zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 3 - PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Báo xấu

20
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 3 - Các vấn đề kỹ thuật và phương thức trao đổi thông tin" trình bày các nội dung kiến thức sau đây: tổng quan, tiếp cận chung để giải quyết một vấn đề kỹ thuật, các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi, các chữ số có nghĩa, sự thống nhất kích thước, kỹ thuật ước lượng, phương thức trao đổi thông tin trong kỹ thuật. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhập môn Kỹ thuật cơ khí: Chương 3 - PGS.TS. Bùi Ngọc Tuyên

9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Chương 3. Các vấn đề kỹ thuật và phương thức trao đổi thông tin 3.1. Tổng quan 3.2. Tiếp cận chung để giải quyết một vấn đề kỹ thuật 3.3. Các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi 3.3.1. Đơn vị đo cơ sở 3.3.2. Hệ thống đơn vị đo quốc tế 3.3.3. Hệ thống đơn vị đo của Mỹ 3.3.4. Chuyển đổi các hệ thống đơn vị đo 3.4. Các chữ số có nghĩa 3.5. Sự thống nhất kích thước 3.6. Kỹ thuật ước lượng 3.7. Phương thức trao đổi thông tin trong kỹ thuật 3.7.1. Trao đổi bằng văn bản 3.7.2. Trao đổi bằng đồ họa 3.7.3. Trình bày vấn đề kỹ thuật NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.1. Tổng quan - Giới thiệu các bước cơ bản người KS phải thực hiện khi giải quyết các vấn đề kỹ thuật và thực hiện các tính toán trong công việc hàng ngày. Các vấn đề này xuất hiện thường xuyên như là một phần của quá trình thiết kế kỹ thuật. - Giới thiệu qúa trình cơ bản các KS cơ khí sử dụng để phân tích các vấn đề kỹ thuật, tạo ra giải pháp và có thể kết nối, trao đổi với các thành viên khác - Tìm hiểu các đại lượng thường gặp khi giải quyết vấn đề kỹ thuật như lực, mô men, tính dẫn nhiệt, ứng suất trượt, độ nhớt chất lỏng, mô dun đàn hồi, động năng, số Reynolds, nhiệt dung riêng. Mỗi đại lượng này được biểu diễn gồm hai thành phần: giá trị số và thứ nguyên - Giới thiệu các khái niệm cơ bản về các hệ thống đơn vị, chuyển đổi giữa các hệ thống này và trình tự kiểm tra tính đúng về thứ nguyên. - Giới thiệu kỹ thuật ước lượng - Giới thiệu các kỹ năng trao đổi thông tin trong kỹ thuật cơ khí 1
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Relationship of the topics emphasized in this chapter (shaded boxes) relative to an overall program of study in mechanical engineering NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.2. Tiếp cận chung để giải quyết một vấn đề kỹ thuật 1. Tiếp cận (Approach) - Trước tiên người KS cần có kế hoạch giải quyết vấn đề ở trong đầu. Sau đó hãy viết ra mô tả ngắn gọn vấn đề, liệt kê các khái niệm chính, các giả thiết, các phương trình, các hệ số chuyển đổi - Đưa ra tập các giả thiết phù hợp, ảnh hưởng đến việc giải quyết chính xác vấn đề, nhận dạng các thông tin cho trước, tổng hợp các tvaans đề đã biết và chưa biết, xác định phạm vi vấn đề cần giải quyết 2. Giải pháp (Solution) - Giải pháp người KS đưa ra thường thông qua các văn bản, các sơ đồ mô tả các tính toán, các bước thực hiện. Nếu có thể người KS cần có các bản vẽ mô tả đơn giản hệ thống vật lý đang khảo sát, đặt tên cho các bộ phần chính, xác định các kích thước cơ bản 3. Thảo luận (Discussion) - Sử dụng trực giác xác định xem giá trị đại lượng tính toán, thiết kế có hợp lý không - Đánh giá các giả thiết đưa ra có hợp lý không - Nhận dạng các kết luận chính, rút ra từ giả pháp đề xuất, giải thích câu trả lời của mình xét trên quan điểm vật lý 2
