Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ điện tử

Nguyễn Huy Thế Bộ môn: Kỹ thuật Cơ điện tử Email: nguyenhuythe@tlu.edu.vn Trang 2 MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN  Nắm vững kiến thức chung về các ngành nghề kỹ thuật, đặc biệt là ngành Kỹ thuậ

NHẬP MÔN

KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Giảng viên: TS Nguyễn Huy Thế

Bộ môn: Kỹ thuật Cơ điện tử Email: nguyenhuythe@tlu.edu.vn

Hà Nội - 2019

MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN

 Nắm vững kiến thức chung về các ngành nghề kỹ thuật,

đặc biệt là ngành Kỹ thuật Cơ điện tử;

 Hiểu được nguyên tắc hình thành ý tưởng - thiết kế - triển

khai - vận hành (Conceive - Design - Implement - Operate = CDIO) thông qua thực hiện đồ án;

 Biết sử dụng phần mềm soạn thảo văn bản và có khả năng

tìm kiếm thông tin trên mạng internet;

 Có khả năng giải quyết vấn đề, viết báo cáo và trình bày

báo cáo;

 Có khả năng làm việc độc lập và chủ động học tập;

 Có khả năng làm việc theo nhóm và giao tiếp hiệu quả;

 Có thái độ và ứng xử tích cực

 Chương 1: Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ

điện tử

 Chương 2: Đạo đức nghề nghiệp

 Chương 3: Học tập hiệu quả

 Chương 4: Thiết kế kỹ thuật

 Chương 5: Tham quan kiến tập

 Đồ án Nhập môn Kỹ thuật Cơ điện tử

GIỚI THIỆU KỸ THUẬT

Chương 1 Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.3 Cơ hội cho kỹ sư

1.4 Giới thiệu các ngành của Khoa Cơ khí

1.5 Giới thiệu ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

Chương 1

Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.1 Định nghĩa kỹ thuật 1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật 1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình

tiêu biểu

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

 Hiểu đơn giản: kỹ thuật là việc sử dụng vật liệu tự nhiên và

các nguồn lực tự nhiên vì lợi ích của nhân loại

 Mục đích của một kỹ sư là để giải thích sự phát triển và

hoạt động của con người

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1200 (trước công nguyên) đến năm 1:

• Chất lượng sắt rèn được cải thiện

• Gươm (kiếm) được chế tạo hàng loạt

• Các tường thành được xây dựng hoàn hảo

• Người Hy Lạp phát triển công nghệ chế tạo

• Archimedes giới thiệu toán học ở Hy Lạp

• Bê tông được dùng trong xây dựng ở La Mã

 Năm 1 đến năm 1000:

• Người Trung Hoa phát triển các nghiên cứu về toán học

• Thuốc súng được hoàn thiện

• Bông và tơ lụa được sản xuất

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1000 đến năm 1400:

• Công nghệ tơ lụa và thủy tinh tiếp tục phát triển

• Nhà toán học Leonardo Fibonacci (1170-1240) viết

quyển sách đại số đầu tiên ở phương tây

• Bồn cầu đầu tiên được phát minh tại Anh

• Galileo chế tạo ra các kính viễn vọng quan sát các hành

tinh trong hệ mặt trời

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1400 đến năm 1700 (tiếp):

• Rãnh tiêu nước và cối xay gió được sử dụng ở Hà Lan

• Otto von Guerick lần đầu tiên chứng minh sự tồn tại của

chân không

• Newton xây dựng kính thiên văn phản xạ đầu tiên

• Nhân văn và khoa học lần đầu tiên được phân biệt là hai

lĩnh vực rõ ràng riêng biệt

• Định luật khí của Boyle về áp suất thay đổi tỷ lệ nghịch

với thể tích được giới thiệu

• Leibniz phát minh ra máy tính thực hiện phép tính nhân

và tính chia

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1700 đến năm 1800:

