MH 09 CKT cđn

BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỔNG CỤC DẠY NGHỀ GIÁO TRÌNH Mơm học: Cơ ứng dụng NGHỀ: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số:120/QĐ - TCDN ngày 25 tháng 02 năm 2013 Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề) c G Q b B A a Hà Nội - 2012 l P TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN: Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo nghề 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 Để phục vụ cho học sinh, sinh viên học nghề thợ sửa chữa ô tô kiến thức lý thuyết thực hành bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống ô tô Hoặc học nghề khí Tơi có biên soạn giáo trình: Cơ ứng dụng với mong muốn giáo trình giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững kiến thức ô tô Cơ ứng dụng biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm ba chương: Chương1 Cơ học lý thuyết Chương Sức bền vật liệu Chương Chi tiết máy Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình dạy nghề Tổng cục Dạy nghề phê duyệt, xếp logic cô đọng Sau học có tập kèm để sinh viên nâng cao tính thực hành mơn học Do đó, người đọc hiểu cách dễ dàng nội dung chương trình Mặc dù cố gắng chắn khơng tránh khỏi sai sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp người đọc để lần xuất sau giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày… tháng… năm 2012 Tham gia biên soạn ThS Phạm Tố Như ThS Nguyễn Đức Nam ThS Hà Thanh Sơn ThS Vũ Quang Huy ThS Phạm Ngọc Anh ThS Nguyễn Thành Trung ThS Phạm Duy Đơng ThS Đồn Văn Năm ThS Ngơ Cao Vinh 10 ThS Đinh Quang Vinh 11 ThS Hoàng Văn Thơng 12 ThS Hồng Văn Ba 13 ThS Nguyễn Thái Sơn 14 CN Vũ Quang Anh 15 ThS Nguyễn Xuân Sơn 16 ThS Lê Ngọc Viện 17 ThS Nguyễn Văn Thơng 18 ThS Dương Mạnh Hà 19 CN Hồng Văn Lợi 20 CN Trần Văn Đô Chủ biên Đồng chủ biên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên MỤC LỤC ĐỀ MỤC Chương Cơ học lý thuyết 1.1 Các tiên đề tĩnh học 1.2 Lực 1.3 Mô men 1.4 Chuyển động chất điểm 1.5 Chuyển động vật rắn 1.6 Công lượng Chương Sức bền vật liệu 2.1 Những khái niệm sức bền vật liệu 2.2 Kéo nén tâm 2.3 Cắt dập 2.4 Thanh chịu xoắn tuý 2.5 Uốn tuý thẳng Chương Chi tiết máy 3.1 Những khái niệm cấu máy 3.2 Cơ cấu truyền động ma sát 3.3 Cơ cấu truyền động ăn khớp 3.4 Cơ cấu truyền động khác TRANG 7 10 28 33 38 39 45 45 50 54 57 61 66 66 68 72 78 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC CƠ ỨNG DỤNG Mã số môn học: MH 09 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08, MH 10, MH 11, MH 12, MH13, MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 17, MĐ 18, MĐ 19 - Tính chất: Là môn học kỹ thuật sở bắt buộc - Có ý nghĩa vai trò quan trọng việc cung cấp kiến thức kỹ cho học sinh, sinh viên học nghề công nghệ ô tô II Mục tiêu mơn học: - Trình bày khái niệm học ứng dụng - Trình bày phương pháp tổng hợp phân tích lực - Phân tích chuyển động vật rắn - Tính tốn thơng số nội lực, ứng suất biến dạng vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn toán đơn giản - 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 cấu truyền động - Tuân thủ quy định học tập làm đầy đủ tập nhà - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận III Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Số TT I II Tên chương/mục Tổn g số Cơ học lý thuyết 1.1 Các tiên đề tĩnh học 1.2 Lực 1.3 Mô men 1.4 Chuyển động chất điểm 1.5 Chuyển động vật rắn 1.6 Công lượng Sức bền vật liệu 2.1 Những khái niệm sức bền vật liệu 2.2 Kéo nén 2.3 Cắt dập 18 3 Thời gian (giờ) Thực Kiểm tra Lý hành (LT thuyết Bài tập TH) 17 3 3 20 19 3 4 4 