Nguyên lý sáng tạo trong phát triển sản xuất ô tô

Đề tài Nguyên lý sáng tạo trong phát triển sản xuất ô tô trình bày 40 nguyên lý sáng tạo cơ bản trong khoa học. Các nguyên lý sáng tạo trong phát triển sản xuất ô tô, lịch sử phát triển ngành ô tô, ứng dụng các nguyên lý sáng tạo trong phát triển sản xuất ô tô.

LỚP CAO HỌC CÔNG NG HỆ THÔNG TIN KHÓA 22



BÀI THU HOẠCH MÔN PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:

Nguyên lý sáng tạo trong phát triển

sản xuất ô tô

Giảng viên hướng dẫn: GS.T SKH Hoàng Kiếm

Học viên thực hiện: Nguyễn Huỳnh T rí Cương

Mã số học viên: 12 12003

Tp Hồ Chí Minh, 12/2012

2 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

MỤC LỤC

I CÁC NGUYÊN T ẮC SÁNG T ẠO CƠ BẢN 5

1 Nguyên t ắc phân nhỏ: 5

2 Nguyên tắc tách khỏi: 5

3 Nguyên t ắc phẩm chất cục bộ: 5

4 Nguyên t ắc phản đối xứng: 5

5 Nguyên t ắc kết hợp: 6

6 Nguyên t ắc vạn năng: 6

7 Nguyên t ắc chứa tron g: 6

8 Nguyên t ắc phản trọng lượng: 6

9 Nguyên t ắc gây ứng suất sơ bộ: 7

10 Nguyên t ắc thực hiện sơ bộ: 7

11 Nguyên t ắc dự phòng: 7

12 Nguyên t ắc đẳng thế: 7

13 Nguyên t ắc đảo ngược: 8

14 Nguyên t ắc cầu hóa: 8

15 Nguyên t ắc linh động: 8

16 Nguyên t ắc “t hiếu” hoặc “t hừa”: 8

17 Nguyên t ắc chuyển sang chiều khác: 9

18 Sử dụng các dao động cơ học: 9

19 Nguyên t ắc tác động theo chu kỳ: 9

20 Nguyên t ắc liên tục t ác động có ích: 9

21 Nguyên t ắc vượt nhanh: 10

22 Nguyên t ắc biến hại thành lợi: 10

23 Nguyên t ắc quan hệ phản hồi: 10

24 Nguyên t ắc sử dụng t rung gian: 10

25 Nguyên t ắc tự phục vụ: 10

26 Nguyên t ắc sao chép: 10

27 Nguyên t ắc rẻ thay cho đắt: 11

28 Thay thế sơ đồ cơ học: 11

29 Sử dụng các kết cấu lỏng và khí: 11

30 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: 11

31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: 12

3 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

32 Nguyên t ắc thay đổi màu sắc: 12

33 Nguyên t ắc đồng nhất: 12

34 Nguyên t ắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: 12

35 Thay đổi các thông số hó a lý của đối tượng: 12

36 Sử dụng chuyển pha: 13

37 Sử dụng sự nở nh iệt: 13

38 Sử dụng các chất oxy hóa mạnh: 13

39 Thay đổi độ trơ: 13

40 Sử dụng các vật liệu phức hợp: 13

II CÁC NGUYÊN T ẮC SÁNG T ẠO T RONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ÔT Ô: 14

1 Sơ lược về lịch sử phát triển của ôtô: 14

2 Ứng dụng các nguyên tắc sang tạo tron g quá t rình hình thành và phát triển ôtô: 16

III KẾT LUẬN: 23

IV T ÀI LIỆU T HAM KHẢO 24

LỜI MỞ ĐẦU

4 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

Ngày nay, khi khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển, các phát minh sáng chế liên tục xuất hiện hàng ngày, hàng giờ trên toàn thế giới Có những phát minh, sáng tạo là do sự tình cờ nhưng phần đa các phát minh sáng chế là do cả một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và miệt mài lao động mà ở đó việc nắm vững những nguyên lý về phát minh, sáng chế sẽ giúp tăng cường hiệu quả công việc, rút ngắn thời gian và giảm thiểu chi

phí sản xuất Do vậy việc nghiên cứu bộ môn Phương pháp luận

nghiên cứu khoa họcgiúp trang bị cho ta một hệ thống các nguyên lý,

các kĩ năng và phương pháp để có thể giải quyết các vấn đề khoa học một cách có hiệu quả nhất

Nội dung bài thu hoạc trình bày các nội dung chính sau:

 Trình bày sơ lược, khái quát về 40 nguyên lý sáng tạo cơ bản

 Ứng dụng của một số nguyên lý sáng tạo cơ bản trong lịch sử quá trình hình thành và phát triển ô tô cũng như của cả ngành công nghiệp sản xuất ô tô

Xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm đã tận tình truyền đạt và giới thiệu những kiến thức mới lạ cũng như chia sẽ những kinh nghiệm quý báu qua môn học này

5 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

I CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN

1 Nguyên tắc phân nhỏ:

Nội dung:

- Chia nhỏ đối tượng thành các phần độc lập

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng

Thủ thuật này thường được dùng trong những trường hợp khó làm trọn gói, nguyên khối, một lần Khi đó ta phải ph ân nhỏ cho vừa sức, cho dễ thực hiện, c ho phù hợp với những phương tiện hiện có

3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ:

Nội dung:

- Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất

- Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau

- Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc

Nguyên tắc phẩm chất c ục bộ phản ánh khuynh hướng phát triển: từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng

4 Nguyên tắc phản đối xứng:

Nội dung:

6 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

- Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng, làm giảm bậc đối xứng của đối tượng

Ta có thể coi nguyên tắc phản đối xứng là trường hợp riêng của nguyên tắc phẩm chất c ục bộ: làm tăng tính tương hợp g iữa các phần của hệ với nhau và với môi trường bên ngoài, nhằm thực hiện chức năng một cách tốt nhất

5 Nguyên tắc kết hợp:

Nội dung:

- Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận

- Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận

Đối tượng mới được tạo nên do sự kết hợp thường có những tính chất, khả năng

mà từng đối tượng riêng rẽ trước đây chưa có

6 Nguyên tắc vạn năng:

Nội dung:

- Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần

sự tham gia c ủa đối tượng khác

Nguyên tắc vạn năng là trường hợp riêng của nguyên tắc kết hợp: kết hợp về mặt chức năng trên cùng một đối tượng

7 Nguyên tắc chứa trong:

"ngoài" thì nay "trong" và "ngoài" c ó các phẩm chất, chức năng riêng

8 Nguyên tắc phản trọng lượng:

Nội dung:

7 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

- Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng

- Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như

sử dụng các lực thủy động, khí động

Nếu hiểu theo nghĩa đen, nguyên tắc phản trọng lượng là cụ thể hoá của nguyên tắc kết hợp: kết hợp đối tượng cho trước với đối tượng khác hoặc với môi trường bên ngoài, có lực nâng, để bù trừ với c ái có hại là trọng lượng của đối tượng cho trước

9 Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ:

Nội dung:

- Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại)

10.Nguyên tắc thực hiện sơ bộ:

- Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn

bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn

8 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

13.Nguyên tắc đảo ngược:

- Lật ngược đối tượng

14.Nguyên tắc cầu hóa:

Nội dung:

- Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong , mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu

- Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn

- Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm

Quá trình phát triển thường đi từ đơn giản đ ến phức tạp, từ dễ đến khó, từ chưa hoàn thiện đến hoàn thiện Tinh thần chung của nguyên tắc này là không nên quá cầu toàn, chờ đợi các điều kiện lý tưởng; giảm bớt yêu cầu để bài toán dễ giải hơn mặc dù kết quả không thật hoàn toàn như ý muốn nhưng chấp nhận được

9 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

17.Nguyên tắc chuyển sang chiều khác:

Nội dung:

- Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được kh ắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều) Tương tự, những bài toán liên quan đến c huyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi c huyển sang không gian (ba chiều)

- Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng

- Đặt đối tượng nằm nghiêng

- Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước

- Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước

- Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện

- Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ

19.Nguyên tắc tác động theo chu kỳ:

Nội dung:

- Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung)

- Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ

- Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác

20.Nguyên tắc liên tục tác động có ích:

Nội dung:

- Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải)

- Khắc phục vận hành không tải và trung gian

- Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay

10 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

21.Nguyên tắc vượt nhanh:

Nội dung:

- Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn

- Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết

22.Nguyên tắc biến hại thành lợi:

- Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa

23.Nguyên tắc quan hệ phản hồi:

Nội dung:

- Thiết lập quan hệ phản hồi

- Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó

24.Nguyên tắc sử dụng trung gian:

- Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư

Nguyên tắc tự phục vụ phản ánh khuynh hướng phát triển: đối tượng dần tiến đến tự động thực hiện công việc hoàn toàn

26.Nguyên tắc sao chép:

Nội dung:

11 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

- Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao

- Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết

- Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại

27.Nguyên tắc rẻ thay cho đắt:

- Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị

- Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng

- Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có c ấu trúc nhất định

- Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

- Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng

12 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

31.Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ:

Nội dung:

- Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết

có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…)

- Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó

32.Nguyên tắc thay đổi màu sắc:

Nội dung:

- Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài

- Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài

- Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng c ác chất phụ gia màu, hùynh quang

- Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu

34.Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần:

- Thay đổi trạng thái đối tượng

- Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc

- Thay đổi độ dẻo

13 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

- Thay đổi nhiệt độ, thể tích

- Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu

- Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số

nở nhiệt khác nhau

38.Sử dụng các chất oxy hóa mạnh:

