Trả lời nhanh
Bài 6 gồm hai nhóm kiến thức. Truyền chuyển động có hai bộ truyền: ăn khớp (bánh răng, xích) và đai. Tỉ số truyền i = n1/n2, bằng Z2/Z1 với bánh răng và D2/D1 với bánh đai. Biến đổi chuyển động có hai cơ cấu: tay quay con trượt (quay ⇄ tịnh tiến) và tay quay thanh lắc (quay ⇄ lắc).
1. Vì sao cần truyền và biến đổi chuyển động?
Trong máy, nơi tạo ra chuyển động (thường là động cơ hoặc sức người) hiếm khi nằm sát bộ phận cần làm việc. Vì vậy ta cần hai việc:
- Truyền chuyển động: đưa chuyển động từ bộ phận dẫn tới bộ phận bị dẫn, có thể làm nhanh lên, chậm đi hoặc giữ nguyên tốc độ quay.
- Biến đổi chuyển động: đổi dạng chuyển động, ví dụ từ quay tròn thành đi lại thẳng, hoặc từ đi lại thành quay.
Ví dụ quen thuộc: khi em đạp xe, chuyển động quay của bàn đạp được truyền qua xích tới bánh sau. Đây là truyền chuyển động, dạng chuyển động vẫn là quay.
2. Truyền chuyển động
2.1. Truyền động ăn khớp
Cấu tạo: gồm một cặp bánh răng ăn khớp trực tiếp với nhau, hoặc một cặp đĩa xích nối với nhau bằng xích. Bánh thứ nhất là bánh dẫn (kí hiệu 1), bánh thứ hai là bánh bị dẫn (kí hiệu 2).
Nguyên lí: các răng của bánh dẫn đẩy răng (hoặc mắt xích) của bánh bị dẫn nên bánh bị dẫn quay theo, không bị trượt. Gọi Z là số răng, n là tốc độ quay (vòng/phút). Tỉ số truyền được tính:
i = n1/n2 = Z2/Z1
Hiểu đơn giản: bánh nào có ít răng hơn thì quay nhanh hơn. Hai bánh răng ăn khớp trực tiếp quay ngược chiều nhau. Với bộ truyền xích, hai đĩa xích quay cùng chiều.
| Giá trị i | Quan hệ tốc độ | Tên gọi |
|---|---|---|
| i = 1 | n1 = n2 | Giữ nguyên tốc độ |
| i > 1 | n2 < n1 | Giảm tốc |
| i < 1 | n2 > n1 | Tăng tốc |
Ưu điểm: truyền được công suất lớn, tỉ số truyền chính xác vì không trượt, làm việc bền. Nhược điểm: chế tạo và lắp ghép phức tạp hơn, có tiếng ồn, cần bôi trơn.
2.2. Truyền động đai
Cấu tạo: gồm bánh dẫn, bánh bị dẫn và dây đai quàng qua hai bánh. Hai trục có thể đặt xa nhau.
Nguyên lí: dây đai căng trên hai bánh, nhờ lực ma sát giữa đai và bánh đai mà chuyển động quay được truyền đi. Gọi D là đường kính bánh đai. Khi bỏ qua sự trượt của đai:
i = n1/n2 = D2/D1
Cách xét i > 1, i = 1, i < 1 giống bộ truyền ăn khớp. Bánh có đường kính nhỏ hơn thì quay nhanh hơn.
Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, chạy êm, truyền giữa hai trục xa nhau, nếu quá tải thì đai trượt nên bảo vệ được máy. Nhược điểm: đai có thể trượt nên tỉ số truyền không chính xác tuyệt đối, đai bị giãn theo thời gian, không truyền được công suất quá lớn.
2.3. So sánh nhanh hai bộ truyền
| Tiêu chí | Truyền động ăn khớp | Truyền động đai |
|---|---|---|
| Chi tiết truyền | Răng (bánh răng) hoặc xích | Dây đai |
| Cách truyền | Ăn khớp răng | Ma sát |
| Công thức | i = Z2/Z1 | i = D2/D1 |
| Có trượt không | Không | Có thể trượt |
| Ví dụ | Hộp số, xe đạp (xích) | Máy khâu, máy bơm dùng đai |
3. Biến đổi chuyển động
Khi dạng chuyển động của bộ phận làm việc khác với dạng chuyển động của nguồn dẫn, ta cần một cơ cấu biến đổi. Bài học giới thiệu hai cơ cấu: tay quay con trượt và tay quay thanh lắc.
