Xây dựng hệ thống các chi tiết máy và cụm chi tiết máy tiêu chuẩn, ứng dụng thiết kế một máy cụ thể

Các máy sử dụng các chi tiết máy không tiêu chuẩn hoặc tiêu chuẩn không phổ biến có thể sẽ gây khó khăn trong việc sửa chữa do không có chi tiết thay thế khi máy được xuất xưởng ra ngoài

-

LIÊU QUANG HIỆP

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN ỨNG DỤNG THIẾT KẾ

MỘT MÁY CỤ THỂ

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2011

-

LIÊU QUANG HIỆP

XÂY DỰNG HỆ THỐNG CÁC CHI TIẾT MÁY VÀ CỤM CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ

MỘT MÁY CỤ THỂ

Chuyên ngành : Công nghệ chế tạo máy

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 06 năm 2011

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Cán bộ chấm nhận xét 2 :

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký) Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA…………

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Chuyên ngành: Công nghệ chế tạo máy

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02/07/2010

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2010

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : Phó Giáo sư Tiến sĩ NGUYỄN HỮU LỘC

Đầu tiên tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Hữu Lộc đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi hoàn thành đề tài “ Hệ thống các chi tiết máy

và cụm chi tiết máy tiêu chuẩn, ứng dụng thiết kế một máy cụ thể” Kết quả đề tài là sản phẩm ứng dụng có ý nghĩa về mặt nghiên cứu và khoa học, có thể đem vào ứng dụng thực tiễn

Đồng thời tôi xin cảm ơn Quý Thầy cô trong Khoa Chế tạo máy đã giảng dạy tôi trong suốt thời gian học tại trường Các kiến thức nhận được từ Quý Thầy Cô đã giúp tôi them phần tự tin đề hoàn thành đề tài

Xin chân thành cảm ơn Phòng Đào Tạo Sau Đại Học ĐHBK-TP.HCM, các bạn

đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian học tập

Xin gởi lời cảm ơn đến gia đình, vợ và con gái tôi đã cổ vũ động viên tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Một lần nữa tôi xin trân trọng ghi nhận công lao những người đã giúp tôi hoàn thành luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 06 năm 2011

Liêu Quang Hiệp

kế máy được đơn giản, nhanh chóng, các chi tiết tiêu chuẩn được sử dụng rộng rãi trong và ngoài nước Các máy sử dụng các chi tiết máy không tiêu chuẩn hoặc tiêu chuẩn không phổ biến có thể sẽ gây khó khăn trong việc sửa chữa do không có chi tiết thay thế khi máy được xuất xưởng ra ngoài công ty hoặc nước ngoài Để giải quyết vấn

đề trên, một hệ thống các chi tiết máy tiêu chuẩn là cần thiết để các nhà thiết kế có thể lựa chọn trong quá trình thiết kế máy Đề tài “ Hệ thống các chi tiết máy và cụm chi tiết tiêu chuẩn, ứng dụng thiết kế một máy cụ thể” bao gồm các nội dung sau :

- Hệ thống các chi tiết máy và cụm chi tiết máy tiêu chuẩn

- Xây dựng quy trình lựa chọn chi tiết máy tiêu chuẩn

- Sử dụng phần mềm để thực hiện quá trình thiết kế lựa chọn

- Ứng dụng phương pháp thiết kế lựa chọn cho một máy cụ thể

Kết quả của đề tài sẽ giúp cho người thiết kế máy giảm được thời gian, công sức

và chi phí thiết kế, là tiền đề cho các đề tài nghiên cứu vấn đề tiêu chuẩn hóa không riêng trong thiết kế máy mà còn trong nhiểu lĩnh vực khác

be more simple and faster and the standardized machine elements are popularly used in the country and all over the world Some machines which use un-standardized or unpopular-standardized machine elements can cause some problems in repairing in case of these machines are exported and are not interchangeable To deal with this problem, a system of standardized machine elements is necessary for designers to select in their design process The project – Systematizing standardized machine elements and assembling elements, applying to design a certain machine - includes the following contents:

- Systematizing standardized machine elements and assembling elements

- Developing a process of selecting standardized machine elements

- Using a software to implement the process of selecting design

- Applying the selecting design method for designing a certain machine

The project result will help designers save design time, effort and cost and become a premise of the studies of standardization not only for machine design but also many other fields

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIÊU CHUẨN HÓA TRONG THIẾT KẾ MÁY 4

1.1 Giới thiệu đề tài 4

1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5

1.2.1 Tình hình thực hiện tiêu chuẩn hóa trong thiết kế máy ở nước ta 5

1.2.2 Tình hình thực hiện tiêu chuẩn hóa trong thiết kế máy ở nước ngoài 6

1.3 Tính cấp thiết của đề tài 7

1.4 Ý nghĩa khoa học của đề tài 7

1.5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 7

1.6 Mục tiêu của đề tài 8

1.7 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu 8

1.8 Phương pháp nghiên cứu 8

1.9 Chi tiết máy và cụm chi tiết máy tiêu chuẩn thường sử dụng trong thiết kế máy 8

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ TIÊU CHUẨN HÓA TRONG THIẾT KẾ MÁY 12

2.1 Tiêu chuẩn và tiêu chuẩn hóa 12

2.1.1 Tiêu chuẩn 12

2.1.2 Tiêu chuẩn hóa 20

2.2 Thiết kế máy 23

2.2.1 Khái niệm về thiết kế 23

2.2.2 Quá trình thiết kế kỹ thuật 24

2.2.3 Thiết kế máy 27

2.2.4 Quá trình thiết kế máy và chi tiết máy 28

2.2.5 Các phương pháp thiết kế máy và chi tiết máy 29

2.3 Ứng dụng của tiêu chuẩn trong thiết kế 32

2.4 Các tiêu chuẩn thường được sử dụng trong thiết kế máy 35

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THEO TIÊU CHUẨN ( BÀI TOÁN THIẾT KẾ LỰA CHỌN) 36

3.1 Khái niệm 36

3.2 Ưu điểm và hạn chế 36

3.2.1 Ưu điểm 36

3.2.2 Hạn chế 38

3.3 Hệ thống đơn vị trong thiết kế tiêu chuẩn 38

3.4 Lựa chọn vật liệu trong thiết kế tiêu chuẩn 39

3.5 Thiết kế các chi tiết truyền động tiêu chuẩn 43

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG QUY TRÌNH VÀ PHẦN MỀM LỰA CHỌN CHI TIẾT MÁY TIÊU CHUẨN 45

4.1 Chi tiết máy tiêu chuẩn 45

4.2 Phần mềm tính toán, tra cứu chi tiết máy tiêu chuẩn 48

4.2.1 Phần mềm tra cứu thép hình 48

4.2.2 Phần mềm tra cứu ổ lăn của SKF 50

4.2.3 Phần mềm tính toán thiết kế truyền động cơ khí CTM 50

4.2.4 Phần mềm Autodesk Inventor 51

4.2.5 Phần mềm MITCalc 52

4.3 Quy trình lựa chọn chi tiết máy tiêu chuẩn 56

4.3.1 Quy trình lựa chọn chi tiết ghép 56

4.3.2 Quy trình lựa chọn bộ truyền đai 73

4.3.3 Quy trình lựa chọn bộ truyền xích 84

4.3.4 Quy trình lựa chọn bánh răng 87

4.3.5 Quy trình lựa chọn trục và chi tiết trục 102

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG THIẾT KẾ MÁY BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ LỰA CHỌN 126 5.1 Quá trình thiết kế máy 126

