mở đầu: GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC A. Mục tiêu: Sau khi học xong bài này, ngƣời học có khả năng: - Khái quát đƣợc nội dung môn học - Nắm đƣợc các yêu cầu của môn học - Xác định đƣợc tầm quan trọng của môn học để có thái độ học tập đúng đắn. MỤC TIÊU MÔN HỌC 1. Kiến thức - Trình bày đƣợc các khái niệm cơ bản trong cơ học kỹ thuật - Trình bày đƣợc phƣơng pháp tổng hợp và phân tích lực - Tính toán biến dạng, kiểm tra bền khi thanh chịu kéo, nén, cắt dập, xoắn, uốn.
Kỹ năng - Tính toán đƣợc các thông số nội lực, ứng suất và biến dạng của vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn của các bài toán đơn giản - Chuyển đổi đƣợc các khớp, khâu, các cơ cấu truyền động thành các sơ đồ truyền động đơn giản - Trình bày đƣợc các cấu tạo, nguyên lý làm việc và phạm vi ứng dụng của các cơ cấu truyền động cơ bản (truyền động bánh răng, bánh đai, xích). Thái độ - Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận. - Năng lực tự chủ và trách nhiệm. - Chấp hành nghiêm túc các quy định về giờ học và làm đầy đủ các bài tập về nhà.
* Điều kiện đƣợc thi kết thúc môn: - Tham gia ít nhất 70% số giờ của môn học. - Điểm trung bình chung không dƣới 5,0. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 1. Khái niệm cơ học lý thuyết- tĩnh học.
Đối tƣợng nghiên cứu: Vật rắn tuyệt đối b. Nôi dung: - Các tiên đề tĩnh học - Lực - Mômen c. Mục tiêu + Trình bày đƣợc các khái niệm cơ bản trong cơ học. 5 + Trình bày đƣợc phƣơng pháp tổng hợp và phân tích lực.
+ Phân tích đƣợc chuyển động của vật rắn. + Tính toán đƣợc các áp lực, phản lực theo yêu cầu. Khái niệm sức bền vật liệu a. Đối tƣợng nghiên cứu: Các thanh có tiết diện mặt cắt bất kỳ chịu tải trọng b.
Nội dung: - Kéo – nén (đúng tâm) - Cắt – dập. - Xoắn thuần túy - Uốn c. Mục tiêu: + Trình bày đƣợc các khái niệm cơ bản trong sức bền vật liệu. + Tính toán đƣợc các thông số nội lực, ứng suất và biến dạng của vật chịu kéo, nén, cắt, dập, xoắn, uốn của các bài toán đơn giản 3.
Đối tƣợng nghiên cứu: Các khâu, khớp, chuỗi, cơ cấu, chi tiết máy b. Nội dung: - Truyền động đai - Truyền động xích - Truyền động bánh răng c. Mục tiêu: + Trình bày đƣợc các khái niệm cơ bản trong chi tiết máy + Giải thích đƣợc các khái niệm về khâu, chi tiết máy, khớp động, chuỗi động, cơ cấu, máy + Trình bày đƣợc các cấu tạo, nguyên lý làm việc và phạm vi ứng dụng của các cơ cấu truyền động cơ bản Tài liệu tham khảo: - Giáo trình môn học Cơ ứng dụng do Tổng cục dạy nghề ban hành - Đỗ Sanh - Giáo trình Cơ ứng dụng - NXB GD - 2002 - Nguyễn Khang - Cơ học ứng dụng - NXB GD – 2005 - Giáo trình cơ kỹ thuật ( phần tĩnh học, động học ) Nguyễn Trọng ( chủ biên ), Tổng danh đạo, Lê Thị Hoàng Yến – Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật. - Cơ kỹ thuật, nhà xuất bản Giáo dục.
