THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

Ch ng 1: T ẠO Ý T NG THI T K

Môn h ọc này giúp chúng ta tìm hiểu để làm chủ các nguyên t ắc cơ bản trong thiết kế.

Tr ước đây, khi bắt đầu thiết kế kỹ thuật, người thiết kế

ph ải có khái niệm về máy dự định thiết kế trong đầu Điều này làm cho sự sáng tạo và hiệu quả thiết kế phụ thu ộc vào các kinh nghiệm của người thiết kế.

Môn h ọc này tập trung vào triết lý của chiến lược thiết

k ế máy Với kiến   thức sâu về các nguyên tắc cơ bản,

ng ười ta có thể nhanh chóng tạo ra các chiến lược và các khái ni ệm với tính khả thi nhất.

Điều này sẽ làm cho giai đoạn thiết kế & phân tích có

hi ệu quả hơn và chúng ta sẽ gặp rất ít trường hợp phải

b ắt đầu lại từ đầu.

b ắt đầu lại từ đầu.

• Thi ết kế là quá trình s ử dụng các phương pháp và công c ụ để đáp ứng (giải quyết) các nhu cầu của con

ng ười.

• Quá trình thi ết kế là quá trình liên quan đến nhiều

y ếu tố như yếu tố kỹ thuật và yếu tố xã hội.

• Quá trình thi ết kế cơ khí là s ử dụng các nguyên lý của khoa h ọc kết hợp với các bí quyết kỹ thuật, sự sáng

t ạo, kỹ năng thiết kế, trí tưởng tượng để tạo ra các

s ản phẩm cơ khí, các thiết bị cơ khí với hiệu suất và

n ăng suất tốt nhất.

Nhi ệm vụ của kỹ sư:

• Tìm hi ểu nhu cầu của sản xuất, nhu cầu của xã hội.

• Sáng t ạo và thiết kế các sản phẩm, thiết bị, quá trình

và dây chuy ền sản xuất.

• C ải tiến các sản phẩm, thiết bị và quá trình đã có.

• Làm vi ệc phối hợp trong nhóm trong quá trình thiết

k ế.

a  

a  Giai Giai đoạn đoạn Hình Hình thành thành nhóm nhóm

Các tr ạng thái thường gặp khi mới thành lập nhóm

• S ự rụt rè của các thành viên

• Ch ưa xác định rõ nhiệm vụ của các thành viên

• Ch ưa biết phải bắt đầu công việc từ đâu

• Ch ưa biết sẽ giải quyết công việc như thế nào

• Ph ụ thuộc vào một vài cá nhân chứ chưa phát huy

Ph ụ thuộc vào một vài cá nhân chứ chưa phát huy

n ăng lực của từng thành viên

Để nhóm nhóm ho ho ạt ạt động động hiệu hi ệu quả qu ả

• L ắng nghe, tôn trọng ý kiến của thành viên trong nhóm

• Ghi nh ận các ý tưởng từ các thành viên

• Tránh các k ết luận vội vàng

• Thu  nhận kiến thức, kinh nghiệm từ mọi thành viên

• T ạo điều kiện để thiết lập tốt các mối liện hệ

b  

b  Giai Giai đoạn đoạn Tìm Tìm hi hi ểu ểu nhóm nhóm

Các tr ạng thái thường gặp trong giai đoạn tìm hiểu nhóm nên tránh

• Tranh cãi (ch ứ không phải tranh luận)

c  

c  Giai Giai đoạn đoạn Chấp Ch ấp nhận nh ận

Các tr ạng thái thường gặp trong giai đoạn chấp nhận nhóm

• Các thành viên nhóm tìm cách hòa h ợp

• Công khai bày t ỏ ý kiến cá nhân

• Chia  sẽ thông tin

• H ạn chế sự khác biệt nhằm hoàn thành nhiệm vụ của nhóm

d  

d  Giai Giai đoạn đoạn hợp h ợp tác tác

Các tr ạng thái thường gặp trong giai đoạn hợp tác nhóm

• Cùng nhau góp s ức hoàn thành nhiệm vụ của nhóm

• T ập trung công sức để hoàn thành mục tiêu của

•• Các Các thành thành viên viên trong trong nhóm nhóm

Trong nhóm nên có các thành viên nh ư

• Tr ưởng nhóm

• Th ư ký

• Th ủ quỹ

• Thành viên thi ết kế kỹ thuật

• Thành viên v ẽ CAD và mô phỏng

ph ải hoàn hoàn thành thành trách trách nhi nhi ệm ệm))