5.2 Ứng dụng phương pháp thiết kế lựa chọn trong thiết kế máy gặt lúa 128

5.2.1 Đơn hàng thiết kế sản phẩm 128

5.2.2 Xác định yêu cầu kỹ thuật của bài toán thiết kế 128

5.2.3 Đưa ra ý tưởng và phân tích các ý tưởng thiết kế 128

5.2.4 Thiết kế cấu trúc sản phẩm 129

5.2.5 Thiết kế chi tiết sản phẩm 133

5.2.6 Kết luận 162

TÀI LIỆU THAM KHẢO 163

LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 165

PHỤ LỤC 1: Danh mục tiêu chuẩn ISO của các chi tiết máy tiêu chuẩn 166

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TIÊU CHUẨN HÓA TRONG THIẾT KẾ MÁY 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Trong thiết kế máy, tiêu chuẩn hóa đóng các vai trò quan trọng, giúp cho việc thiết kế máy được đơn giản, nhanh chóng, ứng dụng rộng rãi trong và ngoài nước Các nhà thiết kế thực hiện việc tiêu chuẩn hóa sẽ cho ra được các sản phẩm ít lỗi, không phải thiết kế lại, và chất lượng cao hơn trong thời gian ngắn hơn Việc khó khăn là tạo

sự cân bằng giữa tiêu chuẩn hóa, tính linh hoạt và thời gian Tiêu chuẩn hóa càng nhiều

có thể giảm tính linh hoạt trong môi trường thiết kế và mất nhiều thời gian Tiêu chuẩn hóa càng ít sẽ tạo nên những sai phạm và tác dụng ngược lại quá trình thiết kế Các vai trò cụ thể của tiêu chuẩn hóa đối với thiết kế máy gồm:

- Tạo thuận lợi cho việc trao đổi thông tin thông qua các tiêu chuẩn định nghĩa, thuật ngữ, các ký hiệu, dấu hiệu quy ước ( trên các bản vẽ thiết kế, thuyết minh thiết kế) Ví dụ: Ký hiệu ren, ổ lăn,…

- Có điều kiện thuận lợi khi sửa chữa các chi tiết tiêu chuẩn điển hình như bu long, đai ốc, vít, đinh tán, động cơ, bánh răng, các kích thước lắp ráp, ký hiệu vật liệu,…

- Đảm bảo an toàn cho người sử dụng thông qua các tiêu chuẩn về an toàn thiết

bị, máy móc

- Thúc đẩy thương mại toàn cầu bằng việc hòa nhập tiêu chuẩn giữa các nước Theo đó, nước này sẽ công nhận tiêu chuẩn của nước kia hoặc ngược lại, hoặc các nước sẽ sử dụng chung một tiêu chuẩn quốc tế

Trong phạm vi đề tài, luận văn này chủ yếu nghiên cứu hệ thống, xây dựng quy trình lựa chọn các chi tiết máy tiêu chuẩn trong quá trình thiết kế máy, ứng dụng phương pháp vào việc thiết kế một máy cụ thể

Đề tài nghiên cứu này giúp cho các nhà thiết kế có thêm một phương pháp thiết

kế chi tiết máy, từ đó có thể giảm được thời gian, công sức thiết kế Mặt khác, việc sử dụng chi tiết tiêu chuẩn sẽ giúp cho việc chế tạo, sửa chữa được thuận lợi do tính thông dụng của nó

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC:

1.2.1 Tình hình thực hiện tiêu chuẩn hóa trong thiết kế máy ở nước ta:

Trong bối cảnh của công cuộc đổi mới do Đảng khởi xướng và lãnh đạo, công tác tiêu chuẩn hoá đã có những cải tiến và bước đột phá đáng ghi nhận Đặc biệt, ngày 26/6/2006 Quốc hội nước ta đã thông qua Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật, ngày 1/8/2007 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Nghị định 127 NĐ-CP hướng dẫn một số điều của Luật Tiêu chuẩn và Quy chuẩn kỹ thuật Theo Luật mới này, hoạt động tiêu chuẩn hoá được đổi mới tổ chức, nội dung, phương thức hoạt động; đảm bảo sự quản lý thống nhất của Nhà nước và tăng cường xã hội hoá, tính tự chủ của tổ chức, cá nhân; đảm bảo yêu cầu hội nhập nhằm tiếp cận và thích ứng hơn nữa với tập quán, thông lệ của hoạt động tiêu chuẩn hoá quốc tế, trong điều kiện Việt Nam trở thành thành viên thứ 150 của Tổ chức thương mại thế giới (WTO)

Tổng số TCVN đã được xây dựng và ban hành đến nay là gần 9000, trong đó có hơn 6000 TCVN hiện hành bao trùm cho các đối tượng thuộc hầu hết các lĩnh vực kinh

tế xã hội Nước ta đang tiến hành rà soát, sửa đổi TCVN ( Tiêu chuẩn Việt Nam), TCN ( Tiêu chuẩn ngành) và các quy định kỹ thuật bắt buộc khác đã ban hành trước đây để chuyển đổi thành các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia (QCVN), xây dựng mới các quy chuẩn kỹ thuật phục vụ quản lý nhà nước; đồng thời rà soát, chuyển đổi các TCVN, TCN hiện hành thành tiêu chuẩn quốc gia (TCVN), xây dựng mới các TCVN phục vụ quản lý, SXKD, thương mại theo hướng đồng bộ, nhất quán, cập nhật với những thay đổi của nền kinh tế và có trình độ ngang bằng với các nước trong khu vực hài hòa với các tiêu chuẩn quốc tế và khu vực

Hiện nay, trong nước có nhiều sách hướng dẫn thiết kế máy, các sổ tay kỹ thuật,

sổ tay công nghệ chế tạo máy,… trong các cuốn sách này bao gồm các bảng phụ lục dùng để tra cứu các chi tiết máy được sử dụng trong thiết kế Tuy nhiên, đa số các chi tiết máy thường được chọn lọc theo tiêu chuẩn Việt Nam, gây khó khăn cho việc thiết

kế các bộ phận máy, các máy được sử dụng ở nước ngoài Bên cạnh đó, các bảng phụ lục vẫn còn thiếu khá nhiều các chi tiết tiêu chuẩn quốc tế, hoặc tiêu chuẩn một số nước tiên tiến được sử dụng trong thiết kế máy Về phần mềm tra cứu, hiện nay ở Việt Nam chỉ có phần mềm tra cứu thép hình Vì vậy, việc lập một ứng dụng tra cứu các chi tiết tiêu chuẩn là cần thiết

1.2.2.Tình hình thực hiện tiêu chuẩn hóa trong thiết kế máy ở nước ngoài:

Ở phạm vi quốc tế, vai trò của tiêu chuẩn hóa đã và đang đi sâu vào từng quốc giá với gần 50 tổ chức tiêu chuẩn quốc tế và tổ chức quốc tế có hoạt động trong lĩnh vực tiêu chuẩn (ISO, IEC, ITU,…) Bên cạnh đó, để thực thi Hiệp định WTO/TBT ( Agreement on Technical Barriers on Trade_ Hiệp định về rào cản kỹ thuật đối với thương mại của WTO), các nước trên thế giới đang có cách tiếp cận chung như sau: Tiêu chuẩn hóa, hài hòa tiêu chuẩn, tham gia hoạt động tiêu chuẩn hóa quốc tế và khu vực…

