nháº_p mÃ´n 2022-1.pdf

NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
( INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Nhóm chuyên môn:Máy & Ma Sát Học
Khoa Cơ khí Chế Tạo Máy
Trường Cơ Khí- ĐHBK HN
TS. Lê Đức Bảo
1

NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
( INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING)
Mã học phần: ME2000
Thời lượng: 3(3-0-1-6)
Lý thuyết: 45 tiết
Thí nghiệm: 15 tiết
2

CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU LĨNH VỰC CƠ KHÍ
• 1.1 Khái niệm về kỹ thuật.
• 1.2 Khái niệm về kỹ thuật cơ khí.
• 1.3 Khả năng làm việc của kỹ sư cơ khí.
• 1.4 Các khía cạnh khác trong kỹ thuật cơ khí.
• 1.5 Chương trình đào tạo nhanh KTCK chế tạo.
4

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. Qua trình thiết kế
• 2.3.1. Phát triển yêu cầu
• 2.3.2. Ý tưởng thiết kế
• 2.3.3. Thiết kế chi tiết
• 2.3.4. Chế tạo
• 2.4. Quá trình chế tạo
• 2.5. Quá trình chế tạo
• 2.6. Các chủ đề thiết kế.
5

CHƯƠNG 3 – CÁC VẤN ĐỀ KỸ THUẬT VÀ
PHƯƠNG THỨC TRAO ĐỔI THÔNG TIN
• 3.2. Các vấn đề kỹ thuật thường gặp
• 3.3. Các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi
• 3.3.1. Đơn vị đo cơ sở
• 3.3.2. Hệ thống đơn vị đo quốc tế
• 3.3.3. Hệ thống đơn vị đo của Mỹ
• 3.3.4. Chuyển đổi các hệ thống đơn vị đo
• 3.4. Các hằng số quan trọng
• 3.5. Sự thống nhất kích thước
• 3.6. Kỹ thuật ước lượng
• 3.7. Phương thức trao đổi thông tin trong kỹ thuật
• 3.7.1. Trao đổi bằng văn bản
• 3.7.2. Trao đổi bằng đồ họa
• 3.7.3. Trình bày vấn đề kỹ thuật
6

CHƯƠNG 4 – LỰC TRONG KẾT CẤU VÀ THIẾT BỊ ( MÁY).
• 4.2 Lực trong hệ tọa độ Cực và Đề các
• 4.2.1. Hệ trục tọa độ
• 4.2.2. Trong hệ tọa độ cực
• 4.3 Hợp Lực.
• 4.3.1. Phương pháp đại số véc tơ
• 4.3.2. Phương pháp đa giác vector
• 4.4 Mô-men của lực
• 4.5 Cân bằng lực và mô-men
• 4.6 ỨNG DỤNG THIẾT KẾ: Lực tác dụng lên ổ lăn.
7

CHƯƠNG 5 – HỆ THỐNG & NĂNG LƯỢNG NHIỆT
• 5.2. Cơ năng và công suất
• 5.3. Nhiệt – Biến đổi năng lượng
• 5.4. Bảo toàn và biến đổi năng lượng.
• 5.5. Động cơ nhiệt và hiệu suất
• 5.6. Một số vấn đề nghiên cứu
• 5.1.1. Động cơ đốt trong
• 5.1.2. Động cơ điện
• 5.1.3. Động cơ phản lực
8

CHƯƠNG 6 – CHUYỂN ĐỘNG VÀ BIẾN ĐỔI
CÔNG SUẤT
 6.1. Tổng quan
 6.2. Chuyển động quay
 6.2.1 Vận tốc góc
 6.2.2 Chuyển động quay và công suất.
 6.3. Ứng dụng thiết kế: Bánh răng
 6.3.1 Bánh răng trụ răng thẳng
 6.3.2 Bánh răng – thanh răng
 6.3.3 Bánh răng côn xoắn.
 6.5. Xích truyền động bánh răng đơn giản và
phức tạp.
 6.6. Xích truyền động bánh răng đơn giản và
phức tạp
 6.7. Ứng dụng thiết kế: Bộ truyền đai – xích.
 6.8. Bộ truyền bánh răng hành tinh
 6.4. Vận tốc, mô-men xoắn và công suất bộ
truyền bánh răng
9

CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU LĨNH VỰC CƠ KHÍ
• Mô tả một số khác biệt giữa các kỹ sư, nhà toán học và nhà khoa học.
• Thảo luận về các loại công việc mà kỹ sư cơ khí làm, liệt kê một số vấn đề kỹ thuật mà họ giải
quyết và xác định tác động của họ tới vấn đề toàn cầu, xã hội, môi trường và kinh tế.
• Xác định một số ngành và cơ quan chính phủ sử dụng kỹ sư cơ khí.
• Liệt kê một số sản phẩm, quy trình và phần cứng mà các kỹ sư cơ khí thiết kế.
• Biết được danh sách “mười thành tựu hàng đầu” của nghề kỹ sư cơ khí đã nâng cao xã hội và cải
thiện cuộc sống hàng ngày như thế nào.
• Hiểu mục tiêu và định dạng của một chương trình giảng dạy điển hình cho sinh viên kỹ thuật cơ
khí.
Các mục tiêu:
Mô tả một số khác biệt giữa các kỹ sư, nhà toán học và nhà khoa học
10

Quy tr×nh s¶n xuÊt c¬ khÝ
ThiÕt kÕ nguyªn lý
ChÕ thö (S¶n xuÊt thö)
Nhu cầu xã hội-Ý tưởng
KiÓm nghiÖm
Hoµn thiÖn thiÕt kÕ
S¶n xuÊt hµng lo¹t
11

Mét sè s¶n phÈm c¬ khÝ
Bu l«ng- §ai èc B¸nh r¨ng
§éng c¬ ®èt trong 12

M¸y bay Boeing 747
Mét sè s¶n phÈm cña C¬ khÝ
14

Tµu s©n bay USS. Goerge Washington
15

M¸y bay siªu thanh Concord
(Tèc ®é kho¶ng 2000km/h)
16

1. GIỚI THIỆU VỀ KỸ THUẬT
•Khái niệm về kỹ thuật?
•Công việc của kỹ sư cơ khí?
•Quy trình kỹ thuật cơ bản
21

Kỹ thuật là gì?
Từ “kỹ thuật” bắt nguồn từ gốc tiếng Latinh ingeniere, có
nghĩa là thiết kế hoặc phát minh, cũng là cơ sở của từ
“khéo léo”. Những ý nghĩa đó là tóm tắt khá phù hợp về
những đặc điểm của một kỹ sư giỏi.
Ở cấp độ cơ bản nhất, các kỹ sư áp dụng kiến thức của họ
về toán học, khoa học và vật liệu - cũng như các kỹ năng
của họ trong giao tiếp và kinh doanh - để phát triển các
công nghệ mới và tốt hơn.
Kỹ thuật là cấu nối giữa phát minh khoa học và các ứng
dụng sản phẩm. Kỹ thuật là động lực cho sự phát triển xã
hội và kinh tế và là một thành phần nguyên vẹn của chu
kỳ kinh doanh
22

Công việc của kỹ
sư cơ khí?
• Xây dựng một cây cầu?
• Chế tạo Robot?
• Làm việc trên máy tính?
• Lái tàu?
• Sửa chữa động cơ ô tô?
24

Tỷ lệ kỹ sư làm việc trong các lĩnh vực kỹ thuật truyền thống và chuyên môn của họ
Theo Bộ Lao
động Hoa Kỳ.
26

Mô tả công việc kỹ
thuật
• Kỹ sư phân tích
• Kỹ sư thiết kế
• Kỹ sư thử nghiệm
• Kỹ sư sản xuất
• Kĩ sư phát triển
• Kỹ sư nghiên cứu
• Kỹ sư bán hàng
• Giám đốc kỹ thuật
• Kỹ sư tư vấn
27

• Việc làm từng được gắn nhãn là "kỹ sư cơ khí" hiện bao gồm một số
chức danh đa dạng phản ánh bản chất thay đổi của nghề nghiệp. Ví
dụ: tất cả các chức danh vị trí công việc sau đây đều yêu cầu bằng kỹ
sư cơ khí (lấy từ một trang web việc làm hàng đầu):
• Kỹ sư sản phẩm
• Kỹ sư hệ thống
• Kỹ sư sản xuất
• Chuyên gia tư vấn về năng
lượng tái tạo
• Kỹ sư ứng dụng
• Kỹ sư ứng dụng sản phẩm
• Kỹ sư thiết bị cơ khí
• Kỹ sư phát triển quy trình
• Kỹ sư chính
• Kỹ sư bán hàng
• Kỹ sư thiết kế
• Kỹ sư điện
• Kỹ sư đóng gói
• Kỹ sư cơ điện
• Kỹ sư thiết kế cơ sở vật chất
• Chế tạo sản phẩm cơ khí
• Kỹ sư tiết kiệm năng lượng
• Kỹ sư máy điện tuyến
• Kỹ sư nắm bắt dự án
• Kĩ sư nhà máy
28

Nhìn qua hàng loạt cơ hội có sẵn, các kỹ sư cơ khí có thể:
• Thiết kế và phân tích bất kỳ thành phần, vật liệu, mô-đun hoặc hệ thống
nào cho thế hệ ô tô tiếp theo
• Thiết kế và phân tích các thiết bị y tế, bao gồm thiết bị hỗ trợ cho người tàn
tật, thiết bị phẫu thuật và chẩn đoán, chân tay giả và các cơ quan nhân tạo
• Thiết kế và phân tích hệ thống làm lạnh, sưởi ấm và điều hòa không khí
hiệu quả
• Thiết kế và phân tích hệ thống điện và tản nhiệt cho bất kỳ số lượng thiết bị
mạng và máy tính di động nào
• Thiết kế và phân tích hệ thống giao thông đô thị và an toàn phương tiện
tiên tiến
• Thiết kế và phân tích các dạng năng lượng bền vững mà các quốc gia, tiểu
bang, thành phố, làng mạc và nhóm người dễ tiếp cận hơn
29

Nhìn qua hàng loạt cơ hội có sẵn, các kỹ sư cơ khí có thể:
• Thiết kế và phân tích thế hệ tiếp theo của hệ thống khám phá không gian
• Thiết kế và phân tích thiết bị sản xuất mang tính cách mạng và dây chuyền lắp ráp tự
động cho nhiều loại sản phẩm tiêu dùng
• Quản lý một đội ngũ kỹ sư đa dạng trong việc phát triển nền tảng sản phẩm toàn cầu,
xác định khách hàng, thị trường và cơ hội sản phẩm
• Cung cấp dịch vụ tư vấn cho bất kỳ ngành công nghiệp nào, bao gồm sản xuất hóa
chất, nhựa và cao su; dầu khí và sản xuất than; máy tính và sản phẩm điện tử; sản
xuất thực phẩm và đồ uống; in ấn và xuất bản; các tiện ích; và các nhà cung cấp dịch
vụ
• Làm việc cho công ty dịch vụ công trong các cơ quan chính phủ như Cục Hàng không và
Vũ trụ Quốc gia, Bộ Quốc phòng, Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, Cơ quan
Bảo vệ Môi trường và các phòng thí nghiệm nghiên cứu quốc gia
30

Phác thảo mô hình 3d Phân tích
Tạo mẫu Phác thảo 2-D Team Work
Thiết kế đồ họa
Mô tả công việc kỹ thuật
31

Tại sao BẠN có thể muốn trở thành một Kỹ sư?
• Bạn có mục tiêu cao trong cuộc sống và muốn có được một nền giáo dục đại học
vững chắc!
• Bạn thích toán học và khoa học, và muốn áp dụng chúng vào các vấn đề trong thế
giới thực!
• Bạn thích làm việc thực hành và mày mò với mọi thứ!
• Bạn được nói rằng các kỹ sư kiếm được rất nhiều tiền!
• Bạn được cho biết rằng bạn có thể kiếm được một công việc tốt với bằng kỹ sư!
• Bạn muốn giúp đỡ nhân loại!
32