• Theo dõi m ục tiêu và tiến độ hoàn thành của nhóm

• V ừa là người quản lý tiến độ vừa là người hướng dẫn nhóm hoàn thành nhi ệm vụ của nhóm

• Thúc đẩy nhóm vượt qua các rào cản trong quá trình nhóm ho ạt động.

• Trách nhi ệm tổ chức hoạt động nhóm (hoạch định nội dung,  địa điểm thời gian họp, vật tư cần chuẩn bị…)

• Điều hành tất cả các cuộc họp

• Là ng ười giải quyết, hòa giải các xung đột trong nhóm.

Trách

Trách nhi nhi ệm ệm thư th ư ký ký nhóm nhóm

• Ghi biên b ản các cuộc họp

• L ưu trữ các biên bản để tra cứu sau này

• H ỗ trợ nhóm trưởng khi cần

• Hoàn thành các th ủ tục giấy tờ

Trách

Trách nhi nhi ệm ệm thủ th ủ quỹ qu ỹ

• X ử lý các vấn đề tài chính (nhận check, kiểm tra tiền, duy trì qu ĩ…)

• Báo cáo th ường xuyên cho trưởng nhóm về tình hình tài chính

• L ưu trữ các hóa đơn chứng từ để thanh toán.

Trách nhi nhi ệm ệm các các thành thành viên viên c c ủa ủa nhóm nhóm ((L L ưu ưu ýý:: trưởng tr ưởng nhóm nhóm,,

th ưký,, thủquỹ th ủquỹ phải ph ải là là thànhviên thànhviên tíchc tíchc ực ực nhất nh ất của c ủa nhóm nhóm))

• T ập trung hoàn thành công việc của nhóm

• N ỗ lực hoàn thành mục tiêu của nhóm, bỏ qua các lợi ích cá nhân

• Ph ấnđấuđể tạo môitrường làmviệc tin tưởng,tôn trọng.

• Nghe nhi ều hơn nói

• Nêu ý ki ến rõ ràng

• Tham d ự đầy đủ các hoạt động của nhóm

• Tôn tr ọng các thành viên trong nhóm

• Làm vi ệc với tinh thần trách nhiệm cao

• Tôn tr ọng ý kiến người khác

• Khôngn ổigiậnnếuýtưởngcủamình không được sử dụng.

• Phê bình ý t ưởng người khác phải mang tính xây dựng

• Ch ấp nhận phê bình xây dựng.

Mô hình nhóm thi ết kế

Ho ạt

Ho ạt động động của c ủa nhóm nhóm

• Th ỏa thuận ban đầu, thảo luận hợp đồng nhóm

• Th ỏa thuận thời gian và lịch họp

• Thi ết lập bản ghi nhớ

• L ập kế hoạch làm việc, lên kế hoạch hoạt động

• Chu ẩn bị các tài liệu cho dự án

N ội dung việc thỏa thuận nhóm (hợp đồng)

• Tham kh ảo các thỏa thuận để thành lập nhóm

• T ất cả thành viên nhóm ký hợp đổng thỏa thuận

• M ở rộng bản thỏa thuận (phụ lục hợp đồng) sau này

n ếu cần thiết

N ội dung các qui tắc được thỏa thuận

• L ựa chọn cách quyết định (đa số, đồng thuận, trưởng nhóm )

• L ựa chọn hoạt động nhóm (định kỳ, không định kỳ…) 