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.3. Các hệ thống đơn vị đo và chuyển đổi Các đại lượng vật lý được quy định đơn vị trong hai hệ thống : Hệ thống đơn vị thông dụng của Mỹ (United States Customary systems (USCS) Hệ thống đơn vị quốc tế (International System of Units = Systeme International d’Unites or SI). 3.3.1.Đơn vị đo cơ sở và đơn vị đo dẫn xuất (Base and Derived Units)  Một đơn vị cơ sở là một đại lượng cơ bản không thể chia nhỏ hơn hoặc biểu diễn qua các .phần tử đơn giản hơn. Các đơn vị cơ sở độc lập với nhau và tạo thành các khối đơn vị lõi của một hệ thống đơn vị. VD: đơn vị cơ sở đo chiều dài trong hệ SI là mét (m), còn trong hệ USCS là foot (ft)  Các đơn vị dẫn xuất là các tổ hợp hoặc nhóm từ một số đơn vị cơ sở. VD; một đơn vị dẫn xuất là tốc độ (chiều dài/ thời gian) là tổ hợp từ các đơn vị cơ sở đo chiều dài và đo thời gian NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.3.2. Hệ thống đơn vị đo quốc tế SI Bảng 3.1: Các đơn vị cơ sở trong hệ thống đơn vị đo lường SI Đại lượng Đơn vị cơ sở theo tiêu Ký hiệu viết tắt (Quantity) chuẩn SI (SI. Base Unit) (Abbreviation) Chiều dài (Length) Mét (metter) m Khối lượng (Mass) Ki lô gam (kilogram) kg Thời gian (Time) Giây (second) s Cường độ dòng điện Am pe (ampere) A (Electric current) Nhiệt độ (Temperature) Kelvin K Lượng chất mole mol (Amount of substance) Cường độ chiếu sáng candela cd (Light intensity) 3
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 1960: hệ thống đơn vị quốc tế (SI) được thống nhất như là một tiêu chuẩn chung trên toàn thế giới bao gồm 7 đơn vị đo cơ sở như trình bày trong bảng 3.1. Hệ này còn được gọi là hê mét và để thuận tiện người ta còn dùng các bội số gấp 10 hoặc ước số chia mười cho các đơn vị trên - Thế kỷ 18: Mét chuẩn được định nghĩa là tương đương một phần mười triệu chiều dài của cung kinh tuyến xuất phát từ Bắc cực, qua Paris và kết thúc ở xích đạo. Sau đó được định nghĩa là chiều dài của một thanh chuẩn làm bằng hợp kim Platinum-Iridium,…. - Thế kỷ 18: một kilogram được định nghĩa là bằng khối lượng của 1000 cm3 nước. Ngày nay một kilogram được xác định bằng khối lượng của một mẫu vật lý làm bằng hợp kim Platinum-Iridium được gọi là kilogram tiêu chuẩn…. - ……. - Các đơn vị dẫn xuất của SI được trình bày trong bảng 3.2. Newton (N) là một đơn vị dẫn xuất đo lực được định nghĩa như là một lực tạo ra cho vật có khối lượng là 1 kg gia tốc là 1m/ s2 : . 