Giáo trình cơ ứng dụng (nghề công nghệ ô tô trình độ cao đẳng)

Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC Tên mơn học: Cơ ứng dụng Mã môn học: MH08 Thời gian thực môn học: 30 giờ; (Lý thuyết: 22 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: giờ; Kiểm tra: giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy sau môn Vẽ kỹ thuật trước môn đun chun mơn - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở bắt buộc II Mục tiêu môn học: -Về kiến thức  Trình bày khái niệm học ứng dụng  Nêu phương pháp phân tích, tổng hợp lực  Mơ tả cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng của cấu truyền động -Về kỹ  Tính tốn thơng số ngoại lực, nội lực, ứng suất biến dạng của vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn của toán đơn giản  Chuyển đổi khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản  Tính tốn tỷ số truyền của loại cấu truyền động đơn giản -Về lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện khả phân tích, tổng hợp, khả làm việc theo nhóm + Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận III Nội dung môn học: Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Thời gian (giờ) Số Thực Kiểm tra Tên chương mục Lý TT Tổng số hành/ thuyết Bài tập Chương 1: Cơ học lý thuyết 10 1.Các tiên đề tĩnh học 1 2.Lực 1 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ 3.Mô men 4.Chuyển động của chất điểm 5.Chuyển động của vật rắn 6.Công lượng 7.Ma sat Chương 2: Sức bền vật liệu 1.Những khái niệm sức bền vật liệu 2.Kéo nén 3.Cắt dập 4.Xoắn 5.Uốn Chương 3: Nguyên lý máy 1.Những khái niệm cấu máy 2.Cơ cấu truyền động ma sát 3.Cơ cấu truyền động ăn khớp 4.Cơ cấu truyền động cam 5.Các cấu truyền động khác Tổng cộng 1 1 1 1 1 2 12 1 2 30 22 1 1 1 2 Nội dung chi tiết: Chương 1: Cơ học lý thuyết - Tĩnh học Thời gian: 10 Mục tiêu: - Trình bày tiên đề, khái niệm cách biểu diễn lực; loại liên kết - Trình bày phương pháp phân tích, tổng hợp lực -Trình bày phương pháp xác định mô men lực - Phân tích chuyển động của vật rắn Nội dung: Các tiên đề tĩnh học Lực 2.1 Lực 2.2 Phân tích lực 2.3 Tổng hợp lực Mơ men 3.1 Mô men của lực điểm 3.2 Ngẫu lực 3.3 Điều kiện cân bằng Chuyển động của chất điểm Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Chuyển động của vật rắn Công lượng Ma sát Chương 2: Sức bền vật liệu Thời gian: Mục tiêu: - Trình bày khái niệm nội lực, ứng suất giả thuyết vật liệu - Tính tốn nội lực, ứng suất biến dạng của vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn - Tuân thủ quy định, quy phạm sức bền vật liệu Nội dung: Những khái niệm sức bền vật liệu Kéo nén 2.1 Khái niệm kéo nén 2.2 Biến dạng, định luật Húc 2.3 Tính tốn kéo nén Cắt dập 3.1 Cắt 3.2 Dập Xoắn 4.1 Khái niệm xoắn 4.2 Ứng suất mặt cắt chịu xoắn 4.3 Tính tốn xoắn Uốn 5.1 Khái niệm uốn 5.2 Ứng suất mặt cắt của dầm chịu nén 5.3 Tính tốn uốn Chương 3: Chi tiết máy Thời gian: 12 Mục tiêu: - Giải thích khái niệm khâu, chi tiết máy, khớp động, chuỗi động, cấu, máy - Chuyển đổi khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng của cấu truyền động - Tuân thủ quy định, quy phạm chi tiết máy Nội dung: Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Những khái niệm cấu máy 1.1 Những khái niệm định nghĩa 1.2 Lược đồ động học sơ đồ động Cơ cấu truyền động ma sát 2.1 Cơ cấu truyền động đai 2.2 Khớp ma sát Cơ cấu truyền động ăn khớp 3.1 Cơ cấu bánh 3.2 Cơ cấu xích 3.3 Cơ cấu bánh vít trục vít Cơ cấu truyền động cam Các cấu truyền động khác 5.1 Cơ cấu tay quay truyền 5.2 Cơ cấu cóc 5.3 Cơ cấu đăng IV Điều kiện thực mơn học: Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học lý thuyết Trang thiết bị máy móc: + Sa bàn cấu truyền động + Chi tiết mẫu Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Vật liệu: Các dung dịch làm chi tiết, giẻ lau - Dụng cụ: + Máy vi tính + Máy chiếu - Học liệu: + Đỡ Sanh - Giáo trình Cơ ứng dụng - NXB GD - 2002 + Nguyễn Khang - Cơ học ứng dụng - NXB GD – 2005 + Sức bền vật liệu + Chi tiết máy + Nguyên lý