Với xu thế trên, việc thiết kế máy cũng cần phải quan tâm đến vấn đề tiêu chuẩn Các công ty sản xuất chi tiết máy ( Bánh răng, ổ lăn, chốt,….) đều sản xuất theo tiêu chuẩn quốc tế (ISO) hoặc tiêu chuẩn của các quốc gia tiên tiến trong kỹ thuật như Nhật (JIS), Anh (DIN),…Vì vậy, các nhà thiết kế thường thực hiện theo các catolouge của các nhà sản xuất Điều này gây khó khăn cho một bộ phận người thiết kế bởi vì thường những catalogue đầy đủ của các nhà sản xuất chỉ thông báo cho các đối tác lớn của họ Về tài liệu, trên thế giới hiện nay hầu như cũng chỉ có những sách hướng dẫn (handbook) thiết kế, sách tra đặc tính của chi tiết máy, chỉ có hãng SKF có tạo ra phần mềm tra cứu ổ lăn

Từ tình hình thực tế trong nước và ngoài nước nêu trên, việc tạo ra một hệ thống tra cứu các chi tiết máy theo các tiêu chuẩn thông dụng ở Việt Nam và trên thế giới là thật sự cần thiết Vì vậy, với sự gợi ý và hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Hữu

Lộc, tôi quyết định chọn đề tài luận văn Thạc sỹ là :” “

phần tạo điều kiện cho việc tiêu chuẩn hóa trong quá trình thiết kế nói riêng và trong ngành kỹ thuật nói chung được dễ dàng, nhanh chóng và chính xác hơn

1.3 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI:

Qua những nghiên cứu trên, chúng ta thấy việc sử dụng các chi tiết máy tiêu chuẩn quốc tế trong thiết kế máy ở Việt Nam còn rất hạn chế Sử dụng chi tiết máy tiêu chuẩn sẽ mang lại các lợi ích:

- Giảm được thời gian, công sức, chi phí thiết kế

- Giảm được thời gian, công sức, chi phí sửa chữa, thay thế

- Các máy sử dụng chi tiết tiêu chuẩn có thể được sử dụng ở nhiều nước trên thế giới

Từ các lợi ích trên, việc nghiên cứu xây dựng một hệ thống chi tiết máy và cụm chi tiết máy theo tiêu chuẩn quốc tế là rất cần thiết Từ hệ thống này, ta có thể lập cơ sở

dữ liệu cho phần mềm tra cứu chi tiết máy tiêu chuẩn, góp phần đẩy nhanh quá trình thiết kế máy ở nước ta và các sản phẩm thiết kế có thể sử dụng được trên thị trường quốc tế

1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI :

Nếu đề tài được thực hiện thành công, các nhà thiết kế máy sẽ có them công cụ

để thực hiện công việc thiết kế một cách nhanh chóng, hiệu quả nhất, góp phần phát triển ngành thiết kế chế tạo của nước ta

1.5 Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI :

Hệ thống, ứng dụng tra cứu chi tiết máy theo tiêu chuẩn quốc tế được hình thành

sẽ được đưa vào ứng dụng thực tiễn trong quá trình thiết kế máy tại các công ty chế

tạo, sản xuất các loại máy có thể đáp ứng yêu cầu về tiêu chuẩn trong nước và nước ngoài

1.6 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:

Hệ thống chi tiết máy và cụm chi tiết máy, lập cơ sở dữ liệu, từ đó thiết kế một phần mềm tra cứu các chi tiết máy tiêu chuẩn quốc tế Ứng dụng phầm mềm tra cứu để thiết kế một hệ thống truyền động cơ khí tiêu chuẩn

1.7 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:

Nghiên cứu xây dựng các chi tiết máy tiêu chuẩn ISO, ứng dụng vào quá trình thiết kế chi tiết sản phẩm trong thiết kế máy

1.8 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Phương pháp nghiên cứu thống kê, tổng hợp dữ liệu: trên cơ sở tham khảo

các tiêu chuẩn quốc tế, lập bảng hệ thống các chi tiết máy tiêu chuẩn, tạo cơ sở dữ lệu cho ứng dụng tra cứu

- Phương pháp nghiên cứu chuyên gia: gặp trực tiếp Thầy hướng dẫn

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: lý thuyết về thiết kế máy, thiết kế chi tiết

máy để tính toán thiết kế máy, tiêu chuẩn và tiêu chuẩn hóa

- Áp dụng các phương pháp thiết kế, xây dựng phần mềm ứng dụng

1.9 CHI TIẾT VÀ CỤM CHI TIẾT TIÊU CHUẨN THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG THIẾT KẾ MÁY

TCVN

9

Chốt

(Pins)

DIN, ISO, GB/T, JB/T, ANSI/ASME, JIS, DIN

EN, DIN EN ISO,

CHƯƠNG 2: TIÊU CHUẨN HÓA TRONG THIẾT KẾ MÁY

2.1 TIÊU CHUẨN VÀ TIÊU CHUẨN HÓA

2.1.1.Tiêu chuẩn

Hiện tại, tổ chức Tiêu chuẩn hoá quốc tế (ISO) đưa ra một định nghĩa tiêu

chuẩn, được nhiều quốc gia, tổ chức công nhận rộng rãi, định nghĩa này như sau:

“ Tiêu chuẩn là tài liệu được thiết lập bằng cách thoả thuận và do một cơ quan được thừa nhận phê duyệt nhằm cung cấp những quy tắc, hướng dẫn hoặc đặc tính cho các hoạt động hoặc kết quả hoạt động để sử dụng chung và lặp đi lặp lại nhằm đạt được mức độ trật tự tối ưu trong một khung cảnh nhất định.”

Các loại tiêu chuẩn

Tìm hiểu về các loại tiêu chuẩn sau đây để:

• Khuyến khích các nhà thiết kế sử dụng rộng rãi các tiêu chuẩn

• Mời họ đề xuất các tiêu chuẩn mới hay, hoặc ít nhất là để tác động đến phát triển các tiêu chuẩn

• Nhắc nhở họ về những điểm then chốt của tiêu chuẩn hoá, cụ thể là sự sắp xếp các chi tiết có hệ thống nhằm thống nhất và tối ưu hóa các chức năng của chúng

Về nguồn gốc của các tiêu chuẩn, chúng ta phân biệt giữa:

• Tiêu chuẩn quốc gia : BSI (Viện Tiêu chuẩn Anh) hoặc DIN (Deutsche Institut fur Normung: Viện Tiêu chuẩn Đức)

• Các tiêu chuẩn Châu Âu (EN) : CEN (Comite Europeen de Normalisation) và CENELEC (Comite Europeen de Normalisation Electrotechnique)

• Khuyến nghị và tiêu chuẩn của IEC (Ủy ban điện quốc tế)

• Khuyến nghị và tiêu chuẩn của ISO (Tổ chức Tiêu chuẩn hóa quốc tế)

