+ Trình bày được được tính chất, công dụng một số cơ cấu và bộ truyền cơ bản trong các bộ phận máy thường gặp; + Phân biệt được cấu tạo, phạm vi sử dụng, ưu khuyết điểm của các chi tiết
Nguyên lý máy
Cấu tạo cơ cấu
1 Những khái niệm cơ bản.
2 Bậc tự do của cơ cấu.
Động học cơ cấu
1 Mục đích, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu
2 Phân tích động học cơ cấu.
Một số cơ cấu thường gặp
1 Cơ cấu khớp loại thấp
2 Cơ cấu khớp loại cao
Chi tiết máy
Các mối ghép cơ khí thường gặp
1.2 Vật liệu làm đinh tán.
1.3 Tính toán mối ghép đinh tán
2.2 Vật liệu và ứng suất cho phép
2.3 Tính toán mối ghép hàn.
3.3 Các chi tiết thường dùng trong mối ghép ren.
3.4 Tính toán mối ghép ren.
Các bộ truyền cơ khí thường gặp
1.2 Kết cấu các loại đai.
1.3 Tính toán bộ truyền động đai.
2.2 Vật liệu và ứng suất cho phép
2.3 Trình tự thiết kế bộ truyền
Trục và ổ trục
1.2 Các dạng hỏng trục – Vật liệu chế tạo trục.
Bài 1: Bài mở đầu Mục tiêu:
- Xác định được đối tượng nghiên cứu của môn học;
- Nắm được phương pháp nghiên cứu;
- Có ý thức trách nhiệm, chủ động học tập.
1.1 Vị trí của môn học
- Trình bày được vị trí của môn học;
- Tuân thủ các điều kiện học tập khi thực hiện môn học.
Môn học Nguyên Lý-Chi Tiết Máy được tổ chức sau khi sinh viên hoàn thành các môn học nền tảng như vẽ kỹ thuật, vật liệu cơ khí, cơ lý thuyết, sức bền vật liệu, Autocad, và dung sai đo lường kỹ thuật Chương trình này nhằm trang bị kiến thức chuyên sâu về nguyên lý và chi tiết máy, giúp sinh viên hiểu rõ cấu tạo và hoạt động của các bộ phận máy móc Việc bố trí môn học sau các môn nền tảng đảm bảo sinh viên có đủ kiến thức cơ bản để tiếp thu hiệu quả nội dung của Nguyên Lý-Chi Tiết Máy Điều này góp phần nâng cao năng lực thiết kế, phân tích và sửa chữa các chi tiết máy trong thực tế công nghiệp.
+ Môn học bắt buộc trước khi sinh viên học các môn học chuyên môn
- Trình bày được đối tượng nghiên cứu của môn học;
Môn học này tập trung vào nghiên cứu máy và cơ cấu, trong đó cơ cấu được hiểu là tập hợp các vật thể chuyển động theo quy luật xác định nhằm biến đổi hoặc truyền chuyển động Đối tượng nghiên cứu chính của môn học là các máy, là hệ thống các cơ cấu có nhiệm vụ biến đổi hoặc sử dụng cơ năng để tạo ra công ích Thích thú khám phá cách các cơ cấu hoạt động cùng với máy, giúp hiểu rõ quy trình biến đổi chuyển động và năng lượng để ứng dụng vào thực tiễn.
- Điểm giống nhau căn bản giữa máy và cơ cấu là chuyển động của cơ cấu và máy đều có quy luật xác định
- Điểm khác nhau căn bản là cơ cấu chỉ biến đổi hoặc truyền chuyển động, còn máy biến đổi hoặc sử dụng năng lượng
Trong kỹ thuật cơ cấu ngày nay, việc phân loại cơ cấu một cách khoa học và chính xác là rất quan trọng để xác định tính hệ thống của chúng Việc này giúp đơn giản hóa quá trình nghiên cứu bằng cách tập trung vào các cơ cấu điển hình cho từng loại, từ đó có thể mở rộng kết quả để hiểu rõ các loại cơ cấu khác Xếp loại hợp lý không chỉ nâng cao hiệu quả nghiên cứu mà còn đảm bảo tính chính xác của các phân tích kỹ thuật về cơ cấu.
Cơ cấu có thể được phân loại dựa trên chức năng làm việc, cấu trúc hình học và chuyển động của các khâu, trong đó phần giới thiệu của Chương 1 tập trung vào phương pháp phân loại theo cấu trúc hình học – đây là phương pháp xếp loại mang tính hệ thống cao nhất.
