T À P Ố ẢI P Ò G
TRƯỜ G C O ĐẲ G CÔ G G IỆP ẢI P Ò G
GIÁO TRÌNH
CƠ ỌC Ứ G Ụ G
G CÔ G G Ệ Ô TÔ
TRÌ ĐỘ C O ĐẲ G
ải Phòng, năm 2019
MỤC LỤC
C ƯƠ G 1 CƠ ỌC LÝ T U ẾT- TĨ ỌC ........................................ 1
1- Các tiên đề tĩnh học ......................................................................................... 1
1.1- Vật rắn tuyệt đối ......................................................................................... 1
1.2- Lực ........................
90 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 19/02/2024 | Lượt xem: 134 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Giáo trình Cơ học ứng dụng, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
........................................................................................... 1
1.2.1- Lực ............................................................................................................... 1
1.2.2- Hệ lực ...................................................................................................... 2
1.2.3- Các tiên đề tĩnh học ................................................................................. 3
1.3- Liên kết và phản lực liên kết ...................................................................... 4
1.3.1- Vật tự do và vật bị liên kết ...................................................................... 4
1.3.2- Phản lực liên kết ...................................................................................... 4
1.3.3- Các liên kết cơ bản .................................................................................. 4
2- Lực .................................................................................................................... 6
- Ph n t ch t lực thành h i lực đ n quy ................................................. 6
2.2- Tổn hợp lực .............................................................................................. 6
2.2.1- Hợp lực củ h i lực đ n quy ................................................................. 6
- Hợp lực củ t hệ lực ph n đ n uy ................................................ 9
2.3 - Điều kiện c n b n củ hệ lực ph n đ n quy ..................................... 12
- Hệ lực ph n song song ........................................................................... 13
3- Mô men........................................................................................................... 14
3.1- Mô en củ lực đối với t đi ........................................................... 14
3.1.1- Định n hĩ ............................................................................................ 14
- Định l về mô en (định l V rinhôn .............................................. 15
3.2- u lực ................................................................................................... 15
3.2.1- Định n hĩ ............................................................................................. 15
- T nh ch t củ n u lực trên t t ph n ......................................... 17
- Hợp hệ n u lực ph n ......................................................................... 17
- Điều kiện c n b n củ hệ lực ph n song song ..................................... 18
4- Chuyển động cơ bản của chất điểm ............................................................ 19
- Chuy n đ n cơ học ................................................................................ 19
4.2- Chuy n đ n th n .................................................................................. 20
- Chuy n đ n th n đều ........................................................................ 20
- Chuy n đ n th n biến đổi đều .......................................................... 20
4.3- Chuy n đ n con ................................................................................... 20
- Chuy n đ n cong đều.......................................................................... 20
- Chuy n đ n con biến đổi đều ........................................................... 20
5- Chuyển động cơ bản của vật rắn ................................................................. 21
- Chuy n đ n tịnh tiến củ vật rắn ........................................................... 21
- Chuy n đ n u y củ vật rắn u nh t đi cố định ......................... 21
- u đ o vận tốc i tốc củ đi thu c vật rắn u y u nh tr c cố
định .................................................................................................................. 23
- Chuy n đ n tổn hợp củ đi ............................................................ 25
- Chuy n đ n song ph n ......................................................................... 25
6- Công và năng lượng ...................................................................................... 27
- Các định luật cơ bản củ đ n lực học .................................................... 27
6.2- Công ........................................................................................................ 28
- Côn u t hiê u t ................................................................................ 29
C u hỏi ôn tập ............................................................................................. 31
Bài tập.......................................................................................................... 31
C ƯƠ G 2 SỨC VẬT LIỆU ............................................................... 33
1- hững khái niệm cơ bản về sức bền vật liệu .............................................. 33
- hiệ v và đối t ợn củ c bền vật liệu............................................ 33
1.2- i lực ...................................................................................................... 34
1.3- Ph ơn pháp t cắt ................................................................................ 34
1.4- n u t ................................................................................................... 35
2- Kéo và nén ..................................................................................................... 35
2.1- Khái niệ về k o n n ............................................................................. 35
2.1.1- Định n hĩ ............................................................................................. 35
2.1.2- i lực................................................................................................... 35
2.1.3- n u t ................................................................................................ 37
- iến d n định luật H c ......................................................................... 37
- T nh toán về k o n n ................................................................................ 39
3- Cắt dập ........................................................................................................... 40
3.1- Cắt ............................................................................................................ 40
3.1.1- Định n hĩ ............................................................................................. 40
3.1.2- n u t ................................................................................................ 41
3.1.3- iến d n .............................................................................................. 41
3.2- Dập ........................................................................................................... 42
3.2.1- Định n hĩ ............................................................................................. 42
3.2.2- n u t ................................................................................................ 42
4- Xoắn................................................................................................................ 43
4.1- Khái niệ về xoắn ................................................................................... 43
- n u t trên t cắt th nh chịu xoắn .................................................... 45
- T nh toán về xoắn ..................................................................................... 48
5- Uốn .................................................................................................................. 49
5.1- Khái nệ về uốn ...................................................................................... 49
5.1.1- Định n hĩ ............................................................................................. 49
5.1.2- i lực................................................................................................... 49
- n u t trên t cắt củ d chịu uốn .................................................. 51
- iến d n củ d uốn thu n t y ......................................................... 51
- n u t trên t cắt củ d uốn thu n t y ....................................... 52
- T nh toán về uốn ...................................................................................... 53
5.4- Khái niệ về th nh chịu lực ph c t p ..................................................... 54
C u hỏi ôn tập ............................................................................................. 56
Bài tập.......................................................................................................... 56
C ƯƠ G 3 C I TIẾT MÁ ........................................................................ 57
1- hững khái niệm cơ bản về cơ cấu và máy ................................................ 57
- h n khái niệ cơ bản và định n hĩ ................................................... 57
1.1.1- Khái niệ về tiết máy ........................................................................... 57
- Khái niệ về cơ c u truyền đ n ......................................................... 58
1.1.3- Khái niệ về áy ................................................................................. 58
- L ợc đ đ n học và ơ đ đ n ............................................................. 59
2. Cơ cấu truyền động ma sát ........................................................................... 60
2.1. Cơ c u truyền đ n đ i ............................................................................ 60
2.1.1-Khái niệ ............................................................................................... 60
2.1.2- Tỷ ố truyền .......................................................................................... 62
2.1.3- n d n ............................................................................................... 63
- Cơ c u bánh ma sát .................................................................................. 64
2.2.1- Khái niệ .............................................................................................. 64
2.2.2- Tỷ ố truyền .......................................................................................... 64
2.2.3- n d n ............................................................................................... 65
3- Cơ cấu truyền động ăn khớp ........................................................................... 66
- Cơ c u bánh răn ..................................................................................... 66
3.1.1- Khái niệ .............................................................................................. 66
3.1.2- Tỉ ố truyền ........................................................................................... 69
3.1.3- n d n ............................................................................................... 70
3.2- Cơ c u x ch .............................................................................................. 71
3.2.1- Khái niệ .............................................................................................. 71
- T ố truyền ........................................................................................... 72
3.2.3- n d n ............................................................................................... 73
- Cơ c u bánh v t tr c v t ............................................................................ 74
3.3.1- Khái niệ .............................................................................................. 74
3.3.2- Tỉ ố truyền ........................................................................................... 74
3.3.3- n d n ............................................................................................... 75
4- Cơ cấu truyền động cam .............................................................................. 75
4.1- Khái niệ ................................................................................................. 75
4.2- n d n .................................................................................................. 76
5- Các cơ cấu truyền động khác ....................................................................... 77
- Cơ c u t y u y thanh truyền .................................................................. 77
5.1.1- Khái niệ .............................................................................................. 77
5.1.2- n d n ............................................................................................... 78
5.2- Cơ c u c c ................................................................................................ 78
5.2.2- n d n ............................................................................................... 79
5.3. Cơ c u các đăn ....................................................................................... 79
5.3.1- Khái niệ .............................................................................................. 79
5.3.2 - Phân lo i.............................................................................................. 79
5.3.3 - C u t o và ho t đ n truyền đ n các đăn ........................................ 79
C u hỏi ôn tập ............................................................................................. 83
Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 84
C ƯƠ G TRÌ MÔ ỌC CƠ ỌC Ứ G Ụ G
Mã số môn học M 08
Thời i n củ ôn học: 60 h (L thuyết: h; Thực hành: h)
I- MỤC TIÊU MÔ ỌC:
ọc xong môn học này học viên có khả năng
- Tr nh bày đ ợc các khái niệ cơ bản tron cơ học n d n
- Tr nh bày đ ợc ph ơn pháp tổn hợp và phân t ch lực
- Phân t ch đ ợc chuy n đ n củ vật rắn
- T nh toán đ ợc các thông ố n i lực n u t và biến d n củ vật chịu k o n n
cắt dập xoắn uốn củ các bài toán đơn iản
- Chuy n đổi đ ợc các khớp khâu, các cơ c u truyền đ n thành các ơ đ truyền
đ n đơn iản
- Tr nh bày đ ợc các c u t o nguyên l làm việc và ph vi n d n củ các cơ
c u truyền đ n cơ bản
- Tuân thủ đ n quy định về iờ học tập và làm đ y đủ bài tập về nhà
- Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm t c cẩn thận
II. ỘI U G MÔ ỌC
TT
Tên chương mục
Thời gian
Tổng số Lý thuyết
I Cơ học lý thuyết 18 18
Các tiên đề tĩnh học 3 3
Lực 3 3
Mô men 3 3
Chuy n đ n cơ bản củ ch t đi 3 3
Chuy n đ n cơ bản củ vật rắn 4 4
Côn và năn l ợn 2 2
II Chương 2 Sức bền vật liệu. 20 20
h n khái niệ cơ bản về c bền vật liệu 3 3
Kéo và nén 4 4
Cắt dập 4 4
Xoắn 4 4
Uốn 5 5
III Chi tiết máy. 22 22
h n khái niệ cơ bản về cơ c u và áy 3 3
Cơ c u truyền đ n át 4 4
Cơ c u truyền đ n ăn khớp 5 5
Cơ c u truyền đ n c 4 4
Các cơ c u truyền đ n khác 6 6
Tổng cộng 60 60
III. ĐI U KIỆ T ỰC IỆ C ƯƠ G TRÌNH:
- Vật liệu:
M bôi trơn d u bôi trơn
i ch
Các đệ roăn b i y nhá
- D n c và tr n thiết bị:
+ Máy vi tính.
