Chương 2. Thiết kế cơ khí môn Nhập môn kỹ thuật cơ khí | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

lOMoAR cPSD| 59595715
NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
(AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Chương 2. Thiết kế cơ khí 2.1. Tổng quan 2.2. Qua trình thiết kế
2.2.1. Phát triển yêu cầu
2.2.2. Ý tưởng thiết kế
2.2.3. Thiết kế chi tiết 2.2.4. Chế tạo 2.3. Quá trình sản xuất
2.4. Các chủ ề thiết kế 1 lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ 2.1. Tổng quan
14 thách thức trong thế kỷ 21 như sau: (The 14 challenges are as follows:)
Tạo năng lượng từ mặt trời một cách kinh tế (Make solar energy economical)
Cung cấp năng lượng từ băng tan (Provide energy from fusion)
Phát triển phương pháp cô lập cac bon (Develop carbon sequestration methods)
Quản lý chu trình ni tơ) (Manage the nitrogen cycle)
Cung cấp giải pháp làm sạch nước (Provide access to clean water)
Bảo tồn và cải thiện cơ sở hạ tầng
ô thị (Restore and improve urban infrastructure)
Đẩy mạnh thông tin về sức khỏe, y tế (Advance health informatics
Phát minh ra nhiều thuốc tốt hơn (Engineer better medicines)
Tái tạo lại bộ não (Reverse-engineer the brain )
Phòng ngừa thảm họa hạt nhân (Prevent nuclear terror)
An toàn thông tin mạng (Secure cyberspace)
Tăng cường thực tế ảo (Enhance virtual reality) 2 lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Đẩy mạnh giáo dục nhân cách (Advance personalized learning)
Đưa ra các công cụ phát minh khoa học (Engineer the tools of scientific discovery) PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 2
Các KS Cơ khí không những tham gia mà còn
óng vai trò quan trọng về kỹ thuật và lãnh
ạo toàn cầu trong giải quyết một số thách thức trên
Mặc dù các thách thức trải rộng trên rất nhiều lĩnh vực, nguyên tắc chung ể kết nối các vấn
ề khoa học và kỹ thuật là thiết kế. Các
ội thiết kế a ngành, nghề là cần thiết ể thiết kế ra các giải pháp sáng tạo và
và hiệu quả áp ứng ược vô vàn các vấn ề nảy sinh trong mỗi thách thức trên.
Qúa trình phát triển sản phẩm: 3 lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên 4 lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Các nội dung thiết kế liên quan ến chương trình kỹ thuật cơ khí ược mô tả trong các ô tô sẫm mầu lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Khảo sát sản phẩm (Product archaeology ) là quá trình xây dựng lại vòng ời của sản
phẩm bao gồm : nhu cầu của khách hàng, các
ặc trưng thiết kế, quy trình sản xuất
sản phẩm ó từ ó hiểu
ược các quyết ịnh dẫn ến sự phát triển sản phẩm này.
Qúa trình này ược ề xuất ầu tiên vào năm 1998. Khảo sát sản phẩm
- Nghiên cứu giá thành sản xuất
- Ảnh hưởng của bối cảnh toàn cầu & bối cảnh xã hội
- Nghiên cứu tác ộng của sản phẩm ến môi trường thông qua năng lượng tiêu
thụ, vật liệu sử dụng trong toàn bộ vòng ời của sản phẩm
Qúa trình khảo sát sản phẩm gồm các giai oạn: 1.
Chuẩn bị (Preparation): Nghiên cứu các kiến thức cơ sở (background) về sản
phẩm, kể cả nghiên cứu thị trường, các ăng ký bản quyền và các tiêu chuẩn hiện hành của sản phẩm 2.
Đào sâu (Excavation): Mổ xẻ tháo rời các chi tiết của sản phẩm, thực hiện phân
tích sản phẩm, xây dựng các mô tả chức năng, lắp ráp lại sản phẩm lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ 3.
Đánh giá (Evaluation): Xem xét các tiêu chuẩn hiện hành của sản phẩm, tiến hành
các thực nghiệm về vật liệu & thử nghiệm sản phẩm 4.
Giải thích (Explanation): Rút ra các kết luận về các vấn ề toàn cầu, kinh tế, môi trường và xã hội
ịnh hình ra thiết kế sản phẩm và ịnh hình ến thiết kế các sản phẩm tương tự lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Ví dụ: Khảo sát cho thiết kế xe ạp 1.
Xe ạp trong bối cảnh toàn cầu
Xe ạp ược sử dụng như là phương tiện cứu thương ỏ Sahara Châu Phi
Nhật bản có nhiều xe ạp nên phải có những bãi ỗ xe ạp
Ở một số nước như Hà lan, có những cơ sở hạ tầng giao thông dành riêng cho xe
ạp như: làn ường, èn tín hiệu, bãi ỗ, ký hiệu ường, ường hầm dành riêng cho xe ạp
Ở Trung quốc có nhiều xe ạp iện 2.
Xe ạp trong bối cảnh xã hội
Một số cửa hàng cà phê xe ạp có dịch vụ bán ồ ăn và cho thuê xe ạp i tham quan thành phố
Henry Ford ã từng là một thợ cơ khí xe ạp PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên
Downloaded by Taj Tjk (tajtjkadv86@gmail.com) lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Xe ạp cũng ược xem là một xúc tác cho phong trào giải phóng phụ nữ 7 3.
Tác ộng môi trường của xe ạp
Có nhiều chương trình chia xẻ, sử dụng chung xe ạp ở các nước châu Âu
Có rất nhiều chương trình khuyến khích mọi người sử dụng xe ạp làm phương
tiện i làm nhằm làm giảm khí thải cacbon
Có nhiều thống kê cho thấy sinh viên ở nhiều thành phố tại Mỹ i xe ạp theo vé tháng
Tìm ra các tác ọng tích cực của xe ạp cũng như tỷ lệ tai nạn 4.
