Giáo trình Cơ ứng dụng

CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC CƠ ỨNG DỤNG Mã mơn học: MH 08 Thời gian môn học: 45 giờ; (Lý thuyết: 37 giờ; Thực hành: giờ) I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MƠN HỌC: - Vị trí mơn học: Mơn học bố trí sau sinh viên học xong mơn học chung - Tính chất môn học: Là môn học kỹ thuật sở II MỤC TIÊU CỦA MƠN HỌC: - Trình bày khái niệm hệ tiên đề tĩnh học, điều kiện cân hệ lực, khái niệm ứng suất, loại ứng suất, điều kiện bền…; - Trình bày kết cấu, đặc điểm làm việc loại mối ghép, cấu truyền động; - Vận dụng kiến thức để giải toán hệ lực cân bằng; - Nghiêm túc, tỷ mỉ, xác, thực nhiệm vụ học tập III NỘI DUNG MÔN HỌC: Nội dung tổng quát phân bổ thời gian: Số TT Tên chương/mục Tổng số Thời gian Lý Thực thuyết hành, Kiểm tra* Bài tập (LT TH) Phần I: Cơ học vật rắn tuyệt đối I II Chương 1: Những khái niệm tiên đề tĩnh học Những khái niệm Các tiên đề tĩnh học Liên kết phản lực liên kết Chương 2: Hệ lực phẳng đồng quy Khảo sát hệ lực phẳng đồng quy phương pháp hình học Khảo sát hệ lực phẳng đồng quy phương pháp giải tích 1 1 1 0 0 2 1 1 III Chương 3: Hệ lực phẳng song song – Mô men - Ngẫu lực Hợp hệ lực phẳng song song Ngẫu lực Mô men lực điểm Điều kiện cân hệ lực phẳng song song IV V VI * Kiểm tra Chương 4: Hệ lực phẳng Thu gọn hệ lực phẳng Điều kiện cân hệ lực phẳng Cân ổn định- Hệ số ổn định Chương 5: Ma sát Ma sát trượt Ma sát lăn Bài tập Chương 6: Chuyển động vật rắn Chuyển động tịnh tiến vật rắn Chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định Chuyển động song phẳng Phần II: Chi tiết máy Chương 8: Máy cấu X máy Những khái niệm máy cấu máy Các mối ghép Các truyền chuyển động Các cấu biến đổi chuyển động * Kiểm tra Cộng 2 1 1 0 1 0 1 1 4 0 2 0 1 0 0 0 0 3 0 2 1 13 1 1 0 45 31 12 * Ghi chú: Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính vào thực hành Nội dung chi tiết: PHẦN I: CƠ HỌC VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI Chương Những khái niệm tiên đề tĩnh học Mục tiêu: - Phân biệt khái niệm vật rắn tuyệt đối, lực, vật rắn cân bằng, hệ lực cân bằng; - Phát biểu tiên đề tĩnh học, loại liên kết phẳng; - Xác định phương, chiều phản lực liên kết; - Nghiêm túc thực nhiệm vụ học tập - 1.1NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1.1.1 Lực Định nghĩa : Lực tác động tương hỗ từ vật từ môi trường chung quanh lên vật xét làm cho vật thay đổi vận tốc làm cho vật biến dạng Đầu búa tác động lên vật rèn, chân đá bóng, áp lực nước tác dụng vào thành bể ví dụ lực Đo lực : Để đo lực người ta dùng lực kế (hình 1) Dùng lực kế đo trọng lượng, từ suy khối lượng vật cách gián công thức P = m g (1-1) Trong : P- Trọng lượng, m - Khối lượng g- Gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2) Độ giãn lò xo tỷ lệ với trọng lượng (trọng lực) vật Đơn vị lực : Đơn vị lực Niutơn, ký hiệu N 1N = 1Kg.1m/s2 H ×n h - bội số Niutơn : + Kilơ Niutơn, kí hiệu kN, 1kN = 103N + Mê ga Niutơn, ký hiệu MN 1MN = 106N A Cách biểu diễn lực: B H ×n h - Lực đặc trưng yếu tố : Điểm đặt, phương chiều trị số Nói cách khác lực đại lượng véc tơ biểu diễn véc tơ lực Hình (1-2), véc tơ AB biểu diễn lực tác dụng lên vật rắn, : - Gốc A điểm đặt lực AB - Đường thẳng chứa lực AB phương lực, gọi đường tác dụng lực Mút B chiều lực AB - Độ dài AB biểu diễn trị số lực AB theo tỷ lệ xích đó, chẳng hạn trị số lực AB 200N, biểu diễn lực theo tỷ lệ 10N 200 độ dài 1mm độ dài AB = 20mm 10 Để đơn giản, thường ký hiệu lực chữ in hoa ghi dấu véc tơ chữ in hoa Ví dụ : , , , , , Ví dụ - : Một lực F có trị số 150 N hợp với phương nằm ngang góc 450 phía đường thẳng nằm ngang Hãy biểu diễn lực theo tỷ lệ 5N độ dài 1mm Bài giải : Độ dài vec tơ lực F 150 = 30 mm : Từ điểm A