Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC PHẦN 1 – CƠ HỌC VẬT RẮN ..............................................................................3 CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC.......................................................................................................................3 1.1 Các khái niệm cơ bản ...................................................................................3 1.2 Các tiên đề tĩnh học......................................................................................5 1.3 Liên kết và phản lực liên kết ........................................................................7 CHƯƠNG 2 – HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUY ..............................................12 2.1 Định nghĩa..................................................................................................12 2.2 Thu gọn hệ lực phẳng đồng quy.................................................................12 2.4 Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng đồng quy ........................................14 CHƯƠNG 3 : NGẪU LỰC................................................................................17 3.1 Mô men của lực đối với một điểm. ............................................................17 3.2 Ngẫu lực .....................................................................................................18 CHƯƠNG 4 HỆ LỰC PHẲNG BẤT KỲ.......................................................21 4.1 Khái niêm: ..................................................................................................21 4.2 Thu hệ lực phẳng bất kỳ về một tâm..........................................................21 4.3 Điều kiện cân bằng của hệ lực phẳng bất kỳ..............................................23 CHƯƠNG 5 HỆ LỰC SONG SONG TRỌNG TÂM VẬT RẮN .............25 5.1 Hệ lực song song........................................................................................25 5.2 Trọng tâm vật rắn .......................................................................................26 CHƯƠNG 6 MA SÁT......................................................................................30 6.1 Ma sát trượt ................................................................................................30 6.2 Ma sát lăn ...................................................................................................32 CHƯƠNG 7 ĐỘNG HỌC...............................................................................34 7.1 Chuyển động cơ bản của vật rắn ................................................................34 7.2 Chuyển động của điểm thuộc vật rắn quay quanh trục cố định.................38 7.3 Chuyển động tổng hợp của điểm ...............................................................39 CHƯƠNG 8 ĐỘNG LỰC HỌC .....................................................................42 8.1 Các định luật cơ bản của động lực học ......................................................42 8.2 Công và năng lượng ...................................................................................43 8.3 Công suất....................................................................................................44 8.4 Các định lý tổng quát của động lực học.....................................................45 PHẦN 2 – CƠ HỌC VẬT RẮN BIẾN DẠNG.....................................................51 CHƯƠNG 9 – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN....................................................51 9.1 Nhiệm vụ và đối tượng nghiên cứu............................................................51 9.2 Ngoại lực Nội lực – ứng suất...................................................................52 9.3 Các thành phần nội lực trên mặt cắt ngang................................................55 9.4 Biến dạng....................................................................................................56 9.5 Bài toán phẳng – Biểu đồ nội lực...............................................................57 9.6 Các giả thuyết cơ bản của sức bền vật liệu ................................................58 CHƯƠNG 10 : KÉO – NÉN ĐÚNG TÂM.......................................................59 10.1 Khái niệm .................................................................................................59 2 10.2 Biểu đồ nội lực .........................................................................................59 10.3 Ứng suất trên mặt cắt ngang của thanh ....................................................60 10.4 Biến dạng, độ giãn dài của thanh .............................................................62 10.5 Điều kiện bền ...........................................................................................63 CHƯƠNG 11 XOẮN THUẦN TUÝ ..............................................................66 11.1 Khái niệm .................................................................................................66 11.2 Nội lực – Biểu đồ nội lực........................................................................66 11.3 Điều kiện bền , ba bài toán cơ bản. ..........................................................69 CHƯƠNG 12 UỐN PHẲNG NHỮNG THANH THẲNG..........................70 12.1 Khái niệm .................................................................................................70 12.2 Dầm chịu uốn thuần túy phẳng ................................................................71 12.3. Uốn ngang phẳng ....................................................................................77 PHẦN 3: NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY ........................................................81 CHƯƠNG 13: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ MÁY .........81 13.1 