đồ án kỹ thuật điện điện tử Nghiên cứu và sử dụng thiết bị đo ma sát trên mặt phẳng nghiêng (TM225) Và thiết bị cơ cấu cam dẫn (GL 110) trong giảng dạy và học tập môn cơ học kỹ thuật

Muốn thực hiện tốtđiều đó ta phải gắn liền việc học đi đôi với hành như tinh thần của nghị quyếtĐại hội XI của Đảng có nêu: “ đĐổi mới giáo dục, đào tạo phải nhằm mục tiêu xây dựng nền g

Mở đầu

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Pháttriển đất nước theo con đường công nghiệp muốn thực hiện điều đó được tốtthì phải phát triển giáo dục Phát triển tri thức con người Muốn thực hiện tốtđiều đó ta phải gắn liền việc học đi đôi với hành như tinh thần của nghị quyếtĐại hội XI của Đảng có nêu: “ đĐổi mới giáo dục, đào tạo phải nhằm mục tiêu

xây dựng nền giáo dục có tính dân tộc, hiện đại, quán triệt nguyên lý học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn, kết hợp chặt chẽ giữa nhà trường với gia đình và xã hội; đáp ứng nhu cầu nhân lực phát triển đất nước, nhất là nhân lực chất lượng cao, góp phần xây dựng xã hội học tập, tạo cơ hội bình đẳng để mọi người dân đều có thể đi học và học tập suốt đời “.

Ngoài ra nghị quyết còn nêu ra: “ đĐổi mới nội dung, phương pháp dạy và

học theo định hướng "coi trọng việc bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh” ở tất cả các cấp Đối với bậc đại học là tự nghiên cứu, tạo điều kiện cho người học phát huy tư duy sáng tạo, rèn kỹ năng thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng Trong quá trình giáo dục phải kiên trì nguyên tắc lấy học sinh làm trung tâm Việc thay đổi phương pháp dạy và học là một công việc to lớn, khó khăn, phức tạp, tác động đến tất cả các khâu từ nội dung, chương trình, sách giáo khoa, trình độ đào tạo, thi cử, đến đánh giá, kiểm định chất lượng Đây là công việc liên quan tới tất cả các bộ phận cấu thành của giáo dục nên cần có sự đổi mới đồng bộ từ nội dung đến phương pháp để đạt được mục đích đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục, đào tạo.”

Hiện nay trong số các Ttrường đại học ở nước ta có rất ít Ttrường có đủđiều kiện để có đủ các thiết bị , giáo cụ trực quan giúp sinh viên học tập vànghiên cứu và phát huy năng lực của bản thân ở những lĩnh vực khoa học mới Trong thời gian học tập tại Khoa Cơ Điện , trường Đại Học Nông Nghiệp

Hà Nội rất may mắn cho em đã được tiếp cận nhưng thiết bị khoa học tiên

tiến nhất phục vụ tốt cho quá trình học tập và nghiên cứu của em cũng như sinhviên tại trường Bên cạnh đó thí nghiệm trên các giáo cụ trực quan giúp sinhviên hiểu rõ hơn về bản chất sự việc làm cho sinh viên hiểu sâu vấn đề mìnhnghiên cứu Và qua đó giúp cho sinh viên thành thạo các thao tác , rèn luyện

kĩ năng làm việc với những thiết bị mới tiên tiến Xuât phát từ những yêu cầu

đó em chọn đề tài : ”Nghiên cứu và sử dụng thiết bị đo ma sát trên mặt phẳngnghiêng (TM225) Và thiết bị cơ cấu cam dẫn (GL 110) trong giảng dạy và họctập môn cơ học kỹ thuật”Tuy đề tài này nói về những vấn đề không mới nhưng

nó là những vấn đề cơ bản khi sinh viên học môn cơ học kỹ thuật Để có thểthực hiện tốt vấn đề nghiên cứu và viết chuyên đề tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn

và chỉ bảo tận tình của thầy giáo , Thạc sỹsĩ Đặng Đình Trình

MỞ ĐẦU

Đất nước ta đang trên con đường Công Nghiệp Hóa - Hiện Đại Hóa theođịnh hướng XHCN trong đó ngành công nghiệp đóng một vai trò rất quantrọng Các hệ thống máy móc càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sứclao động của con người Để đáp ứng được các điều kiện làm việc khác nhau thìmáy móc phải được đảm bảo các điều kiện cơ bản đó là tính ổn định, tính bềnvững, tính cân bằng thì mới đạt được hiệu quả cao Ngày nay, khi khoa họccông nghệ trong xã hội tiến bộ vượt bậc thì sự tiến bộ đó cũng được phản ánhvào hệ thống cơ sở vật chất và thiết bị dạy học của nhà trường