hình 1-3 ta kẻ phương b Ab hợp với đường nằm ngang Ax phía góc 450 Đặt lên Ab độ dài AB = B 30mm, véc tơ biểu diễn lực cần tìm F 1.1.3 Hệ lực : Hai lực trực đối : Là hai lực có trị số, đường tác dụng ngược chiều (Hình 1-4a,b) 45 A x H ×n h - Hệ lực : Tập hợp nhiều lực tác dụng lên vật rắn gọi hệ lực, ký hiệu (, , ) Hình vẽ 1-5, 1-6, 1-7, thí dụ hệ lực phẳng đồng quy ( , , ) F A F B a) A F F b) H ×n h - B Hoặc hệ lực phẳng song song (, ,), hệ lực phẳng (,,, ) Hệ lực tương đương : Hai hệ lực gọi tương đương chúng có tác dụng học lên vật rắn Hai hệ lực (, , ,) (, , ,), tương đương ký hiệu : (, , ,)  (, , ,) dấu  gọi tương đương Hợp lực : Là lực tương đương với tác dụng hệ lực, nghĩa : (, , ,)  hợp lực hệ lực, (, , ,) Hệ lực cân : Là hệ lực tác dụng vào vật rắn không làm thay đổi trạng thái động học vật rắn (nếu vật đứng yên đứng yên, vật chuyển động chuyển động tịnh tiến thẳng đều) Nói cách khác hệ lực cân tương đương với không (, , ,)  P F1 F O C F H ×n h - B A P G P G C B D A G G H ×n h - H ×n h - Vật cân : Vật chịu tác dụng hệ lực cân gọi vật trạng thái cân Vật trạng thỏi cân đứng yên chuyển động tịnh tiến thẳng Bài giải : Độ dài vec tơ lực F : 150 = 30 mm Từ điểm A hình 1-3 ta kẻ phương Ab hợp với đường nằm ngang Ax phía góc 450 Đặt lên Ab độ dài AB = 30mm, véc tơ biểu diễn lựccần tìm 1.1.2 Vật rắn tuyệt đối Cơ học quan niệm vật rắn tuyệt đối vật chịu lực tác dụng, có hình dạng kích thước khơng đổi Vật rắn tuyệt đối mơ hình lý tưởng, thực tế chịu lực tác dụng vật thực biến đổi hình dạng kích thước Nhưng để đơn giản hố việc nghiên cứu cân chuyển động vật ta coi vật rắn tuyệt đối 1.1.3 Vật cân Vật chịu tác dụng hệ lực cân gọi vật trạng thái cân Vật trạng thái cân đứng yên chuyển động tịnh tiến thẳng 1.2.CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC 1.2.1 Tiên đề Điều kiện cần đủ để hai lực tác dụng lên vật rắn để cân chúng phải trực đối 1.2.2 Tiên đề Tác dụng hệ lực lên vật rắng không thay đổi ta thêm họăc bớt hai lực cân 1.2.3 Tiên đề Hai lực đặt điểm tương đương với lực đặt điểm biểu diễn vectơ đường chéo hình bình hành mà hai cạnh hai vectơ biểu diễn hai lực cho.(Hình vẽ) R ═ F1+ F2 1.2.4 Tiên đề 4(Hình vẽ) Lực tác dụng phản lực hai lực trực đối 1.3.LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT 1.3.1 Khái niệm (Vật tự vật liên kết) Vật rắn gọi vật tự chuyển động tuỳ ý theo phương không gian mà không bị cản trở Vật rắn không tự vài phương chuyển động bị cản trở 1.3.2 Các liên kết thường gặp a Liên kết tựa Liên kết tựa cản trở vật khảo sát chuyển động theo phương vuông góc với mặt tiếp xúc chung vật khảo sát vật gây liên kết (hình 1N 10) B Vì phản lực có phương vng góc với mặt tiếp xúc chung, có chiều phía vật khảo sát, ký H ×n h hiệu Ở phản lực yếu tố chưa biết trị số N b Liên kết dây mềm Liên kết dây mềm cản trở vật khảo sát chuyển động theo phương dây (hình 1-1) Phản lực có phương theo dây, ký hiệu T Ở phản yếu tố chưa biết trị số T c Liên kết Liên kết (hình 1-12) cản trở vật khảo sát chuyển động theo phương (bỏ qua trọng lượng thanh) Phản lực có phương dọc theo thanh, ký hiệu S Ở phản lực yếu tố chưa biến trị số S d Liên kết lề NC C N A N B A - 10 A TA TB T P P H ×n h - 1 B + Gối đỡ lề di động : (hình 1-13a) biểu diễn lề di động (hình 1-13a) sơ đồ Phản lực gối đỡ lề di động có phương giống liên kết tựa đặt tâm lề ký hiệu Y Trị số Ychưa biết S B C SC A Y Y a) b) P B H ×n h - H ×n h - + Gối đỡ lề cố định : R R Y Y (Hình 1-14a) biểu diễn gối đỡ lề cố định (hình 1-14b) sơ đồ Bản lề cố định cản trở vật khảo sát chuyển động theo phương nằm ngang X X phương thẳng đứng Vì phản lực có thành phần X Y, phản lực toàn phần R Trị số X Y chưa biết a) b) 1.3.3 Nhận định hệ lực tác dụng lên vật H ×n h - Khi khảo sát vật rắn ta phải tách vật rắn khỏi liên kết xác định hệ lực tác dụng lên vật rắn Hệ lực tác dụng lên vật khảo sát bao gồm tải trọng phản lực Tải trọng lực trực tiếp tác động lên vật khảo sát Việc đặt tải trọng lên vật khảo sát thường khó khăn, vấn đề quan trọng đặt phản lực cho đầy đủ Muốn thay liên kết phản lực tương ứng, cơng việc gọi giải phóng liên kết Sau giải phóng liên kết vật rắn coi vật tự cân tác dụng hệ lực bao gồm tải trọng phản lực Ví dụ 1-2 : Nồi hình trụ bán kính r trọng lượng đặt hai bệ đỡ A B đối xứng qua tâm O khoảng cách bệ (hình 1-12a) Xác định hệ lực tác dụng lên nồi Bài giải : Vật khảo sát nồi Tách nồi khỏi bệ đỡ (hình 1-15b) chịu tác dụng hệ lực gồm - Tải trọng trọng lượng nồi hơi, đặt điểm O hướng thẳng đứng xuống - Phản lực tựa , đặt điểm tiếp xúc với bệ đỡ hướng vào tâm O O O R N B A  H ×n h - Ns A  Như nồi cân tác dụng hệ lực đồng quy (,, ) tức (,, )  Để cho gọn sau đặt tải trọng phản lực vào hình Câu hỏi ơn tập tập Lực gì? Cách biểu diễn lực? Thế lực trực đối? Điều kiện để lực tác dụng vào vật rắn cân bằng? Thế liên kết phản lực liên kết? Cách xác định phản lực liên kết bản? Người ta biểu diễn lực 300N độ dài 10mm Hỏi lực có độ dài 18mm có trị số bao nhiêu? Bóng đèn trọng lượng p treo (hình vẽ) dây AO nằm ngang Xác định hệ lực tác dụng lên nút O Quả cầu đồng chất trọng lượng P treo mặt tường nhẵn thẳng đứng nhờ dây OA(Hình vẽ) Xác định hệ lực tác dụng lên cầu Chương Hệ lực phẳng đồng quy Mục tiêu: - Xác định hợp lực hệ lực điều kiện cân hệ lực phẳng đồng quy phương pháp hình học giải tích; - Giải toán hệ lực phẳng đồng quy cân bằng; - Cẩn thận, nhạy bén tính tốn 2.1.Khảo sát hệ lực phẳng đồng quy phương pháp hình học 2.1.1 Định nghĩa Hệ lực phẳng đồng quy hệ lực gồm lực có đường tác dụng nằm mặt phẳng cắt điểm F2 Vì lực trượt đường tác dụng nó, nên xét hệ lực phẳng đồng quy trượt B lực điểm đặt cho thuận tiện (hình 2-1) F2 F3 F1 C F3 A F1 2.1.2 Hợp lực hai lực đồng qui a Quy tắc hình bình hành lực : -Giả sử có hai lực đồng quy O (hình 2-2) theo tiên đề hình bình hành lực có hợp lực đặt O Phương chiều trị số biểu diễn đường chéo hình bình hành lực H ×n h - A C R F1 2 2  1 O F2 B H ×n h - F1 - Trị số : áp dụng định lý hàm số cosin cho tam giác OAC ta có R2 = F12 + F22 - 2F1F2cos (1800 - ) Vì cos (1800 - ) = - cos  Nên R2 = F12 + F22 + 2F1F2cos  R= - Phương chiều Áp dụng định lý hàm số sin cho tam giác OBC ta có F1 R F2 = = Sin 1 Sin 2 Sin (180-) Vì Sin (1800 - ) = Sin  nên ta có F1 Sin 1 = F2 Sin 2 = Suy : sin 1 = F1 sin  R sin 2 = F2 sin  R R Sin  1, 2 xác định phương chiều * Các trường hợp đặc biệt : - Hai lực F1 F2 phương chiều (hình 2-3)  = 0, cos  = = F1 + F2 R phương chiều với , - Hai lực F2 phương ngược chiều (hình 2-4)  = 1800, cos  = -1 R = - (với > ) R phương chiều với lực (Lực lớn hơn) - Hai lực F1, F2 vuông góc với (hình 2-5)  = 900 , cos  = R= b Quy tắc tam giác lực : Từ cách hợp hai lực đồng quy theo quy tắc hình bình hành lực suy : Từ mút lực đặt nối tiếp lực song song chiều trị số với , hợp lực có gốc O có mút trùng với mút lực (hình 2-6) Rõ ràng : =+= O F1 F2 R H ×n h - F2 O R F1 H ×n h - F1 R F2 H ×n h - F ’2 F1 R   O  F2 H ×n h - Hợp lực đóng kín tam giác lực lập hai lực và, trị số phương chiều xác định theo công thức (2 - 1) (2 - 2) * Phân tích lực thành hai lực đồng quy a Khi biết phương hai lực Giả sử biết lực R đặt O hai phương Om, On (hình - 7) Cần phân tích lực R thành hai lực , đặt hai phương A Muốn thế, từ mút C lực R kẻ đường song song với hai phương Om On, chúng cắt Om A On B.Ta lực = , = P2 lực cần tìm O b Khi biết phương chiều trị số lực A Giả sử biết lực lực thành phần (hình - 8) cần phân tích lực R thành lực vàP2 P Muốn thế, nối