Mục tiêu của Giáo trình Cơ kỹ thuật là trình bày được các khái niệm cơ bản trong cơ học kỹ thuật; trình bày được phương pháp tổng hợp và phân tích lực; phân tích được chuyển động của vật rắn. Mời các bạn cùng tham khảo!
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên trích dụng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Cơ khí ngành có lịch sử lâu đời, chiếm phần lớn cấu hoạt động kinh tế xã hội Ngành khí tham gia vào dải rộng công việc sản xuất bao gồm từ khai khống, hình thành vật liệu, gia cơng thiết bị, chế tạo máy móc điều hành hệ thống sản xuất cơng nghiệp Trong ngành cơng nghệ tơ có bƣớc phát triển vƣợt bậc cải tiến thiết kế chịu lực Nhằm đáp ứng nhu cầu giảng dạy, học tập, nghiên cứu cách tính tốn chịu lực, kiểm tra điều kiện làm việc, thiết kế , tính tốn chịu lực …… dành nhiều thời gian nghiên cứu, sƣu tầm tài liệu biên soạn giáo trình Cơ kỹ thuật với mong muốn phục vụ giảng dạy nghề công nghệ ô tô Trƣờng Cao đẳng nghề An Giang Giáo trình đƣợc trình bày theo chƣơng trình chi tiết đƣợc trƣờng xây dựng năm 2017, sau phần lý thuyết bài, có trình bày cách giải số toán liên quan Cuối có câu hỏi lý thuyết để kiểm tra kiến thức, sau tập đƣợc xếp từ đơn giản đến phức tạp Tuy có nhiều cố gắng nghiên cứu biên soạn, nhƣng giáo trình chắn không tránh khỏi khiếm khuyết, mong đƣợc đóng góp từ đọc giả để giáo trình ngày đƣợc hoàn thiện An Giang, ngày 20 tháng 05 năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên: Lê Ngọc Ngân MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU………………………………………………… ……1 MỤC LỤC……………………………………………………………….2 Bài mở đầu: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ KỸ THUẬT I MỤC TIÊU MÔN HỌC II CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Chƣơng 1: CƠ HỌC LÝ THUYẾT - TĨNH HỌC Bài 1: CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC I.VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI II CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC III PHẢN LỰC LIÊN KẾT Bài 2: LỰC I LỰC 12 II HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUI 13 III HỆ LỰC PHẲNG SONG SONG 21 Bài 3: MÔ MEN I.MÔ MEN CỦA LỰC ĐỐI VỚI MỘT ĐIỂM 25 II NGẪU LỰC 27 III ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG 28 Chƣơng 2: SỨC BỀN VẬT LIỆU Bài 4: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ SỨC BỀN VẬT LIỆU I.NHIỆM VỤ, ĐỐI TƢỢNG 34 II GIẢ THUYẾT VỀ SỨC BỀN VẬT LIỆU 34 III NGOẠI LỰC, NỘI LỰC 35 IV ỨNG SUẤT, PHƢƠNG PHÁP MẶT CẮT 36 Bài 5: KÉO VÀ NÉN I.KHÁI NIỆM VỀ KÉO NÉN 38 II BIẾN DẠNG, ĐỊNH LUẬT HÚC 39 III TÍNH TỐN VỀ KÉO NÉN 41 Bài 6: CẮT DẬP I.CẮT 46 II DẬP 47 Bài 7: XOẮN I.KHÁI NIỆM VỀ XOẮN 50 II ỨNG SUẤT TRÊN MẶT CẮT THANH CHỊU XOẮN 51 III TÍNH TỐN VỀ XOẮN 52 Bài 8: UỐN I.KHÁI NIỆM VỀ UỐN 55 II ỨNG SUẤT TRÊN MẶT CẮT CỦA DẦM CHỊU UỐN 58 III TÍNH TOÁN VỀ UỐN 60 Chƣơng 3: CHI TIẾT MÁY Bài 9: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ CẤU VÀ MÁY I.KHÂU, KHỚP, CHUỖI 67 II MÁY, CƠ CẤU 69 Bài 10: CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG ĂN KHỚP I.TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 72 II TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 75 III TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 