Bài 1: Tổng Quan Về Dự Án Nghiên Cứu Thuộc Lĩnh Vực Cơ Khí | Chuyên đề học tập Công nghệ 11 (Công nghệ Cơ khí) | Chuyên Đề 1: Dự Án Nghiên Cứu Lĩnh Vực Kĩ Thuật Cơ Khí - Lớp 11 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

(Trang 5)

Sau khi học xong bài này, em sẽ:

Mô tả được đặc điểm của một dự án nghiên cứu trong lĩnh vực kĩ thuật cơ khí.

Liệt kê được một số nội dung kĩ thuật có liên quan trong thực hiện dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí.

I - TỔNG QUAN VỀ DỰ ÁN NGHIÊN CỨU

Dự án nghiên cứu là một nghiên cứu độc lập của cá nhân hoặc một nhóm về một chủ đề khoa học, kĩ thuật nào đó nhằm khám phá thông tin mới, đạt được hiểu biết mới hoặc ứng dụng mới trong thực tiễn. Dự án nghiên cứu được thực hiện trên một địa bàn cụ thể, trong khoảng thời gian xác định dựa trên những nguồn lực xác định.

Chu trình dự án nghiên cứu là toàn bộ vòng đời của dự án bao gồm các khâu:

(1) Xác định, lựa chọn đề tài dự án;

(2) Thiết kế dự án;

(3) Xây dựng hồ sơ, tài liệu dự án;

(Trang 5)

(4) Xin phê duyệt;

(5) Triển khai thực hiện dự án;

(6) Đánh giá, kết thúc dự án.

Một dự án nghiên cứu thường có những đặc điểm sau đây:

- Mục tiêu của dự án nghiên cứu là xác định. Dự án nghiên cứu luôn nhắm tới một mục tiêu và kết quả cụ thể, được dự tính trước.

- Dự án nghiên cứu thường phức tạp thể hiện ở chỗ dự án thường có sự tham gia của nhiều cá nhân và đơn vị, hoạt động của dự án liên quan đến nhiều ngành, đòi hỏi chuyên môn khác nhau. Một dự án gồm nhiều công việc liên quan đến nhiều lĩnh vực, mà tất cả đều phải kết thúc bằng một kết quả cụ thể như giao nộp một sản phẩm, một kế hoạch hành động với những yêu cầu chặt chẽ về kết quả, chất lượng, chi phí và thời gian thực hiện dự án.

- Dự án nghiên cứu có tính sáng tạo và duy nhất; chứa đựng những yếu tố bất định, những rủi ro, không chắc chắn thể hiện ở chỗ kết quả của dự án luôn mới, trước đây chưa từng có.

- Vòng đời của dự án nghiên cứu có giới hạn. Về mặt thời gian, vòng đời dự án nghiên cứu tính từ khi hình thành, triển khai cho đến khi kết thúc cần có giới hạn và đòi hỏi phải được tuân thủ nghiêm ngặt.

- Môi trường của dự án nghiên cứu là phức tạp, đôi khi thực hiện dự án với nhiều mục đích khác biệt, thậm chí trái ngược nhau như giảm chi phí để tăng lợi nhuận nhưng lại phải cải tạo môi trường sinh thái bằng các giải pháp xử lí chất thải chống ô nhiễm; nâng cao chất lượng sản phẩm đi đôi với hạ giá thành để tăng tính cạnh tranh.

II – DỰ ÁN NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC KĨ THUẬT CƠ KHÍ

Dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí là một dự án nghiên cứu với mục tiêu là nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo hay cải tiến một thiết bị, một hệ thống, một quy trình hoặc giải quyết một vấn đề.

Một số ví dụ về dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí như: nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy robot làm việc bằng khí nén; nghiên cứu, thiết kế và chế tạo tay nắm mini; nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy ép thủy lực....

Ngoài những đặc điểm của một dự án nói chung thì dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí còn có những đặc điểm sau đây:

- Dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí thường phải có sự kết hợp liên ngành. Đó là sự kết hợp giữa khoa học và kĩ thuật vật liệu (liên quan đến việc chọn vật liệu cho các chi tiết máy), công nghệ chế tạo máy để chế tạo các chi tiết máy, điện – điện tử để thiết kế hệ thống điều khiển thiết bị, công nghệ thông tin để vẽ và thiết kế các bản vẽ cơ khí....