• Nguyên t ắc phân chia công việc

• X ử lý các thất bại ra sao

H ợp đồng thỏa ước trong nhóm

• Các thành viên s ẽ tham dự đầy đủ các hoạt động của nhóm

nhóm

• Các thành viên s ẽ kiểm tra Email thường xuyên

• Công vi ệc sẽ được phân phối công bằng trong nhóm

• ……

Ngày/Ký

Các Các giai giai đoạn đoạn của c ủa quá quá trình trình thi thi ết ết kế k ế

1  

1  Tạo T ạo ra ra ý ý    tưởng t ưởng và và Đánh Đánh giá giá ý ý    tưởng t ưởng

Các ph ương pháp sáng tạo để tạo ý tưởng:

• Động não

• Suy ngh ĩ liên quan

Khái ni ệm biến thể tương quan

• S ử dụng biểu đồ hình thái

N ền

N ền tảng t ảng của c ủa ý  ý  tưởng t ưởng sáng sáng t t ạo ạo::

• M ột người thiết kế thành công phải suy nghĩ sáng tạo

• Các thi ết kế phải dựa trên nền tảng sáng tạo

• Các thi ết kế muốn thành công phải luôn luôn mới mẽ,  sáng t ạo và đẹp nhưng vẫn phải đơn giản và dễ thực

hi ện.

hi ện.

• M ột thiết kế tốt là biến điều không rõ ràng thành rõ

ràng và m ọi người nhìn vào sẽ thốt lên “ Tại sao tôi

không ngh ĩ đến điều đó ?”

• M ột nhà thiết kế giỏi nghĩ được điều đó vì họ sử dụng

ph ương pháp động não và phương pháp suy nghĩ liên quan.

Động não là quá trình phát sinh ra nhi ều ý tưởng để có

th ể giải quyết vấn đề trong thời gian ngắn

Chìa khóa để động não thành công:

• Không ch ỉ trích ý tưởng

• Suy ngh ĩ trước – đánh giá sau

• Ch ỉ trích dập tắt lửa sáng tạo – Chỉ trích ngăn chặn

lu ồng ý tưởng sáng tạo

• Hoan nghênh m ọi ý tưởng sáng tạo

• Ph ải dũng cảm xem xét mọi ý tưởng sáng tạo

• M ở rộng mọi ý tưởng có thể dẫn đến những thành công mà ta  không thể ngờ đến

• Càng nhi ều số lượng ý tưởng càng đáng hoan nghênh

• Thu  thập mọi thông tin (không cần chọn lọc)

• C ố gắng phát triển mọi giải pháp

T ạo

T ạo bảng b ảng biểu bi ểu đồ đồ trạng tr ạng thái thái

• Li ệt kê các yêu cầu chính trong cột đầu tiên

• V ới mỗi yêu cầu trong cột này, động não để đưa ra

gi ải pháp có thể có.

• Ghi các gi ải pháp này trong hàng tương ứng với yêu

c ầu đã có.

• Có th ể kèm theo sơ đồ, hình vẽ minh họa

• Ch ọn một giải pháp ứng với mỗi hàng, tập họp lại ta 

có m ột số phương án thiết kế.

• Có th ể tồn tại nhiều phương án thiết kế. Nhưng sẽ

có nhi ều phương án không khả thi, nhưng luôn tồn

t ại ít nhất một phương án khả thi.

ơ cấu kẹp nhanh khuôn ép nhựa

2  

2  Lựa L ựa chọn ch ọn ý  ý  tưởng t ưởng tốt t ốt nhất nh ất

Để quá trình thiết kế được rõ ràng, ta tạo ra các bước

Để tạo ra ý tưởng, ta tạo ra:

• B ng bi ểu đồ trang thái

• Các ph ng án kh thi

Thi ết kế là một quá trình tìm các phương án thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật nhưng khong

bao gi ờ tìm ra phương án tốt nhất

ử dụng ma trận quyết định để đánh giá ý tưởng

• D ự đoán các thông số

• Ma  trận quyết định

Ta  sử dụng 4 công cụ thiết kế:

c ủa khách hàng và nhóm chúng lại theo nhóm logic

ngh ĩ vể chức năng chung mà thiết bị đó phải thực hiện

thông s ố kỹ thuật (năng suất…) của thiết bị được thiết

k ế.

k ế : công c ụ xác định nhựng gì thiết bị phải đạt được, và tiêu chí mà các gi ải pháp được đánh giá.