• Cách mạng công nghiệp bắt đầu ở Châu Âu

• James Watt phát minh động cơ hơi nước đầu tiên

• Hiệp hội kỹ sư được thành lập ở London

• Tòa nhà đầu tiên được xây dựng bằng gang đúc ở Anh

 Năm 1800 đến năm 1825:

• Tự động hóa máy móc được thực hiện đầu tiên ở Pháp

• Đầu máy xe lửa lần đầu tiên được chế tạo

• Các ký hiệu nguyên tố hóa học bắt đầu được sử dụng

• Điện tín có dây bắt đầu được phát triển

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1825 đến năm 1875:

• Bê tông cốt thép được sử dụng

• Vật liệu nhựa tổng hợp được chế tạo

• Bessemer phát triển công nghệ chế tạo thép bền hơn

với số lượng lớn

• Giếng khoan dầu đầu tiên được đưa vào sản xuất ở Mỹ

• Máy đánh chữ được hoàn thiện

 Năm 1875 đến năm 1900:

• Alexander Graham Bell phát minh điện thoại tại Mỹ

• Thomas Edison phát minh bóng đèn và máy hát

• Gottlieb Daimler phát triển động cơ xăng

• Karl Benz giới thiệu xe ô tô

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1900 đến năm 1925:

• Anh em nhà Wright hoàn thành chuyến bay đầu tiên

xuyên Đại Tây Dương

• Ford phát triển động cơ diesel đầu tiên

• Đường bay thương mại đầu tiên từ Paris đi London

• Detroit (Mỹ) trở thành trung tâm của ngành công nghiệp

ô tô

 Năm 1925 đến năm 1950:

• Baird phát minh ti vi đầu tiên

• Bom nguyên tử đầu tiên được sử dụng

• Transistor được phát minh

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1950 đến năm 1975:

• Máy tính được đưa ra thị trường và trở nên thông dụng

vào năm 1960

• Liên xô phóng vệ tinh nhân tạo Sputnik I vào không gian

• Vệ tinh truyền thông Telstar được đưa vào không gian

• Mỹ hoàn thành việc đưa người lên mặt trăng đầu tiên

 Năm 1975 đến năm 1990:

• Máy bay siêu thanh Concord thực hiện chuyến bay đầu

tiên từ châu Âu sang Mỹ

• Tàu con thoi Columbia được tái sử dụng cho du hành

không gian

• Lần đầu tiên tim nhân tạo được cấy ghép thành công

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.2 Các giai đoạn phát triển kỹ thuật

 Năm 1990 đến nay:

• Robot du hành trên sao Hỏa

• Đường hầm dưới biển nối liền Anh và Pháp được hoàn

thành

• Hệ thống định vị toàn cầu GPS được sử dụng trong dự

báo thời tiết và nhiều thiết bị dân dụng khác (máy tính, điện thoại di động, )

1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình tiêu biểu

? Nêu một số kỹ sư, nhà công nghệ mà bạn biết và các công

trình tiêu biểu của họ

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình tiêu biểu

 Johannes Gutenberg (khoảng 1400 - 1468)

Máy in

1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình tiêu biểu

 Leonardo Da Vinci (1452 - 1519)

Súng máy Máy bay

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình tiêu biểu

 Steve Jobs (1955 - 2011)

Apple II (1977) Apple Lisa (1983) Macintosh (1984)

iMac (1997) iPod (2001) iTunes

1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình tiêu biểu

 Trần Đại Nghĩa (1913 - 1997)

Súng Bazoka

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.1.3 Một số kỹ sư, nhà công nghệ và công trình tiêu biểu

 Võ Đình Tuấn (1948 - ): 43/100 Thiên tài đương thời

• Băng dán cứu sinh (1987): gắn

trên áo công nhân để phát hiện ngộ độc sau 11s mà không cần xét nghiệm máu hay nước tiểu