máy + Đĩa CD mô 4.Các điều kiện khác: + Các tài liệu tham khảo khác + Phịng học mơn Cơ ứng dụng đủ điều kiện thực hành Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ V Nội dung phương pháp đánh giá: Nội dung: - Về kiến thức: + Trình bày khái niệm học, sức bền vật liệu chi tiết máy + Trình bày phương pháp tổng hợp phân tích lực + Phân tích chuyển động của vật rắn + Giải thích khái niệm khâu, chi tiết máy, khớp động, chuỗi động, cấu, máy + Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng của cấu truyền động + Kết kiểm tra kỹ đạt yêu cầu 70% - Về kỹ năng: + Chuyển đổi khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đờ truyền động đơn giản + Tính tốn thông số nội lực, ứng suất biến dạng của vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn của toán đơn giản - Về lực tự chủ tự chịu trách nhiệm: Chấp hành nghiêm túc quy định học làm đầy đủ tập nhà Phương pháp: Được đánh giá qua viết, kiểm tra, vấn đáp hoặc trắc nghiệm, tự luận trình thực học có mơn học kiến thức, kỹ thái độ VI Hướng dẫn thực môn học: Môn học có tính logic nên giảng dạy người giáo viên cần nêu rõ nhiệm vụ yêu cầu của chương để từ giúp người học nghề hiểu nội dung cốt lõi của chương tính hệ thống của mơn học Phạm vi áp dụng chương trình: Chương trình môn học sử dụng để giảng dạy cho trình độ Trung cấp Cao đẳng Công nghệ ô tô Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy mơn học: - Sử dụng trang thiết bị hình ảnh để minh họa trực quan học lý thuyết - Môn học không sâu vào kỹ thực hành, nhiên sau mỡi học học sinh cần có kỹ phân tích lực, phân tích chuyển động giải tập liên quan - Phần thực hành của môn học thực dạng tập nhà Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ - Giáo viên trước giảng dạy cần phải vào chương trình chi tiết điều kiện thực tế trường để chuẩn bị nội dung giảng dạy đầy đủ, phù hợp để đảm bảo chất lượng dạy học Những trọng tâm chương trình cần ý: - Các khái niệm học, sức bền vật liệu chi tiết máy - Phương pháp tổng hợp phân tích lực; Phân tích chuyển động - Tính tốn thơng số nội lực, ứng suất biến dạng của vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn cho toán đơn giản - Khái niệm khâu, chi tiết máy, khớp động, chuỗi động, cấu, máy; sơ đồ truyền động - Cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng của cấu truyền động Tài liệu cần tham khảo: - Giáo trình môn 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 - Sức bền vật liệu - Nguyên lý máy - Chi tiết máy Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ CHƯƠNG I CƠ HỌC LÝ THUYẾT Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC TIÊN ĐỀ I Những khái niệm Vật rắn tuyệt đối Là vật rắn chịu lực tác dụng vào có hình dáng kích thước khơng đổi Hay khoảng cách hai phần tử ln ln khơng đổi tác dụng của vật khác Trong thực tế vật rắn tương tác với vật thể khác có biến dạng Nhưng biến dạng bé nên ta bỏ qua nghiên cứu điều kiện cân bằng của chúng Ví dụ: Khi tác dụng của lực P thì AB phải võng xuống, CD phải giãn (hình vẽ) C Nhưng độ võng của dầm của bé nên bỏ qua Khi giải B A toán xem dầm khơng võng P khơng giãn mà tốn vẫn cho D kết xác tốn đơn giản P Lực Lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng tương hỗ học của vật vật khác mà kết làm thay đổi chuyển động hoặc biến dạng của vật Qua thực nghiệm tác dụng lực lên vật thể xác định ba yếu tố: Điểm đặt lực Phương, chiều của lực Cường độ hay trị số của lực Đơn vi đo lực Newton N bội số của Đối chiếu với khái niệm toán học biết ta thấy mặt hình học biểu diễn lực dạng véc tơ Ví dụ : Lực F biểu diễn bằng véc tơ AB  Phương chiều của véc tơ AB biểu diễn phương chiều của lực   F , chiều dài của véc tơ AB theo tỷ lệ chọn trị số của B F A lực, gốc véc tơ biểu diễn điểm đặt của lực Hệ lực - Hệ lực: tập hợp nhiều lực tác dụng lên vật rắn, hệ lực ký hiệu    ( F 1, F 2, …., F n) Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ - Hệ lực tương đương: Hai hệ lực tương đương hệ lực lần lượt tác dụng lên vật rắn có trạng thái học Ta