3.1. Cơ cấu tay quay con trượt
Cấu tạo: gồm 4 bộ phận là tay quay (1), thanh truyền (2), con trượt (3) và giá đỡ (4).
Nguyên lí: tay quay (1) quay quanh trục A, đầu B của thanh truyền (2) chạy theo vòng tròn, đầu kia kéo con trượt (3) chuyển động tịnh tiến qua lại trên giá đỡ (4). Như vậy chuyển động quay biến thành chuyển động tịnh tiến. Cơ cấu cũng làm ngược lại được: nếu con trượt là bộ phận dẫn (như pít-tông trong động cơ) thì tay quay quay tròn.
Ứng dụng: động cơ đốt trong (pít-tông đẩy làm trục khuỷu quay), máy cưa gỗ, máy dập.
3.2. Cơ cấu tay quay thanh lắc
Cấu tạo: gồm tay quay (1), thanh truyền (2), thanh lắc (3) và giá đỡ (4).
Nguyên lí: tay quay (1) quay quanh trục A, thanh truyền (2) nối tay quay với thanh lắc (3). Thanh lắc không quay tròn mà lắc qua lại quanh trục D trong một góc nhất định. Cơ cấu biến chuyển động quay thành chuyển động lắc. Ngược lại, nếu thanh lắc là bộ phận dẫn thì tay quay quay tròn.
Ứng dụng: máy khâu đạp chân (bàn đạp lắc làm bánh đà quay), cần gạt nước trên kính ô tô, quạt lắc đầu.
3.3. Phân biệt hai cơ cấu
| Tiêu chí | Tay quay con trượt | Tay quay thanh lắc |
|---|---|---|
| Bộ phận thứ 3 | Con trượt | Thanh lắc |
| Chuyển động của bộ phận này | Tịnh tiến thẳng qua lại | Lắc quanh một trục cố định |
| Ví dụ | Động cơ đốt trong | Máy khâu đạp chân |
4. Thực hành: tháo lắp và tính tỉ số truyền
- Chuẩn bị: mô hình bộ truyền và biến đổi chuyển động; dụng cụ như kìm, tua vít, mỏ lết, thước (hoặc thước cặp) để đo đường kính, bút ghi chép.
- Nội dung: tháo, lắp lại mô hình; xác định số răng hoặc đường kính hai bánh và tính tỉ số truyền.
- Yêu cầu kĩ thuật: tháo lắp đúng cấu trúc, các chi tiết đủ và đúng vị trí; sau khi lắp mô hình chuyển động nhẹ nhàng, êm; tính đúng tỉ số truyền.
Các bước thực hiện gợi ý:
- Quan sát mô hình, nhận biết bánh dẫn, bánh bị dẫn, các chi tiết nối.
- Tháo từng bộ phận theo thứ tự, sắp xếp chi tiết gọn gàng.
- Đếm số răng Z (hoặc đo đường kính D) của từng bánh, ghi vào bảng.
- Tính i theo công thức phù hợp, kết luận tăng tốc hay giảm tốc.
- Lắp lại theo thứ tự ngược với lúc tháo, quay thử bằng tay để kiểm tra độ êm.
Lưu ý an toàn: dùng đúng cỡ dụng cụ, không để tay kẹt giữa các bánh răng khi quay thử.
5. Mẹo nhớ và lỗi sai thường gặp
- Mẹo nhớ: i luôn viết “dẫn trên bị dưới” về tốc độ (n1/n2), còn về số răng hay đường kính thì ngược lại, “bị trên dẫn dưới” (Z2/Z1, D2/D1).
- Nhầm i > 1 là tăng tốc. Thực ra i > 1 nghĩa là n2 nhỏ hơn n1, tức giảm tốc.
- Đảo vị trí bánh dẫn và bánh bị dẫn khi thay số, làm i bị nghịch đảo. Hãy xác định rõ bánh 1 là bánh nào trước khi tính.