mút A B hai lực P1 P2 véc tơ AB Từ O kẻ véc tơ P2 song song chiều trị số với AB Ta P, O lực cần tìm H 2.1.3 Hợp hệ lực phẳng đồng quy m C R P2 n B B H ×n h - R P ×n h - F’ 2.2.1 Hợp lực hệ lực phẳng đồng quy Giả sử cho hệ lực phẳng (, , ,) đồng quy O F ’2 F (hình 2-10) R1 Muốn tìm hợp lực hệ, trước hết hợp hai F2 lực , theo quy tắc tam giác lực R O Từ mút đặt lực , song song F4 R chiều trị số với ta F ’4 F = + ’= + Bằng cách tương tự hợp hai lực R1 F3 ta : H ×n h - = + ’= + + cuối hợp hai lực hợp lực hệ = + = ++ + Tổng hợp lực hệ lực phẳng đồng quy (F1, F2, F3 Fn) = + + + + =  (2-3) Hợp lực có gốc trùng với gốc lực đầu có mút trùng với mút véc tơ đồng đẳng với lực cuối Đường gẫy khúc F1, F2’ Fn’ gọi đa giác lực Hợp lực đóng kín đa giác lực lập lực cho Fx 2.1.4 Điều kiện cân hệ lực phẳng đồng quy theo phương pháp hình học Ở phần trước ta biết cơng thức N = F V N công suất máy, F lực kéo, V vận tốc Công suất N máy đại lượng cố định Nếu tốc độ giảm lực kéo tăng lên ngược lại Hộp giảm tốc để tăng giảm tốc độ, đồng thời giảm tăng lực kéo cho phù hợp với tải trọng theo yêu cầu công việc Hộp giảm tốc dùng rộng rãi nhiều loại máy khác máy nâng, máy vận chuyển, máy phục vụ nơng nghiệp v.v Ví dụ : Cho hệ bánh hình (15-7) Biết Z1 trục dẫn quay n1 = 400vg/ph Z2 Z ’2 Số bánh sau : Z3 Z ’4 Z1 = 24, Z2 = 40, Z’2 = 25, Z3 = 60, Z4 = 32, Z’4 = 60, Z5 = 30, Z’5 = 42, Z6 = 50, Z ’5 Z4 Z7 = 36 Tính tốc độ trục 3, 6, Z5 Bài giải * Tốc độ trục : n1 Z2 Z3 Z7 Z6 i13 = = (-1)2 n3 Z1 Z’2 H ×n h - i13 = 40 24 60 25 = 4 n3 = * Tốc độ trục : i16 = (-1)4 = n6 = n1 i16 = 40 24 400 10 n1 = 400 = 100vg/ph Z2 Z1 Z4 Z2 Z5 Z’4 Z6 Z5 32 40 30 60 50 30 = 10 = = 360vg/ph * Tốc độ trục : n1 Z2 Z4 Z5 Z7 40 30 30 36 i14 = = (-1)4 = = n7 Z1 Z2 Z’4 Z’5 24 40 60 42 7 n1 400 = = 700vg/ph i17 Về chiều quay trục 3, 6, quay chiều với trục H (15-8) cấu biến đổi chiều quay từ trục dẫn I đến trục dẫn IV nhoằ cặp bánh trung gian Z2, Z3 thông qua cách điều khiển gạt k (xoay quanh trục IV) Z3 Z2 Z4 Z4 Khi cho Z3 ăn khớp với Z1 thì: i14 = (-1)3 =Z1 Z3 Z3 Z1 Tức trục IV quay ngược chiều với trục I Khi ta cho Z ăn khớp với Z1 lúc Z2 chạy khơng : Z2 Z4 Z4 i14 = (-1)2 = Z1 Z3 Z1 Tức trục IV quay chiều với trục I Ngồi cơng dụng thực Z1 I tỷ số truyền lớn để giảm tốc độ, hệ Z2 bánh dùng để thực nhiều tỷ số truyền khác nhằm đạt n7 = II III nhiều vận tốc khác cho trục trục vào có vận IV tốc góc khơng đổi Đó hộp biến tốc hay gọi hộp số Hình (15-9) sơ đồ hộp số cấp tốc độ Các bánh 1, 1’, 1’’ lắp cố định trục dẫn Bánh tầng lắp di Z4 trượt dọc trục nhờ then hoa, số Z 2, Z’2, Z’3 Khoảng cách tâm ba cặp bánh H ×n h - khoảng cách A hai trục Lần lượt cho bánh ăn khớp với bánh 2, lúc hai cặp không ăn khớp với (vị trí hình vẽ), tỷ số truyền : 1’ Z2 i12 = Z1 Khi gạt khối bánh tầng di trượt bên phải để cặp bánh (1’, 2’) khớp gạt bên trái để cặp bánh (1”, 2”) khớp Trong trường hợp thứ nhất, ta 2’ tỷ số truyền : Z’2 Z”2 trường hợp thứ hai : i’’12 = Z’1 Z”1 Như vậy, với hộp số đây, ta thực ba tốc độ khác trục Hộp số Z k 1” 2” i’12 = - H ×n h - H ×n h - dùng phổ biến nhiều loại máy khác Chú ý : Nếu hệ có cặp bánh cơng thức tính tỷ số truyền tính theo số : Z2 1 i12 = = Z1 2 Tuy nhiên chiều quay không xác định giống hệ bánh phẳng Trường hợp trục nằm mặt phẳng hình vẽ, ta dùng phương pháp đánh dấu sau : Ví dụ : Xác định chiều quay bánh hình (5-10) cho trước chiều quay trục Ta dùng dấu (+) để chiều điểm vào, dấu (.) để chiều điểm Theo cách đánh dấu ta đánh dấu chiều quay bánh khác (như hình vẽ) Khi trục khơng nằm mặt phẳng ta dùng quy ước mũi tên Tỷ số truyền hệ bánh vi sai Hệ bánh vi sai hệ có bánh có trục di động, bánh lại quay trục cố định Hình (15-11a) ví dụ hệ bánh vi sai Trong trục O