Giáo trình cơ kỹ thuật phần 1 (gs ts đỗ sanh)

GS TS ĐỖ SANH (Chủ biên) PGS.TS NGUYỄN VĂN VƯỢNG - TS PHAN HỮU PHÚC GIÁO TRÌNH COKY THUAT Sách dùng cho trường đào tạo hệ Trung học chuyên nghiệp (Tái tản thứ nhất) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC Chịu trách nhiệm xuất - Giám đốc NGÔ TRẤN Al Tổng biên tập VŨ DƯƠNG THỤY Biên tập lân đâu tái bắn : HOÀNG TRỌNG NGHĨA Biên tập mĩ thuật - THUÝ HẠNH Sua ban in: TUẤN HIỆP Chế : ANH ĐỨC 605 ——— Gp-03 189/103-03 Mã a sốse : K564T3 7K564T3 - -KHO KHI LỜI GIỚI THIỆU Việc tổ chức biên soạn 0à xuất số giáo trình phục uụ cho đào tao chuyên ngành Điện - Điện tử, Cơ khí - Động lực Ở trường THCN ~ DN cố gắng lớn Vụ Trung học chuyên nghiệp - Dụy nghề uà Nhà xuất Giáo dục nhằm bước thống nội dung dạy va hoc trường THƠN toàn quốc Nội dung giáo trình xây dụng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp uới nội dung nhằm, đáp ứng yêu cầu nâng cao chốt lượng đào tạo phục vu nghiệp cơng nghiệp hóa, biện đại hóa Đề cương của.giáo trình Vụ Trung học chuyên nghiệp —- Dạy nghề tham khảo ý kiến số trường : Trường Cao đẳng công nghiệp Hà Nội, Trường TH Việt - Hung, Trường TH Công nghiệp 1I, Trường TH Công nghiệp LH u uà nhận nhiêu ý kiến thiết thực, giúp cho tác giả biên soạn tài liệu phù hợp Giáo trình nhà giáo có nhiều kinh nghiệm giảng dạy trường Đại học, Cao đẳng, THƠN biên soạn Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức uà biên soạn theo quan điểm mô, nghia la, dé cap nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điêu chỉnh cho thích hợp va khơng trái uới quy định chương trình khung đào tạo THƠN Tuy tác giả có nhiêu cố gắng biên soạn, giáo trình khơng tránh khỏi khiếm khuyết Vụ Trung học chuyên nghiệp Dạy nghề đề nghị trường sử dụng giáo trình xuốt lần để bổ sung cho nguồn giáo trình thiếu nay, nhằm phục uụ cho uiệc dạy 0à học trường đẹt chất lượng cao Các giáo trình bổ ích đối uới đội ngũ kỹ thuật viên, công nhân kỹ thuật để nông cao kiến thức uà tay nghệ cho Hy vong nhận góp ý trường uà bạn đọc để giáo trình biên soạn tiếp lần tới sau có chất lượng tốt Mọi góp ý xin gửi uê NXB Giáo duc — 81 Trên Hưng Đạo - Hà Nội VỤ THCN - DN Mỏ đầu Giáo trình Cơ kỹ thuật biên soạn theo để cương Vụ THCN - DN, Bộ Giáo dục & Đào tạo xây dựng uà thông qua Nội dung biên soạn theo tỉnh thân ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức trọng toàn giáo trình có mối liên hệ lơgíc chặt chẽ Tuy uậy, giáo trình phần nội dung chuyên ngành đèo tạo người dạy, người học cần tham khảo thêm tài tiệu có liên quan đối uới ngành học để hi biên soạn, chúng tơi cố uiệc sử dụng giáo trình có hiệu hơn, gắng cập nhột biến thức có liên quan đến mơn học phù hợp uới đổi tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lý thuyết uới uấn để thực tế thường gặp sẵn xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Nội dụng giáo trình biên soạn uới dụng lượng 90 tiết, gồm ba phần: Phần một: GS TS Đỗ Sanh thực - gdm 11 chương từ chương đến chương 11 bao gồm nội dung thuộc lĩnh oục Cơ học uột rắn - Cơ học lý thuyết Phần hai: PGS TS Nguyễn Văn Vượng thực - gồm chương từ chương 19 đến chương 15 bao gồm nội dung thuộc lĩnh oực Sức bên uật liệu Phần ba: TS Phan Hữu Phúc thực - gầm 