Nội dung:

- Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy

- Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy

- Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc ôxy

- Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn

39.Thay đổi độ trơ:

Nội dung:

- Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà

- Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất , phụ gia trung hoà

- Thực hiện quá trình trong chân không

40.Sử dụng các vật liệu phức hợp:

Nội dung:

- Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite)

14 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

II CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT

TRI ỂN ÔTÔ:

1 Sơ lược về lịch sử phát triển của ôtô:

 Năm 1806, Fransois Isaac de Rivaz, đã thiết kế ra chiếc động cơ đốt trong đầu tiên

 Năm 1860, Etienne Lenoir đã chế tạo thành công một động cơ đốt trong đứng yên.Khoảng tới năm 1863, Lenoir đã lắp cái động c ơ c ủa ông lên một chiếc xe Động cơ của nó dùng nhiên liệu từ các bình gas thắp đèn thành phố

 Năm 1862, một người Pháp là Beau de Rochas đã thu thập tài liệu và xin cấp bằng phát minh động cơ đốt trong bốn thì

 Ngày 29 tháng 01 năm 1886, Karl Benz nhận bằng sáng chế số DRP

37435 c ho chiếc xe ba bánh gắn máy của ông

 Ngày 08 tháng 03 năm 1886 Gottleb Daimler đặt hàng một chiếc xe từ nhà sản xuất xe ngựa kéo Wilhelm Wimpff & Sohn ở Stuttgart và sau đó gắn động cơ cho chiếc xe này Đó là chiếc xe ôtô 4 bánh đầu tiên trên thế giới

 Ngày 29 tháng 09 năm 1888 sau khi Daimler cấp phép sản xuất trên thị trường nước Mỹ, nhà sản xuất đàn Piano William Steinway đã thành lập công ty Daimler Motor tại Long Island, New York

 Mặc dù George Selden chưa bao giờ sản xuất ôtô nhưng bằng sáng chế đầu tiên về ôtô lại được trao cho George B Selden vì ông ta là người đầu tiên đệ đơn dăng ký độc quyền vào ngày 08 tháng 05 năm 1879 Ngay sau đó Selden đã được cấp phép và thu t iền bản quyền từ tất c ả các nhà sản xuất ôtô tại Mỹ cho đến khi có một phán quyết từ tòa án Mỹ vào năm

1911 bác bỏ quyền của Selden

15 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

 Năm 1885, chiếc Benz Motorwagenđược trao bằng sáng chế ngày 29 tháng 1 năm 1886 của Karl Benz là chiếc xe đầu tiên sử dụng động cơ đốt trong

Chiếc xeBenz Motorwagen

 Ngày 5 tháng 11, 1895, George B Selden được trao bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho một động cơ ô tô hai thì (Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 549.160) Bằng sáng chế này gây trở ngại nhiều hơn là góp phần phát triển ôtô ở Mỹ Các ôtô dùng động cơ hơi nước, điện và xăng đã cạnh tranh với nhau trong nh iều thập kỷ, cuối cùng động c ơ xăng đốt trong đã giành ưu thế áp đảo trong thập niên 1910

16 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c

 Dây chuyền sản xuất ô tô lớn bắt đầu được Oldsmobile đưa ra năm 1902, sau này được Henry Fordphát triển thêm trong thập kỷ 1910 Kỹ thuật ô

tô phát triển nhanh chóng, một phần nhờ sự cạnh tranh lẫn nhau giữa hàng trăm nhà sản xuất nhỏ nhằm giành được sự quan tâm của thế giới

 Những phát triển quan trọng gồm hệ thống đánh lửa và tự khởi động điện (cả hai đều của Charles Kettering, cho loại xe của Cadillac Motor Company năm 1910-1911), bộ treo độc lập và phanh bốn bánh

2 Ứng dụng các nguyên tắc sang tạo trong quá trình hình thành và phát triển ôtô:

2.1 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng:

Nội dung:

- Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối

- Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng

Ứng dụng trong quá trình phát triển ô tô:

Chiếc Benz Motorwagen, chiếc xe đầu tiên sử dụng động c ơ đốt trong của Karl Benz, sử dụng3 bánh giống như xe đạp với lốp làm bằng cao

xe của Ford sử dụng loại lốp bơm hơi do Dunlop thiết kế Tuy nhiên,

có nhiều điểm khác biệt rất lớn giữa loại bánh này và “hậu duệ” của chúng ngày nay.Điển hình như tuổi thọ Làm bằng cao su trắng không trộn cacbon, bánh xe thời đầu thường có tuổi thọ khoảng 3.220 km Chúng chỉ “sống” được 48-64 km trước khi phải thay mới Ngoài ra, còn có một số vấn đề khác nảy sinh như long bánh, thủng lốp hoặc kẹp săm