Lực Liên Kết - Lực Hoạt Động - Phản Lực Liên Kết

Tiêu chuẩn quy định 12 cấp chính xác cho mỗi độ chính xác nói trên. Cấp 1 là chính xác cao nhất, cấp 12 là thấp nhất. Tùy theo đặc tính làm việc của mỗi bộ truyền, mà chọn cấp chính xác thích hợp cho từng độ chính xác. Trong một bánh răng cấp chính xác của các độ chính xác không chênh nhau quá 2 cấp. Vì mỗi độ chính xác được quyết định bởi sai lệch của một số kích thước của bánh răng. Trong một bánh răng, độ chính xác của các kích thước không thể sai lệch nhau nhiều.

Bộ truyền bánh răng thường dùng trong các máy thông dụng có cấp chính xác từ cấp 6 đến cấp 9. Đối với các bộ truyền đặc biệt quan trọng, chịu tải nặng và làm việc với tốc độ cao có thể chọn cấp chính xác cao hơn (cấp 4, 5).

Ngoài ra, để tránh hiện tượng kẹt răng theo cạnh bên, tiêu chuẩn có quy định 6 kiểu khe hở cạnh bên. Đó là: A, B, C, D, E, H. Trong đó kiểu A có khe hở lớn nhất, kiểu H có khe hở cạnh bên bằng 0. Mỗi kiểu khe hở còn có dung sai, quy định mức độ chính xác của khe hở. Các bánh răng có độ chính xác thấp, không được chọn kiểu khe hở nhỏ. Các bánh răng có độ chính xác cao có thể chọn kiểu khe hở E và H. Các bộ truyền bánh răng thông dụng thường chọn kiểu khe hở A, B, C.

- Cách ghi ký hiệu độ chính xác của bộ truyền bánh răng, Ví dụ: Ghi ký hiệu: 8 - 7 - 7 - Ba TCVN 1067-84

+ Bộ truyền bánh răng có độ chính xác động học cấp 8,

+ Độ chính xác ăn khớp êm cấp 7,

+ Độ chính xác tiếp xúc mặt răng cấp 7,

+ Dạng khe hở cạnh răng B và dạng dung sai của khe hở là a.

Nếu độ chính xác động học, độ chính xác ăn khớp êm và độ chính xác tiếp xúc cùng cấp thì chỉ cần ghi một số, nếu dạng dung sai trùng với dạng khe hở thì không cần ghi dạng dung sai, ví dụ: 7 - B TCVN 1067-84.

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Viết và giải thích phương trình chuyển động, vận tốc, gia tốc chuyển động của điểm bằng phương pháp véc tơ.

2. Viết và giải thích phương trình chuyển động, vận tốc, gia tốc chuyển động của điểm trong hệ tọa độ Đềcác.

3. Trình bày cách xây dựng hệ toạ độ tự nhiên. Viết và giải thích phương trình chuyển động, vận tốc, gia tốc của điểm trong hệ trong hệ toạ độ tự nhiên.

4. Nêu các tiêu chuẩn xác định chuyển động là chuyển động thẳng, chuyển động cong, chuyển động đều, chuyển động nhanh dần, chuyển động chậm dần.

5. Nêu khái niệm về vật rắn chuyển động song phẳng và xây dựng phương trình chuyển động song phẳng của vật rắn.

6. Nêu khái niệm và quy tắc xác định tâm vận tốc tức thời của vật chuyển động song phẳng.

7. Nêu khái niệm và cách xác định tâm gia tốc tức thời của vật chuyển động song phẳng.

8. Nêu định lý về quan hệ vận tốc giữa hai điểm bất kỳ thuộc vật rắn chuyển động song phẳng.

9. Trình bày định lý phân bố vận tốc của điểm thuộc vật chuyển động song phẳng.

10. Nêu định lý về quan hệ gia tốc giữa hai điểm bất kỳ thuộc vật rắn chuyển động song phẳng.

11. Định nghĩa: Khâu, khớp, cơ cấu.

12. Trình bày định nghĩa cơ cấu bốn khâu bản lề, vẽ hình minh hoạ.

13. Trình bày các biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề, vẽ hình minh hoạ.

14. Định nghĩa và phân loại cơ cấu cam. Vẽ hình minh hoạ.

15. Phân loại bộ truyền bánh răng.

16. Nêu các thông số chủ yếu của bộ truyền bánh răng.

Chương 2 TĨNH HỌC‌

2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT TĨNH HỌC

2.1.1. Các khái niệm cơ bản

Trong tĩnh học có ba khái niệm cơ bản sau đây: Vật rắn tuyệt đối, cân bằng và lực.