13 chương từ chương 16 đến chương 28 bao gâm nội dung thuộc lĩnh vue Chỉ tiết máy Trong trình sử dụng, tùy theo yêu cầu cụ thể điêu chỉnh số tiết mơi chương Trong giáo trình, chúng tơi khơng để nội dung thực tập chương, uì trang thiết bị phục uụ cho thực tập trường không đông Vì uậy, o trang thiết bị có trường uò khả tổ chức cho học sinh thực tập xi nghiệp bên ngồi mị nhà trường xây dựng thời lượng uà nội dụng thực tập cụ thể — Thời lượng thực tập thiểu nói chung khơng nên íI thời lượng học lý thuyết mơn Giáo trình biên soạn cho đối tượng học sinh THƠN, Công nhân lành nghệ bậc 3/7 va tài liệu tham khảo bổ ích cho sinh uiên Cao đẳng kỹ thuật Kỹ thuật uiên làm oiệc doanh nghiệp nhiều lĩnh tực khác Mặc dù chúng tơi cố gắng để tránh sai sót lúc biên soạn, chắn uẫn khiếm khuyết Rất mong nhận ý kiến đóng góp người sử dụng để lần tái sau hồn chỉnh Mọi gópý xin gửi : Nhà XBGD —81 Trân Hưng Đạo, Ha Nội CÁC TÁC GIẢ A- TINH HOC MỎ ĐẦU Tinh hoc vat rắn có nhiệm vụ nghiên cứu trạng thái cân vật rắn (vật rấn tuyệt đối) đưới tác dụng lực Hai vấn đề nghiên cứu là: Biến đổi hệ lực cho thành hệ lực khác tương đương với đơn giản Trên sở tìm dạng tương đương đơn giản hệ lực gọi dạng chuẩn hệ lực Thiết lập điều kiện hệ lực mà tác dụng vật rấn cân bằng, chúng gọi điều kiện cân hệ lực Để nghiên cứu vấn đề trước tiên cần nghiên cứu khái niệm định luật tĩnh học Chương CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC 1.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1 Vật rắn tuyệt đối Vật rấn tuyệt đối tập hợp vô hạn chất điểm mà khoảng cách hai điểm luôn không đổi Đây mơ hình đơn giản vật thể, xem xét biến dạng bỏ qua bé q khơng đóng vai trò quan trọng mục tiêu khảo sát Vật rấn tuyệt đối gọi tắt vật rắn 4.1.2 Cân Cân trạng thái đứng yên (không địch chuyển) vật rắn khảo sát Tuy nhiên đứng yên vật lại không đứng yên vật khác Do cần phải chọn vật làm chuẩn chung cho quan sát, vật gọi hệ quy chiếu Trong tĩnh học hệ quy chiếu chọn hệ quy chiếu quán tính, tức hệ quy chiếu thoả mãn định luật quán tính Galilê (ví dụ hệ quy chiếu đứng yên tuyệt đối), cân gọi cân tuyệt đối 1.1.3 Lực Lực tương tác vật mà kết gây nên biến đổi trạng thái chuyển động học vật thể (tức thay đổi vị trí, bao gồm biến đạng) mà cân trường hợp riêng Ví dụ, đưới tác dụng lực vật đứng yên chuyển sang chuyển động, vật chuyển động thẳng sang chuyển động không đều, Kinh nghiệm thực nghiệm xác nhận lực đặc trưng, yếu tố sau: a Điểm đặt lực: điểm mà vật nhận tác dụng từ vật khác b Phương chiêu lực: phương chiều chuyển động chất điểm (vật thể có kích thước vơ bé) từ trạng thái yên nghỉ tác động học c Cường độ lực: số đo độ mạnh yếu tương tác học Đơn vị lực Niutơn, ký hiệu N bội số như: kilơ N¡nton, ký hiệu 1a KN (1KN = 10° N), mega Niuton, ky hiéu 14 MN (1MN = 10" N) Mơ hình tốn học lực véctơ lực, ký hiệu E Điểm gốc (điểm đặt) véctơ lực điểm đặt lực, Phương chiều véctơ lực phương chiều tác dụng lực Môdun vécto luc biéu dién cường độ tác dụng lực (với tì lệ xích chọn đường tác dụng lực FA ae ~ trước) Giá mang véctơ lực fea tye tác dụng lực Hình 1.1, Biểu điễn lực tác dụng lên vật thể 1.1.4 Các định nghĩa khác a Hệ lực: tập hợp nhiều lực tá dụng lên vật rắn: — ne O(F,,F) , Fy) (hình 