di động, tay quay O1O2 gọi truyền (ký hiệu H) có tốc độ góc H, bánh quay quanh trục O1 bánh trung tâm Nếu bánh trung tâm cố định (hình 15-11b), hệ vi sai trường hợp gọi hệ bánh hành 2 2 tinh O O Bây ta xét hệ bánh Z2 vi sai hình (15-11a) Nếu H đứng truyền H ta thấy Z1 H 1 H chuyển động tương đối bánh H O O O1 O2 truyền H chuyển động quay quanh hai trục cố định Như chuyển động tương đối này, tỷ số H ×n h - 1 truyền hệ bánh vi sai coi tỷ số truyền hệ bánh thường, tức : Z2 H Z1 Z2 Z1 Ký hiệu iH12 tỷ số truyền i12 so với H Vận tốc góc bánh truyền H : 1H = 1 - H, 2H = 2 - H Như : 1H 1 - H Z2 H i12 = = =H Z1 2 2 - H Tương tự, với hệ bánh hành tinh (hình 15 - 12) có bánh trung tâm Z3 cố định Ta có : 1 - H Z2 Z3 i13H = =+ Z2 Z1 Z’2 3 - H iH12 = - Z1 1 1 Vậy i13H = = - i1H H H I Suy : i1H = 1-i13H Viết tổng quát cho hệ bánh từ Z1 đến Zk ta có : H ×n h - Đối với hệ vi sai : Zk 1 - H Z2 Z3 i1kH= = (-1)m (15-4) Z’k-1 k - H Z1 Z’2 Đối với hệ hành tinh : Z2 Z3 Zk i1kH = - i1H = (-1)m (15-5) Z1 Z’2 Z’k-1 Hay i1H = - i1kH (15 - 6) Trong 1, k, H, vận tốc góc tuyệt đối bánh Z 1, Zk truyền H, chuyển động quay ta thay tốc độ vg/ph Số mũ m áp dụng dẫn với hệ bánh thường, trị số 1 H số đại số Ví dụ : Cơ cấu hành tinh cho hình (15 - 12) có Z1 = 100 = 1- Z2 = 99, Z’2 = 100, Z3 = 101 Tính tỷ số truyền hệ Bài giải : áp dụng công thức (15-6) (15-5) ta có : n1 i1H = = - i13H nH Z ’2 H Z3 mà i H 13 = (-1) Z2 Z1 Thay vào ta : im = - 9999 100000 Z3 = 99 Z’2 100 = 10000 101 100 k = 3 9999 10000 4 5 3’ c tức bánh a) b) quay vịng H ×n h - truyền quay 10.000 vòng Ta thấy hệ bánh hành tinh có khả thực tỷ số truyền lớn so với hệ bánh thường Ta gặp hệ bánh hành tinh tăng mô men quay lắp máy kéo DT-75, MTZ-50/52 (của Liên Xô) hộp số vô cấp số ô tô, máy kéo loại sản xuất thời gian gần Bây ta xét ví dụ hộp số bánh vi sai ô tô hình (15-13) Khi ô tô chạy đường thẳng bánh quay vận tốc góc, khoảng cách đường chạy bánh Nhưng đường vịng bánh ngồi phải quay nhanh bánh khoảng đường bánh ngồi phải chạy lớn (xem hình vẽ) Như bánh chủ động ô tô nhận chuyển động quay từ trục dẫn lại phải có vận tốc góc khác hai bên Để thực yêu cầu chuyển động người ta dùng hộp bánh vi sai Hệ vi sai hệ bánh hình nón gồm hai bánh bán trục 4, có số răng, ăn khớp với bánh vệ tinh 3, 3’ có số Các bánh vệ tinh quay tự quanh trục chúng đặt cần C, cần C khung gắn liền với bánh Đường trục bánh 2, 4, cần C trùng Các bánh 4, lắp cứng trục hai bánh xe tơ Cịn bánh nhận chuyển động quay từ trục động truyền tới thông qua khớp trục K (khớp đăng) bánh Sơ đồ nguyên lý làm việc vi sai Bánh côn chủ động; c) Bánh nón 3, 3’ Các bánh vệ tinh; 4, Các bánh bán trục k Khớp đăng Khi ô tô chạy đường thẳng Sức cản mặt đường lên bánh xe ô tô nhau, chúng có vận tốc góc Các bánh bán trục 4, hộp vi sai lúc có vận tốc góc Các bánh vệ tinh 3, 3’ ăn khớp hai phía với hai bánh bán trục quay đồng với nhau, nên không quay quanh trục thân chúng lúc chúng có tác dụng gài hai bánh bán trục với bánh nón 2, tức với trục dẫn Khi cần C bánh vệ tinh 3, 3’ quay với bánh quanh trục bánh Khi ô tô chạy đường vịng, lực cản bánh lớn lực cản bánh nên bánh quay chậm Vì bánh 4, khơng quay đồng nên bánh vệ tinh 3, 3’ quay quanh trục thân chúng, đồng thời quay với cần C bánh Cơ cấu làm việc thực hệ vi sai (phân chuyển động quay thành hai chuyển động quay độc lập) Hãy xét quan hệ vận tốc góc 4, 5 bánh xe tơ vận tốc góc cần c (cũng vận tốc góc bánh 2) Ta có : 4 - c 5 - c c Vì i45 tỷ số truyền hệ thường, gồm ba bánh nón 4, 3, số bánh 4,5 nên : Z5 Z3 i45c = =-1 Z3 Z4 i45c = Dấu tỷ số truyền xác định theo quy ước đánh dấu (xem hình vẽ) Thay vào ta : 4 - c = -1 hay 4 - c = c - 5 5 - c 4 + 5 = 2c Từ biểu thức ta thấy : Khi xe chạy vào