III 2.4 Thanh chịu xoắn tuý 2.5 Uốn tuý thẳng Chi tiết máy 3.1 Những khái niệm cấu máy 3.2 Cơ cấu truyền động ma sát 3.3 Cơ cấu truyền động ăn khớp 3.4 Cơ cấu truyền động cam 3.5 Các cấu truyền động khác Tổng cộng 22 4 20 3 60 4 56 1 CHƯƠNG CƠ HỌC LÝ THUYẾT Mã số chương 1: MH 09-01 Giới thiệu: Để có kiến thức tiên đề tĩnh học, cách tính lực mơ men, biết số chuyển động chất điểm, vật rắn, cách tính cơng lượng, người học phải biết số kiến thức học lý thuyết Trong cho biết kiến thức tiên đề tĩnh học, cách tính lực mơ men, biết số chuyển động chất điểm, vật rắn, cách tính cơng lượng Mục tiêu: - Trình bày tiên đề, khái niệm cách biểu diễn lực; loại liên kết - Trình bày phương pháp xác định thông số động học động lực học - Phân tích chuyển động vật rắn - Tuân thủ quy định, quy phạm học lý thuyết Nội dung: 1.1 CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC Mục tiêu: - Trình bày tiên đề, khái niệm cách biểu diễn lực; loại liên kết 1.1.1 Tiên đề (tiên đề hai lực cân bằng) Điều kiện cần đủ để hai lực cân chúng có đường tác dụng, hướng ngược chiều có cường độ     F + F = Hay F = −F 2 Hai lực gọi hai lực trực đối (hình 1.1a) cho ta hình ảnh vật rắn cân chịu kéo (hình 1.1b) vật rắn cân chịu nén Tiên đề nêu lên hệ lực cân chuẩn giản đơn Khi cần xác định hệ lực cho có cân hay khơng ta tìm cách biến đổi để chứng minh có tương đương với hai lực cân hay khơng Ví dụ: Một vật nặng có trọng lượng P treo sợi dây khơng giãn, đầu cố định (hình 1.2) Vật chịu tác dụng hai lực cân bằng:   P +T = a) b) Hình 1.1 Hình 1.2 1.1.2 Tiên đề (tiên đề thêm bớt lực) Tác dụng hệ lực không thay đổi ta thêm vào bớt cặp lực cân  Như vậy: Nếu ( F,F ) hai lực cân thì:        ( F1,F2, ,Fn) ⇔ ( F1,F2, ,Fn, F,F )   Hoặc hệ có hai lực F1, F2 cân thì:        ( F1,F2, ,Fn) ⇔ ( F1,F2, ,Fn, F,F ) Tiên đề cho ta hai phép biến đổi thêm vào cặp lực cân bớt cặp lực cân * Hệ 2.1 (Định lý trượt lực): Tác dụng lực không thay đổi ta trượt lực đường tác dụng  F Chứng minh: Giả sử có lực tác dụng lên vật điểm A Theo tiên đề 2, đường tác dụng lực F, tại điểm B, ta đặt vào hai lực cân F1,F2 Các lực có a) cường độ với lực  F Như  ta có: F ⇔ (F, F1, F2)   F Nhưng hai lực F lại tạo thành hệ hai lực cân đó, theo tiên đề ta lại bớt hai lực Vậy, ta có: F = F2 b) Từ định lý ta thấy điểm đặt không giữ vai trò việc mơ tả tác dụng lực lên vật rắn Chú ý: Tính chất với vật rắn tuyệt đối Với vật rắn biến dạng thay c) đổi điểm đặt ứng xử biến dạng Hình 1.3 vật thay đổi * Hệ 2.2 (Định lý hợp lực hệ): Khi hệ lực cân lực hệ lực lực trực hợp lực lực lại       Chứng minh: Cho hệ lực (F1,F2, ,Fn) = đặt R = ( F2, ,Fn) ta có:        (F1, F2, ,Fn) = (F ,R) = 0, có nghĩa F1 lực trực R (hình    1.3) hay F1 lực trực hợp lực lực ( F2, ,Fn) ) 1.1.3 Tiên đề (tiên đề hình bình hành lực) 10 Hệ hai lực đặt điểm tương đương với lực đặt điểm đặt chung biểu diễn vectơ đường chéo hình bình hành mà hai cạnh hai vectơ biểu diễn lực cho Hợp lực hai lực có điểm đặt lực đặt điểm đó, có trị số, phương chiều xác định đường chéo hình bình hành mà hai cạnh hai lực thành phần  Như vậy, gọi R hợp lực hai   lực F1 F2 đặt đIểm  Othì ta  có: R = F1 + F2 2 Về độ lớn: R = F + F22 + 2F1 F2 cosα Trong đó: α - góc hợp F1 F2 Tiên đề cho ta hai phép biến đổi bản, là: tổng hợp hai lực đồng quy thành lực ngược lại phân tích Hình 1.4a lực thành hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành Hình 1.4b * Hệ 3.1 (Định lý đường tác dụng lực đồng phẳng): Khi ba lực đồng phẳng cân bằng, đường tác dụng chúng đồng quy song song    Chứng minh: Cho hệ ( F1 , F2 , F3 ) = (hình 1.5)   Nếu