2.1.1.1. Vật rắn tuyệt đối

Vật rắn tuyệt đối là một tập hợp vô hạn các chất điểm mà khoảng cách giữa hai chất điểm bất kỳ luôn luôn không đổi.

Vật rắn tuyệt đối chỉ là mô hình của các vật thể khi các biến dạng của nó bỏ qua được do quá bé hoặc không đóng vai trò quan trọng trong quá trình khảo sát. Trong những trường hợp các biến dạng tuy bé nhưng đóng vai trò quan trọng tức là không thể bỏ qua được thì cần thiết phải bổ sung những giả thiết, tức là xây dựng mô hình gần đúng hơn. Vấn đề này sẽ được xem xét trong phần hai: Cơ học vật rắn biến dạng.

Để đơn giản, vật rắn tuyệt đối thường được gọi tắt là vật rắn.

2.1.1.2. Cân bằng

Vật rắn được gọi là cân bằng khi vị trí của nó không thay đổi so với vị trí của một vật nào đó được chọn làm chuẩn. Vật chọn làm chuẩn được gọi là hệ qui chiếu. Trong tĩnh học hệ quy chiếu được chọn là hệ quy chiếu quán tính- hệ quy chiếu trong đó định luật quán tính được thoả mãn. Cân bằng đối với hệ quy chiếu quán tính được gọi là cân bằng tuyệt đối.

Trong kỹ thuật hệ quy chiếu quán tính gần đúng được chọn là quả đất.

Trong tính toán người ta chọn hệ trục tọa độ gắn liền với hệ quy chiếu, được gọi là hệ trục tọa độ quy chiếu. Với một hệ quy chiếu có thể gắn với nhiều hệ trục tọa độ quy chiếu khác nhau.

2.1.1.3. Lực

Từ những quan sát trong đời sống cũng với những kinh nghiệm và thực nghiệm người ta đi đến nhận xét rằng: nguyên nhân gây ra sự biến đối của trạng thái chuyển động cơ học, tức sự dời chỗ của các vật thể (bao gồm cả biến dạng) trong đó cân bằng chỉ là trường hợp riêng, chính là tác dụng tương hỗ giữa các vật thể- tác dụng cơ học (phân biệt với các tác dụng tương hỗ khác như hoá, nhiệt, điện,…).

Tác dụng tương hỗ cơ học được gọi là lực.

Các yếu tố đặc trưng của lực:

- Điểm đặt của lực là điểm mà vật được truyền tác dụng tương hỗ cơ học từ vật khác.

- Phương chiều của lực là phương chiều chuyển động từ trạng thái nghỉ của chất điểm (vật có kích thước bé) chịu tác dụng của lực.

- Cường độ của lực là số đo tác dụng cơ học của lực. Đơn vị của lực là Niutơn,

được ký hiệu N.

Có thể dùng véc tơ biểu diễn các đặc trưng của lực, gọi là véc tơ lực, chẳng hạn: F,Q ,… trong đó gốc của véc tơ là điểm đặt của lực, phương chiều của véc tơ biểu diễn phương chiều của lực, mô đun của véc tơ biểu diễn cường độ của lực. Giá mang véc tơ lực được gọi là đường tác dụng của lực (hình 2.1).

2.1.1.4. Các định nghĩa khác

1. Hệ lực

Hệ lực là tập hợp nhiều lực cùng tác dụng lên một vật rắn. Hệ lực gồm các lực

F1, F2 ,..., Fn

được ký hiệu là: F1, F2,..., Fn.

Dựa vào tác dụng cơ học của hệ lực ta có một số khái niệm:

- Hệ lực tương đương với hệ lực khác khi nó có tác dụng cơ học như hệ lực đó.

Hai hệ lực tương đương F1, F2,..., Fn

và 1, 2,..., n

sẽ được ký hiệu:

F1, F2,..., Fn1, 2,..., n

- Hợp lực của hệ lực là một lực duy nhất tương đương với hệ lực ấy. Gọi R là hợp lực của hệ lực F1, F2,..., Fn, ta có:

R F1, F2,..., Fn

- Hệ lực cân bằng là hệ lực nếu tác dụng lên vật rắn không làm thay đổi trạng thái chuyển động của vật có được khi không chịu tác dụng của hệ lực ấy. Nếu dưới tác dụng của hệ lực vật rắn cân bằng thì hệ lực được gọi là hệ lực cân bằng hay hệ lực tương đương với không và được ký hiệu là:

F1, F2,..., Fn 0

Dựa vào sự phân bố của các đường tác dụng của các lực thuộc hệ lực ta có:

- Hệ lực không gian bất kỳ khi đường tác dụng của các lực nằm tùy ý trong không gian.

