1 BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ GIỚI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CƠ KỸ THUẬT NGHỀ: VẬN HÀNH MÁY THI CƠNG MẶT ĐƯỜNG TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP Ban hành kèm theo Quyết định số: / QĐ-CĐCG ngày … tháng năm 2019 Trường cao đẳng Cơ giới Quảng Ngãi, năm 2019 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo 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 vận hành máy thi cơng mặt đường Chúng tơi có biên soạn giáo trình: Cơ ứng dụng với mong muốn giáo trình giúp cho học sinh, sinh viên nắm vững kiến vơ Cơ ứng dụng biên soạn, nội dung giáo trình bao gồm chương: Chương1 Cơ học lý thuyết Chương Chi tiết máy Kiến thức giáo trình biên soạn theo chương trình dạy nghề hội đồng biên soạn phê duyệt, xếp logic 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! Quảng Ngãi, ngày tháng năm 2022 Tham gia biên soạn Nguyễn Đình Kiên Chủ biên ………… MỤC LỤC Contents Trường cao đẳng Cơ giới LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TRÌNH BÀY BẢN VẼ KỸ THUẬT 10 CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC 10 1.1 Tiên đề (tiên đề hai lực cân bằng) 10 1.2 Tiên đề (tiên đề thêm bớt lực) 11 1.3 Tiên đề (tiên đề hình bình hành lực) 12 1.4 Tiên đề (tiên đề tác dụng phản tác dụng) 13 1.5 Tiên đề (tiên đề hóa rắn) 14 LỰC 14 2.1 Định nghĩa 14 2.2 Các yếu tố lực 14 2.3 Biểu diễn lực 15 2.4 Một số khái niện liên quan đến lực 15 Hệ lực 16 3.1 Khái niệm hệ lực 16 3.2 Các loại hệ lực phẳng 16 Liên kết phản lực liên kết 17 4.1 Định nghĩa 17 4.2 Các loại liên kết thường gặp 17 Hệ lực phẳng đồng qui 19 5.1 Khái niệm 19 5.2 Khảo sát hệ lực phẳng đồng qui 20 5.3 Khảo sát hệ lực phẳng đồng qui giải tích 22 5.4 Định lý ba lực phẳng không song song cân 25 5.5 Phương pháp giải toán hệ lực phẳng đồng qui 27 5.6 Hệ lực phẳng song song 28 5.7 Hợp hai lực song song 28 5.8 Hợp nhiều lực song song, tâm hệ lực song song 30 5.9 Điều kiện cân hệ lực phẳng song song 31 MÔ MEN 32 6.1 Mô men lực điểm 32 6.2 Mô men hợp lực lấy điểm 33 Ngẫu lực 35 CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA CHẤT ĐIỂM 37 CHUYỂN ĐỘNG CƠ BẢN CỦA CHẤT RẮN 42 10 CÔNG VÀ NĂNG LƯỢNG 43 11.Công suất 45 11.2 Hiệu suất học 45 11.3 Hiệu suất phần tử hoạt động nối tiếp 46 11.4 Hiệu suất dãy phần tử hoạt động nối song song 46 CÂU HỎI ÔN TẬP .47 CHƯƠNG 2: TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 48 2.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ CẤU VÀ MÁY .48 2.2 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG MA SÁT (ĐAI TRUYỀN) 50 2.2.3 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG ĂN KHỚP (BÁNH RĂNG) 54 2.3 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG KHÁC 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 GIÁO TRÌNH MƠN HỌC Tên môn học: CƠ KỸ THUẬT Mã môn học: MH 09 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy sau mơn học: MH 07, MH 10, MH 08, - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở bắt buộc - Ý nghĩa vai trò quan trọng việc cung cấp kiến thức kỹ ky thuật cho học sinh, sinh viên học nghề Vận hành máy thi công mặt đường Mục tiêu môn học : - Kiến thức: A1 Trình bày khái niệm học ứng dụng A2 Trình bày phương pháp tổng hợp phân tích lực A3 Phân tích chuyển động vật rắn A4 Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng cấu truyền động - Về kỹ năng: B1 Chuyển đổi khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản B2 Vận dụng tính tốn chế tạo vật liệu khí xác B3 Sử dụng loại thước đo - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chấp hành nội qui lớp học, phòng học; C2 Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học; C3 Tuân thủ thời gian học tập thực hành; C4 Ý thức tiết kiệm, kỷ luật; C5 Tinh thần hợp tác làm việc theo tổ, nhóm; Chương trình khung nghề cơng nghệ tơ Thời gian đào tạo (giờ) Mã MH/MĐ Tên môn học, mô đun Số tín Tổng số I Các mơn học chung/đại cương MH 01 MH 02 MH 03 Chính trị 02 30 Pháp luật 01 15 Giáo dục thể chất 01 30 Giáo dục quốc phòng – An 02 45 ninh Tin học 03 45 Ngoại ngữ (Anh văn) 06 90 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành Vẽ kỹ thuật 04 60 Dung sai kỹ thuật đo lường 02 30 khí MH 04 MH 05 MH 06 II MH 07 MH 08 Trong Thực hành/ thực Lý tập/ thuyết thí nghiệm/ thảo luận Kiểm tra 15 13 24 2 21 21 15 30 29 56 46 10 20 MH 09 MH 10 MH 11 MH 12 MH 13 MĐ 14 MĐ 15 MĐ 16 MĐ 17 MĐ 18 MĐ 19 MĐ 20 MĐ 21 MĐ 22 MĐ 23 Tổng cộng: Cơ kỹ thuật Điện kỹ thuật Nhiên liệu vật liệu bôi trơn An tồn lao động vệ sinh cơng nghiệp 03 03 02 45 45 30 35 35 25 7 3 02 30 25 Kỹ thuật thi công mặt đường 02 30 25 05 150 34 112 02 60 20 38 05 02 04 04 04 02 02 06 54 150 60 120 120 120 60 60 180 1605 15 11 18 15 15 7 451 131 47 98 101 101 51 52 175 1095 4 4 1 59 Bảo dưỡng máy thi công mặt đường Bảo dưỡng hệ thống điện máy thi công mặt đường Vận hành máy san Vận hành máy lu Vận hành máy rải Vận hành máy xúc Vận hành máy ủi Vận hành máy xúc lật Xử lý tình thi cơng Thực tập nghề nghiệp Chương trình chi tiết mơn học Số TT Tên chương, mục Chương Cơ học lý thuyết Lực Các tiên đề tĩnh học Mô men Chuyển động chất điểm Chuyển động vật rắn Công lượng Chương Truyền động khí Những khái niệm cấu máy Cơ cấu truyền động ma sát Cơ cấu truyền động ăn khớp Cơ cấu truyền động cam Các cấu truyền động khác Cộng: Tổng số Thời gian (giờ) Thực hành, thí Lý nghiệm, thuyết thảo luận, Bài tập 18 3 3 27 17 3 3 18 45 35 2 Kiểm tra 1 1 3 Điều kiện thực môn học: 3.1 Phòng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn 3.2 Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn, tranh vẽ 3.3 Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, 3.4 Các điều kiện khác: Người học tìm hiểu quy ước vẽ, tỉ lệ, mặt phăng chiếu Nội dung phương pháp đánh giá: 4.1 Nội dung: - Kiến thức: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức - Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kỹ - Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng mơn học + Nghiêm túc q trình học tập 4.2 Phương pháp: Người học đánh giá tích lũy môn học sau: 4.2.1 Cách đánh giá - Áp dụng quy chế đào tạo Trung cấp hệ quy ban hành kèm theo Thông tư số 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13/3/2017 Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh Xã hội - Hướng dẫn thực quy chế đào tạo áp dụng Trường Cao đẳng Cơ giới sau: Điểm đánh giá + Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1) + Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2) + Điểm thi kết thúc môn học 4.2.2 Phương pháp đánh giá Phương pháp đánh giá Thường xuyên Trọng số 40% 60% Phương pháp Hình thức Chuẩn đầu Số Thời điểm tổ chức kiểm tra đánh giá cột kiểm tra Viết/ Tự luận/ A1, C1, C2 Sau 10 Thuyết trình Trắc nghiệm/ Báo cáo Định kỳ Viết Tự luận/ A2, B1, C1, C2 Sau 20 thực hành Trắc nghiệm/ thực hành Kết thúc môn Vấn đáp Vấn đáp A1, A2, A3, B1, B2, Sau 60 học thực hành thực hành B3, C1, C2, C3 mơ hình 4.2.3 Cách tính điểm Điểm đánh giá thành phần điểm thi kết thúc môn học chấm theo thang điểm 10 (từ đến 10), làm tròn đến chữ số thập phân Điểm môn học tổng điểm tất điểm đánh giá thành phần môn học nhân với trọng số tương ứng Điểm môn học theo thang điểm 10 làm tròn đến chữ số thập phân, sau quy đổi sang điểm chữ điểm số theo thang điểm theo quy định Bộ Lao động Thương binh Xã hội đào tạo theo tín Hướng dẫn thực môn học 5.1 Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Trung cấp Vân hành máy thi công mặt đường 5.2 Phương pháp giảng dạy, học tập môn học 5.2.1 Đối với người dạy * Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: Trình chiếu, thuyết trình ngắn, nêu vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, tập cụ thể, câu hỏi thảo luận nhóm… * Thực hành: - Phân chia nhóm nhỏ thực tập thực hành theo nội dung đề - Khi giải tập, làm Thực hành, thí nghiệm, tập: Giáo viên hướng dẫn, thao tác mẫu sửa sai chỗ cho nguời học - Sử dụng mơ hình, học cụ mơ để minh họa tập ứng dụng * Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề * Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng thành viên nhóm tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung học, nhóm thảo luận, trình bày nội dung, ghi chép viết báo cáo nhóm 5.2.2 Đối với người học: Người học phải thực nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu kỹ học nhà trước đến lớp Các tài liệu tham khảo cung cấp nguồn trước người học vào học môn học (trang web, thư viện, tài liệu ) - Sinh viên trao đổi với nhau, thực thực hành báo cáo kết - Tham dự tối thiểu 70% giảng tích hợp Nếu người học vắng >30% số tích hợp phải học lại mơ đun tham dự kì thi lần sau - Tự học thảo luận nhóm: Là phương pháp học tập kết hợp làm việc theo nhóm làm việc cá nhân Một nhóm gồm 2-3 người học cung cấp chủ đề thảo luận trước học lý thuyết, thực hành Mỗi người học chịu trách nhiệm số nội dung chủ đề mà nhóm phân cơng để phát triển hồn thiện tốt toàn chủ đề thảo luận nhóm - Tham dự đủ kiểm tra thường xuyên, định kỳ - Tham dự thi kết thúc môn học - Chủ động tổ chức thực tự học Tài liệu tham khảo: Nguyễn Khắc Đạm - Cơ kỹ thuật - Nhà xuất Giáo dục - 1992 Đỗ Sanh (chủ biên), Nguyễn Văn Vượng - Cơ kỹ thuật - Nhà xuất Giáo dục - 2003 Đỗ Sanh (chủ biên), Nguyễn Văn Vượng - Cơ học ứng dụng - Nhà xuất khoa học kỹ thuật - 2001 Bùi Trọng Lưu - Sức bền vật liệu - Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1993 10 CHƯƠNG CƠ HỌC LÝ THUYẾT Mã chương: MH09-01 Mục tiêu: - Kiến thức: A1 Trình bày khái niệm học ứng dụng A2 Trình bày phương pháp tổng hợp phân tích lực A3 Phân tích chuyển động vật rắn A4 Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc phạm vi ứng dụng cấu truyền động - Về kỹ năng: B1 Chuyển đổi khớp, khâu, cấu truyền động thành sơ đồ truyền động đơn giản B2 Tính tốn thơng số nội lực, ứng suất biến dạng vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn toán đơn giản B3 Vận dụng tính tốn chế tạo vật liệu khí xác B4 Sử dụng loại thước đo - Năng lực tự chủ trách nhiệm: C1 Chấp hành nội qui lớp học, phòng học; C2 Tổ chức nơi làm việc hợp lý, khoa học; C3 Tuân thủ thời gian học tập thực hành; Phương pháp giảng dạy học tập mở đầu - Đối với người dạy: Sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng, vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học nhớ giá trị đại lượng, đơn vị đại lượng - Đối với người học: Chủ động đọc trước giáo trình trước buổi học Điều kiện thực học - Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Phịng học chun mơn - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, tài liệu liên quan - Các điều kiện khác: Khơng có Kiểm tra đánh giá học - Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất nội dung nêu mục tiêu kĩ Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trong trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu trước đến lớp + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập - Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng) Kiểm tra định kỳ lý thuyết: Kiểm tra định hành: khơng có Nội dung chính: CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC 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 54 i = i1.i2 in (3-6) 2.2.3 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG ĂN KHỚP (BÁNH RĂNG) 2.2.3 Khái