1.3 Nội dung nghiên cứu của môn học
Mục tiêu: - Trình bày được nội dung nghiên cứu của môn học;
- Tuân thủ đúng nội dung nghiên cứu của môn học
Môn học Nguyên lý máy tập trung nghiên cứu vấn đề chuyển động và điều khiển chuyển động của các cơ cấu và máy móc Chương trình học bao gồm các vấn đề chính về cấu trúc, động học và động lực học của các loại cơ cấu và máy Hiểu rõ các nguyên lý này giúp thiết kế và tối ưu hóa hoạt động của các cơ cấu cơ khí một cách hiệu quả.
Ba vấn đề nêu trên được nghiên cứu dưới dạng hai bài toán: bài toán phân tích và bài toán tổng hợp
Bài toán phân tích cấu trúc giúp nghiên cứu các nguyên tắc thiết kế của cơ cấu, từ đó hiểu rõ khả năng chuyển động và hoạt động của nó dựa trên cấu trúc Việc này đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hiệu suất và độ bền của các cơ cấu kỹ thuật Phân tích cấu trúc còn hỗ trợ xác định các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng chuyển động để đảm bảo tính linh hoạt và ổn định trong các ứng dụng công nghiệp.
Bài toán phân tích động học tập trung vào việc xác định chuyển động của các khâu trong cơ cấu dựa trên quan hệ hình học của chúng Phương pháp này không xem xét tác động của các lực, mà chỉ tập trung vào mô tả chuyển động và vị trí của các khâu trong hệ thống Việc phân tích động học giúp hiểu rõ cách các thành phần kết nối với nhau chuyển động như thế nào để đảm bảo hoạt động chính xác của cơ cấu Đây là bước quan trọng trong thiết kế cơ khí, tạo nền tảng cho các phân tích về lực tác dụng và ứng xử của hệ thống sau này.
- Bài toán phân tích động lực học nhằm xác định lực tác động lên cơ cấu và quan hệ giữa các lực này với chuyển động của cơ cấu
1.4 Phương pháp nghiên cứu môn học
Mục tiêu: - Trình bày được phương pháp nghiên cứu môn học;
- Tuân thủ các phương pháp nghiên cứu khi thực hiện môn học
Ngoài các phương pháp trong môn Cơ học lý thuyết, để nghiên cứu các vấn đề về động học và động lực học của cơ cấu, người ta sử dụng các phương pháp khác nhau nhằm phân tích chính xác và hiệu quả hơn Các phương pháp này giúp hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động và lực tác dụng, từ đó thiết kế các hệ cơ cấu tối ưu Việc áp dụng đôi ngũ các phương pháp này mang lại cái nhìn toàn diện về hành vi của các hệ cơ cấu trong thực tế, nâng cao độ chính xác của dự đoán và tính toán kỹ thuật.
+ Phương pháp đồ thị (phương pháp vẽ - dựng hình)
Ngoài ra, các phương pháp thực nghiệm cũng có một ý nghĩa quan trọng trong việc nghiên cứu các bài toán về Nguyên lý máy
1 Trình bày được vị trí và đối tượng nghiên cứu của môn học Nguyên lí máy?
2 Trình bày được nội dung nghiêng cứu và phương pháp nghiên cứu của môn học Nguyên lí máy?
Chương 1 Cấu tạo cơ cấu Giới thiệu
Mỗi loại máy và cơ cấu có cấu tạo, hình dạng, và nguyên lý hoạt động riêng biệt Để hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các máy và cơ cấu, việc nghiên cứu dưới dạng các lược đồ đơn giản là rất cần thiết Chương 1 giới thiệu các khái niệm cơ bản, cách xây dựng lược đồ cơ cấu, cũng như nghiên cứu khả năng chuyển động của chúng trong không gian.
1.1 Những khái niệm cơ bản
- Trình bày được định nghĩa khâu, bậc tự do của khâu, nối động, khớp động, thành phần khớpđộng, chuỗiđộng và cơ cấu;
- Tính được số bậc tự do của khâu trong không gian và khâu phẳng;
- Vẽ được lược đồ khớp động của các khớp thông dụng;
- Chủđộng tích cực trong học tập
Trong cơ cấu máy, các bộ phận có chuyển động tương đối với nhau gọi là khâu Khâu có thể là một tiết máy hoặc nhiều tiết máy ghép cứng lại, hoặc là vật rắn biến dạng như lò xo, vật rắn không biến dạng như piston, hoặc vật rắn dạng dây dẻo như đai truyền động Ngoài ra, khâu còn có thể là chất lỏng hoặc khí, tùy thuộc vào cơ cấu và chức năng của hệ thống.