biễu diễn hai hệ lực tương đương sau:       ( F 1, F 2, …., F n) ~ ( P 1, P 2, …., P n ) Nếu hai hệ lực tương đương ta hồn tồn thay thể cho - Hợp lực: Hợp lực của hệ lực lực tương đương với hệ lực cho     R ~ ( P 1, P 2, …., P n ) - Hệ lực cân bằng: hệ lực mà tác dụng của vật rắn tự trạng thái cân bằng Hay hệ lực tác dụng lên vật rắn tương đương với khơng       Ví dụ: Hệ lực ( F 1, F 2, …., F n) cân bằng : ( F 1, F 2, …., F n) ~ II Các tiên đề tĩnh học Trên sở thực nghiệm nhận xét thực tế, người ta đến phát biểu thành mệnh đề có tính chất hiển nhiên khơng cần chứng minh làm sở cho môn học gọi tiên đề Tiên đề 1: Hệ hai lực cân bằng Điều kiện cần đủ để hai lực cân bằng hai lực có độ lớn, phương ngược chiều đặt lên vật rắn   B Hình vẽ : vật rắn chịu tác dụng của hai lực F 1, F cân bằng F2 A   Ta ký hiệu: ( F 1, F ) ~ F1 Đó điều kiện cân bằng đơn giản cho hệ lực có hai lực Tiên đề 2: Thêm hoặc bớt hệ lực cân bằng Tác dụng của hệ lực lên vật rắn không thay đổi ta thêm hoặc bớt hai lực cân bằng Từ hai tiên đề ta có hệ quả: Hệ trượt : Tác dụng của lực lên vật rắn không thay đổi ta trượt lực dọc theo đường tác dụng của  Chứng minh: Giả có vật rắn chịu tác động của lực F A đặt điểm A Trên đường tác dụng của lực F ta lấy them   điểm B đặt vào hai lực F1 ,F2 cân bằng nhau, có véc tơ hình vẽ có trị số F1 = F2 = F    Theo tiên đề ta có: F ~ ( F ,F2, F1 ) F B F2  Theo tiên đề ta có ( F ,F2 ) ~ ta bỏ ta có : F1 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ     F ~ ( F ,F2, F1 ) ~ F2  Điều chứng minh lực F trượt từ A tới B mà lực tác dụng không thay đổi Tiên đề : Hợp hai lực Hợp của hai lực có điểm đặt lực đặt điểm xác định bằng đường chéo hình bình hành mà cạnh lực   Hình vẽ biểu diễn hợp lực của hai lực F1 , F2 Về B A phương diễn véc tơ viết :    R = F1 + F2 F1 Về trị số : R = F1 + F2 + 2F1.F2.cos   Trong  hợp lực hai lực F1 F2 2 O R F2 C Tiên đề : Lực tác dụng tương hỗ Lực tác dụng tương hỗ hai vật rắn có độ lớn phương ngược chiều Về chất hai lực hai lực cân bằng vì chúng có điểm đặt hai vật khác Tiên đề : Tiên đề hóa rắn Một vật khơng tuyệt đối rắn trạng thái cân bằng hóa rắn vẫn giữ nguyên trạng thái cân bằng ban đầu Ý nghĩa : Dưới tác dụng của lực vật bị biến dạng sau biến dạng rời trạng thái cân bằng thì ta xem vật rắn trạng thái cân bằng tiến hành khảo sát lực mà không ảnh hưởng tới kết Tiên đề : Giải phóng liên kết Mọi vật khơng tự xem vật rắn tự nêu ta giải phóng liên kết thay vào bằng phản lực liên kết Ý nghĩa : Nhờ tiên đề ta chuyển việc xem xét toán cân bằng của vật thể toán cân bằng của vật tự do, phản lực liên kết coi ngoại lực áp dụng định luật tĩnh học III Liên kết phản lực liên kết Vật tự vật chịu liên kết Vật rắn tự vật rắn có khả di chuyển theo phía quanh vị trí xét Ví dụ bóng bay Nếu vật rắn bị ngăn cản hay nhiều chiều di chuyển gọi vật rắn không tự hay vật chịu liên kết Tất đối tượng ngăn cản di chuyển của vật khảo sát gọi liên kết N Ví dụ : Hộp phấn để bàn, mặt bàn ngăn cản hộp phấn di chuyển xuống phía Hộp phấn vật chịu liên kết, mặt bàn vật gây liên kết Theo tiên đề vật khảo sát vật gây liên kết lực ngược P lại vật gây liên kết tác dụng lên vật liên kết lực Chính lực Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ  ngăn cản chuyển động của vật ta gọi phản lực liên kết Ví dụ lực N phản lực liên kết của mặt bàn tác dụng lên hộp phấn nhằm ngăn cản hộp phấn di chuyển xuống Một vật khơng gian ba chiều có di chuyển khác gọi bậc tự (dọc theo trục quay quanh trục) Mọi vật chuyển động của vật thực tế quy tổng hợp của di chuyển Các liên kết thường gặp a Liên kết tựa : Vật khảo sát tựa lên vật liên kết Vật tựa lên mặt hay giá tựa, lăn Lực liên kết hướng theo phương pháp tuyến với bề mặt tựa N Vật tựa lên vật nhọn, lực liên kết hướng theo phương pháp tuyến với bề mặt vật N N NB NA A B Hình Hình Hình b Liên kết khớp lề Khớp lề di động ( hình 4) hạn chế chuyển động của vật khảo sát theo chiều vng góc với mặt phẳng trượt phản lực liên kết có phương vng góc với