Hiện nay cơ sở vật chất và thiết bị dạy học được xem như một trong nhữngđiều kiện quan trọng để thực hiện nhiệm vụ Giáo dục - Đào tạo Sự phát triển

sư phạm to lớn cho quá trình học tập, giảng dạy và thí nghiệm Tinh thần của

nghị quyết Đại hội XI của Đảng có nêu: “ đổi mới giáo dục, đào tạo phải nhằm mục tiêu xây dựng nền giáo dục có tính dân tộc, hiện đại, quán triệt nguyên lý học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn, kết hợp chặt chẽ giữa nhà trường với gia đình và xã hội; đáp ứng nhu cầu nhân lực phát triển đất nước, nhất là nhân lực chất lượng cao, góp phần xây dựng xã hội học tập, tạo cơ hội bình đẳng để mọi người dân đều có thể đi học và học tập suốt đời “

Ngoài ra nghị quyết còn nêu ra: “ đổi mới nội dung, phương pháp dạy và học theo định hướng "coi trọng việc bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh” ở tất cả các cấp Đối với bậc đại học là tự nghiên cứu, tạo điều kiện cho người học phát huy tư duy sáng tạo, rèn kỹ năng thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng Trong quá trình giáo dục phải kiên trì nguyên tắc lấy học sinh làm trung tâm Việc thay đổi phương pháp dạy và học là một công việc to lớn, khó khăn, phức tạp, tác động đến tất cả các khâu từ nội dung, chương trình, sách giáo khoa, trình độ đào tạo, thi cử, đến đánh giá, kiểm định chất lượng Đây là công việc liên quan tới tất cả các bộ phận cấu thành của giáo dục nên cần có sự đổi mới đồng bộ từ nội dung đến phương pháp để đạt được mục đích đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục, đào tạo.”

Bên cạnh đó, thí nghiệm góp phần vào việc hoàn thiện sinh viên Thông quaquá trình thí nghiệm sinh viên hiểu rõ hơn về bản chất của các hiện tượng, do

đó khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn của sinh viên sẽ linh hoạt và hiệu

quả hơn Trong dạy học môn cơ học kỹ thuật, thí nghiệm không những có vai

trò rất lớn trong việc tích cực hóa hoạt động nhận thức của sinh viên, khôngnhững chỉ ở góc độ cung cấp kiến thức, rèn luyện kỹ năng, thao tác, mà còngiúp sinh viên củng cố và vận dụng kiến thức một cách vững chắc Xuất phát từ

những lý do trên, em chọn đề tài :” Nghiên cứu và sử dụng thiết bị đo ma sát trên mặt phẳng nghiêng (TM225)và thiết bị cơ cấu cam dẫn (GL110) trong dạy học môn cơ học kỹ thuật’’ để nghiên cứu và viết chuyên đề tốt nghiệp dưới

sự hướng dẫn của thầy giáo Thạc sỹ Đặng Đình Trình

Chương 1I : Cơ sở lý thuyết

ma sát , tức là lực cản trở chuyển động tương đối

Ma sát xuất hiện khi có sự tiếp xúc cơ học và chuyển động tương đối củacác vật thể tiếp xúc tương đối với nhau Ma sát là kết quả của nhiều dạng tươngtác phức tạp với nhau Trong đó có quá trình tương tác cơ học , hóa học vànhiều quá trình tương tác khác

Trong chuyển động cơ học ma sát chủ yếu là có hại Nó làm cản trởchuyển động của các vật thể với nhau Nhưng một số lại có tác dụng có ích làgiữ cho vật thể không bị trượt và đứng yên tại một vị trí

2 Phân loại ma sát

Phân loại ma sát trong chuyển động cơ bản cú cỏc dấu hiệu sau:

a.Động học của chuyển động

- Ma sát trượt

- Ma sát lăn

- Ma sát quay

b Có sự tham gia của chát bôi trơn

B- Lý thuyết cơ cấu cam

Cơ sở lý thuyết:

Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của khâu bị dẫn nhờ vào dặc tính hình học của thành phần khớp cao trờn khõu dẫn

Hình 1.1 mô tả cơ cấu cam

1 Phân loại cơ cấu cam

a Cơ cấu cam phẳng:cỏc khõu chuyể động trong một mặt phẳng hay trong các mặt phẳng song song nhau

+ Theo chuyển động cam:cam quay, cam tịnh tiến

+ theo chuyển động cần : lắc,tịnh tiến, chuyển động song phẳng

+theo dạng đáy của cần: Bằng, nhọn, con lăn , biên dạng bất kỳ

Hình 1.2 cơ cấu cam phẳng

b Phân tích động học cơ cấu cam

1 cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn

+ Đồ thị chuyển vị

Phương pháp chuyển động thực

Hình 1.3 đồ thị chuyển vị phương pháp chuyển động thực

Phương pháp đổi giá

Hình 1.4 Đồ thị chuyển vị phương pháp đổi giá

Các giai đoạn chuyển động

Hình 1.5 Đồ thị chuyển vị các giai đoạn chuyển động

Chương II 2: Mô tả thiết bị:

A Cơ cấu ma sát trên mặt phẳng nghiêng TM225

1

Giới thiệu thiết bị TM225

Thiết bị (dụng cụ) TM 225 Ma sát trên mặt nghiêng cho sự chứng minh

rõ ràng hiện tượng ma sát trên mặt nghiêng

Với chủ đề này có thể được nghiên cứu theo các hướng như sau:

(1,) Xác định hệ số ma sát cho các loại vật liệu tổ hợp khác nhau

(2,) Sự khác nhau giữa ma sát trượt và mà sát tĩnh

(3,) Chứng minh góc ma sát nghỉ

(4,) Lực cân bằng tĩnh trên mặt nghiêng

Dụng cụ thí nghiệm được dùng cho tiết thực hành cỏc nhúm sinh viênnhỏ từ ( 2 - 3 người) Nó cũng có thể sử dụng để minh họa trong tiết họctrên lớp

1.1 Định hướng sử dụng

Bài này được dùng cho mục đích giảng dạy

Ròng rọc (5) được gắn vào đầu của mặt phẳng nghiêng Dụng cụ này gồm có

2 vật trượt (6), được ép từ 2 loại vật liệu khác nhau (thép - đồng, poly propylene

và nhôm) Kích thước được lựa chọn sao cho chỳng cú cựng khối lượng và tươngđương với một lực là 10N Vật treo (7) thì có thể thay đổi với nhiều giá trị tảitrọng khác nhau

B Thiết bị cơ câu cấu Cam cam – Dẫndẫn:

1 Thiết bị CAM – DẪNcam – dẫn GL 110

Miêu tả :

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo thiết bị cam – dẫn GL110

Hình 2.3 Các loại cam trong thiết bị

Thiết bị cơ cấu CAM – DẪNcam-dẫn cho phép các sinh viên đo chuyển vị củaCAM với góc > 360o Giản đồ ( đồ thị) của các yếu tố như chuyển vị, vận tốc,gia tốc có thể được đưa ra và so sánh Độ chuyển vị có thể được đo bằng đồng

hồ kế (gauge) Gúc thỡ được đo bằng thước đo góc ( Protractor)

Có 4 loại Cam, một trục trụ tròn (roller), (tay lắc) được trình bày trên hình vẽ

Cơ cấu Cam và tay dẫn được nối với bởi các đinh vít

CAM VÀ CÁC CƠ CẤU DẪN

Cam lồi - tay dẫn hỡnh cụn Cam tiếp xúc - tay dẫn hình trụ tròn

Cam lõm - tay dẫn hình trụ trònn Cam không đối xứng - tay lắc

Hình 2.4 Cam và cơ cấu dẫn

Chương III 3: Trình tự tiến hành thí nghiệm :

A Thiết bị đo ma sát trên mặt phẳng nghiêng

1 1 Thí nghiệm :

Chú ý: để đạt được kết quả lặp lại, luôn giữ bề mặt sạch và không dính dầu

mỡ Để làm sạch bề mặt phẳng nghiêng sử dụng nước xà phòng, không được

sử dụng các chất thuốc tẩy rửa mạnh.