Máy chiếu u đ u
Máy chiếu đ ph ơn tiện
C chi tiết và vật th
- Học liệu:
iáo tr nh cơ k thuật Tr ờn Trun c p n hề TCC-Hà n i
Tr nh ảnh bản vẽ treo t ờn
Đĩ CD ô phỏn
- u n lực khác:
Ph n th n hiệ Cơ l
1
C ƯƠ G 1 CƠ ỌC LÝ T U ẾT-
TĨ ỌC
Thời gian (giờ)
Tổn ố L thuyết
18 18
MỤC TIÊU
ọc xong chương này người học có khả năng:
- Tr nh bày đ ợc các tiên đề khái niệ và cách bi u di n lực; các lo i liên kết cơ bản
- Tr nh bày đ ợc ph ơn pháp xác định các thông ố đ n học và đ n lực học
- Phân t ch đ ợc chuy n đ n củ vật rắn
- Tuân thủ các quy định quy ph về cơ học l thuyết
ỘI U G
1- Các tiên đề tĩnh học (3h)
1.1- Vật rắn tuyệt đối
Cơ học u n niệ vật rắn tuyệt đối là vật khi chịu tác d n c h nh d n và
k ch th ớc khôn đổi
Vật rắn tuyệt đối là ô h nh l t n thực tế khi chịu tác d n ọi vật đều
biến đổi h nh d n và k ch th ớc h n đ đơn iản việc n hiên c u ự c n b n và
chuy n đ n củ vật t c th coi vật là tuyệt đối rắn
1.2- Lực
1.2.1- Lực
- Định n hĩ : Lực là tác động tương hỗ từ những vật hoặc từ môi trường xung
quanh lên vật đang xét, làm cho vật thay đổi vận tốc hoặc làm cho vật biến dạng.
Đ u b tác đ n lên vật r n là lực tác đ n t vật này lên vật khác trọn lực
tác đ n vào vật là lực h t trái đ t lên vật đ Trọn l ợn là t thành ph n củ trọn
lực với i ố nhỏ trọn l ợn củ vật coi nh tr n với trọn lực củ vật đ
- Đo lực: d n lực kế
Treo các vật c khối l ợn khác nh u vào t l xo th n đ n đ d n củ l
xo tỷ lệ với khối l ợn củ vật
M t khác t i t đi xác định trọn l ợn củ vật tỷ lệ với khối l ợn củ
vật P = mg
p - trọn l ợn - khối l ợn - i tốc trọn tr ờn ( = 9 8 / 2
Căn c vào kết luận này n ời t chế r t d n c đo lực ọi là lực kế
Đơn vị đo trị ố củ lực là Niu tơn k hiệu:
i ố củ iu tơn là ki lô Niu tơn , ký hiêu KN( 1KN =103N); mê ga Niu tơn
k hiệu M ( M = 6N)
Đơn vị củ khối l ợn là ki lô gam, k hiệu k
- Cách bi u di n lực
Lực đ ợc đ c tr n b i b yếu tố: đi đ t ph ơn chiều và trị ố i cách
khác lực là t đ i l ợn v c tơ và đ ợc bi u di n b n v c tơ lực ( hình 1.1).
2
45
o
F’
AB
AB
AB
F
AB F
Hình 1.1
V c tơ bi u di n lực tác d n lên t vật rắn tron đ :
- ốc là đi đ t củ lực A
- Đ ờn th n ch là ph ơn củ lực c n ọi là đ ờn tác d n củ lực
t chỉ chiều củ lực A
- Đ dài củ bi u di n trị ố củ lực theo t tỷ lệ x ch nào đ
Đ đơn iản th ờn k hiệu lực b n ch in ho và hi d u v c tơ trên ch in
ho đ v d :
F,Q, P, R, S
V d : M t lực c trị ố hợp với ph ơn n n n t c o về
ph trên đ ờn n n n H y bi u di n lực đ theo tỷ lệ trên đ dài
ài giải
Đ dài củ v c tơ lực
là: 150: 5= 30mm
b
T k t đ ờn n n n x k đ ờn
b hợp với đ ờn n n n x t c o về
ph trên đ ờn n n n
Đ t lên b t đ dài b n V c
tơ bi u di n lực c n t ( hình1.2) A x
Hình 1.2
1.2.2- Hệ lực
- H i lực trực đối: Là h i lực c c n trị ố c n đ ờn tác d n nh n n ợc
chiều nh u ( hình 1.3a,b)
B
Hình 1.3a Hình 1.3b
- Hệ lực: Tập hợp nhiều lực c n tác d n lên t vật rắn ọi là hệ lực k hiệu
(F1 , F2 ,F 3, .... ,Fn )
Hình 1.4, 1.5, 1.6 là các th d về hệ lực ph n đ n quy (F1 , F2 ,F 3, .... ,Fn ) ; hệ
lực ph n on song (P1 , P2 ,P3 ,....,Pn ) và hệ lực ph n b t kỳ (Q1 , Q2 ,Q3 ,. .. ,Qn )
F’
3
F3 O
F2
P1
- H i lực t ơn đ ơn : H i hệ lực ọi là F1
t ơn đ ơn khi ch n c cùng tác d n cơ học lên
t vật rắn
(F1 , F2 ,F 3,....,Fn ) ~ (P1 , P2 ,P3 , .. ,Pn )
- Hợp lực: là t lực duy nh t t ơn đ ơn
với tác d n củ cả hệ lực
Hình 1.4
(F1 , F2 ,F 3,....,Fn ) ~ R Thì R là hợp lực củ hệ lực (F1 , F2 ,F 3, .... ,Fn )
- Hệ lực c n b n : Là hệ lực khi tác d n vào vật rắn ẽ khôn là th y đổi
tr n thái cơ học củ vật rắn ( ếu vật đ n đ n yên th đ n yên nếu đ n chuy n
đ n th n đều th chuy n đ n th n đều i cách khác hệ lực cân b n t ơn
đ ơn với
(F1 , F2 ,F 3,....,Fn ) ~ 0
2
Vật chịu tác d n củ hệ lực c n b n đ ợc ọi
là vật tr n thái c n b n
P3
P2
Hình 1.5 Hình 1.6
1.2.3- Các tiên đề tĩnh học
- Tiên đề (Tiên đề về h i lực c n b n
Điều kiện c n và đủ đ h i lực tác d n lên t vật rắn đ ợc c n b n là ch n
phải trực đối nh u ( hình1.3-a,b)
b n
- Tiên đề 2 (Tiên đề về thêm và bớt hai lực cân
Tác d n củ t hệ lực lên t vật rắn không
F1 R
th y đổi khi thê vào h y bớt đi h i lực c n b n
- Tiên đề (Tiên đề h nh b nh hành lực
H i lực đ t t i t đi t ơn đ ơn với t lực đ t t i
đi đ và đ ợc bi u di n b n v c tơ đ ờn Hình 1.7
ch o h nh b nh hành à h i c nh là h i v c tơ bi u di n h i lực đ cho (hình 1.7).
R F1 F2
Q3
Q1
O
F2
4
NC
NB
NA
- Tiên đề ( Tiên đề t ơn tác
Lực tác d n và phản tác d n là h i lực trực đối
(hình 1.8.
Tuy nhiên lực tác d n và phản tác d n khôn c n
b n v ch n đ t vào h i vật khác nh u
1.3- Liên kết và phản lực liên kết
1.3.1- Vật tự do và vật bị liên kết
N
P
Hình 1.8
Vật rắn ọi là vật tự do khi n c th thực hiện chuy n đ n tự theo ọi
ph ơn tron khôn i n à khôn bị cản tr
ợc l i vật rắn khôn tự do khi t vài ph ơn chuy n đ n củ n bị cản
tr h n điều kiện cản tr chuy n đ n củ vật ọi là liên kết
Vật khôn tự do ọi là vật bị liên kết (c n ọi là vật khảo át
Vật cản tr chuy n đ n củ vật khảo át là vật liên kết
V d cuốn ách đ trên bàn th cuốn ách là vật khảo át bàn là vật liên kết
1.3.2- Phản lực liên kết
Do tác d n t ơn h vật khảo át tác d n lên vật liên kết t lực ọi là lực
tác d n Theo tiên đề t ơn tác vật liên kết tác d n tr l i vật khảo át t lực ọi
là phản lực liên kết
Phản lực đ t vào vật khảo át ( nơi tiếp x c i h i vật c n ph ơn n ợc
chiều với h ớn chuy n đ n củ vật khảo át bị cản tr Trị ố củ phản lực ph
thu c vào lực tác d n t vật khảo át đến vật y liên kết
1.3.3- Các liên kết cơ bản
- Liên kết tự
Liên kết tự cản tr vật khảo át chuy n đ n theo ph ơn vuôn c với t
tiếp x c chung i vật khảo sát và vật gây liên kết (hình 1.9).
