Chương 1: Cơ học lý thuyết 11 11 1. Những khái niệm cơ bản và các 1 1 tiên đề tĩnh học 2. Hệ lực phẳng đồng qui và hệ lực 3 3 phẳng song song – Ngẫu lực 3. Mô men của một lực đối với một 0.
Chuyển động của điểm và vật rắn 3 3 6. Các tiên đề cơ bản của động lực 1 1 học – Lực quán tính 7. Công và công suất 2 2 3 Chương 2: Sức bền vật liệu 10 9 1 1. Những khái niệm cơ bản về sức 1 1 bền vật liệu 2.
Kéo và nén 2 2 3. Thanh chịu xoắn thuần tuý 2 2 5. Uốn phẳng thanh thẳng 4 3 1 4 Chương 3: Chi tiết máy 8 7 1 1. Những khái niệm cơ bản về cơ cấu 0.
Cơ cấu tay quay con trượt 1 1 3. Cơ cấu bánh răng 1 1 4. Cơ cấu truyền động đai 1 1 5. Cơ cấu truyền động cam 0.
Cơ cấu truyền động xích 1 1 7. Các cơ cấu truyền động khác 1 1 8. Trục và ổ trục 2 1 1 Tổng cộng 30 28 2 7 CHƢƠNG 1. CƠ HỌC LÝ THUYẾT Mã số của chƣơng 1:MH 09-01 Giới thiệu: Cơ học lý thuyết nghiên cứu về cơ học của vật rắn bao gồm ba phần: - Tĩnh học: Nghiên cứu trạng thái cân bằng của vật rắn dưới tác dụng của các lực.
Trong phần này chỉ nghiên cứu các hệ lực phẳng đặc biệt trong đó tập chung vào hai vấn đề chính đó là thu gọn hệ lực về dạng đơn giản nhất và thiết lập các điều kiện cân bằng của hệ lực. - Động học: Nghiên cứu chuyển động của chất điểm và vật rắn trong đó thiết lập phương trình chuyển động và tìm các đại lượng đặc chưng cho chuyển động đó là quãng đường, vận tốc, gia tốc trong chuyển động của chất điểm và chuyển động cơ bản của vật rắn. - Động lực học: Nghiên cứu chuyển động của chất điểm và vật rắn dưới tác dụng của lực. Tính công và năng lượng của chuyển động Mục tiêu: - Trình bày được các tiên đề, khái niệm và cách biểu diễn lực ; các loại liên kết cơ bản - Trình bày được phương pháp xác định các đại lượng đặc trưng trong chuyển động của điểm và vật rắn; - Trình bày được các tiên đề về động lực học và phương pháp xác định các thông số động động lực học học của điểm và vật rắn; - Thiết lập được điều kiện cân bằng và tính toán được các bài toán về cân bằng của hệ lực phẳng đồng qui và hệ lực phẳng song song; - Phân tích được chuyển động của điểm và vật rắn; - Tính toán được năng lượng phát sinh trong quá trình chuyển động của điểm và vật rắn; - Tuân thủ các quy định, quy phạm về cơ học lý thuyết.
Những khái niệm cơ bản và các tiên đề tĩnh học 1.Những khái niệm cơ bản. Vật rắn tuyệt đối. Vật rắn tuyệt đối là vật có khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ thuộc vật luôn không đổi. Hay nói đơn giản vật rắn tuyệt đối là vật có hình dạng hình học không đổi trong suốt quá trình chịu lực.
Trong thực tế các vật rắn khi chịu lực đều bị biến dạng xong nếu vật rắn có biến dạng rất nhỏ không đáng kể so với kích thước của vật ta có thể bỏ qua trong trường hợp đó vật có thể coi như là vật rắn tuyệt đối đểnghiên cứu hiện tượng đơn giản hơn. Định nghĩa Lực là tác dụng tương hỗ giữa các vật mà kết quả là gây nên sự biến đổi trạng thái chuyển động của các vật đó. Thí dụ: Quả bóng đang nằm yên, dùng chân đá vào quả bóng, quả bóng sẽ chuyển động. Các yếu tố của lực Lực được đặc trương bởi ba yếu tố: - Điểm đặt: Là điểm thuộc vật mà tại đó lực tác dụng và truyền tới vật.