F1 // F2 đường tác dụng chúng đồng quy  tiên đề 3ta có:  (giả  sử tại A).Theo Hình 1.5 F1 + F2 = R ⇒( F1 , F2 , F3 ) = ( R, F3 ) =  Rõ ràng R F3 hai lực cân bằng, đường tác dụng R phải qua A Như đường  tác dụng  của cả ba lực đồng quy A Nếu F1 // F2 R = F1 + F2 song song với chúng Ta có: 74 + Bánh hình trụ (răng thẳng, xiên, chữ V) + Bánh côn (răng thẳng, xiên, cong) + Thanh * Phân loại cấu: + Phân loại theo tính chất truyền động: - Cơ cấu truyền động trục song song - Cơ cấu truyền động trục cắt - Cơ cấu truyền động trục chéo + Phân loại theo số bánh cấu: - Cơ cấu bánh đơn giản - Hệ bánh Hình 3.7 Cặp bánh ăn khớp Trong hệ bánh chia ra: Hệ bánh truyền động nối tiếp Hệ bánh truyền động nhiều cấp + Phân loại theo tính chất ăn khớp: - Cơ cấu bánh ăn khớp ngồi Hình 3.8 Cặp bánh ăn khớp - Cơ cấu bánh ăn khớp 3.3.1.2 Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng a Ưu điểm: + Đảm bảo độ xác truyền động (tốc độ, tỷ số truyền) khơng có trượt + Có thể đặt vị trí tương đối cặp bánh ăn khớp theo góc mong muốn khơng gian + Hiệu suất truyền động cao + kích thước nhỏ gọn +Tuổi thọ độ tin cậy cao b Nhược điểm: + Không thực truyền động vô cấp + Khơng có khả tự bảo vệ an tồn tải + Có tiếng ồn tốc độ cao + Đòi hỏi độ xác cao chế tạo lắp giáp c Phạm vi ứng dụng: + Được áp dụng rộng rái lĩnh vực khí, điều khiển để truyền chuyển động 75 + Tốc đọ đạt tới 140m/s cao + Dải công suất truyền động rộng (từ 0,1kw đến 100.000kw) + Tỷ số truyền tương đối cao (có thể 10) 3.3.2 Cơ cấu bánh đơn giản Là cấu có hai khâu động hai bánh nối với băng khớp loại cao dùng để truyền chuyển động quay hai trục với tỷ số truyền xác định Hai bánh ăn khớp quay chiều ăn khớp trong, ngược chiều ăn khớp Các bánh muốn ăn khớp với chúng phải chế tạo mơ đun ăn khớp 3.3.2.1 Quan hệ hình học bánh TCVN qui định tất bánh chế tạo theu tiêu chuẩn hoá dựa vào hai thông số số Z bánh mô đun ăn khớp m (mm) Các thơng số hình học bánh gồm: + Bước răng: p (mm): khoảng cách hai cạnh phía hai liên tiếp Nó tổng chiều dày chiều rộng rãnh hai p = π.m + Đường kính đường tròn chia (d): d = m.Z (mm) + Chiều cao đỉnh răng: h0 (mm): phần tính từ đường tròn chia đến đường tròn đỉnh h0 = m + Chiều cao chân răng: hf (mm): phần tính từ đường tròn chia đến đường tròn chân hf = 1,25.m + Chiều cao răng: h (mm) h = h0 + hf = 2,25.m + Đường kính đường tròn đỉnh răng: da (mm) da = d + 2.h0 = m.Z + 2.m = m(Z + 2) + Đường kính đường tròn chân răng: df (mm) df = d - 2.hf = m.Z - 2,5.m = m(Z – 2,5) + Bề rộng S (mm) bề rộng rãnh S’(mm) S = S’ = p/2 + Khoảng cách truyền động hai trục hai bánh ăn khớp: A (mm) A= d1 + d m.Z1 + m.Z m = = ( Z1 + Z ) 2 d1, d2 đường kính đường tròn chia bánh chủ động bánh bị động 3.3.2.2 Các quan hệ động học Bằng cách chứng minh tương tự cấu đai truyền đơn giản, ta có: 76 ω1 Z = =i ω2 Z1 Trong đó: + ω1, ω2 vận tốc góc bánh chủ động bánh bị động + Z1, Z2 số bánh chủ động bánh bị động + i tỷ số truyền động Gọi n1, n2 số vòng quay bánh chủ động bánh bị động, ta có: n1 Z = =i n2 Z1 Nhận xét: Trong cấu, số vòng quay bánh ăn khớp tỷ lệ nghịch với số chúng 3.3.3 Hệ bánh có trục cố định Trong nhiều trường hợp, để truyền chuyển động từ phận máy mày đến phận máy khác với khoảng cách tương đối xa, muốn nâng cao tỷ số truyền động hay đảo chiều quay trục bánh bị động, cấu bánh đơn giản đảm nhiệm Vì vậy, người ta phải dùng tới hệ bánh 3.3.3.1 Kết cấu chung Bao gồm: + Bánh chủ động + Một nhiều bánh trung gian + Bánh bị động + Trục bánh có vị trí cố định ( trục khơng quay quay xung quanh vị trí nó) + Căn vào đặc điểm cấu tạo, người ta chia làm