77 CHƢƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: CƠ KỸ THUẬT Mã môn học: MH 10 Thời gian thực môn học: 45 (Lý thuyết: 16 ;Thực hành: 21 giờ, Kiểm tra giờ, ôn tập giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: Vị trí: Mơn học đƣợc bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 08, MH 11, MH 12, MH 13, MH 14 Tính chất: Là môn học kỹ thuật sở bắt buộc II MỤC TIÊU CỦA MƠN HỌC: 1.Về kiến thức: - Trình bày đƣợc khái niệm học kỹ thuật - Trình bày đƣợc phƣơng pháp tổng hợp phân tích lực - Phân tích đƣợc chuyển động vật rắn 2.Về kỹ năng: - Tính tốn đƣợc thông số nội lực, ứng suất biến dạng vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn toán đơn giản - Chuyển đổi đƣợc khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản - Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng cấu truyền động 3.Về lực tự chủ trách nhiệm: - Tuân thủ quy định học tập làm đầy đủ tập nhà - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận Bài mở đầu: GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC A Mục tiêu: Sau học xong này, ngƣời học có khả năng: - Khái quát đƣợc nội dung môn học - Nắm đƣợc yêu cầu môn học - Xác định đƣợc tầm quan trọng mơn học để có thái độ học tập đắn B Nội dung: I MỤC TIÊU MƠN HỌC Kiến thức - Trình bày đƣợc khái niệm học kỹ thuật - Trình bày đƣợc phƣơng pháp tổng hợp phân tích lực - Tính tốn biến dạng, kiểm tra bền chịu kéo, nén, cắt dập, xoắn, uốn Kỹ - Tính tốn đƣợc thơng số nội lực, ứng suất biến dạng vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn toán đơn giản - Chuyển đổi đƣợc khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản - Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng cấu truyền động (truyền động bánh răng, bánh đai, xích) Thái độ - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận - Năng lực tự chủ trách nhiệm - Chấp hành nghiêm túc quy định học làm đầy đủ tập nhà * Điều kiện đƣợc thi kết thúc mơn: - Tham gia 70% số mơn học - Điểm trung bình chung khơng dƣới 5,0 - II CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Khái niệm học lý thuyết- tĩnh học a Đối tƣợng nghiên cứu: Vật rắn tuyệt đối b Nôi dung: Các tiên đề tĩnh học Lực Mơmen c Mục tiêu + Trình bày đƣợc khái niệm học + Trình bày đƣợc phƣơng pháp tổng hợp phân tích lực + Phân tích đƣợc chuyển động vật rắn + Tính tốn đƣợc áp lực, phản lực theo yêu cầu Khái niệm sức bền vật liệu a Đối tƣợng nghiên cứu: Các có tiết diện mặt cắt chịu tải trọng b Nội dung: - Kéo – nén (đúng tâm) - Cắt – dập - Xoắn túy - Uốn c Mục tiêu: + Trình bày đƣợc khái niệm sức bền vật liệu + Tính tốn đƣợc thông số nội lực, ứng suất biến dạng vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn toán đơn giản Chi tiết máy: a Đối tƣợng nghiên cứu: Các khâu, khớp, chuỗi, cấu, chi tiết máy b Nội dung: - Truyền động đai - Truyền động xích - Truyền động bánh c Mục tiêu: + Trình bày đƣợc khái niệm chi tiết máy + Giải thích đƣợc khái niệm khâu, chi tiết máy, khớp động, chuỗi động, cấu, máy + Trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng cấu truyền động Tài liệu tham khảo: - Giáo trình mơn học Cơ ứng dụng Tổng cục dạy nghề ban hành - Đỗ Sanh - Giáo trình Cơ ứng dụng - NXB GD - 2002 - Nguyễn Khang - Cơ học ứng dụng - NXB GD – 2005 - Giáo trình kỹ thuật ( phần tĩnh học, động học ) Nguyễn Trọng ( chủ biên ), Tổng danh đạo, Lê Thị Hoàng Yến – Nhà xuất Khoa học kỹ thuật - Cơ kỹ thuật, nhà xuất Giáo dục Giáo trình kỹ thuật, vụ trung học chuyên nghiệp dạy nghề, Nhà xuất Giáo dục Chƣơng 1: CƠ HỌC LÝ THUYẾT - TĨNH HỌC Bài 1: CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC B A Mục tiêu: Trình bày đƣợc đối tƣợng nghiên cứu học lý thuyết Trình bày đƣợc khái niệm vật rắn tuyệt đối, lực, cách biểu diễn lực, tiên đề tĩnh học Trình bày khái niệm liên kết phản lực liên kết Biết đƣợc liên kết giải phóng liên kết Phân tích đầy đủ xác lực tác dụng lên vật giải phóng chúng khỏi liên kết Nội dung: I VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI: Vật rắn tuyệt đối vật mà khoảng cách hai điểm vật ln khơng đổi tức vật có dạng hình học vật khơng đổi Trong thực tế khơng có vật rắn tuyệt đối, tác dụng lực vào vật khoảng cách hai điểm chọn trƣớc có thay đổi nhƣng để đơn giản tính tốn ngƣời ta xem vật rắn tuyệt đối II CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC: Tiên đề 1: Tiên đề hai lực cân F1 A B F2 F1 A B F2 Hình 1-1 Điều kiện cần đủ để hai lực tác dụng lên vật rắn đƣợc cân chúng phải trực đối Tiên đề 2: Tiên đề thêm, bớt hai lực cân (hình 1-1) Tác dụng hệ lực lên vật rắn không thay đổi thêm vào ( hay bớt ) hai lực cân Hệ quả: Tác dụng lực lên vật rắn không thay đổi trƣợt lên đƣờng tác dụng Tiên đề 3: Tiên đề hình bình hành lực (hình 1-2) Hai lực đặt điểm tƣơng đƣơng với lực đặt điểm đƣợc biểu diễn đƣờng chéo hình bình hành mà hai cạnh hai cạnh cho Tiên đề 4: Tiên đề tƣơng tác (hình 1-3) Lực tƣơng tác phản lực hai lực trực đối III LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT Vật liên kết vật chịu liên kết Gọi vật tự di chuyển khơng bị vật khác cản trở, vật tự đƣợc gọi vật không chịu liên kết Ngƣợc lại, vật không tự vài phƣơng chuyển động bị cản trở, vật khơng tự cịn đƣợc gọi vật chịu liên kết vật khảo sát Những điều kiện cản trở chuyển động vật đƣợc gọi liên kết, điều kiện đƣợc thể tiếp xúc trực tiếp hai vật Ví dụ: sách đặt bàn sách vật khảo sát bàn vật gây liên kết Phản lực liên kết: Do tác dụng tƣơng hỗ, mối liên kết có lực tác dụng vào vật khảo sát ( lực gây liên kết đặt vào) lực ngăn trở chuyển động vật, ta gọi phản lực liên kết Phản lực liên kết xuất để cản trở chuyển động vật Các quy tắc phản lực: + Phản lực nằm ngƣợc với hƣớng mà NB theo chuyển động bị cản trở + Nếu theo phƣơng NA chuyển động khơng bị cản trở ( N phƣơng tiếp tuyến ) có nghĩa B phản lực vng góc với phƣơng ( theo phƣơng khơng có phản lực A ) Hình 1-4 Phản lực có tính chất: Đƣợc đặt lên vật khảo sát chỗ tiếp xúc N với vật gây liên kết F2 Cùng phƣơng ngƣợc chiều với R chuyển động bị cản trở vật khảo sát F Trị số phụ thuộc vào lực tác dụng F2 lên vật khảo sát Hình 1-2 Hình 1-3 Các liên kết bản: a Liên kết hồn tồn trơn (hay liên kết tựa) ( khơng có ma sát ) (hình 1-4) Liên kết hồn tồn trơn ( gọi liên kết tựa ) cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng vng góc với mặt tiếp xúc chung vật khảo sát vật gây liên kết Vì phản lực có