Chúng ta phân biệt về nội dung của tiêu chuẩn: tiêu chuẩn truyền thông, tiêu

chuẩn phân loại, tiêu chuẩn kiểu dáng, các tiêu chuẩn hoạch định, tiêu chuẩn kích thước, tiêu chuẩn vật liệu, tiêu chuẩn chất lượng, tiêu chuẩn thủ tục,tiêu chuẩn sử dụng, tiêu chuẩn dịch vụ, tiêu chuẩn kiểm tra, các tiêu chuẩn năng suất và tiêu chuẩn

an toàn

Về phạm vi của tiêu chuẩn, chúng ta phân biệt giữa các tiêu chuẩn cơ bản (và

liên ngành tiêu chuẩn nói chung) và các tiêu chuẩn đặc biệt (tiêu chuẩn sử dụng trong các lĩnh vực chuyên ngành) Bên cạnh các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế chúng ta đã

đề cập, nhà thiết kế cũng có thể tham khảo các quy tắc và quy định được xuất bản bởi các tổ chức kỹ thuật chuyên nghiệp, ví dụ: VDI, ASME, IMechE Đây là điều quan trọng khi họ phát triển về tiêu chuẩn hóa hơn nữa sau các thử nghiệm ban đầu

Nhà thiết kế cũng có thể tham khảo một loạt các tiêu chuẩn và quy định nội

bộ công ty Đây có thể được phân loại như sau:

• Biên soạn các tiêu chuẩn đại diện, đó là một lựa chọn các tiêu chuẩn chung được áp dụng đối với các yêu cầu đặc biệt của một công ty cụ thể,

chẳng hạn như các danh sách cổ phiếu và quá trình so sánh các tiêu

chuẩn cũ và mới (các tiêu chuẩn khái quát)

• Lập các danh sách và dữ liệu về phần nhập kho, bao gồm các lưu trữ và cũng có dữ liệu về việc mua (đặt hàng / cung cấp) của nguyên liệu, bán thành phẩm,vật liệu, nhiên liệu, v.v…

• Lập các danh mục hoặc danh sách của các bộ phận trong công ty, ví dụ như các chi tiết máy, các chi tiết sử dụng lại, tiêu chuẩn các giải pháp tiêu chuẩn, quá trình lắp ráp tiêu chuẩn, v.v…

• Các thông tin được sử dụng để tối ưu hóa kỹ thuật và kinh tế, ví dụ những người có năng lực sản xuất, phương pháp sản xuất, so sánh chi phí

• Các quy tắc và quy định cho việc tính toán thiết kế và ý tưởng thiết kế chi tiết máy, bộ phận máy, máy móc, nhà máy, kết hợp lựa chọn các kích cỡ và / hoặc các loại khác nhau nếu cần thiết

• Các thông tin về tài nguyên lưu trữ và vận chuyển

• Các quy định về kiểm soát chất lượng, ví dụ, thủ tục kiểm tra thử nghiệm

• Các quy định và hướng dẫn cho việc chuẩn bị và xử lý thông tin, cho bản vẽ các đối tượng, phần danh sách, dữ liệu hệ thống số và điện tử

• Các quy tắc đặt ra các thủ tục tổ chức và làm việc, ví dụ như việc cập nhật danh sách các bộ phận và các bản vẽ

Mối quan hệ giữa tiêu chuẩn công ty, quốc gia, châu Âu và quốc tế: Tiêu chuẩn

Công ty được phát triển hoặc lựa chọn cho các sản phẩm cụ thể, quy trình và phù hợp với tình hình thực tế Điều này cho thấy chiều sâu và thực tế của các tiêu chuẩn này la rất cao Các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế yêu cầu một thời gian dài phát triển, nhưng được áp dụng rộng rãi Sự đa dạng và chiều sâu của các tiêu chuẩn này thường thấp hơn Điều này gây ra sự khó khăn để thích ứng các thay đổi và do đó tính phổ biến và hiệu quả của các tiêu chuẩn này là quan trọng hơn

Sử dụng tiêu chuẩn

Mặc dù không có tiêu chuẩn có ý nghĩa ràng buộc hoàn toàn theo thời gian.Các văn bản, tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế được sử dụng rộng rãi như tuân thủ các quy định,đó là lợi thế rất lớn trong trường hợp tranh chấp pháp lý Đặc biệt là với các tiêu chuẩn an toàn Ngoài ra, tất cả các tiêu chuẩn công ty nên được coi là bắt buộc trong

mâu thuẫn như vậy, nhà thiết kế cần phải chống lại sự loại bỏ hoặc thay thế các tiêu

chuẩn liên quan trong tay, mà không xét đến những hậu quả có thể xảy ra

Hơn nữa, họ không bao giờ nên tự đánh giá mà phải luôn luôn tham khảo ý kiến

các tổ chức tiêu chuẩn và Trưởng bộ phận

Sau đây là một số kiến nghị, gợi ý cho việc sử dụng đúng các tiêu chuẩn

Trước hết, chúng ta nên tuân thủ các tiêu chuẩn quốc gia cơ bàn vì các tiêu chuẩn khác được hình thành dựa trên những điều này và các kích thước trong trong chúng sẽ xác định kích thước của tất cả các thành phần Nếu những tiêu chuẩn cơ bản

bị bỏ qua, sau đó không thể đoán trước những hậu quả lâu dài (ví dụ, trong việc cung

cấp các phụ tùng) và rủi ro nghiêm trọng về kỹ thuật và kinh tế có thể xảy ra

Việc sử dụng các tiêu chuẩn phải được kiểm tra như được minh họa bằng các ví

diện-Phát triển tiêu chuẩn

Kể từ khi nhà thiết kế phải chịu nhiều trách nhiệm cho sự phát triển, sản xuất

và sử dụng các sản phẩm, họ đóng một vai trò hàng đầu trong việc sửa đổi các tiêu chuẩn hiện tại, và sự phát triển của những tiêu chuẩn mới

Để thực hiện một đóng góp hữu ích cho sự phát triển của các tiêu chuẩn, đầu tiên họ phải quyết định là nên sửa đổi một tiêu chuẩn hiện có hay phát triển một tiêu chuẩn mới phù hợp với kỹ thuật và kinh tế Rất hiếm khi có một câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi này Đặc biệt, xét ở khía cạnh các hiệu quả kinh tế là hiếm khi có thể vì những hiệu ứng phức tạp của chi phí nhà ở và ảnh hưởng đến thị trường, và trong mọi trường hợp, họ sẽ tham gia đáng kể việc nghiên cứu

Các nguyên tắc chung về phát triển tiêu chuẩn sau đây, và đặc biệt là tiêu chuẩn công ty Vì vậy, khi một cái gì đó được tiêu chuẩn hóa sẽ phụ thuộc vào nhiều điều kiện tiên quyết, nghĩa là, các tiêu chuẩn dự kiến phải là

• Tài liệu nhà nước của các ngành nghệ thuật, công nghệ

• Được chấp nhận bởi đa số các chuyên gia trong lĩnh vực chuyên môn

• Đảm bảo khả năng đổi lẫn hoàn toàn của các chi tiết máy, ví dụ nếu một sản phẩm tiêu chuẩn được thay đổi theo cách mà nó không còn có thể được tự do đổi lẫn ngay cả đối với một tính năng duy nhất, ký hiệu của nó (mã số)phải được thay đổi

• Chỉ được sử dụng nếu nó kinh tế và hữu ích, nghĩa là phải cần thiết

• Luôn luôn ủng hộ một giải pháp đơn giản, rõ ràng và an toàn

• Không chứa bất kỳ quy định trái pháp luật, ví dụ: hạn chế độc quyền hoặc các quy định an toàn