đường vòng, tốc độ bánh quay chậm vòng tốc độ bánh ngồi quay tăng nhanh lên nhiêu vòng để đảm bảo tốc độ quay hai bánh hai lần tốc độ quay cần C (cũng tốc độ quay bánh 2) Khi tơ chạy đường thẳng 4 =5 = c Hệ bánh vi sai dùng ô tô, máy kéo, máy nông nghiệp ta gặp hệ bánh vi sai máy tính, truyền động vơ cấp v.v Ưu nhược điểm phạm vi sử dụng cấu bánh a Ưu nhược điểm So với cấu khác đai, xích v.v cấu bánh có nhiều ưu điểm bật * Ưu điểm : - Gọn nhẹ, chiếm chỗ, khả truyền tải lớn - Hiệu suất truyền động cao, có tỷ số truyền cố định - Tuổi thọ cao, làm việc chắn - Làm việc tốt phạm vi công suất, tốc độ tỷ số truyền rộng, dễ bảo quản, thay Tuy nhiên cấu bánh có nhược điểm * Nhược điểm : - Địi hỏi chế tạo xác cao - Có nhiều tiếng ồn vận tốc cao - Chịu va đập Trong trình sử dụng bánh thường gặp dạng hư hỏng sau : - Mặt bị tróc mảng chế tạo lắp ghép thiếu xác, độ tiếp xúc hai mặt nhỏ nên khơng đủ sức chịu đựng, dính vào nhau, rời tróc mảng - Răng bị sứt mẻ thường trục bị cong lắp trục không song song, ứng suất tập trung vào phía khiến bị sứt mẻ - Răng bị mài mòn bôi trơn sử dụng lâu ngày Bộ bánh tốt làm việc phát tiếng kêu u Nếu kêu to khe hở cạnh nhỏ khoảng cách tâm nhỏ mức bình thường Nếu có tiếng gầm lớn tăng tốc kêu lớn mặt chế tạo sai lệch không đồng đều, mặt có vết lõm kẽ nứt Nếu tiếng kêu khơng theo chu kỳ tâm bánh không trùng với tâm trục v.v Để hạn chế hư hỏng cần phải sử dụng bảo quản hợp lý : - Phải bảo đảm độ xác khoảng cách tâm, độ song song vuông góc trục, khe hở cạnh độ tiếp xúc mặt - Phải thực chế độ bôi trơn đủ loại dầu mỡ, tránh bụi bặm mạt bẩn bám vào, truyền tải lớn độ xác cao b Phạm vi ứng dụng cấu bánh Cơ cấu bánh sử dụng phổ biến thiết bị máy móc : - Truyền động xác - Thực tỷ số truyền lớn cực lớn, đạt nhiều tỷ số truyền khác - Có thể thay đổi chiều quay trục bị dẫn - Có thể phân chuyển động quay thành hai chuyển động quay độc lập ngược lại (hệ bánh vi sai) 7.3.5 Bộ truyền trục vít Khái niệm Cơ cấu trục vít - bánh vít thuộc nhóm cấu bánh đặc biệt, dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo nhau, thường góc hai trục 900 (hình 15 - 16) I O O II H ×n h - Cơ cấu bánh vít trục vít gồm có : - Bánh vít giống bánh nghiêng - Trục vít có cấu tạo giống trục có ren để ăn khớp với bánh vít Trục vít thường làm liền thép hợp kim, bánh vít làm liền vành đồng với thân gang Tỷ số truyền Thông thường trục vít khâu chủ động Gọi Z1 số mối ren trục vít (trục vít 1, 2, đầu mối ren) Z2 số bánh vít Tỷ số truyền trục vít - bánh vít tỷ số số bánh vít với số mối ren trục vít n1 Z2 n2 Z1 Vì số mối ren trục vít nhỏ, có đầu mối, Z = (đối với bánh khơng thể lấy Z = được), truyền bánh vít trục vít đạt tỷ số truyền lớn mà truyền khác không thực Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng Cơ cấu trục vít - bánh vít có hiệu suất thấp nên thường dùng để truyền công suất nhỏ trung bình (thường khơng q 50 - 60kw) Tỷ số truyền thường khoảng từ - 100, đặc biệt tới 1000 (nhưng dùng với cơng suất nhỏ) Cơ cấu bánh vít - trục vít dùng cấu lên dây đàn, cấu lái ô tô, máy nâng, máy cắt gọt kim loại v.v Cơ cấu bánh vít trục vít có ưu điểm sau : - Tỷ số truyền lớn - Làm việc êm dịu, ồn - Có khả tự hãm Nhược điểm cấu : - Hiệu suất thấp (trong truyền tự hãm hiệu suất thấp) - Cần dùng vật liệu giảm ma sát (như đồng thanh) để làm bánh vít nên giá thành cao Do đặc điểm kết cấu, cấu bánh vít trục vít địi hỏi lắp ráp gia cơng xác, đảm bảo chế độ bôi trơn tốt không chất lượng sử dụng giảm nhiều, phát nhiệt lớn, mài mòn nhanh hiệu suất thấp Để cấu bánh vít - trục vít làm việc tốt cần ý : - Đường tâm bánh vít trục vít phải xác khơng nghiêng lệch đảm bảo yêu cầu kích thước - Giữa bánh ren trục vít phải có khe hở cần thiết - Mặt cạnh