Cơ khí là gì?
• Kỹ thuật cơ khí là ngành lớn thứ hai và là một trong những
ngành lâu đời nhất, rộng nhất trong tất cả các ngành kỹ thuật.
• Các kỹ sư cơ khí áp dụng các nguyên lý cơ học và năng lượng
vào việc thiết kế máy móc và thiết bị:
NĂNG LƯỢNG và CHUYỂN ĐỘNG
33

KỸ SƯ CƠ KHÍ LÀ AI?
• Lĩnh vực kỹ thuật cơ khí bao gồm các đặc tính của lực, vật liệu, năng
lượng, chất lỏng và chuyển động cũng như ứng dụng của các yếu tố đó
để tạo ra các sản phẩm thúc đẩy xã hội và cải thiện cuộc sống của con
người
• Bộ Lao động Hoa Kỳ mô tả nghề nghiệp như sau:
Kỹ sư cơ khí nghiên cứu, phát triển, thiết kế, sản xuất và thử nghiệm các
công cụ, động cơ, máy móc và các thiết bị cơ khí khác. Họ làm việc trên các
máy sản xuất năng lượng như máy phát điện, động cơ đốt trong, tua bin hơi
nước và khí, động cơ phản lực và tên lửa. Họ cũng phát triển các máy móc
sử dụng năng lượng như thiết bị làm lạnh và điều hòa không khí, robot được
sử dụng trong sản xuất, máy công cụ, hệ thống xử lý vật liệu và thiết bị sản
xuất công nghiệp. 34

Bạn sẽ học được gì khi là sinh viên kỹ thuật
cơ khí?
• Lực, chuyển động, cấu trúc: tĩnh học, động học, cơ học của chất rắn và chất lỏng.
• Năng lượng: nhiệt động lực học, truyền nhiệt
• Vật liệu: kỹ thuật vật liệu & chế biến, sản xuất.
• Máy móc: đồ họa, thiết kế, yếu tố máy móc, điều khiển.
• Kinh tế học: phân tích kinh tế kỹ thuật, chi phí kỹ thuật
• Nghiên cứu con người và xã hội: nghệ thuật, nhân văn, khoa học xã hội, lịch sử,
chính phủ, đạo đức, luật.
• Nền tảng tổng thể: toán, lý, hóa, sinh, kỹ năng phân tích, kỹ năng giao tiếp, kỹ
năng tính toán.
36

Quy trình thiết kế kỹ thuật: (Cốt lõi của kỹ
thuật)
• Xác định vấn đề: Tiếp xúc với khách hàng.
• Thiết kế khái niệm: Ý tưởng, Bản phác thảo và Danh sách giải
pháp.
• Sàng lọc: Mô hình hóa máy tính, Phát triển cơ sở dữ liệu.
• Kiểm tra: Phân tích và mô phỏng tất cả các khía cạnh thiết kế.
• Tạo mẫu: Hình dung và cải tiến thiết kế.
• Truyền thông: Bản vẽ kỹ thuật, Thông số kỹ thuật.
• Sản xuất: Thiết kế, Sản xuất, Phân phối cuối cùng.
37

Robot được sử dụng rộng rãi
trong các dây chuyền lắp ráp
công nghiệp tự động hóa đòi
hỏi độ chính xác khi thực
hiện các công việc lặp đi lặp
lại, chẳng hạn như hàn hồ
quang.
38

Mười thành tựu hàng đầu của kỹ thuật cơ
khí
• 1. Ô tô
• 2. Chương trình Apollo
• 3. Sản xuất điện
• 4. Cơ giới hóa nông nghiệp
• 5. Máy bay
• 6. Sản xuất hàng loạt mạch tích hợp
• 7. Điều hòa không khí và tủ lạnh
• 8. Công nghệ kỹ thuật hỗ trợ máy tính CAE
• 9. Cơ y sinh
• 10. Mã và tiêu chuẩn
40

1. Ô tô: Sự phát triển và
thương mại hoá ô tô được đánh
giá là thành tựu quan trọng nhất
của ngành nghề trong thế kỷ XX
41

2. Chương trình Apollo:
Năm 1961, Tổng thống
John F. Kennedy đã thông
qua kế hoạch đưa người
lên Mặt trăng và trở về
Trái đất an toàn.
42

3. Sản xuất điện: Một khía cạnh của kỹ thuật cơ khí liên quan đến việc thiết kế máy móc có thể
chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Năng lượng dồi dào và ít tốn kém được công
nhận là yếu tố quan trọng thúc đẩy tăng trưởng kinh tế và thịnh vượng, đồng thời việc sản xuất điện
năng được công nhận là đã cải thiện mức sống cho hàng tỷ người trên toàn cầu.
43

4. Cơ giới hóa nông nghiệp: Các kỹ sư cơ khí đã phát triển các công nghệ để cải thiện đáng kể hiệu
quả trong ngành nông nghiệp. Quá trình tự động hóa bắt đầu một cách nghiêm túc với sự ra đời
của máy kéo được hỗ trợ vào năm 1916 và sự phát triển của hệ thống liên hợp, giúp đơn giản hóa
việc thu hoạch ngũ cốc.
44

5. Máy bay: Sự phát triển của máy bay và các công nghệ liên quan cho chuyến bay được cung
cấp năng lượng an toàn cũng được Hiệp hội Kỹ sư Cơ khí Hoa Kỳ công nhận là thành tựu quan
trọng của nghề
45

6. Sản xuất hàng loạt vi mạch tích hợp: Ngành công nghiệp điện tử đã phát triển các công nghệ
đáng chú ý để thu nhỏ các vi mạch tích hợp, chip nhớ máy tính và vi xử lý.
46

các bánh răng riêng lẻ có thể được chế tạo và lắp ráp thành geartrains không lớn hơn
một hạt phấn hoa.
47

7. Điều hòa không khí và điện lạnh: Các kỹ sư cơ khí đã phát minh ra các công nghệ điều hòa
không khí và làm lạnh hiệu quả.
Các kỹ sư cơ khí áp dụng các nguyên tắc truyền nhiệt và chuyển đổi năng lượng để thiết kế các hệ
thống lạnh bảo quản và lưu trữ thực phẩm tại nguồn, trong quá trình vận chuyển và trong gia đình
48

8. Công nghệ kỹ thuật được máy tính hỗ trợ (CAE): liên quan đến công nghệ tự động hóa trong
kỹ thuật cơ khí và nó bao gồm việc sử dụng máy tính để tính toán, thiết kế, chuẩn bị các bản vẽ
kỹ thuật, mô phỏng hiệu suất và điều khiển công cụ trong nhà máy.
(b) Mô phỏng động về dòng chảy của máu qua động mạch não được sử dụng để quan sát sự tương tác giữa huyết
tương và máu, giúp các kỹ sư thiết kế các thiết bị y tế và giúp bác sĩ hiểu được chẩn đoán và điều trị bệnh.
49

9. Kỹ thuật sinh học:
Ngành kỹ thuật sinh học
liên kết các lĩnh vực kỹ
thuật truyền thống với
khoa học đời sống và y
học. Các nguyên tắc kỹ
thuật, công cụ phân tích
và phương pháp thiết kế
được áp dụng để giải
quyết các vấn đề xảy ra
trong hệ thống sinh học.
50

9. Kỹ thuật sinh học:
Ngành kỹ thuật sinh học
liên kết các lĩnh vực kỹ
thuật truyền thống với
khoa học đời sống và y
học. Các nguyên tắc kỹ
thuật, công cụ phân tích
và phương pháp thiết kế
được áp dụng để giải
quyết các vấn đề xảy ra
trong hệ thống sinh học.
51

10. Lập trình mã và các tiêu chuẩn: Các sản phẩm mà kỹ sư
thiết kế phải kết nối và tương thích với phần cứng do người
khác phát triển.
 Mã là một tập hợp các quy tắc và thông số kỹ thuật cho các
phương pháp và vật liệu chính xác được sử dụng trong một sản
phẩm, công trình hoặc quy trình nhất định.
 Tiêu chuẩn kỹ thuật là một quy chuẩn hoặc yêu cầu được thiết
lập. Nó thường là một tài liệu chính thức thiết lập các tiêu chí,
phương pháp, quy trình và thực hành kỹ thuật hoặc kỹ thuật
thống nhất. Các tiêu chuẩn cho phép thay thế cho nhau của các
bộ phận, khả năng tương tác của hệ thống và chúng đảm bảo chất
lượng, độ tin cậy và an toàn.
52

CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT CƠ
KHÍ
• Khi bạn bắt đầu học kỹ thuật cơ khí, chương trình của bạn
rất có thể sẽ bao gồm bốn thành phần sau:
• Các khóa học giáo dục phổ thông về nhân văn, khoa học xã
hội và mỹ thuật
• Các khóa học dự bị về toán học, khoa học và lập trình máy
tính
• Các khóa học chính trong các môn học kỹ thuật cơ khí cơ
bản
• Các khóa học tự chọn về các chủ đề chuyên biệt mà bạn
thấy đặc biệt thú vị
53

TỐT NGHIÊP CỬ NHÂN KỸ THUẬT
13 TC
- Lưu biến polyme (2)
- VL và CN chế tạo SP cao su (2)
- ĐA TK khuôn chất dẻo (3)
- Mô hình hóa VL composite (3)
- CN gia công SP chất dẻo và
composite (3)
MÔ ĐUN CÔNG NGHỆ CHẤT DẺO VÀ
COMPOSITE
Kiến thức chung
Triết học 3TC
Tiếng Anh 0TC
12-15 TC tự chọn
6 TC tự chọn
- PP PTHH nâng cao
(2)
- CN phun phủ chất
dẻo (2)
- KT Laser(2))
- LT đàn hồi (2)
- CH VL kết cấu
composite (2)
- PPXLSL thực
nghiệm (2)
- LT dẻo ứng dụng
(2)
- KT CAD/CAM/CAE(2)
- Hóa lý polyme (2)
6-9 TC tự chọn
6 TC Seminar
SE1: 3TC tổng quan NC
SE2: 3TC cơ sở LT liên quan đề tài NC
3+12 TC luận văn
ThS KH
3+12 TC luận văn
ThS kỹ thuật
TTTN (4) + ĐATN (12) – kỹ sư
kỹ thuật cơ khí công nghệ
chất dẻo và composite
- PP PTHH nâng cao (2)
- CN phun phủ chất dẻo (2)
- PP XLSL thực nghiệm (2)
- LT dẻo ứng dụng (2)
- CH VL kết cấu composite (2)
- KT Laser (2)
- CH Kết cấu (2)
- CN phun phủ chất dẻo (2)
- PPXLSL thực nghiệm (2)
- PP PTHH nâng cao
(2)
- Hóa lý polyme (2)
- TĐH thủy khí (2)
- LT đàn hồi (2)
- TB tạo hình SP chất dẻo (3)
(Project)
- KT Laser (2)
- TK và chế tạo khuôn(3)
(Project)
- LT dẻo ứng dụng (2)
- KT CAD/CAM/CAE(2)
- CH VL kết cấu composite
(2)
- CN bôi trơn (2)
- CN hàn VL phi kim (2)
- CH VL KC nano (2)
- CNChếtạomáy(3)
- PLC và mạng CN(2)
1 2
3
5
4
6
2
2
1
1 3
SPCD
55

TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KỸ THUẬT
15 TC
MH hóa và MP số QT biến dạng (2) TĐH quá trình dập tạo hình (2)
Máy dập CNC, PLC (2) Dung sai lắp ghép (2)
Thiết kế và chế tạo khuôn (3)
ĐA Thiết kế công nghệ và chế tạo khuôn dập tạo hình (4)
Kiến thức chung
Triết học 3TC
Tiếng Anh 0TC
12 – 15 TC tự chọn 6 TC tự chọn
Công nghệ uốn lốc profil (2)
Máy và công nghệ dập tự động (2)
Công nghệ dập Micro (2)
TTTN (4) + ĐATN (12) ->
Kỹ sư KTCK - GCAL
Lý thuyết biến dạng dẻo kim loại (2)
Công nghệ dập tạo hình đặc biệt (2)
Kỹ thuật Laser (2)
6 TC tự chọn
Máy và công nghệ dập tự động (2)
Tự động hóa QT sản xuất (2)
Công nghệ uốn lốc profil (2)
Công nghệ dập tạo hình đặc biệt (2)
PP xử lý số liệu thực nghiệm (2)
6 TC Seminar
SE1: 3TC Tổng quan NC
SE2: 3TC Cơ sở LT liên quan đề tài NC
ThS. Khoa học
3 + 12 TC Luận văn
Ma sát trong GCAL (2)
CN và Thiết bị cán kéo (2)
CN dập bằng chất lỏng cao áp (2)
ThS. Kỹ thuật
GCAL
Công nghệ dập Micro (2)
Công nghệ dập bằng chất lỏng cao áp (2)
Tự động hóa thủy khí (2)
CN và Thiết bị cán kéo (2)
Thiết bị và dụng cụ đo cơ khí (2)
Ma sát trong GCAL (2)
CN dập tạo hình đặc biệt (2)
Thiết bị và dụng cụ đo cơ khí (2)
56

TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KỸ THUẬT
15 TC
Lý thuyết quá trình luyện kim khi hàn (2)
Truyền nhiệt trong vật hàn(3)
Tối ưu hóa công nghệ hàn(2) Công nghệ hàn vật liệu phi kim (2)
Điều khiển các hệ thống hàn(3)
Ứng xử của kết cấu hàn dưới tác động của tải trọng biến đổi(3)
Kiến thức chung
Triết học 3TC
Tiếng Anh 0TC
12 – 15 TC tự chọn
6 TC tự chọn
Dung sai lắp ghép(2)
Tổ chức sản xuất cơ khí (2)
Tự động hóa dập tạo hình (2)
TTTN (4) + ĐATN (12) ->
Kỹ sư KTCK - CN Hàn
Phân tích cấu trúc kim loại mối hàn(2)
Xử lý nhiệt khi hàn(2)
Tính hàn của vật liệu kim loại(2)
6 – 9 TC tự chọn
Dung sai lắp ghép(2)
Tổ chức sản xuất cơ khí (2)
Tự động hóa dập tạo hình (2)
Kỹ thuật CAD/CAM/CAE (2)
Công nghệ tạo hình dụng cụ (2)
Kỹ thuật ma sát (2)
Dụng cụ CNC(2)
ĐA Công nghệ CTM(2)
Robot hàn(2)
Phun phủ và hàn đắp(2)
Tự động hóa quá trình hàn(3)
Công nghệ & thiết bị hàn vảy (3)
Đồ án công nghệ hàn (3)
Các quá trình hàn tiên tiến(2)
Mô phỏng số quá trình hàn(2)
Ứng suất & biến dạng hàn (2)
6 TC Seminar
SE1: 3TC chuyên đề 1
SE2: 3TC chuyên đề 2
ThS. Khoa học
Robot hàn(2)
Phun phủ và hàn đắp(2)
Tự động hóa quá trình hàn(3)
Công nghệ & thiết bị hàn vảy
(3)
Đồ án công nghệ hàn (3)
Các quá trình hàn tiên tiến(2)
Mô phỏng số quá trình hàn(2)
Ứng suất & biến dạng hàn (2)
ThS. Kỹ thuật
CN Hàn
59

CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ CƠ KHÍ
Mechanical Design
Mục tiêu của Chương
o Phác thảo các bước chính trong một quy trình thiết kế cơ
khí.
o Làm quen với một số quy trình và dụng cụ máy được sử
dụng trong sản xuất.
o Nắm được tầm quan trọng của thiết kế kĩ thuật trong việc
xử lí các vấn đề kĩ thuật,toàn cầu và môi trường mà xã hội
đang phải đối mặt.
o Hiểu được cách đăng kí bản quyền trí tuệ cho sản phẩm
mới trong khía cạnh kinh doanh của kỹ thuật.
o Nhận ra tầm quan trọng của sự đổi mới,cải tiến trong việc
thiết kế các sản phẩm,hệ thống,chu trình liên quan đến
ngành .
o Mô tả vai trò của các dụng cụ kỹ thuật có sự hỗ trợ máy
tính (CAE) trong việc ráp nối thiết kế, phân tích và sản
xuất cơ khí.
o Hiểu được tầm quan trọng của các nhóm liên ngành, cộng
tác và giao tiếp kỹ thuật.
60

2.1. Tổng Quan
• Viện Kỹ thuật Quốc gia (NAE) đã chỉ ra 14 thách thức lớn mà cộng
đồng kỹ sư toàn cầu và nghành này phải đối mặt trong thế kỷ XXI:
• Giúp năng lượng mặt trời kinh tế hơn
• Cung cấp năng lượng từ phản ứng nhiệt
hạch
• Phát triển các phương pháp cô lập carbon
• Điều tiết chu trình nitơ
• Cung cấp nước sạch
• Khôi phục và cải thiện cơ sở hạ tầng đô thị
• Phát triển lĩnh vực tin học điều dưỡng
• Phát triển ngành y sinh kĩ thuật
• Kỹ thuật mô phỏng chức năng não
• Phòng ngừa thảm họa hạt nhân
• Thắt chặt an ninh mạng
• Phát triển công nghệ thực tế ảo VR
• Phát triển mảng giáo dục hướng tới cá
nhân
• Phát triển dụng cụ trong lĩnh vực
khám phá khoa học
61

2.1. Tổng Quan
Mối quan hệ của các
chủ đề được nhấn
mạnh trong chương
này (ô màu) so với
chương trình tổng
thể của nghiên cứu
về kỹ thuật cơ khí
62

2.2. Quá trình thiết kế
• Mặc dù một kỹ sư cơ khí có thể chuyên về một lĩnh vực như lựa chọn
vật liệu hoặc kỹ thuật thủy khí, các hoạt động hàng ngày thường tập
trung vào thiết kế nhiều hơn.
• Một nhà thiết kế sẽ bắt đầu từ đầu và có quyền tự do phát triển một sản
phẩm nguyên bản từ giai đoạn ý tưởng trở đi.
• Điện thoại thông minh và xe hybrid là những ví dụ cho thấy công nghệ
đang thay đổi cách mọi người tư duy về giao tiếp và vận tải. Trong các
trường hợp khác, công việc thiết kế của một kỹ sư sẽ tăng dần và tập
trung vào việc cải tiến sản phẩm hiện có.
63

• Trước hết,công ty sẽ phát hiện các cơ hội kinh doanh mới và xác định
các yêu cầu đối với một sản phẩm, hệ thống hoặc dịch vụ đó.
• Các kỹ sư sẽ lên một số ý tưởng tiềm năng, chọn phương án hàng đầu
dựa trên các tiêu chí như quyết định, phát triển các chi tiết (chẳng hạn
như bố cục, lựa chọn vật liệu và định cỡ thành phần) và đưa phần cứng
vào sản xuất
Vòng đời của một sản phẩm mới bắt đầu từ đâu?
64

Các kỹ sư cơ khí lưu ý đảm bảo mức độ chính xác cần thiết trong mọi phép
tính khi thiết kế hoàn thiện từ ý tưởng đến bước sản xuất cuối cùng.
Việc giải quyết các chi tiết cụ thể (Thép cấp 1020 có đủ cứng không? Độ nhớt của
dầu phải là bao nhiêu? Nên sử dụng ổ lăn bi hay ổ bi côn?) không có nhiều ý nghĩa
cho đến khi thiết kế được hoàn thiện ở dạng cuối cùng.
Xét cho cùng, trong giai đoạn đầu của thiết kế, các thông số kỹ thuật về kích
thước, trọng lượng, công suất hoặc hiệu suất của sản phẩm có thể thay đổi.
Liệu sản phảm có phù hợp với yêu cầu ban đầu và đáp ứng tiêu chí kinh
tế,bảo đảm an toàn ?
65

 Mọi người đều có thể học cách để trở nên đổi mới,sáng tạo hơn.
 Đổi mới, một khái niệm quen thuộc với các nhà thiết kế công nghiệp, nghệ sĩ và
nhà tiếp thị, đang trở thành một chủ đề quan trọng trong việc phát triển các chiến
lược trên khắp thế giới nhằm giải quyết các thách thức phức tạp về xã hội, môi
trường, dân sự, kinh tế và kỹ thuật.
Tập trung đầu tư vào việc Đổi mới
66

67

68

Sơ đồ quy trình của 1 thiết kế cơ bản:
• Các yêu cầu để phát triển sản phẩm
• Phác họa thiết kế
• Thiết kế chi tiết
• Sản xuất
69

Requirements Development (các yêu cầu để phát triển sản phẩm)
Thiết kế cơ khí bắt đầu khi ta đã xác định được nhu cầu cơ bản thiết yếu. Trước hết, kỹ
sư thiết kế sẽ định hình 1 danh sách các yêu cầu cho hệ thống dựa vào :
• Hiệu suất thực tế: Sản phẩm phải thỏa mãn được yêu cầu gì?
• Tác động môi trường: Trong sản xuất,sử dụng,cuối vòng đời
• Sản xuất,chế tạo: Giới hạn của nguồn cung vật liệu,tài nguyên
• Vấn đề kinh tế: Ngân sách,chi phí,giá cả,lợi nhuận
• Công thái học: Tính thẩm mỹ,tính thực dụng,yếu tố con người
• Vấn đề toàn cầu: Thị trường,nhu cầu và cơ hội trên trường quốc tế
• Tuổi thọ sản phẩm: Bảo dưỡng,giá trị thực dụng,giá trị hao mòn
• Yếu tố xã hội: Vấn đề của nội,ngoại thành và văn hóa.
70

Conceptual Design (phác họa thiết kế )
Giai đoạn này,các kỹ sư
thiết kế sẽ hợp tác và
sáng tạo ra các giải pháp
tiềm năng rồi sau đó
chọn (các) giải pháp hứa
hẹn nhất để tiếp tục phát
triển.
71

Conceptual Design
 được hướng dẫn bởi
lối tư duy phân
kỳ(divergent
thinking)- một loạt
các ý tưởng sáng
tạo được định hình
 Khi đã lên được danh sách ý tưởng,kỹ sư sẽ sử dụng
phương pháp tư duy hội tụ(convergent thinking)-lược bỏ
một số ý tưởng và chỉ tập trung vào các phương án tốt
nhất. 72

Detailed Design (Thiết kế chi tiết)
 Đến thời điểm này của quá trình thiết kế, nhóm thiết kế đã thực hiện quá trình phân tích, cải tiến và
cuối cùng quyết định phương án tốt nhất để thực hiện.
 Đến giai đoạn thiết kế chi tiết của sản phẩm, phải xác định một số vấn đề:
ь Phát triển cấu trúc và thông số sản phẩm
ь Chọn vật liệu cho từng chi tiết
ь Giải quyết các vấn đề trong thiết kế (đảm bảo độ tin cậy, sản xuất, lắp ráp, mẫu mã, chi
phí, tái chế,…)
ь Tối ưu hóa kích thước hình dáng cuối cùng, bao gồm dung sai phù hợp
ь Số hóa các mô hình kỹ thuật hoàn chỉnh của các chi tiết, cụm lắp ráp, tổng lắp ráp
ь Mô phỏng hệ thống bằng các mô hình toán học và kỹ thuật số
ь Sản xuất mẫu và thử nghiệm đối với các thành phần và mô-đun quan trọng
ь Lập kế hoạch sản xuất 73

 Lưu ý:
ь Một nguyên tắc chung và quan trọng nhất trong giai đoạn thiết kế chi tiết là hướng đến sự đơn giản. Ý
tưởng thiết kế đơn giản luôn tốt hơn là một ý tưởng phức tạp, bởi vì có ít khả năng có thể xảy ra sai sót
hơn và dễ thực hiện hơn.
ь Các kỹ sư phải thích nghi với khái niệm lặp lại trong một quy trình thiết kế. Lặp lại là quá trình thực
hiện các thay đổi và sửa đổi lặp đi lặp lại đối với một thiết kế để cải thiện và hoàn thiện nó.
ь Tính thực dụng của một sản phẩm có thể gây nên sự khó khan phức tạp cho công nghệ chế tạo. Các kỹ
sư thường hợp tác với các nhà thiết kế công nghiệp và nhà tâm lý học để cải thiện tính hấp dẫn và khả
năng sử dụng của các sản phẩm của họ. Vì vậy, kỹ thuật ngày nay là sự kết hợp, liên kết đa ngành nhằm
đáp ứng tối nhu cầu của khách hàng. 74