1𝑁 = (1 𝑘𝑔)(1 ) = 1 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.2: Các đơn vị dẫn xuất trong hệ thống đơn vị đo lường SI Đại lượng Đơn vị dẫn xuất SI Ký hiệu viết tắt Định nghĩa (Quantity) (SI. Derived Unit) (Abbreviation) (Defination) Chiều dài (Length) micrometer /micron µm 1 µm = 10-6 m Thể tích (Volume) lít (litter) L 1 L= 0,001 m3 Lực (Force) newton N 1 N = 1 (kg.m)/s2 Mô men (Torque, or newton-meter N.m moment of a force) Áp suất hoặc ứng suất pascal Pa 1 Pa = 1 N/m2 (Pressure or stress) Năng lượng, công hoặc joule J 1 J =1 N.m nhiệt (Energy, work, or heat) Công suất watt W 1 W = 1 J/s (Power) Nhiệt độ (Temperature) degree Celsius 0 C 0 C = K – 273,15 4
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.3: Các tiền tố về độ lớn trong SI (Order-of-Magnitude Prefixes in the SI) Tên (Name) Ký hiệu (Symbol) Hệ số nhân (Multiplicative Factor) Tera T 1.000.000.000.000 = 1012 Giga G 1.000.000.000= 109 Mega M 1.000.000= 106 kilo k 1000 = 103 hecto h 100= 102 deca da 10= 101 deci d 0,1= 10-1 centi c 0,01= 10-2 mili m 0,001= 10-3 micro µ 0,000001= 10-6 nano n 0,000000001= 10-9 pico p 0,000000000001= 10-12 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.3.3. Hệ thống đơn vị đo Mỹ (USCS)  USCS có nguồn gốc từ nước Anh, tuy nhiên hiện nay chủ yếu được sử dụng tại Mỹ.  7 đơn vị cơ sở của USCS là: foot, pound, second, ampere, degree Rankine, mole, candela  Các khác biệt cơ bản giữa 2 hệ USCS và SI: - Khối lượng là đơn vị cơ sở trong SI (kg), trong khi lực là đơn vị cơ sở trong USCS (lb) - Trong USCS có hai đơn vị khác nhau cho khối lượng là pound-mass (lbm) và slug 𝒍𝒃.𝒔𝒃𝟐 1 slug = 1 𝒇𝒕 𝒇𝒕 𝒔𝒍𝒖𝒈 .𝒇𝒕 1 lb = (1 slug)(1 ) =1 𝒔𝟐 𝒔𝟐 𝟏 𝒍𝒃 𝒍𝒃.𝒔𝟐. 1 lbm = = 3.1,081 x 10 -2 𝟑𝟐,𝟏𝟕𝟒 𝒇𝒕/𝒔𝟐 𝒇𝒕 1 slug = 32,174 lbm 1 lbm = 3,1081 x 10-2 slugs 1 lbm = 0,45359237 kg 5
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.4: Các đơn vị cơ sở trong hệ thống đơn vị đo lường Mỹ USCS Đại lượng Đơn vị cơ sở theo USCS Ký hiệu viết tắt (Quantity) (USCS Base Unit) (Abbreviation) Chiều dài (Length) foot ft Lực (Force) pound lb Thời gian (Time) Giây (second) s Cường độ dòng điện Ampe (ampere) A (Electric current) Nhiệt độ (Temperature) Degree Rankine 0R Lượng chất mole mol (Amount of substance) Cường độ chiếu sáng candela cd (Light intensity) NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.5. Các đơn vị dẫn xuất trong hệ thống đơn vị đo lường Mỹ USCS Đại lượng Đơn vị dẫn xuất Ký hiệu viết tắt Định nghĩa (Quantity) (Derived Unit) (Abbreviation) (Defination) Chiều dài (Length) mil mil 1 mil = 0,001 in. inch in. 1 in. = 0,0833 ft mile mi 1 mi = 5280 ft Thể tích (Volume) gallon gal 1 gal= 0,1337 ft3 Khối lượng (Mass) slug slug 1 slug = 1 (lb.s2 )/ft pound-mass lbm 1 lbm = 3.1081 x 10-2 (lb.s2 )/ft Lực (Force) ounce oz 1 oz = 0,0625 lb ton ton 1 ton = 2000 lb Mô men (Torque, or foot-pound Ft . lb --- moment of a force) 6