Trong chương trình này, cơ cấu/ máy được nghiên cứu với giả thiết các khâu của chúng là vật rắn không biến dạng.
Hình 1.1 Bậc tự do của khâu trong không gian
1.1.2 Bậc tự do của khâu
- Bậc tự do giữa hai khâu là khả năng chuyển động độc lập giữa hai khâu đó khâu đó.
- Số bậc tự do giữa hai khâu là số khả năng chuyển động độc lập giữa hai khâu đó khâu đó.
1.1.2.2 Bậc tự do của khâu trong không gian
Xét hai khâu A và B để rời nhau trong không gian, hình 1.1.
Trong hệ quy chiếu OXYZ, khâu A được xem như đứng yên và gọi là giá, trong khi khâu B chuyển động tương đối so với khâu A Điều này giúp xác định rõ vị trí và chuyển động của khâu B trong hệ quy chiếu này, đóng vai trò quan trọng trong phân tích chuyển động cơ học Việc gắn hệ quy chiếu này phù hợp để mô tả chính xác các quá trình chuyển động của các bộ phận trong cơ cấu, đặc biệt trong các bài toán liên quan đến động lực học và thiết kế cơ khí.
Xét theo các trục OX, OY, OZ, khâu B có những chuyển động tương đối đối với khâu A như sau:
- Ba chuyển động tịnh tiếntheo các trục tương ứng: Tx, Ty, Tz
- Ba chuyển động quay quanh các trục tương ứng: Qx, Qy, Qz.
Các chuyển động trên hoàn toàn độc lập với nhau và mỗi khả năng chuyển động độc lập này được gọi là một bậc tự do
Trong không gian ba chiều, hai khâu để rời nhau có tổng cộng 6 bậc tự do, gồm các chuyển động dịch chuyển và quay quanh các trục Số lượng bậc tự do của các khâu động, n1, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng di chuyển và liên kết của hệ thống, so với một khâu cố định (giá), mỗi khâu động sẽ đóng góp 6 bậc tự do, thể hiện khả năng vận động trong không gian Hiểu rõ về các bậc tự do này giúp phân tích cấu trúc cơ khí và thiết kế cơ cấu phù hợp, tối ưu hóa tính linh hoạt và ổn định của hệ thống trong kỹ thuật cơ khí.
Hình 1.2 Bậc tự do của khâu trên mặt phẳng
1.1.2.3 Bậc tự do của khâu trên mặt phẳng
Nếu khâu A và B để rời nhau trên cùng một mặt phẳng; Ví dụ: Mặt phẳng
Oxz, (hình 1.2) khâu B chỉ còn lại ba khả năng chuyển động tương đối với khâu
A: Qy, Tx, Tz Như vậy giữa hai khâu để rời trên cùng một mặt phẳng có 3 bậc tự do Nếu có n1 khâu động để rời nhau trên cùng một mặt phẳng, thì so với khâu giá sẽ có 3(n1-1) bậc tự do
1.1.3 Nối động và khớp động
Để các khâu trong cơ cấu tạo thành các liên kết chuyển động xác định, cần hạn chế bớt số bậc tự do tương đối giữa chúng Điều này đảm bảo các khâu không có chuyển động tự do không xác định đối với nhau, hình thành một cơ cấu có chuyển động chính xác Để đạt được điều này, các khâu phải được nối chặt chẽ lại với nhau, qua đó tăng tính cố định và ổn định của cơ cấu.
Nối động các khâu là phương pháp tạo liên kết chặt chẽ giữa các bộ phận, đảm bảo các khâu luôn tiếp xúc và chuyển động theo quy cách nhất định Hình thức này giúp giảm số bậc tự do giữa các khâu, tăng tính ổn định và chính xác trong quá trình hoạt động của cơ cấu Áp dụng kỹ thuật nối động đúng cách góp phần nâng cao độ bền và hiệu quả vận hành của hệ thống cơ khí.
1.1.3.2 Thành phần khớp động v à khớp động
- Thành phần khớp động là chỗ tiếp xúc trên mỗi khâu khi nối động
- Khớp động: hai thành phần khớp động trong một mối ghép động tạo thành một khớp động.
Ví dụ 1: Cho một khâu là quả cầu A tiếp xúc với một khâu là mặt phẳng B