3.4.4.1 Xây dựng phương án thực hiện các chức năng
Từ những phân tích yêu cầu và chức năng của máy, chúng ta sẽ lựa chọn những chức năng quan trọng nhất để đưa ra các tổ hợp hình thành ý tưởng Máy gọt vỏ Dừa như sau:
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
57
Quay Dừa
Cắt đầu và đuôi Dừa
Chạy dao (gọt vỏ)
Kẹp Dừa
Bảng 3.5: Biểu đồ xây dựng ý tưởng
Chức năng NGUYÊN LÝ – GIẢI PHÁP
Quay Dừa Con người Điện lưới Ac-qui điện
Cắt đầu và đuôi Dừa Con người Điện lưới Khí nén
Chạy dao (gọt vỏ) Theo biên dạng (chép hình)
Định hình
Kẹp Dừa Điện lưới con người Khí nén
3.4.4.2 Khảo sát tính khoa học lao động (Công thái học) 3.4.4.1.1 Khái quát về “Công thái học”: [40]
Công thái học (Ergonomics) là một ngành khoa học liên quan đến việc nghiên cứu sự tương thích giữa con người và các yếu tố khác của hệ thống và công việc bằng cách áp dụng
Tổ hợp 1 Tổ hợp 2 Tổ hợp 3 Tổ hợp 5 Tổ hợp 4 3
58
lý thuyết, các nguyên tắc, các số liệu và các phương pháp để thiết kế nhằm đạt được tối ưu hoá lợi ích của con người và hiệu quả hoạt động chung của toàn hệ thống.
Hình 3.13: Tư thế đúng khi làm việc bằng máy tính, [40]
Yếu tố nghiên cứu của Công thái học:
Tâm sinh lý lao động:
Môn này nghiên cứu các hoạt động sản xuất cụ thể, các đặc điểm sinh lý và sử dụng một cách hợp lý việc tổ chức lao động bằng cách cải thiện trạng thái sinh lý của người lao động nhằm duy trì khả năng lao động của con người được lâu dài ở mức cao. Các nội dung của ‘Tâm sinh lý lao động”:
- Loại hình công việc: mỗi loại công việc khác nhau gây một gánh nặng lao động khác nhau.
- Đối tượng lao động: ảnh hưởng của lứa tuổi, về giới tính, về thể trạng của cơ thể và chế độ dinh dưỡng.
- Phản ứng của cơ thể: khi có tác động của gánh nặng lao động cơ thể có các loại phản ứng của hệ tim mạch; phản ứng về tâm sinh lý của con người trước màu sắc, chiếu sáng và các vật liệu gây phản cảm...
Cơ sinh học:
Từ những đặc điểm cơ học của con người đến ứng dụng trong sản xuất và đời sống.
Nhân trắc học:
Nhân trắc học có tính đến không gian chiếm chỗ, đặc biệt trong thiết kế áp dụng 3 nguyên tắc vàng sau:
- Khi thiết kế những kích thước liên quan đến vùng với tới: lấy theo ngưỡng người thấp 5%.
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
59
- Khi thiết kế không gian choán chỗ: lấy theo ngưỡng người lớn 95%. - Kết hợp chặt chẽ khả năng điều chỉnh nếu có thể.
Đây là cơ sở khoa học quan trọng mà Ergonomics/ Yếu tố con người mang lại cho chúng ta trong công tác thiết kế và sản xuất.
3.4.4.1.2 Ứng dụng “Công thái học” trong thiết kế ý tưởng “Máy gọt vỏ Dừa Tươi”:
Với yêu cầu giới hạn kích thước thiết kế (chiều dài ≤ 400 mm, chiều rộng ≤ 500 mm, chiều cao ≤ 700 mm ), cũng như tối ưu hóa kích thước sản phẩm, nhằm tiết kiệm chi phí vật liệu và tính nhỏ gọn của Máy. Do vậy, việc áp dụng “Công thái học” vào thiết kế “Máy gọt vỏ Dừa” sẽ hướng tới các cơ cấu (Cơ cấu hỗ trợ, cơ cấu chạy Dao,.. ) cho “Máy gọt vỏ Dừa tươi”.
Trong các yếu tố của “Công thái học”, yếu tố “Nhân trắc học” là yếu tố quyết định các đặc điểm kỹ thuật thiết kế sản phẩm.