• Phương pháp “Tia sáng đồng

hành”: tìm các ADN bị tổn thương, gây bệnh tiểu đường và ung thư

• Hệ thống lưu trữ quang học (1992): mật độ lưu trữ cao

và khả năng lưu dữ liệu 3 chiều

Chương 1 Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.3 Cơ hội cho kỹ sư

1.4 Giới thiệu các ngành của Khoa Cơ khí

1.5 Giới thiệu ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

GIỚI THIỆU KỸ THUẬT

Chương 1

Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.1 Mở đầu 1.2.2 Các chức năng của kỹ thuật 1.2.3 Các ngành kỹ thuật

1.2.1 Mở đầu

? Xác định một số lý do bạn quan tâm đến kỹ thuật

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.1 Mở đầu

 Một số lý do sinh viên quan tâm đến kỹ thuật:

• Giỏi Toán học và Khoa học tự nhiên;

• Được tư vấn từ thầy cô phổ thông trung học;

• Có người thân là kỹ sư;

• Biết ngành kỹ thuật có nhiều cơ hội việc làm;

• Biết ngành kỹ thuật có mức lương khởi điểm cao

→ Chưa đủ hiểu biết về kỹ thuật, cần hiểu vai trò của kỹ sư và

những chức năng, công việc đảm nhận trong các ngành kỹ thuật

1.2.1 Mở đầu

? So sánh Kỹ sư và nhà khoa học

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.1 Mở đầu

 Kỹ sư và nhà khoa học:

• Giỏi Toán học và Khoa học tự nhiên;

• Tìm kiếm câu trả lời cho các vấn đề công nghệ

Vấn đề

Câu hỏi công

và môi trường

• Tìm câu trả lời, giải thích lý do xảy ra hiện tượng;

• Khám phá kiến thức mới góp phần vào sự tiến bộ từ nền tảng kiến thức đã có

Hiểu biết về hệ mặt trời

Cấu trúc nguyên tử Chế tạo các bộ vi xử lý

nhỏ và nhanh hơn

Hiểu bản chất của vật chất

Hệ thần kinh của

con người

Thiết kế các bộ phận cơ thể nhân tạo

Hiểu rõ tiến trình phát triển của các bệnh về thần kinh

Hợp chất hóa học Đưa ra quy trình sản

xuất hàng loạt

Thí nghiệm tìm ra hợp chất hóa học mới

Sự biến động của

địa chất

Thiết kế nhà an toàn hơn

Hiểu và dự đoán động đất

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.1 Mở đầu

 Kỹ sư và nhà công nghệ:

• Kỹ sư có thể tạo ra công nghệ mới thông qua nghiên

cứu, thiết kế và phát triển

công và kỹ sư (ABET)

móc thiết bị thực tế để đáp ứng công việc ngay khi tốt nghiệp

→ Sinh viên kỹ thuật còn được học những môn khoa học

kỹ thuật và toán bổ sung

1.2.1 Mở đầu

Vấn đề kỹ thuật Kỹ sư Nhà công nghệ

Thiết bị máy tính Thiết kế máy tính

mới truyền dữ liệu nhanh hơn

Nhận biết sự cần thiết của thiết bị cho kinh doanh, giám sát lắp đặt

Công nghệ hàn mới Phát triển máy hàn

mới

Phát triển quy trình sản xuất sử dụng công nghệ hàn mới

Thiết bị trong dây

chuyền sản xuất

Mô phỏng quá trình

để phân tích ảnh hưởng của thiết bị

Phân tích và nhận dạng thiết bị để cải thiện sản phẩm

Đầu đọc đĩa DVD Thiết kế đầu DVD Nhận dạng thiết bị để lắp

ráp đầu DVD Xây dựng nhà Thiết kế kết cấu nhà Giám sát quy trình xây

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.2 Các chức năng của kỹ thuật