Hình 1.9
Phản lực c ph ơn vuôn c với t tiếp x c chun c chiều đi về ph vật
khảo sát, k hiệu
5
Y
T
Y
1.10).
- Liên kết d y ề
Liên kết d y ề cản tr vật khảo át chuy n đ n theo ph ơn củ d y (hình
Phản lực c ph ơn theo d y k hiệu
P
- Liên kết th nh
Hình 1.10
SB
Liên kết th nh (hình 1.11 cản tr vật C SA
khảo sát chuy n đ n theo ph ơn củ A
th nh (bỏ u trọn l ợn củ thanh)
Phản lực c ph ơn dọc theo th nh
k hiệu S
- Liên kết bản lề
ản lề cố định c th cản tr vật
khảo sát chuy n đ n theo hai ph ơn :
Ph ơn n ngang và ph ơn th n đ n
v vậy phản lực c h i thành ph n
và
P
phản lực toàn ph n
(hình1-12 a).
B
Hình 1.11
R
X
Hình 1-12 a Hình 1-12 b
hiệu
ản lề di đ n phản lực c ph ơn iốn nh liên kết tự đ t t bản lề k
(hình 1-12 b)
TA TB
6
F1
F2
F1
F2 AB
F2
F1
F1 F2
F1
F1 F2
F1
2- Lực (3h)
- Ph n t ch t lực thành h i lực đ n uy
- Khi biết ph ơn củ h i lực
iả biết lực đ t t i đi và h i ph ơn x y (hình 1. 13) C n ph n
tích thành hai lực
đ t trên h i ph ơn đ
Muốn thế t t C củ lực t k các đ ờn on on với h i ph ơn x
y và cắt x t i và y t i
T đ ợc OA
. OB là các lực c n t
- Khi biết ph ơn chiều và trị ố củ t lực
iả biết hợp lực và t thành ph n (hình 1.14) c n ph n t ch lực
thành hai lực
Muốn thế nối các t A và B củ hai lực
đ ợc v c tơ A
T k v c tơ on on c n chiều và c n trị ố với
. Ta đ ợc
là các lực c n t
y
F1
R
x O
F2
O
F2
Hình 1.13 Hình 1.14
2.2- Tổn hợp lực
A R
- Hợp lực củ h i lực đ n uy
- uy tắc h nh b nh hành
iả c hai lực
đ n uy t i O
(hình 1.15)
Theo tiên đề h nh b nh hành lực ch n t c
hợp lực đ t t i ph ơn chiều và trị ố đ ợc
F1
C
bi u di n b n đ ờn ch o h nh b nh hành lực
Trị ố : p d n định l hà ố Co in cho
tam giác OAC ta có: Hình 1.15
R
2
= F12 + F22 - 2 F1 F2 cos(180
0
-α
Vì cos(180
0
-α = - co α
F2
7
2 2
1 2 1 2
F2
F2
F2
2
F '2
F2
F '2
F1
F1
R
2
= F12 + F22 + 2 F1 F2 co α
R (1 – 1) F1
* Các tr ờn hợp đ c biệt:
+ Hai lực
c n ph ơn cùng chiều O
(hình 1.16) :
Hình 1.16
c α = và co α =
R = F1 + F2
F2 O R
H i lực
(Hình 1.17) :
cùng ph ơn n ợc chiều F1
c α = 8 0 co α = -1 Hình 1.17
R = F1 - F2 nếu F1 lớn hơn F2
F2
H i lực vuôn c với nh u (Hình 1.18)
R
c α = 9 0 co α = 0
R
2
= F12 + F
2
- uy tắc t iác lực
T cách hợp h i lực đ n uy theo uy tắc
h nh b nh hành lực ta c th suy ra t mút củ
lực F1 đ t nối tiếp on on c n chiều và
O
Hình 1.18
F1
F1
F2’
c n trị ố với
. Hợp lực
c ốc là O và
t tr n với t củ
( hình 1.19).
'
R F1 F2 F1 F2
Hợp lực đóng kín tam giác lực.
Ph ơn chiều và trị ố củ hợp lực
đ ợc Hình 1.19
xác định iốn nh uy tắc h nh b nh hành lực
- uy tắc h nh hợp lực
trên t đ x t hợp lực củ h i lực đ n uy và ph n t ch t lực thành h i lực
đ n uy n cách là t ơn tự t c th r n t hợp lực củ b lực đ n uy
ho c ph n t ch t lực thành b lực đ n uy à thực tế th ờn p Ch n h n ph n
t ch lực cắt khi tiện (hình 1.20).
F2
F2
8
X Y Z
FY
FX
Hình 1.20
Tron t ph n ch lực và tr c , là hợp lực củ
và
R Z R
F FZ
Về trị ố:
R F FZ
R
Trong t ph n n n lực c th ph n t ch thành h i lực thành ph n:
h ớn theo tr c củ chi tiết và h ớn theo bán k nh vuôn c với tr c
Về trị ố:
R FX FY
R
T các bi u th c trên cho t côn th c t nh lực cắt
(Hình 1.21 a).
theo uy tắc h nh h p lực
R FX
FY
FZ về trị ố: R (1 – 2)
Tron uá tr nh tiện t đ u b n d o v i (Hình 1.21 c) , = 90o khi đ
0 Lực cắt ẽ là c trị ố R
FY R1 FX FZ 1
Tron uá tr nh tiện r nh b n d o cắt (Hình 1.21 d), = 0o khi đ
0 .
Lực cắt ẽ là
c trị ố R
R2 FY FZ 2
Theo tiên đề t ơn tác d o ẽ tác d n lên chi tiết lực c n ph ơn n ợc
chiều và c c n trị ố với lực
Z
X Y
X Z
Y Z
9
F2
F1 F2
F4
F F
F1
R2
- Hợp lực củ t hệ lực ph n đ n uy
- Ph ơn pháp đ iác lực
iả cho hệ lực ph n (F1 , F2 ,F 3, F4 ) đ n uy t i (hình 1.21).
F3’
Hình 1.21
Muốn t hợp lực củ hệ tr ớc hết hợp hai lực theo uy tắc t iác
lực (t t lực đ t lực
'
on on c n chiều và c n trị ố với đ ợc:
(F1 , F2 ,F 3, .... ,Fn )
R1 F1 F2 F1 F2
n cách t ơn tự hợp h i lực R và F3 đ ợc:
R2 R1 F3 F1 F2 F3
Cuối c n hợp h i lực
, ch n ta đ ợc hợp lực củ hệ:
R R2 F4 F1 F2 F3 F4
Tổn uát hợp lực củ hệ lực ph n đ n uy (F1 , F2 ,F 3, .... ,Fn ) là:
(1 – 3)
Hợp lực c ốc tr n với ốc lực đ u c t tr n với t củ v c tơ đ n
đ n với lực cuối Đ ờn y kh c F1 , F2 ,F 3,....,Fn ọi là đ iác lực
Hợp lực đ n k n đ iác lực lập b i các lực đ cho
- Ph ơn pháp chiếu
Chiếu t lực lên hệ tọ đ vuôn c:
iả cho lực và hệ tọ đ vuôn c xy h nh chiếu củ lực
tr c (hình 1.22) ẽ là:
lên các
F1 F2’
F2
F4
F3
F4’
10
X Y
F
F
F
F
F
F
F
y
y
F
F
O
x O
x
FX FX
Hình 1.22
H nh chiếu củ lực
H nh chiếu củ lực
lên tr c Ox:
lên tr c Oy
FX F.cos
FY F.sin
(1 - 4)
(1 - 5)
Tron h i côn th c trên: là c nhọn hợp b i đ ờn tác d n củ với tr c
x D u củ h nh chiếu là khi chiếu t đi chiếu củ ốc đến đi chiếu củ t
c n với chiều d ơn củ tr c D u củ h nh chiếu là – tron tr ờn hợp n ợc l i
Tr ờn hợp đ c biệt nếu lực on on với tr c ch n h n với tr c x (hình
1.23) thì:
FX F và FY 0 ( vì vuôn c với tr c y)
ếu lực on on với tr c y (hình 1.24) thì:
FX 0 và FY F
y y
FY
x
O
FX
Hình 1.23
O
x
Hình 1.24
Ch : Khi biết các h nh chiếu FX và FY củ lực lên các tr c x và y ch n t
hoàn toàn xác định đ ợc lực
Về trị ố: F (1 - 6)
Về ph ơn chiều: tg
FX
FY
(1 - 7)
11
X Y
Xác định hợp lực củ hệ lực ph n đ n uy b n ph ơn pháp lực chiếu
lực:
iả c hệ lực ph n đ n uy (F1 F2 F 3.... Fn ) c h nh chiếu t ơn n
lên các tr c tọ đ vuôn c xy là:
(hình 1.25). Chúng ta có:
y
(F1X , F2 X ,F 3 X ,....,FnX ) và (F1Y , F2Y ,F 3Y , .... ,FnY )
F2’
F1
Ry
F1X
O
F2
F3
F2X
RX
Hình 1.25
F3’
x
Hợp lực : ...
