Bài giảng Nhập môn về kỹ thuật - Chương 4: Thiết kế kỹ thuật

11/13/2016

Mục tiêu của chương 4

Chương 4

Giúp cho sinh viên:

THIẾT KẾ KỸ THUẬT

 Nhận thức được các đặc điểm của thiết kế kỹ thuật và

quá trình thiết kế.

 Biết và thực hiện các bước thiết kế thông qua đồ án môn

học.

 Tích cực và thích thú thực hành các bước thiết kế.

1

Nhập môn về kỹ thuật

4-2

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (1)

Say mê để yêu thích sáng tạo (1)

Nội dung của chương 4

“Nhiệt tình là một trong những động lực thành công mạnh mẽ

nhất. Khi bạn làm điều gì đó, hãy làm hết sức mình. Hãy đặt

toàn bộ tâm trí mình vào đó. Hãy tạo ra dấu ấn của chính

mình. Hãy tích cực, năng động, nhiệt tình và trung thực để rồi

bạn sẽ hoàn thành mục tiêu của mình. Không có điều tuyệt

vời nào đạt được mà không có nhiệt tình”.

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê.

4.2 Những nội dung của thiết kế kỹ thuật

hiện đại.

Ralph Waldo Emerson

4.3 Tổ chức mang tính hệ thống các ý

tưởng.

4.4 Quá trình thiết kế.

4.5 Áp dụng.

4-3

4-4

1

11/13/2016

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (3)

Say mê để Tập trung (1)

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (2)

Say mê để yêu thích sáng tạo (2)

“Không phải lúc nào bạn cũng nhận được điều mình muốn

Nhưng nếu bạn hết sức cố gắng, bạn có thể thấy

Bạn nhận được cái bạn cần.”

Hãy dùng lòng say mê như là chất xúc tác để biến các ý tưởng

thành hiện thực:

@ Không ngừng hỏi:

+ Như vậy là mình đã làm tốt nhất chưa?

+ Có thể thiết kế đơn giản hơn không?

@ Sáng tạo liên tục, không bao giờ để trí

óc mụ mẫm

Mick Jagger & Keith Richards 1969

4-5

4-6

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (4)

Say mê để Tập trung (2)

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (5)

“Hãy có khái niệm rõ ràng về việc bạn muốn hoàn thành, rồi thì chắc

là bạn sẽ đạt được.

Chú ý đến vật liệu: hãy giảm bớt từng gram vật liệu không cần thiết.

Thường xuyên tự hỏi: Việc gì đây?

Tránh sự phức tạp và hãy làm mọi việc càng đơn giản càng tốt.

Hãy ghi nhớ đến từng chi tiết”.

Henry Maudslay (nhà phát minh máy tiện kiểu trục vít đầu tiên năm

1800, cha đẻ của máy công cụ hiện đại)

“Bạn không thể giải

quyết vấn đề từ cùng ý

thức đã tạo ra nó. Bạn

nên học nhìn thế giới

một cách mới mẻ hơn.”

“Tưởng tượng quan

trọng hơn kiến thức”.

Einstein

4-7

4-8

2

11/13/2016

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (6)

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (7)

“Nếu bạn chưa tìm thấy sự say

mê, hãy cứ tìm kiếm.

Đừng nản chí.

“Thành công là

Cũng như cách mà trái tim hoạt

động, bạn sẽ biết được khi

nào thì mình đã tìm ra điều

bản thân thật sự muốn làm.

Và, giống như mọi mối quan

hệ tốt đẹp, nỗi đam mê của

bạn sẽ còn lớn dần theo

thời gian”.

khả năng đi từ thất

bại này đến thất

bại khác mà không

mất đi nhiệt tình”.

Winston Churchill

Steve Jobs

4-9

4-10

4.1 Thiết kế là quá trình đầy say mê (8)

4.2 Những nội dung của thiết kế kỹ

thuật hiện đại (1)

“Trong nhận thức của phần đông

thiên hạ, thiết kế đồng nghĩa với sự

trang trí. Hoặc thiết kế nội thất.

Hoặc đó là hoa văn của rèm cửa và

ghế sôfa. Song với tôi, ý nghĩa chân

thực của thiết kế không phải như

vậy.

Những nhà thiết kế giỏi nhất thường giải quyết một số

vấn đề sau đây:

@ Tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn.

@ Phòng ngừa các sự cố trước khi chúng xảy ra:

+ Không thỏa mãn nhu cầu của khách hàng.