 Lưu ý:
ь Các kỹ sư phải thiết kế tỉ mỉ các bản vẽ kỹ thuật trong quy trình thiết kế, biên bản họp và báo cáo bằng văn bản để
những người khác có thể hiểu lý do đằng sau mỗi quyết định. Tài liệu đó tạo điều kiện tiếp cận cho các nhóm thiết
kế trong tương lai, những người muốn học hỏi và xây dựng dựa trên kinh nghiệm của nhóm hiện tại.
ь Lưu trữ bản vẽ, tính toán, ảnh, dữ liệu thử nghiệm và danh sách các ngày quan trọng
ь Đã đạt được các mốc quan trọng để nắm bắt chính xác cách thức, thời gian và đối tượng mà sáng chế được phát
triển.
ь Bản thiết kế sang chế hướng đến một thiết kế mới, nguyên bản và thẩm mỹ. Bằng sáng chế có mục đích bảo vệ sản
phẩm, hấp dẫn về mặt thẩm mỹ-kết quả của kỹ năng nghệ thuật; nó không bảo vệ các đặc tính chức năng của sản
phẩm.
75

Lưu ý:
ь Phổ biến hơn trong kỹ thuật cơ khí, bằng sáng chế bảo vệ chức năng của thiết bị, quy
trình, sản phẩm hoặc thành phần của vật chất. Bằng sáng chế thường bao gồm ba thành
phần chính:
• Đặc điểm kỹ thuật là bản mô tả mục đích, cấu tạo và hoạt động của sáng chế
• Bản vẽ của các phiên bản phát minh khác
• Các tuyên bố giải thích các tính năng cụ thể mà bằng sáng chế bảo vệ
76

Mười quốc gia hàng đầu được xếp
hạng theo số lượng bằng sáng chế
được cấp tại Hoa Kỳ trong năm
2009.
77

Production (Sản xuất)
Nếu sản phẩm đáp ứng đúng tiêu chí về mặt kỹ thuật nhưng đòi hỏi vật
liệu và hoạt động sản xuất tiêu tốn chi phí, dẫn đến việc khách hàng có thể
lựa chọn sản phẩm khác cân bằng hơn về chi phí và hiệu suất của nó.
Ngay cả ở giai đoạn định hướng yêu cầu để phát triển sản phẩm, các kỹ sư
phải tính đến các yêu cầu chế tạo cho giai đoạn sản xuất. Rốt cuộc, nếu
muốn đầu tư thời gian để thiết kế sản phẩm mới, thì tốt hơn hết là sản
phẩm mang tính thực tiễn có thể chế tạo được, đồng thời với chi phí thấp.
78

Mặc dù công nghệ chế tạo và tạo mẫu đang tiếp tục phát triển, nhưng tạo mẫu ảo đang
được chấp nhận như một công cụ quyết định hỗ trợ hiệu quả trong thiết kế kỹ thuật.
Tạo mẫu ảo tận dụng các công nghệ mô phỏng và trực quan tiên tiến có sẵn trong các
lĩnh vực thực tế ảo, trực quan hóa khoa học và thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính để
cung cấp các phần mềm hiển thị thực tế của các thành phần, mô-đun và sản phẩn dưới
hình thức kỹ thuật số.
Tập trung vào giai đoạn thử mẫu ảo
79

80

Nguyên mẫu ảo cũng dựa vào phần
cứng tiên tiến và cung cấp thông
tin đến kỹ sư bằng cách đo lường
lực,sự dao động, chuyển động;
ví dụ là giao diện Phantom của
công ty SensAble Technologies để
thiết kế bộ phận máy bay Boeing.
81

82

2.3 Quá trình sản xuất
Công nghệ sản xuất rất quan trọng về mặt kinh tế vì nó giúp chuyển
hóa giá trị của vật liệu thô thành sản phẩm hữu ích.
Kỹ sư lựa chọn chu trình,xác định máy móc thiết bị,và giám sát sản
xuất nhằm đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt được chất lượng kỹ
thuật.Các giai đoạn chính của Quá trình sản xuất bao gồm:
83

• Casting (quá
trình đúc)
Là quá trình mà kim loại lỏng (v.d sắt xám,nhôm,đồng) được đổ vào
khuôn,làm nguội và cô đặc.
• Forming
(gia công áp
lực)
Bao gồm các phương pháp nhờ đó vật liệu thô được tạo hình bằng
cách kéo giãn,uốn cong,hoặc nén.Một Lực lớn sẽ làm biến dạng dẻo
vật thể và tạo ra một hình dạng mới cho vật thể.
• Machining
(gia công
cắt gọt)
Là quá trình sử dụng dụng cụ cắt gọt vật mẫu để loại bỏ chi tiết
thừa.Phương pháp gia công cơ khí phổ thông nhất hiện nay là
khoan,cưa,nghiền,vặn xoắn.
84

• Joinning
(quá trình
lắp ráp)
Là quá trình nối các phần phụ kiện thành 1 khối tổng thể-sản phẩm cuối cùng
bằng cách hàn,mối hàn,tán đinh,vặn bu long,…Ví dụ khung xe đạp,được nối
với nhau bằng nhiều thanh kim loại riêng biệt.
• Finishing
(gia công
tinh-hoàn
thiện bề
mặt)
Là quá trình khiến bề mặt vật thể bền bỉ hơn,cải thiện ngoại hình,hoặc bảo vệ
trước tác động môi trường.Một số chu trình bao gồm đánh bóng,mạ điện,xử lí
anot,và sơn màu.
85

86

87

88

89

90

91

92

2.4 Ví dụ nghiên cứu trong thiết kế giả lập: MOUSETRAP-POWERED
VEHICLES (phương tiện di chuyển bằng năng lượng được cấp từ bẫy chuột)
 Xe phải di chuyển 10m nhanh nhất có thể.
 Phương tiện chỉ được phép cấp nguồn bởi bẫy chuột gia dụng.Năng lượng,được nạp bởi thành phần co giãn đàn
hồi hoặc nhờ sự thay đổi của vị trí trọng tâm,chiếm một lượng không đáng kể.
 Mỗi phương tiện sẽ được thiết kế,lắp ráp,vận hành bởi 1 nhóm 3 sinh viên.
 Các nhóm sẽ cạnh tranh nhau trong 1 giải đua xe; nên sản phẩm phải đảm bảo bền bỉ và lâu dài.
 Khối lượng chiếc xe phải nhỏ hơn 500g.Chiếc xe phải khớp với chiếc hộp rộng 0.1-0.3m được đặt ở vạch xuất
phát.Mỗi xe sẽ đua trong làn dài 10m,rộng 1m.Suốt cuộc đua,chiếc xe phải tuân thủ đi đúng làn đua.
 Không được dùng băng tệp làm chi tiết nối của cấu trúc xe.
93

CHƯƠNG 3
Các vấn đề kỹ thuật và phương
thức trao đổi thông tin
97

Mục tiêu của chương
o Nắm được nguyên tắc cơ bản để phân tích và
giải quyết các vấn đề kỹ thuật.
o Xử lí đơn vị đo lường,giá trị đại số trong tính
toán
o Liệt kê các đơn vị cơ sở trong hệ thống thông
lệ của Hoa Kỳ,và chỉ ra một số đơn vị dẫn xuất
được sử dụng trong kỹ thuật cơ khí
o Nắm được tầm quan trọng của việc xử lý đúng
đơn vị khi tính toán kỹ thuật
o Chuyển đổi đơn vị giữa Hệ thống thông lệ Hoa
Kỳ (USCS) và Đơn vị Quốc Tế (SI)
o Kiểm tra lại các phép tính để xác minh tính
nhất quán về kích thước
o Nắm được cách thực hiện phép tính gần đúng
theo thứ tự độ lớn
o Nhận ra tầm quan trọng của kỹ năng giao tiếp
đối với kỹ sư và khả năng trình bày rõ rang
dưới định dạng văn bản,lời nói và hình ảnh
98

3.1 Tổng Quan
• Kỹ sư cần nắm được các bước cơ bản để tính toán, xử lí các vấn đề kỹ thuật
khi làm việc .
• Áp dụng quy trình cơ bản để phân tích và xử lí vấn đề kỹ thuật sao cho thật
dễ hiểu và dễ truyền.
• Trong khóa học sinh viên sẽ gặp các vấn đề kỹ thuật (tính lực, lực xoắn,
suất điện động, ứng suất trượt, tính dẻo, hệ số đàn hồi, động năng, đơn vị
Reynolds, nhiệt độ,…) trong tính toán.
• Khi làm phép đo, yêu cầu phải có đầy đủ 2 giá trị: giá trị đại số và số chiều
của đại lượng .
• Thảo luận những vấn đề cơ bản trong hệ thống đơn vị SI, và quy trình kiểm
tra tính nhất quán của các chiều không gian.
99

3.1 Tổng Quan
• Tùy từng thời điểm kỹ sư không nhất thiết phải tìm được giá trị chính
xác tuyệt đối
• Thay vào đó, kỹ sư cần trả lời các câu hỏi trong việc tính toán sai số và
dữ liệu cần tìm:
Độ bền? Sức nặng? Công suất? Nhiệt độ phù hợp?
• Hơn nữa, do không thể tìm được chính xác các giá trị của đặc tính vật
liệu nên sẽ tồn tại sai số giữa các mẫu.
• Kỹ sư cơ khí không cần băn khoăn khi chỉ tính được giá trị xấp xỉ
trong quá trình tính toán.
100

3.1 Tổng Quan
• Kỹ năng giao tiếp kỹ thuật hiệu quả là kỹ năng bắt buộc mà kỹ sư cần
nắm được. Tìm được đáp án cho bài toán kĩ thuật mới chỉ là bước đầu;
bước quan trọng còn lại là phải biết cách truyền đạt kết quả một cách
chính xác, minh bạch đến các kỹ sư khác.
• Các kỹ sư khác cũng cần học cách nắm bắt, tôn trọng và đặt niềm tin
vào tính chính xác trong kết quả của bạn.
• Hãy học cách tổ chức, biểu đạt, trình bày các phép tính của bạn
sao cho hiệu quả và mọi người có thể nắm bắt nhanh chóng
101

3.1 Tổng Quan
• Các kỹ năng học được trong chương này sẽ hỗ trợ bạn trong
chương trình học.Những kỹ năng này bao gồm giải quyết vấn
đề kỹ thuật, kích thước, hệ thống đơn vị, chuyển đổi, tính xấp
xỉ và giao tiếp
102

3.1 Tổng Quan
 Sau khi điều tra kỹ lưỡng, Hội Đồng đã xác định rằng một trong những lí do chính gây ra vụ tai
nạn là sai lầm trong việc tính toán lượng nhiên liệu dự trữ
 Trước khi cất cánh đã có sẵn 7682 lít nhiên liệu dự trữ.Tuy nhiên, mức tiêu thụ nhiên liệu của dòng
máy bay 767 được tính bằng 22300 kilogram nhiên liệu để thực hiện chuyến bay Montreal-
Edmonton.Ngoài ra, hãng hang không đã nêu rõ lượng nguyên liệu cần biểu thị bằng đơn vị pound
(lB).Do đó, đã có sự nhầm lẫn tai hại trong khâu tính toán
 Kết quả là, 1.77 bị hiểu nhầm thành 1.77kg/l.Tuy nhiên, mật độ chính xác của nhiên liệu máy bay
phải là 1.77lB/L, không phải 1.77lB/l.Hậu quả là chỉ có 9000L thay vì 16000L được thêm vào máy
bay
104

3.2 Cách tiếp cận để giải quyết vấn đề kỹ thuật
 Việc trình bày công việc kỹ thuật, ghi chép đầy đủ và thuyết phục là
điều cần thiết.
 Việc thực hiện tính toán được sử dụng để hỗ trợ các quyết định trong
thiết kế sản phẩm bao gồm lực, áp suất, nhiệt độ, vật liệu, hiệu suất,…
 Các phép tính phải rõ ràng, chính xác để kỹ sư khác muốn đọc, hiểu và
học hỏi từ công việc của bạn – nhưng không nhất thiết phải giải mã
toàn bộ nó. 105