- Phương và chiều:Phương và chiều của lực biểu diễn khuynh hướng chuyển động mà lực gây cho vật - Cường độ (Còn gọi là trị số của lực hoặc độ lớn của lực): Biểu thị độ mạnh yếu của lực, nó chính là độ lớn của lực so với lực nhận làm đơn vị. Đơn vị để đo trị số của lực là Niu tơn, ký hiệu là N. Bội số của Niu tơn là Ki lô Niu tơn ký hiệu kN, Mê gaNiu tơn ký hiệu MN 1MN = 103 kN =106 N Ký hiệu độ lớn của lực: F, P,Q. Thí dụ: F = 10 kN, P = 20 N.
Biểu diễn lực x B Lực là một đại lượng véc tơ. Véc tơ lực là A một đoạn thẳng có hướng (hình 1.1 - Điểm gốc A của véc tơbiểu diễn điểm đặt của lực. - Phương, chiều của véc tơ biểu diễn phương, chiều của lực - Độ dài của véc tơ biểu diễn độ lớn của lực theo tỉ lệ xích đã chọn. Đường thẳng x-x chứa véc tơ lực gọi là đường tác dụng của lực (giá của lực).
Vectơ lực được ký hiệu là 𝐹 , 𝑃, 𝑄… 1. Trạng thái cân bằng Trạng thái cân bằng là trạng thái vật rắn đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. Một số định nghĩa khác a. Hai lực trực đối:Là hai lực có cùng đường tác F’ F dụng, cùng trị số nhưng ngược chiều nhau (hình 1.
Hệ lực: Là tập hợp các lực cùng tác dụnglên một vật rắn (hình 1. Hệ lực tương đương: Hai hệ lực được gọi làtương đương khi chúng gây ra cho một vật rắncác trạng thái chuyển động như nhau Ký hiệu: (𝐹1 , 𝐹2 , …. Hệ lực cân bằng: Là hệ khi tác dụng lên vật rắn không làm thay đổi trạng thái chuyển động của vật ấy hay là hệ lực tương đương 0 Ký hiệu: (𝐹1 , 𝐹2 , …. Hợp lực:Là một lực duy nhất tương đương với tác dụng của hệ lực (hình 1.
Các tiên đề tĩnh học 1. Tiên đề 1(tiên đề về hai lực cân bằng) Điều kiện cần và đủ để hai lực cùng tác dụng lên một vật rắn cân bằng là chúng phải trực đối (hình 1. Tiên đề 2(tiên đề thêm bớt hai lực cân bằng) 10 Tác dụng của hệ lực không thay đổi nếu ta thêm vào hoặc bớt đi hai lực cân bằng. Nếu (𝐹 , 𝐹 ’) là hai lực cân bằng thì:(𝐹1 , 𝐹2 , ….6a) F1 F2 F1 F2 F ~ F’ Fn Fn F3 F3 Hình 1.6a Nếu hệ có hai lực 𝐹1 , 𝐹2 cân bằng thì: (𝐹1 , 𝐹2 , ….6b) F3 F4 F3 F4 F1 F2 ~ Fn Fn F5 F5 Hình 1.6b * Hệ quả: Tác dụng của lực không thay đổi khi ta trượt lựctrên đường tác dụng của nó.
Chứng minh: Giả sử có một lực𝐹 tác dụng lên vật tại điểm A, trên đường tác dụng của lực𝐹 , tại điểm B, ta đặt vào đó hai lực cân bằng𝐹1 và 𝐹2. Các lực này cùng phương, cùng cường độ với lực 𝐹. Theo tiên đề 2ta có:𝐹 ~(𝐹, 𝐹1 , 𝐹2 ) Nhưng hai lực𝐹 và 𝐹1 lại tạo thành hệ hai lực cân bằng và do đó, theo tiên đề 2 ta lại bớt hai lực này đi. Vậy, ta có: 𝐹 = 𝐹2 Như vậy 𝐹2 chính là𝐹 đã trượt từ A tới B(hình 1.Tiên đề 3(tiên đề hình bình hành lực) Hệ hai lực cùng đặt tại một điểm tương đương với một lực đặt tại điểm đặt chung ấy và được biểu diễn bằng vectơ đường chéo hình bình hành mà hai cạnh là hai vectơ biểu diễn các lực đã cho(hình 1.
