Giải SGK Công nghệ 10 Bài 20 Cánh diều: Quy trình thiết kế kĩ thuật

Bài 20 thuộc chủ đề Thiết kế kĩ thuật của phần Thiết kế và công nghệ trong sách Công nghệ 10 Cánh diều. Cả bài xoay quanh một ví dụ xuyên suốt: gia đình bạn Huy cần làm mái che cho sân nhà. Nắm được ví dụ này là trả lời được hầu hết câu hỏi ở trang 98–102. Bên dưới là hướng dẫn trả lời từng câu, có giải thích vì sao lại trả lời như vậy.

Tóm tắt kiến thức cần nhớ trước khi làm bài

Thiết kế kĩ thuật không phải là “vẽ ra cho đẹp” mà là một chuỗi việc có trình tự, để từ một nhu cầu mơ hồ đi đến một sản phẩm làm được, dùng được. Hãy ghi nhớ năm bước bằng câu: Yêu cầu – Tìm hiểu – Thiết kế – Kiểm tra – Lập hồ sơ.

Bước	Việc chính	Kết quả thu được
1. Xác định yêu cầu sản phẩm	Làm rõ cần thiết kế gì, sản phẩm phải đạt những tiêu chí nào	Danh sách yêu cầu
2. Tìm hiểu thông tin, đề xuất lựa chọn	Khảo sát sản phẩm tương tự, hỏi người dùng, tra tài liệu; đưa ra vài giải pháp rồi chọn	Giải pháp được chọn
3. Thiết kế sản phẩm	Chọn kết cấu, vật liệu; tính toán thông số; vẽ bản vẽ; tính giá thành	Bản vẽ và thông số
4. Kiểm tra, đánh giá	Thử bằng tính toán, mô phỏng hoặc nguyên mẫu; so với yêu cầu	Giải pháp đã hoàn thiện
5. Lập hồ sơ kĩ thuật	Tập hợp bản vẽ, thuyết minh, hướng dẫn lắp đặt – sử dụng	Bộ hồ sơ

Khởi động và mục I: Giới thiệu chung (trang 98)

Khởi động – Thiết kế mái che sân nhà cần làm những việc gì? Em cần đo diện tích, hình dạng sân để biết mái che rộng bao nhiêu; xác định mái che dùng để che nắng, che mưa hay cả hai; chọn vật liệu (tôn, bạt, polycarbonate…); tham khảo các kiểu mái che đang có; vẽ phương án, tính chi phí rồi mới làm. Chi tiết các câu này xem tại: Khởi động trang 98.

Câu hỏi trang 98 – Quy trình thiết kế kĩ thuật gồm những công việc gì? Gồm năm công việc như bảng trên: xác định yêu cầu → tìm hiểu thông tin và đề xuất lựa chọn → thiết kế sản phẩm → kiểm tra, đánh giá → lập hồ sơ kĩ thuật. Xem thêm: Câu hỏi trang 98.

Mục II: Phương pháp và phương tiện hỗ trợ (trang 99)

Câu hỏi: Nêu các phương pháp thực hiện và phương tiện hỗ trợ trong thiết kế kĩ thuật.

Về phương pháp, em nên nhóm theo mục đích sử dụng để dễ nhớ:

• Thu thập thông tin: quan sát, thăm dò – điều tra, thu thập dữ liệu.
• Xử lí thông tin: phân tích và tổng hợp.
• Tạo ra giải pháp: tính toán, thiết kế; xây dựng bản vẽ và soạn thảo văn bản.
• Kiểm chứng: đánh giá.

Về phương tiện hỗ trợ:

• Máy tính cùng phần mềm chuyên dụng (tính toán, vẽ, mô phỏng) và phần mềm văn phòng (soạn thuyết minh).
• Máy in để in bản vẽ, hồ sơ.
• Máy gia công để làm mẫu, mô hình.
• Máy ảnh, điện thoại để ghi lại hình ảnh sản phẩm tham khảo, hiện trạng nơi lắp đặt.

Lời giải chi tiết: Câu hỏi trang 99.

Mục III: Nội dung từng bước của quy trình

1. Xác định yêu cầu sản phẩm (trang 100)

Câu 1. Người thiết kế cần làm gì để xác định sản phẩm thiết kế?

• Tìm hiểu nhu cầu thị trường và mong muốn của người dùng để hình thành ý tưởng, xác định đúng sản phẩm cần làm.
• Đối chiếu với các sản phẩm hiện có để biết sản phẩm mới phải đạt những yêu cầu nào.
• Nếu sản phẩm do khách hàng đặt hàng, phải trao đổi và thống nhất yêu cầu với khách trước khi làm tiếp.

Câu 2. Trong ví dụ có mấy phương án? Gia đình Huy chọn phương án nào, vì sao? Có 2 phương án. Gia đình Huy chọn mái che di động vì khi không cần che thì kéo gọn lại, nhà không bị tối và vẫn đón được ánh sáng, gió trời. Xem: Câu 1 và Câu 2.

2. Tìm hiểu thông tin, đề xuất lựa chọn (trang 100)

Câu 1. Cần làm gì để thu thập thông tin? Mục đích là gì?