Luôn có khả năng kỹ sư khác không bắt kịp, bỏ
qua, hiểu nhầm công việc của bạn.
Kỹ năng xử lí vấn đề bao gồm khả năng tính toán
chính xác tỉ mỉ, và khả năng giải thích, trình bày
thuyết phục.
106

1. Cách tiếp cận:
 Mục đích của bước này là đảm bảo bạn có sẵn kế hoạch để giải quyết vấn đề
 Viết một bản tóm tắt ngắn gọn về vấn đề và tìm cách tiếp cận, liệt kê các giả định,
phương trình, ẩn sổ, giả định mà bạn muốn sử dụng
 Ví dụ, nếu trọng lực được giả định là có mặt, thì trọng lượng của tất cả các thành
phần cần phải được hạch toán.Tương tự, nếu ma sát được giả định có mặt, thì cũng
cần tìm ẩn số tương tự
Các bước giải quyết vấn đề
107

1. Cách tiếp cận
 Trong hầu hết các vấn đề phân tích, kỹ sư phải đưa ra giả định quan trọng cho nhiều
thông số bao gồm trọng lực, ma sát, phân phối lực tác dụng, vật liệu không tinh chất,
và sai số vận hành
108

2. Giải pháp:
 Giải pháp cho một vấn đề phân tích kỹ thuật thường sẽ bao gồm văn bản và sơ đồ
cùng với các tính toán của kỹ sư nhằm giải thích các bước làm được sử dụng
 Nếu thích hợp, kỹ sư nên sử dụng bản vẽ đơn giản hóa hệ thống đang được phân tích,
ghi chú đầy đủ các thành phần cần tính toán
 Một số không có đơn vị đi kèm là vô nghĩa, và ngược lại
109

3. Thảo luận:
 Không được phép bỏ qua giai đoạn cuối này vì nó thể hiện sự đánh giá tổng quát khả năng xử lí vấn đề
của kỹ sư
 Trước hết, kỹ sư cần sử dụng trực giác để xác định xem giá trị đại lượng tính toán, thiết kế có hợp lý
không
 Tiếp theo, kỹ sư phải tiếp tục thử nghiệm để chứng thực giả thuyết của mình
 Cuối cùng, nhận dạng các kết luận chính, rút ra từ giải pháp đề xuất, giải thích câu trả lời của mình
trên quan điểm vật lý.
 Kỹ sư luôn cần phải kiểm tra lại các bước tính toán.Cuối cùng, gạch chân, khoanh tròn kết quả
cuối cùng; và không cho phép bất cứ sự mơ hồ, sai lầm nào trong báo cáo
110

3.3 Các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi
 Các kỹ sư chọn ra các đại lượng vật lý trong hai hệ thống đơn vị khác nhau - nhưng
thông thường dựa vào Hệ Đo lường Hoa Kỳ (USCS) và Hệ Đo lường quốc tế
(Système International d'Unités hoặc SI).
 Kỹ sư cơ khí hành nghề phải thông thạo cả hai hệ thống. Họ cần chuyển đổi các đại
lượng từ hệ thống này sang hệ thống khác và có khả năng thực hiện tốt các phép tính
trong cả hai hệ thống
111

3.3.1 Đơn vị cơ sở và đơn vị đo dẫn xuất
 USCS và SI đều được tạo thành từ các đơn vị cơ sở và đơn vị dẫn xuất. Đơn vị cơ sở là một đại lượng
cơ bản mà không thể chia nhỏ hơn hoặc biểu diễn dưới dạng yếu tố đơn giản hơn.
 Các đơn vị cơ sở độc lập với nhau và chúng tạo thành khối cốt lõi của bất kỳ hệ thống đơn vị
nào. Ví dụ: đơn vị cơ sở cho chiều dài là mét (m) trong SI và foot (ft) trong USCS.
 Đơn vị dẫn xuất là sự kết hợp hoặc nhóm của một số đơn vị cơ sở. Một ví dụ về đơn vị dẫn xuất
là vận tốc (quãng đường / thời gian), là sự kết hợp của các đơn vị cơ sở cho độ dài và thời gian.
112

3.3.2 Hệ Đo lường quốc tế
 năm 1960, Hệ Đo lường Quốc tế được chọn là tiêu chuẩn đo lường có cấu trúc xung quanh bảy đơn vị
cơ bản trong Bảng 3.1
 Các tiền tố sau đây của SI có thể được sử dụng để tạo ra các bội số hay ước số của đơn vị đo lường
gốc. 113

3.3.2 Hệ Đo lường quốc tế
114

115

1. Nếu một đại lượng vật lý được biểu diễn dưới dạng phân số, thì tiền tố nên được đặt ở tử số hơn là mẫu số. Ví
dụ: nên viết kN/m thay cho N/mm. Một ngoại lệ đối với quy ước này là đơn vị kilogram (kg) có thể xuất hiện
trong mẫu số của một thứ nguyên.
2. Đặt dấu chấm hoặc gạch nối giữa các đơn vị liền kề trong biểu thức là cách tốt để giữ tính trực quan. Ví dụ, khi
biểu diễn lực Newton (N), kỹ sư sẽ viết (kg.m)/s² thay vì kgm/s². Viết mkg/s² là sai hoàn toàn vì ta sẽ hiểu nhầm
tử số thành mililogram.
3. Kích thước ở dạng số nhiều không được thêm hậu tố “s”. Kỹ sư viết 7kg thay vì 7kgs vì chữ “s” sẽ bị hiểu nhầm
thành “giây”.
4. Ngoại trừ các đơn vị dẫn xuất được đặt theo tên các vĩ nhân, kích thước trong SI được viết bằng chữ thường
116

3.3.3 Hệ Đo lường Hoa Kỳ (USCS)
 Việc sử dụng đơn vị SI ở Hoa Kỳ đã được Quốc hội hợp pháp hóa thương mại vào năm 1866. Đạo luật
Chuyển đổi số liệu năm 1975 sau đó đã phác thảo việc tự nguyện chuyển đổi của Hoa Kỳ sang đơn vị
SI:
 Do đó, chính sách của Hoa Kỳ là chỉ định hệ thống đo lường theo hệ mét là hệ trọng lượng và thước
đo ưu tiên cho các vấn đề thương mại của Hoa Kỳ.
 USCS bao gồm các đơn vị đo như pound, tấn (2000 pounds tương đương 907,18kg), feet, inch, dặm,
giây, và gallon
 Các kỹ sư làm việc tại Hoa Kỳ hoặc trong các công ty có chi nhánh tại Hoa Kỳ cần phải có sự hiểu
biết với cả USCS và SI.
117

3.3.3 Hệ Đo lường Hoa Kỳ
 Bảy đơn vị cơ bản của USCS là foot, pound, giây, ampe, độ Rankine, mole và candela
 Một trong những điểm khác biệt chính giữa SI và USCS: khối lượng là một đơn vị cơ bản trong SI
(kg), trong khi lực là một đơn vị cơ bản trong USCS (lb).
118

3.3.3 Hệ Đo lường Hoa Kỳ
 Tập trung vào khối lượng và trọng lượng
119

3.3.4 Chuyển đổi giữa SI và USCS
 Phương pháp chuyển đổi giữa một số đơn vị của hai Hệ Đo lường được liệt kê trong bảng dưới đây
121

122

123

124

Nói chung, phương pháp chuyển đổi sẽ dựa theo các bước sau:
1. Viết đại lượng đã cho dưới dạng một số theo sau là kích thước của nó, ví dụ kg/s hoặc N/m.
2. Xác định các đơn vị cần được biểu diễn trong kết quả cuối cùng.
3. Nếu các đơn vị dẫn xuất như L, Pa, N, lbm, hoặc mi có xuất hiện, kỹ sư cần biến đổi chúng về đơn vị
cơ sở. Lấy ví dụ trong trường hợp của pascal (Pa):
Pa = ²
=( ²
)(
.
²
) = . ²
125

4. Tương tự, nếu đơn vị đã cho bao gồm tiền tố không có sẵn trong hệ số chuyển đổi, hãy dựa theo bảng
3.3. Ví dụ, kilonewton được biểu diễn 1 kN=1000 N
5. Dựa vào bảng 3.6, tra cứu hệ số chuyển đổi thích hợp và nhân, chia nếu cần thiết.
6. Áp dụng các quy tắc đại số để loại bỏ thứ nguyên trong đơn vị, giảm lược các đơn vị về kết quả bạn
muốn
126

Ví dụ 3.1 Hiệu suất động cơ
Động cơ chạy bằng xăng tạo ra công suất cực đại 10 mã lực (horse power-hp).
Biểu diễn công suất P theo hệ SI .
Cách tiếp cận
Theo bảng 3.5, cụm từ “hp” đề cập đến mã lực. Đơn vị SI cho công suất P là oát
(watt-W). Hàng cuối bảng 3.6 có ghi 1 hp = 0.7457 kW
127

Lời giải
Áp dụng phương pháp chuyển đổi, ta có
P = (10hp).(0.7457 = 7.457 kW
128

Ví dụ 3.2 Hệ thống phun nước chữa cháy tự động
Hệ thống này cần lượng nước phải được bơm với tốc độ q 10 gallon/phút.
Hãy biểu diễn tốc độ phun nước dựa vào hệ SI trong khoảng thời gain 1
giây.
129

Lời giải
Đổi đơn vị cho thể tích và thời gian,
q = (10 )( )(3.785 ) =0.6308
130

Ví dụ 3.3 Đèn laze Henium-Neon
Thiết bị này được sử dụng trong phòng thí nghiệm kỹ thuật, trong hệ thống
robotic, và trong đầu đọc mã vạch ở quầy thanh toán siêu thị. Một chiếc laze
nào đó có công suất phát 3mW và tạo ra ánh sướng có bước sóng 632,8 nm.
(a) Chuyển đổi công suất sang đơn vị mã lực. (b) Chuyển đổi bước song sang
đơn vị .inch
131

Lời giải
(a)Dựa vào bảng ta chuyển đơn vị công suất từ mili sang kilo
P = (3 x 10 kW) (1.341 ) = 4.023 x 10 ℎ
132

(b) Biến đổi đơn vị độ dài
λ = (6.328 x 10 )(39.37
.
= 2.491 x 10
133

Bàn Luận
Vì kích thước của mã lực và inch rất lớn so với công suất và bước
sóng của laser nên chúng không thường được sử dụng
P = 4.023 x 10 hp
λ = 2.491 x 10 in
134

3.4 Chữ số có nghĩa (SD)
1. Chữ số có nghĩa là một chữ số được biết là chính xác và đáng tin cậy
trong điều kiện không chính xác có trong thông tin được cung cấp, bất
kỳ phép gần đúng nào đã được thực hiện trong quá trình thực hiện và cơ
chế của chính phép tính.
 Theo quy tắc chung, chữ số có nghĩa cuối cùng được báo cáo trong câu
trả lời cho một vấn đề phải có cùng thứ tự độ lớn với chữ số có nghĩa
cuối cùng trong dữ liệu đã cho.
 Sẽ không thích hợp nếu báo cáo nhiều chữ số có nghĩa trong câu trả lời
hơn là được đưa ra trong thông tin được cung cấp, vì điều đó ngụ ý rằng đầu ra của một phép tính
bằng cách nào đó chính xác hơn đầu vào của nó.
135

136

 Chữ số có nghĩa cuối cùng sẽ cho biết độ chính xác của con số kích thước trình bày.
Độ chính xác của con số kích thước trình bày sẽ bằng ½ giá trị chữ số có nghĩa cuối
cùng.
 Ví dụ: giả sử một kỹ sư ghi vào sổ tay thiết kế rằng lực tác động lên ổ trục của động
cơ ổ đĩa cứng do mất cân bằng quay là 43,01 mN. Phát biểu đó có nghĩa là lực gần
43,01 mN hơn là 43,00 mN hoặc 43,02 mN. Giá trị được báo cáo là 43,01 mN và số
chữ số có nghĩa của nó có nghĩa là giá trị vật lý thực tế của lực có thể nằm ở bất kỳ
đâu trong khoảng 43,005 đến 43,015 mN [Hình 3.4 (a)]. Độ chính xác của giá trị số
là ± 0,005 mN, biến thể có thể có trong số đọc lực và vẫn dẫn đến giá trị làm tròn là
43,01 mN. Ngay cả khi chúng ta viết 43,00 mN, một giá trị số có hai số 0 ở cuối, bốn
chữ số có nghĩa được hiển thị và độ chính xác ngụ ý vẫn là ± 0,005 mN.
137