Nh ững công cụ này giúp ta hiểu rõ mục tiêu thiết kế nhưng không đưa ra giải pháp, ý tưởng thiết kế.

Thi ết kế mới hay thiết kế cải tiến ?

Thi ết kế mới: là thiết kế một thiết bị, một dây chuyền, một quá trình, m ột sản phẩm mà chưa từng xuất hiện trước đây Thi ết kế cải tiến: là hoàn chỉnh, cải tiến, thêm vào các chức

n ăng cho một thiết bị, một dây chuyền, một quá trình, một

s ản phẩm đã xuất hiện trước đây cho phù hợp với nhu cầu

• Xác định các yêu cầu kỹ thuật (không đưa ra giải pháp)

• Ch ọn phương pháp đánh giá các phương án

Xác định mục tiêu thiết kế:

Ph ng pháp cây m ục tiêu là một cách ti p cận chuy ển đổi ý tưởng thi t k m hồ thành các yêu

c ầu cụ thể bằng cách hỏi: các ý tưởng đó có nghĩa gì?

Các câu h ỏi hữu ích sử dụng để chuy ển đổi ý tưởng thi t k m h ồ thành các yêu cầu cụ thể:

Ba b ớc để xây dựng cây mục tiêu :

a Li t kê danh sách các m ục tiêu thi t k

b X p th ứ tự mức u tiên cao và mức u tiên th p

c V cây m ục tiêu, cho th y m i quan h thứ bậc và các m i liên k t

B ớc a: Li t kê danh sách các mục tiêu thi t k

Kh o sát nhu c ầu khách hàng

Tìm hi ểu yêu cầu kỹ thuật

Chuy ển đổi ý t ng thi t k m h ồ thành các yêu

c ầu cụ thể bằng cách h i: các ý t ng đó có nghĩa gì?

B ớc b X p thứ tự mức u tiên cao và mức u

tiên th p

Dùng s đồ c u trúc để nhóm các mục tiêu có liên quan v ới nhau

‐ Lặp lại với tất cả các mục tiêu thiết kế còn lại

‐ Kết quả là sẽ có các mục tiêu có phát biểu giống nhau

‐ Trong cùng 1 cột có nhiều mức độ mục tiêu

‐ Mức độ thấp của mục tiêu thiết kế trả lời câu hỏi “Bằng

cách nào?”  (How?)

‐ Mức độ cao của mục tiêu thiết kế trả lời câu hỏi “Tại sao?”  (Why?)

B ước c: Vẽ cây mục tiêu

Cây m ục tiêu là sơ đồ vẽ từ trên xuống dưới hoặc từ

trái qua  phải

M ục tiêu tổng quát nhất ở trên đỉnh của cây mục tiêu

Phía d ưới là các nhánh cây mô tả mục tiêu chi tiết

Có th ể mô tả với nhiều cấp độ và nhiều mối liên hệ

3  .  Chia Chia    khái khái ni ni ệm ệm thành thành t t ừng ừng mô mô đun

M ột vấn đề phức tạp có thể giải quyết đơn giản hơn bằng cách chia  ra thành nhiều vấn đề nhỏ, đơn giản hơn để giải quy ết

Khi thi ết kế máy, đầu tiên phải phân chia các yêu cầu thành nhi ều cấp

4  . Phát Phát tri tri ển ển các các mô mô đun đun then  then  chốt ch ốt

M ục tiêu (nhiệm vụ) của máy là những phẩm chất (chất

l ượng) mà máy cần phải có. Khách hàng thường đặt ra

yêu c ầu về mục tiêu của máy

Ch ức năng là máy có thể làm được gì mà không quan tâm

đến các giải pháp cho các chức năng riêng biệt. Kỹ sư

th ường đặt ra yêu cầu về chức năng của máy.

Xác định các chức năng c b n của máy, và sau đó xác định các gi i pháp cho các chức năng riêng bi t

s d ẫn đ n gi i pháp t t h n cho v n đề tổng thể

Có 2  mức chức năng: chức năng tổng quát và chức năng riêng bi ệt

Ch ức năng của máy được biểu diễn dưới dạng sơ đồ

kh ối và gọi là Mô hình chức năng