F1 F2 F3
H nh chiếu củ v c tơ hợp lực lên các tr c RX và RY c trị ố b n tổn đ i
ố h nh chiếu các v c tơ lực thành ph n:
RX F1X F2 X ..... FnX FX (1 - 8)
RY F1Y F2Y ..... FnY FY
Hợp lực
có:
Trị ố: R (1 - 9)
Ph ơn chiều xác định b i :
tg
RY
RX
FY
FX
(1 – 10)
- V d - : Hệ lực ph n đ n quy (F1 , F2 ,F 3, F4 ) cho trên (hình 1.26).
Cho biết:
F1 = F2 = 100 N, F3 = 150 N, F4 = 200 N
c i các lực cho trên h nh vẽ
Xác định hợp lực củ hệ
F3X
12
ài iải:
Chọn hệ tr c xy nh h nh vẽ
F3
Hình 1.26
H nh chiếu củ hợp lực lên các tr c x và y là:
R F F F .cos 50
O
F .cos 60O F .cos 20O
100 100.0,6428 150.0,5 200.0,9397 98,7N
R F F .sin 50
O
F .sin 60O F .sin 20O
1000,766 150.0,866 200.0,3420 138,1N
Trị ố củ hợp lực :
R 170 N
Ph ơn chiếu củ hợp lực
tg
FY
FX
138,1
1,4 tg54O33'
98,7
n c ph n t th b với = 54O ’
- Điều kiện c n b n củ hệ lực ph n đ n uy
- Ph ơn pháp h nh học
Muốn hệ lực ph n đ n uy đ ợc c n b n th trị ố củ hợp lực
phải b n
đ iác lực tự đ n k n ( t củ lực cuối c n tr n với ốc củ lực đ u
Kết luận: Điều kiện c n và đủ đ t hệ lực ph n đ n uy c n b n là đ
iác lực tự đ n k n
- Ph ơn pháp iải t ch
T ơn tự trên uốn hệ lực ph n đ n uy c n b n th hợp lực phải b n
0: R ~ 0 nên:
R
FX
và FY
0
là nh n ố d ơn nên chỉ b n khi:
FX 0 và FY 0 (1 - 11)
F4
20
o
F1
60
o
50
o
F2
2
13
Kết luận: “Điều kiện cần và đủ để hệ lực đồng quy cân bằng là tổng đại số
hình chiếu các lực lên hai trục tọa độ vuông góc đều bằng 0”.
Hệ ( - ọi là hệ ph ơn tr nh c n b n củ hệ lực ph n đ n uy
- Hệ lực ph n on on
- Hợp h i lực on on c n chiều
Định l : Hai lực song song cùng chiều có hợp lực là một lực song song cùng
chiều có cường độ bằng tổng cường độ hai lực và điểm đặt tại điểm chia trong đoạn
thẳng nối điểm đặt của hai lực thành những đoạn thẳng tỷ lệ nghịch với cường độ hai
lực đó (hình 1.27).
A O B
R F1 F2
R= F1 + F2 (1 – 12)
l1
F2
l2 F1
V d thực tế: Đ n bẩy (hình 1.28)
Đ n n t vật n n c trọn l ợn P t
d n đ n bẩy đ o cho khoản cách t vật đến
đi tự nhỏ hơn khoản cách t đi tự đến
đi đ t lực F. Hình 1.27
h vậy lực F ẽ nhỏ hơn trọn l ợn P
F F
l2
O A B
l1
R
F
Hình 1.28 Hình 1.29
- Hợp lực củ h i lực on on n ợc chiều
Định l :
Hai lực song song ngược chiều có hợp lực là một lực song song cùng chiều với
lực lớn hơn, có cường độ bằng hiệu cường độ hai lực và điểm đặt tại điểm chia ngoài
đoạn thẳng nối điểm đặt của hai lực thành những đoạn thẳng tỷ lệ nghịch với cường
độ hai lực đó. (hình 1.29)
R F1 F2
R= F1 - F2 (1 – 13)
l1
F2
l2 F1
l2
l1 O
l1 l2
A
14
l2
l1
P2
P1
P1
- Ph n t ch t lực r h i lực on on n ợc chiều
Ph n t ch t lực r h i lực on on n ợc chiều khi biết trị ố t lực thành
ph n P1 và thành... tr đ bền củ th nh chịu k o hình 2.4 b n th p x y dựn c diện t ch
t cắt khôn đổi F = c 2 Và [ k] = 1,4.10
2
MN/m
2
40
ài iải
v d - t đ vẽ bi u đ lực dọc củ th nh c max = 5.10
4
N
Vậy n u t lớn nh t củ th nh là :
max
N max
F
5.10 4
0,0005
100MN / m2
T th y r n max < [ k nên th nh đả bảo n toàn
V d -3:
M t d y cáp đ ợc bện b n d y nhỏ đ ờn k nh i d y d1 = c Hỏi tải
trọn tác d n b n b o nhiêu đ d y cáp đ ợc n toàn iết n u t cho ph p củ
cáp là : [ k] = 60MN/m
2
p d n côn th c -3 ta có:
d
2 2.10
2 2
P F k
4
k
36.60 0,68MN 680KN
4
Vậy d y cáp chịu tải trọn lớn nh t là 8 K
3- Cắt dập (4h)
3.1- Cắt
3.1.1- Định n hĩ
M t th nh ọi là chịu cắt khi n o i lực tác d n là h i
lực on on n ợc chiều c c n trị ố và n trên h i t
cắt r t n nh u củ th nh (hình 2.7).
Mối h p b n đinh tán là th d đơn iản về th nh
chịu cắt M i đinh tán là th nh chịu cắt (hình 2.8).
Hình 2.7
P1
m n
P1
Hình 2.8
41
D’
C’
- i lực: i lực tron th nh chịu cắt là lực cắt n tron t cắt
Ch n h n d ới tác đ n củ lực P i đinh tán chịu lực tác d n h i lực b n
nhau: P
P
( n là ố đinh tán
1
n
Tác d n củ các lực P uốn cắt đinh tán r là đôi theo t ph n iáp nh u
– n củ h i t h p Lực cắt trên t này : = P
- n u t
V n i lực là lực cắt n trên t cắt nên n u t cắt là n u t tiếp
Tron t nh toán về cắt n u t tiếp đ ợc iả thiết ph n bố đều trên t cắt
t c là: c . Fc = Q hay c = Q / FC (2 – 4)
Trong đ :
c là n u t cắt
là lực cắt
FC là diện t ch t cắt
P
- iến d n
Tron uá tr nh chịu cắt h i t cắt n
nhau phát sinh hiện t ợn tr ợt (hình 2.9).
Đ tr ợt tuyệt đối: ∆ = cc’ = dd’
Đ tr ợt t ơn đối:
S
ac
T c định luật H c về cắt: Khi lực chưa
vượt quá một giới hạn nhất định, ứng suất tỷ lệ
thuận với độ trượt tương đối. C = G (2 – 5)
- Hệ ố tỷ lệ ọi là ô đuyn đàn h i tr ợt
Hình 2.9
Đơn vị đo là M / 2 (bản ô đuyn đàn h i củ ố vật liệu th ờn p
- Điều kiện bền củ th nh chịu cắt:
M t th nh chịu cắt bảo đả điều kiện bền khi n u t cắt lớn nh t phát inh
tron th nh nhỏ hơn n u t cắt cho ph p (tối đ là b n n u t cho ph p
Q
[ ]
(2 -6)
C C
C
T đ t c bài toán cơ bản về cắt:
Ki tr bền
Chọn k ch th ớc t cắt
Chọn tải trọn cho ph p
42
3.2- Dập
3.2.1- Định n hĩ
Dập là hiện t ợn n n c c b xảy r trên t diện t ch truyền lực t ơn đối nhỏ
củ hài c u kiện p vào nh u ch n h n th n đinh tán chịu dập do thành l p vào n
(hình 2.10).
Pd
Pd
b
Hình 2.10
h vậy t i ối h p đinh tán i đinh tán n oài chịu cắt c n chịu dập với
lực dập Pd
P
n
- n u t
D ới tác d n củ lực dập t quy ớc trên t cắt dọc tr c đinh tán phát inh
n u t dập d iả thiết dập d ph n bố đều t c d = Pd / Fd Tron đ Pd
là lực dập
Fd là h nh chiếu củ diện t ch t bị dập lên t ph n vuôn c với lực dập
(Fd = d.b)
- Điều kiện bền củ th nh chịu dập:
M t th nh chịu dập bảo đả điều kiện bền khi n u t dập lớn nh t phát inh
tron th nh chịu dập nhỏ hơn n u t dập cho ph p (tối đ b n n u t dập cho
phép).
d = Pd / Fd [ d] (2 – 7)
T đ t c n c bài toán cơ bản về dập:
Ki tr bền
Chọn k ch th ớc t dập
Chọn tải trọn cho ph p
* V d : Mối h p đinh tán chịu tác d n b i lực P = K đ h p
t tôn ổi t c chiều dày là Đ ờn k nh đinh tán d = H y ki
tr đ bền ối h p biết C
ài iải
80MN / m2 ; 30MN / m2 .