Máy...........................................................................................................81 13.2 Chi tiết máy ..............................................................................................81 13.3 Cơ cấu.......................................................................................................82 13.4 Khâu và khớp động ..................................................................................82 13.5 Tỉ số truyền...............................................................................................85 CHƯƠNG 14: TRUYỀN ĐỘNG MA SÁT......................................................86 14.1 Truyền động bánh ma sát. ........................................................................86 14.2 Truyền động đai .......................................................................................87 CHƯƠNG 15 – TRUYỀN ĐỘNG ĂN KHỚP.................................................93 15.1 Truyền động bánh răng ............................................................................93 15.2 Truyền động trục vít bánh vít ..............................................................100 15.3 Truyền động xích ...................................................................................102 15.4 Truyền động cơ cấu cóc .........................................................................105 CHƯƠNG 16: CƠ CẤU 4 KHÂU – 4 KHỚP BẢN LỀ, CƠ CẤU CAM VÀ MỘT SỐ LOẠI TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ KHÁC.....................................106 16.1 Cơ cấu 4 khâu bản lề ..............................................................................106 16.2 Cơ cấu cam.............................................................................................107 16.3 Một số loại truyền động cơ khí khác......................................................109 16.3.1 Cơ cấu Manter.....................................................................................109 16.3.2 Cơ cấu bánh răng thanh răng ............................................................110 16.3.3 Cơ cấu vít me đai ốc. .......................................................................110 16.3.4 Khớp ly hợp.........................................................................................111 3 PHẦN 1 – CƠ HỌC VẬT RẮN Mục tiêu: Trình bày một số kiến thức cơ bản về cơ học; Giải được một số bài toán tĩnh học, hợp chuyển động đơn giản. CHƯƠNG 1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC 1.1 Các khái niệm cơ bản 1.1.1 Vật rắn tuyệt đối Vật rắn tuyệt đối là vật thể mà trong suốt quá trình chịu lực nó không bị thay đổi về hình dạng kích thước (biến dạng) hay nói một cách khác là khoảng cách giữa 2 điểm bất kỳ thuộc vật luôn luôn không đổi. Vật rắn tuyệt đối chỉ là mô hình của các vật thể khi các biến dạng của nó bỏ qua được do quá bé hoặc không đóng vai trò quan trọng trong quá trình khảo sát. Để đơn giản, sau đây vật rắn tuyệt đối sẽ được gọi vắn tắt là vật rắn hoặc đơn giản hơn vật Trong thực tế không có vật rắn tuyệt đối vì khi chịu lực các vật rắn ít nhiều đều bị biến dạng. Nhưng đối với các chi tiết máy hay các kết cấu công trình người ta phải tính toán và thiết kế sao cho sự biến dạng đó không ảnh hưởng tới chức năng của máy hay công trình, có nghĩa là sự biến dạng đó phải coi như không đáng kể. Trong trường hợp này chúng coi như không biến dạng hay nói cách khác chúng là vật rắn tuyệt đối. 1.1.2 Chất điểm Chất điểm là điểm hình học có khối lượng bằng khối lượng của vật thể hoặc một phần của vật thể. Trong nhiều trường hợp có thể coi vật thể như chất điểm khi kích thước của nó có thể bỏ qua trong quá trình khảo sát, ví dụ, khi ta nghiên cứu chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời. 1.1.3 Lực và hệ lực a Lực Tác dụng tương hỗ cơ học giữa các vật thể, gây ra sự biến đổi của trạng thái chuyển động cơ học (bao gồm cả biến dạng) của các vật thể được gọi là lực. Trong tĩnh học các lực được hiểu như một đại lượng đặc trưng cho sự tác động tương hỗ giữa các vật thể mà kết quả là gây nên sự thay đổi trạng thái hay vị trí của các vật thể đó. Vậy: Lực là một đại lượng đặc trưng cho tác dụng tương hỗ giữa các vật thể mà kết quả là làm thay đổi trạng thái hay vị trí của các vật thể đó. Các yếu tố của lực. Điểm đặt: Là điểm trên vật mà tại đó vật nhận lực tác dụng vào. Phương chiều: là phương và chiều chuyển động của chất điểm (vật thể có kích thước vô cùng bé) từ trạng thái yên nghỉ dưới tác dụng cơ học. Bất kỳ lực nào khi tác dụng lên vật cũng có phương và chiều nhất định. Ví dụ: Lực ma sát luôn ngược chiều với chiều chuyển động, trọng lực hướng về tâm trái đất... 4 Đường thẳng mà theo đó lực tác dụng lên vật gọi là đường tác dụng của lực (Hình 11). Trị số của lực: Cường độ tác dụng của lực biểu thị độ mạnh yếu của lực. Lực phụ thuộc vào cả 3 yếu tố trên, thay đổi 1 trong 3 yếu tố đó tác dụng của lực sẽ thay đổi. Biểu diễn lực. Đối chiếu với các khái niệm toán học đã biết ta thấy về mặt hình học có thể biểu diễn lực dưới dạng một véc tơ (Hình 11). Gốc véc tơ biểu diễn điểm đặt lực. Phương và chiều véc tơ biểu diễn phương và chiều của lực. Chiều dài của véc tơ theo 1 tỷ lệ xích nào đó biểu diễn trị số của lực. Ký hiệu lực bằng 1 hoặc 2 chữ cái in hoa có mũi tên ở trên F hoặc AB Hình 11 Đơn vị tính lực: Đơn vị chính để đo độ lớn của lực là: Niu tơn, ký hiệu là : N. Bội số của N là KilôNiutơn, ký hiệu là KN (1KN = 103 N); MêgaNiutơn, ký hiệu MN (1MN = 106 N). Lực còn được ký hiệu là kG lực: 1kG = 9.81 N 10 N. b Hệ lực Hai lực trực đối: Là hai lực có cùng trị số, cùng đường tác dụng nhưng ngược chiều nhau (hình 1 2a,b). Hệ lực: Là tất cả các lực cùng tác dụng lên một vật rắn (hình 13). Hệ lực ký hiệu như sau: ( F1 ; F2; F3; F4 ). Hệ lực có nhiều dạng, ta sẽ lần lượt nghiên cứu ở các phần sau. Hệ lực tương đương: Hai hệ lực được gọi là tương đương nhau nếu chúng cùng gây cho vật tác dụng cơ học như nhau. Vậy