Giáo trình cơ kỹ thuật, vụ trung học chuyên nghiệp và dạy nghề, Nhà xuất bản Giáo dục Chƣơng 1: CƠ HỌC LÝ THUYẾT - TĨNH HỌC 6 Bài 1: CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC A. Mục tiêu: - Trình bày đƣợc đối tƣợng nghiên cứu của cơ học lý thuyết - Trình bày đƣợc các khái niệm cơ bản về vật rắn tuyệt đối, lực, cách biểu diễn lực, các tiên đề tĩnh học. - Trình bày các khái niệm cơ bản về liên kết và phản lực liên kết. - Biết đƣợc những liên kết cơ bản và giải phóng liên kết.
- Phân tích đầy đủ và chính xác các lực tác dụng lên vật và giải phóng chúng khỏi liên kết B. VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI: Vật rắn tuyệt đối là vật mà khoảng cách bất kỳ giữa hai điểm nào của vật cũng luôn không đổi tức là vật có dạng hình học của vật không đổi. Trong thực tế không có vật rắn tuyệt đối, khi tác dụng lực vào một vật thì khoảng cách giữa hai điểm bất kỳ đã chọn trƣớc có thay đổi nhƣng để đơn giản khi tính toán ngƣời ta xem là vật rắn tuyệt đối. CÁC TIÊN ĐỀ TĨNH HỌC: 1 Tiên đề 1: Tiên đề về hai lực cân bằng F1 F2 F1 F2 A B A B Hình 1-1 Điều kiện cần và đủ để hai lực tác dụng lên một vật rắn đƣợc cân bằng là chúng phải trực đối nhau.
Tiên đề 2: Tiên đề thêm, bớt hai lực cân bằng. (hình 1-1) Tác dụng của một hệ lực lên một vật rắn không thay đổi khi thêm vào ( hay bớt đi ) hai lực cân bằng nhau. Hệ quả: Tác dụng của lực lên một vật rắn không thay đổi khi trƣợt lên đƣờng tác dụng của nó. 3 Tiên đề 3: Tiên đề hình bình hành lực (hình 1-2) Hai lực đặt tại một điểm tƣơng đƣơng với một lực đặt tại điểm đó và đƣợc biểu diễn bởi đƣờng chéo hình bình hành mà hai cạnh là hai cạnh đã cho.
4 Tiên đề 4: Tiên đề tƣơng tác (hình 1-3) Lực tƣơng tác và phản lực là hai lực trực đối. LIÊN KẾT VÀ PHẢN LỰC LIÊN KẾT 1 Vật liên kết và vật chịu liên kết. Gọi là vật tự do khi các di chuyển của nó không bị các vật khác cản trở, vật tự do còn đƣợc gọi là vật không chịu liên kết. Ngƣợc lại, vật không tự do khi một vài phƣơng chuyển động của nó bị cản trở, vật không tự do còn đƣợc gọi là vật chịu liên kết hay là vật khảo sát.
Những điều kiện cản trở chuyển động của vật đƣợc gọi là liên kết, những điều kiện đó đƣợc thể hiện bằng sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai vật. Ví dụ: quyển sách đặt trên bàn thì quyển sách là vật khảo sát và bàn là vật gây liên kết. 2 Phản lực liên kết: Do tác dụng tƣơng hỗ, ở mối liên kết có một lực tác dụng vào vật khảo sát ( do lực gây liên kết đặt vào) chính lực này đã ngăn trở chuyển động của vật, ta gọi là phản lực liên kết. Phản lực liên kết chỉ xuất hiện để cản trở chuyển động của vật.
Các quy tắc của phản lực: + Phản lực nằm ngƣợc với hƣớng mà theo đó chuyển động bị cản trở NB + Nếu theo một phƣơng nào đó NA chuyển động không bị cản trở ( phƣơng tiếp tuyến ) thì có nghĩa là N B phản lực vuông góc với phƣơng đó ( vì theo phƣơng đó không có phản lực ) A Phản lực có các tính chất: Hình 1-4 Đƣợc đặt lên vật khảo sát ở chỗ tiếp xúc N với vật gây liên kết. F2 Cùng phƣơng và ngƣợc chiều với R chuyển động bị cản trở của vật khảo sát. Trị số phụ thuộc vào các lực tác dụng F2 F lên vật khảo sát. Hình 1-2 Hình 1-3 Các liên kết cơ bản: a.