M i đinh tán chịu lực cắt Q
P
30
5KN
n 6
Pd
43
d 25MN / m
Q
c
Pd
Chịu lực dập P
P
30
5KN
d
n 6
- Ki t đ bền về cắt áp d n côn th c ( -6) ta có
c
c
3,14
5.10
3
10.103 2
4
63,7MN / m2
63,7MN / m2 < 80MN / m2 nên ối h p đả bảo đ bền về cắt
- Ki t đ bền về dập áp d n côn th c ( -8) ta có
P
5.10
3
2
F 20.10
3
.10.10
3
25MN / m2 < 30MN / m2 nên ối h p đả bảo đ bền về dập
Kết luận: Mối h p đả bảo đ bền
* V d : T nh ố đinh tán c n thiết cho t ối h p đinh tán chịu tải trọn
P =7 K Lo i đinh tán c đ ờn k nh chiều dày i t tôn là t = mm.
iết C 100MN / m
2
; 24MN / m2
ài iải
- T nh ố đinh tán chịu cắt áp d n côn th c ( -6) ta có :
P
c
F
n d 2
4P
nd 2 c
=> n
c
4
4P
4.720.10
3
24
d 2 3,14.20.103 2 .100.106
- T nh ố đinh tán chịu dập áp d n côn th c ( – 7) ta có:
P
d
Fd
n
bd
P
nbd
d
=> n
P
bd d
720.10
3
2.10.10310.10324.106
15
Kết luận chun : Đ ối h p đả bảo đ bền th phải đả bảo đ bền cả về
cắt và dập nên ố đinh tán phải b n ho c lớn hơn 24.
4- Xoắn (4h)
4.1- Khái niệ về xoắn
- Định n hĩ : M t th nh đ ợc ọi là xoắn thu n t y khi n o i lực tác d n là
các n u lực n tron t cắt củ th nh (th ờn là t cắt c tiết diện tròn).
Ch n h n tr c truyền chịu xoắn d ới tác d n củ các u lực c ô en
m1, m2, m3 và m4 (hình 2.11-a).
Q
F
44
m1
m2
m1 m2 m3 m4
m3 m4
Hình 2.11-a
Tr c nhận và truyền năn l ợn nhờ các puli ho c các bánh răn ắn trên tr c
Trên nh n puli ho c bánh răn phát inh các n u lực do các lực v n củ các b
phận truyền đ n y nên T c th xác định các ô en củ các n u lực đ dự
vào côn u t à puli ho c bánh răn truyền đi ho c nhận đ ợc
m 7162
N
(Nm)
n
là côn u t t nh b n lực
n là ố v n u y tron ph t củ tr c
(2 – 9)
Ho c m 9736
N
(Nm)
n
(2 – 10)
Tron đ : côn u t t nh b n K n là ố v n u y củ tr c tron ph t
- i lực:
i lực tron th nh xoắn n trên t cắt củ th nh k hiệu Mx
Muốn xác định vị tr ố củ n u lực ô en xoắn Mx t d n ph ơn pháp
t cắt T y theo vị tr t n t cắt t đ ợc t trị ố Mx t ơn n
T bi u di n trị ố Mx củ các t cắt trên tr c b n bi u đ ọi là bi u đ ô
en xoắn
V d -1:
Vẽ bi u đ ô en xoắn củ tr c chịu xoắn trên (hình 2.11-a).
Cho biết: Pu ly truyền cho tr c t côn u t 3 = lực
Pu ly nhận côn u t 1 = lực
Pu ly nhận côn u t 2 = lực
Pu ly nhận côn u t 4 = 7 lực đ truyền đến n u n tiêu th
Tr c u y đều với vận tốc n = v n /ph t
45
1
MX
ài iải
Các mô men tác d n lên các pu ly :
m 7162
N1
1
n
7162
50
150
2387 N
m 7162
N2
2
n
7162
30
150
1432 N
m 7162
N3
3
n
7162
150
7162 N
150
m 7162
N4
4
n
7162
70
150
3312 N
Đ vẽ bi u đ ô en n i lực t d n các t căt chi tr c thành các đo n nh
(hình 2.11-b).
p d n các ph ơn tr nh c n b n tĩnh học và uy ớc nh n t phải n nếu
u y n ợc chiều ki đ n h n iá trị d ơn ( t c :
MXI = + m1 = +2387 Nm
MXII = + (m1 + m2) = + 3819 Nm
MXIII = - (m1 + m2 – m3) = -3342 Nm
m1 m2
I
II
m3 m4
III
m
I
MX 1
II III
MX II
MX III
Hình 2.11-b
- n u t trên t cắt th nh chịu xoắn
Tr ớc khi th nh chịu xoắn t k trên t củ th nh các đ ờn on on với
tr c th nh bi u thị cho các thớ dọc các đ ờn vuôn c với tr c th nh bi u thị cho
các t cắt (hình 2.12 a).
u khi th nh chịu xoắn: (hình 2.12 b)
m1 m2
m1
m3
m2
46
Hình 2.12 a
m
Hình 2.12 b
- M t cắt củ th nh xo y đi c nào đ nh n v n tr n và i n uyên bán
k nh c v n ph n và vuôn c với tr c củ th nh
- Chiều dài củ th nh c n nh khoản cách i các t cắt v n i không
đổi
- án k nh củ t cắt v n th n và c chiều dài khôn đổi
h vậy biến d n tron xoắn là biến d n tr ợt nên phát inh tiếp n x n
trên t cắt và c ph ơn vuôn c với bán k nh
ọi là c xoắn tuyệt đối
= / l là c xoắn t ơn đối
là c tr ợt t ơn đối
Ta có : l = r
= ( / l) r
= .r
t củ t cắt: r = nên = 0
t đi b t kỳ cách t khoản p p = 0.p
vành n oài củ t cắt max = 0. p max = 0.r
p d n định luật Huc khi Mx ch v ợt uá iới h n nh t định n u t
xoắn x tỷ lệ thuận với đ tr ợt t ơn đối x = .G
Vì biến thiên t đến lớn nh t t ơn n với ph n vật liệu t t cắt
đến vành n oài củ n nên trị ố n u t tiếp biến thiên t đến x max.
47
t t cắt = 0, x = 0
vị tr cách t khoản p:
p = 0.p, p = p.G = 0pG
vành n oài t cắt: max = 0.r và max = max.G = 0rG
=> p / max = p / r
h vậy n u t x tỷ lệ với khoản cách t đi đ n x t tới tr c và đ ợc
bi u di n trên hình (hình 2.13).
max
MX
max
Hình 2.13
i lực ph n bố trên ph n t diện t ch Fp là Fp. p
Mô en xoắn trên ph n t diện t ch Fp là:
Mp = Fp. p.p
Mô en xoắn trên toàn b t cắt là:
Mx = ∑Mp = ∑ Fp. p.p = ∑ Fp. max. (p / r) .p = max / r . ∑ Fp. p
2
Đ t ∑ Fp. p
2
= Jo
Và ọi là ô en uán t nh đ c cực đơn vị 4 .
Ta có:
Mx = max . Jo / r hay max = r / Jo. Mx
Đ t Wo = Jo / r (đơn vị o là m
3
)
Ta có:
max = Mx / Wo (2 – 11)
Wo đ c tr n cho khả năn chốn xoắn củ th nh và đ ợc ọi là ô en diện
t ch chốn xoắn
Với th nh tròn: JO
WO
.d 4
32
.d 3
16
0.1d 4
0.2d 3
48
O
- T nh toán về xoắn
- Điều kiện bền củ th nh chịu xoắn thu n t y:
M t th nh chịu xoắn thu n t y đả bảo điều kiện bền khi n xu t xoắn x lớn
nh t tron th nh nhỏ hơn n u t xoắn cho ph p (tối đ b n n u t xoắn cho
phép).
max
M
X max
WO
[ x ] (2 – 12)
T điều kiện trên t c bài toán cơ bản tron xoắn thu n t y:
a- Ki tr bền xoắn
b- Chọn k ch th ớc t cắt
c- Chọn tải trọn cho ph p
V d -2 :
Ki tr đ bền củ tr c h nh vẽ 2.11.
Cho biết đ ờn k nh củ tr c d = x
ài iải
80MN / m2
T bi u đ MX h nh -b ta có MXmax = 3819 Nm
W 0,2d 3 0,265.103 3 54.106 m3
p d n côn th c ( -12) ta có:
max
M X max
W0
3819
54.10
6
70MN / m 2
Kết luận : n u t lớn nh t nhỏ hơn n u t cho ph p nên tr c đả bảo
đ bền
V d :
M t tr c b n th p c côn u t K u y với vận tốc n = v n / ph t
T nh đ ờn k nh củ tr c biết x
ài iải
80MN / m2 .
p d n côn th c ( -12) ta có:
M X => W
M X
X 0
Mà W 0,2d 3 => 0,2d
3
M X
0
=> d
X
M m 9736
N
X
n
9736
300
9736 Nm 9,736.103 MNm
300
2
=> d 3,8.10 m 38mm
T chọn d =
M X 0,2 X
3
0,2.80
9736.10
49
NA
l/2 l/2
NA
Mu
5- Uốn ( L thuyết h ki tr 1h)
5.1- Khái nệ về uốn
5.1.1- Định n hĩ
ếu t th nh d ới tác d n củ n o i lực à tr c th nh bị uốn con t n i
th nh đ chịu uốn
Th nh chịu uốn ọi là d M t ph n củ d ch n o i lực tác d n ọi là
t ph n tải trọn ếu tr c củ d u khi uốn v n n tron t ph n tải trọn
th d đ chịu uốn ph n
o i lực y uốn ph n là nh n lực tập trun lực ph n bố c ph ơn vuôn
c với tr c d ho c nh n n u lực n tron t ph n đối x n ch tr c d
Tron thực tế t p r t nhiều d chịu uốn V d : th n d o bào khi cắt ọt
d n n tải trọn (hình 2.14).