• Không bao gồm các kết quả có bản quyền, ví dụ: bằng sáng chế, quyền tác giả

• Không xây dựng chi tiết quá trình thiết kế và chế tạo

• Không quan tâm đến các chủ đề đang phát triển nhanh chóng

• Không cản trở tiến bộ kỹ thuật

• Không mang tính chủ quan hoặc giải thích

• Không chuẩn hóa thời trang và hương vị

• Không gây nguy hiểm cho sự an toàn của con người và môi trường

• Không phục vụ cho một cá nhân duy nhất, nghĩa là, những người ảnh hưởng phải được tư vấn trong suốt quá trình phát triển và tiêu chuẩn hoá không có nên diễn ra khi có sự phản đối của các nhóm quan trọng

Thêm vào đó, các khía cạnh sau đây cần được xem xét:

• Các tiêu chuẩn phải được rõ ràng, đóng khung trong các điều khoản rõ ràng và

dễ hiểu

• Kích thước tiêu chuẩn phải càng thích hợp với các dãy số thông dụng càng tốt

• Tất cả các tiêu chuẩn phải dựa trên các đơn vị SI

• Cách bố trí của một tiêu chuẩn cần phù hợp với việc sử dụng và ứng dụng của

nó Trong đó, cần tạo điều kiện sử dụng hệ thống công nghệ thông tin

Sự phát triển của một tiêu chuẩn chung nên bao gồm các bước sau:

• Một tiêu chuẩn được đề xuất

• Một Ủy ban sẽ thảo luận tiêu chuẩn được đề xuất và phát triển một tiêu chuẩn

• Các tiêu chuẩn cuối cùng được phát hành

Bởi vì một tiêu chuẩn có thể được coi như một hệ thống nhân tạo nên sự chuẩn

bị của nó cũng làm theo các bước thiết kế hệ thống Điều này đảm bảo tối ưu hóa các nội dung và hình thức của tiêu chuẩn, và tạo điều kiện cho sự phát triển an toàn của nó,

có thể được công nhận sau đó

Không phải tất cả các tiêu chuẩn đánh giá chúng tôi đã đề cập áp dụng cho đánh giá các tiêu chuẩn cá nhân Như vậy, đánh giá của một tiêu chuẩn bản vẽ chịu ảnh hưởng bởi sự rõ ràng của nó, bởi sự cải thiện trong giao tiếp, bởi sự đơn giản hóa của

kỹ năng thiết kế và nó cung cấp trình tự thực hiện các bước tổng thể, bởi mức độ mà nó thường được chấp nhận, và cũng bởi các chi phí đòi hỏi sự phát triển của nó Do đó, trước khi thực hiện một đánh giá,các kỹ sư hay nhà thiết kế tiêu chuẩn nên phân cấp tầm quan trọng của các tiêu chuẩn đánh giá khác nhau và loại bỏ những tiêu chuẩn có thể không áp dụng

Đề mục Ví dụ

Bố cục, cách bố trí

Giảm thiểu Vật liệu và năng lượng Giảm

sự phức tạp của sản phẩm Cải tiến và đơn giản công việc thiết kế

lý và thẩm mỹ

Sản xụất

Quá trình vận chuyển vật liệu, thủ kho, sản xuất và quản lý chất lượng dễ dàng.Đảm bảo độ chính xác và khả năng tái chế Đơn giản hóa các bước cài đặt Cải tiến kế họach Tăng khả năng sản xuất

Cải thiện chất lượng

Chi phí

Giảm chi phí về thời gian, thiết kế, chuẩn

bị làm việc, vận chuyển vật liệu, sản xuất, lắp ráp và quản lý chất lượng Giảm chi phí kiểm tra Tính toán đơn giản Giới thiệu quá trình xử lý dữ liệu điện tử

Bảng 2.1 Tiêu chuẩn đánh giá cho việc đánh giá tiêu chuẩn

2.1.2.Tiêu chuẩn hóa:

Về bản chất Tiêu chuẩn hoá là hoạt động bao gồm: đưa ra tiêu chuẩn và áp dụng tiêu chuẩn Định nghĩa đầy đủ của ISO vê Tiêu chuẩn hoá như sau:

“Tiêu chuẩn hoá là một hoạt động thiết lập các điều khoản để sử dụng chung và lặp đi lặp lại đối với những vấn đề thực tế hoặc tiềm ẩn, nhằm đạt được mức độ trật tự tối ưu trong một khung cảnh nhất định.”

Mục đích của tiêu chuẩn hoá

Mục đích của tiêu chuẩn hoá đã được thể hiện trong định nghĩa của tiêu chuẩn

hoá đó là "nhằm đạt tới một trật tự tối ưu trong một hoàn cảnh nhất định" Cụ thể, các

mục đích đó là:

- Tạo thuận lợi cho trao đổi thông tin (thông hiểu): Phục vụ cho mục đích

này là những tiêu chuẩn định nghĩa, các thuật ngữ, quy định các ký hiệu, dấu hiệu để dùng chung Ví dụ ký hiệu toán học, nguyên tố hoá học, ký hiệu tượng trưng các bộ phận, chi tiết trên bản vẽ, ký hiệu vật liệu

- Đơn giản hoá, thống nhất hoá tạo thuận lợi phân công, hợp tác sản xuất,

tăng năng suất lao động, thuận tiện khi sử dụng, sửa chữa :

Phục vụ cho mục đích này là các tiêu chuẩn về các chi tiết nguyên vật liệu điển hình như bu lông, đai ốc, vít, đinh tán, thép định hình (I, U, L, T), động cơ, hộp đổi tốc, bánh răng, đai truyền, các kích thước lắp ráp: bóng đèn - đui đèn, máy ảnh -ống kính, độ bắt sáng của phim ảnh

- Đảm bảo vệ sinh, an toàn cho người sử dụng, người tiêu dùng:

Phục vụ cho mục đích này là các tiêu chuẩn về môi truờng nước, không khí, tiếng ồn, các tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm, an toàn cho sản phẩm, thiết bị (bàn là, bếp điện, máy giặt, thang máy, dụng cụ bảo hộ lao động: kính, găng, ủng, mặt nạ phòng độc) Các tiêu chuẩn loại này thường là bắt buộc theo các văn bản pháp luật tương ứng

- Thúc đẩy thương mại toàn cầu

Việc hoà nhập tiêu chuẩn giữa các nước xuất khẩu và nhập khẩu tạo điều kiện thuận lợi cho thương mại toàn cầu: trao đổi hàng hoá sản phẩm, trao đổi thông tin

Để tránh khuynh hướng sai lầm trong tiêu chuẩn hoá, cần nêu rõ một số nét không phải là mục đích của tiêu chuẩn hoá:

- Không làm cho mọi thứ giống hệt nhau một cách không cần thiết

- Không đưa ra khuôn mẫu để mọi người áp dụng máy móc mà không cần suy xét

- Không hạ thấp chất luợng tới mức tầm thường chỉ vì mục đích để tiêu chuẩn được áp dụng rộng rãi

- Không ra lệnh hay cưỡng bức Tiêu chuẩn chỉ là một tài liệu có thể sử dụng trong hợp đồng hay trong văn bản pháp luật

Các nguyên tắc của Tiêu chuẩn hóa

Để hoạt động tiêu chuẩn hoá được tiến hành một cách hiệu quả cần tuân thủ một

số nguyên tắc chính như sau:

Nguyên tắc 1: Đơn giản hoá

Tiêu chuẩn hoá trước hết là đơn giản hoá, có nghĩa là loại trừ những sự quá đa dạng không cần thiết Trong sản xuất đó là việc loại bỏ các kiểu loại, kích cỡ không cần thiết chỉ giữ lại những gì cần thiết và có lợi cho trước mắt và tương lai