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.5. Các đơn vị dẫn xuất trong hệ thống đơn vị đo lường Mỹ USCS (tiếp) Đại lượng Đơn vị dẫn xuất Ký hiệu viết tắt Định nghĩa (Quantity) (Derived Unit) (Abbreviation) (Defination) Áp suất hoặc ứng suất pound/inch2 psi 1 psi= 1 lb/in2 (Pressure or stress) Năng lượng, công foot-pound ft.lb --- hoặc nhiệt (Energy, British thermal unit Btu 1 Btu = 778,2 ft.lb work, or heat) Công suất (Power) horsepower hp 1 hp = 550 (ft.lb)/s Nhiệt độ degree Fahrenheit 0 F 0 F = 0 R – 459,67 (Temperature) NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.3.4. Chuyển đổi giữa 2 hệ thống SI và USCS Giá trị số trong một hệ thống đơn vị có thể chuyển sang giá trị số tương đương trong hệ thống khác thông qua các hệ số chuyển đổi đơn vị. Các hệ số chuyển đổi giữa các đại lượng về lĩnh vực kỹ thuật cơ khí trong 2 hệ SI và USCS được trình bày trong bảng 3.6. Các bước thực hiện: 1. Viết đại lượng cần chuyển đổi gồm cả con số và thứ nguyên (có thể ở dạng thập phân như kg/s hay N/m) 2. Xác định đơn cị cần chuyển đổi sang 3. Nếu có các đơn vị dẫn xuất như L, Pa, N, lbm, mi có mặt trong đại lượng, có thể phân tích chúng theo định nghĩa thành các đơn vị cơ sở. Ví dụ: . Pa = =( )( )= . 4. Nếu đại lượng đã cho có tiền tố không phù hợp với các hệ số chuyển đổi thì chuyển về đơn vị cơ sở theo bảng định nghĩa các tiền tố (bảng 3.3). Ví dụ : 1 Kn = 1000 N 7
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 5. Tìm hệ số chuyển đổi thích hợp trong bảng 3.6 và nhân hoặc chia đại lượng đã cho với hệ số này. 6. Áp dụng các luật đại số để loại bỏ các thứ nguyên khi tính toán để đưa thứ nguyên của đại lượng cần chuyển đổi về đơn vị cuối cùng.  Ví dụ 1: Một động cơ gas có công suất 10 hp. Hãy biểu diễn cônng suất trên theo hệ đơn vị SI. P = (10 hp) (0,7457 ) = 7,457 Kw  Ví dụ 2: Đặc tính kỹ thuật của một hệ thống dập lửa là lưu lượng nước cưu hỏa cosl 10 gal/phút. Hãy biểu diễn lưu lượng trên trên theo hệ đơn vị SI. q = (10 )( ) (3,785 ) = 0,6308 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.6. Conversion Factors between Certain Quantities in the USCS and SI Length 1 in. = 25.4 mm 1 in. = 0.0254 m 1 ft = 0.3048 m 1 mi = 1.609 km 1 mm = 3.9370 X 10“2 in 1 m = 39.37 in. 1 m = 3.2808 ft 1 km = 0.6214 mi Area 1 in2 = 645,16 mm2 1 ft2 = 9,2903 x 10-2 m2 1 mm2 = 1,5500 x 10-3 in2 1 mm2 = 10.7639 ft2 Volume 1 ft3 = 2.832 X 10~z m3 1 ft3 = 28,32 L 1 gal = 3.7854 x 10“3 m3 1 gal = 3.7854 L 1 m3 = 35.32 ft3 1L = 3.532 X 10“2 ft3 1m3 = 264.2 gal 1L = 0.2642 gal 8
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) Bảng 3.6. Các hệ số chuyển đổi giữa USCS và SI (tiếp) Mass 1 slug = 14.5939 kg 1 lbm = 0.45359 kg 1 kg = 6.38522 x 10-2 slugs 1 kg = 2.2046 lbm Force 1 ilb = 4,4482 N 1 N = 0,22481 LB Pressure or stress 1 psi = 6895 Pa 1 psi l = 6,895 kPa 1 Pa = 1,450 x 10-4 psi 1 kPa = 0.1450 psi Energy, work, or heat 1 ft . lb = 1.356 J 1 Btu = 1055 J 1 J = 0.7376 ft . Lb 1 J = 9,478 x 10-4 Btu Power 1 (ft . Lb)/s = 1.356 W 1 hp = 0,7457 kW 1 W = 0,7376 (ft . Lb)/s 1 kW = 1,341 hp NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.4. Các chữ số có nghĩa Chữ số có nghĩa cuối cùng sẽ cho biết độ chính xác của con số kích thước trình bày. Độ chính xác của con số kích thước trình bày sẽ bằng ½ giá trị chữ sô có nghĩa cuối cùng The precision of a numerical value for force depends on the number of significant digits that are reported. The actual physical value lies in a range centered around the reported value, (a) Two trailing digits, (b) Three trailing digits. 9