phƣơng vng góc với mặt tiếp xúc chung, có chiều phía vật khảo sát Ký hiệu: N b Liên kết mềm: (hình 1-5) Liên kết mềm cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng dây Phản lực có phƣơng theo dây, ký hiệu : T A SC SA B c Liên kết thanh: (hình 1-6) Liên kết cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng Phản lực có phƣơng dọc theo thanh, ký hiệu S y MA XA A P B Hình 1-6 hình 1-7 d Liên kết lề (hình 1-7) Gối đỡ lề di động: Phản lực gốiđỡ lề di động có phƣơng nhƣ liên kết tựa, đặt tâm lề Ký hiệu Y (ổ bi máy suốt ) Gối đỡ lề cố định: Bản lề cố định cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng nằm ngang phƣơng thẳng đứng Vì phản lực có hai thành phần X Y ( phản lực tồn phần R) Giải phóng liên kết: Khi khảo sát vật rắn, ta phải tách vật rắn khỏi liên kết xác định hệ lực tác dụng lên vật rắn Muốn ta lần lƣợt thay liên kết phản lực tƣơng ứng, cơng việc đƣợc gọi giải phóng liên kết a) A T B TA B y y N N TB y b) P B P Hình 1-5 Y R X x Hình 1-7 Ví dụ Quả cầu đồng chất có trọng lƣợng P đƣợc treo vào mặt tƣờng nhẵn thẳng đứng nhờ dây OA Hãy đặt tất lực tác dụng lên cầu Bài giải Khảo sát cầu Các lực tác dụng lên cầu có: Trọng lực P đặt tâm O hƣớng thẳng đứng xuống dƣới Phản lực liên kết tựa N C tƣờng đặt C, hƣớng vào tâm cầu Lực căng T đặt O hƣớng A Nhƣ vậy, hệ lực tác dụng lên cầu A ( P, N C , T ) Chú ý: T Để cho gọn, sau ta vẽ phản lực lực cho vào hình vẽ có liên kết Câu hỏi, tập: Lất vài ví dụ minh họa lực tác dụng phản lực Ngƣời ta biểu diễn lực có giá trị 300N độ dài 10mm Hỏi lực có độ dài 18mm có giá trị bao nhiêu? N B O P Hình ví dụ Câu hỏi: Khi vật coi vật rắn tuyệt đối Lực gì? Cách biểu diễn lực Điều kiện để hai lực tác dụng vào vật rắn đƣợc cân bằng? Bài tập: Ngƣời ta biểu diễn lực có trị số 300N độ dài 10mm Vậy lực có độ dài 18mm có trị số bao nhiêu? ĐS: 540N Ở điểm A giá gồm hai AB AC ngƣời ta treo vật có trọng lƣợng P Hãy xác định hệ lực tác dụng lên mút A Thanh đồng chất AB có trọng lƣợng P đƣợc treo vào điểm cố định C hai dây AC BC Hãy xác định hệ lực tác dụng lên AB Thanh đồng chất AB có trọng lƣợng P, A bắt lề cố định tựa lên mặt cầu nhẵn C Xác định hệ lực tác dụng lên AB Xác định hệ lực tác dụng lên dầm AB, biết dầm có trọng lƣợng P Thanh đồng chất AB trọng lƣợng P tựa mặt phẳng ngang điểm A Thanh nghiêng góc 60o so với phƣơng nằm ngang Ngoài ta đƣợc giữ hai điểm C D Hãy xác định hệ lực tác dụng lên 10 Bài 10: CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG ĂN KHỚP A Mục tiêu: Sau học xong ngƣời học có khả năng: - Trình bày đƣợc loại truyền động đai, xích, bánh - Tính tốn đƣợc giá trị có liên quan đến truyền động đai, xích, bánh (tỉ số truyền, số vịng quay trục, số răng) - Tuân thủ qui định truyền động B Nội dung: I-TRUYỀN ĐỘNG ĐAI 1.Khái niệm 1.1.Nguyên lý truyền động Cơ cấu truyền động dây đai cấu dùng để truyền chuyển động quay hai trục nhờ lực ma sát bánh với dây đai (h.10-1) Về phân loại, có nhiều kiểu truyền động đai, sau lọai thông dụng: đai thƣờng, đai chéo, nửa chéo, góc Truyền động đai thường (h.10-2a), thƣờng dùng nhất, có trục song song hai bánh quay chiều Để làm w2 việc tốt (tăng góc ơm đai w1 bánh đai) nên đặt nhánh chùng D2 D1 đai