hai lực tương đương có thể thay thế tác dụng cho nhau. Ký hiệu dấu tương đương: Ví dụ hệ lực ( F1 , F2...Fn; ) tương đương với hệ lực (Q1,Q2,..Qn ) được viết như sau: ( F1 , F2...Fn ) (Q1,Q2,..Qn ) . Hợp lực: Hợp lực của một hệ lực là một lực có tác dụng tương đương với cả hệ lực. A B F F Đường tác dụng của lực Hình12a F 1 F 2 F 3 F 4 Hình13 F1 F2 Q1 Q 2 Q1 Q2 Hình 12b F1 F2 5 Ví dụ: Nếu lực R có tác dụng tương đương với hệ lực ( F1 , F2...Fn ) thì R là hợp lực của hệ (F1 , F2...Fn ). Hệ lực cân bằng: Là hệ lực tác động vào vật rắn không làm thay đổi trạng thái động học của vật. Nói cách khác hệ lực cân bằng tương đương 0. Kí hiệu hệ lực cân bằng: ( F1 , F2...Fn ) 0. Vật chịu tác dụng của hệ lực cân bằng được gọi là vật cân bằng (vật ở trạng thái cân bằng). Trong phần này ta chỉ nghiên cứu vật ở trạng thái cân bằng là vật đứng yên so với mặt đất. 1.1.4 Trạng thái cân bằng Vật rắn được nghiên cứu trong tĩnh học là vật rắn cân bằng. Vật rắn cân bằng là vật luôn nằm yên hay chuyển động thẳng đều so hệ trục toạ độ đã được chọn làm chuẩn. Nếu hệ trục toạ độ được gắn với hệ quy chiếu cố định trái đất thì cân bằng đó là cân bằng tuyệt đối. Sự cân bằng của vật rắn. Nếu dưới tác dụng của một hệ lực, vật rắn đang đứng yên hoặc đạng chuyển động so với một hệ toạ độ đã chọn nào đó thì vẫn tiếp tục chuyển động thẳng đều, ta nói rằng vật rắn đó ở trạng thái cân bằng. Khi đó, các lực tác dụng lên vật rắn một hệ lực cân bằng. Bất kỳ một lực nào của hệ lực cân bằng cũng cân bằng với các lực còn lại. 1.2 Các tiên đề tĩnh học. 1.2.1. Tiên đề 1 (hai lực cân bằng ). Điều kiện cần và đủ để vật rắn chịu tác dụng của 2 lực cân bằng là 2 lực đó phải có cùng trị số, cùng đường tác dụng là đường nối 2 điểm đặt và có chiều ngược nhau (hình 1.5). F1 F2 Hay (F1,F2) 0 Với hai hệ lực cân bằng: (F1,F2,....,Fn) (F1,F2,....,Fn ) 0 1.2.2. Tiên đề 2 (thêm bớt hai lực cân bằng). Tác dụng của hệ lực lên một vật rắn sẽ không thay đổi nếu thêm vào hay bớt đi hai lực cân bằng nhau (Hình 1.6a) F1 F2 F 1 = F 2 Hình 15b Hình 15a Q1 = Q2 Q1 Q2 6 Hệ quả (trượt lực) : Tác dụng của 1 lực lên một vật rắn sẽ không thay đổi khi trượt lực trên đường tác dụng của nó (Hình 1.6b). Chứng minh: Giả sử có một vật rắn chịu sự tác động của lực F đặt tại điểm A. Trên đường tác dụng của lực F ta thêm vào hai lực F1, F2 đặt tại điểm B biết rằng (F1,F2) 0 có trị số F1 F2 F và có cùng đường tác dụng với lực F . Theo định luật 1 ta có F,F1 0 Theo định luật 2 ta có thể bỏ hệ F,F1 như vậy chỉ còn có lực F2 tác dụng lên hệ. Kết quả là lực F đã được rời từ vị trí A đến vị trí B của F2. Định lý đã được chứng minh. Hình 16 a) Hình 16 b) 1.2.3. Tiên đề 3 ( Quy tắc hình bình hành lực). Hai lực tác dụng lên vật rắn tại điểm tương đương với một lực tác dụng tại cùng điểm đó và có véc tơ lực bằng véc tơ chéo của hình bình hành có hai cạnh là hai véc tơ lực của các lực đã cho. Nhờ định luật này cho phép sử dụng phép tính cộng véc tơ để cộng lực. Do hệ quả trượt lực, điều kiện hai lực đặt tại một điểm có thể mở rộng thành điều kiện hai đường tác dụng của hai lực gặp nhau. 1.2.4. Tiên đề 4 (tác dụng tương hỗ). Lực mà hai vật tác dụng lẫn nhau bằng nhau về trị số cùng phương và ngược chiều. Về bản chất hai lực này không phải là hai lực cân bằng vì chúng có điểm đặt tại hai vật thể khác nhau. Đây là tiên đề cơ bản của tĩnh học nó chỉ rõ lực bao giờ cũng xuất hiện 2 chiều. Nếu B tác dụng lên A một lực F thì nó cũng chịu của A một lực phản tác dụng F (Hình 1.8). Về véc tơ F = F 7 Hình 17 Hình 18 1.2.5. Tiên đề hoá rắn. Nếu dưới tác dụng của hệ lực nào đó mà vật biến dạng ở trạng thái cân bằng thì khi rắn lại vật đó vẫn cân bằng. Ý nghĩa: Dưới tác dụng của lực vật có thể bị biến dạng nhưng sau khi biến dạng rồi nó ở trạng thái cân bằng thì ta có thể xem nó như vật rắn đang ở trạng thái cân bằng và tiến hành khảo sát lực mà không ảnh hưởng gì đến kết quả. Tiên đề này cho phép ứng dụng các phương trình tĩnh học để giải các bài toán tìm phản lực trong phần cơ học biến dạng. 1.2.6. Tiên đề giải phóng liên kết. Vật không tự do (tức là vật chịu liên kết) cân bằng có thể được xem là vật tự do cân bằng nếu giải phóng các liên kết thay thế tác dụng của các liên kết được giải phóng bằng các phản lực liên kết tương ứng. 1.3 Liên kết và phản lực liên kết 1.3.1 Vật tự do và vật bị liên kết Vật rắn có thể thực hiện mọi di chuyển vô cùng bé từ vị trí đang xét sang vị trí lân cận, gọi là vật rắn tự do. Nếu một số di chuyển của vật rắn bị cản trở bởi những vật khác, thì vật rắn là không tự do. Những điều kiện cản trở di chuyển của vật rắn gọi là những liên kết đặt lên vật rắn. Trong tĩnh học chỉ khảo sát các liên kết hình học là loại liên kết được tạo thành bởi sự tiếp xúc hình học giữa các vật rắn. Vật không tự do gọi là vật chịu liên kết, vật gây cản trở cản trở di chuyển của vật khác được gọi là vật gây liên kết. Ví dụ: quyển sách đặt trên mặt bàn thì quyển sách là vật khảo sát và bàn là vật gây liên kết. Các lực đặc trưng cho tác dụng tương hỗ giữa các vật có liên kết hình học với nhau qua vị trí tiếp xúc được gọi là lực liên kết. Các lực liên kết sẽ biến mất khi các liên kết mất đi. Các lực không phải là lực liên kết gọi là các lực hoạt động, các lực này không biến mất đi khi các liên kết mất đi. 1.3.2 Phản lực liên kết Do tác dụng tương hỗ, vật khảo sát tác dụng lên vật gây liên kết một lực, gọi là lực tác dụng. Theo tiên đề 4, vật gây liên kết phải tác dụng lên vật khảo sát một lực, lực đó gọi là phản lực liên kết ( gọi tắt là phản lực). Tất cả những đối tượng có tác dụng khống chế dịch chuyển của vật đang khảo sát được gọi là các liên kết. 8 Những lực mà các vật khác tác dụng lên vật đang khảo sát làm hạn chế hay cản trở chuyển động của nó gọi là các phản lực liên kết ( lực phản tác dụng do các liên kết gây ra) Phản lực liên kết đựơc xác định theo các nguyên tắc sau: Phản lực liên kết bao giờ cũng đặt vào vật thể khảo sát