• Việc cần làm: xem các sản phẩm tương tự trên thị trường, hỏi trực tiếp người sử dụng, đọc tài liệu kĩ thuật liên quan, tìm kiếm trên Internet; từ đó đề xuất các giải pháp.
• Mục đích: học hỏi kinh nghiệm có sẵn, thấy rõ ưu – nhược điểm của từng giải pháp để chọn ra giải pháp phù hợp nhất với điều kiện và yêu cầu đã đặt.

Câu 2. Người thiết kế đề xuất loại mái che nào? Vì sao? Đề xuất mái che di động lượn sóng: che được diện tích lớn, kéo ra khi có nắng mưa, thu lại khi cần thoáng đãng. Xem: Câu 1, Câu 2.

3. Thiết kế sản phẩm (trang 101)

Câu 1. Khi thiết kế sản phẩm cần làm những việc gì? Chọn kết cấu và vật liệu; tính toán, chọn các thông số thiết kế; lập bản vẽ kĩ thuật (giai đoạn đầu có thể chỉ là bản vẽ phác cho từng giải pháp); tính giá thành sản phẩm.

Câu 2. Nếu chiều cao cột tính ra quá thấp so với yêu cầu thì người thiết kế phải làm gì? Tại sao? Phải điều chỉnh các thông số và thiết kế lại. Cột quá thấp thì mái che không đảm bảo không gian đi lại, sinh hoạt phía dưới (hoặc không đạt độ dốc, độ võng cần thiết), tức là chưa thoả mãn yêu cầu ở bước 1. Đây chính là chỗ quy trình “quay lại bước trước”. Xem: Câu 1, Câu 2.

4. Kiểm tra, đánh giá (trang 102)

Câu 1. Cần làm gì để kiểm tra, đánh giá giải pháp? Nguyên mẫu thực là gì? Khi nào cần dùng?

• So sánh giải pháp với các yêu cầu đã đặt ở bước 1: có đạt không, có an toàn, có chế tạo được không, chi phí có chấp nhận được không. Việc kiểm tra có thể bằng tính toán, mô phỏng trên máy tính hoặc làm nguyên mẫu.
• Nguyên mẫu thực là sản phẩm làm thử bằng vật liệu thật (cỡ thật hoặc thu nhỏ) để thử nghiệm trực tiếp.
• Nên làm nguyên mẫu thực khi sản phẩm phức tạp, có rủi ro, hoặc tính toán và mô phỏng chưa đủ tin cậy; sản phẩm sẽ sản xuất hàng loạt thì càng cần, vì sai sót sẽ tốn kém nhiều.

Câu 2. Mái che di động lượn sóng có cần làm nguyên mẫu thực không? Với một mái che gia đình có kết cấu khá đơn giản, các thông số có thể kiểm tra bằng tính toán và mô phỏng, nên không nhất thiết làm nguyên mẫu thực; làm thêm sẽ tốn vật liệu, thời gian mà lợi ích không nhiều. Xem: Câu 1, Câu 2.

5. Lập hồ sơ kĩ thuật (trang 102)

Câu 1. Hồ sơ kĩ thuật gồm gì? Dùng để làm gì? Hồ sơ gồm các bản vẽ kĩ thuật và tài liệu đi kèm như bản thuyết minh, hướng dẫn lắp đặt, sử dụng, bảo dưỡng. Hồ sơ là căn cứ để người khác chế tạo, thi công, lắp đặt, vận hành sản phẩm đúng như thiết kế.

Câu 2. Mái che di động nhà Huy có cần lập hồ sơ kĩ thuật không? Có, nhưng ở mức gọn: ít nhất cần bản vẽ kích thước, vị trí cột, ray và hướng dẫn lắp đặt để thợ thi công đúng ý, về sau còn dùng để sửa chữa, bảo trì. Xem: Câu 1, Câu 2.

Luyện tập và Vận dụng (trang 102)

Luyện tập: Nêu các bước của quy trình; theo em bước nào quan trọng nhất?

Năm bước đã nêu ở trên. Về bước quan trọng nhất, SGK để mở cho học sinh nêu quan điểm, miễn là có lập luận. Một cách trả lời hợp lí: bước xác định yêu cầu sản phẩm là quan trọng nhất vì nếu hiểu sai nhu cầu thì các bước sau dù làm chính xác đến đâu cũng cho ra sản phẩm không dùng được. Ngược lại, có bạn chọn bước kiểm tra, đánh giá vì đó là “cửa chặn” cuối cùng trước khi sản xuất. Xem: Luyện tập trang 102.

Vận dụng: Trình bày các bước thiết kế một sản phẩm gần gũi. Ví dụ tự đặt: thiết kế giá sách để bàn học.