mặt trượt Khớp lề cố định ( hình 5) cho phép vật khảo sát quay quanh trục của lề hạn chế chuyện động vng góc với trục quay của lề Trường hợp phản lực có hai thành phần vng góc với trục lề Hình Hình c Liên kết dây mềm hay cứng : T T T Hình Hình 10 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ - Nếu Mz M *l = const đoạn thì:    z G* J G* J 3.Tính tốn xoắn * Điều kiện bền - Một chịu xoắn thuần túy đảm bảo điều kiện bền ứng suất xoắn τZ lớn nhỏ hoặc bằng ứng suất cho phép  max  / M Z max / ≤ [τ] W - Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn : [τ] = []/2 - Theo thuyết bền biến đổi hình dạng: [τ] = []/ * Điều kiện cứng  max  / M Z max / ≤ [] G* J + Kiểm tra bền / M Z max / ≤ [τ] W / M Z max /  ≤ [] G* J  max   max + Chọn kích thước mặt cắt / M Z max / [ ] / M Z max / Jp  G * [ ] Wp  + Chọn tải trọng cho phép M Z  W * [ ] M Z  G * J  * [ ] Bài tập Bài tập 1: Kiểm tra bền cứng trục AB, cho biết trục làm bằng thép d = 65mm, [τz] = 80 MN/m2 , G=8.104MN/m2 ; []=0,180/m Bài tập 2: Hãy xác định đường kính mặt cắt ngang của trịn chịu xoắn hình vẽ Biết [τz] = KN/cm2 , G = 8.103KN/cm2 ; []=0,25rad/m Bài tập 3: Một trụ tròn rỗng chịu lực hình vẽ Các ngoại lực mc = 3KNm ; mD=mE = 1KNm, đường kính d= 5cm, đường kính ngồi D=10cm, BC=CD=DE=2cm a Vẽ biểu đờ nội lực, tính ứng suất nguy hiểm của trục b Tính góc xoắn tỉ đối lớn góc xoắn toàn của trục Biết G=8.104MN/m2 Bài tập 4: Một trục liên kết chịu lực hình vẽ Biết G=8.103KN/cm2 ; [ ] = 10KN/cm2 ; d1 = 5cm ; d2 = 6cm Vẽ biểu đồ nội lực, kiểm tra bền cho trục theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn biến đổi hình dáng, xác định góc xoắn của tồn trục 43 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Bài tập 5: Cho trục chịu liên kết hình vẽ Vẽ biểu đồ nội lực, xác định ứng suất nguy hiểm của trục, góc quay toàn của trục Biết dCB = 2dAC = 10cm Bài tập 6: Kiểm tra bền cứng cho tròn chịu xoắn hình vẽ Biết [τz] = KN/cm2 , G = 8.103KN/cm2 ; []=0,25rad/m ********$$$******** Bài 5: UỐN NGANG PHẲNG Khái niệm uốn phẳng - Nội lực biểu đồ nội lực: 1.1 Định nghĩa: - Nếu tác dụng của ngoại lực mà trục bị uốn cong, ta nói chịu uốn Thanh chịu uốn gọi dầm mặt phẳng của dầm chứa ngoại lực tác dụng gọi mặt phẳng tải trọng Nếu trục của dầm sau uốn vẫn nằm mặt phẳng tải trọng thì dầm chịu uốn phẳng Khi mặt cắt ngang nội lực có hai thành phần: Mx, Qy ta gọi chịu uốn ngang phẳng 1.2 Nội lực: - Trên mặt cắt ngang của chịu uốn phẳng tồn hai thành phần nội lực Đó lực cắt Qy mômen uốn Mx - Muốn xác định trị số của MX Qy ta dùng phương pháp mặt cắt - + Lực cắt Q có dấu dương mặt cắt đó, ngoại lực tác dụng lên phần dầm xét giữ có khuynh hướng làm cho phần dầm xét giữ quay thuận chiều kim đồng hồ quanh trọng tâm mặt cắt xét Ngược lại lực cắt Q có dấu âm + Mơmen uốn M có dấu dương mặt cắt đó, ngoại lực phần dầm xét giữ khuynh hướng làm cho thớ của dầm bị giãn, lúc xem mặt cắt xét bị ngàm chặt Ngược lại M có dấu âm - Ví dụ minh họa: Vẽ biểu đồ lực cắt Q mômen uốn M cho dầm tựa hai gối lề A B chịu tải trọng P hình Ứng suất: * Ứng suất pháp: điểm mặt cắt của dầm chịu uốn, tỷ lệ thuận với mômen uốn khoảng cách từ điểm đến trục trung hoà tỷ lệ nghịch với mơmen qn tính của mặt cắt trục trung hoà  z   Mx M  x y Wx Jx - Mx trị số tuyệt đối của mômen uốn tác dụng lên mặt cắt xét - Jx mơmen qn tính của mặt cắt trục trung hoà x - y khoảng cách từ điểm tính đến trục trung hoà của mặt cắt * Ứng suất tiếp:  Qy * S xc J x * bc Qy- giá trị tuyệt đối của lực cắt mặt cắt chứa điểm tính ứng suất Jx- mơmen qn tính của tồn mặt cắt trục trung hoà x 44 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Sxc- trị số tuyệt đối của mômen tĩnh trục trung hồ x của phần diện tích củamặt cắt phía (hay dưới) đường thẳng song song với trục trung hoà qua điểm cần tìm ứng suất b - chiều rộng của mặt cắt điểm tính ứng suất Tính tốn uốn phẳng: 3.1 Điều kiện cường độ ứng suất pháp * Dầm vật liệu dẻo: [k] = [n] = [] - Dầm có mặt cắt đối xứng qua trục trung hịa:  