Phòng ngừa bằng cách:

Thiết kế là linh hồn cơ bản của

một sự sáng tạo làm bởi bàn tay

con người, kết thúc bằng việc thể

hiện bản thân nó một cách hết mình

trên lớp ngoài cùng của một sản

phẩm, hoặc dịch vụ.”

& Xác định các yêu cầu về chức năng

& Triển khai một thông số thiết kế để thực hiện

mỗi yêu cầu về chức năng

Steve Jobs

4-11

4-12

3

11/13/2016

4.2 Những nội dung của thiết kế kỹ

thuật hiện đại (2)

4.2 Những nội dung của thiết kế kỹ

thuật hiện đại (3)

Tính kinh tế

@ Mỗi thứ đều có chi phí và mỗi thứ đều thực hiện một chức năng

nào đó.

– Nếu bạn dành hết thời gian cho một cái cây, bạn sẽ không có thời

gian cho khu rừng

– Nếu bạn không quan tâm đến các cái cây, rồi thì bạn sẽ chẳng có

khu rừng

– Bạn phải chú ý đến toàn bộ hệ thống và đến từng chi tiết

@ Các dự án kỹ thuật đều phải quan tâm đến ngân quỹ (thời gian,

tiền bạc, …)

+ Hư hỏng.

Phòng ngừa bằng cách thiết kế sao cho chịu được cả

nội lẫn ngoại lực

+ Hoạt động kém

Phòng ngừa bằng cách thiết kế sao cho đảm bảo các

dung sai

+ Chi phí cao quá

Phòng ngừa bằng cách thiết kế một cách thông minh, tiết

kiệm và có khả năng chế tạo

- Không nên đầu tư nhiều công sức, tiền bạc để cải thiện một chút

hiệu năng hoạt động

Thiết kế kỹ thuật hiện đại giải quyết các vấn đề từ đơn giản

đến phức tạp một cách hệ thống và logic, đồng thời vẫn

cho phép có những sáng tạo độc đáo và khác biệt.

– Hãy cố gắng đạt được hiệu năng hoạt động tối đa với một chi phí

cho sẵn

@ Hãy nhanh nhẹn, mau mắn và sẵn sàng chuyển đổi công nghệ

– Mọi thứ ở phần giao giữa các công nghệ thường rất thú vị, hấp dẫn!

4-13

4-14

– Tích hợp các công nghệ có thể tạo ra hiệu quả to lớn

4.2 Những nội dung của thiết kế kỹ

thuật hiện đại (4)

4.2 Những nội dung của thiết kế kỹ

thuật hiện đại (5)

“Thiết kế không chỉ là vấn đề sản phẩm trông ra làm sao.

Thiết kế còn là cách sản phẩm đó hoạt động ra sao.”

Steve Jobs

“Một iPod, một điện thoại, một thiết bị truyền thông di động

internet ... Những thứ này KHÔNG phải là ba thiết bị rời

nhau! Và chúng tôi gọi nó là iPhone! Hôm nay Apple đang

tái phát minh điện thoại. Và nó đây này.”

Steve Jobs

4-15

4-16

4

11/13/2016

4.3 Tổ chức mang tính hệ thống các ý

tưởng: FRDPARRC

4.3 Tổ chức mang tính hệ thống các ý

tưởng: FRDPARRC

Các

Các thông Phân tích

Tham khảo Rủi ro

Biện pháp

FR: Function Requirements – Các yêu cầu chức năng.

DP: Design Parameters – Các thông số thiết kế.

A: Analysis – phân tích.

R: References – các tham khảo.

R: Risk – Rủi ro.

C: Countermeasures – Các biện pháp khắc phục.

Bảng FRDPARRC giúp nhận dạng các cơ hội làm nảy

sinh ý tưởng mới và phương pháp giải quyết vấn đề

mới!

yêu cầu số thiết kế Thí nghiệm, từ ngữ, Tài

liệu, Từ ngữ, khắc phục

chức

năng

(Các

sự

kiện)

Từ ngữ

Danh

sách

các

(Ý tưởng) PTPTHH (FEA), phương www…

Từ ngữ và trình, bảng biểu

bản vẽ

bản

vẽ, Từ

ngữ,

vẽ,

phân tích bản

phân tích

Các biện Thời gian chuyển động, Mọi thứ có Đánh giá Các

ý

pháp độc công suất, ứng suất, kinh thể

lập để tế, tài chính, … phát triển ý thấp,

thực hiện Phải chứng minh tính tưởng bao trung

giúp rủi

ro tưởng hoặc

kế hoạch

chức

năng

để

giảm

mỗi

yêu khả thi của từng thông số gồm

xúc

tiếp bình, cao thiểu hoặc

cá cho mỗi phòng

độc lập cầu chức thiết kế.