Vân ề kinh tế trong thiết kế xe ạp
So sánh giá thành tương ối của xe ạp với ô tô kể cả giá thành chế tạo, vận hành và bảo trì
Gía thành cân nhắc lựa chọn giữa xe ạp bằng chất dẻo so với vật liệu truyền thống lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Giảm các chi phí về y tế, chăm sóc sức khỏe khi xe ạp là một phương tiện giao thông nổi bật 8
Bản chất a ngành, a lĩnh vực của thiết kế và phát triển sản phẩm
Các KS cơ khí là một phần không thể thiếu của các ội thiết kế sản phẩm. Một sản
phẩm thường là rất phức tạp cho một người với tất cả các kỹ năng, kiến thức, thời
gian và kinh nghiệm cần thiết. KS cơ khí cần tương tác, giao tiếp hiệu quả với các
thành viên khác trong ội : các KS iện, KS máy tính,quản lý, tiếp thị, người sản xuất,
nhà cung cấp, khách hàng,..….
Trong quá trình thiết kế sản phẩm, ội thiết kế cần phải:
Xây dựng ý thức trách nhiệm giữa các thành viên trong ội vì thành công chung của cả ội
Tiến hành thảo luận, trao ổi về các ý tưởng, giải pháp khác nhau, ảm bảo mỗi
thành viên trong ội ều có thể óng góp ý kiến lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Cho phép mọi thành viên giải thích ý tưởng của họ và nghiên cứu một cách tập thể
Ủng hộ các quyết ịnh ưa ra ược sự quan tâm nhiều nhất của cả ội
Đẩy mạnh một cách sáng tạo, hiệu quả các giải pháp mới về các vấn ề kỹ thuật,
toàn cầu, xã hội, môi trường, kinh tế lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2. 2. Qúa trình thiết kế
KS cơ khí óng vai trò quan trọng trong khởi tạo ổi mới quốc gia cũng như công ty. Nhận biết
và hiểu ược tác ộng của thiết kế cơ khí ến thành công của các công nghệ sáng tạo là cần thiết
ể giải quyết các thách thức của thời ại.
Chiến lược phát triển sản phẩm mới có thể mô tả trên ồ thị với 2 trục Style (low/high) và Technology (low/high) . lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
VD1: Các máy nghe nhạc số hình dạng giống khách hàng chỉ cần nghe nhạc Technology bơi lội lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Biểu ồ kiểu cách - công nghệ cho máy nghe nhạc kỹ thuật số.
VD2: Các sản phẩm lọc nước: công Nano Technology lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Style versus technology chart for water purification systems
2. 2. Qúa trình thiết kế
Qúa trình thiết kế cơ khí có thể chia thành 4 giai oạn:
Phát triển các yêu cầu (Requirements development)
Thiết kế ý tưởng (Conceptual design)
Thiết kế chi tiết (Detailed design ) Sản xuất (Production) lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ 12 lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ 13 lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
2.2.1. Xây dựng các yêu cầu (Requirements development) Thiết kế cơ khí bắt
ầu khi các nhu cầu cơ bản ược xác ịnh. Đây có thể là nhu cầu kỹ thuật
từ một thị trường nào ó hoặc nhu cầu cơ bản của con người như là nước sạch, năng lượng tái
tạo hay phòng ngừa thảm họa tự nhiên,…Trước tiên KS cơ khí sẽ xây dựng một tập ầy ủ
các yêu cầu hệ thống có liên quan ến các vấn ề sau:
Functional performance: What the product must accomplish
(Hiệu suất chức năng: Sản phẩm phải ạt ược những gì)
Environmental impact: During production, use, and retirement
(Tác ộng ến môi trường: Trong quá trình sản xuất, sử dụng và loại bỏ)
Manufacturing: Resource and material limitations
(Sản xuất: Các giới hạn về tài nguyên và vật liệu)
Economic issues: Budget, cost, price, profit
(Các vấn ề kinh tế: Ngân sách, chi phí, giá cả, lợi nhuận)
Ergonomic concerns: Human factors, aesthetics, ease of use
(Mối quan tâm về công thái học: Yếu tố con người, tính thẩm mỹ, tính dễ sử dụng)
Global issues: International markets, needs, and opportunities lOMoAR cPSD| 59595715
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
(Các vấn ề toàn cầu: Thị trường quốc tế, nhu cầu và cơ hội)
Life cycle issues: Use, maintenance, planned obsolescence
(Các vấn ề về vòng ời: Sử dụng, bảo trì, tính lỗi thời ược hoạch ịnh trước)
Social factors: Civic, urban, cultural issues
(Các yếu tố xã hội: Các vấn ề về dân cư, ô thị, văn hóa) 14
2.2.2. Thiết kế ý tưởng
Trong giai oạn này, các KS thiết kế cộng tác và tạo ra một phạm vi rộng các
giải pháp tiềm năng ối với vấn ề cần giải quyết và lựa chọn ược một hoặc
mốt số các giải pháp triển vọng nhất ể phát triển.
Qúa trình ược dẫn dắt ban ầu bằng tư duy phân tích (divergent thinking
) một tập các ý tưởng sáng tạo ược phát triển
Khi một tập phong phú các ý tưởng ã ược tạo ra, qúa trình sẽ ược dẫn dắt
bởi tư duy hội tụ (convergent thinkings ). Các KS bắt ầu hạn chế ưa ra
các ý tưởng và tập trung và một số ít ý tưởng tốt nhất. Danh sách các yêu