niện chung 2.2.3.1 Định nghĩa phân loại a Định nghĩa: Cơ cấu bánh cấu truyền chuyển đọng nhờ ăn khớp bánh với Cơ cấu bánh cấu dùng phổ biến loại máy móc Hình 3.7 Cặp bánh ăn khớp ngồi b Phân loại * Phân loại bánh răng: + 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 Hình 3.8 Cặp bánh ăn khớp 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 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 - Cơ cấu bánh ăn khớp 2.2.3.2 Ưu nhược điểm phạm vi ứng dụng a Ưu điểm: + Đảm bảo độ xác truyền động (tốc độ, tỷ số truyền) khơng có trượt 55 + Có thể đặt vị trí tương đối cặp bánh ăn khớp theo góc mong muốn không gian + Hiệu suất truyền động cao + kích thước nhỏ gọn +Tuổi thọ độ tin cậy cao b Nhược điểm: + Không thực truyền động vơ cấp + Khơng có khả tự bảo vệ an tồn q 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 + 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) 2.2.4 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 mô đun ăn khớp 2.2.4.1 Quan hệ hình học bánh TCVN qui định tất bánh chế tạo theu tiêu chuẩn hố dựa vào hai thơng 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 = .m + Đường kính đường trịn 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 trịn chia đến đường trịn chân hf = 1,25.m + Chiều cao răng: h (mm) h = h0 + hf = 2,25.m + Đường kính đường trịn đỉnh răng: da (mm) 56 da = d + 2.h0 = m.Z + 2.m = m(Z + 2) + Đường kính đường trịn 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= động d1 + d2 m.Z1 + m.Z2 = m (Z + Z ) = 2 2 d1, d2 đường kính đường trịn chia bánh chủ động bánh bị 2.2.4.2 Các quan hệ động học Bằng cách chứng minh tương tự cấu đai truyền đơn giản, ta có: 1 2 = Z2 =i Z1 Trong đó: + 1, 2 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 Z2 = =i n2 Z1 Nhận xét: Trong cấu, số vòng quay bánh ăn khớp tỷ lệ nghịch với số chúng 2.2.5 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 2.2.5.1 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 57 - Hệ bánh truyền động nhiều cấp Sau đây, nghiên cứu hai loại hệ bánh 2.2.5.2 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 Z3 Zn Zn+1 Z2 Hình 3.9 Hệ bánh truyền động nối tiếp 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 n Theo định nghĩa tỷ số truyền: i = nn +1 Nhân tử mà mẫu biểu thức với tích n2.n3 nn ta được: nn n1 n2 = i1.i2 in i = Nếu ta thay tỷ số nk = k +1Z nk +1 Zk n2 n3 nn +1 ta được: Sau thay vào rút gọn biểu thức ta được: Z Z Z i = n+1 Z1 Z Z n Z i = n +1 Z1 * 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 2.2.5.3 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 58 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: n n n i = n = i1.i2 in nn +1 n2 n3 Z nk = k +1 nk +1 Zk Z2 Z3 Z4 Zn +1 i = Z1 Z2 ' Z ' Zn ' Nếu ta thay tỷ số Ta được: Hình 3.10 Hệ bánh truyền động nhiều cấp * 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 2.2.6 Hệ bánh hành tinh 2.2.6.1 Kết cấu Gồm: + Khâu đẫn C chuyển động quay trịn + 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 F Z o  Z C o1  o= C o 59 2.2.6.2 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 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) = F1'.R2 − F3'.R2 = 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 Z2 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 60 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 vịng quay chúng thay đổi theo, tổng số vòng quay chúng giá trị không đổi Khi số vồng quay bánh tăng lên số vịng quay bánh giảm nhiêu 2.3 CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG KHÁC 2.4.1Cơ cấu bốn khâu lề 2.3.1.1 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 chuyển động quay khác hay biến đổi từ chuyển động lắc thành chuyển động lắc khác 2.3.1.2 Kết cấu Bao gồm bốn khâu, có