1. Yêu cầu: đặt vừa trên bàn rộng 120 cm, chứa khoảng 30 cuốn sách, chắc chắn, giá rẻ, dễ tháo lắp.
2. Tìm hiểu, lựa chọn: xem giá sách ở cửa hàng, hỏi các bạn dùng loại nào tiện; đề xuất 2 phương án (giá gỗ ép 2 tầng cố định và giá nhựa lắp ghép), chọn giá gỗ ép vì chắc và rẻ hơn.
3. Thiết kế: chọn ván ép dày 15 mm, tính kích thước từng tấm, vẽ bản vẽ lắp, tính tiền vật liệu.
4. Kiểm tra: kiểm tra bằng tính toán độ võng của tầng sách; thử đặt mô hình bìa cứng thu nhỏ để xem có vừa bàn không.
5. Hồ sơ: bản vẽ các chi tiết, bản vẽ lắp, danh sách vật liệu và các bước lắp ráp.

Xem thêm gợi ý: Vận dụng trang 102.

Lỗi sai thường gặp và mẹo ghi nhớ

• Đảo thứ tự bước: nhiều bạn đặt “kiểm tra” trước “thiết kế”. Hãy nhớ: phải có sản phẩm thiết kế rồi mới có cái để kiểm tra.
• Nhầm bản vẽ phác với bản vẽ kĩ thuật: bản vẽ phác dùng để so sánh giải pháp ở giai đoạn đầu, còn bản vẽ kĩ thuật hoàn chỉnh nằm trong hồ sơ cuối cùng.
• Cho rằng quy trình chỉ đi một chiều: thực tế nếu kiểm tra thấy chưa đạt thì phải quay lại sửa thiết kế (hoặc thậm chí chọn lại giải pháp).
• Mẹo nhớ: “Yêu – Tìm – Thiết – Kiểm – Lập” (Yêu cầu, Tìm hiểu, Thiết kế, Kiểm tra, Lập hồ sơ).

Bài tập tự luyện có đáp án

Bài 1. Bạn An vẽ bản vẽ ngay sau khi nghe bố nói “làm cho con cái kệ để giày”. Theo quy trình, An đã bỏ qua việc gì?

Đáp án: An bỏ qua bước xác định yêu cầu (số đôi giày, vị trí đặt, kích thước, vật liệu, ngân sách) và bước tìm hiểu, so sánh giải pháp. Vì thế sản phẩm dễ không phù hợp nhu cầu.

Bài 2. Sắp xếp theo đúng thứ tự: (a) Tính giá thành; (b) Khảo sát kệ giày trên thị trường; (c) Lập hướng dẫn lắp ráp; (d) Thử độ chịu lực bằng mô phỏng.

Đáp án: (b) → (a) → (d) → (c). Khảo sát thuộc bước 2; tính giá thành thuộc bước 3; thử độ chịu lực thuộc bước 4; hướng dẫn lắp ráp thuộc bước 5.

Bài 3. Khi nào nên làm nguyên mẫu thực thay vì chỉ mô phỏng?

Đáp án: Khi sản phẩm phức tạp hoặc cần độ an toàn cao, khi mô phỏng không phản ánh hết điều kiện sử dụng thật, hoặc trước khi sản xuất số lượng lớn.

Các bài liên quan trong chủ đề 5

• Bài 19: Vai trò, ý nghĩa và các nguyên tắc của hoạt động thiết kế kĩ thuật
• Bài 21: Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình thiết kế kĩ thuật
• Bài 22: Một số nghề nghiệp liên quan tới thiết kế
• Ôn tập chủ đề 5: Thiết kế kĩ thuật
• Lý thuyết Bài 20 và 20 câu trắc nghiệm Bài 20
• Giải SGK Công nghệ 10 Cánh diều (toàn bộ)

Câu hỏi thường gặp

Quy trình thiết kế kĩ thuật gồm mấy bước?

Gồm 5 bước: xác định yêu cầu sản phẩm; tìm hiểu thông tin, đề xuất lựa chọn giải pháp; thiết kế sản phẩm; kiểm tra, đánh giá; lập hồ sơ kĩ thuật.

Nguyên mẫu thực là gì và khi nào cần làm?

Nguyên mẫu thực là sản phẩm làm thử bằng vật liệu thật (cỡ thật hoặc thu nhỏ) để thử nghiệm. Nên làm khi sản phẩm phức tạp, cần độ an toàn cao hoặc tính toán, mô phỏng chưa đủ tin cậy.

Hồ sơ kĩ thuật gồm những gì?

Gồm các bản vẽ kĩ thuật và tài liệu đi kèm như thuyết minh, hướng dẫn lắp đặt, sử dụng, bảo dưỡng; dùng làm căn cứ để chế tạo, thi công và vận hành sản phẩm.

Trong ví dụ SGK, gia đình Huy chọn mái che nào?

Gia đình Huy chọn mái che di động lượn sóng vì có thể kéo ra khi cần che nắng mưa và thu lại khi không dùng để nhà không bị tối.

Bài học liên quan

• Phân loại công nghệ dựa vào căn cứ nào sau đây?
• Trình bày quy trình chuẩn bị hạt giống trong trồng trọt
• Phân bón hóa học có đặc điểm nào sau đây? Giải thích chi tiết
• Trồng trọt công nghệ cao có đặc điểm gì? Ưu điểm và nhược điểm
• Có mấy căn cứ để phân loại công nghệ? Giải thích kèm ví dụ
• Giống đối chứng là gì? Vì sao khi chọn giống phải so sánh với giống đối chứng?