hai loại: - Hệ bánh truyền động nối tiếp - Hệ bánh truyền động nhiều cấp Sau đây, nghiên cứu hai loại hệ bánh 3.3.3.2 Hệ bánh truyền động nối tiếp Xét hệ bánh truyền động nối tiếp gồm n cặp bánh ăn khớp với n+1 bánh hình vẽ Z1 Z2 Z3 Zn Zn+1 Hình 3.9 Hệ bánh truyền động nối tiếp 77 Gọi n1, n2, nn+1 Z1, Z2, , Zn+1 số vòng quay số tương ứng bánh thứ 1, 2, , n+1 i1, i2, , in tỷ số truyền tương ứng cặp bánh ăn khớp thứ 1, 2, , n i tỷ số truyền chung n1 Theo định nghĩa tỷ số truyền: i = n n +1 Nhân tử mà mẫu biểu thức với tích n2.n3 nn ta được: n1 n2 nn i = = i1.i2 in n n n nk Z k +1 Nếu ta thay tỷ số n = Z k +1 k n +1 Z Z Z n +1 Z1 Z Z n Z i = n+1 Z1 i= ta được: Sau thay vào rút gọn biểu thức ta được: * Nhận xét: + Tỷ số truyền chung hệ bánh truyền động nối tiếp tính tích tỷ số truyền cặp bánh ăn khớp có hệ + Tỷ số truyền chung hệ bánh truyền động nối tiếp không phụ thuộc vào số bánh trung gian có hệ mà phụ thuộc vào số bánh dẫn bánh bị dẫn (bánh đầu bánh cuối) + Nếu số cặp bánh ăn khớp chẵn bánh dẫn bánh bị dẫn quay chiều + Nếu số cặp bánh ăn khớp lẻ bánh dẫn bánh bị dẫn quay ngược chiều 3.3.3.3 Hệ bánh truyền động nhiều cấp Xét hệ bánh truyền động gồm n cấp truyền hình vẽ Gọi n1, n2, nn+1 số vòng quay tương ứng bánh thứ 1, 2, , n+1 i1, i2, , in tỷ số truyền tương ứng cấp truyền thứ 1, 2, , n i tỷ số truyền chung Theo định nghĩa tỷ số truyền: i= n1 nn +1 Nhân tử mà mẫu biểu thức với tích n2.n3 nn ta được: n1 n2 n n = i1.i2 in n2 n3 nn +1 nk Z k +1 Nếu ta thay tỷ số n = Z k +1 k Z Z Z Z i = n +1 Ta được: Z1 Z ' Z ' Z n ' i= Hình 3.10 Hệ bánh truyền động nhiều cấp 78 * Nhận xét: + Tỷ số truyền chung hệ bánh truyền động nhiều cấp tính tích tỷ số truyền cấp truyền có hệ + Tỷ số truyền chung hệ bánh truyền động nhiều cấp phụ thuộc vào số bánh dẫn bánh bị dẫn (bánh đầu bánh cuối), mà phụ thuộc vào số bánh trung gian có hệ + Nếu số cấp truyền lẻ bánh dẫn bánh bị dẫn quay ngược chiều + Nếu số cấp truyền chẵn bánh dẫn bánh bị dẫn quay chiều 3.3.4 Hệ bánh hành tinh 3.3.4.1 Kết cấu Gồm: + Khâu đẫn C chuyển động quay tròn + Các bánh Z1 Z3 có chung trục hình học, chuyển động độc lập tương gọi bánh tăng mặt trời + Bánh Z2 có trục di động khâu dẫn C làm việc Nó lúc tham gia vào hai chuyển động với khâu C quay quanh trục qua O1 O3 đồng thời chuyển động quay quanh trục Bánh Z2 gọi bánh hành tinh F1 Z1 o2 ω1 o3 Z2 F3 C C o1 ω3 o1= o3 o3 Z3 Hình 3.11: Cơ cấu bánh hành tinh 3.3.4.2 Nguyên lý truyền Giả sử làm việc, khâu dẫn C quay với tốc độ không đổi nc kéo bánh Z2 quay theo tốc độ Vì bánh Z2 đồng thời ăn khớp với hai bánh mặt trời Z1 Z3 nên bánh Z2 tác động lên bánh mặt trời với 79 lực tương ứng F1 F3 Theo định luật III Niutơn, bánh mặt trời Z1 Z3 phản lại bánh Z2 phản lực tương ứng F1’ F3’ Như xảy hai trường hợp: + Trường hợp thứ nhất: Nếu F1’ = F3’thì tổng đại số mơ men phản lực lấy đối cới trục O2 bánh Z2 không  mo (F) = F '.R − F '.R = 2 Lúc này, bánh Z2 tham gia chuyển động với trục quay khâu dẫn C có tác dụng then cài nối cứng hai bánh Z1 Z3 làm cho hai bánh quay tốc độ với khâu dẫn C, tức là: n1 = n3 = nc + Trường hợp thứ hai: Lực cản hai bánh mặt trời lên bánh Z không F1 ≠ F3 ( giả sử F1 > F3) Tổng đại số mô men chúng với trục O2 khác không:  mo (F) = F1'.R2 − F3'.R2 ≠ Lúc bánh Z2 nhận mô men tham gia đồng thời hai chuyển động: + Quay với khâu dẫn C + Quay quanh trục Chiều quay bánh Z2 chiều làm giảm tốc độ quay bánh mặt trời có lực cản lớn làm tăng tốc độ quay bánh mặt trời có lực cản nhỏ Nếu F1 > F3 thì: n1 = nc + ∆n1 n3 = nc - ∆n3 Trong đó: ∆n1 độ tăng số vòng quay bánh Z1 ∆n3 độ giảm