Thiết kế kĩ thuật và vẽ kĩ thuật

Phần lớp 10 này thường có khoảng 2–3 câu ở phần I. Câu hỏi xoay quanh công dụng các loại nét vẽ, vị trí các hình chiếu, tỉ lệ bản vẽ, quy ước vẽ ren và trình tự đọc bản vẽ — kiến thức ngắn, dễ nhớ nhưng hay bị nhầm vì các phương án gần giống nhau.

Kiến thức trọng tâm

Thiết kế kĩ thuật

Thiết kế kĩ thuật là hoạt động sáng tạo nhằm đưa ra giải pháp, sản phẩm đáp ứng nhu cầu của con người, thể hiện bằng hồ sơ kĩ thuật (bản vẽ, thuyết minh) để có thể chế tạo, thi công. Nghề nghiệp liên quan: kĩ sư thiết kế cơ khí, điện, xây dựng, kiến trúc sư, nhà thiết kế công nghiệp.

Quy trình thiết kế kĩ thuật (có thể quay lại bước trước để điều chỉnh khi kết quả chưa đạt):

1. Xác định vấn đề, xây dựng tiêu chí của sản phẩm.
2. Tìm hiểu tổng quan, đề xuất và lựa chọn giải pháp.
3. Xây dựng nguyên mẫu (mô hình, sản phẩm mẫu).
4. Thử nghiệm, đánh giá nguyên mẫu theo các tiêu chí.
5. Lập hồ sơ kĩ thuật.

Yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế: nhu cầu, thẩm mĩ, an toàn của người dùng; tài chính; vật liệu, công nghệ chế tạo hiện có; năng lượng; tác động đến môi trường. Công cụ hỗ trợ: phác thảo tay, phần mềm thiết kế có máy tính hỗ trợ (CAD), in 3D để làm nguyên mẫu.

Tiêu chuẩn trình bày bản vẽ kĩ thuật

Ghi kích thước:

• Đường kích thước vẽ bằng nét liền mảnh, song song với phần tử được ghi, hai đầu có mũi tên.
• Đường gióng vẽ bằng nét liền mảnh, thường vuông góc với đường kích thước và vượt quá đường kích thước một đoạn ngắn.
• Chữ số kích thước là kích thước thật của vật, đơn vị mm (không ghi đơn vị), không phụ thuộc tỉ lệ bản vẽ; kí hiệu Ø trước số đo đường kính, R trước số đo bán kính.

Hình chiếu vuông góc

Theo phương pháp chiếu góc thứ nhất (dùng trong tiêu chuẩn Việt Nam):

Hình chiếu trục đo, hình chiếu phối cảnh

Với hình chiếu trục đo xiên góc cân, cạnh song song trục $O'Y'$ vẽ bằng một nửa kích thước thật. Hình chiếu phối cảnh (một điểm tụ, hai điểm tụ) tạo cảm giác xa – gần như mắt nhìn, thường dùng cho bản vẽ kiến trúc.

Hình cắt, mặt cắt và các loại bản vẽ

• Mặt cắt: phần vật thể tiếp xúc với mặt phẳng cắt. Hình cắt: mặt cắt cùng phần vật thể phía sau mặt phẳng cắt. Phần tiếp xúc được kẻ gạch bằng nét liền mảnh, thường nghiêng $45^\circ$⁠.
• Các loại hình cắt: toàn bộ; một nửa (vật đối xứng — một nửa hình cắt, một nửa hình chiếu); cục bộ (giới hạn bằng nét lượn sóng).

Bản vẽ chi tiết dùng để chế tạo, kiểm tra chi tiết; bản vẽ lắp dùng để lắp ráp và thể hiện vị trí, quan hệ lắp giữa các chi tiết. Trong bản vẽ nhà, mặt bằng là hình biểu diễn quan trọng nhất.

Biểu diễn quy ước ren

Ren là các đường xoắn ốc tạo trên mặt trụ của chi tiết, dùng để ghép nối các chi tiết (bu lông – đai ốc, vít) hoặc truyền chuyển động, truyền lực (vít me của máy tiện, kích nâng). Ren ngoài được tạo ở mặt ngoài chi tiết (ren trục, ren của bu lông); ren trong được tạo ở mặt trong của lỗ (ren lỗ, ren của đai ốc). Vẽ đúng hình xoắn ốc rất tốn công nên bản vẽ dùng cách vẽ quy ước: chỉ thể hiện đường đỉnh ren, đường chân ren và chỗ kết thúc ren.

• Trên hình chiếu theo hướng trục (hình tròn): vòng đỉnh ren vẽ đủ vòng bằng nét liền đậm; vòng chân ren chỉ vẽ khoảng 3/4 vòng bằng nét liền mảnh, để hở khoảng một phần tư vòng.
• Ren trong thường được thể hiện trên hình cắt; đường gạch mặt cắt kẻ tới đường đỉnh ren (nét liền đậm), tức phủ cả dải giữa đường đỉnh ren và đường chân ren. Không cắt thì ren lỗ bị che khuất, mọi đường của ren vẽ bằng nét đứt mảnh.
• Mối ghép ren: ở đoạn hai chi tiết vặn vào nhau, ren ngoài che ren trong nên chỉ vẽ theo quy ước của ren ngoài.

Vị trí đường đỉnh và đường chân ngược nhau ở hai loại ren — đây là chỗ hay bị hỏi:

Kí hiệu ren ghi trên bản vẽ theo thứ tự: loại ren – đường kính danh nghĩa d – bước ren P – hướng xoắn (kích thước tính bằng mm).

