Tài liệu Tiểu luận nguyên lý sáng tạo trong phát triển sản xuất ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP CAO HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHÓA 22 ____________________ BÀI THU HOẠCH MÔN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: Nguyên lý sáng tạo trong phát triển sản xuất ô tô Giảng viên hướng dẫn: GS.T SKH Hoàng Kiếm Học viên thực hiện: Nguyễn Huỳnh T rí Cương Mã số học viên: 1212003 Tp. Hồ Chí Minh, 12/2012 GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng MỤC LỤC I. CÁC NGUYÊN T ẮC SÁNG T ẠO CƠ BẢN ................................................................................5 1. Nguyên t ắc phân nhỏ:...........................................................................................................5 2. Nguyên tắc tách khỏi:...........................................................................................................5 3. Nguyên t ắc phẩm chất cục bộ:...............................................................................................5 4. Nguyên t ắc phản đối xứng: ...................................................................................................5 5. Nguyên t ắc kết hợp: .............................................................................................................6 6. Nguyên t ắc vạn năng:...........................................................................................................6 7. Nguyên t ắc chứa trong:.........................................................................................................6 8. Nguyên t ắc phản trọng lượng:...............................................................................................6 9. Nguyên t ắc gây ứng suất sơ bộ:.............................................................................................7 10. Nguyên t ắc thực hiện sơ bộ:..............................................................................................7 11. Nguyên t ắc dự phòng:.......................................................................................................7 12. Nguyên t ắc đẳng thế:........................................................................................................7 13. Nguyên t ắc đảo ngược: .....................................................................................................8 14. Nguyên t ắc cầu hóa: .........................................................................................................8 15. Nguyên t ắc linh động:.......................................................................................................8 16. Nguyên t ắc “thiếu” hoặc “thừa”:........................................................................................8 17. Nguyên t ắc chuyển sang chiều khác:..................................................................................9 18. Sử dụng các dao động cơ học:...........................................................................................9 19. Nguyên t ắc tác động theo chu kỳ:......................................................................................9 20. Nguyên t ắc liên tục t ác động có ích: ..................................................................................9 21. Nguyên t ắc vượt nhanh:.................................................................................................. 10 22. Nguyên t ắc biến hại thành lợi:......................................................................................... 10 23. Nguyên t ắc quan hệ phản hồi: ......................................................................................... 10 24. Nguyên t ắc sử dụng t rung gian:....................................................................................... 10 25. Nguyên t ắc tự phục vụ:................................................................................................... 10 26. Nguyên t ắc sao chép:...................................................................................................... 10 27. Nguyên t ắc rẻ thay cho đắt:............................................................................................. 11 28. Thay thế sơ đồ cơ học:.................................................................................................... 11 29. Sử dụng các kết cấu lỏng và khí: ..................................................................................... 11 30. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng:....................................................................................... 11 31. Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ:.......................................................................................... 12 2 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m II. CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng 32. Nguyên t ắc thay đổi màu sắc:.......................................................................................... 