11 Hai lực 𝐹1 và 𝐹2 cùng đặt tại điểm O thì ta có: 𝑅 = 𝐹1 + 𝐹2 F1 R O F2 Hình 1. Tiên đề 4(tiên đề tác dụng và phản tác dụng) Lực tác dụng và lực phản tác dụng giữa hai vật là hai lực có cùng cường độ, cùng đường tác dụng nhưng ngược chiều nhau (hình 1. N * Chú ý rằng lực tác dụng và lực phản tácdụng không phải là hai lực cân bằng vì chúng không cùng tác dụng lên một vật. Liên kết và phản lực liên kết Hình 1.
Vật tự do và vật chịu liên kết Vật tự do là vật có thể chuyển động tuỳ ý theo mọi phương trong không gian mà không bị cản trở (Thí dụ: quả bóng bay tự do trong không gian) Vật chịu liên kết là vật có một hoặc một vài phương trong không gian bị cản trởchuyển động (Thí dụ: quả bóng bay được buộc vào sợi dây và được buộc vào một điểm cố định khi đó quả bóng bay là vật chịu sự liên kết) 1. Liên kết và phản lực liên kết Liên kết là những điều kiện cản trở chuyển động của vật. Vật gây ra sự cản trở chuyển động của vật khảo sát gọi là vật gây liên kết. (Trong ví dụ trên thì sợi dây là kiên kết, còn điểm cố định thuộc vật nào đó thì vật đó là vật gây liên kết) Do tác dụng tương hỗvật chịu liên kết tác dụng lên vật gây liên kết một lực thì vật gây liên kếtcũng tác dụng lên vật chịu liên kết một lực,lực đó được gọi là phản lực liên kết.
Tính chất của phản lực liên kết: Có điểm đặt ở vật chịu liên kết(vật khảo sát) tại vị trí tiếp xúc chung, cùng phương, ngược chiều với chiều chuyển động bị cản trở, có độ lớn phụ thuộc vào lực tác dụng. Chú ý: Khi liên kết cản chở chuyển động của vật theo nhiều chiều thì phương chiều của phản lực cũng chưa biết, lúc đó ta cần phân tích phản lực liên kết ra thành các phương cơ bản và giả định chiều cho các thành phần phản lực liên kết. Phương và chiều đúng của nó chỉ được xác định sau khi giải xong bài toán. Một số loại liên kết thƣờng gặp a.
Liên kết tựa. 12 Là loại liên kết mà các vật chỉ có tác dụng đỡ lấy nhau. Trong trường hợp này, chuyển động của vật theo phương vuông góc với mặt tiếp xúc chung của liên kết là bị cản trở. Phản lực là một lực hướng theo phương pháp tuyến của mặt tiếp xúc chung của liên kết, có chiều hướng từ vật gây liên kết vào vật khảo sát (hình 1.
Trong loại liên kết này chỉ có một yếu tố chưa biết đó là trị số của lực. Liên kết dây mềm không dãn. Loại liên kết này cản trở chuyển động của vật khảo sát theophương căng của dây. Phản lực liên kết hướng dọc theo dây, chiều của nó từ vật khảo sát đi ra, điểm đặt trên vật tại vị trí liên kết giữa dây và vật (hình1.
Liên kết bản lề phẳng. Có hai loại liên kết bản lề là: Gối đỡ bản lề di động và gối đỡ bản lề cố định. * Gối đỡ bản lề di động (hình 1. Đối với loại gối đỡ này chỉ cho phép vật khảo sát quay quanh trục bản lề và di chuyển song song với mặt phẳng tựa.
Liên kết này có chuyển động của vật tựa theo phương pháp tuyến bị cản trở.