Hình 2.14
- i lực
Ch n h n t x t n i lực củ d chịu uốn (hình 2.15).
M
Mumax =Pl/ 4
Hình 2.15
50
Lực tác d n lên d tải trọn P (đ t ch nh i d và các phản lực đ t
t i h i ối đ và (theo tĩnh học các phản lực đ c trị ố b n P/
Thực hiện t cắt - khảo át ự c n b n củ ph n trái t phải đ t vào t
cắt nh n n i lực:
Q
P
2
M
P
.Z
U
2
T ọi là lực cắt
Mu là ô en củ n u lực uốn n i lực ọi tắt là ô en uốn h vậy trên
t cắt củ d chịu uốn c h i thành ph n n i lực: lực cắt và ô en uốn Mu.
Tron thành ph n iáo tr nh này chỉ x t thành ph n MU là thành ph n chủ yếu
y uốn c n bỏ u lực cắt
T MU
P
.Z
2
cho th y d c trị ố MU biến đổi bậc nh t theo
Khi Z = O thì MU = O
Khi
Z
l
thì M
P
.
l
P.l
2
U
2 2 4
Khi Z = 2 thì M
P
l P.
l
0
U
2 2
Mu
Mu = m
q
Mu
Mumax = ql
2
/ 8 Mumax = Pl
Hình 2.16
Mumax = Pab/l
Mu
51
m
Lớp trung
T c th bi u di n trị ố biến đổi củ MU b n bi u đ :
Đ t tr c hoành on on với tr c d
Đ t các tun đ củ Mu lên tr c về ph thớ i n dài củ d
u bi u đ Mu t th y d c t cắt ch nh i chịu uốn lớn nh t và ọi là
t cắt n uy hi c MU max
P.l
4
n cách là t ơn tự t c bi u đ Mu củ các d chịu uốn th ờn p
(hình 2.16).
- n u t trên t cắt củ d chịu uốn
- iến d n củ d uốn thu n t y
Đ tiện u n át t x t t d th n c t cắt là h nh ch nhật (hình 2.17).
y
x x
y
Hình 2.17
t bên củ d t k các đ ờn on on với tr c th nh bi u thị cho các
thớ dọc các đ ờn vuôn c với tr c hoành bi u thị cho các t cắt
u khi th nh chịu uốn thu n t y t th y: các đ ờn vuôn c với tr c d
tr ớc và u khi biến d n v n th n và vuôn c với tr c d đ bị uốn con các
đ ờn k on on với tr c d tr thành nh n đ ờn con đ n d n với tr c d
đ bị uốn con
52
iả thiết biến d n tron d t ơn tự nh biến d n t n oài củ n t c
kết luận:
Tr ớc và u khi chịu uốn thu n t y các t cắt F đều th n và vuôn c
với tr c d
Khi d chịu uốn thu n t y các thớ dọc củ ph n trên củ d bị co l i các
thớ ph n d ới củ d i n r đi t ph n bị co đến ph n bị i n c lớp thớ v n
i n uyên chiều dài ọi là lớp trun h i o tuyến củ lớp trun h với ắt cắt
ọi là tr c trun h Với t cắt đối x n tr c trun h vuôn c với tr c đối x n
và đi u trọn t củ t cắt (tr c x-x trên h nh vẽ - là tr c trun hòa).
h vậy biến d n tron uốn thu n t y là biến d n dọc trên t cắt xu t hiện
n u t pháp u.
- n u t trên t cắt củ d uốn thu n t y
Thực hiện ph ơn pháp t cắt cắt d t i t cắt -I (hình 2.18).
I
m
Mu
min
x
ym
max
Hình 2.18
y x
53
Ph n trái c n b n d ới tác d n củ n o i lực c ô en và ô en uốn
n i lực MU.
u t nh toán và thực n hiệ :
Ta có:
.
max
min
MU max
WX
(2 – 13)
Tron đ maz là n u t k o lớn nh t l y d u
min là n u t n n lớn nh t l y d u -
Wx là ô đun chốn uốn
M t cắt h nh tròn: Wx = 0,1 d
3
a3
M t cắt h nh vuôn : WX
6
- T nh toán về uốn
- Điều kiện bền củ th nh chịu uốn ph n :
M t th nh chịu uốn th n đả bảo điều kiện bền khi n u t lớn nh t t i tiết
diện n uy hi phải nhỏ hơn n u t uốn cho ph p (tối đ là b n n u t uốn cho
phép).
MU max
maz
W
[U ] (2 - 14)
min X
T điều kiện bền - t c n c b bài toán cơ bản tron uốn:
Ki tr bền uốn
+ Chọn k ch th ớc t cắt
Chọn tải trọn cho ph p
- Ví dụ 12-1:
Ki tr bền uốn củ t d th p ch L ố hiệu b đ t trên h i ối tự và
chịu trọn tải nh u: (hình 2.19)
Chiều dài củ d = tải trọn ph n bổ đều = M /
[ k = [ n] = 160 MN/m
2.
q
Mu
Mumax = ql
2
/ 8
Hình 2.19
54
3
ài iải:
i u đ MU đ ợc bi u di n trên h nh -4 có:
MU max
q.l
2
8
120.4
8
60MN.m
Với th p ch ố hiệu b t c : X = 400 cm
3
= 0,4m
3
maz
min
MU max
WX
60
0,4
150MN / m2
maz
min
nhỏ hơn [ k,n vậy d bền uốn
- V d -2:
D dài d n đ n n tải trọn P = 8 k (hình 2.20).
H y chọn k ch th ớc t cắt cho biết d là b n h nh ch nhật c b=
và [ k,n]=10 MN/m
2
.
Mu
ài iải:
Hình 2.20
= Pl/4
i u đ MU đ ợc bi u di n trên h nh -3 có:
M
q.l
0,18.4
0,18MN.m
U max
4 4
p d n côn th c -2:
MU max hay ab
2
MU max
maz
min X
6 [ U ]
Mà b = 2a nên
4a
3
6
MU max
[ U ]
và a 0,3m
- Khái niệ về th nh chịu lực ph c t p
Tron thực tế các tr c chuyền chuy n đ n th ờn chịu uốn và xoắn đ n thời
t i t t cắt b t k trên tr c c thành ph n n i lực: ô en xoắn MX và mô men
uốn MU, t ơn tự t i t đi trên t cắt c hai thành ph n n u t: n u t xoắn
x và n u t uốn u bi u di n trên (hình 2.21) đ biết:
2m 2m
Mu max
W
55
U X
M 2 M 2
W 2 W 2
X O
U X
M 2
W 2
X
X
mã
max
max
MU max
W
Hình 2.21
với MX = 0,1 d
3
max
X
M X với o = 0,2 d
3
= 2.Wx
WO
Đ lập côn th c t nh toán các tr c uốn xoắn đ n thời t áp d n thuyết bền
(khôn ch n nh
tinh
2
max 4
2
Đ t Mtinh và ọi là ô en t nh toán.
Ta có:
M tinh
tinh
W
(2 – 15)
X
M t th nh uốn-xoắn đ n thời đả bảo điều kiện bền khi n u t t nh t i tiết
diện n uy hi phải nhỏ hơn n u t uốn cho ph p (tối đ là b n n u t uốn cho
phép).
MU max
tính
X
[ U ] (2 – 16)
U X
W 2
X
max
56
Câu hỏi ôn tập
1. Nêu các iả thuyết cơ bản về vật liệu V sao c n phải đ ra các iả thuyết
đ
2. Thế nào là n o i lực i lực và n u t Tr nh bày ph ơn pháp t cắt
xác định n i lực
3. Phát bi u và viết bi u th c định luật Huc tron k o n n đ n tâm.
4. Thế nào là t th nh chịu cắt Cho v d thực tế và nêu điều kiện bền củ
th nh chịu cắt
5. Thế nào là t th nh chịu xoắn thu n t y L y các v d thực tế
6. Thế nào là t d chịu uốn ph n Viết côn th c t nh n u t trên t
cắt củ d chịu uốn
Bài tập
1- M t th nh th p tr n c đ ờn k nh d = chịu tác d n củ lực k o
đ n tâm p = 102 KN. Hãy ki tra c ờn đ củ thanh, biết n u t cho ph p củ
thép là K 1,2.10 MN m .
2 2
2- Mối h p đinh tán chịu tác d n b i lực P= K đ h p t tôn
ổi t c chiều dày là Đ ờn k nh đinh tán d = H y ki tr đ bền
ối h p biết C 80MN / m ; 30MN / m . 2 2
3- M t tr c truyền c đ ờn k nh d = u y với vận tốc n = 9 v n /
ph t Tr c c côn u t = KW.
Ki tr đ bền củ tr c biết x 80 MN m .
2
4- D AB chịu tải trọn P = 18 KN (hình 2.22). D làm b n th p c tiết
diện h nh vuôn x c H y ki tr đ bền củ d biết u 120MN / m . 2
B
Hình 2.22
2m
57
C ƯƠ G 3 C I TIẾT MÁ
Thời gian (giờ)
Tổn ố L thuyết
22 22
MỤC TIÊU
ọc xong chương này người học có khả năng
- iải th ch đ ợc các khái niệ về khâu, chi tiết máy, khớp đ n chu i đ n cơ c u máy
- Chuy n đổi đ ợc các khớp khâu, các cơ c u truyền đ n thành các ơ đ truyền đ n đơn
iản
- Tr nh bày đ ợc các c u t o nguyên l là việc và ph vi n d n củ các cơ c u
truyền đ n cơ bản
- Tuân thủ các quy định quy ph về chi tiết máy.