3.5 Tính nhất quán về chiều
 Khi kỹ sư áp dụng các phương trình toán học, khoa học hoặc kỹ thuật, các phép tính phải nhất quán về
các chiều, nếu không chúng sẽ sai.
 Tính nhất quán về chiều có nghĩa là các đơn vị được liên kết với các giá trị số ở mỗi bên của dấu đẳng
thức phải khớp với nhau.
 Trong các phép tính, không được bỏ quên đại lượng, đơn vị số trong một phương trình.
 Nguyên tắc nhất quán về chiều có thể đặc biệt hữu ích khi bạn thực hiện các phép tính liên quan đến
khối lượng và lực trong Hệ Đo lường Hoa Kỳ.
 Tính nhất quán về chiều có thể được áp dụng trong nhiều tình huống tính toán, kể cả là đo khối lượng
của 2 vật, 1 vật có khối lượng 1 slug và 1 vật có khối lượng 1 lbm
138

 Trong trường hợp thứ nhất, khối lượng của 1 slug là
 Mặt khác, với vật có khối lượng 1 lbm thay thế trực tiếp trong phương trình w 5 mg sẽ cho các kích
thước lbm · ft / , không giống như pound cũng không phải là đơn vị thông thường cho lực trong Hệ
Đo lường Hoa Kỳ.
139

Trong trường hợp khác, khối lượng của vật nặng 1 lbm là:
140

Ví dụ 3.4 Tiếp nhiên liệu trên không: Máy bay KC-10 của Không quân Hoa Kỳ được
sử dụng để tiếp nhiên liệu cho các máy bay khác đang bay. KC-10 có thể mang theo
365.000 lb nhiên liệu phản lực để tiếp tế cho máy bay khác thông qua một cần nối 2
máy bay. (a) Biểu diễn khối lượng nhiên liệu theo đơn vị slug và lbm. (b) Tương tự
theo đơn vị SI
Cách tiếp cận
Ta sẽ tính khối lượng m dựa theo trọng lượng w của nhiên liệu và gia tốc g = 32.2
ft/ . Biểu thức w = mg đã có tính nhất quán về chiều. Ta sẽ chuyển đơn vị dựa vào
biểu thức 1 slug = 32.174 lbm. Với phần (b), ta áp dụng 1 slug = 14.59kg để đổi đơn vị
141

Lời giải
(a)Trước hết, ta tính khối lượng nhiên liệu theo đơn vị slug:
m =
. ×
. /
= 1.134 × 10
(b)Ta chuyển khối lượng 1.134 × 10 sang đơn vị kilogram
m = (1.134 × 10 )(14.59 ) = 1.655 x 10 kg
142

Ta có trọng lượng của nhiên liệu:
= 1.655 × 10 9.81 = 1.62 × 10 N = 1.62 MN
Như vậy, nhiên liệu có trọng lượng 1.62 MN
143

Thảo Luận
Để kiểm tra kết quả, ta sẽ làm cách khác: chuyển đổi trực tiếp 365,000 lb
sang đơn vị Newton (1 lb = 4.448 N),ta có
= 3.65 × 10 4.448 = 1.62 × 10
Như vậy, = 1.134 × 10
= 365,000
= 165,5
= 1.62
144

145

Trạm Vũ trụ Quốc tế có hàng tram lá chắn làm bằng nhôm và vật liệu composite
chống đạn nhằm bảo vệ chống va đập với các mảnh vỡ, rác vũ trụ trong quỹ đạo tầng
thấp của Trái Đất (Hình 3.5). Với hệ thống cảnh báo tối tân, quỹ đạo di chuyển của
trạm có thể được điều chỉnh để tránh các vật thể lớn va chạm. Hơn 13000 mảnh vỡ,
rác vũ trụ đã được Bộ Tư lệnh Không gian Hoa Kỳ thống kê, bao gồm các mảnh chip,
pin, bộ đẩy, thậm chí đồ dùng phi hành gia. (a) Tính động năng = của 1
mảnh vỡ m = 1g di chuyển với vận tốc v = 8km/s. (b) Phải ném một quả bóng chày
nặng 0.31lb với vận tốc bao nhiêu để có động năng bằng nhau?
146

Lời giải
(a) Với m = 0.001kg và v = 8000 m/s, ta có động năng của mảnh vỡ:
= 0.001 8000 ²= 32,000
Như vậy, mảnh vỡ có động năng 32kJ
(b) Biểu diễn theo Hệ Đo lường Hoa Kỳ, ta có
= 32,000 0.7376
.
= 23,603 .
Xét động năng của quả bóng chày, trước hết ta đổi đơn vị khối lượng của vật
=
0.31
32.2 /
= 9.627 × 10
Như vậy, để quả bóng có cùng động năng, ta có
=
2(23,603 . )
9.627 × 10
= 2214 /
147

Như vậy, để quả bóng có cùng động năng, ta có
=
2(23,603 . )
9.627 × 10
= 2214 /
148

Ví dụ 3.6 Uốn mũi khoan
Ví dụ này kết hợp toàn bộ các nguyên tắc phân tích từ phần 3.3-3.5
…..Mũi khoan có đường kính d = 6mm và chiều dài L = 65mm. Mũi khoan vô tình bị
uốn cong khi phôi dịch chuyển trong lúc khoan, và nó chịu tác dụng của lực (side force)
F = 50N. Như đã nói ở phần phân tích ứng suất, độ võng theo phương của mũi khoan
được tính theo công thức ∆ = với:
∆ (chiều dài) độ chệch hướng của mũi khoan
F (lực) độ lớn của lực tác dụng vào mũi khoan
E (lực/chiều dài²) ứng suất đàn hồi ( = 200 × 10 )
d (chiều dài) đường kính mũi khoan
Yêu cầu: tính ∆ ?
149

150

 • Ta có thể bỏ qua the curved flutes on the bit khi tính toán
 • Lực vuông góc với trục uốn chính
 • Các kênh xoắn dọc theo bit có ít tác động đến sự uốn cong và có thể được bỏ qua
Lời Giải
∆ =
( )( . )
( × )( × )
= 3.6 × 10
.
.
= 3.6 × 10
151

Ví dụ 3.7 Gia tốc thang máy
Một người nặng 70kg đứng trên một chiếc cân được đặt trong thang máy, chiếc cân chỉ
140 lb vào thời điểm đo. Xác định hướng thang máy di chuyển, tăng/giảm tốc. Dựa vào
định luật II Newton, nếu một vật thể có gia tốc thì tổng lực F sẽ bằng tích của khối lượng
m và gia tốc a: ∑ = . Nếu tổng lực bằng 0, thì vật thể sẽ không có gia tốc .
152

153

Cách tiếp cận
Ta cần xác định hướng di chuyển và gia tốc của thang máy. Trước hết ta cần nắm
được:
• Người và thang máy đều cùng di chuyển, nên ta chỉ cần xét lực tác dụng lên người
• Hướng di chuyển duy nhất là theo trục y
• Ta chọn gia tốc 9.81 m/s², hay 32.2 ft/s²
• Chiếc cân không có vận tốc tương đối so với thang máy hay người
154

Lời Giải
Trọng lượng của người là W = (70 kg)(9.81 m/ ) = 687 N
Dựa vào bảng 3.6 ta có W = 687 N (0.22481 ) = 154 lb
∑ = − = 140 − 154 = −14
Như vậy, ta tìm được gia tốc
=
∑
=
−14
154
32.2
1
.
= −2.9 /
155

3.6 Dự toán trong kỹ thuật
Trong các giai đoạn sau của quá trình thiết kế, kỹ sư phải tính toán chính xác khi họ
giải quyết bài toán kỹ thuật. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu của thiết kế, kỹ sư chỉ
cần làm phép tính xấp xỉ gần đúng. Những ước tính đó nhằm mục đích để giản lược
một hệ thống trong thực tế.
Phép tính xấp xỉ cũng được dùng để loại bỏ yếu tố ngoại lai và phức tạp nhưng có ít
tác động đến kết quả cuối cùng
156

Lấy ví dụ trong giai đoạn đầu, các phép xấp xỉ theo thứ tự độ lớn được sử dụng để
đánh giá các phương án thiết kế tiềm năng về tính khả thi của chúng. Một số ví dụ là
ước tính trọng lượng của một cấu trúc hoặc lượng điện năng mà máy sản xuất hoặc
tiêu thụ.
Những phép tính này rất dễ thực hiện và có ích để xử lí vấn đề và giản lược các
thông tin vô nghĩa trước khi xử lí các vấn đề chi tiết
157

Ví dụ 3.8 Cửa cabin máy bay
Máy bay thương mai có cabin điều áp vì chúng phải bay ở độ cao có khí quyển
loãng. Ở độ cao bay 30,000 ft, áp suất khí quyển bên ngoài chỉ bằng khoảng
30% giá trị ở độ cao mực nước biển. Cabin được điều áp xuống giá trị 70% ở
độ cao mực nước biển. Xác định lực tác dụng lên cửa khoang chính của máy
bay dựa vào sự mất cân bằng áp suất. Biết rằng (1) Áp suất không khí ở độ cao
mực nước biển là 14.7 psi và (2) Lực tác dụng lên cửa khoang F là tích của diện
tích cửa A và sự chênh lệch áp suất ∆ .
158

Cách tiếp cận
Ta cần tính lực tác động lên cửa khoang trong khi bay. Thông tin áp suất đã cho,
nhưng chúng ta cần đưa ra một số giả định:
• Kích thước của cửa khoang xấp xỉ 6 x 3 ft, hay 18 ft²
• Coi cửa khoang là 1 hình chữ nhật, và không bị biến dạng do các tác động khác
• Ta không cần xét sự thay đổi áp suất do việc hành khách đi lại trong khoang
159

Lời giải
Tổng áp suất tác dụng lên cửa khoang là hiệu của áp suất bên trong và ngoài máy
bay
∆ = 0.7 − 0.3 14.7 = 5.88
Vì ∆ có đơn vị pounds/inch (bảng 3.5), để tính toán ta cần đổi đơn vị diện tích
sang inches: = 18 12
.
= 2592 ²
Như vậy, tổng lực F tác dụng lên cửa khoan bằng:
= 2592 5.88 = 15,420
160

Thảo Luận
Trước tiên, …. Lực tạo ra bởi sự mất cân bằng áp suất có thể khá lớn khi chúng tác
động lên bề mặt có diện tích rộng, ngay cả đối với lượng áp suất nhỏ. Vì vậy, lực ta
tính được có lẽ đã phù hợp. Thứ hai, các giả định đã giản lược vấn đề, nhưng vì ta chỉ
cần tính toán lực nên điều này được chấp nhận. Cuối cùng, dựa vào sai số tính toán của
diện tích cửa khoang và giá trị áp suất thực tế, ta kết luận rằng áp suất sẽ có giá trị
trong khoảng 10,000 – 20,000 lb
161

Ví dụ 3.9 Thiết bị điện sử dụng sức người
Theo một phân tích về các nguồn năng lượng bền vững, kỹ sư muốn ước tính lượng
năng lượng mà một người có thể tạo ra. Ví dụ, liệu năng lượng được tạo ra khi đạp xe
có thể bật TV không? Xử lý các thông tin sau khi tính toán: (1) Một TV màn LCD tiêu
tốn 110 W công suất điện. (2) Một máy phát điện biến đổi khoảng 80% cơ năng thành
điện năng. (3) Công thức tính công suất P =
∆
với F là độ lớn của lực, d là khoảng
cách mà lực tác dụng, ∆ là khoảng thời gian lực tác dụng.
162

Cách tiếp cận
Ta cần xác định xem việc lấy sức người làm nguồn cung cấp năng lượng
điện có công suất 110 W có khả thi hay không. Trước hết, ta cần đưa ra giả
định cho tính toán:
• Để tính lượng năng lượng do một người tạo ra khi đang vận động, ta sẽ
làm bảng so sánh với hiệu suất của một người đang leo cầu thang với
cường độ cao
• Ta sẽ giả sử cầu thang dài 3m và một người có trọng lượng 700 N có thể
leo tối đa 10s 163