1,2) Tuỳ lực thuộc đường tác dụng nằm mặt Fy Ñ phẳng hay khơng mặt phẳng có hệ lực phẳng hay hệ lực không gian Cũng tuỳ thuộc đường tác dụng gặp song song với ta có hệ lực đồng quy hình 1.3), hay hệ lực song song (hình 1,4) F5 Fa Hình 1.2 Hệ lực tác dụng lên vật thể F, Fs SỜ Fs Fy F, Hình L3 ˆ—_ F, Hình Hai hệ lực gọi tương đương chúng gây cho vật rắn trạng thái chuyển động học (hình 1.5) _ Kí hiệu: @Œ4.E2, = (¡.022 EN ðy) ) Fs F; Fs % P2 4, $ 4, Hink 15 Hợp lực hệ: lực tương đương với hệ lực Gọi R hợp lực E, hệ lực OF, Fy FN) F = (hình 1.6): R=oŒ.E¿ ÊN) Hệ lực cân bằng: hệ lực mà tác dụng r„ vật rắn nằm vị trí cân bằng: ọŒ\,F2, EN) =0 Fs Hình 16 b Ngẫu lực: hệ lực gồm hai lực song song, ngược chiều cường độ (hình 1.7) Một ngẫu lực đặc trưng yếu tố sau: - Mặt phẳng tác dụng ngẫu lực mặt phẳng chứa hai lực thành phần ngẫu lực, gọi tất mặt phẳng ngẫu lực - Chiêu quay ngẫu lực mặt phẳng ngẫu lực: thuận với chiều kim đồng hỗ ngược lại - Cường độ tác dụng ngẫu lực: đặc trưng tích số F.d gọi trị số mômen ngẫu lực, F trị số lực thành phần, d khoảng cách vng góc hai lực thành phân, gọi tay đòn ngẫu lực Đơn vị ngẫu lực Niutơn-mét, ký hiệu Nm bội số 3t kilơniutơn.mét (KN.m), meganiutơn.mét (MN.m) Hình 1.7 Hình 1.8 Trong hệ lực khơng gian ngẫu lực biểu diễn véctơ mômen ngẫu lực, ký hiệu m, xác định (hình 1.8): - Phuong: vng góc với mặt phẳng ngẫu lực - Chiểu: nhìn từ xuống gốc véctơ thấy chiều quay ngẫu lực ngược chiều quay kim đồng hồ ~ Môđun véctơ mômen ngẫu lực trị số mômen ngẫu lực, tức F.d Quy ước gốc véctơ m nằm mặt phẳng ngẫu lực Trong trường hợp ngẫu lực tác dụng mặt phẳng mặt phẳng song song với nhau, ngẫu lực biểu diễn qua mômen đại số ngầu lực, ký hiệu m = # F.d, lấy dấu “+” chiều quay ngẫu lực ngược chiều kim đồng hồ lấy dấu “-” trường hợp ngược lại Thí dụ (hình 1.9): m =+E, dị, mạ =-F; dạ; mạ =+F; d; c Liên kết phần liên kết (hình 1.10a, b) a) Hình 1.9 ?) Hình 110 Liên kết điều kiện ràng buộc di chuyển vật Trong tĩnh học điêu kiện ràng buộc thực tiếp xúc nối (bản lề, dây, ) trực tiếp vật Các vật chịu liên kết gọi vật không tự Lực tác dụng tương hỗ vật liên kết với gọi lực liên kết Các lực lực liên kết gọi lực đặt vào (lực hoạt động) Đối với vật lực vật khác tác dụng lên gọi phản lực liên kết, cịn lực tác dụng lên vật liên kết với (thường liên kết tựa) gọi áp lực (hình 1.11a, b) ⁄ a) Hình 111 5) 1.2 CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC Định luật (định luật bai lực cân bằng): Điều kiện cần đủ để vật rấn nằm cân tác dụng hai lực hai lực có đường tác dụng, ngược chiều cường g6 độ =F F F Hình 1.12 F ... đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Nội dụng giáo trình biên soạn uới dụng lượng 90 tiết, gồm ba phần: Phần một: GS TS Đỗ Sanh thực - gdm 11 chương từ chương đến chương 11 bao gồm nội dung... cân bằng, (hình 1. 18) Vật biến dạng cân Hình 1. 16 Se Hinh 1. 17 Như điều dụng nhiên làm cho Vật rắn cân Hình 1. 18 Or ioe Vật rắn cân Vật biến dạng cân trở nên không cân Hink 1. 19 hệ lực tác dụng... trường uà bạn đọc để giáo trình biên soạn tiếp lần tới sau có chất lượng tốt Mọi góp ý xin gửi uê NXB Giáo duc — 81 Trên Hưng Đạo - Hà Nội VỤ THCN - DN Mỏ đầu Giáo trình Cơ kỹ thuật biên soạn theo