tại điểm tiếp xúc giữa nó và vật gây liên kết. Phản lực liên kết cùng phương và ngược chiều với chuyển động bị cản trở. Nói cách khác nó vuông góc với phương của chuyển động 1.3.3 Một số liên kết thường gặp. Độ lớn của phản lực liên kết phụ thuộc vào các lực hoạt động tác dụng lên vật được khảo sát, tuy nhiên tuỳ theo tính chất của liên kết, ta có thể xác định các đặc trưng về phương chiều của chúng. Để xác định phương chiều của phản lực liên kết ta giả sử bỏ qua lực ma sát tại chỗ tiếp xúc của vật khảo sát và vật liên kết, khi đó tương ứng với hướng di chuyển thẳng bị ngăn trở có phản lực ngược chiều tương ứng với hướng di chuyển quay bị ngăn trở có mômen phản lực ngược chiều. Dưới đây là một số liên kết thường gặp. Tiên đề: Vật rắn không tự do có thể xem như vật rắn tự do khi giải phóng các liên kết và thay vào đó bằng các phản lực liên kết tương ứng. 1 Liên kết tựa (vật khảo sát tựa lên vật liên kết): Hai vật trực tiếp tựa lên nhau theo một bề mặt, hoặc đường, hoặc điểm; loại liên kết này cho phép vật khảo sát có thể di chuyển dọc theo một phương nào đó đối với vật gây liên kết, phản lực liên kết có phương theo pháp tuyến chung giữa hai mặt tiếp xúc. Trường hợp đặc biệt nếu tiếp xúc là một điểm nhọn tựa lên mặt hay ngược lại thì phản lực liên kết sẽ có phương pháp tuyến với mặt tại điểm tiếp xúc. ( Hình vẽ 19, 110, 111) Hình 19 Hình 110 Hình 111 2 Liên kết dây mềm, ví dụ các liên kết bằng tời, cáp, đai truyền... Các liên kết dạng này chỉ hạn chế chuyển động của vật thể theo chiều dây hoặc thanh, phản lực liên kết luôn có phương dọc theo dây. 9 Hình 112 3 Liên kết thanh Được thực hiện nhờ các thanh không trọng lượng (trọng lượng thanh không
TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT VINATEX GIÁO TRÌNH CƠ HỌC ỨNG DỤNG (Hệ Cao đẳng nghề, Trung cấp chuyên nghiệp) Tài liệu lưu hành nội Nam Định, năm 2010 TẬP ĐOÀN DỆT MAY VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT VINATEX GIÁO TRÌNH CƠ HỌC ỨNG DỤNG (Hệ Cao đẳng nghề, Trung cấp chuyên nghiệp) Tài liệu lưu hành nội Nam Định, tháng 10 năm 2009 MỤC LỤC PHẦN – CƠ HỌC VẬT RẮN CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC 1.1 Các khái niệm 1.2 Các tiên đề tĩnh học 1.3 Liên kết phản lực liên kết CHƯƠNG – HỆ LỰC PHẲNG ĐỒNG QUY 12 2.1 Định nghĩa 12 2.2 Thu gọn hệ lực phẳng đồng quy 12 2.4 Điều kiện cân hệ lực phẳng đồng quy 14 CHƯƠNG : NGẪU LỰC 17 3.1 Mô men lực điểm 17 3.2 Ngẫu lực 18 CHƯƠNG 4- HỆ LỰC PHẲNG BẤT KỲ 21 4.1 Khái niêm: 21 4.2 Thu hệ lực phẳng tâm 21 4.3 Điều kiện cân hệ lực phẳng 23 CHƯƠNG - HỆ LỰC SONG SONG - TRỌNG TÂM VẬT RẮN 25 5.1 Hệ lực song song 25 5.2 Trọng tâm vật rắn 26 CHƯƠNG - MA SÁT 30 6.1 Ma sát trượt 30 6.2 Ma sát lăn 32 CHƯƠNG - ĐỘNG HỌC 34 7.1 Chuyển động vật rắn 34 7.2 Chuyển động điểm thuộc vật rắn quay quanh trục cố định 38 7.3 Chuyển động tổng hợp điểm 39 CHƯƠNG - ĐỘNG LỰC HỌC 42 8.1 Các định luật động lực học 42 8.2 Công lượng 43 8.3 Công suất 44 8.4 Các định lý tổng quát động lực học 45 PHẦN – CƠ HỌC VẬT RẮN BIẾN DẠNG 51 CHƯƠNG – CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 51 9.1 Nhiệm vụ đối tượng nghiên cứu 51 9.2 Ngoại lực - Nội lực – ứng suất 52 9.3 Các thành phần nội lực mặt cắt ngang 55 9.4 Biến dạng 56 9.5 Bài toán phẳng – Biểu đồ nội lực 57 9.6 Các giả thuyết sức bền vật liệu 58 CHƯƠNG 10 : KÉO – NÉN ĐÚNG TÂM 59 10.1 Khái niệm 59 -1- 10.2 Biểu đồ nội lực 59 10.3 Ứng suất mặt cắt ngang 60 10.4 Biến dạng, độ giãn dài 62 10.5 Điều kiện bền 63 CHƯƠNG 11 - XOẮN THUẦN TUÝ 66 11.1 Khái niệm 66 11.2 Nội lực – Biểu đồ nội lực 66 11.3 Điều kiện bền , ba toán 69 CHƯƠNG 12 - UỐN PHẲNG NHỮNG THANH THẲNG 70 12.1 Khái niệm 70 12.2 Dầm chịu uốn túy phẳng 71 12.3 Uốn ngang phẳng 77 PHẦN 3: NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY 81 CHƯƠNG 13: MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA VỀ MÁY 81 13.1 Máy 81 13.2 Chi tiết máy 81 13.3 Cơ cấu 82 13.4 Khâu khớp động 82 13.5 Tỉ số truyền 85 CHƯƠNG 14: TRUYỀN ĐỘNG MA SÁT 86 14.1 Truyền động bánh ma sát 86 14.2 Truyền động đai 87 CHƯƠNG 15 – TRUYỀN ĐỘNG ĂN KHỚP 93 15.1 Truyền động bánh 93 15.2 Truyền động trục vít - bánh vít 100 15.3 Truyền động xích 102 15.4 Truyền động cấu cóc 105 CHƯƠNG 16: CƠ CẤU KHÂU – KHỚP BẢN LỀ, CƠ CẤU CAM VÀ MỘT SỐ LOẠI TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ KHÁC 106 16.1 Cơ cấu khâu lề 106 16.2 Cơ cấu cam 107 16.3 Một số loại truyền động khí khác 109 16.3.1 Cơ cấu Manter 109 16.3.2 Cơ cấu bánh - 110 16.3.3 Cơ cấu vít me - đai ốc 110 16.3.4 Khớp ly hợp 111 -2- PHẦN – CƠ HỌC VẬT RẮN Mục tiêu: Trình bày số kiến thức học; Giải số toán tĩnh học, hợp chuyển động đơn giản CHƯƠNG 1- CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC 1.1 Các khái niệm 1.1.1 Vật rắn tuyệt đối Vật rắn tuyệt đối vật thể mà suốt q trình chịu lực khơng bị thay đổi hình dạng kích thước (biến dạng) hay nói cách khác khoảng cách điểm thuộc vật luôn không đổi Vật rắn tuyệt đối mơ hình vật thể biến dạng bỏ qua q bé khơng đóng vai trị quan trọng trình khảo sát Để đơn giản, sau vật rắn tuyệt đối gọi vắn tắt vật rắn đơn giản - vật Trong thực tế khơng có vật rắn tuyệt đối chịu lực vật rắn nhiều bị biến dạng Nhưng chi tiết máy hay kết cấu cơng trình người ta phải tính tốn thiết kế cho biến dạng khơng ảnh hưởng tới chức máy hay cơng trình, có nghĩa biến dạng phải coi khơng đáng kể Trong trường hợp chúng coi không biến dạng hay nói cách khác chúng vật rắn tuyệt đối 1.1.2 Chất điểm Chất điểm điểm hình học có khối lượng khối lượng vật thể phần vật thể Trong nhiều trường hợp coi vật thể chất điểm kích thước bỏ qua q trình khảo sát, ví dụ, ta nghiên cứu chuyển động hành tinh hệ mặt trời 1.1.3 Lực hệ lực a/ Lực Tác dụng tương hỗ học vật thể, gây biến đổi trạng thái chuyển động học (bao gồm biến dạng) vật thể gọi lực Trong tĩnh học lực hiểu đại lượng đặc trưng cho tác động tương hỗ vật thể mà kết gây nên thay đổi trạng thái hay vị trí vật thể Vậy: Lực