số vòng quay bánh Z3 Trong thực tế, bánh Z1 Z3 có số nhau, bỏ qua trượt bánh thì: ∆n1 = ∆n3 Khi đó: n1 + n3 = 2nc Kết luận: Khi lực cản bánh có thay đổi số vòng quay chúng thay đổi theo, tổng số vòng quay chúng giá trị không đổi Khi số vồng quay bánh tăng lên số vòng quay bánh giảm nhiêu 3.4 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG KHÁC Mục tiêu: - Giải thích khái niệm cấu truyền động khác 3.4.1 Cơ cấu bốn khâu lề 3.4.1.1 Khái niệm Là loại cấu bốn khâu phẳng toàn khớp loại thấp dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động lắc ngược lại, biến đổi chuyển động quay thành 80 chuyển động quay khác hay biến đổi từ chuyển động lắc thành chuyển động lắc khác 3.4.1.2 Kết cấu Bao gồm bốn khâu, có ba khâu động, khâu cố định gọi giá Trong ba khâu động có khâu khơng nối giá gọi truyền Hai khâu nối giá, khâu gọi khâu dẫn, khâu khâu bị dẫn Tuỳ thuộc vào chiều dài khâu nối giá khâu cấu mà chúng gọi tay Hình 3.12: Cơ cấu bốn khâu lề quay hay cần lắc Nếu tổng chiều dài khâu ngắn khâu dài nhỏ hay tổng chiều dài hai khâu lại thì: - Nếu lấy khâu kề với khâu ngắn làm giá khâu ngắn tay quay, khâu nối giá lại cần lắc Khi ta có cấu dạng tay quay – cần lắc - Nếu lấy khâu ngắn làm giá hai khâu nối giá tay quay Khi ta có cấu dạng tay quay – tay quay - Khi lấy khâu đối diện với khâu ngắn làm giá hai khâu nối giá cần lắc Khi ta có cấu dạng cần lắc – cần lắc + Nếu tổng chiều dài khâu ngắn khâu dài lớn tổng chiều dài hai khâu lại dù lấy khâu làm giá, khâu nối giá đề cần lắc Các khâu cấu liên kết với băng bốn khớp lề loại thấp Trong chương trình ta xét cấu bốn khâu lề loại tay quay – cần lắc 3.4.1.3 Nguyên lý làm việc Trong trình làm việc, khâu dẫn cấu nhận động lực (Lực hay mô men phát động) máy thông qua hệ thống truyền dẫn * Xét trường hợp tay quay khâu dẫn, cần lắc khâu bị dẫn 81 Hình 3.13 Cơ cấu Tay quay khâu dẫn Khi tay quay quay, lực truyền đến cần lắc qua truyền làm cho cần lắc chuyển động qua lại cung tròn xác định hai điểm giới hạn hay gọi vị trí biên tương ứng với góc quay định Các điểm giới hạn xác định tương ứng với vị trí mà tay quay truyền thẳng hàng với Vị trí biên cần lắc ứng với vị trí tay quay truyền chập lại với gọi vị trí biên gần Vị trí biên cần lắc ứng với vị trí tay quay duỗi thẳng với truyền gọi vị trí biên xa Chuyển động cấu từ vị trí biên gần tới vị trí biên xa gọi hành trình đi, góc quay tương ứng với hành trình gọi góc Chuyển động cấu từ vị trí biên xa tới vị trí biên gần gọi hành trình về, góc quay tương ứng với hành trình gọi góc Trong cấu bốn khâu lề, hành trình hành trình làm việc Nói chung cấu này, thời gian để thực hành trình di khác nhau, cần ý tiến hành lắp đặt cấu Mặt khác, vị trí biên, tay quay cần lắc tạo thành đường thẳng qua tâm quay tay quay nên mô men truyền đến cần lắc khơng Cơ cấu có hai điểm chết tương ứng với hai vị trí biên cần lắc, cần ý tránh điểm chết khởi động cấu * Xét trường hợp khâu dẫn cần lắc, khâu bị đẫn tay quay Khi cần lắc chuyển động qua lại hai vị trí biên tay quay quay tròn Cần lắc thực lần – tay quay quay vòng Cũng trường hợp trên, thời gian thực hành trình vè khác Tuy nhiên, trường hợp, lực truyền đến tay quay không qua tâm quay cần lắc, cấu khơng có điểm chết 3.4.2 Cơ cấu truyền động khác 3.4.2.1 Cơ cấu tay quay trượt a Khái niệm Là loại cấu bốn khâu phẳng toàn khớp loại thấp dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến qua lại ngược lại b Kết cấu Bao gồm bốn khâu, có ba khâu động, khâu cố định gọi giá Trong ba khâu động có khâu khơng nối giá gọi truyền Hai khâu nối giá, khâu gọi tay quay, khâu trượt + Nếu đường chạy trượt qua tâm quay tay quay, ta có cấu tay quay trượt tâm + Nếu đường chạy trượt không qua tâm quay tay quay, ta có cấu tay quay trượt lệch tâm Khoảng cách từ tâm quay tay quay đến đường 82 chạy trượt gọi độ lệch tâm Cơ cấu có bốn khớp loại thấp, có ba khớp quay khớp trượt c Nguyên lý làm việc * Trường hợp 1: Nếu tay quay khâu dẫn, trượt khâu bị dẫn Khi làm việc, tay quay quay tròn, truyền lực đến trượt qua truyền làm trượt chuyển động tịnh tiến qua lại đường trượt hai điểm biên Hai điểm biên xác định tương ứng với vị trí mà tay quay truyền thẳng hàng với Vị trí biên ứng với vị trí tay quay truyền chập lại với gọi vị trí biên gần (con trượt gần tâm quay nhất) Vị trí biên ứng với vị trí tay quay duỗi thẳng với truyền gọi vị trí biên xa (con trượt xa tâm quay Chuyển động cấu từ vị trí biên gần tới vị trí biên xa gọi hành trình đi, góc quay tương ứng với hành trình gọi góc Chuyển động cấu từ vị trí biên xa tới vị trí biên gần gọi hành trình về, góc quay tương ứng với hành trình gọi góc Gọi S hành trình dịch chuyển trượt (đi-về): Nếu cấu tâm, thời gian để thực hành trình và: S = 2R (R chiều dài tay quay) Nếu cấu lệch tâm, thời gian để thực hành trình di khác và: S ≠ 2R Mặt khác, vị trí biên, tay quay cần lắc tạo thành đường thẳng qua tâm quay tay quay nên mô men truyền đến trượt khơng Cơ cấu có hai điểm chết tương ứng với hai vị trí biên cần lắc, cần ý tránh điểm chết khởi động cấu   Gọi F lực truyền từ tay quay đến trượt Ta phân tích F làm hai thành phần:    F = F1 + N  + F1 dọc theo phương trượt, có tác dụng làm trượt chuyển động tịnh tiến qua lại rãnh trượt  + N có phương vng góc với phương trượt có xu hướng ép trượt tỳ vào rãnh trượt Đây lực có hại làm tăng lực cản ma sát, phát sinh nhiệt, làm mài mòn trượt rãnh trượt * Trường hợp 2: Con trượt khâu dẫn, tay quay khâu bị dẫn (học sinh tự tìm hiểu) d Phạm vi ứng dụng Cũng giống cấu bốn khâu lề, cấu tay quay trượt ứng dụng nhiều làm cấu máy dùng làm cấu trục khuỷu – truyền động đốt trong, dùng làm cấu số máy móc nơng nghiệp máy ép 83 3.4.2.2 Trục ổ trượt a Trục * Khái niệm Trục chi tiết máy dùng để truyền chuyển động quay (truyền mô men xoắn), để đỡ lắp đặt chi tiết máy quay để thực hai nhiệm vụ *Phân loại +Theo đặc điểm chịu tải trục chia làm hai loại: Trục truyền: Dùng để truyền mô men xoắn đỡ chi tiết máy quay vừa chịu uốn vừa chịu xoắn Hình 3.14 Trục trơn Hình 3.15 Trục bậc Trục tâm: có nhiệm vụ đỡ chi tiết máy quay, chịu uốn Trong q trình làm việc, trục tâm quay khơng quay + Theo hình dạng đường tâm trục chia ra: Trục thẳng: Đường tâm đường thẳng Trục khuỷu: Đường tâm khúc khuỷu Trục mềm: có độ uốn cong lớn, dùng để truyền chuyển động quay mô men xoắn phận máy máy có vị trí thay đổi làm việc + Theo cấu tạo chia ra: Trục trơn trục bậc Trục đặc trục rỗng * Kết cấu trục Thông thường xác định theo trị số tình hình phân bố lực tác dụng lên trục, cách bố trí cố định chi tiết máy lắp trục, phương pháp gia công lắp ghép Trục thường chế tạo có dạng hình trụ tròn nhiều bậc Khi cần giảm khối lượng làm trục rỗng Chi tiết máy dùng để đỡ trục gọi ổ trục Phần trục tiếp xúc trực tiếp với ổ trục gọi ngõng trục Phần để lắp với chi tiết máy quay gọi thân trục Đường kính ngõng trục thân trục phải lấy theo tiêu chuẩn để thuận tiện cho việc chế tạo lắp ghép Để cố định chi tiết trục theo chiều trục thường dùng vai trục, gờ, mặt cơn, bạc, vòng chặn, đai ốc lắp ghép có độ dơi Để cố định chi tiết trục không bị xoay thường dùng then, then hoa lắp ghép có độ dơi 84 *Vật liệu chế tạo trục Yêu cầu phải có độ bền cao, nhạy với tập trung