Nguyên tắc 2: Thoả thuận

Tiêu chuẩn hoá là một hoạt động đòi hỏi phải có sự tham gia, hợp tác bình đẳng của tất cả các bên có liên quan

Nguyên tắc 3: Áp dụng

Tiêu chuẩn hoá gồm hai mảng công việc chính là xây dựng và áp dụng tiêu chuẩn vì vậy phải làm sao cho các tiêu chuẩn áp dụng được, có như vậy tiêu chuần hoá mới đem lại hiệu quả

Nguyên tắc 4: Quyết định, thống nhất

Việc xây dựng và ban hành tiêu chuẩn không phải lúc nào cũng đảm bảo được

nó là một giải pháp tuyệt đối ưu việt Trong nhiều trường hợp các tiêu chuẩn được xuất phát từ các yêu cầu thực tế, không thể chờ đợi có sự nhất trí tuyệt đối, hoàn hảo Lúc

đó giải pháp của tiêu chuẩn là giải pháp đưa ra các quyết định để thống nhất thực hiện

Nguyên tắc 5: Đổi mới

Tiêu chuẩn hoá là một giải pháp tối ưu trong một khung cảnh nhất định cho nên các tiêu chuẩn phải luôn luôn được soát xét lại cho phù hợp với khung cảnh luôn luôn thay đổi

Trong thực tế tiêu chuẩn phải được xem xét nghiên cứu và soát xét lại một cách định kỳ hay bất cứ lúc nào nếu thấy cần thiết

Nguyên tắc 6: Đồng bộ

Công tác tiêu chuẩn hoá phải tiến hành một cách đồng bộ Trong khi xây dựng tiêu chuẩn cần xem xét sự đồng bộ giữa các loại tiêu chuẩn, các cấp tiêu chuẩn, các đối tượng tiêu chuẩn có liên quan Ngoài ra phải chú ý đến sự đồng bộ của khâu xây dựng

và áp dụng tiêu chuẩn

Nguyên tắc 7: Pháp lý

Tiêu chuẩn ban hành ra là để áp dụng, nhưng phương pháp đưa tiêu chuẩn vào thực tế có khác nhau

Nói chung ở các cấp, bộ, công ty, tiêu chuẩn hoá được ban hành là dể bắt buộc

áp dụng

Ở cấp quốc tế và khu vực nói chung, tiêu chuẩn là để khuyến khích áp dụng nhưng nó sẽ trở thành pháp lý khi các bên thoả thuận với nhau hoặc đưọc chấp nhận thành tiêu chuẩn bắt buộc ở cấp quốc gia hay các cấp khác

Ở cấp quốc gia việc qui định tiêu chuẩn là bắt buộc hay chỉ khuyến khích phụ thuộc vào nhiều yếu tố

2.2 THIẾT KẾ MÁY

2.2.1 Khái niệm về thiết kế:

Thiết kế là một quá trình của của ý tưởng sáng tạo hoặc tưởng tượng và truyền

đạt những ý tưởng này cho người khác bằng một hình thức dễ hiểu Công cụ truyền đạt được sử dụng phổ biến nhất là đồ họa, có thể bao gồm: hình ảnh, mô hình, bản vẽ,…

Trong ngành cơ khí thì ta có thể định nghĩa thiết kế là quá trình biến đổi các khái niệm và ý tưởng thanh máy móc hữu ích Vị trí thiết kế máy và thiết kế cơ khí được thể hiện trong hình sau

Giải quyết vấn đề

Thiết kế sản phẩm

Thiết kế kỹ thuật Thiết kế cơ khí

Thiết kế máy

Hình 2.1 Vị trí của thiết kế máy

Tổ chức giải quyết vấn đề là lĩnh vực có thứ bậc, bao gồm các vòng tròn nằm trong như hình trên Giải quyết vấn đề không phải là bài toán thiết kế bởi vì nó không phải là quá trình phát triền sản phẩm Ví dụ như khi giải quyết vấn đề về luật pháp thì

nó không giống như vấn đề thiết kế

Theo cấu trúc như hình trên, ta thấy được nhiều dạng thiết kế không liên quan đến cơ sở kỹ thuật Ví dụ như thiết kế nội thất, thì vẽ lại thiên về nghệ thuật nhiều hơn

là dựa trên các kiến thức về khoa học và kỹ thuật Nhưng trong lĩnh vực thiết kế kỹ thuật thì lại thiên về các vấn đề có liên quan đến nhiều môn học của các ngành kỹ thuật khác nhau như: cơ khí, điện, xây dựng, môi trường, hóa học,… Hai vùng nhỏ nhất trên hình là thiết kế cơ khí và thiết kế máy

2.2.2 Quá trình thiết kế kỹ thuật

Quá trình thiết kế theo phương pháp truyền thống: được sử dụng khi thiết kế

các sản phẩm nhỏ ví dụ như các chi tiết cơ khí Quá trình này được sử dụng phổ biến cho đến những năm 70 và 80 của thế kỷ trước Quá trình thiết kế được thực hiện trong vài tuần hoặc vài tháng

Xác định nhu cầu sản phẩm

Ý tưởng ban đầu Thiết kế ý tưởng

Quá trình thiết kế kỹ thuật đồng thời: Với quá trình này, vòng đời sản phẩm

ngày càng ngắn hơn, chủng loại và hình dáng sản phẩm ngày càng đa dạng hơn, chỉ tiêu đánh giá chất lượng sản phẩm thay đổi, do đó cũng đòi hỏi phải thay đổi các quá trình thiết kế kỹ thuật cho sản phẩm Quá trình này cũng cho phép tham gia vào quá trình thiết kế nhiều chuyên gia thuộc các lĩnh vực khác nhau: các nhà kỹ thuật thiết kế phân tích, các nhà kinh tế nghiên cứu và đánh giá thị trường, các nhà mỹ thuật công nghiệp tạo dáng và màu sắc cho sản phẩm, các nhà bảo trì dự đoán các hỏng hóc sản phẩm có thể xảy ra, các nhà chế tạo,… Khi đó quá trình kiểm soát chất lượng sản phẩm được tiến hành từ lúc bắt đầu giai đoạn giai đoạn thiết kế và thực hiện trong suốt quá trình thiết kế sản phẩm Thời gian thiết kế sản phẩm giảm đáng kể

Hình 2.3.Quá trình thiết kế kỹ thuật đồng thời

2.2.3 Khái niệm về Thiết kế máy

Thiết kế máy là sự tạo thành một máy mới và tốt hơn và cải tiến một máy đã

có Một máy mới và tốt hơn có nghĩa là tính kinh tế tốt hơn về tổng giá trị của sản phẩm và quá trình sản xuất

Quá trình thiết kế rất dài và mất nhiều thời gian Từ sự nghiên cứu các ý tưởng đang có, một ý tưởng mới sẽ hình thành và được nghiên cứu cho đến khi hình thành bản vẽ hình khối của vật thể Trong quá trình chuẩn bị những bản vẽ đó, người thiết kế phải xem xét đến khả năng tài chính, con người và vật liệu để hoàn thành sản phẩm thực tế từ ý tưởng mới

Phân loại : Thiết kế máy có thể được phân loại như sau:

- Thiết kế thích nghi (Adaptive design)