Liên kết hoàn toàn trơn (hay liên kết tựa) ( không có ma sát ) (hình 1-4) Liên kết hoàn toàn trơn ( còn gọi là liên kết tựa ) cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng vuông góc với mặt tiếp xúc chung giữa vật khảo sát và vật gây liên kết. Vì thế phản lực có phƣơng vuông góc với mặt tiếp xúc chung, có chiều đi về phía vật khảo sát. Liên kết mềm: (hình 1-5) Liên kết mềm cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng của dây. Phản lực có phƣơng theo dây, ký hiệu : T A SC SA B y c.
Liên kết thanh: (hình 1-6) Liên kết thanh cản trở vật khảo MA sát chuyển động theo phƣơng XA của thanh. A Phản lực có phƣơng dọc theo thanh, ký hiệu S. Liên kết bản lề (hình 1-7) hình 1-7 Gối đỡ bản lề di động: Phản lực của gốiđỡ bản lề di động có phƣơng nhƣ liên kết tựa, đặt ở tâm bản lề. Ký hiệu Y (ổ bi máy suốt ) Gối đỡ bản lề cố định: Bản lề cố định cản trở vật khảo sát chuyển động theo phƣơng nằm ngang và phƣơng thẳng đứng.
Vì vậy phản lực có hai thành phần X và Y. 4 Giải phóng liên kết: Khi khảo sát một vật rắn, ta phải tách vật rắn ra khỏi các liên kết và xác định hệ lực tác dụng lên vật rắn đó. Muốn thế ta lần lƣợt thay thế các liên kết bằng các phản lực tƣơng ứng, công việc đó đƣợc gọi là giải phóng liên kết. a) y y A B N N B T TA TB b) y R Y B x P X P Hình 1-5 Hình 1-7 9 Ví dụ Quả cầu đồng chất có trọng lƣợng P đƣợc treo vào mặt tƣờng nhẵn thẳng đứng nhờ dây OA.
Hãy đặt tất cả các lực tác dụng lên quả cầu. Bài giải Khảo sát quả cầu. Các lực tác dụng lên quả cầu có: Trọng lực P đặt tại tâm O và hƣớng thẳng đứng xuống dƣới. Phản lực liên kết tựa N C của tƣờng đặt tại C, hƣớng vào tâm quả cầu.
Lực căng T đặt tại O hƣớng về A Nhƣ vậy, hệ lực tác dụng lên quả cầu là A ( P, N C , T ). Chú ý: T Để cho gọn, sau này ta vẽ ngay các phản lực và lực đã cho vào hình vẽ có cả các liên kết. N Câu hỏi, bài tập: B O 1. Lất một vài ví dụ minh họa lực tác dụng và phản lực.
Ngƣời ta biểu diễn một lực có giá trị 300N bằng một độ dài 10mm. Hỏi một lực có độ dài P 18mm sẽ có giá trị là bao nhiêu? Hình ví dụ Câu hỏi: 1. Khi nào vật được coi là vật rắn tuyệt đối. Lực là gì? Cách biểu diễn một lực.
Điều kiện để hai lực tác dụng vào một vật rắn đƣợc cân bằng? Bài tập: 1. Ngƣời ta biểu diễn một lực có trị số 300N bằng độ dài 10mm. Vậy một lực có độ dài 18mm có trị số là bao nhiêu? ĐS: 540N 2. Ở điểm A của giá gồm hai thanh AB và AC ngƣời ta treo vật có trọng lƣợng P.
Hãy xác định hệ lực tác dụng lên mút A. Thanh đồng chất AB có trọng lƣợng P đƣợc treo vào một điểm cố định C bởi hai dây AC và BC. Hãy xác định hệ lực tác dụng lên thanh AB. Thanh đồng chất AB có trọng lƣợng P, ở A bắt bản lề cố định và tựa lên mặt cầu nhẵn ở C.
Xác định hệ lực tác dụng lên thanh AB. Xác định hệ lực tác dụng lên dầm AB, biết dầm có trọng lƣợng P.