- Hệ lực phẳng bất kỳ khi đường tác dụng của các lực nằm tùy ý trong một mặt phẳng.

- Hệ lực song song (phẳng và không gian) khi đường tác dụng của các lực song song với nhau.

- Hệ lực đồng qui (phẳng và không gian) khi đường tác dụng của các lực đi qua cùng một điểm.

- Hệ ngẫu lực (phẳng và không gian) khi hệ lực gồm các cặp lực từng đôi một song song ngược chiều cùng cường độ.

- Hệ lực phân bố: ta xét hai trường hợp của hệ lực phân bố theo chiều dài sau:

a) Cường độ lực phân bố đều: q = const

Hợp lực có trị số: R = Q = q.l và có điểm đặt cách đầu mút dầm một đoạn

d l

	Q
l 2	l 2

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 180 trang tài liệu này.

Hình 2.2

b) Cường độ lực phân bố tuyến tính: Giả sử lực phân bố dọc dầm theo quy luật tam giác có đáy là q.

	Q
2l 3	l 3

Hợp lực có trị số:

R Q 1 ql

Hình 2.3

có điểm đặt cách đầu mút dầm một đoạn

d 2 l

Từ hai trường hợp trên ta có thể kết luận: Hệ lực phân bố có phương chiều song song với phương chiều của các lực phân bố có giá t rị bằng diện tích (với tỉ lệ xích nào đó) của biểu đồ phân bố lực và đi qua trọng tâm của biểu đồ.

2. Vật tự do và vật không tự do

Vật rắn có thể thực hiện mọi di chuyển vô cùng bé từ vị trí đang xét đến vị trí lân cận của nó, được gọi là vật tự do. Trái lại, nếu một số di chuyển của vật bị cản trở bởi những vật khác thì vật đó được gọi là không tự do.

Những điều kiện cản trở di chuyển của vật khảo sát được gọi là những liên kết đặt lên vật ấy. Trong tĩnh học, chỉ khảo sát loại liên kết được thực hiện bằng sự tiếp xúc hình học giữa vật thể được khảo sát với vật thể khác, đó là những liên kết hình học. Vật không tự do còn được gọi là vật chịu liên kết, còn các vật khác cản trở vật khảo sát gọi là vật gây liên kết.

3. Lực liên kết - lực hoạt động - phản lực liên kết

Những lực đặc trưng cho tác động tương hỗ giữa các vật có liên kết với nhau qua chỗ tiếp xúc hình học được gọi là những lực liên kết. Các lực không phải là lực liên kết được gọi là lực hoạt động. Nói khác đi, lực hoạt động là những lực không bị biến mất cùng với liên kết. Lực liên kết do các vật gây liên kết tác dụng lên vật chịu liên kết được gọi là các phản lực liên kết, còn các lực do vật chịu liên kết tác dụng lên các vật gây liên kết được gọi là áp lực.

2.1.1.5. Khái niệm về mômen

1. Mômen của lực với một điểm

mo (F )

d A

Mômen của lực F đối với một điểm O, ký hiệu là

m0 F 

là một véc tơ vuông góc với mặt phẳng chứa

điểm O và lực F , có chiều sao cho khi nhìn từ đầu mút

của véc tơ xuống thấy lực F vòng quanh O theo chiều ngược kim đồng hồ, có mô đun bằng tỷ lệ với tích số F.d , trong đó d là khoảng cách từ tâm mômen O đến

đường tác dụng của lực, được gọi là tay đòn của lực F

đối với tâm mômen O (hình 2.4).

Hình 2.4

Rò ràng

m0 F  0

khi

F  0

hoặc khi đường tác

dụng của lực F qua tâm mômen O .

Ngoài ra:

m0 F  2 dt OAB.







i j k 

mo (F ) r F x y z F





x Fy

Fz 

mo (F )

A (x,y,z)

Trong đó:

OA

là véc tơ định vị của r

điểm A; x, y, z là toạ độ điểm A; Fx, Fy, Fz là các F

hình chiếu của lực F trên các trục toạ độ của hệ o 



trục toạ độ vuông góc Oxyz;

là các véc tơ 

A’ (x,y,z’)

i , j, k

đơn vị trên các trục toạ độ.