12 33. Nguyên t ắc đồng nhất:.................................................................................................... 12 34. Nguyên t ắc phân hủy hoặc tái sinh các phần:.................................................................... 12 35. Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng:..................................................................... 12 36. Sử dụng chuyển pha: ...................................................................................................... 13 37. Sử dụng sự nở nhiệt:....................................................................................................... 13 38. Sử dụng các chất oxy hóa mạnh:...................................................................................... 13 39. Thay đổi độ trơ: ............................................................................................................. 13 40. Sử dụng các vật liệu phức hợp:........................................................................................ 13 CÁC NGUYÊN T ẮC SÁNG T ẠO T RONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN ÔT Ô:........................... 14 1. Sơ lược về lịch sử phát triển của ôtô:................................................................................... 14 2. Ứng dụng các nguyên tắc sang tạo trong quá t rình hình thành và phát triển ôtô: ..................... 16 III. KẾT LUẬN: ......................................................................................................................... 23 IV. T ÀI LIỆU T HAM KHẢO...................................................................................................... 24 LỜI MỞ ĐẦU 3 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng Ngày nay, khi khoa học kỹ thuật không ngừng phát triển, các phát minh sáng chế liên tục xuất hiện hàng ngày, hàng giờ trên toàn thế giới. Có những phát minh, sáng tạo là do sự tình cờ nhưng phần đa các phát minh sáng chế là do cả một quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và miệt mài lao động mà ở đó việc nắm vững những nguyên lý về phát minh, sáng chế sẽ giúp tăng cường hiệu quả công việc, rút ngắn thời gian và giảm thiểu chi phí sản xuất. Do vậy việc nghiên cứu bộ môn Phương pháp luận nghiên cứu khoa họcgiúp trang bị cho ta một hệ thống các nguyên lý, các kĩ năng và phương pháp để có thể giải quyết các vấn đề khoa học một cách có hiệu quả nhất. Nội dung bài thu hoạc trình bày các nội dung chính sau:  Trình bày sơ lược, khái quát về 40 nguyên lý sáng tạo cơ bản  Ứng dụng của một số nguyên lý sáng tạo cơ bản trong lịch sử quá trình hình thành và phát triển ô tô cũng như của cả ngành công nghiệp sản xuất ô tô Xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Kiếm đã tận tình truyền đạt và giới thiệu những kiến thức mới lạ cũng như chia sẽ những kinh nghiệm quý báu qua môn học này. 4 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m I. CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO CƠ BẢN 1. Nguyên tắc phân nhỏ: Nội dung: - Chia nhỏ đối tượng thành các phần độc lập - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được - Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng Thủ thuật này thường được dùng trong những trường hợp khó làm trọn gói, nguyên khối, một lần. Khi đó ta phải ph ân nhỏ cho vừa sức, cho dễ thực hiện, cho phù hợp với những phương tiện hiện có. 2. Nguyên tắc tách khỏi: Nội dung: - Tách phần gây "phiền phức" hay ngược lại, tách phần duy nhất "cần thiết" ra khỏi đối tượng. Đối tượng có nh iều đặc đ iểm, tính chất, chức năng.Trong khi đó ta chỉ thực sự cần một trong những số đó. Do đó, ta không nên dùng cả đối tượng vì sẽ tốn thêm chi phí không cần thiết. Tương tự, ta nên tách khỏi thành phần gây phiền phức để khắc phục nhược điểm có trong đối tượng. 3. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ: Nội dung: - Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất của công việc. Nguyên tắc phẩm chất cục bộ phản ánh khuynh hướng phát triển: từ đơn giản sang phức tạp, từ đơn điệu sang đa dạng. 4. Nguyên tắc phản đối xứng: Nội dung: 5 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng, làm giảm bậc đối xứng của đối tượng. Ta có thể coi nguyên tắc phản đối xứng là trường hợp riêng của nguyên tắc phẩm chất cục bộ: làm tăng tính tương hợp g iữa các phần của hệ với nhau và với môi trường bên ngoài, nhằm thực hiện chức năng một cách tốt nhất. 5. Nguyên tắc kết hợp: Nội dung: - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. - Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận. Đối tượng mới được tạo nên do sự kết hợp thường có những tính chất, khả năng mà từng đối tượng riêng rẽ trước đây chưa có. 6. Nguyên tắc vạn năng: Nội dung: - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của đối tượng khác. Nguyên tắc vạn năng là trường hợp riêng của nguyên tắc kết hợp: kết hợp về mặt chức năng trên cùng một đối tượng. 