tiếp xúc tốt Cơ cấu lắp xong phải quay trơn nhẹ nhàng Nếu quay nặng chứng tỏ lắp ghép không tốt, nghiêng lệch nhiều, khe hở bé, cần phải kịp thời điều chỉnh để cấu làm việc bình thường 7.4.Các cấu biến đổi chuyển động i12 = 7.4.1 Cơ cấu cam Khái niệm Hình 16 - sơ đồ cấu cam đẩy Khâu gọi cam thường có chuyển động quay đều, truyền động cho khâu bị dẫn gọi cần đẩy có chuyển động tịnh tiến thẳng lại thông qua lăn tỳ mặt cam, khâu lại gọi giá cố định Nếu quỹ đạo cần đẩy qua tâm quay cam, gọi cam cần đẩy trùng tâm (hình 16 - 4a) Nếu quỹ đạo cần cách tâm quay cam khoảng e gọi cấu cấu cam cần đẩy lệch tâm Khoảng cách e gọi tâm sai ứng dụng Cơ cấu cam cần đẩy biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến dùng nhiều máy cắt kim loại tự động (Hình 16 - 5) 2 e 1 a/ b/ H ×n h - H ×n h - sơ đồ cấu phân phối khí động đốt Cơ cấu phân phối khí có tác dụng nạp khơng khí hỗn hợp đốt vào xi lanh để thoát đốt cháy khỏi động thời điểm cần thiết Trục phân phối 10 có cam quay Khi phần lồi cam tỳ vào đội đẩy xupáp mở Khi cam quay qua khỏi phần lồi, xu páp đóng lại nhờ lị xo (sẽ nghiên cứu kỹ phần động đốt trong) Hình 16 - sơ đồ máy Cam quay làm cần đẩy tịnh tiến thẳng lại, đầu B cần đẩy có luồn để rải sợi vào ống 3, đồng thời chuyển động phối hợp qua truyền trục vít để đảm bảo tốc độ quay ống với hành trình kép cần đẩy 7.4.2 Cơ cấu culit Khái niệm Cơ cấu cu lít gồm khâu : Khâu dẫn tay quay OA B quay quanh tâm O nằm giá 4, đầu A lắp trượt truyền chuyển động làm cho cu nlít cần BC lắc qua lắc lại góc quanh tâm C nằm giá Cung B1B2 quỹ đạo O A đầu b (hình 16 - 9) ứng dụng Cơ cấu culít biến chuyển động quay khâu dẫn thành C chuyển động lắc qua lắc lại góc H ×n h - định khâu bị dẫn, thường dùng máy bào Hình 16 - 10 lược đồ cấu cu lít dùng máy bào ngang Xét chu kỳ vòng quay ta thấy tay quay OA quay vòng, cần lắc CB lắc qua lắc lại góc B1CB2, đầu B lại trượt tương đối rãnh trượt D truyền chuyển động làm cho đầu bào thực hành trình kép với khoảng chạy H Đặc điểm cần ý tay quay OA quay góc  với thời gian t cần lắc lắc góc B1CB2 làm đầu bào thực trình cắt với khoảng chạy H Tay quay tiếp tục quay góc  với thời gian t tương ứng, cần lắc đổi chiều lắc góc B2C B2 đầu bào về, chạy khơng Ta thấy  <  nên thời gian chạy không tải nhanh thời gian đầu bào làm việc Đây ưu điểm bật ứng dụng cấu cu lít Tốc độ chạy không đầu bào cần nhanh tốc độ cắt đầu bào để giảm bớt thời gian phụ 7.4.3 Cơ cấu tay quay trượt Khái niệm Cơ cấu tay quay trượt gồm có khâu (hình 16 - 2) : O C Tay quay 1, truyền 2, trượt giá Khi tay quay quay quanh A truyền chuyển động quay làm cho trượt chuyển B động tịnh tiến A thẳng qua lại rãnh trượt Khi trượt vị trí thấp cao tay quay H ×n h - B B1 truyền nằm đường thẳng, vị trí trượt đổi chiều chuyển động Nếu cấu tay quay trượt dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến lại cuả trượt tay quay khâu dẫn, trượt khâu bị dẫn truyền khâu trung gian Ngược lại cấu dùng để biến chuyển động tịnh tiến qua lại trượt thành chuyển động quay trượt lúc lại khâu dẫn, tay quay khâu bị dẫn, truyền khâu trung gian ứng dụng Cơ cấu tay quay trượt có khả truyền tải lớn nên dùng nhiều kỹ thuật Trong động đốt dùng để biến chuyển động tịnh tiến pít tơng (nhận lực đẩy áp suất cao sinh đốt cháy nhiên liệu) thành chuyển động quay tròn trục khuỷu động (chúng ta nghiên cứu kỹ phần động đốt trong môn học thiết bị khí nhỏ nơng thơn) máy búa người ta lại biến chuyển động quay tròn trục động thành chuyển động qua lại đầu búa để rèn, dập v.v 7.4.4 Cơ cấu cóc( cấu bánh cóc) 1.Khái niệm Cơ cấu bánh cóc gồm khâu dẫn cần lắc 1,lắc qua lắc lại quanh trục O( trục hình học với bánh cóc), cần lắc đặt cóc quay quanh lề C, khâu bị dẫn bánh cóc 3, khâu cịn