max  M x max  [ ] Wx - Dầm có mặt cắt khơng đối xứng:  max  M x max  [ ] Wx * Dầm vật liệu dòn: [k]≠ [n] [kmax]  [k] [nmax]  [n] Nếu dầm có trục đối xứng qua trục trung hòa thì: [kmax] = [nmax] = [max] Nên cần điều kiện: [max]  [k] 3.2 Điều kiện cường độ ứng suất tiếp:  max  max Q y * S xc J x * bc    3.3 Ba toán uốn: + Kiểm tra bền uốn + Chọn kích thước mặt cắt + Chọn tải trọng cho phép Bài Tập: Bài tập 1: Vẽ biểu đồ lực cắt Q mô men uốn M cho dầm chịu trọng phân bố q hình vẽ q A B L Bài tập 2: Vẽ biểu đồ lực cắt mô men uốn cho dầm chịu lực tác dụng moomen tập trung hình vẽ M A b a L 45 B Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Bài tập 3: Cho dầm bằng gỗ, mặt cắt hình chữ nhật chịu lực phân bố q= KN/m Mặt cắt có b = 18cm h = 24 cm, dầm kê lên hai gối hình vẽ Hãy kiểm tra cường độ của dầm biết [σk] = [σn] = 160MN/m2 h q A B L= 4m b Bài tập 4: Một dầm mặt cắt hình tròn, chịu lực hình vẽ Hãy xác định phản lực, vẽ biểu đờ nội lực kích thước tiết diện dầm Biết q = 10KN/m , M0 = qa2 = 40 KNm, a = 2m , [σ] = 80 MN/m2 M A B a 2a Bài tập 5: Một dầm mặt cắt chữ nhật có h = 1,4b chịu lực hình vẽ Xác định phản lực, vẽ biểu đờ nội lực, kích thức tiết diện của dầm Biết [σ] = 10 MN/m2 [τ] = MN/m2 P=12KN q=2KN/m A 2m 2m B Kiểm Tra: Một dầm mặt cắt tròn chịu lực hình vẽ Hãy xác định phản lực, vẽ biểu đờ nội lực kích thước mặt cắt ngang của dầm Biết [σ] = 160 MN/m2 P=26KN A 3m 3m 46 C Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ CHƯƠNG III: CHI TIẾT MÁY I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1) Khâu tiết máy - Khâu: Trong máy hoặc cấu phận chuyển động tương gọi khâu Chú ý: - Khâu chi tiết máy - Khâu nhiều chi tiết máy ghép cứng lại với -Tiết máy ( chi tiết máy) Máy hoặc cấu tháo rới thành nhiều phận khác nhau, phận tháo rời nhỏ gọi tiết máy 2) Khớp động * Chỗ tiếp xúc mỗi khâu nối động gọi thành phần khớp động Hai thành phần khớp động ghép nối động hai khâu gọi phép nối động Chú ý: Khớp động tiếp xúc theo đường, điểm hoặc mặt * Phân loại: - Theo tính chất tiếp xúc ta có : khớp loại cao (các thành phần tiếp xúc điểm hay đường) Khớp loại thấp thành phần tiếp xúc mặt - Phân loại theo số bậc tự bị hạn chế ta có : khớp loại hạn chế bậc tự do, khớp loại hai hạn chế hai bậc tự khớp loại hạn chế bậc tự , khớp loại hạn chế bậc tự (trục quạt, bạc đạn), khớp loại hạn chế bậc tự ( bu lông, đai ốc) 3) Chuỗi động: - Nhiều khâu nối động với gọi chuỗi động - Tất điểm thuộc khâu chuỗi động nằm mặt phẳng hoặc mặt phẳng song song với gọi chuỗi động phẳng Ơ mặt phẳng khác ta có ch̃i động không gian - Chuỗi động phẳng hoặc không gian có ch̃i động kín hoặc hở 2 1 3 Hở 4) Cơ cấu: 47 Kín Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nơng Lâm Trung Bộ Nếu ch̃i đơng kín hoặc hở có khâu cố định cịn khâu khác chuyển động theo quy luật xác định gọi cấu khâu cố định gọi giá Cơ cấu có cấu khơng gian cấu phẳng 5) Máy: - Máy tập hợp nhiều cấu dùng để thực cơng có ích cần thiết trình sản xuất hay biến dổi lượng - Máy có nhiều loại khác nhau, vào tính tác dụng ta chia làm loại sau: * Máy lượng : gồm máy biến dạng lượng khác thành 2 1 3 Hở Kín ngược lại Ví dụ: động điện, động nhiệt , máy phát điện … * Máy công tác: máy dùng để biến đổi trạng thái tính chất hình dáng, vị trí của vật liệu hay đối tượng gia cơng Ví dụ : máy gia công KL , máy dệt ,máy in … * Máy tổ hợp: Vừa cung cấp năng, vừa thực vận chuyển hoặc chuyển giao công nghệ gọi máy tổ hợp II SƠ ĐỒ ĐỘNG HỌC - LƯỢC ĐỒ CƠ CẤU 1) Lược đồ khớp a khớp cầu loại b làkhớp cầu loại c khớp cầu loại d khớp cầu loại Lược đồ cấu: e f khớp quay g h khớp tịnh tiến k khớp cao 48 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Sơ đồ động học Là mối liên hệ chuyển động tổ hợp chuyển động biểu thị bằng loại sơ đồ gọi sơ đồ động học (ví dụ băng ăn khớp chủ động phụ động ) Sơ đồ động học loại sơ đồ quy ước biểu thị vắn tắt kết cấu thực chuyển động, biểu thị mối liên hệ chuyển động tổ hợp chuyển động của máy III CÁC CƠ CẤU TRUYỀN CHUYỂN