- Thiết kế phát triển (Development design)

- Thiết kế mới (New design):

- Thiết kế hợp lý ( Rational design)

- Thiết kế kinh nghiệm ( Empirical design)

- Thiết kế công nghiệp (Industrial design)

- Thiết kế tối ưu (Optimum design)

- Thiết kế hệ thống (System design)

- Thiết kế chi tiết (Element design)

- Thiết kế trên máy tính ( Computer aided design)

Những điểm cần xem xét trong thiết kế máy:

- Loại tải trọng và ứng suất do tải trọng

- Chuyển động của chi tiết hoặc động học máy

- Sự lựa chọn vật liệu

- Hình dạng và kích thước của chi tiết

- Lực cản ma sát và bôi trơn

- Đặc điểm kinh tế và thích hợp

- Sử dụng chi tiết tiêu chuẩn

2.2.4 Quá trình thiết kế máy và chi tiết máy:

Quá trình thiết kế máy không chỉ đơn thuần là lựa chọn tập hợp các chi tiết máy

mà là một quá trình sáng tạo, thể hiện ý tưởng của người thiết kế Thông thường người thiết kế có thể lựa chọn một trong rất nhiều chi tiết để thực hiện một chức năng nào đó trong hệ thống cơ khí Do đó khi được cung cấp kiến thức đầy đủ về chi tiết máy thì việc thiết kế máy càng tốt hơn

Để thỏa mãn các yêu cầu chung của máy, quá trình thiết kế máy cũng tương tự

quá trình thiết kế một sản phẩm, bao gồm các nội dung sau:

1- Xác định nhu cầu thị trường về máy thiết kế

2- Xác định các yêu cầu kỹ thuật cho máy

3- Xác định nguyên lý hoạt động và chế độ làm việc của máy dự định thiết kế, lựa chọn phương án các sơ đồ nguyên lý để chọn ra sơ đồ thiết kế, lựa chọn phương án các sơ đồ nguyên lý để chọn ra sơ đồ hợp lý nhất Hình thành bộ phận công tác 4- Lập sơ đồ động chung toàn máy và các bộ phận máy thỏa mãn các yêu cầu cho trước Đề xuất một số phương án thực hiện, đánh giá và so sánh để tìm ra các phương pháp hợp lý nhất, đáp ứng tốt nhất các yêu cầu đã đặt ra Chọn chủng loại chi tiết phù hợp trên sơ đồ động

5- Tính công suất cần thiết, chọn động cơ và phân bố tỷ số truyền cho hệ thống truyền động Xác định trị số và đặc tính tải trọng tác dụng lên các bộ phận máy 6- Chọn vật liệu thích hợp nhằm sử dụng tính chất đa dạng và khác biệt của vật liệu để nâng cao hiệu quả và độ tin cậy làm việc của máy

7- Tiến hành tính toán động học, lực tác dụng và tính toán thiết kế nhằm định ra các kích thước của chi tiết máy và để thỏa mãn các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chúng Trên cơ sở đó kết hợp với các yêu cầu về tiêu chuẩn hóa, lắp ráp, công nghệ chế tạo và các yêu cầu cụ thể khác để xác định lần cuối kích thước của chi tiết máy, bộ phận máy và toàn máy Tính toán kiểm nghiệm sau khi đã biết kết cấu để đảm bảo các chỉ tiêu về khả năng làm việc, an toàn và tin cậy cho máy… 8- Sản xuất thử, điều chỉnh, sửa chữa lại thiết kế…

9- Lập tài liệu thiết kế: thuyết minh, hướng dẫn sử dụng, bảo dưỡng và sửa chữa máy

Như vậy, thiết kế máy là công việc rất phức tạp, liên quan chặt chẽ đến việc

thiết kế các chi tiết máy và bộ phận máy Thiết kế chi tiết máy, là một phần trong quy

trình thiết kế máy tiến hành theo các trình tự sau:

1- Lựa chọn dạng hoặc loại chi tiết thích hợp để thực hiện chức năng

2- Ước lượng hoặc thiết kế sơ bộ chọn kích thước chi tiết máy để thỏa mãn các yêu cầu

3- Tính toán kiểm nghiệm chi tiết theo các chỉ tiêu về khả năng làm việc và các chỉ tiêu khác nhau

4- Hiệu chỉnh thiết kế và kích thước đạt được các giá trị tối ưu

2.2.5 Các phương pháp thiết kế máy và chi tiết máy

Các phương pháp thiết kế thông thường:

- Hiện tại có rất nhiều phương pháp thiết kế chức năng cho chi tiết máy hoặc sản

phẩm cơ khí Tùy vào chi tiết chỉ cần đảm bảo các khả năng làm việc, theo độ an toàn

và theo độ tin cậy hoặc theo chỉ tiêu nâng cao chất lượng sản phẩm mà ta sử dụng các phương pháp thiết kế khác nhau:

+ Thiết kế đơn định: Đảm bảo các chỉ tiêu, khả năng làm việc cho chi tiết

máy hoặc sản phẩm Tính theo ứng suất cho phép và hệ số an toàn, xét đến ảnh hưởng của kích thước, độ bền, đặc tính tải trọng và các đại lượng này xem như đơn định

+ Thiết kế theo độ tin cậy: đảm bảo độ an toàn và độ an toàn và độ tin cậy

cho sản phẩm Tính theo xác suất làm việc không hỏng là phương pháp tiến bộ nhất, xét đến ảnh hưởng của độ phân tán tải trọng, cơ tính vật liệu, dung sai kích thước… trên cơ sở thiết kế xác suất

+ Thiết kế bền vững: để xác định giá trị tối ưu cho các thông số thiết kế,

đảm bảo hình dạng, chất lượng và giá thành Thiết kế bền vững đảm bảo các thông số thiết kế bền vững với các nhân tố nhiễu, không cảm nhận sự ảnh hưởng miền phân bởi các đại lượng ngẫu nhiên khi thiết kế Các nhân tố nhiễu là các nhân tố không kiểm soát được hoặc kiểm soát được với chi phí cao Thiết kế bền vững chia làm ba giai đoạn:

- Thiết kế hệ thống: tìm hiểu cơ sở kỹ thuật thiết kế và thiết kế sơ bộ

- Thiết kế tham số: chọn các giá trị kích thước, tính chất thích hợp cho tham số thiết kế của chi tiết hoặc sản phẩm, sử dụng thiết kế xác suất phân tích

độ ảnh hưởng từng thông số

- Thiết kế dung sai: chi tiết chất lượng cao thay thế chi tiết có độ tin cậy thấp, nâng cao chất lượng chi tiết hoặc sản phẩm Sử dụng quy hoạch thực nghiệm và dung sai xác suất để gán dung sai cho kích thước

Trong các phương pháp trên, khi thiết kế, ta còn phải đảm bảo các chỉ tiêu về lắp ráp, chế tạo, môi trường,…

Thiết kế có thể chia ra thiết kế theo kinh nghiệm và thiết kế dựa trên cơ sở khoa học Một số thiết bị đơn giản và không đòi hỏi cao về độ an toàn, độ tin cậy,… ta có thể thiết kế theo kinh nghiệm Thông thường những chuyên gia trong lãnh vực này mới

có thể tiến hành thiết kế theo kinh nghiệm Đa số các máy và chi tiết máy trong các thiết bị quan trọng đều phải tiến hành thiết kế dựa trên cơ sở khoa học, nhất là các thiết

bị đòi hỏi độ an toàn và tin cậy cao như các thiết bị giao thông bộ, máy bay, tàu thủy,…Trong quá trình thiết kế đầu tiên ta tiến hành tính toán thiết kế sơ bộ, bỏ qua

một số hệ số Sau khi có các kích thước mới tiến hành tính toán kiểm nghiệm, lúc này tính đến toàn bộ các hệ số ảnh hưởng hình dạng kích thước và điều kiện làm việc