ỘI U G
1- hững khái niệm cơ bản về cơ cấu và máy (3h)
- h n khái niệ cơ bản và định n hĩ
1.1.1- Khái niệ về tiết áy
Tiết áy (c n ọi là chi tiết áy là b phận khôn th tháo rời r đ ợc hơn
n củ áy
V d : T khôn th tháo rời t bu lôn đ i ốc ho c bánh răn ch n là
nh n tiết áy (hình 3.1).
Hình 3.1
Tiết áy đ ợc chi là nh :
Tiết áy thôn th ờn nh : v t đ i ốc đinh tán v n đệ bánh răn tr c
Tiết áy đ c biệt nh : xi l nh p t tôn th nh truyền tr c khuỷu
Đối t ợn n hiên c u củ ph n này là các tiết áy thôn th ờn c côn d n
chun và đ ợc d n tron nhiều áy khác nh u
58
ày n y h u hết các chi tiết áy đều đ ợc tiêu chuẩn h nh c đ ch đả
bảo t nh đ n nh t và khả năn đổi l n cho nh u thuận lợi cho việc d n và chế t o
hàn lo t
- Khái niệ về cơ c u truyền đ n
Cơ c u truyền đ n là tập hợp các tiết áy d n đ truyền ho c biến đổi t
chuy n đ n n c thành t chuy n đ n on uốn b o :
Cơ c u truyền chuy n đ n u y nh : cơ c u bánh răn cơ c u x ch cơ c u
bánh v t – tr c v t cơ c u đ i truyền cơ c u bánh át
Cơ c u biến đổi chuy n đ n nh : cơ c u bánh răn – th nh răn cơ c u t y
u y – con tr ợt cơ c u v t – đ i ốc cơ c u c c n đẩy cơ c u c c n lắc cơ c u
cu l t cơ c u bánh răn c c cơ c u đĩ M n (L lte .
Tron đ các cơ c u bánh răn – th nh răn cơ c u t y u y – con tr ợt cơ
c u v t – đ i ốc cơ c u c c n đẩy đều biến chuy n đ n u y thành chuyện đ n
tĩnh tiến và n ợc l i Các cơ c u c c n lắc và cơ c u cu l t biến chuy n đ n u y
thành chuy n đ n lắc Các cơ c u bánh răn c c và cơ c u đĩ M n biến chuy n đ n
u y liên t c ho c chuy n đ n lắc thành chuy n đ n u y ián đo n
Tron cơ c u truyền đ n t chi tiết áy ho c t ố chi tiết áy đ ợc h p
c n với nh u t o thành t vật th c chuy n đ n t ơn đối với nh u đ ợc ọi là
kh u ch nối h i kh u với nh u ọi là khớp đ n
1.1.3- Khái niệ về áy
Máy cơ kh là tập hợp các cơ c u c chuy n đ n theo uy luật nh t định nh
d n ho c biến đổi năn l ợn đ là r côn c ch
Máy c nhiều lo i khác nh u c th chi r theo t nh năn và tác d n củ n
: áy năn l ợn áy côn tác và áy tổ hợp
Máy năn l ợn c nhiệ v biến các d n năn l ợn khác nh u thành cơ
năn nh : đ n cơ điện đ n cơ nổ ho c biến đổi cơ năn thành năn l ợn khác
nh : áy n n kh áy phát điện
Máy côn tác c nhiệ v biến đổi tr n thái t nh ch t h nh d n vị tr củ
vật liệu ho c đối t ợn đ ợc i côn nh : áy cắt ọt ki lo i áy dệt áy in
Máy tổ hợp là áy côn tác c đ n cơ riên đ v tự cun c p năn l ợn
v thực hiện nhiệ v côn n hệ nh : các áy vận chuy n áy t đập
Máy tổ hợp c th d n v n năn d n thôn th ờn tron nhiều n ành ản
xu t; đ n thời áy tổ hợp c n phát tri n d n hoàn chỉnh c tr n bị thê thiết bị
điều khi n theo d i ki tr đ tự đ n thực hiện uá tr nh côn n hệ ản xu t
nh khôn n n n n c o năn u t và ch t l ợn ản phẩ và iả nh c l o
đ n củ con n ời Lo i u này đ ợc ọi là áy tự đ n
59
- L ợc đ đ n học và ơ đ đ n
V d : Th nh truyền tron cơ c u t y u y – con tr ợt các chi tiết áy nh
th n nắp bu lôn và l t tr c (hình 3.2 a) là t kh u đ ợc nối đ n với t y u y và
con tr ợt b n các khớp u y
Đ đơn iản các kh u khớp tron các cơ c u đều đ ợc bi u di n b n l ợc đ
(Hình 3.2 b) là l ợc đ củ th nh truyền
(Hình 3.3) là l ợc đ khớp nối các th nh: (Hình3.3 a) nối h i th nh b n khớp
bản lề (Hình 3.3 b) nối h i th nh b n khớp c u
(Hình 3.4) là l ợc đ khớp nối th nh với ổ đ cố định: (Hình 3.4 a) nối th nh
với ổ cố định b n khớp bản lề (Hình 3.4 b) nối th nh với cổ cố định b n khớp c u
L ợc đ kh u phải bi u di n đ y đủ các khớp đ n và nêu đ ợc k ch th ớc cơ
bản củ kh u (k ch th ớc và xác định vị tr t ơn đối củ các khớp đ n trên kh u v
khi chuy n đ n h nh d n và kết c u cảu kh u khôn là th y đổi t nh ch t chuy n
đ n chỉ nh n k ch th ớc cơ bản củ khẩu ới uyết định t nh ch t củ chuy n
đ n
Hình 3.2
a)
b)
Hình 3.3
a)
b)
Hình 3.4
Cơ c u chuy n đ n nào c n c t kh u cố định ọi là iá Các kh u c n l i
chuy n đ n t ơn đối với nh u Kh u chuy n đ n cho tr ớc là kh u d n các kh u
ph thu c vào uy luật chuy n đ n củ kh u d n ọi là kh u d n ọi là kh u bị d n
60
Các kh u và khớp đ ợc bi u di n b n l ợc đ nên các cơ c u truyền đ n
c n đ ợc bi u di n b n l ợc đ và ọi là l ợc đ cơ c u truyền đ n đều đ ợc bi u
di n b n l ợc củ n
2. Cơ cấu truyền động ma sát Thời gian: 4 giờ
2.1. Cơ c u truyền đ n đ i
2.1.1-Khái niệ
a)
b)
c)
Hình 3.5
nhau.
Cơ c u truyền đ n đ i d n đ truyền chuy n đ n u y i h i tr c cách x
truyền đ n đ i đơn iản đ i ề bắt căn qua hai bánh đ i h p cố
định trên h i tr c nhờ át i đ i và bánh đ i nên khi tr c d n u y th tr c bị d n
quay theo.
H nh là l ợc đ b truyền đ n đ i đơn iản tron đ h nh - là l ợc đ
b truyền đ i d t h nh -b là l ợc đ b truyền đ i th n h nh -c là l ợc đ b
truyền đ i tr n
truyền đ i d t và đ i th n đ ợc d n r n r i c n b truyền đ i tr n chỉ
d n cho các áy c côn u t nhỏ nh áy kh u ho c các kh c
ω1
ω2
O1 O2
61
II
Hình 3.6
Đ i d t c tiết diện h nh ch nhật (h nh - là b n d thu c b n vải dệt
thành nhiều lớp b n vải đ c với c o u
Đ i d t b n c o u đ ợc d n phổ biến nh t v c c bền lớn và t nh đàn h i
c o đ n thời t chịu ảnh h n củ nhiệt đ và đ ẩ tuy nhiên khôn đ ợc đ d u
là hỏn c o u Đ i vải d n th ch hợp cho các truyền đ n vận tốc c o côn u t
nhỏ và trên các bánh đ i c đ ờn k nh nhỏ nh n nơi c đ ẩ c o d n đ i vải
khôn th ch hợp Đ i d c khả năn chịu lực lớn chịu v đập lớn là việc bền l u
nh n iá thành đắt khon nên d n nơi c x t ho c ẩ ớt
Đ i th n c tiết diện là h nh th n đ ợc chế t o thành t v n tr n kh p k n
khôn c ch nối nên là việc ổn định ên tron là nh n lớp vải tổn hợp xếp ch n
lên nh u bọc bên n oài là lớp vải c o u (h nh -b)
Đ i tr n c tiết diện h nh tr n đ ợc là b n d ho c ợi tẩ c o u (h nh -c).