mà

thiết kế

phải

thực

hiện

năng

Phân tích có thể được sử nhân, bài thông số tránh từng

dụng để tạo ra các thông báo, sáng thiết kế rủi ro

số thiết kế.

chế,

website, …

4-17

4-18

4.4 Quá trình thiết kế (1)

Thiết kế gồm các bước đan xen nhau

4.4 Quá trình thiết kế (2)

Thiết kế gồm các bước đan xen nhau

Giai đoạn thử nghiệm

Quá trình thiết kế gồm 10 bước:

Giai đoạn khám phá

- Bước 3: Bắt đầu bằng cách tạo ra những chiến lược khả

dĩ (cách tiếp cận vấn đề) bằng cách sử dụng từ ngữ, phân

tích và các giản đồ.

Tưởng tượng ra các chuyển động, dòng dữ liệu và dòng

năng lượng từ lúc bắt đầu cho đến khi kết thúc hay từ lúc

kết thúc cho tới khi bắt đầu.

- Bước 1: Xác định các nguồn lực sẵn sàng cho việc

thiết kế.

- Bước 2: Xem xét các vấn đề và đảm bảo rằng bạn

hiểu rõ các yêu cầu để thực hiện, các điều kiện (các

luật lệ, các giới hạn) và các bản chất của vấn đề!

Liên tục hỏi “Ai?”, “Cái gì?”, “Tại sao?”, “Ở đâu?”, “Như thế

nào?”.

Thực hiện một số phân tích và thí nghiệm đơn giản.

Cái gì mà bạn nghĩ ra mà người khác cũng nghĩ ra, vì vậy

hãy nghĩ cách làm sao để đánh bại chính cái mà bạn nghĩ

ra.

4-19

4-20

5

11/13/2016

4.4 Quá trình thiết kế (3)

Thiết kế gồm các bước đan xen nhau

4.4 Quá trình thiết kế (4)

Thiết kế gồm các bước đan xen nhau

Giai đoạn hình thành

Giai đoạn chi tiết

- Bước 4: Hình thành các khái niệm, ý tưởng cụ thể

cho thiết bị để thực hiện chiến lược tốt nhất bằng cách

sử dụng các từ ngữ, phân tích và phát thảo.

Sử dụng các phương pháp giống nhau như là cho

chiến lược nhưng bây giờ là phác thảo các ý tưởng cụ

thể cho thiết bị.

- Bước 5: Phát triển các module, sử dụng từ ngữ,

phân tích chi tiết, sơ đồ và mô hình.

- Bước 6: Phát triển các bộ phận, sử dụng từ ngữ,

phân tích chi tiết, sơ đồ và mô hình.

- Bước 7: Duyệt các bản vẽ lắp, xem xét khả năng

công nghệ chế tạo.

Tiến hành phân tích và thí nghiệm đơn giản để đánh

giá tính hiệu quả và tính khả thi.

- Bước 8: Lập các bản vẽ chi tiết.

Giai đoạn chế tạo và thử nghiệm

Lựa chọn và cụ thể hóa các ý tưởng tốt nhất.

- Bước 9: Chế tạo, kiểm tra và chỉnh sửa.

- Bước 10: Biên soạn tài liệu kỹ thuật và hướng dẫn

vận hành.

4-21

4-22

4.5 Áp dụng

Ngày hội kỹ thuật

Các mẫu xe chạy bằng năng lượng lò xo

4.5 Áp dụng

Bài tập về nhà

Tìm trên Internet một số mẫu xe.

1. Hãy lập bảng FRDPARRC (bảng 1).

2. Hãy lập bảng đánh giá (bảng 2) dưới đây để từ đó chọn

mẫu xe cần thiết kế. Điểm 1: kém, …, 5: rất tốt.

Bảng 2: Bảng đánh giá mẫu xe

Trung bình

Mẫu Tiêu chí 1 Tiêu chí 2 Tiêu chí … Tiêu chí m Tổng cộng

…

1

2

Điểm

…

3

…

n

4-23

4-24

6

11/13/2016

Tài liệu tham khảo của Chương 4

[1] Oakes, Leone, Gunn, Engineering Your Future, A

Comprehensive Approach, 5th Edition, Great Lake

Press, 2006.

[2] Ho, Nhut. "Course ME101 - Introduction to Mechanical

Engineering." Department of Mechanical Engineering,

California State University, Northridge, USA. Course

URL: www.csun.edu/~me101

4-25

7