- Nhầm tay quay con trượt với tay quay thanh lắc. Chỉ cần hỏi: bộ phận cuối đi thẳng (con trượt) hay lắc quanh một trục (thanh lắc)?
- Quên đơn vị: tốc độ n tính bằng vòng/phút, tỉ số truyền i không có đơn vị.
6. Bài luyện tập có đáp án
Bài 1. Bánh răng dẫn có 20 răng quay 300 vòng/phút, ăn khớp với bánh bị dẫn có 60 răng. Tính i và n2.
Đáp án: i = Z2/Z1 = 60/20 = 3 > 1 nên giảm tốc. n2 = n1/i = 300/3 = 100 vòng/phút.
Bài 2. Bánh đai dẫn đường kính 120 mm quay 400 vòng/phút, bánh bị dẫn đường kính 60 mm. Bộ truyền tăng hay giảm tốc? Tính n2.
Đáp án: i = D2/D1 = 60/120 = 0,5 < 1 nên tăng tốc. n2 = n1/i = 400/0,5 = 800 vòng/phút.
Bài 3. Đĩa xích của một chiếc xe đạp có 45 răng, líp (đĩa xích sau) có 15 răng. Đạp bàn đạp 1 vòng thì bánh sau quay mấy vòng?
Đáp án: đĩa trước là bánh dẫn, i = 15/45 = 1/3, nên n2 = 3n1. Bàn đạp quay 1 vòng thì bánh sau quay 3 vòng.
Bài 4. Chọn cơ cấu thích hợp: (a) pít-tông trong xi lanh làm trục khuỷu quay; (b) bàn đạp máy khâu lắc làm bánh đà quay.
Đáp án: (a) tay quay con trượt, vì pít-tông chuyển động tịnh tiến; (b) tay quay thanh lắc, vì bàn đạp lắc quanh một trục.
7. Tóm tắt cần nhớ
- Truyền chuyển động: ăn khớp (bánh răng, xích) và đai.
- i = n1/n2 = Z2/Z1 = D2/D1; i > 1 giảm tốc, i < 1 tăng tốc, i = 1 giữ nguyên tốc độ.
- Biến đổi chuyển động: tay quay con trượt (quay ⇄ tịnh tiến), tay quay thanh lắc (quay ⇄ lắc).
Xem thêm các bài liên quan
- Giải SGK Công nghệ 8 Bài 6: Truyền và biến đổi chuyển động
- Sách bài tập Công nghệ 8 Bài 6
- Lý thuyết Bài 5: Gia công cơ khí
- Lý thuyết Bài 7: Ngành nghề phổ biến trong lĩnh vực cơ khí
- Tổng hợp lý thuyết Công nghệ 8 Chân trời sáng tạo
Câu hỏi thường gặp
Công thức tính tỉ số truyền của bánh răng và bánh đai là gì?
Với bánh răng: i = n1/n2 = Z2/Z1. Với bánh đai: i = n1/n2 = D2/D1. Trong đó bánh 1 là bánh dẫn, bánh 2 là bánh bị dẫn, Z là số răng, D là đường kính, n là tốc độ quay (vòng/phút).
Tỉ số truyền i lớn hơn 1 thì tăng tốc hay giảm tốc?
Giảm tốc. Khi i > 1 thì n1 > n2, bánh bị dẫn quay chậm hơn bánh dẫn. Ngược lại i < 1 là tăng tốc, i = 1 là giữ nguyên tốc độ.
Tay quay con trượt và tay quay thanh lắc khác nhau ở điểm nào?
Tay quay con trượt biến chuyển động quay thành tịnh tiến (con trượt đi thẳng qua lại), như động cơ đốt trong. Tay quay thanh lắc biến chuyển động quay thành chuyển động lắc quanh một trục, như máy khâu đạp chân.
Truyền động đai khác truyền động ăn khớp thế nào?
Truyền động đai dùng ma sát giữa dây đai và bánh đai, êm, truyền giữa các trục xa nhau nhưng có thể trượt. Truyền động ăn khớp dùng răng hoặc xích ăn khớp nên không trượt, tỉ số truyền chính xác và truyền được công suất lớn hơn.