lên Truyền động đai chéo (h.10-2b), dùng để truyền động hai trục song song, hai bánh quay ngƣợc chiều Trong loại góc ơm tăng lên nhƣng có nhƣợc điểm đai mau mòn cọ xát chỗ bắt chéo Hình 10-1 72 D2 DC D1 Hì nh 103 Hình 10-4 hình 10-5 a) b) Truyền c) d) động nửa chéo (h.10-2c), dùng để truyền chuyển động hai trục chéo (thƣờng góc Hình 10-2 90o) Để tránh trƣợt đai ngồi bánh, phải bố trí nhƣ hình vẽ, đai vào bánh đƣờng tâm đai phải nằm mặt phẳng trung tâm bánh Góc hợp đƣờng 73 tâm nhánh mặt phẳng trung tâm bánh < 25o Loại truyền động làm việc đƣợc chiều Truyền động góc (h.10-2d), dùng để truyền chuyển động hai trục cắt (thƣờng vng góc), cần có bánh đổi hƣớng làm việc hai chiều Khi cần thiết sử dụng truyền động chéo, nửa chéo truyền động góc, cạnh đai mau mịn, bánh đai cần rộng, khơng dùng đƣợc đai có tiết diện lớn Trong trình làm việc, đai giãn dần cần có biện pháp điều chỉnh sức căng đai (tăng sức căng) Sau bị chùng cắt bớt nối lại (chỉ dùng với đai dẹt); Dùng bánh căng đai (h.10-3) lắp vào nhánh chùng lắp gần bánh nhỏ; Thay đổi khoảng cách hai trục nhƣ di chuyển hai trục để điều chỉnh sức căng đai.Trên hình 10-4 điều chỉnh nhờ vít đẩy động điện trƣợt rãnh cịn hình 10-5 nhờ trọng lƣợng thân động điện vít 1.2.Các loại đai truyền Theo hình dạng tiết diện đai gồm ba loại: đai dẹt, đai tròn đai thang a) Đai dẹt Đai da, gồm hai loại: lớp hai lớp dán khâu với Đai da bền, chịu tải cao, chịu va đập có tính đàn hồi Nhƣợc điểm đắt, khơng dùng nơi có axit, ẩm ƣớt Đai vải cao su, gồm nhiều lớp vải cao su sunfua hóa Đai có sức bền lớn đàn hồi cao, bị ảnh hƣởng thay đổi nhiệt độ, độ ẩm đƣợc dùng rộng rãi, khơng cho đai dính dầu hỏng cao Hình 10-6 su Đai vải, lớp khâu nhiều lớp Đai có khối lƣợng nhỏ, giá rẻ, thích hợp truyền động có vận tốc cao, cơng suất nhỏ, bánh đai có đƣờng kính nhỏ Tuổi thọ thấp, khơng dùng nơi ẩm, nhiệt độ cao b) Đai hình thang Loại đai có tiết diện hình thang, mặt làm việc hai mặt bên, ép vào rãnh có tiết diện hình thang bánh đại: nhờ tác dụng chéo đai nên ma sát đai bánh đai tăng lên Cấu tạo đai thang gồm phần sau (h.10-6): Lớp vải cao su nằm lớp cao su, chịu kéo; Lớp sợi tẩm cao su lớp chịu tải chủ yếu; Lớp cao su nằm dƣới lớp cao su 2, chịu nén; 74 Lớp vải cao su bọc quanh đai Đai thang chế tạo thành vòng liền nên làm việc ổn định 2.Tỉ số truyền Trong truyền động đai, có hai dạng trƣợt đai bánh đai: trƣợt đàn hồi trƣợt trơn Trƣợt đàn hồi xảy đàn hồi đai làm việc, trƣợt trơn xảy truyền bị tải Do trƣợt đàn hồi nên tỉ số truyền không ổn định i= n1 D2 n D1 (1 ) (10-1) đó: n1, n2 – số vịng quay phút trục dẫn trục bị dẫn D1, D2 – đƣờng kính bánh đai dẫn bị dẫn – hệ số trƣợt đàn hồi, – 0,01 – 0,02 Trong phép tính gần bỏ qua hệ số trƣợt, nên: i= n1 D2 n D1 (1 ) (10-2) Thông thƣờng tỉ số truyền I đai dẹt thƣờng không 5, với đai thang không 10 3.