Theo định luật về ma sát đưa ra mối quan hệ giữa lực ma sát R và lực pháp

1) Làm sạch lại mặt phẳng trượt với các dung dịch cồn

2) Đặt vật trượt lờn trờn mặt phẳng trượt và múc chỳng với thùng treovật nặng thông qua dõy cỏp (lỳc đầu thùng treo vật nặng để rỗng)

3) Cho thêm khối lượng lượng vào thùng treo cho đến khi vật trượt có

xu thế dịch chuyển

4) Ghi lại các giá trị tên vật liệu tổng hợp, khối lượng và lực căng củadây dẫn

5) Lặp lại thí nghiệm với các loại vật liệu tổng hợp khác nhau

Thực hiện thí nghiệm nhận được bảng kết quả như sau:

Vật liệu tổng hợp Lực căng dây dẫn S [N] Hệ số ma sát à

Hình 3 4 3 : Mô hình mặt phẳng nghiêng lý thuyết

Trong thí nghiệm này lực trên mặt phẳng nghiêng sẽ được nghiêncứu Tại trạng thái cân bằng thì vật nặng sẽ được tăng thêm hoặcgiảm đi về khối lượng cho đến khi hệ bắt đầu dịch chuyển Các điềukiện biên, lực tiếp tuyến dọc theo mặt phẳng nghiêng sẽ cân bằngvới các thành phần lực theo phương pháp tuyến vuông góc

Khi chuyển động hướng lên trên:

Khi chuyển động hướng xuống dưới:

Định luật ma sát thể hiện mối quan hệ giữa lực ma sát R và lực pháptuyến N như sau:

Từ trên chúng ta có thể tính ra được lực căng của dây dẫn S như sau(tính cho trường hợp chuyển động dịch lên trên):

Tính cho trường hợp chuyển động dịch xuống dưới:

1.2.1 Thực hiện thí nghiệm :

Hình 43 74 : Mô hình thí nghiệm

Thông thường, Đo lặp lại giá trị ma sát là không thực sự tốt Để đo cácgiá trị tiếp chính xác cần được làm theo các bước sau:

1) đặt lại mặt phẳng tại góc nghiêng là 30°

2) Cho thêm khối lượng 4N vào thùng nặng

3) Đặt vật trượt lên mặt nghiêng với mặt nhôm trượt trên mặt nghiờng,múc vật trượt với thùng nặng thông qua dây dẫn

4) Cho thêm khối lượng vào thùng nặng cho đến khi vật trượt bắt đầuchuyển động

5) Ghi lại loại vật liệu, sức căng dây dẫn, và giá trị khối lượng

6) Giảm khối lượng vật nặng từ từ cho đến khi vật trượt có xuhướng trượt xuống

Kết quả thu được như bảng sau :

Hướng của dịch chuyển Lực căng dây S [N]

đo thực nghiệm

Lực căng dây S [N]

tính lý thuyết

Bảng 3.2 : Lực căng của dây dẫn được tớnh trờn mặt phẳng nghiêng 300;

Dài : 1100mm ; Rộng : 350mm ; Chiều cao : 550mm ; Khối lượng : 20Kg ;

Độ dài mặt phẳng nghiêng : 1000mm ; Giải góc đo : ± 450

Vật trượt làm bằng các loại vật liệu như phoocPP, nhôm, đồng, thép, vớitrọng lượng đạt 10N

Các loại quả cân :10 N; 4 x 0,1N; 1 x 0,5N; 4 x 1 N; 1 x 5 N

B-Thiết bị cơ cấu cam :

2 Cam lồi và tay dẫn hỡnh cụn

4 Cam tiếp xúc và tay dẫn hỡnh cụn

6 Cam lõm

c. Cam lõm và tay dẫn trụ tròn

Góc[°]

Hành tr ình[mm]

7 Cam không đối xứng

d. Cam không đối xứng và cần lắc

Góc[°]

Hành tr ình[mm]

8 So sánh giữa cam tiếp xúc và cam không đối xứng với cùng tay dẫn là cần lắc

9 So sánh giữa cam lồi và cam tiếp xúc với cùng tay dẫn trụ tròn

PHẦN Chương 4IV: Kết luận và kiến nghịKẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

đã lâu nên độ chính xác của thí nghiệm không được tốt vì vậy phải tiến hànhnhiều thí nghiệm do đó tốn tời gian, công sức