ĐỘNG QUAY Cơ cấu truyền chuyển động quay ăn khớp 1.1 Cơ cấu bánh a Khái Niệm: Cơ cấu bánh dùng để truyền chuyển động quay trục theo tỉ số truyền định nhờ ăn khớp của khâu có của bánh b Tỉ số truyền động: * Một cặp bánh Cơ cấu bánh có dạng đơn giản cặp bánh truyền động Tỉ số vận tốc góc trục dẩn trục bị dẩn của cặp bánh gọi tỉ số truyền của cặp bánh gọi tắt tỉsố truyền Được ký hiệu i Cơng thức tính tỉ số truyền của cặp bánh là: i12  n1 Z  n2 Z1 Trong : - i12 tỉ số truyền động trục trục - n1 n2 số vòng quay phút của bánh bánh - Z1 , Z2 số của bánh bánh Chú ý; Công thức lấy dấu dương bánh ăn khớp ( quay chiều) lấy dấu âm ăn khơp quay ngược chiều Quy ước dùng cặp bánh thằng * Tỉ số truyền động của hệ bánh thường : Giả sử cho hệ bánh gồm cặp bánh ăn khớp ngồi Trong tỉ số truyền của cặp bánh là: i12  n1 Z  n2 Z1 i23  Z n2  n3 Z 2' i34  n3 Z  n4 Z 3' i45  Z n4  n5 Z 4' 49 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Nhân tỉ số truyền cho ta công thức tổng quát sau: i15  n1 Z Z Z Z  (1) n5 Z Z ' Z 3' Z ' c Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng * Ưu điểm: - Kết cấu gọn, độ bền cao, khả tải lớn - Hiệu suất truyền động cao dạt tới 98% - Tỉ số truyền ổn định - Làm việc chắn đạt tuổi thọ cao * Nhược điểm Bánh đòi hỏi phải chế tạo xác cao - Khi làm việc có nhiều tiếng ờn đặc biệt trường hợp làm việc với vận tốc cao tải lớn hay chế tạo khơng xác - Chịu va đặp vì độ cứng cao - Sử dụng khơng có lợi khoảng cách trục lớn * Ứng dụng Được sử dụng rộng rải thiết bị máy móc d Các dạng hư hỏng biện pháp khắc phục - Bánh mịn, khe hở ăn khớp lớn - Răng bỉ bể, tróc, xước - Trục bị cong xoắn gẩy Các trường hợp ta khắc phục bằng cách điều chỉnh lại, gia công lại hoặc thai 1.2 Cớ cấu truyền động xích a.khái niệm: Xích ch̃i mắt xích nối với bằng lề, xích truyền chuyển động quay từ trục dẫn sang trục bị dẫn nhờ ăn khớp của mắt xích với đĩa ( truyền xích đơn giản gờm hai đĩa xích, đĩa dẫn; đĩa bị dẫn xích b Tỉ số truyền động Cơng thức tính tỉ số truyền của truyền xích tương tự cơng thức tính tỉ số truyền của cặp bánh i12  n1 Z  n2 Z1 Trong đó: - n1 n2 số vịng quay phút của đĩa dẫn đĩa bị dẫn c Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng * Ưu điểm: - Có thể truyền chuyển động giửa trục cách tương đối xa khoảng m - Khuôn khổ kich thước nhỏ so với chuyền động đai - Hiệu suất cao, đạt tới 98% chăm sóc tốt sử dụng hết khả tải - Lực tác dụng lên trục nhỏ so với truyền động đai 50 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nơng Lâm Trung Bộ - Có thể lúc truyền chuyển động cho nhiều trục * Nhược điểm - Đòi hỏi chế tạo lắp rắp phải xác - Xích chóng mịn bơi trơn không tốt hay làm việc điều kiện nhiều bụi - Làm việc gay tiếng ồn tải trọng lớn - Số của đĩa xích thì xích bị mịn nhanh - Giá thành cao, tuổi thọ thấp * Ứng dụng Được dùng nhiều loại máy nông nghiệp máy công nghiệp với khoảng cách trục không lớn * Các dạng hư hỏng khắc phục - Trong trình làm việc xích bị giãn chùng xuống phải điều chỉnh lại - Nếu mòn thì phải thay 1.3 Cơ cấu trục vít bánh vít a Khái Niệm Cơ cấu trục vít bánh vít thuộc nhóm cấu bánh đặc biệt dùng để truyền chuyển động quay trục chéo góc trục thường 900 Cơ cấu gờm có bánh vít giống bánh nghiêng trục vít có cấu tạo giống trục có nhiều vòng ren để ăn khớp, phần ren thường làm liền với trục, trục làm bằng thép hợp kim cịn bánh vít làm liền hoặc ghép vành bằng đồng với thân bằng gang Thông thường chục vít khâu dẫn truyền chuyển động quay cho bánh vít (hv) 01 I 02 II b Tỉ số truyền động - Gọi Z1 số mối ren của chục vít - Gọi Z2 số của bánh vít - Ta có tỉ số truyền của cặp bánh vít trục vít bằng tỉ số giửa số của bánh vít với số mối ren của trục vít công thức i12  n1 Z  n2 Z1 c Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng * Ưu điểm: - Tỉ số truyền lớn - Làm việc êm không ồn 51 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ * Nhược: - Hiệu suất đạt thấp - Cần dùng vật liệu giảm ma sát (Như đờng thanh) để làm bánh vít nên đắt