Ƣu, nhƣợc điểm Ƣu điểm: Truyền chuyển động quay hai trục xa (đến 15m); Làm việc khơng gây ồn; Giữ an tồn cho tiết khác bị tải, lúc đai trƣợt bánh; Giá thành hạ, kết cấu đơn giản, dễ bảo quản Nhƣợc điểm: Kích thƣớc lớn; Tỉ số truyền không ổn định; Lực tác động lên trục lớn phải căng đai; Tuổi thọ thấp làm việc tốc độ cao II.TRUYỀN ĐỘNG XÍCH 1.Khái niệm 1.1.Nguyên lý truyền động Hình 10-7 Xích chuỗi mắt xích nối với lề Xích truyền chuyển động quay từ trục dẫn đến trục bị dẫn nhờ ăn khớp mắt xích với đĩa 75 Bộ truyền xích đơn giản gồm hai đĩa xích xích (h.10-7), có dùng xích để truyền động từ đĩa dẫn sang nhiều đĩa bị dẫn Ngồi ra, cịn có thiết bị phụ nhƣ căng xích, bơi trơn, hộp che 1.2.Phân loại Theo cơng gồm có: Xích trục, làm việc với vận tốc thấp (< 0,25m/s) tải trọng lớn, đƣợc dùng puli, tời… Cấu tạo vòng phẳng nối lại với Xích kéo, làm việc với vận tốc < 2m/s, dùng để vận chuyển vật nặng băng tải, thang máy… Xích truyền động, làm việc với vận tốc cao gồm xích ống lăn dãy, hai dãy… 2.Tỉ số truyền động Cơng thức tính tỉ số truyền xích tƣơng tự nhƣ cơng thức cặp bánh răng: i12 = n1 Z n Z1 (10-3) đó: n1, n2 số vòng quay phút đĩa dẫn đĩa bị dẫn Z1, Z2 số đĩa dẫn đĩa bị dẫn Tỉ số truyền bị hạn chế khn khổ kích thƣớc truyền, góc ơm số đĩa xích, thơng thƣờng i < Chú ý: Vận tốc đĩa xích tăng đĩa chóng mịn, tải trọng động lớn xích làm việc ồn nên thƣờng lấy vận tốc xích khơng q 15m/s Răng đĩa xích bị mịn nhanh, va đập mặt xích vào đĩa tăng xích làm việc ồn 3.Phạm vi ứng dụng Cơ cấu xích đƣợc dùng trƣờng hợp: a) Các trục có khoảng cách trung bình, dùng bánh phải thêm bánh trung gian thêm cấp phụ không cần thiết b) Yêu cầu kích thƣớc tƣơng đối nhỏ gọn làm việc khơng trƣợt (vì khơng dùng đƣợc truyền động đai) Truyền động xích đƣợc dùng nhiều máy vận chuyển (xe đạp, xích tải…), máy nơng nghiệp…Trong ngành chế tạo máy, xích đƣợc dùng vận chuyển vật nặng 4.Ƣu, nhƣợc điểm Có thể truyền động trục cách xa, đến 8m; 76 Có kích thƣớc nhỏ so với truyền động đai; Khơng có trƣợt nhƣ truyền động đai; Hiệu suất cao, đạt đến 98% đƣợc chăm sóc tốt sử dụntg hết khả tải; Lực tác dụng lên trục nhỏ so với truyền động đai; Có thể truyền chuyển độg lúc cho nhiều trục Các nhược điểm: Chế tạo lắp ráp xác so với truyền đai, yêu cầu chăm sóc phức tạp; Chóng mịn, bơi trơn khơng tốt làm việc nơi có nhiều bụi; Vận tốc tức thời A 2(z2) xích đĩa bị dẫn Pt không ổn định, 1(z1 ) Pt số đĩa răngít; w2 On làm việc; d2 w1 Giá thành cao O1 d1 P O2 III TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG 1.Khái niệm 1.1.Nguyên lý truyền Hình 10-8 động Cơ cấu bánh dùng để truyền chuyển động quay hai trục theo tỉ số truyền nhờ ăn khớp trực tiếp hai khâu có b gọi bánh Ví dụ: Lƣợc đồ cấu tạo cấu bánh (h.10-8), bánh dẫn có tốc độ góc w1 truyền cho bánh bị dẫn có tốc độ góc w2 Hình 10-9 Khoảng cách hai trục quay ký hiệuA, Pt bƣớc răng, d1 d2 đƣờng kính vịng chia, hai bánh ăn khơp chuẩn hai vịng chia hai bánh tiếp xúc với (vòng chia trùng với vòng lăn bánh răng), z1, z2 số 77 Pt et 1.2.Phân loại Theo vị trí hai trục st dẫn động bị dẫn, ta có cấu bánh phẳng h hf cấu bánh không gian ri Cơ cấu bánh phẳng re r dùng để truyền chuyển động quay hai trục song song, gồm: *Bánh trụ thẳng, đƣờng song song với trục *Bánh trụ nghiêng, đƣờng nghiêng với trục góc b Hình 10-10 *Bánh trụ chữ V Nếu hai bánh ăn khớp ngồi trục bị dẫn quay ngƣợc chiều với trục dẫn, hai bánh ăn khớp hai trục quay chiều Trong bánh phẳng (h.10-10) khoảng trống hai gọi rãnh răng, ký hiệu et Hai cạnh bên hai đoạn đƣờng cong