 Nghiên cứu: Kỹ sư nghiên cứu cần các kiến thức khoa học

cơ bản; tham gia thiết kế, thử nghiệm và giải thích kết quả (phối hợp với nhà khoa học, kỹ thuật viên, …), hoặc mô phỏng máy tính các vấn đề phức tạp

 Phát triển: Kỹ sư phát triển là cầu nối giữa thử nghiệm và

thực tế sản xuất, áp dụng kiến thức từ nhà nghiên cứu cho ứng dụng cụ thể, nhận dạng các vấn đề để điều chỉnh thiết

kế

 Thử nghiệm: Kỹ sư thử nghiệm tiến hành thí nghiệm để xác

định độ tin cậy và chất lượng sản phẩm, quyết định sản phẩm có được sản xuất hàng loạt không → Mô phỏng các điều kiện làm việc thực tế của sản phẩm trong cả vòng đời

1.2.2 Các chức năng của kỹ thuật

 Thiết kế: Kỹ sư thiết kế chịu trách nhiệm cung cấp các

thông số kỹ thuật liên quan đến sản phẩm, điều chỉnh thiết

kế dựa trên kết quả thử nghiệm

 Phân tích: Kỹ sư phân tích sử dụng các mô hình toán học

và phần mềm tính toán để cung cấp các thông tin cần thiết cho kỹ sư thiết kế, kỹ sư phát triển, kỹ sư nghiên cứu để họ hoàn thành các chức năng của mình; phối hợp với kỹ sư thử nghiệm để thiết kế thí nghiệm và thu thập dữ liệu sử dụng trong mô phỏng

 Hệ thống: Kỹ sư hệ thống có trách nhiệm đáp ứng yêu cầu

thiết kế tổng thể (từ khách hàng), tổng hợp các bộ phận từ

kỹ sư thiết kế thành sản phẩm hoàn chỉnh

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.2 Các chức năng của kỹ thuật

 Chế tạo: Kỹ sư chế tạo/sản xuất biến các nội dung trên bản

vẽ thiết kế thành sản phẩm thực, xây dựng quy trình chế tạo, đảm bảo chất lượng sản phẩm, an toàn lao động và an toàn môi trường

 Vận hành và bảo trì: Kỹ sư vận hành và bảo trì chịu trách

nhiệm giám sát hiệu suất hoạt động của nhà máy hoặc hệ thống thiết bị, kiểm tra an toàn và bảo trì

 Hỗ trợ kỹ thuật: Kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật là cầu nối giữa khách

hàng và sản phẩm, hỗ trợ cài đặt, vận hành hoặc sử dụng sản phẩm

 Hỗ trợ khách hàng: Kỹ sư hỗ trợ khách hàng là cầu nối giữa

khách hàng và nhà sản xuất

1.2.2 Các chức năng của kỹ thuật

 Bán hàng: Kỹ sư bán hàng cần có nền tảng kỹ thuật tốt, có

thể xác định sản phẩm phù hợp với nhu cầu khách hàng

→ Nhu cầu nhân lực cao do sản phẩm ngày càng phức tạp

 Tư vấn: Kỹ sư tư vấn không cung cấp hàng hóa, dịch vụ

trực tiếp đến người dung; có thể làm việc độc lập hoặc cho công ty chuyên xử lý vấn đề kỹ thuật cho công ty khác

 Quản lý: Kỹ sư quản lý có thể quản lý kỹ sư, nhân viên hỗ

trợ khác hoặc giám sát hoạt động sản xuất, kinh doanh tổng thể của công ty

 Các chức năng khác: Kỹ sư có thể tham gia làm việc với

nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác, như giáo dục, luật, y học, kinh doanh, giải trí, v.v

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.3 Các ngành kỹ thuật

? Nêu một số ngành kỹ thuật và ứng dụng

? Chọn một sản phẩm quen thuộc, liệt kê và mô tả vai trò của

các ngành kỹ thuật liên quan đến việc sản xuất sản phẩm

1.2.3 Các ngành kỹ thuật

 Kỹ thuật nông nghiệp: áp dụng kiến thức khoa học kỹ thuật

và công nghệ vào sản xuất và chế biến sản phẩm nông nghiệp, tăng năng suất nông nghiệp