- Mục tiêu của một dự án thuộc lĩnh vực cơ khí có khi là tính toán, thiết kế, chế tạo hay cải tiến một máy móc thiết bị, có khi lại là thiết kế hoàn cải tiến một hệ thống một quy trình sản xuất... Vì vậy sản phẩm của một dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí là sản phẩm cơ khí.

- Những người tham gia vào một dự án nghiên cứu thuộc lĩnh vực kĩ thuật cơ khí phải có chuyên môn về kĩ thuật cơ khí và những lĩnh vực liên quan khác như điện, điện tử, công nghệ thông tin....

(Trang 7)

III - CÁC BƯỚC THỰC HIỆN MỘT DỰ ÁN NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC KĨ THUẬT CƠ KHÍ

1. Xác định yêu cầu

Nội dung của giai đoạn này là đề xuất những yêu cầu thiết kế cần phải đạt được. Dựa vào mục tiêu của dự án, dựa vào bối cảnh thực hiện, kinh phí thực hiện để xác định các yêu cầu. Yêu cầu thiết kế cần được xác định và được phát biểu rõ ràng.

Ví dụ thiết kế và chế tạo tay máy gắp sản phẩm có thể gắp được chai lọ, gạch và hộp có khối lượng dưới 4 kg trong phạm vi hoạt động có bán kính 15 cm.

2. Nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài

Việc nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài sẽ thừa hưởng kinh nghiệm của người khác, tránh được các sai lầm khi nghiên cứu. Nói tốt nhất để bắt đầu thực hiện nghiên cứu một chủ đề là thư viện, internet, truyền hình, sách báo, ...

Ví dụ trên cơ sở nghiên cứu tài liệu tại thư viện, internet có thể rút ra một số kết luận: Tay máy gắp sản phẩm đã được nghiên cứu, chế tạo và đưa vào sử dụng ở các nước tiên tiến. Đó là các hệ thống công nghiệp có độ tin cậy cao nhưng giá thành cũng rất cao và nhiều khi chưa phù hợp với điều kiện môi trường, khí hậu ở Việt Nam. Để thực hiện được việc gắp, chuyển động và bỏ sản phẩm, các tay máy thường được điều khiển bằng thủy lực, khí nén hoặc bằng điện – điện tử.

Hình 1.2. Nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài

3. Đề xuất và lựa chọn các giải pháp

Với yêu cầu và tiêu chí đã đặt ra, luôn luôn có nhiều giải pháp tốt để giải quyết. Do vậy, trong giai đoạn này, người nghiên cứu tìm cách đề xuất số lượng tối đa các giải pháp khả thi có thể, bám sát với yêu cầu thiết kế đã nêu.

Ví dụ khi thiết kế tay máy gắp sản phẩm ta có thể có các phương án sau đây:

- Phương án chọn hệ thống hoạt động bằng điện.

- Phương án chọn hệ thống hoạt động bằng thủy lực.

- Phương án chọn hệ thống hoạt động bằng khí nén.

Trên cơ sở các giải pháp đã đề xuất, cần xem xét và đánh giá một cách toàn diện về mức độ phù hợp với yêu cầu đã đặt ra cho sản phẩm để từ đó lựa chọn giải pháp tốt nhất.

(Trang 8)

Vì sử dụng trong ba phương án thiết kế tay gắp sản phẩm, tay gắp sản phẩm bằng khí nén được ví dụ rộng rãi hơn cả do các thiết bị khí nén được bán rộng rãi trên thị trường, các chi tiết dễ chế tạo, đáp ứng nhanh, đơn giản và giá thành rẻ phù hợp ứng dụng đơn giản.

4. Chế tạo thử nghiệm và hoàn thiện

Làm mô hình, chế tạo sản phẩm thử nghiệm để xem xét, đánh giá, kiểm tra sản phẩm có đáp ứng các yêu cầu, tiêu chí đã đặt ra hay chưa. Tiến hành lắp ráp các chi tiết của sản phẩm, cho sản phẩm hoạt động thử tại hiện trường, tiến hành khảo sát đo đạc các thông số thực của sản phẩm và từ đó có thể có những thay đổi, điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thực tế.