Khi các lực cùng nằm trong một mặt phẳng với điểm O thì các véc tơ mômen của các

Hình 2.5

lực đối với điểm O sẽ song song với nhau. Trong trường hợp đó người ta đưa ra khái

niệm mômen đại số của lực F đối với điểm O :

Ký hiệu:

m0 F F.d (2.1)

Dấu dương khi F vòng quanh O theo chiều ngược kim đồng hồ và có dấu âm trong trường hợp ngược lại.

2. Mômen của lực đối với một trục

Mômen của lực F đối với trục , ký hiệu là mF 

là mômen đại số của lực Fđối

với tâm O , trong đó Flà hình chiếu của lực F lên mặt phẳng vuông góc với trục , còn

O là giao điểm của trục với mặt phẳng (hình 2.5) tức là:

m(F ) mO

(F ' )

(2.1)

Rò ràng

mF  0

khi

F  0

hoặc khi F song song hoặc cắt trục tức là lực

và trục đồng phẳng.

Sự liên hệ giữa mômen của lực đối với một điểm và mômen của lực đối với một trục được thể hiện bởi định lý sau:

Định lý: Mômen của lực F đối với trục bằng hình chiếu lên trục ấy của véc

tơ mômen của lực F đối với điểm O nằm trên trục.



mF hchm0 F 

(2.3)

Ký hiệu mômen của lực F đối với các trục tọa độ là mx F ; my F ; mz F ta có:

m F m F m F 





0 y

m F m F

0 x x 



m0 z Fmz F

(2.4)

Trong đó

m0 x F ;

m0 y F;

m0 z F 

là hình chiếu của véc tơ

m0 F 

tương ứng

trên các trục tọa độ vuông góc Ox, Oy, Oz.

2.1.1.6. Ngẫu lực

F

Định nghĩa: Ngẫu lực là một hệ lực gồm hai lực song song ngược chiều và cùng cường độ.

Các đặc trưng của ngẫu lực:

- Mặt phẳng tác dụng của nó (mặt phẳng chứa hai lực thành phần);

- Chiều quay của ngẫu lực trong mặt phẳng;

- Cường độ tác dụng của ngẫu lực (mômen của ngẫu lực).

Hình 2.6

lực.

Mômen của ngẫu lực là tích số

F.d đặc trưng cho cường độ tác dụng của ngẫu

Để biểu diễn các đặc trưng của ngẫu lực người ta dùng véc tơ mômen của ngẫu lực ký hiệu là m , được xác định như sau:

- Có gốc tại mặt phẳng ngẫu lực;

- Phương: vuông góc với mặt phẳng ngẫu lực;

- Chiều: nhìn từ đầu mút của véc tơ ấy xuống mặt phẳng ngẫu lực thấy chiều quay của ngẫu lực ngược chiều quay kim đồng hồ;

- Mô đun bằng mômen ngẫu lực (hình 2.6).

Trong trường hợp riêng khi xét tác dụng của ngẫu lực trong mặt phẳng thì tác dụng của nó hoàn toàn được đặc trưng bằng đại số mômen của ngẫu lực.

Đại số mômen của ngẫu lực, ký hiệu là m , là lượng đại số:

m m

m lấy dấu dương khi ngẫu lực có chiều quay dương và lấy dấu trừ lúc ngược lại.

Ta có thể biểu diễn ngẫu lực chỉ bằng vòng có mũi tên (Hình 2.7).

2.1.2. Các định luật tĩnh học

2.1.2.1. Định luật 1: Định luật về hai lực cân bằng

Hình 2.7

Điều kiện cần và đủ để cho hệ hai lực cân bằng là chúng có cùng đường tác dụng, hướng ngược chiều nhau và có cùng cường độ.

Hai lực thỏa mãn định luật 1 được gọi là hai lực cân bằng (hình 2.8). Định luật 1 đưa ra một tiêu chuẩn về cân bằng. Nói khác đi, để biết một hệ lực đã cho cân bằng hay không ta cần chứng minh rằng hệ lực ấy tương đương với hai lực cân bằng.

F

A B

F

A B

Hình 2.8

2.1.2.2. Định luật 2: Định luật thêm bớt hai lực cân bằng

Tác dụng của hệ lực không thay đổi nếu ta thêm vào hoặc bớt đi hai lực cân bằng.