Ma sát và Cơ cấu Cam –Dẫn là một trong những cái cơ bản của cơ khínhưng nó lại vô cùng quan trọng trong chuyển động Nó là dẫn đọng chính của

cơ cấu, tác nhân gây cản trở hay là tác nhân dẫn đến chuyển động luôn ảnhhưởng đến tuổi thọ của máy và chi tiết trong thực tế Nghiên cứu để hiểu vàphát huy mặt có ích của nó và hạn chế tối đa tác hại mà nó gây ra cho chi tiếtmáy và chuyển động để nú giỳp ta nâng cao tuổi thọ cho chi tiết máy.Đó là ýnghĩa của đề tài mà em nghiên cứu

IV4 2 Kiến nghị

Để phát huy hơn nữa hiệu quả học tập nhằm nâng cao chất lượng dạy vàhọc, em có kiến nghị sau:

- Các cấp các ngành phải tạo điếu kiện hơn nữa cho sinh viên đượctiếp cận với nhiều thiết bị thí nghiệm hiện đại, tạo điều kiện cho sinh viên đượcthực tập nhiêu hơn để tăng khả tìm tòi và tự học của sinh viên.

- Đầu tư thêm trang thiết bị thí nghiệm, xây dựng thờm cỏc phònghọc hiện đại đáp ứng nhu cầu học tập của sinh viên

Chương 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tham khảo

1, Giáo Trình Sức Bền Vật Liệu Lê Ngọc Hồng Nxb Khoa Học và Kỹ Thuật,

Hà Nội, 2002

2, Giáo trình Nguyên Lý Máy Đinh Gia Trường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn

Tiến Nxb Đại Học và THCN, Hà Nội ,1969

3, Tài liệu GL110 Cam and Fllower Apparatus, All rights reserved G.U.N.T Gerätebau GmbH, barsbüttel, Germany

4, Tài liệu TM225 Friction on the inclined plane, All rights reserved G.U.N.T Gerätebau GmbH, barsbüttel, Germany

5, Từ điển chuyên ngành kỹ thuật ProDic-2007

Trong quá trình nghiên cứu hoàn thành chuyên đề vì thời gian, trình độ

có hạn và ít được tiếp xúc với thực tế nên không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được ý kiến đóng góp chân thành của các thầy cô và bạn bè.

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2012

Sinh Viên

Nguyễn Văn Quang

B- Lý thuyết cơ cấu cam 5

1 Phân loại cơ cấu cam 5

Chương 2: MÔ TẢ THIẾT BỊ: 8

A Cơ cấu ma sát trên mặt phẳng nghiêng TM225 8

1 Giới thiệu thiết bị TM225 8

1.1 Định hướng sử dụng 8

2 Miêu tả thí nghiệm 9

B Thiết bị cơ cấu cam – dẫn: 10

1 Thiết bị cam – dẫn GL 110 10

Chương 3: TRÌNH TỰ TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 13

A Thiết bị đo ma sát trên mặt phẳng nghiêng 13

2 Cam lồi và tay dẫn hình côn 22

3 Cam tiếp xúc 25

4 Cam tiếp xúc và tay dẫn hình côn 28

5 Cam tiếp xúc và cần lắc 31

6 Cam lõm 34

7 Cam không đối xứng 37

8 So sánh giữa cam tiếp xúc và cam không đối xứng với cùng tay dẫn là cầnlắc 40

9 So sánh giữa cam lồi và cam tiếp xúc với cùng tay dẫn trụ tròn 41

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 mô tả cơ cấu cam 5

Hình 1.2 cơ cấu cam phẳng 5

Hình 1.3 đồ thị chuyển vị phương pháp chuyển động thực6

Hình 1.4 Đồ thị chuyển vị phương pháp đổi giá 6

Hình 1.5 Đồ thị chuyển vị các giai đoạn chuyển động 7

Hình 2.1 : Cấu tạo của TM 225 9

Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo thiết bị cam – dẫn GL110 10

Hình 2.3 Các loại cam trong thiết bị 10

Hình 2.4 Cam và cơ cấu dẫn 12

Hình 3.1 : Mô phỏng ma sát 13

Hình 3.2 : Mô hình thí nghiệm 14

Hình 3.3: Mô hình mặt phẳng nghiêng lý thuyết 15

Hình 3.4 : Mô hình thí nghiệm 17