Giáo án Bài 22. Hệ thống truyền lực

Xác định vấn đề học tập: vì sao khi xe quay vòng cần cơ cấu cho hai bánh cùng cầu quay khác tốc độ; hình dung vị trí hệ truyền lực trên xe.

HS quan sát tranh xe đang quay vòng và sơ đồ hệ truyền lực xe số tay, trả lời ba câu hỏi: (1) Khi xe quay vòng, bánh phía ngoài và bánh phía trong đi quãng đường như thế nào? (2) Nếu hai bánh cùng cầu luôn buộc quay cùng tốc độ thì điều gì có thể xảy ra khi vào cua? (3) Công suất từ động cơ phải đi qua những bộ phận nào để tới bánh chủ động?

• Bánh phía ngoài đi quãng đường dài hơn bánh phía trong khi xe quay vòng.
• Hai bánh cùng cầu không thể luôn quay cùng tốc độ khi vào cua; cần cơ cấu cho phép chênh lệch tốc độ.
• HS kể được đường truyền: li hợp, hộp số, truyền động các-đăng (nếu có), truyền lực chính, vi sai, bán trục.
• Câu hỏi định hướng ghi lên bảng: Vì sao cần vi sai và mỗi bộ phận trên đường truyền lực có vai trò gì?

Nêu được vị trí và vai trò của li hợp, hộp số, truyền động các-đăng (nếu có), truyền lực chính, vi sai và bán trục; phân biệt bán trục với trục lái và phân biệt li hợp, hộp số, vi sai.

Kĩ thuật khăn trải bàn: nhóm 4 HS, mỗi nhóm có khăn trải bàn gồm 6 vùng ứng với 6 bộ phận. Mỗi HS ghi vai trò của một bộ phận vào vùng của mình, sau đó cả nhóm thống nhất nội dung trong Phiếu học tập số 1. Nhóm đối chiếu với sơ đồ trong SGK và học liệu NeoEdu (mục bài giảng). Lưu ý: không tháo hệ truyền lực, không kê nâng xe, không chạy thử; HS chỉ làm việc trên tranh và sơ đồ.

Bảng hoàn thiện trong Phiếu học tập số 1 và khăn trải bàn nhóm:

• Li hợp: bộ phận nối hoặc ngắt truyền lực theo thiết kế.
• Hộp số: bộ phận thay đổi tỉ số truyền để phù hợp chế độ làm việc.
• Truyền động các-đăng: có ở bố trí có trục truyền các-đăng; truyền chuyển động giữa các cụm có vị trí hoặc góc tương đối thay đổi; không phải xe nào cũng có.
• Truyền lực chính: thực hiện tỉ số truyền cuối và có thể đổi hướng truyền theo cấu trúc.
• Vi sai: cơ cấu cho phép hai bánh cùng cầu có tốc độ khác nhau khi cần.
• Bán trục: truyền mômen từ cụm cầu hoặc vi sai tới bánh chủ động.
  Kết luận: bán trục không phải trục lái; li hợp, hộp số và vi sai là ba khái niệm khác nhau, không đồng nghĩa.

Vận dụng được $i=\dfrac{n_{vào}}{n_{ra}}$ để tính tốc độ ra; giải thích được mômen ra tăng gần $i$ lần khi bỏ qua tổn hao và $M_{ra}=M_{vào}\cdot i\cdot\eta$ trong điều kiện mô hình; giải thích được công suất không tăng chỉ vì mômen tăng.

HS làm việc theo cặp đôi. Một HS đọc ví dụ: truyền giảm tốc có $i=4$, tốc độ vào $2400$ vòng/phút; tốc độ ra bao nhiêu? Bạn còn lại quay mô hình bánh răng bằng giấy để đọc chiều quay và so sánh số răng hai bánh. Sau 3 phút đổi vai. Hai bạn hoàn thành Phiếu học tập số 2, gồm phần tính toán và phần kết luận về mômen, công suất.

