tiềm năng mà bạn

hướng đến?

3/ Bạn hãy mô tả những yêu cầu mà bạn cho là cần thiết trong một hệ thống băng tải hiệu quả?

Bước 6: Thu thập thông tin

Tổng hợp lại những câu trả lời được khách hàng chọn nhiều nhất:

Câu 1: Với nhu cầu của nhà máy bạn, băng tải xích là phù hợp nhất

Câu 2: Loại vật liệu/hàng hóa mà nhà máy bạn cần vận chuyển là thực phẩm, nông sản

Câu 3: Vật liệu dùng làm băng tải phù hợp nhất là cao su, nhựa

Câu 4: Hệ thống cần an toàn đối với người vận hành và hàng hóa

Câu 5: Độ phức tạp khi vận hành và sửa chữa phải thấp

Câu 6: Tuổi thọ của hệ thống là từ 3 - 5 năm

Câu 7: Hệ thống vận hành 2 ca/ ngày

Câu 8: Gía thành từ 15000 - 100000 USD

Bước 7: Rút gọn thông tin

Kiểu nhu cầu Câu số Yêu cầu khách hàng thu

thập được (dữ liệu thô)

Yêu cầu khách hàng (dữ liệu rút gọn)

Vận chuyển thựcphẩm, nông sản

Kiểu nhu cầu Câu số Yêu cầu khách hàng thu

thập được (dữ liệu thô)

Yêu cầu khách hàng (dữ liệu rút gọn)

3

Vật liệu dùng làm băng tải phù

Nhu cầu có nhân

tố con người

người vận hành và hàng hóa Độ an toàn cao

Nhu cầu liên

quan tới độ tin

cậy của sản

phẩm

6 Tuổi thọ của hệ thống là từ 3

Nhu cầu về thời

Hệ thống vận hành 2 ca/ ngày

Vận hành 2 ca/ ngày

Các nhu cầu liên

IV XÁC ĐỊNH CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA BÀI TOÁN THIẾT KẾ

Bước 1: Xác định khách hàng

Các nhà máy, dây chuyền sản xuất, đóng gói

Bước 2: Xác định yêu cầu của khách hàng

Những yêu cầu của khách hàng là:

Bước 3: Xác định mức độ quan trọng của các yêu cầu khách hàng

Mức thiết kế

…

Bước 5: Đưa ra các thông số kỹ thuật (bảng bên dưới).

Bước 6: Mối quan hệ giữa yêu cầu của khách hàng với các thông số kỹ thuật

Bước 8: Xác định yêu cầu kỹ thuât của Sản phẩm

- Xác định chuẩn cạnh tranh: (các giá trị của các thông số kỹ thuật đối với sản phẩm cạnh tranh)

…

0 0

0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0

0 0 0 0

0 0

Thiết lập ngôi nhà chất lượng để xác định các giá trị giới hạn của các thông số kỹ thuật:

9: chặt chẽ

3: vừa phải

1: kém

V ĐƯA RA Ý TƯỞNG CHO BÀI TOÁN THIẾT KẾ SẢN PHẨM

1 Phân tích chức năng

Bước 1: Tìm ra chức năng chung hoàn chỉnh

Bước 2: Phân tích thành các chức năng con

(Từ chức năng chung đã đưa ra, ta phân tích thành những chức năng nhỏ hơn (sử dụng phương pháp phân tích bằng chuỗi các động từ hành động của người dùng), góp phần thực hiện chức năng chung):

…

Động từ chỉ chức năng chung Thông tin

Năng lượng Năng lượng

Điều kiện ràng buộc

Thông tin

CN con 2

CN con 2.2

CN con 2.3

Chức năng chung

CN con 2…. CN con 3.1 CN con 3….

CN con 3

CN con 1

CN con 1

2.1

CN con i.j

CN con i.j Biến đổi năng lựơng

CN con i.j

CN con i.j

CN con i.j

CN con i.j

Sắp xếp các chức năng con (nhỏ nhất) ở sơ đồ trên theo 3 mảng (năng lượng, vật liệu

và thông tin) nhưng vẫn đảm bảo thứ tự thực hiện chức năng của sản phẩm như sơ đồ trên.