7. Nguyên tắc chứa trong: Nội dung: - Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba. - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. Nguyên tắc chứa trong là trường hợp riêng, cụ thể hoá của nguyên tắc phẩm chất cục bộ. Điều này thể hiện ở chỗ, nếu trước kia không phân biệt "trong " và "ngoài" thì nay "trong" và "ngoài" có các phẩm chất, chức năng riêng. 8. Nguyên tắc phản trọng lượng: Nội dung: 6 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác, có lực nâng. - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động. Nếu hiểu theo nghĩa đen, nguyên tắc phản trọng lượng là cụ thể hoá của nguyên tắc kết hợp: kết hợp đối tượng cho trước với đối tượng khác hoặc với môi trường bên ngoài, có lực nâng, để bù trừ với cái có hại là trọng lượng của đối tượng cho trước. 9. Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ: Nội dung: - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại). 10.Nguyên tắc thực hiện sơ bộ: Nội dung: - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. 11.Nguyên tắc dự phòng: Nội dung: - Bù đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 12.Nguyên tắc đẳng thế: Nội dung: - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. Tinh thần chung của nguyên tắc này là phải đạt được kết quả cần thiết với năng lượng, chi phí ít nhất. 7 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng 13.Nguyên tắc đảo ngược: Nội dung: - Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hãy hành động ngược lại (ví dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). - Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. - Lật ngược đối tượng 14.Nguyên tắc cầu hóa: Nội dung: - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong , mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Sử dụng các con lăn, viên bi, vòng xoắn. - Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. 15.Nguyên tắc linh động: Nội dung: - Cần thay đổi các đặt trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 16.Nguyên tắc “thiếu” hoặc “thừa”: Nội dung: - Nếu như khó nhận được 100% hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn. Khi đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. Quá trình phát triển thường đi từ đơn giản đ ến phức tạp, từ dễ đến khó, từ chưa hoàn thiện đến hoàn thiện. Tinh thần chung của nguyên tắc này là không nên quá cầu toàn, chờ đợi các điều kiện lý tưởng; giảm bớt yêu cầu để bài toán dễ giải hơn mặc dù kết quả không thật hoàn toàn như ý muốn nhưng chấp nhận được. 8 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng 17.Nguyên tắc chuyển sang chiều khác: Nội dung: - Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được kh ắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). - Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. - Đặt đối tượng nằm nghiêng. - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. 18.Sử dụng các dao động cơ học: Nội dung: - Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động (đến tầng số siêu âm). - Sử dụng tầng số cộng hưởng. - Thay vì dùng các bộ rung cơ học, dùng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 19.Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Nội dung: - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). - Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. - Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 20.Nguyên tắc liên tục tác động có ích: Nội dung: - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 9 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng 21.Nguyên tắc vượt nhanh: Nội dung: - Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 22.Nguyên tắc biến hại thành lợi: Nội dung: - Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. - Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 23.Nguyên tắc quan hệ phản hồi: Nội dung: - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 24.Nguyên tắc sử dụng trung gian: Nội dung: - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 25.Nguyên tắc tự phục vụ: Nội dung: - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chát thải, năng lượng dư. Nguyên tắc tự phục vụ phản ánh khuynh hướng phát triển: đối tượng dần tiến đến tự động thực hiện công việc hoàn toàn. 26.Nguyên tắc sao chép: Nội dung: 10 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biểu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 27.Nguyên tắc rẻ thay cho đắt: Nội dung: - Thay thế đối tượng đắt tiền bằng các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). 28.Thay thế sơ đồ cơ học: Nội dung: - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. - Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. - Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 29.Sử dụng các kết cấu lỏng và khí: Nội dung: - Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 30.Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: Nội dung: - Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 11 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng 31.Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ: Nội dung: - Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…). - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 32.Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Nội dung: - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 33.Nguyên tắc đồng nhất: Nội dung: - Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần v ề các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 34.Nguyên tắc phân hủy hoặc tái sinh các phần: Nội dung: - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không cần thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi..) hoặc phải biến dạng. - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. 35.Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng: Nội dung: - Thay đổi trạng thái đối tượng. - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. - Thay đổi độ dẻo. 12 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng - Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 36.Sử dụng chuyển pha: Nội dung: - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng... 37.Sử dụng sự nở nhiệt: Nội dung: - Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 38.Sử dụng các chất oxy hóa mạnh: Nội dung: - Thay không khí thường bằng không khí giàu ôxy. Thay không khí giàu ôxy bằng chính ôxy. Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc ôxy. Thay ôxy giàu ôzôn (hoặc ôxy bị ion hoá) bằng chính ôzôn. 39.Thay đổi độ trơ: Nội dung: - Thay môi trường thông thường bằng môi trường trung hoà. - Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất , phụ gia trung hoà. - Thực hiện quá trình trong chân không. 40.Sử dụng các vật liệu phức hợp: Nội dung: - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite). 13 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng II. CÁC NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRI ỂN ÔTÔ: 1. Sơ lược về lịch sử phát triển của ôtô:  Năm 1806, Fransois Isaac de Rivaz, đã thiết kế ra chiếc động cơ đốt trong đầu tiên  Năm 1860, Etienne Lenoir đã chế tạo thành công một động cơ đốt trong đứng yên.Khoảng tới năm 1863, Lenoir đã lắp cái động cơ của ông lên một chiếc xe. Động cơ của nó dùng nhiên liệu từ các bình gas thắp đèn thành phố.  Năm 1862, một người Pháp là Beau de Rochas đã thu thập tài liệu và xin cấp bằng phát minh động cơ đốt trong bốn thì.  Ngày 29 tháng 01 năm 1886, Karl Benz nhận bằng sáng chế số DRP 37435 cho chiếc xe ba bánh gắn máy của ông.  Ngày 08 tháng 03 năm 1886 Gottleb Daimler đặt hàng một chiếc xe từ nhà sản xuất xe ngựa kéo Wilhelm Wimpff & Sohn ở Stuttgart và sau đó gắn động cơ cho chiếc xe này. Đó là chiếc xe ôtô 4 bánh đầu tiên trên thế giới.  Ngày 29 tháng 09 năm 1888 sau khi Daimler cấp phép sản xuất trên thị trường nước Mỹ, nhà sản xuất đàn Piano William Steinway đã thành lập công ty Daimler Motor tại Long Island, New York.  Mặc dù George Selden chưa bao giờ sản xuất ôtô nhưng bằng sáng chế đầu tiên về ôtô lại được trao cho George B. Selden vì ông ta là người đầu tiên đệ đơn dăng ký độc quyền vào ngày 08 tháng 05 năm 1879. Ngay sau đó Selden đã được cấp phép và thu t iền bản quyền từ tất cả các nhà sản xuất ôtô tại Mỹ cho đến khi có một phán quyết từ tòa án Mỹ vào năm 1911 bác bỏ quyền của Selden. 14 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng  Năm 1885, chiếc Benz Motorwagenđược trao bằng sáng chế ngày 29 tháng 1 năm 1886 của Karl Benz là chiếc xe đầu tiên sử dụng động cơ đốt trong. Chiếc xeBenz Motorwagen  Ngày 5 tháng 11, 1895, George B. Selden được trao bằng sáng chế của Hoa Kỳ cho một động cơ ô tô hai thì (Bằng sáng chế Hoa Kỳ số 549.160). Bằng sáng chế này gây trở ngại nhiều hơn là góp phần phát triển ôtô ở Mỹ. Các ôtô dùng động cơ hơi nước, điện và xăng đã cạnh tranh với nhau trong nh iều thập kỷ, cuối cùng động cơ xăng đốt trong đã giành ưu thế áp đảo trong thập niên 1910. 15 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng  Dây chuyền sản xuất ô tô lớn bắt đầu được Oldsmobile đưa ra năm 1902, sau này được Henry Fordphát triển thêm trong thập kỷ 1910. Kỹ thuật ô tô phát triển nhanh chóng, một phần nhờ sự cạnh tranh lẫn nhau giữa hàng trăm nhà sản xuất nhỏ nhằm giành được sự quan tâm của thế giới.  Những phát triển quan trọng gồm hệ thống đánh lửa và tự khởi động điện (cả hai đều của Charles Kettering, cho loại xe của Cadillac Motor Company năm 1910-1911), bộ treo độc lập và phanh bốn bánh. 2. Ứng dụng các nguyên tắc sang tạo trong quá trình hình thành và phát triển ôtô: 2.1. Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng: Nội dung: - Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. Ứng dụng trong quá trình phát triển ô tô: Chiếc Benz Motorwagen, chiếc xe đầu tiên sử dụng động cơ đốt trong của Karl Benz, sử dụng3 bánh giống như xe đạp với lốp làm bằng cao su cứng. Trong khi đó tại Mỹ, dòng xe Model T của hãng Ford vẫn sử dụng loại bánh gỗ. Mãi đến những năm 1926 và 1927 mới có những sự thay đổ trong cấu tạo bánh xe của Ford, bánh nan hoa được dùng để thay thế bánh gỗ. Khác với chiếc Benz Motorwagencủa Karl Benz, chiếc xe của Ford sử dụng loại lốp bơm hơi do Dunlop thiết kế. Tuy nhiên, có nhiều điểm khác biệt rất lớn giữa loại bánh này và “hậu duệ” của chúng ngày nay.