Kết quả trong Phiếu học tập số 2:

• Tốc độ ra: $n_{ra}=\dfrac{n_{vào}}{i}=\dfrac{2400}{4}=600$ vòng/phút.
• Trong mô hình lí tưởng, tốc độ ra giảm khi $i>1$; bỏ qua tổn hao thì mômen ra tăng gần $i$ lần.
• Với hiệu suất $\eta$: $M_{ra}=M_{vào}\cdot i\cdot\eta$ (trong điều kiện mô hình).
• Kết luận: tăng mômen nhờ giảm tốc không chứng minh hộp số tạo thêm công suất; mômen tăng đi với tốc độ giảm và còn có tổn hao; hộp số không tạo thêm năng lượng.
• Mô hình bánh răng bằng giấy chỉ dùng để đọc chiều và tỉ số truyền, không phải thiết bị chịu tải.

Giải thích được vai trò của vi sai khi xe quay vòng; giải thích được vì sao không tự ý khóa vi sai và chỉ sử dụng theo thiết kế, điều kiện nhà sản xuất.

Nhóm 4 HS thảo luận tình huống: khi xe quay vòng, bánh phía ngoài đi quãng đường dài hơn. HS dùng tranh xe quay vòng và hoàn thành Phiếu học tập số 3: (1) vai trò của vi sai; (2) vì sao bánh ngoài có thể quay nhanh hơn; (3) vì sao không tự khóa vi sai và không thử nghiệm trên đường.

Nội dung Phiếu học tập số 3:

• Vi sai cho phép hai bánh cùng cầu quay khác tốc độ khi vào cua.
• Bánh ngoài cần đi quãng đường dài hơn nên tốc độ quay có thể lớn hơn bánh trong.
• Khóa vi sai làm thay đổi đặc tính điều khiển của xe; chỉ sử dụng theo thiết kế và điều kiện của nhà sản xuất.
• Không tự ý khóa, không tháo truyền lực, không lái xe trên đường để tự kiểm chứng.

Nhận biết đúng khái niệm li hợp, hộp số, vi sai; ghép đúng khái niệm với vai trò; sắp xếp đúng trình tự xử lí thông tin khi tính toán truyền giảm tốc.

Làm bài tập 1, 2, 4, 5 trong phần Bài tập (kèm đáp án) của bài học. HS làm cá nhân 4 phút, sau đó đổi phiếu với bạn cùng bàn và chấm nhanh theo đáp án GV trình chiếu.
Bài 1: Chọn mô tả đúng của «Li hợp» trong các phương án A, B, C.
Bài 2: Ghép từng khái niệm với vai trò riêng.
Bài 4: Chọn thuật ngữ phù hợp với mô tả «Cơ cấu cho phép hai bánh cùng cầu có tốc độ khác nhau khi cần».
Bài 5: Sắp xếp quy trình xử lí hồ sơ học tập theo quan hệ trước–sau: đọc tốc độ vào và tỉ số truyền; tính tốc độ ra theo mô hình; xem hiệu suất khi tính mômen; đối chiếu công suất và nêu giới hạn.

Đáp án:

• Bài 1: B. Bộ phận nối hoặc ngắt truyền lực theo thiết kế (hai phương án còn lại thuộc hộp số và vi sai).
• Bài 2: Li hợp – bộ phận nối hoặc ngắt truyền lực theo thiết kế; Hộp số – bộ phận thay đổi tỉ số truyền để phù hợp chế độ làm việc; Vi sai – cơ cấu cho phép hai bánh cùng cầu có tốc độ khác nhau khi cần.
• Bài 4: Vi sai.
• Bài 5: Đọc tốc độ vào và tỉ số truyền → Tính tốc độ ra theo mô hình → Xem hiệu suất khi tính mômen → Đối chiếu công suất và nêu giới hạn (bước sau dựa vào thông tin của bước trước).