ứng suất, nhiệt luyện dễ gia công Thép bon thép hợp kim vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo trục b Ổ trượt * Công dụng Được dùng để đỡ trục quay ổ trục chịu tác dụng lực đặt trục truyền lực vào thân máy, bệ máy Bề mặt làm việc ổ trượt giống ngõng trục mặt trụ, mặt cơn, mặt phẳng mặt cầu * Phân loại: Theo đặc điểm cấu tạo, chia ra: + ổ nguyên: Chế tạo đơn giản có độ cứng lớn ổ ghép ổ nguyên chế tạo rời chế tạo liền thân Tuy nhiên ổ nguyên thường có nhược điểm sau: - Khi khe hở ngõng trục ổ lớn, điều chỉnh - Ngõng trục lắp từ ngồi mút vào, lắp loại trục có đường kính lớn cần lắp ổ vào ngõng khó khăn Ổ nguyên dùng máy làm việc gián đoạn, vận tốc thấp, tải trọng nhỏ + ổ ghép: chế tạo thành hai nửa riêng biệt sau ghép lại với bu lông, đai ốc ổ ghép khơng có nhược điểm ổ ngun, khó chế tạo giá thành đắt Kết cấu ổ trượt Về kết cấu ổ trượt gồm có thân ổ, lót ổ, ngồi òn có cấu tạo đường dầu, vú mỡ để bboi trơn cho bề mặt làm việc ổ ngõng trục + Thân ổ: Có thể chế tạo liền với thân máy chế tạo rời sau ghép vào thân máy Thân ổ chế tạo nguyên (ổ nguyên) chế tạo thành hai nửa sau ghép lại với (ổ ghép) + Lót ổ: Bề mặt tiếp xúc với ngõng trục phải làm vật liệu có hệ số ma sát thấp, có khả chịu mài mòn, ma sát Tuỳ theo ổ ổ nguyên hay ổ ghép mà lót ổ chế tạo nguyên dạng hai nửa cho phù hợp với ổ b ổ lăn * Cấu tạo: Trong ổ lăn, tải trọng từ trục trước truyền đến gối trục phải qua lăn Nhờ có lăn nên ma sát sinh ổ ma sát lăn Ổ lăn thường gồm bốn phận: vòng ngồi, vòng trong, lăn vòng cách (áo) Vòng vòng ngồi thường có rãnh, vòng lắp với ngõng trục, vòng ngồi lắp với gối trục Thường có vòng quay trục, vòng ngồi đứng 85 n Tuy nhiên, có vòng ngồi quay với gối trục vòng đứng yên trục (ổ lăn bánh tơ) Con lăn có dạng cầu dạng đũa, lăn rãnh lăn Vòng cách giữ cho hai lăn kề cách khoảng định * Phân loại: + Phân loại theo hình dạng lăn: - ổ bi - ổ đũa: có loại đũa trụ đũa đũa hình trống, đũa trụ xoắn, đũa kim + Theo khả chịu lực ổ lăn chia ra: - ổ đỡ: Chỉ chịu lực hướng tâm mà khơng chịu chịu lực dọc trục - ổ đỡ chặn: Chịu lực hướng tâm lực dọc trục - ổ chặn đỡ: Chịu lực dọc trục đồng thời chịu phần lực hướng tâm - ổ chặn: Chỉ chịu lực dọc trục mà không chịu lực hướng tâm + Theo số dãy lăn chia ổ lăn dãy, ổ lăn hai dãy, bốn dãy + Theo cỡ đường kính ngồi ổ, chia ra; ổ lăn cỡ đặc biệt nhẹ, ổ lăn nhẹ, nhẹ, trung bình nặng Hình 3-16 Cỡ đường kính bề rộng ổ + Theo cỡ chiều rộng chia ra: ổ hẹp, ổ bình thường, ổ rộng ổ rộng + ngồi chia ổ lăn thành ổ tự lựa ổ không tự lựa ổ lăn tự lựa có mặt vòng ngồi mặt lõm hình cầu, tâm hình cầu trùng với điểm chiều rộng ổ nằm đường tâm ổ, gọi ổ lăn lòng cầu Ưu nhược điểm ổ lăn So sánh với ổ trượt, ổ lăn có ưu, nhược điểm sau: Ưu điểm: + Hệ số ma sát nhỏ, mô men cản sinh mở máy ổ trượt + Chăm sóc bơi trơn đơn giản + Mức độ tiêu chuẩn hố tính lắp lẫn cao, thay thuận tiện Nhược điểm: + Kích thước hướng kính lớn + Lắp ghép tương đối khó khăn + Làm việc nhiều tiếng ồn, khả giảm chấn + Lực quán tính tác dụng lên lăn lớn làm việc với vận tốc cao 86 + Giá thành cao * ổ lăn dùng nhiều loại máy Các loại ổ lăn Ổ 20% khả chịu lực hướng tâm không dùng đến + Ổ đũa ngắn đỡ dãy: Chủ yếu chịu lực hướng tâm Khả chịu lực hướng tâm lớn 70% so với ổ bi đỡ dạy kích thước Loại ổ có khả chịu tải lớn, chịu va đập tốt + Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy: Chủ yếu chịu lực hướng tâm Khả chịu lực hướng tâm lớn hai lần so với ổ bi đỡ dạy kích thước Loại ổ có khả chịu tải lớn, chịu va đập tốt + Ổ kim, ổ đũa trụ dài: Con lăn dạng đũa trụ nhỏ dài ổ kim khơng có vòng