Bước 4 : Hoàn thiện các chức năng con

…

2 Đưa ra ý tưởng thiết kế sản phẩm

Đưa ra ý tưởng cho bài toán thiết kế được thực hiện qua các bước:

Bước 1: Tham khảo các thiết kế liên quan:

(Phân tích các nghiên cứu (bài báo, patents, sản phẩm cụ thể) trong và ngoài nước về sản phẩm, lựa chọn một số sản phẩm để phân tích chức năng theo bảng dưới)

Sản phẩm Các giải pháp đáp ứng các chức năng con (ở mục 1) của máy tham khảo

Mô tả sản phẩm tham khao

“Tên chức năng con i.j”: “giải pháp đáp ứng chức năng con”?

…

…

Bước 2: Triển khai ý tưởng cho từng chức năng

(Thực hiện đưa ra ý tưởng cho từng chức năng theo bảng dưới)

- Mô tả: mô tả ý tưởng sản phẩm với: (các kết cấu gì để thực hiện các chức năng con i.j?)

- Sơ đồ nguyên lý của ý tưởng

Ý tưởng 2:

- Mô tả: mô tả ý tưởng sản phẩm với: (các kết cấu gì để thực hiện các chức năng con i.j?)

- Sơ đồ nguyên lý của ý tưởng

Ý tưởng 3:

- Mô tả: mô tả ý tưởng sản phẩm với: (các kết cấu gì để thực hiện các chức năng con i.j?)

- Sơ đồ nguyên lý của ý tưởng

Ý tưởng 4:

- Mô tả: mô tả ý tưởng sản phẩm với: (các kết cấu gì để thực hiện các chức năng con i.j?)

- Sơ đồ nguyên lý của ý tưởng

VI ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN Ý TƯỞNG THIẾT KẾ

Bước 1: Chuẩn bị ma trận lựa chọn

- Các ý tưởng được liệt kê theo hàng ngang đầu tiên của ma trận lựa chọn

- Các tiêu chuẩn lựa chọn được xếp dọc theo cột bên trái của ma trận:

Tiêu chuẩn

Sử dụng các yêu cầu khách hàng làm tiêu chuẩn lựa chọn

…

- Chọn một trong số những ý tưởng trên làm chuẩn

Bước 2: Đánh giá những ý tưởng:

- Phân tích từng ý tưởng: các ý tưởng được so sánh với ý tưởng chuẩn theo các tiêuchuẩn lựa chọn và được cho điểm vào ô tương ứng theo các mức sau:

Bước 4: Kết hợp và cải tiến ý tưởng

Xem xét xem liệu có thể cải tiến hoặc kết hợp các ý tưởng với nhau theo mộttrong hai hướng sau:

+ Có thể cải tiến mặt hạn chế nhưng vẫn giữ được những ưu điểm của một ý tưởng tốtnào đó hay không?

+ Có thể kết hợp hai ý tưởng với nhau để giữ lại những ưu điểm và loại bỏ những mặthạn chế của chúng hay không?

Bước 5: Lựa chọn một hoặc một vài ý tưởng

Dựa vào ma trận lặp, nhóm thiết kế chọn 1 ý tưởng làm ý tưởng thiết kế sau khi

đã kết hợp và cải tiến

…

Kết luận:

- Mô tả ý tưởng được lựa chọn.

- Vẽ lại sơ đồ nguyên lý của ý tưởng được lựa chọn.

Ví dụ:

VII THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHO SẢN PHẨM THIẾT KẾ

1 Thiết kế hệ thống cho sản phẩm

Bước 1: Lập lược đồ của sản phẩm:

Sử dụng sơ đồ phân tích các chức năng con (bước 3 mục V), thay bằng các chi tiết (cụm chi tiết) từ ý tưởng lựa chọn ở trên đáp ứng các chức năng con tương ứng (như hình minh họa bên dưới).