Vận dụng công thức tỉ số truyền để tính tốc độ ra; nhận diện và bác bỏ quan niệm sai về công suất khi hộp số tăng mômen.

Làm bài tập 3, 6, 7 trong phần Bài tập (kèm đáp án). Bài 6: truyền giảm tốc có $i=4$, tốc độ vào $2400$ vòng/phút; tốc độ ra bao nhiêu? Bài 3: phát biểu «Tăng mômen nhờ giảm tốc chứng minh hộp số tạo thêm công suất» đúng hay sai, vì sao? Bài 7: chọn đúng hai kết luận có căn cứ trong các phương án A, B, C. GV đưa thêm ví dụ trong mô hình lí tưởng: mômen vào $50$ N·m, $i=4$, $\eta=0{,}9$; tính mômen ra.

Đáp án:

• Bài 6: $n_{ra}=\dfrac{2400}{4}=600$ vòng/phút.
• Bài 3: Sai. Mômen tăng đi với tốc độ giảm và còn có tổn hao; hộp số không tạo thêm năng lượng nên không suy ra tăng công suất.
• Bài 7: Đáp án A và C. Ý A: mômen tăng đi với tốc độ giảm và có tổn hao; hộp số không tạo thêm năng lượng. Ý C: hộp số là bộ phận thay đổi tỉ số truyền để phù hợp chế độ làm việc. Ý B sai vì suy luận vượt quá điều kiện.
• Ví dụ GV: $M_{ra}=M_{vào}\cdot i\cdot\eta=50\cdot 4\cdot 0{,}9=180$ N·m (trong điều kiện mô hình lí tưởng).

Lập được hồ sơ kết luận cho tình huống xe quay vòng gồm kết luận, bằng chứng và giới hạn an toàn; vận dụng kiến thức vi sai và hệ truyền lực vào tình huống thực tế.

Làm bài tập 8 trong phần Bài tập (kèm đáp án): khi xe quay vòng, bánh phía ngoài đi quãng đường dài hơn. Giải thích vai trò vi sai và vì sao không tự khóa nó. Đây là hồ sơ giả định, không yêu cầu thực hiện thao tác vật lí. HS trình bày kết luận, bằng chứng và giới hạn an toàn theo bốn tiêu chí chấm. Nhiệm vụ về nhà: quan sát sơ đồ hệ truyền lực trong sách hoặc video minh họa và lập hồ sơ một trang.

Hồ sơ mẫu gồm ba phần:

• Kết luận: vi sai cho phép hai bánh cùng cầu quay khác tốc độ khi xe quay vòng.
• Bằng chứng: bánh ngoài đi quãng đường dài hơn nên tốc độ quay có thể lớn hơn; khóa vi sai làm thay đổi đặc tính điều khiển.
• Giới hạn an toàn: chỉ sử dụng theo thiết kế và điều kiện nhà sản xuất; không tự khóa, không tháo truyền lực, không lái xe thử để kiểm chứng.
  Thang chấm (tối đa 1 điểm): tiêu chí 1 (0,25 điểm): vi sai cho phép hai bánh cùng cầu quay khác tốc độ, đủ nội dung 0,25; đúng nhưng thiếu căn cứ 0,125; sai hoặc thiếu 0. Tiêu chí 2 (0,25 điểm): bánh ngoài đi xa hơn nên có thể quay nhanh hơn, đủ nội dung 0,25; đúng nhưng thiếu căn cứ 0,125; sai hoặc thiếu 0. Tiêu chí 3 (0,25 điểm): nêu đúng giới hạn khóa vi sai và điều kiện nhà sản xuất, đủ nội dung 0,25; đúng nhưng thiếu 0,125; sai hoặc thiếu 0. Tiêu chí 4 (0,25 điểm): trình bày mạch lạc, dùng đúng thuật ngữ, đủ ba phần, đạt 0,25.