Đặc điểm Nhân trắc học của Người Việt Nam: [41] [16]
a. Nam b. Nữ
Hình 3.14: Mô hình các kích thước cơ bản của Người ở trạng thái Ngồi
CĐ CĐ RM RM T T C C BT CT BT CT
60
a. Nam b. Nữ
Hình 3.15: Mô hình các kích thước cơ bản của Người ở trạng thái Đứng
Cơ thể Người ở các tư thế được thể hiện qua nhiều kích thước khác nhau, trong đó các kích thước chính được sử dụng để nghiên cứu bao gồm: CĐ – chiều cao đứng, CN – chiều cao ngồi, T – chiều dài Tay, C – chiều dài Chân, RM – chiều rộng mông, BT – chiều dài bắp tay, CT – chiều dài cánh tay,…
Chiều cao đứng:
Chiều cao đứng là một trong những kích thước dùng phổ biến nhất trong hầu hết các thiết kế không gian sinh hoạt, đi lại (cửa, máy móc thi công). Cứ liệu này biểu hiện tầm vóc con người, thường thay đổi theo chủng tộc, giới tính và cũng chịu ảnh hưởng một phần của môi trường, hoàn cảnh sống, xã hội.
Tính trung bình cho cả nước thì nam giới cao 161,2 cm, nữ giới cao 151,6cm; khoảng chênh lệch giữa hai giới là 9,6 cm. Như vậy người Việt Nam thuộc loại trung bình thấp. Sự khác biệt nam nữ cũng bình thường, nằm trong giới hạn phổ biến thường thấy trên thế giới, tức là dao động trong khoảng 10cm. Tuy nhiên, nếu tính trung bình cho từng miền địa lý, số do chiều cao đứng, cả nam lẫn nữ đều cao dần từ miền Bắc đến miền Trung và miền Nam:
CN CN
RM RM
BT BT
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
61
Bảng 3.6: Chiều cao đứng trung bình của người Việt
Chiều cao đứng Bắc Trung Nam
Nam giới (cm) 160,8 161,3 161,9
Nữ giới (cm) 150,9 151,91 152,1
Chiều cao ngồi:
Sau chiều cao đứng thì chiều cao ngồi là kích thước dùng phổ biến. Nó có ý nghĩa trong việc thiết kế chỗ làm việc trong tư thế ngồi. Chiều cao ngồi còn dược dùng để thay thế cho bề dài phần thân trên khi cần so sánh với bề dài phần thân dưới.
Tính trung bình cho cả mọi miền đất nước thì chiều cao ngồi của nam giới là 84,4 cm, của nữ giới là 79,5 cm và chênh lệch giữa hai giới là 4,9 cm.
So sánh số đo trung bình về chiều cao ngồi giữa ba miền thì miền trung thấp nhất, rồi đến miền Bắc và miền Nam.
Bảng 3.7: Chiều cao ngồi trung bình
Chiều cao đứng Bắc Trung Nam
Nam giới (cm) 84,4 84 84,9
Nữ giới (cm) 79,5 79,1 79,6
Khi xét riêng từng miền theo lớp tuổi thì thấy lớp tuổi có chiều cao ngồi lớn nhất cũng chính là lớp tuổi có chiều cao đứng lớn nhất, và ngược lại. Tuy nhiên, nếu tính đếnchỉ số thân, tức là tỷ lệ giữa chiều cao ngồi trên chiều cao đứng và chỉ số
skélie tức phần thân dưới so với phần thân trên thì thấy rõ hơn về sự khác biệt giữa
các lớp tuổi ở ba miền:
Bảng 3.8: Chỉ số skélie
Chỉ số skélie Bắc Trung Nam
Nam giới 90,5 92,8 90,7
Nữ giới 89,8 92,0 91,1
Qua số liệu tính toán thấy rằng người miền Trung có chân dài hơn cả, mặc dù không phải là nhóm người cao nhất. So với miền Bắc thì người miền Nam vừa có chiều cao đứng lớn hơn, vừa có tỷ lệ chân dài hơn.
Chiều rộng Vai:
Chiều rộng vai là kích thước giữa hai mỏm cùng vai, phản ánh sự phát triển bề ngang của thân. Ở nam giới, số đo trung bình của chiều rộng vai có tăng lên theo hướng Bắc – Nam, nhưng mức độ chênh lệch giữa các miền không nhiều.
62
Tất cả các số đo của nam giới chỉ dao động trong khoảng từ 36 đến 37 cm. Ở nữ giới, số đo trung bình thấp nhất miền Trung là 33,8cm rồi đến miền Bắc 34,3 cm và miền Nam 34,7cm.
Chiều rộng Mông:
Các dấu hiệu về chiều rộng của vùng chậu và mông của nữ giới không sai khác nhiều với nam giới, thậm chí còn vượt cả số đo nam giới:
Bảng 3.9: Chiều rộng Mông Chiều rộng Mông Bắc Trung Nam Nam giới (cm) 29,5 29,4 29,5 Nữ giới (cm) 29,6 29,5 29,3
Tính trung bình theo miền thì chiều rộng mông của nữ giới ở miền Bắc và miền Trung lớn hơn của nam giới, còn miền Nam thì nam giới lại có số đo lớn hơn nữ giới.