Lời Giải
Leo cầu thang tạo ra công suất
=
700 (3 )
10
= 210
.
= 210
Dựa vào bảng 3.2, ta có thể xác định một người tạo ra khoảng 200 W công suất hữu
ích. Tuy nhiên, máy phát điện chỉ có thể sử dụng 80% cơ năng sang điện năng, nên chỉ
có 168 W điện năng được sử dụng.
164

Bàn Luận
Trước hết, ta nhận thấy lượng công suất tính được có vẻ hợp lí, vì một xe đạp tập có thể
tạo ra đủ công suất theo giả định ban đầu. Tiếp theo, ta kiểm tra lại tính hợp lí của các giả
định, mô hình giả lập cầu thang tuy giản lược nhưng vẫn cho kết quả xấp xỉ và phù hợp
trong thực tế. Kết luận, dựa vào sự sai lệch trong tính toán và phạm vi tập luyện của người
thử nghiệm, ta có thể kết luận một người có thể tạo ra khoảng 100 – 200W công suất trong
khoảng thời gian đã cho, đủ để bật TV màn LCD.
165

3.7 KỸ NĂNG TRAO ĐỔI THÔNG TIN
TRONG KỸ THUẬT
Một nghiên cứu về việc NASA bị mất vệ tinh thời tiết :
Rõ ràng là nhóm điều hướng hoạt động đã không thông báo vấn đề về quỹ đạo của họ
cho đội vận hành tàu vũ trụ hoặc ban quản lý dự án. Ngoài ra, đội điều hành tàu vũ trụ
đã không lưu tâm, hiểu rõ những lo lắng của đội điều hướng hoạt động.
Hội đồng kết luận rằng, ngay cả đối với các khái niệm kỹ thuật có vẻ đơn giản như
đơn vị pound và Newton, "giao tiếp là rất quan trọng" và khuyến nghị NASA thực
hiện các bước để cải thiện giao tiếp giữa các nhóm dự án.
166

TRONG KỸ THUẬT
 Các kỹ sư có thể liên hệ ý tưởng, kết quả và giải pháp của họ với những người
khác thông qua tính toán, thảo luận trực tiếp, báo cáo kỹ thuật bằng văn bản,
bản trình bày chính thức, thư và thông tin liên lạc kỹ thuật số như e-mail.
167

TRONG KỸ THUẬT
3.7.1. Trao đổi bằng văn bản
 Kỹ sư thực hiện phần lớn việc truyền đạt thông tin sản phẩm của họ thông qua tài liệu viết,
bao gồm sổ ghi chép, báo cáo, thư từ, bản ghi nhớ, hướng dẫn sử dụng, hướng dẫn cài đặt,
ấn phẩm thương mại và e-mail.
 Sổ ghi chép thiết kế của kỹ sư ghi lại toàn bộ lịch sử phát triển của sản phẩm. Sổ ghi chép
là một dạng thông tin liên lạc bằng văn bản chứa một bản ghi thông tin chính xác có thể
được sử dụng để bảo vệ bằng sáng chế, chuẩn bị các báo cáo kỹ thuật, ghi lại các kết quả
và thử nghiệm nghiên cứu và phát triển cũng như để hỗ trợ các kỹ sư khác có thể theo dõi
và xây dựng công việc.
168

TRONG KỸ THUẬT
Nhà tuyển dụng có thể đặt ra các yêu cầu bổ sung cho sổ ghi chép, bao gồm:
• Tất cả các chữ viết phải bằng mực
• Các trang phải được đóng gáy và đánh số thứ tự
• Mỗi mục nhập phải được ghi ngày tháng và có chữ ký của cá nhân thực hiện
công việc
• Tất cả các cá nhân tham gia vào mỗi nhiệm vụ phải được liệt kê
• Các chỉnh sửa hoặc thay đổi phải được ghi ngày tháng và ký tắt
169

TRONG KỸ THUẬT
 Báo cáo kỹ thuật được sử dụng để giải thích thông tin kỹ thuật cho người khác và để lưu trữ cho công
việc trong tương lai. Mục đích của báo cáo là ghi lại khái niệm và sự phát triển của thiết kế sản phẩm mới
hoặc phân tích lý do phần cứng nào đó bị hỏng.
 Báo cáo kỹ thuật cũng có thể bao gồm các kết quả thu được thông qua thử nghiệm sản phẩm để chứng
minh rằng sản phẩm hoạt động bình thường hoặc để xác minh rằng nó tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn.
 Báo cáo kỹ thuật thường bao gồm văn bản, bản vẽ, ảnh, tính toán và đồ thị hoặc bảng dữ liệu. Các báo
cáo này có thể ghi lại lịch sử thiết kế, thử nghiệm, sản xuất và sửa đổi của một sản phẩm.
170

TRONG KỸ THUẬT
Cấu trúc chung bao gồm các yếu tố sau:
 Trang bìa cho biết mục đích của báo cáo, sản phẩm hoặc vấn đề kỹ thuật liên quan, ngày tháng và tên của
những người liên quan đến việc chuẩn bị báo cáo
 Một bản tóm tắt điều hành báo cáo đầy đủ cho người đọc, cung cấp cho họ bản tóm tắt dài từ 1 đến 2
trang về vấn đề, cách tiếp cận, giải pháp và các kết luận chính
 Nếu thích hợp, mục lục cung cấp cho người đọc số trang cho các phần, số liệu và bảng chính
 Phần nội dung của báo cáo đánh giá công việc trước đó, cập nhật cho người đọc và sau đó mô tả chi tiết
thiết kế, các quyết định hỗ trợ, kết quả thử nghiệm, tính toán hiệu suất và thông tin kỹ thuật khác
171

TRONG KỸ THUẬT
Cấu trúc chung bao gồm các yếu tố sau:
• Phần kết luận nêu bật những phát hiện chính và kết thúc báo cáo bằng cách đưa ra
các khuyến nghị cụ thể
• Phụ lục chứa thông tin hỗ trợ các khuyến nghị được đưa ra trong báo cáo nhưng
quá dài hoặc chi tiết để đưa vào phần nội dung
172

TRONG KỸ THUẬT
 Kỹ sư nên sử dụng các thông lệ nhất định trong bất kỳ báo cáo kỹ thuật nào. Các phương pháp này sẽ
tối đa hóa hiệu quả của báo cáo của bạn, bất kể đối tượng đọc là gì
• Khi bạn đang đưa ra các đề xuất, giả định, kết luận hoặc quan sát, hãy sử dụng danh sách có dấu đầu
dòng với các mô tả ngắn gọn.
• Khi bạn muốn nhấn mạnh một điểm, cụm từ hoặc thuật ngữ chính, hãy sử dụng chữ in nghiêng hoặc in
đậm. Sử dụng chữ in nghiêng hoặc in đậm để chỉ nhấn mạnh những điểm quan trọng nhất; sử dụng
chúng quá nhiều sẽ làm giảm tác dụng của chúng.
• Đảm bảo các phần được đánh số và tiêu đề phần mô tả để cung cấp cấu trúc cho người đọc. Người đọc
có thể hiểu nhầm khi đọc một báo cáo dài mà không có các phần để phân bổ và sắp xếp thông tin.
173

TRONG KỸ THUẬT
3.7.1. Tra đổi bằng văn bản
 Bạn nên sử dụng các thông lệ nhất định trong bất kỳ báo cáo kỹ thuật nào. Các phương pháp này sẽ
tối đa hóa hiệu quả của báo cáo của bạn, bất kể đối tượng đọc là gì
• Có mối liên kết chuyển tiếp giữa các phần. Một báo cáo có thể trở nên khó hiểu nếu không được sắp xếp
logic, cẩn thận, rõ rang
• Hãy tận dụng tài liệu tham khảo nếu có, kể cả danh sách tài liệu tham khảo ở cuối báo cáo. Những tài liệu
tham khảo này có thể bao gồm các bài báo nghiên cứu, ấn phẩm thương mại, sách, trang Web, tài liệu nội bộ
của công ty và các báo cáo kỹ thuật khác.
174

TRONG KỸ THUẬT
3.7.2. Trao đổi bằng đồ họa
 Các yếu tố thiết yếu của bất kỳ báo cáo kỹ thuật nào là các phần giao tiếp đồ họa như bản vẽ, đồ thị, biểu
đồ và bảng.
 Nhiều kỹ sư có xu hướng suy nghĩ và học hỏi qua việc quan sát, và họ nhận thấy rằng các hình thức giao
tiếp bằng đồ họa thường là cách tốt nhất để truyền đạt thông tin kỹ thuật phức tạp.
 Các phương thức giao tiếp đồ họa bao gồm bản phác thảo tay, bản vẽ có kích thước, kết xuất ba chiều do
máy tính tạo ra, đồ thị và bảng.
 Bảng và đồ thị là những hình thức giao tiếp quan trọng đối với các kỹ sư cần trình bày nhiều loại dữ
liệu. Bảng nên bao gồm các cột và hàng với các tiêu đề mô tả và các đơn vị thích hợp.
175

TRONG KỸ THUẬT
 Các yếu tố thiết yếu của bất kỳ báo cáo kỹ thuật nào là các phần giao tiếp đồ họa như bản vẽ,
đồ thị, biểu đồ và bảng.
 Nhiều kỹ sư có xu hướng suy nghĩ và học hỏi trực quan, và họ nhận thấy rằng các hình thức
giao tiếp bằng đồ họa thường là cách tốt nhất để truyền đạt thông tin kỹ thuật phức tạp.
 Các phương thức giao tiếp đồ họa bao gồm bản phác thảo tay, bản vẽ có kích thước, kết xuất
ba chiều do máy tính tạo ra, đồ thị và bảng.
 Bảng và đồ thị là những hình thức giao tiếp quan trọng đối với các kỹ sư cần trình bày nhiều
loại dữ liệu. Bảng nên bao gồm các cột và hàng với các tiêu đề mô tả và các đơn vị thích hợp.
 Các cột dữ liệu nên được trình bày bằng cách sử dụng các chữ số không thể có nghĩa nhất
quán và được căn chỉnh để hỗ trợ sự hiểu biết. 176

TRONG KỸ THUẬT
Đồ thị hoặc biểu đồ phải có nhãn trục mô tả bao gồm các đơn vị thích hợp. Nếu nhiều
hơn một tập dữ liệu được vẽ, thì biểu đồ cần bao gồm chú giải.
Các kỹ sư cần phải xem xét cẩn thận loại đồ thị hoặc biểu đồ nào để sử dụng; sự lựa
chọn phụ thuộc vào bản chất của dữ liệu và loại thông tin chi tiết cần được hiểu bởi
người đọc.
177

TRONG KỸ THUẬT
3.7.3. Trình bày vấn đề kỹ thuật
 Mặc dù những kỹ năng trước tập trung vào giao tiếp bằng văn bản, các kỹ sư cũng cần biết truyền đạt
thông tin kỹ thuật trong các bài thuyết trình. Báo cáo tình trạng hàng tuần về một dự án được giao cho
người giám sát và đồng nghiệp, các thiết kế được thảo luận và xem xét trong các cuộc họp nhóm và các
đề xuất chính thức được đưa ra cho khách hàng tiềm năng.
 Tìm hiểu về kỹ thuật và công nghệ là nỗ lực cả đời và các kỹ sư nên tham dự các hội nghị và các cuộc
họp kinh doanh khác để luôn cập nhật về các kỹ thuật và tiến bộ mới trong lĩnh vực của họ.
178

TRONG KỸ THUẬT
3.7.3. Trình bày vấn đề kỹ thuật
Các kỹ sư đã đưa ra biểu đồ thể hiện trong Hình 3.9, ví dụ về sự cố vòng chữ O trong
các thử nghiệm ở nhiệt độ khác nhau.
Hình 3.10 cho thấy cách diễn đạt khác của bảng dữ liệu, bây giờ được hiển thị trong
một biểu đồ phân tán biểu đồ thiệt hại của vòng O dưới dạng một hàm của nhiệt độ.
179