C th thực hiện nhiều ki u truyền đ n đ i: Truyền đ n th ờn truyền đ n
ch o truyền đ n n ch o và truyền đ n c
Truyền đ n th ờn (h nh là ki u d n nhiều nh t đ truyền đ n i h i
tr c on on u y c n chiều
I
Hình 3.7
Truyền đ n ch o (h nh 7 d n đ truyền chuy n đ n i h i tr c on
on u y n ợc chiều c ô tăn lên nh n c nh ợc đi là ch n n do cọ xát
ch bắt ch o khi là việc
62
Hình 3.8
Truyền đ n n ch o (h nh 8 d n đ truyền đ n i h i tr c ch o nh u
(th ờn ch o c 9 o Đ tránh đ i tr ợt r n oài bánh phải bố tr đ i đi vào bánh
nào th đ ờn t đ i phải n trên t ph n trun t củ bánh y c hợp b i
đ ờn t củ nhánh r với t ph n đ ờn t đ khôn đ ợc lớn hơn o
Truyền đ n n ch o chỉ là việc đ ợc t chiều
Hình 3.9
Truyền đ n c (h nh 9 d n đ truyền đ n i h i tr c cắt nh u th ờn
là vuôn c với nh u c th là việc h i chiều
Truyền đ n ch o n ch o truyền đ n c c các c nh đ i ch n n nên
khi c n thiết ới d n các ki u này
Tron uá tr nh là việc đ i ẽ i n r nên c n d n các biện pháp điều chỉnh
c căn củ đ i:
u khi đ i bị ch n th cắt n ắn l i ( chỉ d n cho đ i d t
D n bánh căn đ i đ lắp vào nhánh ch n và n bánh nhỏ
Th y đổi khoản cách i h i tr c nhờ trọn l ợn bản th n củ đ n cơ
ho c điều chỉnh b n v t
2.1.2- Tỷ ố truyền
Tron truyền đ n đ i c h i d n tr ợt củ đ i trên bánh đ i là tr ợt trơn và
tr ợt đàn h i
Tr ợt trơn chỉ xảy r khi b truyền là việc uá tải tr ợt đàn h i xảy r do ự
đàn h i củ đ i
Do tr ợt đàn h i nên tỷ ố truyền củ đ i khôn ổn định
i
n1
n 2
D2
D1 (1 )
(3 - 1)
63
Tron đ :
n1, n2 là ố v n u y t ph t củ tr c d n và tr c bị d n
D1, D2 là đ ờn k nh củ bánh đ i d n và bị d n
là hệ ố tr ợt đàn h i = – 0,02
Tron ph p t nh n đ n c th bỏ u hệ ố tr ợt:
i
n1
n 2
D2
D1
(3 -2)
Thôn th ờn với đ i d t i ≤ với đ i th n i ≤
- n d n :
Cơ c u đ i truyền c khả năn i đ ợc n toàn khi uá tải (tr ợt trơn và iả
bớt i o đ n củ tải trọn (t nh đàn h i củ đ i nên th ờn đ ợc d n đ d n đ n
t đ n cơ đến h p ố ho c các cơ c u là việc
Truyền đ n đ i c các u đi u:
- C khả năn truyền đ n i các tr c x nh u c th tới 15m.
Truyền đ n ê khôn c tiến kêu n ào và iả bớt ự d o đ n củ tải
trọn do vật liệu đ i c t nh đàn h i
- i đ ợc n toàn cho các tiết áy khác khi uá tải v l c này đ i ẽ tr ợt trơn
trên bánh đ i
- Chế t o và lắp ráp đơn iản d bảo uản iá thành h
h ợc đi củ truyền đ n đ i là:
- Khuôn khổ và k ch th ớc lớn
- Tỉ ố truyền khôn ổn định
- C n c lực căn lớn đ t o r át i đ i và bánh đ i do đ tăn tải trọn
lên tr c và ổ đ
- Tuổi thọ th p nh t là khi đ d u rơi vào ho c khi là việc với tốc đ cao.
Trong quá tr nh d n b truyền đ i th ờn p nh n h hỏn sau:
- Đ i ch y r khỏi bánh đ i do tr c bánh đ i khôn on on với nh u ho c
bánh đ i lệch với t quay.
- Đ i truyền tr ợt trơn trên bánh đ i do đ i bị tr n ho c do uá tải y nên.
- C tiến kêu phành ph ch áy là việc hơi run là do ối nối c n đ i c
lên gây nên va đập
- Đ i bị đ t c th y t i n n nếu khôn c bảo hi
Đ tránh h hỏn c n phải thực hiện chế đ d n và bảo uản hợp l chủ
yếu là:
- Phải bảo đả lực căn đ i đủ c truyền tải tr c h i bánh đ i on on với
nh u và bánh đ i khôn lệch t u y Với đ i d t ch nối phải đ n ui cách
- Khôn đ d u rơi vào là hỏn đ i Phải che chắn n toàn nh t là các b
truyền đ i c tải trọn lớn ho c tốc đ nhanh.
- Đ i và bánh đ i tr ớc l c vận hành c n đ ợc l u ch b i b d n n ớc xà
ph n r
64
O1
O2
I
II
I
- Cơ c u bánh át
2.2.1- Khái niệ
I
Hình 3.10 Hình 3.11
Cơ c u bánh át d n đ truyền chuy n đ n u y i các tr c nhờ lực
át inh r t i ch tiếp x c i các bánh át Cơ c u bánh át c h i lo ị chủ
yếu: Cơ c u bánh át tr d n đ truyền chuy n đ n u y i h i tr c on on
nh u (h nh cơ c u bánh át côn d n đ truyền chuy n đ n u y i h i
tr c vuôn c với nh u (h nh
ánh át th ờn d n là b n n nhiều l c t n oài bọc d vải c o
u ho c i ăn
Đ phát inh lực át phải d n nh n thiết bị riên đ t o nên lực p i
các bánh át với nh u tron các l ợc đ khôn bi u di n thiết bị này
2.2.2- Tỷ ố truyền
V c hiện t ợn tr ợt i các bánh át khi truyền đ n nên tỷ ố trền củ
cơ c u bánh át khôn ổn định
i
n1
n 2
D2
D1 (1 )
(3 -3)
Tron đ :
n n là ố v n u y t ph t củ tr c d n và tr c bị d n
D D là đ ờn k nh củ bánh d n và bị d n
là hệ ố tr ợt tron khoản - 3%
Tron ph p t nh n đ n c th bỏ u hệ ố tr ợt:
i
n1
n 2
D2
D1
(3 -4)
65
ω1
2
ω2 x
Rmax
II
- n d n
I
1
Hình 3.12
Truyền đ n bánh át đ ợc d n tron các thiết bị r n p c n tr c và vận
chuy n các d n c đo áy cắt ki lo i nh n d n nhiều hơn cả là các b biến tốc
H nh là l ợc đ b biến tốc át đơn iản nh t đĩ át u y
u nh tr c cố định và bánh v u y v dịch đ n trên tr c ếu tr c là tr c
d n c tốc đ và chiều u y nh t định th tốc đ củ đĩ và tr c t y theo khoản
cách x Khi bánh n bên phải tr c và u y thuận chiều ki đ n h tr c c n
u y thuận chiều ki đ n h Khi dịch chuy n bánh át đến n t tr c th
tốc đ u y củ tr c iả d n và khi bánh n bên trái tr c th tr c u y
n ợc chiều ki đ n h Do đ lo i chuy n đ n này khôn nh n c th biến đổi trị
ố tốc đ u y à c n th y đổi chiều u y
Tốc đ u y củ tr c bị d n tỷ lệ n hịch với khoản cách x n hĩ là:
R
n2 n1
x
do đ
i
n1
x
n2 R1
( 3 -5)
Hình 3.13
I
I
66
oài b biến tốc át n ời t c n d n b đảo chiều u y h nh n n (h nh
c h i bánh d n T y theo ự dịch chuy n củ bánh d n theo chiều u y tr c
t tron h i bánh d n này ẽ tiếp x c với bánh bị d n lắp trên tr c h vậy tr c
u y chiều nh n tr c bị d n c th u y theo h i chiều c n tỷ ố truyền v n i
n uyên đảo chiều đ ợc d n tron các áy r n p
Cơ c u bánh át c nhiều u đi :
ánh át c c u t o đơn iản
Là việc khôn n
C khả năn điều chỉnh vô c p ố v n u y
h n c n c nh n nh ợc đi :
- truyền c n kềnh v c n thiết bị đ p các bánh át l i với nh u t
khác do lực p đ t o nên át lớn là cho tr c chịu lực lớn nếu uốn iả lực cho
ổ l i phải d n thê thiết bị ph khác.
- Tỉ ố truyền khôn ổn định v c ự tr ợt do vậy chỉ d n khi yêu c u khôn
ch t chẽ về ố truyền
- Tuổi thọ th p v n nh nh khi tr ợt trơn c th bị hỏn v mòn
- H hỏn chủ yếu củ cơ c u át là n nh nh và n khôn đều c n phải
th ờn xuyên t o đủ lực đ truyền tải nh n khôn uá lớn là cho t át ch n
n và y thê tải trọn ph cho ổ và tr c
3- Cơ cấu truyền động ăn khớp ( L thuyết h ki tr h
- Cơ c u bánh răn
3.1.1- Khái niệ
Cơ c u bánh răn d n đ truyền chuy n đ n u y i các tr c nhờ ự ăn
khớp củ h i kh u c răn Kh u c răn ọi là bánh răn
ánh răn c h i lo i chủ yếu bánh răn tr d n đ truyền chuy n đ n u y
i các tr c on on và bánh răn côn d n đ truyền chuy n đ n u y i các
tr c ch o nh u (th ờn vuôn c với nh u (h nh
Hình 3.14
67
Cơ c u bánh răn đơn iản nh t t c p bánh răn h p cố định trên h i
tr c nhờ ăn khớp i các răn củ hai bánh răn nên khi tr c d n I quay làm cho
tr c bị d n u y theo
(H nh là l ợc đ cơ c u bánh răn tr ăn k
Các file đính kèm theo tài liệu này:
giao_trinh_co_hoc_ung_dung.pdf