ba khâu động, khâu cố định gọi giá Trong ba khâu động có khâu không 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 cịn 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 cịn lại dù lấy khâu làm giá, khâu nối giá đề cần lắc 61 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 2.3.1.3 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 2.3.1.3.1 Xét trường hợp tay quay khâu dẫn, cần lắc khâu bị dẫn 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 không 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 2.3.2 Phạm vi ứng dụng 62 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, 2.4 Cơ cấu truyền động khác 2.4.1 Cơ cấu tay quay trượt 2.4.1.1 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 2.4.1.2 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 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 chạy trượt gọi độ lệch tâm Cơ cấu có bốn khớp loại thấp, có ba khớp quay khớp trượt 2.4.1.3 Nguyên lý làm việc 2.4.1.3.1 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 63 phần: Gọi F lực truyền từ tay quay đến trượt Ta phân tích F làm hai thành 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 2.4.1.3.2 Trường hợp 2: Con trượt khâu dẫn, tay quay khâu bị dẫn (học sinh tự tìm hiểu) 2.4.1.4 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 2.4.2.2 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 64 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 trịn 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, vịng 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 *Vật liệu chế tạo trục u cầu phải có độ bền cao, nhạy với tập trung ứng suất, nhiệt luyện dễ gia cơng 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 lơng, đai ốc ổ ghép khơng có nhược điểm ổ ngun, khó chế tạo giá thành đắt Kết cấu ổ trượt 65 Về kết cấu ổ trượt gồm có thân ổ, lót ổ, ngồi ịn 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, vịng trong, lăn vịng cách (áo) Vịng vịng ngồi thường có rãnh, vịng lắp với ngõng trục, vịng ngồi lắp với gối trục Thường có vịng quay trục, vịng ngồi đứng n Tuy nhiên, có vịng 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 không 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 66 + Theo cỡ chiều rộng chia ra: ổ hẹp, ổ bình thường, ổ rộng ổ rộng + chia ổ lăn thành ổ tự lựa ổ khơng tự lựa ổ lăn tự lựa có mặt vịng ngồi mặt lõm hình cầu, tâm hình cầu trùng với điểm chiều rộng ổ nằm đường tâm ổ, cịn 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 + 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 vịng cách, khả chịu lực hướng tâm lớn, kích thước đường kính ngồi nhỏ, có đủ vịng trong, vịng ngồi khơng có vịng vịng 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 mịn 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 67 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 + Số thứ ba từ phải sang biểu thị loạt đường kính ổ (cỡ kích thước đường kính 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 vịng 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 không ghi kiểu ổ có ký hiệu số ký hiệu loạt chiều rộng dạng kết cấu 00 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Khắc Đạm - Cơ kỹ thuật - Nhà xuất Giáo dục - 1992 Đỗ Sanh (chủ biên), Nguyễn Văn Vượng - Cơ kỹ thuật - Nhà xuất Giáo dục - 2003 Đỗ Sanh (chủ biên), Nguyễn Văn Vượng - Cơ học ứng dụng - Nhà xuất khoa học kỹ thuật - 2001 Bùi Trọng Lưu - Sức bền vật liệu - Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội - 1993 Bùi Trọng Lưu, Nguyễn Văn Vượng - Bài tập sức bền vật liệu - Nhà xuất Giáo Dục - 1994 Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng - Sức bền vật liệu - Nhà xuất Giáo Dục Nguyễn Trọng Hiệp - Chi tiết máy Tập I Tập II - Nhà xuất Giáo Dục – 1994