tiền - Được dùng loại máy móc công nghiệp Cơ cấu truyền chuyển động ma sát 2.1 Cơ cấu đai truyền a Khái niệm Bộ truyền đai đơn giản gồm đai mềm bắt căng ôm qua hai bánh đai ghép cố định hai trục Nhờ ma sát đai bánh đai nên trục dẫn quay trục bị dẫn quay theo Có thể thực nhiều kiểu truyền động đai , truyền động thường , truyền động chéo , truyền động nửa chéo, truyền động góc * Truyền động thường kiểu dùng nhiều trường hợp trục song song quay chiều * Truyền động chéo: dùng để truyền đ0ộng hai trụcsong song quay ngược chiều giây đai bắt chéo vòng qua hai bánh đai, loại có ưu điểm góc ơmgiữa giây đai bánh đai tăng lên nưng giây đai nhanh bị mòn chỡ bắt chéo * Truyền động nửa chéo: Vịng đai bắt nửa chéo dùng để truyền động hai trục chéo thường chéo góc 900 Để tránh đay trượt ngồi bánh phải bố trí bánh đay cho đai vào bánh thì đường tâm của đai phải nằm mặt phẳng tâm của bánh Góc làm đường tâm của nhánh mặt phẳng trung tâm của bánh không lớn 250 * Truyền động góc: dùng để truyền chuyển động trục cắt thường vng góc Nó cần có bánh đổi hướng làm việc hai chiều (hv) 02 01 01 b Tỉ số truyền động Trong truyền động đai thường xãy dạng trượt của đai bánh đai trượt đàn hồi trượt trơn - Trượt đàn hồi xãy đàn hồi của đai làm việc - Trượt xãy truyền làm việc tải + Do trượt đàn hồi nên tỉ số truyền không ổn định 52 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ i n1 D2  n2 D1 (1   ) + Trong đó: n1 n2 số vòng quay phút của trục dẩn trục bị dẩn - D1 D2 đường kính của bánh đai dẩn bị dẩn -  hệ số trượt đàn hồi   0,01  0,02   0,01 : 0,02 Trong phép tính gấn bỏ qua hệ số trượt i n1 D2  n1 D1 Thông thường tỷ số truyền của đai dẹt không 5, của đai hình thang không 10 c.Ưu nhược điểm - phạm vi ứng dụng * Ưu điểm: -Có khả tác động trục xa nhau( tới 15m) - Khi làm việc không gây tiếng ồn vật liệu đai có tính đàn hời - Dữ an toàn cho chi tiết máy khác bị tải vì lúc đai bị trượt hoàn toàn rên bánh đai - Giá thành hạ- kết cấu dơn giản , dể bảo quản * Nhược điểm: - khuôn khổ kích thước lớn - Tỷ số truyền khơng ổn dịnh - Lực tác dụng lên ổ trục lớn phải căng đai - Tuổi thọ thấp làm việc với vận tốc cao d Các dạng hỏng biện pháp khắc phục - trình làm việc đai bị giãn vì cần phải dùng biện pháp điều chỉnhsức căng của đai( tăng sức căng) - Khi đai giản nhiều thì đai chùng lại trường hợp phải cắt ngắn bớt nối lại( dùng cho đai dẹt) - Đai mòn bị đứt phải thay - Ta lắp bánh căng đai hay thay đổi vị trí trục ( khoảng cách hai trục) để điều chỉnh sức căng vv `2.2 Cơ cấu bánh ma sát (1) Khái niệm: Cơ cấu bánh ma sát dùng để truyền động quay trục nhờ lực ma sát sinh chỗ tiếp xúc bánh lắp trục dẩn trục bị dẫn Để tạo nên lực ma sát cần tác dụng lực ép bánh lại với (hv) 01 02 53 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ 2.3 Tỷ số truyền Vì có tượng làm cho vận tốc bánh bị dẫn nhỏ bánh dẫn nên tỷ số truyền I truyền động bánh ma sát không ổn định tính bằng cơng thức i n1 D2  n2 D1 1     hệ số trượt khoảng 1-3 % %  n2  n1  100% n2 Trong đó: n2 số vịng quay lý thuyết của bánh bị dẫn n2' số vòng quay thực tế của bánh bị dẫn sau trượt Nếu khơng tính đến trượt ( tính gần đúng) i D2 D1 Trong đó: D1,D2 đường kính của bánh ma sát dẫn bị dẫn tỷ số truyền của bánh ma sát trụ tới , có thiết bị giảm tải cho trục thì i  15 (3) Ưu nhược điểm- phạm vi ứng dụng (a) Ưu điểm: - Bánh masát cấu tạo giảm - Làm việc êm khơng ờn - Có khả điều chỉnh nhiều cấp số vòng quay (b) Nhược điểm: - Do lực ép tạo ma sát lớn làm cho trục ổ trục phải có tiết bị riêng nên làm cho truyền thêm cồng kềnh - Tỷ số truyền hơng ổn định vì có trượt - Cần có thiết bị để ép bánh lại với - Tuổi thọ thấp vì mòn nhanh (c) Phạm vi ứng dụng - Truyền động bánh ma sát dùng thiết bị rèn ép , thiết bị cần trục, vận chuyển dụng cụ đo, máy cắt khoan dùng nhiều biến tốc - Bánh ma sát co thể truyền công suất tới 220kw công suất truyền lớn thì truyền cồng kềnh phức tạp thường dùng để truyền công suất trung bình hoặc nhỏ không 20kw IV CÁC CƠ CẤU BIẾN ĐỔI