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.5. Sự thống nhất kích thước (thứ nguyên) Trong một phương trình về toán học, khoa học hay kỹ thuật, các tính toán phải có sự nhất quán về kích thước. Sự nhất quán về kích thước có nghĩa là các giá trị số trong hai vế của phương trình phải phù hợp về thứ nguyên. Hai đại lượng cộng hoặc trừ cho nhau phải có cùng thứ nguyên. Nguyên tắc thống nhất kích thước đặc biệt hữu ích khi thực hiện các tính toán liên quan đến khối lượng và lực trong hệ thống USCS. VD1: Xác định khối lượng của vật thể 1-slug . Trọng lượng: W = ( 1 slug) (32,174 ) = 32,174 = 32,174 𝑙𝑏  Khối lượng: m = 32,174 lbm VD2: Xác định trọng lượng của vật thể có khối lượng 1lbm Khối lượng: m= ( 1 lbm) (3,1081 x 10-2 ) = 3,1081 x 10-2 𝑠𝑙𝑢𝑔𝑠 . Trọng lượng: m = 3,1081 x 10-2 𝑠𝑙𝑢𝑔𝑠 (32,174 )=1 = 1 lb NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.6. Kỹ thuật ước lượng  Trong giai đoạn đầu thiết kế, các KS cần thực hiện xấp xỉ khi giải quyết các vấn đề kỹ thuật. Các xấp xỉ này nhằm đưa hệ thống thực về dạng cơ bản với các phần tử cần thiết nhất. Xấp xỉ cũng nhằm loại bỏ các yếu tố phụ làm phức tạp vấn đề, nhưng ít ảnh hưởng đến kết quả cuối cùng. Các KS thực hiện các xấp xỉ sao cho mô hình toán của họ đơn giản nhất có thể.  Ước lượng độ lớn (Order-of-magnitude estimate): có ngụ ý là các đại lượng được xem xét trong tính toán và cả trong kết quả cuối cùng có độ chính xác khoảng 1/10. VD: một tính toán theo kiểu ước lượng này có thể ước lượng lực của một mối ghép bu lông là 1000 lb, có ngụ ý lực này không nhỏ hơn 100 lb và không lớn hơn 10000 lb, nhưng nó có thể là 800 lb hay là 3000 lb.  Ưowcs lượng cung cấp một điểm khởi đầu cho các tính toán tiếp theo, khi các thông tin được thu thập, các phân tích được cải thiện và thiết kế trơ nên tốt hơn 10
9/30/2018 NHẬP MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ (AN INTRODUCTION TO MECHANICAL ENGINEERING) 3.7. Các kỹ năng trao đổi thông tin trong kỹ thuật 3.7.1. Trao đổi bằng văn bản - Trong khi tiếp thị, các thông tin về sản phẩm được cung cấp cho khách hàng thông qua quảng cáo, Facebook,… - Các KS trao đổi thông tin hàng ngày thông qua các văn bản, sổ tay, báo cáo, hướng dẫn sử dụng, hướng dẫn lắp đặt, email,…. - Một phương pháp hiệu quả trong xây dựng các dự án kỹ thuật là sử dụng sổ tay thiết kế (Design notebook) mô tả đầy đủ lịch sử quá trình phát triển sản phẩm. 3.7.2. Trao đổi bằng đồ họa - Một yếu tố không thể thiếu trong báo cáo kỹ thuật là các tài liệu trao đổi về đồ họa như là các bản vẽ, đồ thị, biểu đồ, bảng biểu. - Các KS trao đổi thông tin thiết kế thông qua các bản vẽ phác thảo, bản vẽ lắp tổng thể, bản vẽ chế tạo, bản vẽ mô hình 3D, các file CSDL CAD/CAM,… 3.7.3. Trình bày vấn đề kỹ thuật - Các KS cần có khả năng trình bày các vấn đề kỹ thuật thông qua các buổi họp nhóm, thảo luận, trao đổi kỹ thuật với công nhân, người quản lý,…cũng như thuyết trình trong các hội thảo chuyên ngành 11

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.