gọi biên dạng (còn gọi sườn răng) Cung hai sƣờn gọi chiều dày răng, ký hiệu St Cung hai sƣờn phía hai liền gọi bước răng, ký hiệu Pt (Pt = et + St) Trên hình vẽ, h chiều cao răng, h = + hf = re – ri, với re bán kính vịng đỉnh ri bán kính vịng đáy Cơ cấu bánh không gian dùng để truyền chuyển động quay hai trục không song song, gồm: *Hai trục cắt nhau, dùng truyền động bánh côn (răng thẳng, cong nghiêng) *Hai trục chéo nhau, dùng truyền động bánh trụ chéo bánh côn chéo 2.Tỉ số truyền động 2.1.Tỉ số truyền động cặp bánh Cơ cấu bánh có dạng đơn giản cặp bánh truyền động để đạt tỉ lệ vận tốc định hai trục Tỉ số vận tốc góc 78 trục dẫn bị dẫn cặp bánh đƣợc gọi tỉ số truyền truyền động cặp bánh răng, ký hiệu i i12 = w1 n1 Z w2 n Z1 (10-4) đó: i12 gọi tỉ số truyền động trục dẫn I trục bị dẫn II n12 số vòng quay phút bánh bánh Z1, Z2 số báng báng Trong công thức trên, lấy dấu (+) ăn khớp (quay chiều), lấy dấu (-) ăn khớp (quay ngƣợc chiều) qui ƣớc dùng cho cặp bánh phẳng 2.2.Tỉ số truyền hệ thống bánh thƣờng Hệ bánh thường hệ gồm bánh tất bánh quay quanh trục cố định Z5 V Z4 IV Z3 Z'4 III Z'3 Z2 II Z'2 I Z1 Hình 10-11 79 a) b) II I I II trái chiều II I I II chiều c) II I I II trái chiều Hình 10-12 Xét hệ bánh thƣờng gồm bốn cặp bánh (Z1, Z2); ( Z'2 , Z3); ( Z'3 , Z4) ( Z'4 , Z5) (h.10-11) truyền động nối tiếp từ trụ dẫn I đến trục bị dẫn V qua trục trung gian II, III IV Tỉ số truyền hệ tỉ số vận tốc trục dẫn I trục bị dẫn V: w n i15 = w5 n5 Trong đó, tỉ số truyền cặp bánh là: w1 Z - , w2 Z1 w Z i23 = - '3 , w3 Z2 i12 = w3 Z - 4' , w4 Z3 w4 Z5 i45 = - ' w5 Z4 i34 = Nhân tỉ số truyền với nhau, ta có: i12 i23 i34 i45 = Z Z Z Z w1 w2 w3 w4 w = = (-1)4 '3 4' '5 Z1 Z Z3 Z w2 w3 w4 w5 w5 Biểu thức cơng thức để tính tỉ số truyền hệ bánh i15 Hay i15 = Z Z Z Z w1 = (-1)4 '3 4' '5 w5 Z1 Z Z3 Z Tổng quát với hệ bánh có số bánh từ đến k là: 80 i1k = i12 i23 … i(k-1)k Hay i1k = (10-5) Z Z Z w1 = (-1)m '3 ' k wk Z1 Z Z k -1 (10-6) đó: m số cặp bánh ăn khớp w1 n1 wk n k Ví dụ 10-1 Cho hệ bánh thƣờng nhƣ hình 19-11 Hãy tính tỉ số truyền hệ vận tốc góc trục bị dẫn V biết: n1 = 1200vg/ph Z1 = 20; Z2 = 30; Z’2 = 40; Z3 = 50; Z’3 = 25; Z4 = 50; Z’4 = 30; Z5 = 24 Bài giải Ap dụng công thức tổng quát để tính tỉ số truyền cho hệ bánh (cơng thức 10-6) vào trƣờng hợp Với k = 5, ta có: i15 = Z Z Z Z n1 30 50 50 24 = (-1)4 '3 4' '5 = (-1)4 Z1 Z Z3 Z 20 40 25 30 n5 n1 n1 1200 400vg / ph Suy ra: n5 = i15 3 Trục V trục I quay chiều Chú ý Trong công thức (19-3), hệ bánh có cặp bánh ăn khớp khơng tính vào số mũ m Nghĩa tổng số cặp bánh n mà số cặp bánh ăn khớp p, thì: m=n -p Trƣờng hợp cặp bánh khơng gian (bánh cơn) số mũ m cơng thức (19-3) khơng Lúc phải xét dấu cụ thể cho trục hình vẽ phƣơng pháp qui ƣớc Xem ví dụ hình (h.1012a, b, c) Trong số trƣờng hợp hệ bánh có bố trí bánh cặp bánh nhằm chủ yếu biến đổi chiều quay trục, nhằm “nối động “ trục xa khơng có mục đích thay đổi tỉ số truyền (h.10-13a,b 10-14) Những bánh gọi bánh trung gian Số Zi chúng chọn tùy ý bảo đảm tiêu ăn khớp nối động khoảng cách trục 81 Trên hình (10-13a) truyền động trục I trục IV thông qua hai trục trung gian II, III hai bánh trung gian Z2 Z3, ta có: i14 = Z Z Z Z n1 = (-1)3 - n4 Z1 Z Z3 Z1 Trên hình (10-13b) truyền động trục A trục B, nhằm đổi chiều quay trục B (bánh Z4) thông qua cặp bánh trung gian Z2 Z3 cách điều khiển cần gạt K Khi cho Z2 ăn khớp với Z1, ta có: iAB = n A n1 Z Z Z Z = (-1)3 - nB n4 Z1 Z2 Z3 Z1 cho Z3 ăn khớp với Z1 (lúc Z2 chạy khơng), ta có: iAB = n A n1 Z Z Z = (-1)2 nB n4 Z1 Z3 Z1 Hình (19-7) lƣợc đồ hệ bánh gồm khối bánh hình tháp (có bánh Z1, Z2… Z12) lắp trục dẫn I truyền cho trục bị dẫn II (có lắp bánh Z0) thông qua bánh trung gian E đƣợc đìều khiển tay gạt C (D khóa hãm) Bánh Z0 trƣợt dọc trục II Bộ truyền kiểu truyền động từ trục dẫn I có tốc độ góc khơng đổi làm cho trục bị dẫn II có 12 tốc độ góc khác nhau: i112 a) n1 Z Z Z = (-1)2 E ; Z1 Z E Z1 n2 b) Z1 I Z1 A Z2 82 II Z3 Z2 i12 n1 Z = …; Z2 n3 i12 12 = Z0 Z12 Ví dụ 19-2 Cho hệ bánh nhƣ hình vẽ Biết trục dẫn quay n1 = 400vg/ph bánh có số nhƣ sau: Z1 = 24; Z2 = 40; Z’2 = 25; Z3 = 60; Z4 = 32; Z’4 = 60; Z5 = 30; Z’5 = 42; Z6 = 50 Z7 = 36 Tính tốc độ trục 3, Bài giải 1)Xác định tốc độ góc trục n Z Z i13 = (1)2 '3 n3 Z1 Z Z1 Z'2 24 25 400 100vg / ph n3 = n1 Z Z3 40 60 2)Xác định tốc độ góc trục n Z Z Z Z i16 = (1)4 '4 '5 6' n6 Z1 Z Z Z 83 Hay i16 = Từ rút ra: n6 = n1 n1 Z Z (1) 4 6' n6 Z1 Z Z1 Z'4 24 60 400 360vg / ph Z4 Z6 32 50 3)Xác định tốc độ góc trục n Z Z Z Z i17 = (1)4 '5 '7 n7 Hay Z1 Z Z Z n Z Z Z i17 = '5 '7 n Z1 Z Z Từ rút ra: Z Z' Z' 24 60 42 n7 = n1 400 700vg / ph Z Z5 Z7 32 30 36 Kết chứng tỏ trục 3, 6, quay chiều với trục dẫn Truyền động từ trục đến trục có chung tỉ số truyền cặp bánh nối tiếp Z1.Z2; Z2.Z4; Z4.Z5 nên tốc độ trục tính nhƣ sau: Tính Từ tính đƣợc: Z2 Z Z5 32 30 ' ' (1)3 (1) Z1 Z2 Z 24 60 Z6 50 i56 = Z 36 i57 = '75 30 42 Z5 i15 = 10 i16 = i15.i56 = i17 = i15.i57 = Từ đó, dễ dàng tính đƣợc n6 n7 nhƣ 3.Phạm vi ứng dụng Cơ cấu bánh loại cấu đƣợc sử dụng phổ biến thiết bị, máy móc, thƣờng đƣợc bố trí thành hệ thống bánh nên phạm vi ứng dụng ngày rộng, vì: Truyền động êm, bảo đảm tỉ số truyền cố định Truyền động trục xa bảo đảm xác Thực đƣợc tỉ số truyền lớn, đạt đƣợc nhiều tỉ số truyền khác Có tác dụng thay đổi chiều quay trục bị dẫn Tổng hợp từ hai nguồn chuyển động thành chuyển động ngƣợc lại 4.Ƣu, nhƣợc điểm 84 So với cấu khác, cấu bánh có nhiều ưu điểm bật: Kích thƣớc nhỏ, khả tải lớn Hiệu suất cao Tuồi thọ cao, làm việc chắn Tỉ số truyền cố định Làm việc tốt phạm vi công suất, tốc độ tỉ số truyền rộng Các nhược điểm: Địi hỏi chế tạo xác Có nhiều tiếng ồn vận tốc lớn Chịu va đập IV.CƠ CẤU BÁNH VÍT – TRỤC VÍT 1.Khái niệm Cơ cấu bánh vít – trục vít (h.10-15) thuộc nhóm cấu bánh dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo nhau, góc hai trục thƣờng 90o Cơ cấu gồm: bánh vít giống nhƣ bánh trục vít giống nhƣ trục có nhiều vịng ren Trục vít thƣờng khâu dẫn truyền chuyển dộng quay cho bánh vít 2.Tỉ số truyền Gọi Z1 số mối ren trục vít; Z2 số ren bánh vít, ta có tỉ số truyền: i= n1 Z2 n Z1 (10-7) Vì số mối ren Z1 trục vít nhỏ, có lấy 1(đối vơi bánh không lấy nhƣ đƣợc, truyền trục vít đạt tỉ số truyền lớn mà truyền khác có đƣợc 3.Phạm vi ứng dụng Vì hiệu suất thấp nên cấu bánh vít trục vít dùng truyền cơng suất nhỏ trung bình (