đại lượng đặc trưng cho tác dụng tương hỗ vật thể mà kết làm thay đổi trạng thái hay vị trí vật thể Các yếu tố lực - Điểm đặt: Là điểm vật mà vật nhận lực tác dụng vào - Phương chiều: phương chiều chuyển động chất điểm (vật thể có kích thước vơ bé) từ trạng thái n nghỉ tác dụng học Bất kỳ lực tác dụng lên vật có phương chiều định Ví dụ: Lực ma sát ln ngược chiều với chiều chuyển động, trọng lực hướng tâm trái đất -3- Đường thẳng mà theo lực tác dụng lên vật gọi đường tác dụng lực (Hình 1-1) - Trị số lực: Cường độ tác dụng lực biểu thị độ mạnh yếu lực Lực phụ thuộc vào yếu tố trên, thay đổi yếu tố tác dụng lực thay đổi Biểu diễn lực Đường tác dụng Đối chiếu với khái niệm toán học lực biết ta thấy mặt hình học biểu F diễn lực dạng véc tơ (Hình 1-1) - Gốc véc tơ biểu diễn điểm đặt lực AF B - Phương chiều véc tơ biểu diễn phương chiều lực - Chiều dài véc tơ theo tỷ lệ xích Hình 1-1 biểu diễn trị số lực - Ký hiệu lực chữ in hoa có mũi tên F AB Đơn vị tính lực: Đơn vị để đo độ lớn lực là: Niu tơn, ký hiệu : N Bội số N KilôNiutơn, ký hiệu KN (1KN = 103 N); MêgaNiutơn, ký hiệu MN (1MN = 106 N) Lực ký hiệu kG lực: 1kG = 9.81 N 10 N b/ Hệ lực - Hai lực trực đối: Là hai lực có trị số, đường tác dụng ngược chiều (hình 1- 2a,b) F1 F2 Q1 Q2 F1 F2 F4 F1 F2 Q1 Q2 F3 Hình1-2a Hình1-3 Hình 1-2b - Hệ lực: Là tất lực tác dụng lên vật rắn (hình 1-3) Hệ lực ký hiệu sau: ( F1 ; F2 ; F3 ; F4 ) Hệ lực có nhiều dạng, ta nghiên cứu phần sau - Hệ lực tương đương: Hai hệ lực gọi tương đương chúng gây cho vật tác dụng học Vậy hai lực tương đương thay tác dụng cho Ký hiệu dấu tương đương: Ví dụ hệ lực ( F1 , F2 Fn ; ) tương đương với hệ lực (Q1 , Q2 , Qn ) viết sau: ( F1 , F2 Fn ) (Q1 , Q2 , Qn ) - Hợp lực: Hợp lực hệ lực lực có tác dụng tương đương với hệ lực -4- Ví dụ: Nếu lực R có tác dụng tương đương với hệ lực ( F1 , F2 Fn ) R hợp lực hệ ( F1 , F2 Fn ) - Hệ lực cân bằng: Là hệ lực tác động vào vật rắn không làm thay đổi trạng thái động học vật Nói cách khác hệ lực cân tương đương Kí hiệu hệ lực cân bằng: ( F1 , F2 Fn ) Vật chịu tác dụng hệ lực cân gọi vật cân (vật trạng thái cân bằng) Trong phần ta nghiên cứu vật trạng thái cân vật đứng yên so với mặt đất 1.1.4 Trạng thái cân Vật rắn nghiên cứu tĩnh học vật rắn cân Vật rắn cân vật nằm yên hay chuyển động thẳng so hệ trục toạ độ chọn làm chuẩn Nếu hệ trục toạ độ gắn với hệ quy chiếu cố định trái đất cân cân tuyệt đối Sự cân vật rắn Nếu tác dụng hệ lực, vật rắn đứng yên đạng chuyển động so với hệ toạ độ chọn tiếp tục chuyển động thẳng đều, ta nói vật rắn trạng thái cân Khi đó, lực tác dụng lên vật rắn hệ lực cân Bất kỳ lực hệ lực cân cân với lực lại 1.2 Các tiên đề tĩnh học 1.2.1 Tiên đề (hai lực cân ) Điều kiện cần đủ để vật rắn chịu tác dụng lực cân lực phải có trị số, đường tác dụng đường nối điểm đặt có chiều ngược (hình 1.5) F1 F2 Hay (F1 ,F2 ) Với hai hệ lực cân bằng: (F1 ,F2 , ,Fn ) (F'1 ,F'2 , ,F'n ) Q1 Q2 F1 F2 F1 = - F Q1 = - Q2 Hình 1-5b Hình 1-5a 1.2.2 Tiên đề (thêm bớt hai lực cân bằng) Tác dụng hệ lực lên vật rắn không thay đổi thêm vào hay bớt hai lực cân (Hình 1.6a) -5- * Hệ (trượt lực) : Tác dụng lực lên vật rắn không thay đổi trượt lực đường tác dụng (Hình 1.6b) Chứng minh: Giả sử có vật rắn chịu tác động lực F đặt điểm A Trên đường tác dụng lực F ta thêm vào hai lực F1 , F2 đặt điểm B biết (F1, F2 ) có trị số F1 F2 F có đường tác dụng với lực F Theo định luật ta có F, F1 Theo định luật ta bỏ hệ F, F1 cịn có lực F2 tác dụng lên hệ Kết lực F rời từ vị trí A đến vị trí B F2 Định lý chứng minh Hình 1-6 a) Hình 1-6 b) 1.2.3 Tiên đề ( Quy tắc hình bình hành lực) Hai lực tác dụng lên vật rắn điểm tương đương với lực tác dụng điểm có véc tơ lực véc tơ chéo hình bình hành có hai cạnh hai véc tơ lực lực cho Nhờ định luật cho phép sử dụng phép tính cộng véc tơ để cộng lực Do hệ trượt lực, điều kiện hai lực đặt điểm mở rộng thành điều kiện hai đường tác dụng hai lực gặp 1.2.4 Tiên đề (tác dụng tương hỗ) Lực mà hai vật tác dụng lẫn nhau trị số phương ngược chiều Về chất hai lực hai lực cân chúng có điểm đặt hai vật thể khác Đây tiên đề tĩnh học rõ lực xuất chiều Nếu B tác dụng lên A lực F chịu A lực phản tác dụng F ' (Hình 1.8) Về véc tơ F = - F' -6- Hình 1-7 Hình 1-8 1.2.5 Tiên đề hoá rắn Nếu tác dụng hệ lực mà vật biến dạng trạng thái cân rắn lại vật cân Ý nghĩa: Dưới tác dụng lực vật bị biến dạng sau biến dạng trạng thái cân ta xem vật rắn trạng thái cân tiến hành khảo sát lực mà khơng ảnh hưởng đến kết Tiên đề cho phép ứng dụng phương trình tĩnh học để giải tốn tìm phản lực phần học biến dạng 1.2.6 Tiên đề giải phóng liên kết Vật khơng tự (tức vật chịu liên kết) cân xem vật tự cân giải phóng liên kết thay tác dụng liên kết giải phóng phản lực liên kết tương ứng 1.3 Liên kết phản lực liên kết 1.3.1 Vật tự vật bị liên kết Vật rắn thực di chuyển vơ bé từ vị trí xét sang vị trí lân cận, gọi vật rắn tự Nếu số di chuyển vật rắn bị cản trở vật khác, vật rắn khơng tự Những điều kiện cản trở di chuyển vật rắn gọi liên kết đặt lên vật rắn Trong tĩnh học khảo sát liên kết hình học loại liên kết tạo thành tiếp xúc hình học vật rắn Vật khơng tự gọi vật chịu liên kết, vật gây cản trở cản trở di chuyển vật khác gọi vật gây liên kết Ví dụ: sách đặt mặt bàn sách vật khảo sát bàn vật gây liên kết Các lực đặc trưng cho tác dụng tương hỗ vật có liên kết hình học với qua vị trí tiếp xúc gọi lực liên kết Các lực liên kết biến liên kết Các lực lực liên kết gọi lực hoạt động, lực không biến liên kết 1.3.2 Phản lực liên kết Do tác dụng tương hỗ, vật khảo sát tác dụng lên vật gây liên kết lực, gọi lực tác dụng Theo tiên đề 4, vật gây liên kết phải tác dụng lên vật khảo sát lực, lực gọi phản lực liên kết ( gọi tắt phản lực) Tất đối tượng có tác dụng khống chế dịch chuyển vật khảo sát gọi liên kết -7- Những lực mà vật khác tác dụng lên vật khảo sát làm hạn chế hay cản trở chuyển động gọi phản lực liên kết ( lực phản tác dụng