Phương pháp thiết kế theo modul:

Thiết kế sản phẩm theo modul tạo nên mối liên kết ở đầu vào và đầu ra giữa các

bộ phận trong một sản phẩm trở nên chính xác và ―tiêu chuẩn hóa‖ Thiết kế theo modul bao gồm một phương pháp mới trong quản lý dòng thông tin và kiến thức trong suốt quá trình phát triển sản phẩm

Trong hệ thống cơ khí, thiết kế theo Modul – hoặc ― Modul hóa trong thiết kế‖ – gần như là chia một hệ thống ra thành nhiều bộ phận nhỏ hơn (các modul), chúng có thể được tạo ra độc lập và sau đó sử dụng trong các hệ thống khác để thực hiện nhiều chức năng Bên cạnh việc giảm chi phí ( bởi vì ít sửa đổi hơn, và thời gian nghiên cứu

ít hơn), và linh hoạt trong thiết kế, modul hóa mang đến nhiều lợi ích khác như là tính

mở rộng (thêm giải pháp mới bằng cách ghép nối với một modul mới), và tính loại trừ

Ví dụ, các hệ thống modul như là xe hơi, máy tính và các tòa nhà cao tầng Các

ví dụ gần gũi hơn bao gồm máy dệt, hệ thống tín hiệu đường sắt, trạm điện thoại, hệ thống đường ống nước và nguồn điện Thiết kế theo modul là một sự cố gắng kết hợp những ưu điểm của sự tiêu chuẩn hóa ( giá trị cao ứng với chi phí sản xuất thấp) với sự tùy biến Một ví dụ của thiết kế theo modul trong xe hơi là trong khi nhiều xe hơi có kiểu dáng cơ bản phải được trả nhiều chi phí thêm để nâng cấp máy mạnh hơn hoặc lốp

xe tốt hơn; không có bất cứ yêu cầu nào thay đổi các bộ phận khác của xe hơi như khung xe, hệ thống lái và hệ thống xả

Hình 2.4 Sơ đồ thiết kế theo phương pháp thiết kế truyền thống (a) và thiết kế theo modun (b)

Ta nhận thấy cùng một sản phẩm, nhưng sản phẩm được thiết kế theo Modul (hình a) chỉ bao gồm 4 khối độc lập, liên kết với nhau Trong khi đó, sản phẩm được thiết kế thông thường bao gồm 7 phần có mối liên hệ với nhau Trong trường hợp (a), nếu ta có thay đổi kết cấu một khối thì không gây ảnh hưởng đến các khối khác, nhưng trong trường hợp (b), nếu tat hay đổi một phần có thể dẫn đến phải thay đổi các phần xung quanh nó

Các chức năng yêu cầu được hình thành bên trong các bộ phận, nhưng bề mặt của các bộ phận không được xác định cụ thể

Sự phát triển thiết kế sản phẩm và các bộ phận là một quá trình lập lại Cấu trúc sản phẩm được hình thành bởi bước thiết kế cuối cùng, cũng chính kết quả của quá trình phát triển

Thiết kế sản

modul

Sản phẩm được hình thành như là một nền để gia tăng giá trị sản phẩm và phát triển kiểu dáng

Sản phẩm modul hóa gồm các bề mặt của bộ phận được xác định hoàn toàn

và rang buộc cho sự phát triển tiếp theo

Quá trình phát triển các

bộ phận là đồng thời, độc lập và phân tán Cấu trúc sản phẩm được hình thành được thiết kế không thay đổi trong quá trình phát triển sản phẩm

Bảng 2.1 So sánh phương pháp thiết kế sản phẩm truyền thống và phương pháp thiết

kế sản phẩm theo modul

2.3 ỨNG DỤNG CỦA TIÊU CHUẨN TRONG THIẾT KẾ:

Trong thiết kế, sự phát triển của sản phẩm hoặc hệ thống yêu cầu các giải pháp tối ưu cho nhiều vấn đề, ví dụ như đặc điểm của chiều dày kim loại tấm, sự lựa chọn chi tiết ghép, xây dựng kết cấu mối hàn, tính chất của vật liệu trong những vùng không quan trọng, và các vấn đề lặp lại khác

Các tiêu chuẩn đem lại những giải pháp cho các vấn đề lặp lại Ví dụ, một kỹ sư không phải thiết kế một đai ốc mới mỗi khi sử dụng mối ghép ren Tất cả những điều trên là cần thiết cho tiêu chuẩn công ty trong đó luôn có các chi tiết ren tiêu chuẩn Thêm vào đó, tiêu chuẩn cho phép người thiết kế có nhiều thời gian hơn để sáng tạo hoặc phát triển

Tiêu chuẩn còn có thể đem lại tính kinh tế vì nó giúp giảm thiểu số chi tiết để trong kho và các quá trình sản xuất khác nhau cho một sản phẩm Henderson từng cho

ví dụ một hộp năm cạnh làm bằng kim loại tấm có 320 lỗ khác nhau gồm 5 đường kính khác nhau, trong đó có 243 lỗ ren Các lỗ không làm ren được sử dụng cho vít cấy có đai ốc và vòng khóa Mười sáu con vít và đinh tán được yêu cầu, và chi phí lao động để làm chính xác các chi tiết ghép hiện đang rất cao

Trong quá trình xem xét lại, người thiết kế nhận thấy có 304 lỗ trong 320 lỗ có thể làm cùng cỡ và 4 chi tiết ghép khác nhau có thể sử dụng thay vì 16 như ban đầu Việc xác định một đường kính lỗ là 95% của các trường hợp tăng năng suất trong khi chi phí giảm

Khi các tiêu chuẩn công ty cung cấp quá trình phân tích và kích cỡ và thông số

bề mặt của các nguyên vật liệu trong kho, tiêu chuẩn cho phép các kỹ thuật viên làm những công việc cụ thể và giải phóng người thiết kế Ví dụ, các bảng hướng dẫn tiêu chuẩn cung cấp kích cỡ mũi tarô, bạc lót, mũi khoan tiêu chuẩn và kích thước trục cho

ổ trục, và các thông tin khác trong bảng hướng dẫn

Các kỹ sư và quản lý có thể nhận thấy tiêu chuẩn như là cơ sở để thực hiện cái mới Trong nhiều trường hợp, những thứ không được tiêu chuẩn hoặc thiết kế không chính xác gây ảnh hưởng đến sự ô nhiễm, an toàn hoặc một số hiệu ứng khác đối với người sử dụng, khách hàng hoặc xã hội sẽ được yêu cầu nhà sản xuất bỏ thời gian và tiền bạc để làm những sản phẩm tiêu chuẩn Sự lập luận này bắt nguồn từ việc các kỹ

sư hoặc nhà quản lý đã thêm vào một ít sáng tạo trong tiêu chuẩn (thay đổi tiêu chuẩn)

và các nhà cung cấp tiêu chuẩn yêu cầu thiết kế lại hoặc loại bỏ sản phẩm Một số sản