Vòng Đùi:
Vòng đùi là kích thước duy nhất mà số đo trung bình theo từng giới cũng như theo từng miền, từng lứa tuổi, thì ở nữ giới đều lớn hơn nam giới:
Bảng 3.10: Kích thước Vòng Đùi
Vòng Đùi Bắc Trung Nam
Nam giới (cm) 45,3 44,9 45,1
Nữ giới (cm) 46,0 46,4 46,5
Chiều dài tay và chân:
Chiều dài tay và chân có sự phát triển tương ứng với chiều cao đứng và có số đo trung bình lớn nhất ở các lớp tuổi trẻ (từ 19 – 29 tuổi), là các lớp tuổi lớn hơn. Sự chênh lệch giới tính của chiều dài tay là 4,7 cm và chiều dài chân là 7,2 cm. Chênh lệch chiều dài tay giữa các miền ở nam giới là 0,8cm ở nữ giới là 0,5cm; còn số tương ứng của chiều dài chân là 2 cm và 0,8 cm.
Chiều dài và chiều rộng đầu:
Cùng với chỉ số đầu, các kích thước dài và rộng đầu là những dấu hiệu có ý nghĩa định chủng quan trọng. Căn cứ vào dạng đầu, người ta đoán định các loại hình chủng tộc.
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
63
Chỉ số đầu (là tỷ lệ giữa chiều rộng và chiều dài của đầu) của nam giới là 82,2% và
của nữ giới là 83,9%. Đầu nữ giới tròn hơn và cả hai giới thuộc loại người có dạng đầu tròn (hay ngắn) trung bình của thế giới.
Chiều cao đầu:
Là khoảng cách thẳng đứng từ đỉnh đầu đến đỉnh cằm. Đó là kích thước được giới kiến trúc và mỹ thuật cổ đại lưu ý như một những giá trị thẩm mỹ. Nó cũng thể hiện quy luật phát triển tỷ lệ cơ thể khác nhau của các cộng đồng người.
Mặt của nam giới theo tỷ lệ phát triển với cơ thể thường dài hơn nữ giới và chiều cao đầu được biểu thị bên ngoài trước hết ở chiều dài mặt từ trán đến cằm, chênh lệch giới tính trung bình từ 1 cm đến 1,5cm. Tỷ lệ giữa chiều cao đầu và chiều cao cơ thể dao động trong khoảng 1/7.
Trọng lượng cơ thể:
Trọng lượng cơ thể tuy không nói lên tầm vóc, nhưng vì nó phát triển liên quan đến nhiều kích thước khác nên thường được khảo sát đồng thời nhằm đánh giá thể lực chung.
Nói tổng quát là người Việt Nam tương đối nhẹ cân. Số cân trung bình cho nam giới ở hầu hết các lứa tuổi đều không vượt quá 50 kg. Chênh lệch giới tính khoảng 4,8 kg. Chênh lệch về trọng lượng giữa các miền chưa có số liệu thống kê đầy đủ. Theo kết quả nghiên cứu của Bùi Thụ và Lê Gia Khải và một số tác giả khác nhau như sau:
Bảng 3.11: Tổng hợp số đo trung bình nhân trắc học tĩnh người Việt Nam
Dấu hiệu Nam Nữ
Cao đứng (cm) 160,7 150,3 Cao ngồi 85,5 79,9 Chỉ số skélie (%) 87,9 88,1 Cao đầu * 23,8 22,3 Dài đầu 18,9 18,2 Rộng đầu 15,4 14,1 Cao mỏm cùng vai 130,2 121,7 Rộng vai 36,7 33,3 Rộng ngực 26,0 24,3 Rộng chậu 26,2 25,0 Rộng mông 29,5 28,8
64 Dài tay 70,6 66,1 Dài chân * 85,5 78,8 Vòng đùi 16,6 18,3 Chỉ số thân/ đầu * 6,8 6,8 Chỉ số dầu 81,6 77,5 Nặng (kg) 49,0 44,6
Mô phỏng sơ bộ sự tương thích Máy và Người:
Mô phỏng sơ bộ với kích thước giới hạn ban đầu của Máy (Chiều dài ≤ 400 mm, chiều rộng ≤ 500 mm, chiều cao ≤ 700 mm) và Người (mô hình Người với tầm vóc gần đúng với Người Việt Nam). Với các tư thế (Đứng, Cúi, Quỳ, Ngồi) trên Ghế như sau:
Hình 3.16: Tư thế đứng
CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
65
Hình 3.17: Tư thế Cúi Người
Hình 3.18: Tư thế Quỳ
Hình 3.19: Tư thế ngồi trên Ghế
Máy Máy
66 Kết luận:
Việc phân tích và mô phỏng sơ bộ này là cơ sở để tính toán và thiết kế một số bộ phận hỗ trợ và truyền động chạy Dao cho Máy.