liên kết gây ra) Phản lực liên kết đựơc xác định theo nguyên tắc sau: - Phản lực liên kết đặt vào vật thể khảo sát điểm tiếp xúc vật gây liên kết - Phản lực liên kết phương ngược chiều với chuyển động bị cản trở Nói cách khác vng góc với phương chuyển động 1.3.3 Một số liên kết thường gặp Độ lớn phản lực liên kết phụ thuộc vào lực hoạt động tác dụng lên vật khảo sát, nhiên tuỳ theo tính chất liên kết, ta xác định đặc trưng phương chiều chúng Để xác định phương chiều phản lực liên kết ta giả sử bỏ qua lực ma sát chỗ tiếp xúc vật khảo sát vật liên kết, tương ứng với hướng di chuyển thẳng bị ngăn trở có phản lực ngược chiều tương ứng với hướng di chuyển quay bị ngăn trở có mơmen phản lực ngược chiều Dưới số liên kết thường gặp Tiên đề: Vật rắn khơng tự xem vật rắn tự giải phóng liên kết thay vào phản lực liên kết tương ứng 1/ Liên kết tựa (vật khảo sát tựa lên vật liên kết): Hai vật trực tiếp tựa lên theo bề mặt, đường, điểm; loại liên kết cho phép vật khảo sát di chuyển dọc theo phương vật gây liên kết, phản lực liên kết có phương theo pháp tuyến chung hai mặt tiếp xúc Trường hợp đặc biệt tiếp xúc điểm nhọn tựa lên mặt hay ngược lại phản lực liên kết có phương pháp tuyến với mặt điểm tiếp xúc ( Hình vẽ 1-9, 1-10, 1-11) Hình 1-9 Hình 1-10 Hình 1-11 2/ Liên kết dây mềm, ví dụ liên kết tời, cáp, đai truyền Các liên kết dạng hạn chế chuyển động vật thể theo chiều dây thanh, phản lực liên kết có phương dọc theo dây -8- trọng động tăng lên Đối với truyền hở bôi trơn không tốt thường tượng tróc rỗ khơng xảy Để tránh tróc rỗ phải tính tốn theo sức bền tiếp xúc Hình 15-4 Mịn (hình 15- 4b) Mịn dạng hỏng chủ yếu truyền hở bôi trơn khơng tốt Răng mịn nhiều đỉnh chân có vận tốc trượt lớn Răng mòn nhiều làm cho dạng thay đổi, tải trọng động tăng lên, tiết diện giảm dẫn đến gẫy Dính (hình 15- 4c) Dính xảy nhiều truyền chịu tải lớn, vận tốc cao Tại chỗ ăn khớp nhiệt độ tăng cao, màng dầu bôi trơn bị phá vỡ, tiếp xúc trực tiếp nhau, áp suất nhiệt độ cao đơi dính vào chúng chuyển động tương đối nhau, mảnh kim loại nhỏ bánh bị dứt khỏi bám vào mặt bánh kia, mặt bị xước nhiều, dạng bị hỏng Biến dạng dẻo bề mặt Dạng hỏng thường xảy bánh thép có độ rắn thấp, chịu tải lớn, vận tốc thấp Tải lớn làm cho bề mặt biến dạng dẻo, lớp biến dạng dẻo bị lực ma sát lôi theo chiều vận tốc trượt, kim loại bị xô đỉnh chân bánh dẫn tạo thành rãnh giữa, bánh bị dẫn kim loại bị dồn vào cuối dạng bị hỏng truyền ăn khớp xác Hình 15-5 - 99 - Bong bề mặt Dạng hỏng sảy bánh thấm Ni tơ, thấm Các bon bề mặt bị tải lớn 15.2 Truyền động trục vít - bánh vít 15.2.1- Cơng dụng phân loại Truyền động trục vít – bánh vít (sau gọi tắt truyền động trục vít) dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo Góc hai trục thường 900 Thơng thường trục vít khâu dẫn động Lược đồ cấu trục vít bánh vít biểu diễn hình 15-6a, 15-6b Trong đó: trục vít I có cấu tạo giống trục truyền, bề mặt trục có tiện ren Bánh vít II giống bánh nghiêng, làm liền ghép vành đồng với đĩa gang Hình 15-7: Truyền động trục vít- bánh vít - 100 - Hình 15-8 Các loại truyền động trục vít- bánh vít Theo biên dạng ren trục vít, phân ra: - Trục vít Acsimet (hình 15-8a): có cạnh ren thẳng mặt cắt dọc chứa đường tâm trục vít Giao tuyến mặt ren với mặt cắt ngang (vng góc với trục) đường xoắn ốc Acsimet Trục vít Acsimet gia công ren phương pháp tiện, song muốn mài phải dùng đá định hình có biên dạng phức tạp nên thường sử dụng truyền yêu cầu có độ rắn mặt ren nhỏ 350 HB cắt ren khơng mài - Trục vít convolut (hình 15-8b): có cạnh ren thẳng mặt cắt pháp tuyến; giao tuyến mặt ren với mặt cắt ngang đường thân khai kéo dài Trục vít convolut dễ gia cơng phương pháp phay mài (do có cạnh ren thẳng mặt cắt pháp tuyến) - Trục vít thân khai (hình 15-8c): có cạnh ren thẳng mặt cắt tiếp xúc với mặt trụ sở Giao tuyến mặt ren với mặt cắt ngang đường thân khai Trục vít thân khai mài ren dùng phương pháp mài đá định hình (phải sửa đá phức tạp) mài đá dẹt – địi hỏi phải có máy mài trục vít chun dùng Theo dạng đường sinh trục vít, phân ra: - Truyền động trục vít trụ (hình 15-7b) có đường sinh thẳng, loại dùng phổ biến - Truyền động trục vít lõm (trục vít glơbơit): Đường sinh cung trịn (hình 15-7c) 15.2.2 Tỷ số truyền: n z i12 n z1 Trong n1,n2 : tốc độ góc trục vít bánh vít z1: số mối ren trục vít.Thơng thường z1=1;4 z2: số bánh vít 15.2.3 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng Ưu điểm: - Tỉ số truyền lớn - Làm việc êm, khơng ồn - 101 - - Có khả tự hãm Nhược điểm: - Hiệu suất thấp, sinh nhiệt nhiều có trượt dọc - Cần sử dụng vật liệu giảm ma sát đắt tiền (đồng thanh) để chế tạo vành bánh vít - Yêu cầu cao độ xác lắp ghép Phạm vi sử dụng: Truyền động trục vít đắt chế tạo phức tạp bánh nên sử dụng cần truyền chuyển động hai trục chéo tỉ số truyền lớn Mặt khác hiệu suất thấp nguy hiểm dính nên hạn chế khả truyền cơng suất truyền Thường dùng để truyền công suất nhỏ trung bình P 50 60 kW; tỉ số truyền khoảng 20 60, đến 100 (trong khí cụ cấu phân độ: u 300) Thường dùng máy trục, máy cắt kim loại, ơtơ 15.3 Truyền động xích 15.3.1- Cơng dụng, cấu tạo Xích chuỗi mắt xích nối với khớp lề Bộ truyền xích truyền chuyển động tải trọng nhờ ăn khớp mắt xích với đĩa xích Lược đồ cấu xích đơn giản biểu diễn hình(15-9): Gồm hai đĩa xích 2, xích chuỗi mặt xích nối với lề Cấu tạo truyền xích gồm đĩa dẫn 1, đĩa bị dẫn xích (hình 15.10) Ngồi truyền xích có phận căng xích (hình 15.11), phận bơi trơn, che kín Hình 15.10 Cấu tạo truyền động xích Hình 15.11 Bộ truyền xích có bánh căng - 102 - 15.3.2- Phân loại Theo cơng dụng phân + Xích trục: làm việc với vận tốc thấp (dưới 0,25 m/s) tải trọng lớn; thường dùng tời plăng + Xích kéo: làm việc với vận tốc không m/s Thường dùng vận chuyển vật nặng máy trục, băng tải, thang máy, máy vận chuyển khác Xích trục, xích kéo: dùng để vận chuyển, nâng hạ vật nặng + Xích truyền động: dùng với vận tốc cao để truyền chuyển