• Hướng xoắn: ren phải (vặn theo chiều kim đồng hồ thì tiến vào) là loại thông dụng nên không ghi; ren trái ghi thêm LH. Ví dụ Tr32 × 6 LH: ren hình thang, đường kính danh nghĩa 32 mm, bước ren 6 mm, hướng xoắn trái.
• Với ren hệ mét bước lớn (loại thông dụng), kí hiệu thường không ghi bước ren, chỉ ghi M và đường kính, ví dụ M20.
• Ghi kích thước ren: kí hiệu ren ghi trên đường kích thước của đường kính danh nghĩa — với ren ngoài là đường kính đỉnh ren, với ren trong là đường kính chân ren; chiều dài đoạn ren ghi tới đường giới hạn ren. Lỗ ren không thông ghi riêng chiều sâu đoạn ren và chiều sâu lỗ khoan (lỗ khoan sâu hơn đoạn ren, đáy lỗ hình côn do mũi khoan để lại).

Dạng bài thường gặp trong đề thi

Dạng 1: Công dụng của nét vẽ

Xem lời giải

Đường trục đối xứng: nét gạch dài – chấm mảnh. Đường bao khuất: nét đứt mảnh.

Dạng 2: Tỉ lệ bản vẽ

Xem lời giải

Tỉ lệ 1 : 5: độ dài trên bản vẽ $= \dfrac{250}{5} = 50\,\text{mm}$⁠, ghi số 250.

Tỉ lệ 5 : 1: độ dài trên bản vẽ $= 8\cdot 5 = 40\,\text{mm}$⁠, ghi số 8. Con số kích thước luôn là kích thước thật.

Dạng 3: Vị trí và hình dạng các hình chiếu

Xem lời giải

Hình chiếu cạnh. Nhìn từ trái sang, thành đứng (cao 40, rộng bằng toàn bộ vật) che khuất cạnh trên của tấm đế (ở độ cao 15) nên cạnh này vẽ bằng nét đứt. Ở hình chiếu bằng, đường chia giữa thành đứng và tấm đế nhìn thấy được nên vẽ nét liền đậm.

Dạng 4: Hình chiếu trục đo và khổ giấy

Xem lời giải

a) $p = r = 1$⁠, $q = 0{,}5$⁠: chiều dài vẽ 60 mm, chiều cao vẽ 30 mm, chiều rộng vẽ $40\cdot 0{,}5 = 20\,\text{mm}$⁠.

b) $1189\cdot 841 = 999\,949\,\text{mm}^2 \approx 1\,\text{m}^2$⁠. Mỗi lần chia đôi được khổ kế tiếp: A0 → A1 → A2 → A3 → A4 là 4 lần chia đôi, nên A0 bằng $2^4 = 16$ tờ A4.

Dạng 5: Quy ước vẽ ren và kí hiệu ren

Xem lời giải

a) Tr: ren hình thang; đường kính danh nghĩa 28 mm; bước ren 5 mm; LH: hướng xoắn trái (vặn ngược chiều kim đồng hồ mới tiến vào).

b) Ren của đai ốc là ren trong. Đường đỉnh ren ở đường kính nhỏ, gần trục, vẽ nét liền đậm; đường chân ren ở đường kính lớn, vẽ nét liền mảnh. Đường gạch mặt cắt kẻ tới đường đỉnh ren.

c) Vít me có ren ngoài: vòng chân ren là vòng bên trong, vẽ khoảng 3/4 vòng bằng nét liền mảnh; vòng đỉnh ren (vòng ngoài) vẽ đủ vòng bằng nét liền đậm.

Lỗi thường gặp

Mẹo làm bài

Tự kiểm tra nhanh

1. Nét lượn sóng được dùng để vẽ đường nào trên bản vẽ?

Xem đáp án

Đường giới hạn phần hình cắt, thường gặp ở hình cắt cục bộ (ranh giới giữa phần vẽ cắt và phần vẽ hình chiếu).

2. Trên bản vẽ tỉ lệ 2 : 1, một đoạn thẳng đo được 36 mm. Kích thước thật và con số ghi trên bản vẽ là bao nhiêu?

Xem đáp án

Kích thước thật $= 36 : 2 = 18\,\text{mm}$⁠; ghi số 18.

3. Hình chiếu bằng thể hiện những kích thước nào của vật?

Xem đáp án

Chiều dài và chiều rộng.

4. Trong hình chiếu trục đo xiên góc cân, hệ số biến dạng theo trục $O'Y'$ bằng bao nhiêu?

Xem đáp án

$q = 0{,}5$⁠.

5. Bản vẽ lắp khác bản vẽ chi tiết ở nội dung nào?

Xem đáp án

Bản vẽ lắp có bảng kê các chi tiết và thể hiện quan hệ lắp ghép; không có yêu cầu kĩ thuật chế tạo từng chi tiết như bản vẽ chi tiết.

6. Trên hình cắt của một lỗ ren, đường gạch mặt cắt được kẻ tới đường nào? Nếu không cắt thì ren lỗ vẽ bằng nét gì?

Xem đáp án

Kẻ tới đường đỉnh ren (nét liền đậm, ở đường kính nhỏ của lỗ). Không cắt thì ren lỗ bị che khuất: đường đỉnh ren, đường chân ren và đường giới hạn ren đều vẽ bằng nét đứt mảnh.