cách, khả chịu lực hướng tâm lớn, kích thước đường kính ngồi nhỏ, có đủ vòng trong, vòng ngồi khơng có vòng vòng ngồi + Ổ đũa trụ xoắn đỡ: Con lăn hình trụ rỗng thép mỏng lại Nó khơng chịu lực dọc trục, khả chịu tải va đập tốt + Ổ bi đỡ chặn dãy: Chịu lực hướng tâm lực dọc trục Khả chịu lực hướng tâm lớn khoảng 30 – 40% ổ bi đỡ dãy Để tăng khả chịu tải chịu lực dọc trục thay đổi hai chiều người ta thường lắp hai ổ gối trục + Ổ đũa côn đỡ chặn: Chịu lực hướng tâm lực dọc trục Được dùng nhiều chế tạo máy tháo lắp đơn giản, điều chỉnh khe hở bù mòn thuận tiện ổ chế tạo hay nhiều dãy, thường dùng trục có lắp bánh cơn, bánh xiên + Ổ bi chặn: Chỉ chịu lực dọc trục làm việc với vận tốc thấp, trung bình Ký hiệu cách đọc ổ lăn Theo TCVN 3776-83, tất ổ lăn chế tạo theo tiêu chuẩn hoá ký hiệu số + Hai số đầu tính từ phải sang biểu thị đường kính ổ - Đối với ổ có đường kính từ 20 đến 495mm số có giá trị 1/5 đường kính trong, nghĩa nhân hai số với ta kích thước đường kính ổ - Đối với ổ có đường kính từ 10 đến đưới 20mm ký hiệu sau: Đường kính ổ (mm): 10 12 15 17 Ký hiệu: 00 01 02 03 - Đối với ổ có đường kính từ đến đưới 9mm hai số ( ví dụ 01, 02, 09) có giá trị đường kính ổ, số thứ ba từ phải sang phải số 87 + Số thứ ba từ phải sang biểu thị loạt đường kính ổ (cỡ kích thước đường kính ngồi ổ): 8, – siêu nhẹ; 1, - Đặc biệt nhẹ; 2, – nhẹ; 3, – trung bình; – nặng Số để ổ có đường kính khơng tiêu chuẩn + Số thứ tư từ phải sang biểu thị loại ổ: Loại ổ Ký hiệu - Ổ bi đỡ dãy: - Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy: - Ổ đũa ngắn đỡ dãy: - Ổ bi đỡ lòng cầu hai dãy: - Ổ kim, ổ đũa trụ dài: - Ổ đũa trụ xoắn đỡ: - Ổ bi đỡ chặn dãy: - Ổ đũa côn đỡ chặn: - Ổ bi chặn, ổ bi chặn đỡ: - Ổ đũa chặn, ổ đũa chặn đỡ; + Số thứ năm thứ sáu từ phải sang biểu thị đặc điểm cấu tạo ổ, ví dụ góc tiếp xúc bi ổ đỡ chặn, có rẵnh tựa vòng ngồi (đối với kiểu ổ khơng có đặc điểm cấu tạo khơng cần dùng hai số này) + Số thứ bảy từ phải sang biểu thị loạt chiều rộng ổ (cỡ chiều rộng): - đặc biệt hẹp; – hẹp; 1- bình thường; – rộng; 3, 4, 5, - đặc biệt rộng Tuỳ theo loạt đường kính, chữ số loạt chiều rộng bình thường, hẹp rộng Trong ký hiệu quy ước ổ khơng ghi kiểu ổ có ký hiệu số ký hiệu loạt chiều rộng dạng kết cấu 00 3.4.3 Phạm vi ứng dụng Cơ cấu bốn khâu lề ứng dụng rộng rãi ngành chế tạo máy, như: dùng để chế tạo máy khâu, máy tuốt lúa, máy cấy, gạt nước mưa tơ, hình bình hành truyền động tàu hoả, 88 Câu hỏi Câu Nêu số khái niệm chi tiết máy? Câu Nêu số khái niệm phân loại cấu máy? Câu Trình bày số vấn đề chung cấu truyền động ma sát? Câu Nêu số thơng số hình họccơ truyền? Câu Vẽ sơ đồ nêu công thức tính hệ bánh truyền động nhiều cấp? Câu Trình bày cấu bốn khâu lề? NỘI DUNG, YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ + Khái niệm học, sức bền vật liệu chi tiết máy + Phương pháp tổng hợp phân tích lực + Phân tích chuyển động vật rắn + Khái niệm khâu, chi tiết máy, khớp động, chuỗi động, cấu, máy + Cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng cấu truyền động + Chuyển đổi khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản + Tính tốn thơng số nội lực, ứng suất biến dạng vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn toán đơn giản ... Mã số mơn học: MH 09 I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: MH 07, MH 08, MH 10, MH 11, MH 12, MH1 3, MH 14, MH 15, MH 16, MĐ 17, MĐ... Các cấu truyền động khác Tổng cộng 22 4 20 3 60 4 56 1 CHƯƠNG CƠ HỌC LÝ THUYẾT Mã số chương 1: MH 09-01 Giới thiệu: Để có kiến thức tiên đề tĩnh học, cách tính lực mơ men, biết số chuyển động