Giáo trình CAD ứng dụng trong thiết kế ô tô - Nguyễn Đình Hùng

Giáo trình CAD ứng dụng trong thiết kế ô tô bao gồm các nội dung chính: giới thiệu chung về hệ thống CAD trong thiết kế ô tô, biến đổi phẳng trong CAD, biểu diễn 3D trong CAD, các phương pháp tính số, các bài toán động lực học, bài tập lớn và các bài toán thực hành. Đây là giáo trình dành cho sinh viên ngành Cơ khí - Chế tạo máy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình CAD ứng dụng trong thiết kế ô tô - Nguyễn Đình Hùng GIÁO TRÌNH GIẢNG DẠY MÔN HỌC CAD ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ ÔTÔ GIẢNG VIÊN ĐẢM NHIỆM: NGUYỄN ĐÌNH HÙNG BỘ MÔN KỸ THUẬT ÔTÔ VÀ MÁY ĐỘNG LỰC NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Chương 1: Mở đầu 1. Giới thiệu môn học 1.1.Lịch sử phát triển 1.2.Hệ thống CAD trong thiết kế Ô tô 2. Qúa trình thiết kế ô tô theo CAD 2.1.Mô hình thiết kế truyền thống 2.2.Ứng dụng và phát triển mô hình truyền thống theo CAD Chương 2: Biến đổi phẳng trong CAD 1. Phần tử hình học 2D trong CAD 1.1 Họ các đường cong bậc 1 và 2 1.2 Họ các đường cong bậc cao, Spline, Besier 2.Các phép biến hình hình học 2.1 Các phương pháp biến đổi hình học: tịnh tiến, xoay 2.2 Các phương pháp xử lý: kéo, nén, cắt, biến hình học các đường cong phẳng Chương 3: Biểu diễn 3D trong CAD 1. Phân tích hình học 3D trong CAD 2. Mặt 4.Vật thể hình học 5.Các phép biến hình 5.1 Biến hình mặt 5.2 Biến hình vật thể 6.Các bài toán vật lý trong CAD 6.1 Trọng tâm + khối lượng 6.2 Biến dạng Chương 4: Các phương pháp tính số 1 Phương pháp sai phân 2 Phương pháp phần tử biên 3. Phương pháp phần tử hữu hạn Chương 5: Các bài toán động lực học .1 Bài toán một chiều 2 Bài toán hai chiều 3 Các ứng dụng trong ngành ô tô - máy kéo Chương 7: Bài tập lớn - Các bài toàn thực hành 1 Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực của động cơ xăng-diesel bằng mô hình 3D và mô phỏng động 2 Xây dựng mô hình hệ thống phân phối khí 3D và mô phỏng động 3 Xây dựng mô hình hệ thống cố định 3D và mô phỏng động 4 Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực “li hợp-hộp số- các đăng-cầu chủ động” và mô phỏng động 5 Xây dựng mô hình hệ thống treo và mô phỏng động Các yêu cầu tự học đ/v sinh viên: 10 tiết 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CAD: Lịch sử phát triển của CAD liên quan trực tiếp tới sự phát triển của đồ hoạ máy tính .Đương nhiên CAD bao hàm một nội dung rộng lớn hơn đồ hoạ máy tính, song hệ ICG là bộ phận cơ bản của CAD. + Một trong những dự án quan trọng đầu tiên trong lĩnh vực đồ hoạ máy tính là dự án triển khai ngôn ngữ APT tại Học viện Công nghệ Massachusetts vào giữa thập kỷ 50. APT là chữ viết tắt của thuật ngữ Automatically Programed Tools, có nghĩa là “máy công cụ được lập trình tự động”. Dự án này có quan hệ mật thiết với ý tưởng triển khai một phương pháp thuận tiện để thông qua máy tính xác định các yếu tố hình học phục vụ việc lập trình cho máy công cụ điều khiển số. + Một ý tưởng khác, ra đời vào khoảng cuối thập kỷ 50 có tên là “bút quang”. Ý tưởng về bút quang xuất hiện khi nghiên cứu cách xử lý dữ liệu ra đa của một dự án quốc phòng gọi là SAGE (Semi-Automatic Ground Environment system). Mục đích của dự án này là triển khai một hệ thống phân tích dữ liệu rađa và làm rõ mục đích được coi là máy bay địch trên màn hình CRT. Để tiết kiệm thời gian vào việc hiển thị máy bay đánh chặn của chủ nhà chống lại máy bay địch, người ta nghĩ ra bút quang, dụng cụ dùng để vẽ hình ảnh trực tiếp lên màn hình và giúp cho CPU nhận biết vị trí cụ thể của màn hình vừa được bút quang tiếp xúc. + Năm 1963 Ivan Sutherland công bố một số kết quả đầu tiên về đồ hoạ máy tính, cho phép tạo ra và làm chủ các hình ảnh trong thời gian thực trên màn hành CRT. + Nhiều tập đoàn công nghiệp như General Motors, IBM, Lockheed-Georgia, Itek Corp, Mc. Ponell, v.v... đã bắt đầu thực hiện những dự án về đồ hoạ máy tính từ những năm 60. Đến cuối thập kỷ 60 một số nhà cung cấp hệ thống CAD/CAM đã được thành lập, trong đó phải kể đến hãng Calma vào năm 1969. Các hãng này bán trọn gói theo kiểu chìa khoá trao tay, trong đó gồm có hều hết hoặc toàn bộ phần cứng và phần mềm theo yêu cầu của khách hàng. Một số hãng khác phát triển theo hướng cung cấp phần mềm đồ hoạ như hãng Pat Hanratti mà công ty thành viên của nó là MCS đã cho ra đời AD 2000 (với phiên bản sau đó là ANVIL 4000), được coi là gói phần mềm CAD thông dụng. Ngày nay CAD/CAM thực sự đã trở thành một công nghệ có tốc độ phát triển cực kỳ nhanh chóng, rât nhiều hãng sản xuất và cung cấp sản phẩm trong lĩnh vực này. Trong đó có AutoCAD ra đời từ cuối năm 1982 đến nay đã có Version 14 chạy trên Windows; AutoCAD 2000 và AutoCADIX chạy trên Windows và trên mạng Internet; hãng Gulf Publishing với các phần mềm thiết kế, dạy học và tư vấn trong lĩnh vực hoá chất và dầu khí, được thành lập từ năm 1985 tại London. Ở Việt Nam, CAD/CAM xuất hiện thông qua các phần mềm mua của nước ngoài để học tập, nghiên cứu và ứng dụng. Tuy nhiên cũng đã có những cố gắng bước dầu theo hướng tự sản xuất phần mềm trong nước. Chẳng hạn Viện Tin học năm 1992 đã cho ra đời gói phần mềm TOWER để trợ giúp thiết kế mẫu thảm len trong khuôn khổ Dự án VIE/88/035, năm 1988 Công ty tư nhân Hải Hoá cho ra đời gói phần mềm thiết kế kiến trúc - xây dựng 1.2 hệ thống CAD trong ứng dụng thiết kế ôtô: Các hệ CAD hiện đại (còn gọi là CAD/CAM) được xây d ựng trên c ơ s ở đ ồ ho ạ máy tính tương tác (Interative Computer Graphics) vi ết t ắt là ICG. H ệ th ống đ ồ ho ạ máy tính t ương tác là một hệ hướng đến người sử dụng, trong đó máy tính đ ược dùng đ ể t ạo ra, chuy ển đ ổi và hi ển th ị dữ liệu dưới dạng các hình vẽ hay bi ểu tượng. Ng ười s ử d ụng ở đây là nhà thi ết k ế, th ực hi ện truyền dữ liệu và ra lệnh cho các máy tính thông qua m ột s ố thi ết b ị vào (INPUT) nh ư chu ột, bàn phím ...Còn máy tính thì liên l ạc với con ng ười thông qua màn hình Hình ảnh được xây dựng từ những phần t ử hình học c ơ b ản nh ư đi ểm, đ ường th ẳng, vòng tròn v.v... Hình ảnh đó có thể được s ửa đổi tuỳ theo l ệnh c ủa con ng ười nh ư phóng to, thu nhỏ, di chuyển vị trí trên màn hình và theo các phép bi ến đ ổi khác.Thông qua các thao tác này mà những chi tiết cần thiết của hình ảnh sẽ được t ạo ra theo ý mu ốn c ủa ng ười thi ết k ế. Một hệ thống CAD hoặc (ICG) điển hình bao gồm phần cứng và phần m ềm . * Phần cứng gồm có bộ phận xử lý trung tâm (CPU), một hoặc nhi ều tr ạm công tác (Work Station) kể cả những terminal hi ển thị đồ hoạ, và các t ...