lại giá( Hình vẽ) Khi khâu dẫn thực chuyển động lắc( cấu khác tạo nên từ truyền AB) Khi OA lắc từ A1 đến A2 cóc lọt vào rãnh đẩy bánh quay chiều góc tương ứng Khi khâu dẫn quay ngược lại( hành trình về) cóc lướt lưng nên bánh cóc đứng yên Con cóc P có tác dụng hãm bánh cóc quay ngược lại Ứng dụng Cơ cấu cóc dùng biến chuyển động quay liên tục khâu dẫn thành chuyển động quay gián đoạn khâu bị dẫn Thường dùng máy đóng đồ hộp, máy chiếu phim máy cắt kim loại IV ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN MÔN HỌC: Lớp học: - Phòng học lý thuyết đủ điều kiện, đủ tài liệu tham khảo Trang thiết bị máy móc: + Mơ hình cấu biến đổi chuyển động (cơ cấu tay quay- trượt, – bánh răng, trục vít - bánh vít,…) + Mơ hình trục, ổ trục khớp nối + Mơ hình mối ghép ren, then, then hoa + Mơ hình cấu truyền chuyển động quay (bộ truyền đai, xích, bánh răng,…) + Máy chiếu projector + Máy vi tính Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Vật liệu: + Phần mềm hỗ trợ mơ - Học liệu: Giáo trình Cơ ứng dụng Cơ kỹ thuật Nhà xuất giáo dục Nhà xuất KHKT V NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ Nội dung: - Kiến thức:  Các khái niệm học lý thuyết  Hệ tiên đề tĩnh học  Lực, mô men lực, ngẫu lực  Ma sát, trọng tâm vật rắn  Các khái niệm học ứng dụng  Khái niệm, công dụng mối ghép đinh tán, hàn ren  Nhận biết truyền động ứng dụng truyền máy thi công - Kỹ năng:  Phân biệt liên kết  Giải toán hệ vật  Xác định trọng tâm vật rắn  Viết phương trình cân hệ lực  Tính tốn kéo (nén) tâm, uốn, xoắn  Tính tốn mối ghép đinh tán, hàn ren - Thái độ:  Cẩn thận, trung thực  Thời gian tham gia học tập Phương pháp: - Công cụ đánh giá:  Hệ thống ngân hàng câu hỏi trắc nghiệm học lý thuyết, học ứng dụng  Hệ thống ngân hàng tập liên kết, mô men lực, lực, ma sát, trọng tâm, cân lực, kéo (nén) tâm, uốn, xoắn, độ bền mối ghép đinh tán, hàn ren - Phương pháp đánh giá:  Trắc nghiệm  Tự luận để giải toán  Đánh giá thông qua số buổi tham gia học tập lớp sinh viên tinh thần tham gia xây dựng VI HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG: Phạm vi áp dụng chương trình : - Chương trình mơn học sử dụng để giảng dạy cho sinh viên nghề Vận hành máy thi công làm tài liệu tham khảo cho ngành nghề kỹ thuật khác Hướng dẫn số điểm phương pháp giảng dạy môn học : - Giáo viên trước giảng dạy cần phải vào nội dung học chuẩn bị đầy đủ điều kiện thực học để đảm bảo chất lượng giảng dạy - Khi thực chương trình mơn học cần xác định điểm kiến thức bản, xác định rõ yêu cầu kiến thức, kỹ nội dung - Cần liên hệ kiến thức với thực tế sản xuất đời sống, đặc biệt liên kết lĩnh vực vận hành sửa chữa máy thi cơng Những trọng tâm chương trình cần ý: Hướng dẫn sinh viên thực tốn ứng dụng để tính tốn liên kết, mơ men lực, lực, ma sát, trọng tâm, cân lực, kéo (nén) tâm, uốn, xoắn, độ bền mối ghép đinh tán, hàn ren Tài liệu tham khảo: - Cơ ứng dụng kỹ thuật – Đặng Việt Cường – Nhà xuất KHKT – 2008 - Giáo trình Cơ kỹ thuật – GS.TS Đỗ Sanh – NXB Giáo dục - 2007 - Giáo trình Cơ học ứng dụng – GS.TS Đỗ Sanh, Nguyễn Văn Vượng – NXB Giáo dục – 2007 ... trục toạ độ vng góc Oxy (hình 2-16) áp dụng cơng thức (211) để lập hệ phương trình cân  Fx = -T + S.cos450 =  Fy = - P + S sin 450 = (1) (2) Giải hệ phương trình tìm S= P sin 450 Từ (1) có = P... 1.1.2 Vật rắn tuyệt đối Cơ học quan niệm vật rắn tuyệt đối vật chịu lực tác dụng, có hình dạng kích thước không đổi Vật rắn tuyệt đối mô hình lý tưởng, thực tế chịu lực tác dụng vật thực biến đổi... Vật chịu tác dụng hệ lực cân gọi vật trạng thái cân Vật trạng thái cân ? ?ứng yên chuyển động tịnh tiến thẳng 1.2.CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC 1.2.1 Tiên đề Điều kiện cần đủ để hai lực tác dụng lên vật