Ví dụ 3.10 Giao tiếp bằng văn bản
Một kỹ sư cơ khí đang chạy một số thử nghiệm để xác nhận hằng số lò xo
của một lò xo mới (phần # C134). Một vật được đặt trên một lò xo, và đo
kết quả độ nén của lò xo. Định luật Hooke (được thảo luận thêm ở Chương
5) nói rằng lực tác dụng lên lò xo tỉ lệ với độ dịch chuyển của lò xo. Điều
này có thể được thể hiện bằng
F = kx
Trong đó F là lực tác dụng, x là độ dời và k là hằng số lò xo. Dữ liệu được
ghi lại trong bảng sau theo đơn vị SI.
182

Khối lượng Độ dời
0.01 0.0245
0.02 0.046
0.03 0.067
0.04 0.091
0.05 0.114
0.06 0.135
0.07 0.156
0.08 0.1805
0.09 0.207
0.1 0.231
Kỹ sư được giao nhiệm vụ vẽ một bảng và đồ thị để truyền đạt dữ liệu và giải thích mối
quan hệ giữa định luật Hooke và lò xo.
Đầu tiên, kỹ sư cần tính toán lực tạo ra từ khối lượng tác dụng bằng cách sử dụng w = mg
và xây dựng một bảng minh họa dữ liệu lực và chuyển vị.
183

Ví dụ 3.10 (tiếp tục)
Lưu ý các phương pháp tốt nhất sau đây dựa vào Bảng 3.7.
• Kỹ sư đã thêm các giá trị lực được tính toán
• Các đơn vị cho mỗi cột đã được thêm vào
• Các đường viền thích hợp để phân tách dữ liệu đã được thêm vào
• Số lượng chữ số có nghĩa trong mỗi cột hiện đã nhất quán
• Các tiêu đề được viết hoa và in đậm
• Dữ liệu được căn chỉnh để làm cho mỗi cột dễ đọc
Tiếp theo, kỹ sư phải giải thích mối quan hệ của tốc độ lò xo trong bảng dữ liệu. Biểu đồ phân tán
được chọn và tạo trong Hình 3.11. Biểu đồ này minh họa một cách hiệu quả mối quan hệ giữa lực
và độ dịch chuyển và chứng minh dữ liệu phù hợp như thế nào với mối quan hệ tuyến tính được dự
đoán bởi Định luật Hooke.
185

Lưu ý các phương pháp tốt nhất dựa vào Hình 3.11:
• Các trục được dán nhãn rõ ràng, bao gồm các đơn vị thích hợp
• Tiêu đề mô tả đi kèm với biểu đồ
• Đường xu hướng thể hiện rõ ràng mối quan hệ tuyến tính giữa các biến số
• Số lượng đường lưới là tối thiểu và chỉ được sử dụng cho các giáo cụ trực
quan
• Dữ liệu trải dài theo các trục, loại bỏ các vùng trống lớn trong
đồ thị
Sử dụng bảng và đồ thị, kỹ sư có thể nhanh chóng ước tính và xác định hằng số lò xo là 4
N / m và xác nhận điều đó theo yêu cầu thiết kế.
187

Tự học và Ôn tập
• 3.1. Hãy tóm tắt ba bước chính cần tuân theo khi giải quyết các vấn đề kỹ thuật
để trình bày công việc của bạn một cách rõ ràng.
• 3.2. Các đơn vị cơ bản trong USCS và SI là gì?
• 3.3. Ví dụ về các đơn vị dẫn xuất trong USCS và SI là gì?
• 3.4. Khối lượng và lực được xử lý như thế nào trong USCS và SI?
• 3.5. Sự khác biệt chính trong các định nghĩa của slug và pound-mass trong
USCS là gì?
188

CHƯƠNG 4 - Lực trong kết
cấu và thiết bị (máy móc)
189

Mục tiêu của chương
Phân tích lực thành phần Hiểu các yêu cầu cân bằng lực và có thể tính toán
các lực chưa biết trong các kết cấu và máy móc
đơn giản.
Xác định hệ quả của hệ lực bằng phương pháp
đại số vectơ và đa giác.
Từ quan điểm thiết kế, hãy giải thích các trường
hợp mà một loại ổ trục phần tử lăn sẽ được lựa
chọn để sử dụng thay cho loại ổ trục khác và tính
toán các lực tác động lên chúng.
Tính mômen của một lực bằng cách sử dụng
phương pháp thành phần mô men và cánh tay
đòn vuông góc.
190

4.1 TỔNG QUÁT
• Khi kỹ sư cơ khí thiết kế sản phẩm, hệ thống và phần cứng, họ phải áp
dụng các nguyên tắc toán học và vật lý để lập mô hình, phân tích và dự
đoán hành vi của hệ thống.
• Thiết kế thành công được hỗ trợ bởi phân tích kỹ thuật hiệu quả; phân tích
kỹ thuật hiệu quả dựa trên sự hiểu biết về các lực trong cấu trúc và máy
móc.
• Chương này giới thiệu cho bạn chủ đề cơ học, một chủ đề bao gồm các
lực tác dụng lên các cơ cấu và máy móc và xu hướng của chúng là đứng
yên hay chuyển động.
191

4.1 TỔNG QUÁT
• Các nguyên tắc cơ bản hình thành nền tảng của cơ học là ba định luật
chuyển động của Newton:
1. Mọi vật thể đều ở trạng thái nghỉ hoặc chuyển động đều với vận tốc không đổi
trừ khi có lực không cân bằng bên ngoài tác động lên nó.
2. Một vật khối lượng m chịu tác dụng của lực F thì gia tốc cùng phương
với lực có độ lớn tỉ lệ thuận với độ lớn của lực và tỉ lệ nghịch với khối
lượng của vật. Mối quan hệ này có thể được biểu diễn dưới dạng F =
ma.
3. Lực tác dụng và phản lực giữa hai vật là bằng nhau, ngược chiều và
thẳng hàng.
192

4.1 TỔNG QUÁT
• - Trong chương này và các chương tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá
các nguyên lý của lực và các kỹ năng giải quyết vấn đề cần thiết để
hiểu tác dụng của chúng đối với phần cứng kỹ thuật.
• - Sau khi phát triển các khái niệm về hệ lực, mômen và cân bằng tĩnh,
bạn sẽ thấy cách tính độ lớn và hướng của lực tác dụng lên và bên
trong các kết cấu và máy móc đơn giản.
• -Mục tiêu thứ hai của chương này là để bạn bắt đầu tìm hiểu hoạt
động bên trong của phần cứng cơ khí, bắt đầu với các ổ trục lăn.
• Cũng giống như một kỹ sư điện có thể chọn điện trở, tụ điện và bóng
bán dẫn có sẵn làm các phần tử của mạch điện, các kỹ sư cơ khí có
trực giác tốt để xác định vòng bi, trục, bánh răng, dây đai và các
thành phần máy khác.
• - Kiến thức làm việc về phần cứng và linh kiện máy móc là điều quan
trọng để bạn phát triển vốn từ vựng kỹ thuật.
194

4.2 Lực trong dạng tọa độ cực và tọa độ Đề các
• Trước khi chúng ta có thể xác định ảnh hưởng của các lực lên một kết cấu
hoặc máy móc, trước tiên chúng ta cần mô tả độ lớn và hướng của lực.
• Phân tích sẽ được giới hạn trong các tình huống mà các lực hiện diện đều
tác động trên cùng một mặt phẳng.
• Lực là đại lượng vectơ vì tác dụng vật lý của chúng liên quan đến cả
hướng và độ lớn.
195

4.2 Lực trong dạng tọa độ cực và tọa độ Đề cac
4.2.1. Hệ trục tọa độ
Các vectơ lực được biểu thị
bằng cách sử dụng ký hiệu
in đậm, như trong F. Một
trong những phương pháp
phổ biến được sử dụng để
biểu diễn ảnh hưởng của
một lực là theo các thành
phần ngang và dọc của nó.
Khi chúng ta thiết lập
hướng cho các trục x và y,
lực F có thể được chia
thành các thành phần dọc
theo các hướng đó.
196

- hình chiếu của F theo
phương ngang (trục x)
được gọi là Fx, và hình
chiếu đứng (trục y)
được gọi là Fy.
-Thực tế, cặp số (Fx,
Fy) chỉ là toạ độ của lực
có hướng
197

4.2 Lực trong dạng tọa độ cực và tọa độ Đề các.
Vectơ đơn vị
Các vectơ đơn vị i và j được sử dụng để chỉ ra các hướng mà Fx và
Fy, tác động. Vectơ i chỉ dọc theo hướng x dương và j là vectơ
hướng theo hướng y dương. Cũng giống như Fx và Fy, cung cấp
thông tin về độ lớn của các thành phần ngang và dọc, các vectơ
đơn vị cung cấp thông tin về hướng của các thành phần đó. Các
vectơ đơn vị được đặt tên như vậy vì chúng có độ dài bằng một.
Bằng cách kết hợp các thành phần và vectơ đơn vị, lực được biểu
diễn dưới dạng ký hiệu đại số vectơ là F = + 198

4.2.2. Các thành phần cực
Quan điểm này dựa trên tọa độ cực.
F tạo với trục hoành một góc ф. Độ dài của vectơ lực là một giá trị vô
hướng hoặc số đơn giản, và nó được ký hiệu là = | |
199

Ký hiệu || chỉ định độ lớn F của vectơ, chúng ta viết bằng kiểu chữ đơn
giản. Thay vì chỉ định Fx và Fy, bây giờ chúng ta có thể xem vectơ lực F
theo hai số F và . Biểu diễn này của một vectơ được gọi là thành phần
cực hoặc dạng hướng độ lớn.

200

4.2.2. Các thành phần cực
201

trong Hình 4.4 (a), trong đó Fx = 100 lb và Fy = 50 lb, góc tác
dụng của lực là  = tan-1(0.5) = 26.6°. Giá trị số đó chính xác nằm
trong góc phần tư đầu tiên vì Fx và Fy — tọa độ của đỉnh vectơ
lực — đều dương.
Mặt khác, trong Hình 4.4 (b), khi Fx = -100 lb và Fy = 50 lb, bạn
có thể nhầm lẫn  = tan-1(0.5) = 26.6°. Góc đó rơi vào góc phần tư
thứ tư và nó không chính xác khi là thước đo hướng của lực so
với trục x dương.
Rõ ràng từ Hình 4.4 (b), F tạo thành một góc 26,6 ° so với trục x
âm. Giá trị chính xác cho góc tác dụng của lực so với trục x
dương là  = 180° - 26.6° = 153.4°.
203

4.3 Hợp Lực
Hệ lực là tập hợp của một số lực tác dụng đồng thời lên một cơ
cấu hoặc máy móc. Mỗi lực được kết hợp với các lực khác để
mô tả tác dụng thực của chúng, tạo ra hợp lực R
204

4.3 Hợp Lực
Hệ lực là tập hợp của một số lực tác dụng đồng thời lên một cơ cấu
hoặc máy móc. Mỗi lực được kết hợp với các lực khác để mô tả tác
dụng thực của chúng, tạo ra hợp lực R
Ba lực F1, F2, F3 tác dụng theo các phương và độ lớn khác nhau.
205

4.3 Hợp Lực
Với N lực riêng lẻ Fi (i = 1, 2,…, N) hiện diện, chúng được
tổng hợp theo
206

4.3.1. Phương pháp đại số véc tơ
Trong kỹ thuật này, mỗi lực được chia nhỏ thành các thành phần ngang và
dọc của nó, chúng ta gắn nhãn là i và . Phần trục hoành của hợp lực là
tổng các thành phần nằm ngang từ tất cả các lực riêng lẻ hiện diện:
Tương tự như vậy, ta tính tổng riêng biệt các thành phần trục tung bằng cách
sử dụng phương trình
207

4.3.1. Phương pháp đại số véc tơ
Hợp lực sau đó được biểu diễn dưới dạng vectơ là R = + j
Như trước đây, giá trị thực của ф được tìm thấy sau khi xét dấu âm và
dương của Rx và Ry, sao cho ф nằm trong đúng góc phần tư.
208

nháº_p mÃ´n 2022-1.pdf

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to nháº_p mÃ´n 2022-1.pdf

Similar to nháº_p mÃ´n 2022-1.pdf (20)

nháº_p mÃ´n 2022-1.pdf