động trục Xích truyền động có loại: xích ống, xích ống lăn, xích Trong phạm vi giáo trình trình bày xích truyền động; xích trục xích kéo trình bày giáo trình chun ngành Xích truyền động thành phần truyền xích dùng để truyền chuyển động từ trục dẫn đến trục bị dẫn Các loại xích thường dùng gồm: Xích lăn, xích ống xích Xích lăn Xích lăn có cấu tạo hình 15.12 gồm má 1, xen kẽ với má ngồi 2, xoay tương đối Các má lắp chặt với ống 3, má lắp chặt với chốt 4, ống chốt có khe hở, xoay tự tạo thành lề Nhằm mục đích giảm mịn cho đĩa xích phía ngồi ống có lắp lăn 5, lăn quay tự Hình 15.12 Xích ống Xích ống có cấu tạo giống xích ống lăn khơng có lăn Giá thành chế tạo rẻ hơn, khối lượng xích nhỏ hơn, xích đĩa xích chóng mịn sử dụng Hình 15.13 - 103 - Xích Xích gồm nhiều má xích liên kết với (hình 15.14) chốt hình quạt trụ Các má xích má xích làm việc, má xích có lỗ định hình để xuyên chốt Hình 15.14 Các má xích khơng có có tác dụng dẫn hướng, giữ cho xích khơng bị dịch chuyển khỏi đĩa làm việc Bề mặt làm việc má xích hai mặt phía ngồi, có dạng mặt phẳng Các bề mặt tỳ lên hai đĩa xích n z 15.3.3 Tỷ số truyền: i12 n z1 Trong đó: n1,n2 : tốc độ góc đĩa z1,z2 : số đĩa xích dẫn bị dẫn Vận tốc truyền xích thường khơng q 15 m/s 15.3.4 Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng Ưu điểm: - Có thể truyền chuyển động trục cách tương đối lớn (amax = 8m) - Khn khổ kích thước nhỏ so với truyền động đai - Khơng có tượng trượt đàn hồi, trượt trơn truyền động đai - Có thể lúc truyền chuyển động cho nhiều trục - Lực tác dụng lên trục nhỏ truyền động đai khơng cần căng xích với lực căng ban đầu Nhược điểm: - Do có va đập vào khớp nên có nhiều tiếng ồn làm việc, khơng thích hợp với vận tốc cao - Địi hỏi chế tạo, lắp ráp xác so với truyền động đai Yêu cầu chăm sóc bảo quản thường xun (bơi trơn, điều chỉnh làm căng xích) - Vận tốc tỷ số truyền tức thời khơng ổn định - Chóng mịn khớp lề, bôi trơn không tốt làm việc nơi bụi bẩn Phạm vi sử dụng: - Truyền động với khoảng cách trục trung bình yêu cầu kích thước nhỏ gọn, làm việc khơng có trượt - Thích hợp với vận tốc thấp, thường lắp đầu hộp giảm tốc - Công suất truyền dẫn P 120 kw; khoảng cách trục lớn amax= m - Vận tốc thông thường: v 15m/s, đơi tới 35 m/s; - Tỷ số truyền: u = - 104 - 15.4 Truyền động cấu cóc 15.4.1 Khái niệm: Lược đồ cấu bánh cóc biểu diễn hình 15-15 Gồm có: tay quay ( khâu dẫn) truyền 2, cần lắc 3, bánh cóc (khâu bị dẫn), cóc Ngồi cịn có giá khâu có định Khi tay quay quay, thông qua truyền 2, cần lắc cóc làm cho bánh cóc quay góc định Khi cần lắc hành trình ngược lại, cóc trượt bánh cóc, nên bánh cóc đứng yên Con cóc có tác dụng hãm, khơng cho bánh cóc quay ngược lại 15.4.2 Ứng dụng Cơ cấu bánh cóc biến chuyển động quay khâu dẫn thành chuyển động quay gián đoạn khâu bị dẫn Nó thường dùng máy cắt kim loại, máy chiếu phim máy đóng đồ hộp - 105 - CHƯƠNG 16: CƠ CẤU KHÂU – KHỚP BẢN LỀ, CƠ CẤU CAM VÀ MỘT SỐ LOẠI TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ KHÁC 16.1 Cơ cấu khâu lề Trong cấu bốn khâu lề khâu cố định gọi giá, khâu đối diện với giá gọi truyền, khâu nối với giá quay tồn vịng gọi tay quay khơng quay tồn vịng gọi cần lắc Cho lược đồ hình vẽ: Hình 16-1 Nguyên lý hoạt động: Tay quay quay xung quanh tâm O1 gắn cố định giá Thanh truyền thực chuyển động song phẳng truyền chuyển động quay sang khâu Tuy nhiên khâu quay trịn xung quanh O2 lắc qua lắc lại tùy theo cấu tạo cụ thể cấu Tỷ số truyền Tỷ số truyền hai khâu tỷ số vận tốc góc hai khâu Với cấu bốn khâu lề tỷ số truyền khâu khâu xác định: ω i13 ω1 Trong đó: i13 tỷ số truyền khâu tay quay cần lắc 1, 3 vận tốc góc khâu khâu Muốn xác định vận tốc điểm truyền ta dùng phương pháp tâm vận tốc tức thời Điều kiện quay tồn vịng khâu nối giá Hình 16-2 Trong nhiều trường hợp cấu dẫn động yêu cầu khâu nối giá phải quay trơn vòng trịn để nối chúng với động dẫn động Với cấu khâu lề điều kiện xác định sau: Gọi chiều dài khâu 1,2,3 a,b,c khoảng cách hai tâm quay O1O2 d Tháo khớp nối B khâu quay vòng tròn Trên quỹ đạo điểm B thuộc lấy hai điểm B x Bg - 106 - hai điểm xa gần so với điểm cố định O Bx Bg giao điểm đường nối O1O2 với đường tròn tâm O1 bán kính a Điều kiện để quay tồn vịng điểm B thuộc phải qua hai điểm B x Bg có nghĩa phải thỏa mãn hệ thức: BxO2 = d + a ≤ b + c BgO2 = |d – a| ≥ |b – c| Khi a tay quay c cần lắc (điều chứng minh ta đổi giá hai khâu 3) Trừ trường hợp d = b a = c quay tồn vòng Hệ số nhanh Với cấu bốn khâu lề có cần lắc q trình làm việc chia thành hai giai đoạn Giai đoạn làm việc (giai đoạn đi) ứng với hành trình cần lắc từ vị trí biên đến vị trí biên kia, thời gian phải Td Giai đoạn không (hay giai đoạn về) ứng với chuyển động ngược lại cần, thời gian Tv Tỷ số thời gian cần gọi hệ số suất hay hệ số nhanh cấu T k d Tv Để suất cao người ta có xu hướng chọn hành trình cho hệ số k lớn 16.2 Cơ cấu cam 16.2.1 Khái niệm Cơ cấu cam cấu có khớp cao dùng để biến chuyển động khâu dẫn thành chuyển động có chu kỳ theo quy luật xác định khâu bị dẫn nhờ biên hình đặc biệt khâu dẫn gọi cam Cơ cấu cam có ba khâu chủ yếu giá, khâu dẫn gọi cam, khâu bị dẫn gọi cần Ngồi cịn có khâu trung gian lăn dùng để giảm lực ma sát tiếp xúc bề mặt cần cam, lò xo để giữ cho khâu dẫn khâu bị dẫn tiếp xúc với Khớp nối giá cam khớp quay, tâm khớp quay gọi tâm cam (cũng có trường hợp cam nối với giá khớp trượt) Hình 16-3 16.2.2 Phân loại - Cơ cấu cam cần đẩy: (Theo chuyển động cam ta có cấu cam quay, cam tịnh tiến) (Hình 16.4) - 107 - Hình 16 - - Cơ cấu cam cần đẩy: (Theo chuyển động cam ta có cấu cam quay, cam tịnh tiến) + Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn thành phần khớp cao điểm + Cơ cấu cam cần đẩy đáy thành phần khớp cao đường thẳng + Để giảm ma sát mòn người ta lắp đáy nhọn cần bánh lăn, ta gọi cấu cam cần đẩy đáy lăn + Theo vị trí tâm quay so với đường trượt cần ta có cấu cam cần đẩy trùng tâm cần đẩy lệch tâm Khoảng cách tâm