 Kỹ thuật kiến trúc: áp dụng nguyên tắc kỹ thuật và công

nghệ để thiết kế và xây dựng công trình

 Kỹ thuật hóa học: áp dụng kiến thức khoa học cho quá trình

biến đổi nguyên liệu, hóa chất

 Kỹ thuật xây dựng: áp dụng kiến thức kỹ thuật, kinh tế,

những nguyên tắc quản lý để lập kế hoạch, thi công và quản lý các công trình xây dựng

 Kỹ thuật máy tính: thiết kế và phát triển hệ thống phần cứng

và phần mềm phục vụ hoạt động của các thiết bị đó

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.2.3 Các ngành kỹ thuật

 Kỹ thuật điện: nghiên cứu và áp dụng liên quan đến điện,

điện tử và điện từ

 Kỹ thuật môi trường: áp dụng các nguyên tắc khoa học kỹ

thuật để cải thiện môi trường tự nhiên, cung cấp nước, không khí và đất sạch cho con người

 Kỹ thuật vật liệu: áp dụng kiến thức cơ bản về cấu trúc và

tính chất của vật chất để phát triển vật liệu mới

 Kỹ thuật cơ khí: thiết kế, chế tạo và bảo trì các hệ thống cơ

khí

 Kỹ thuật khai thác mỏ: khai thác và chế biến khoáng sản

 Kỹ thuật dầu khí: khai thác và chế biến dầu và khí tự nhiên

1.2.3 Các ngành kỹ thuật

 Kỹ thuật hàng không vũ trụ: nghiên cứu, thiết kế, chế tạo

máy bay và tàu vũ trụ

 Kỹ thuật y sinh: ứng dụng thành tựu khoa học và kỹ thuật

vào lĩnh vực sinh học và y khoa nhằm tăng cường chất lượng sức khỏe con người

 Kỹ thuật hệ thống công nghiệp: phát triển, nâng cấp, vận

hành và đánh giá các hệ thống tích hợp, gồm con người và thiết bị, đảm bảo tính ổn định, tính bền vững của năng suất

và chất lượng trên quy mô hệ thống

 Kỹ thuật biển và đại dương: thiết kế và vận hành các hệ

thống do con người tạo ra ở đại dương và các cơ quan hàng hải

GIỚI THIỆU KỸ THUẬT

Chương 1 Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

1.1 Định nghĩa và sự phát triển của kỹ thuật

1.2 Các ngành kỹ thuật

1.3 Cơ hội cho kỹ sư

1.4 Giới thiệu các ngành của Khoa Cơ khí

1.5 Giới thiệu ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

Chương 1

Giới thiệu về kỹ thuật và ngành Kỹ thuật Cơ điện tử

1.3 Cơ hội cho kỹ sư

1.3.1 Sự phát triển của thị trường thế giới 1.3.2 Chuẩn bị cho sự nghiệp thành công

1.3 Cơ hội cho kỹ sư

1.3.1 Sự phát triển của thị trường thế giới

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển của thị trường:

 Sự thay đổi tình hình chính trị và kinh tế trên thế giới

 Sự sáp nhập của các doanh nghiệp toàn cầu và hợp tác

quốc tế giữa các ngành, lĩnh vực khác nhau

 Các hiệp định, tổ chức thương mại; liên minh chính trị, kinh

tế, văn hóa và xã hội; các diễn đàn, hiệp định hợp tác kinh

tế

→ Cơ hội cho kỹ sư toàn cầu: ô tô, sản xuất và chế tạo, xây

dựng, dược phẩm, thực phẩm, dầu khí, hóa học, điện tử - viễn thông, môi trường, v.v