Bước 2: Nhóm các chi tiết trong lược đồ

Nhóm các chi tiết trong lược đồ thành các khối vật lý sao cho có lợi nhất về mặthình học với các khối tiêu chuẩn:

Chi tiết 1

(đáp ứng chức năng 1.1)

Chi tiết 2…

(đáp ứng chức năng 1…)

Bước 3: Thiết lập bố trí hình học thô

Lập sơ đồ động cho sản phẩm thiết kế: (như ví dụ dưới)

Bước 4: Xác định các tương tác cơ bản và thứ cấp

…

VIII THIẾT KẾ CHI TIẾT SẢN PHẨM

1 Thiết kế chi tiết

- Các dữ liệu đầu vào và yêu cầu tính toán thiết kế:

+ Tính toán chọn động cơ và phân phối tỷ số truyền: …

+ Tính toán thiết kế các bộ phận công tác: …

+ Tính toán thiết kế các bộ truyền động cho sản phẩm: …

- Kết luận: Lập bảng các thông số hình học chính của sản phẩm: …

2 Tạo mẫu cho sản phẩm

1 Lập kế hoạch tạo mẫu cho sản phẩm

Bước 1: Xác định mục đích của nguyên mẫu

Kiểm tra mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm được xác định ở mục IVbằng việc xác định thông số kỹ thuật nào sẽ được thử nghiệm để kiểm tra xem có đápứng không

…

Bước 2: Thiết lập mức độ xấp xỉ của nguyên mẫu

Xác định dung sai cho phép khi thử nghiệm mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm thông qua nguyên mẫu

…

Bước 3: Thiết lập kế hoạch thử nghiệm

Xác định những thông số thí nghiệm, cách thức thí nghiệm, cách đo lường và kế hoạch

xử lý số liệu thu được Ví dụ:

Kiểm tra mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật:

Năng suất thực tế của máy

Công suất máy

Độ bền của chi tiết

…

Bước 4: Lên lịch trình thực hiện (Ví dụ)

Mục đích

Kiểm tra mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật: Ví dụ:

Năng suất thực tế của máy

Công suất máy

- Xác định công suất máy

- Xác định năng suất máy

Kế hoạch thực hiện 01/2017: gia công và lắp ráp.06/2017: thực hiện các thử nghiệm và đưa ra kết

luận

…

Bước 5: Tạo mẫu vật thử nghiệm chức năng sản phẩm

Thực hiện tạo mẫu (3D hoặc mẫu thực) và đo lường các thông số thử nghiệm, kiểm tra mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

3 Lập hồ sơ thiết kế

Xây dựng hồ sơ thiết kế, bao gồm:

- Thuyết minh thiết kế (báo cáo bài tập lớn)

- Bản vẽ bố trí

- Bản vẽ lắp, bảng kê chi tiết

- Bản vẽ chi tiết

IX ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM

1 Đánh giá khả năng làm việc

Đo lường các thông số thử nghiệm nguyên mẫu (chương trước), kiểm tra mức độ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của thiết kế

2 Đánh giá khả năng chế tạo và giá thành sản phẩm

Bước 1: Ước tính chi phí sản xuất

Chi phí trực tiếp

lượng

Giá thành (VND)

Bước 2: Giảm chi phí các thành phần

Tìm hiểu các ràng buộc trong quá trình sản xuất các chi phí chủ lực

Thiết kế lại các thành phần để loại trừ một số bước trong tiến trình

Chọn thang kinh tế phù hợp cho gia công chi tiết

Tiêu chuẩn hóa các thành phần và quá trình

Bước 3: Giảm chi phí lắp ráp.

Tổ chức quá trình lắp ráp theo quy trình, có kế hoạch cụ thể về thời gian bắt đầuquá trình lắp, chuẩn bị tốt cho quá trình lắp: Quy trình, tiêu chuẩn, thao tác quan trọng,yêu cầu, trách nhiệm cụ thể…

Bước 4: Giảm chi phí của việc hỗ trợ sản xuất.

Tối thiểu hóa độ phức tạp của hệ thống sẽ làm giảm chi phí cho điều khiển,quản lý, kiểm kê…

Bước 5: Nghiên cứu tác động của quyết định thiết kế cho chế tạo lên những yếu tốkhác

Ảnh hưởng của thiết kế đến thời gian phát triển sản phẩm và chi phí phát triểnđược xem xét cụ thể trong phần phân tích hiệu quả kinh tế của dự án

Tác động của thiết kế cho chế tạo lên chất lượng sản phẩm: Tối thiểu hóa lượngchi tiết nhằm trợ giúp quá trình chế tạo, điều này làm tăng độ tin cậy của máy

3 Đánh giá theo các chỉ tiêu khác

- Đánh giá khả năng lắp ráp