Quá trình hoàn thiện thiết kế liên quan tới các hoạt động có tính lặp lại hướng tới việc có một sản phẩm tốt nhất. Một trong số đó là, đánh giá giải pháp – tìm kiếm lỗi và thay đổi – đánh giá giải pháp mới – tìm kiếm lỗi mới và thay đổi, ... trước khi kết luận về bản thiết kế cuối cùng.

Sản phẩm được thử nghiệm và theo dõi trong một thời gian. Ghi nhận những lỗi phát sinh, nếu lỗi có thể khắc phục được thì có thể hoàn thiện thiết kế để sản xuất. Nếu lỗi phát sinh nhiều, khó hoặc không khắc phục thì phải thiết kế lại một hoặc thiết bị.

5. Lập hồ sơ kĩ thuật của dự án

IV - NỘI DUNG KĨ THUẬT CÓ LIÊN QUAN TRONG THỰC HIỆN MỘT DỰ ÁN NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC KĨ THUẬT CƠ KHÍ

1. Các hiểu biết cơ bản

- Hiểu và đọc được các bản vẽ kĩ thuật: Cần biết đọc hiểu bản vẽ cơ khí vì nó được dùng để thể hiện các chi tiết, đặc điểm của một loại máy móc, hệ thống. Đọc hiểu bản vẽ cơ khí sẽ giúp mọi người nắm được cấu tạo, đặc điểm cũng như cách vận hành của máy móc, chi tiết, sản phẩm sản xuất. Ngày cả những chi tiết không thể nhìn thấy bằng mắt thường, bản vẽ cơ khí cũng có thể thể hiện một cách rõ ràng.

(Trang 9)

- Sử dụng một số phần mềm: Khi làm việc trên các dự án cơ khí, cần biết sử dụng phần mềm để thiết kế như AutoCAD, Solidwork,... hoặc để mô phỏng và phân tích như ANSYS, CATIA,....

- Có một số hiểu biết về tài chính: Một dự án nghiên cứu sẽ không thể thực hiện được khi không có nguồn lực về tài chính. Vật liệu, thiết bị, nhân công và các chi phí khác tiêu tốn nguồn lực tài chính của dự án. Trên thực tế, nguồn lực tài chính của dự án là hữu hạn và chịu ảnh hưởng của nhiều biến cố không lường trước có liên quan đến tính bất định của dự án. Nguồn lực này thường có nguy cơ vượt quá dự toán ban đầu, vì vậy người quản lí dự án cần phải có sự hiểu biết về tài chính và cần phải xem xét kĩ tính khả thi của dự án một cách thường xuyên và theo định kì hoặc kiểm tra định kì bất thường trong những trường hợp cần thiết.

2. Các hiểu biết về cơ khí

- Vật liệu cơ khí: Hiểu biết về vật liệu cơ khí sẽ giúp chọn được vật liệu chế tạo các chi tiết máy phù hợp, đảm bảo yêu cầu về kĩ thuật và kinh tế. Vì vậy, khi tìm hiểu về vật liệu cơ khí cần nắm rõ tính chất cũng như vai trò, tính ứng dụng của từng loại để lựa chọn và sử dụng chúng đúng mục đích, tạo ra các sản phẩm đạt chất lượng.

- Gia công cơ khí là quá trình chế tạo ra sản phẩm cơ khí. Do là việc sử dụng các máy móc, công cụ, công nghệ và áp dụng các nguyên lí vật lí để tạo ra các thành phẩm từ vật liệu ban đầu, hiện nay có nhiều phương pháp gia công cơ khí khác nhau như: đúc, hàn, rèn, khoan, tiện, phay, cắt laser... Tùy thuộc vào yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm mà người ta sử dụng một hoặc kết hợp nhiều phương pháp gia công cơ khí khác nhau.

- Các cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động: Các bộ phận của máy thường đặt xa nhau và đều được dẫn động từ một nguồn chuyển động ban đầu, các chuyển động của các bộ phận của máy lại có các dạng chuyển động khác nhau và tốc độ đó không giống nhau nên nhiệm vụ của các cơ truyền và biến đổi chuyển động là đưa chuyển động từ nguồn về các bộ phận đó và biến đổi chuyển động cho phù hợp về tốc độ và dạng chuyển động của các bộ phận trong máy. Hiểu biết về các cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động sẽ giúp thiết kế và chế tạo các máy móc theo đúng yêu cầu sử dụng.

Vận dụng