đường quỹ đạo chuyển động cần gọi tâm sai e + Theo vị trí tương đối cần quỹ đạo so với bề mặt cam ta có cấu cam phẳng chuyển động cam cần nằm mặt phẳng hay mặt phẳng song song với Cơ cấu cam không gian khâu chuyển động mặt phẳng song song - Cơ cấu cam cần lắc: ( Khi chuyển động cấu cam cần lắc lắc qua lắc lại góc định) Khi khớp nối giá cần khớp quay ta có cấu cam cần lắc - 108 - Hình 16-5 16.2.3 Ưu, nhược điểm phạm vi ứng dụng cấu cam - Ưu điểm: + Truyền động êm tiếng ồn khơng có va đập q trình làm việc + Có thể tạo chuyển động có chu kỳ theo quy luật bất kỳ, đa dạng - Nhược điểm: + Hiệu suất truyền không cao nhiều lượng cho ma sát hay quay chuyển động khơng tải + Bề mặt cam nhanh bị mịn, chuyển động xác, đặc biệt mài mịn bề mặt diễn không áp lực vị trí khác khác + Biên độ chuyển động cần khơng lớn kích thước cam có hạn + Việc chế tạo cam phức tạp khó sản suất hàng loạt lớn, khó kiểm tra đánh giá - Phạm vi ứng dụng Cơ cấu cam cần đẩy biến chuyển động quay thành tịnh tiến dùng nhiều cấu máy tự động, máy cắt kim loại tự động, cấu điều tiết nhiên liệu động đốt trong, máy khâu, máy thuộc ngành công nghiệp dệt may, máy công nghiệp khác Cơ cấu cam cần lắc, biến chuyển động quay cám thành chuyển động lắc cần dùng nhiều máy cắt kim loại tự động (máy tiện Rơvonve), máy dệt máy công nghiệp khác 16.3 Một số loại truyền động khí khác 16.3.1 Cơ cấu Manter Khái niệm Cơ cấu man dùng để biến chuyển động quay liên tục khâu dẫn thành chuyển động gián đoạn có quy luật khâu bị dẫn Sơ đồ nguyên lý: - 109 - Hình 16-6 Nguyên lý hoạt động: Cơ cấu Man cấu gồm có khâu (hình 16-6) gồm khâu dẫn tay quay O1A đầu tay quay có lắp chốt A, quay với vận tốc góc cho trước Khâu bị dẫn bánh hình có nhiều rãnh hướng tâm lệch tâm, số lượng rãnh phụ thuộc vào quy luật chuyển động mong muốn khâu bị dẫn Đường nối hai tâm gọi giá cố định O1O2 Tay quay quay quanh trục O1 chốt A lọt vào rãnh đĩa Man làm cho đĩa Man quay quanh trục O2 Khi chốt A khỏi rãnh đĩa Man dừng quay lúc chốt A lọt vào rãnh kề đĩa Man đĩa Man lại tiếp tục quay trình lặp lặp lại thành chu trình xác định Số rãnh đĩa phụ thuộc vào yêu cầu số lần gián đoạn đĩa Phạm vi ứng dụng Cơ cấu Man dùng để biến chuyển động quay liên tục khâu dẫn thành chuyển động gián đoạn lúc quay lúc dừng có chu kỳ khâu bị dẫn dùng cấu thay dao máy tự động, máy bán tự động cấu đưa phim máy chiếu phim Cơ cấu Man có nhiều ứng dụng ngành khí chế tạo máy tự động trước Tuy nhiên kỹ thuật điện tử phát triển mạnh nên ứng dụng cấu loại nhiều bị hạn chế Nó thường dùng trong máy tự động bán tự động như: máy cắt kim loại, máy chiếu phim, máy đóng đồ hộp 16.3.2 Cơ cấu bánh - Khái niệm: Cơ cấu bánh – gồm có bánh I II, truyền động nhờ ăn khớp giứa chúng (hình 16-7) Ứng dụng: Dùng để biến chuyển động quay bánh thành chuyển động tịnh tiến Cơ cấu dùng máy tiện để biến chuyển động quay tay quay thành chuyển động tịnh tiến bàn trượt dọc, kích biến chuyển động quay tay quay thành chuyển động nâng hạ vật đội Hình 16-7 16.3.3 Cơ cấu vít me - đai ốc - 110 - Khái niệm: Lược đồ cấu vít me - đai ốc biểu diễn hình 16-7 ; bao gồm vít đai ốc Vít có cấu tạo trục có tiện ren thang ren vuông, đai ốc tiện ren tương ứng, đai ốc liền (hình 168a), đai ốc ghép hai nửa (hình 16-8b) tuỳ theo cơng dụng loại Cơ cấu vít me - đai ốc dùng để biến chuyển động quay vít me thành chuyển Hình 16-8 động tịnh tiến đai ốc Cũng đai ốc cố định, cịn vít vừa chuyển động quay vừa chuyển động tịnh tiến đồng thời Nếu cần làm việc gián đoạn dùng ốc ghép hai nửa Ứng dụng: Thường dùng vít me máy tiện để thực chuyển động tịnh tiến bàn xe dao; vít máy nén vít kích để nâng hạ vật 16.3.4 Khớp ly hợp Ly hợp cho phép nối tách trục kể lúc máy dừng làm việc Theo nguyên lý chia ly hợp thành hai loại: ly hợp ăn khớp ly hợp ma sát Ly hợp ăn khớp a) Ly hợp vấu: Gồm hai nửa ly hợp có vấu mặt bên, nửa ly hợp lắp cố định với trục, nửa lắp đoạn cuối trục thứ hai then dẫn hướng then hoa Đóng mở ly hợp nhờ tay gạt móc vào rãnh Khi đóng ly hợp vấu chúng cài vào với nhờ mơ men xoắn truyền đi, vịng để định tâm trục Ưu điểm: Ly hợp vấu có kết cấu đơn giản, kích thước gọn khơng có chuyển động quay tương đối hai trục Tuy nhiên đóng mở ly hợp kèm theo va đập, va đập Hình 16-9 mạnh phá hỏng vấu b) Ly hợp Kết cấu tương tự nối trục Đóng mở ly hợp cách di động hai nửa ly hợp dọc trục 2.Ly hợp ma sát Ly hợp ma sát truyền mô men xoắn nhờ ma sát ép bề mặt ma sát tạo thành Khi đóng ly hợp mô men xoắn tăng dần theo tùy theo độ tăng lực ép, nhờ đóng ly hợp với chênh lệch vận tốc hai trục Đóng mở ly hợp êm, khơng va đập, đồng thời điều chỉnh trị số mơ men giới hạn - 111 - truyền qua ly hợp Do ly hợp ma sát cịn đóng vai trị thiết bị an toàn cho máy Nhược điểm: Ly hợp ma sát khó đảm bảo số vịng quay trục nối với trượt bề mặt ma sát a) Ly hợp đĩa ma sát (hình 16-10a) b) Ly hợp ma sát (hình 16-10b) c) Ly hợp nhiều đĩa ma sát ( hình 16-10) Hình 16-10 Hình 16-11 - 112 - TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] - Cơ học ứng dụng & tập học ứng – Gs.Ts Đỗ Sanh – NXBKHKT Hà Nội 1995 [2] - Chi tiết máy – Nguyễn Trọng Hiệp tập I, II – NXB Đại học Giáo dục chuyên nghiệp, 1994 [3] - Sức bền vật liệu - Tập I II – Nhà xuất Đại học THCN Hà nội 1973 [4] - Bài tập Sức bền vật liệu -Vũ Đình Lai - Nhà xuất Đại học THCN Hà Nội 1976 [5] Giáo trình kỹ thuật - NXB Hà Nội - 113 - ... NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT VINATEX GIÁO TRÌNH CƠ HỌC ỨNG DỤNG (Hệ Cao đẳng nghề, Trung cấp chuyên nghiệp) Tài liệu lưu hành nội Nam Định, tháng 10 năm 2009 MỤC LỤC PHẦN – CƠ HỌC VẬT RẮN... 16.3.1 Cơ cấu Manter 109 16.3.2 Cơ cấu bánh - 110 16.3.3 Cơ cấu vít me - đai ốc 110 16.3.4 Khớp ly hợp 111 -2- PHẦN – CƠ HỌC VẬT RẮN Mục tiêu: Trình bày... cấu cóc 105 CHƯƠNG 16: CƠ CẤU KHÂU – KHỚP BẢN LỀ, CƠ CẤU CAM VÀ MỘT SỐ LOẠI TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ KHÁC 106 16.1 Cơ cấu khâu lề 106 16.2 Cơ cấu cam 107 16.3 Một