CHUYỂN ĐỘNG Cơ cấu bành - 1.1 Khái niệm : Cơ cấu bánh loại cấu dùng khớp cao để biến chuyển động quay của bánh thành chuyển động tịnh tiến của (2) Cấu tạo nguyên lý truyền động 54 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Khi bánh quay theo chiều làm cho chuyển động tịnh tiến theo chiều định bánh quay theo chiều ngược lại thì đổi chiều chuyển động (3) Ứng dụng Cơ cấu bánh - dùng phổ biến loại máy móc cơng nghiệp Trong máy tiện cấu bánh dùng để biến chuyển động quay của tay quay thành chuyển động tịnh tiến của bàn trượt 1.2 Cơ cấu tay quay trượt (1) Khái niệm : Cơ cấu tay quay trượt loại cấu dùng khớp để nối động tay quay trượt (2) Cơ cấu nguyên lý ttruyền động * Cấu tạo Gồm khâu: - Khâu cố định ( gọi giá) - tay quay - Thanh truyền - Con trượt * Nguyên lý truyền động Khi tay quay quay thông qua tryuuyền làm cho trượt chuyển động tịnh tiến lên xuống , trượt vị trí cao hoặc thấp thì tay quay truyền nằm đường thẳng vị trí trượt đổi chiều chuyển động cón tay quay tiếp tục quay theo chiều cũ hoặc chiều ngược lại (3) Ứng dụng Cơ cấu tay quay trượt đươc dùng động dốt của máy nước để biến chuyển động tịnh tiến của pston thành chuyển động quay của trục hoặc dùng loại máy nước loại máy công ghiệp khác 1.3 Cơ cấu vít đai ốc (1) Khái niệm (2) Cấu tạo nguyên lý truyền động (3) Ứng dụng 1.4 Cơ cấu cam cần đẩy (a) Khái niệm: Cơ cấu cam cần đẩy loại cấu dùng khớp cao để nối động khâu dẫn khâu bị dẫn , khâu dẫn A gọi cam thường có chuyển động quay , truyền chuyển động cho khâu bị dẫn B gọi cần có cuyển động qua lại theo quy luật định (b) Cấu tạo nguyên lý truyền động Trong cấu cam cần dẩy quỹ đạo của cần B qua tâm quay của cam A gọi cam cần dẩy trùng tâm quỹ đạo của cần B cách tâm quay của cam A khoảng C gọi cấu cam cần dẩy lệch tâm 55 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ Cấu tạo của cần có loại lời , nhọnva có loại dẹp bằng lăn (c) Ứng dụng Cơ cấu cam cẩn dẩy dùng để biển chuyển động quay của cam thành chuyển động tịnh tiến của cần, dùng nhiều máy cắt khoan tự động tong cấu chuyển động hổn hợp của động đốt 1.5 Cơ cấu cam - cần lắc (1) Khái niệm Cơ cấu cam cần lắc cấu cần chuyển động lắc 1ua góc định quy luật của cần định hình dáng đường biên của cam ( đọng cam ) (2) Cấu tạo nguyên lý truyền động Cơ cấu cam cần lắc dùng để biến chuyển động quay của cam thành chuyển động lắc qua lại của cần (3) Ứng dụng Được dùng nhiều máy cắt khoan tự động máy bán tự động máy dệt loại máy công nghiệp khác 1.6 Cơ cấu cu lít (1) Khái niệm Cơ cấu cu-lít dùng để biến chuyển động quay của khâu dẫn thành chuyển động lắc qua lại góc định của khâu bị dẫn (2) Cấu tạo nguyên lý truyền động Khâu dẫn tay quay OA quay quanh khớp O của giá OC , Đầu A lắp trượt truyền chuyển động làm cho lắc CB lắc qua lắc lại quanh C góc tương ứng với K1K2 biểu thị quỹ dạo của đầu B (3) Ứng dụng Cơ cấu cu -lit dùng phổ biến loại máy bào máy bơm dầu kiểu pston 1.7 Cơ cấu bánh cóc (1) Khái niệm : Cơ cấu cpóc loại cấu biến chuyển động quay của khâu dẫn thành chuyển động quay gián đoạn của khâu bị dẫn (2) Cấu tạo nguyên lý truyền động giá tay đòn 3.làcon cóc bánh lóc cóc hãm Bánh cóc có nghiêng phía lắp vớ trục bị động đòn lắp khớp lề với bánh lóc Như làm việc địn chuyển động sang phải thì cóc trượt tự lưng cóc, sau lượng của cóc gùi vào rãnh rời đẩy phía trước làm quay trục bị dẫn cóc hãm giữ cho bánh cóc khơng quay ngược lại địn cóc hành trính chạy khơng Tóm lại cấu cóc cấu biến chuyển động lắc của đòn thành chuyển động quay gián đoạn của bánh cóc 56 Trường Cao Đẳng Cơ Điện - Xây Dựng & Nông Lâm Trung Bộ (3) Ứng dụng Cơ cấu cóc dùng nhiều máy cắt kim loại , máy đóng đồ hộp, 1.8 Cơ cấu man (1) Khái niệm Cơ bcấu đĩa man dùng để biến đổi chuyển động quay liên tục của khâu dẫn thành chuyển động quay gián đoạn của khâu bị dẫn (2) Cấu tạo nguyên lý truyền động * Cấu tạo gồm: -Khâu dẫn tay quay C quay quanh O1 đầu tay quay có lắp chất A -Khâu bị dẫn đĩa B quay quanh trục O2 đĩa có rãnh *********$$$********* ` 57