Điển hình như tuổi thọ. Làm bằng cao su trắng không trộn cacbon, bánh xe thời đầu thường có tuổi thọ khoảng 3.220 km. Chúng chỉ “sống” được 48-64 km trước khi phải thay mới. Ngoài ra, còn có một số vấn đề khác nảy sinh như long bánh, thủng lốp hoặc kẹp săm. 16 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng Ở đây ta thấy được ứng dụng của việc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng đã làm thay đổi hẳn cấu tạo của bánh xe. 2.2. Sử dụng sự nở nhiệt: Nội dung: - Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã dùng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. Ứng dụng trong quá trình phát triển ô tô: Động cơ chính là trái tim của ô tô. Nguyên lý cơ bản của ôtô rất đơn giản: chỉ việc chọn bất cứ một loại xe có bánh nào như xe bò hay xe ngựa, gắn thêm động cơ vào là có thể tạo ra được một chiếc ôtô. Trước khi động cơ đốt trong ra đời, người ta đã thử chế tạo ô tô bằng động cơ hơi nước nhưng những cỗ máy kồng kềnh đó chưa bao giờ được sản xuất bởi nó quá chậm chạp và nặng nề so với một chiếc xe ngựa. Tính khả thi của ôtô chỉ có được cho đến khi động cơ đốt trong ra đời dựa trên nguyên tắc sử dụng sự nở nhiệt Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt, tạo ra công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ.Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được đốt trong xy lanh của động cơ đốt trong.Khi đốt cháy, nhiệt độ tăng, làm cho khí đốt giãn nở tạo n ên áp suất tác dụng lên một pít tông, đẩy pít tông này di chuyển đi. Chuyển động tịnh tiến của pittông 17 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng làm quay trục cơ, sau đó làm bánh xe chuyển động nhờ xích tải hoặc trục truyền động. Động cơ đốt trong được phát minh vào năm 1860 bởi kỹ sư người Pháp có tên Jean Joseph Etienne Lenoir .Chiếc động cơ đầu tiên mà Lenoir chế tạo sử dụng nhiên liệu khí than và được trang bị một xylanh nằm ngang. Sau đó, vào năm 1864, Siegfried Marcus, người Áo, đã cải tiến động cơ đốt trong của Lenoir từ sử dụng nhiên liệu khí than sang sử dụng gas. Chiếc động cơ này được gắn vào một một chiếc xe có thể vận hành với vận tốc 16km/h. 2.3. Nguyên tắc sử dụng chuyển pha: Nội dung: - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng... Ứng dụng trong quá trình phát triển ô tô: Một trong những bộ phận quan trọng nhất của ô tô là bộ tản nhiệt làm nhiệm vụ tản nhiệt từ động cơ ra môi trường bên ngoài. Bộ tản nh iệt hoạt động theo qui trình: Nước di chuyển một vòng quanh các ống và đường dẫn trong động cơ. Khi nước d i chuyển qua động cơ nóng, nó 18 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng hút nhiệt và làm m át động cơ.Sau khi nước rút ra khỏi động cơ, nó di chuyển qua két nước.Két nước làm nhiệm vụ tản nh iệt từ nước thành dạng khí thoát ra ngoài môi trường. Ở đây đã ứng dụng nguyên tắc sử dụng sự chuyển pha, lợi dụng sự hấp thụ nhiệt khi chuyển từ thể lỏng sang thể khí 2.4. Nguyên tắc thay đổi màu sắc: Nội dung: - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, hùynh quang. - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. Ứng dụng trong quá trình phát triển ô tô: Trên ô tô có rất nhiều loại đèn với màu sắc khác nhau biểu thị cho những ý nghĩa khác nhau để cảnh báo người lái về tình trạng kỹ thuật 19 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c GVHD: GS.TSKH Hoàng Ki m CH1212003-Nguy n Huỳnh Trí C ng của xe. Thực tế, chỉ cần phân biệt được màu sắc đèn: xanh: chú ý; vàng/cam: cảnh báo; đỏ: nguy hiểm, cũng đã rất hữu ích. Nếu đèn cảnh báo xuất hiện v ới màu cam, vẫn có thể tiếp tục lái xe nhưng với tốc độ chậm hơn và sắp xếp để đưa chiếc xe nầy đến nơi sửa chửa chuyên môn để xem xét lại những trở ngại kỹ thuật trong một thời hạn sớm nhất. Trong khi đó, nếu đèn cảnh báo xuất hiện dưới dạng màu đỏ thì cần phải kiếm một chỗ an toàn để đậu xe lại, dừng hẳn xe lại càng nhanh càng tốt để bảo vệ sự hư hỏng của xe ở một mức độ thiệt hại tối thiểu nhất. 2.5. Nguyên tắc liên tục tác động có ích: Nội dung: - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. Ứng dụng trong quá trình phát triển ô tô: Trên ôtô sử dụng thường xuyên 2 loại nguồn điện: ắc quy và máy phát điện. Ắc quy được dùng để cung cấp điện cho toàn bộ hệ thống khi động cơ không làm việc hoặc làm việc ở số vòng quay quá thấp (chế độ không tải).Máy phát điện chỉ làm việc khi động cơ hoạt động, nó cấp điện cho toàn bộ các hệ thống trên ôtô và đồng thời nạp điện bổ xung cho ắc quy. Ắc quy hoạt động dựa trên các nguyên tắc: khi nạp điện thì nó chuyển đổi đ iện năng thành hoá năng và ngược lại, kh i phóng đ iện thì nó lại biến hoá năng thành điện năng. 2.6. Nguyên tắc tác động theo chu kỳ: Nội dung: - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ (xung). - Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. - Sử dụng khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 20 Bài thu ho ch môn Ph ng phá p nghiên c u khoa h c