Công Nghệ Cơ Khí 11 - Chương trình GDPT 2018

Chương trình GDPT 2018 Bài 1 / 25

Bài 1: Khái quát về cơ khí chế tạo

Mục tiêu bài học

Khái niệm ngành cơ khí chế tạo; Vai trò then chốt của cơ khí chế tạo trong nền kinh tế quốc dân; Đặc điểm của ngành cơ khí chế tạo trong thời đại số hoá.

1. Khái niệm ngành cơ khí chế tạo

Cơ khí chế tạo (Mechanical Manufacturing) là ngành kĩ thuật công nghệ ứng dụng các nguyên lí vật lí, khoa học vật liệu để thiết kế, chế tạo, lắp ráp, vận hành và bảo dưỡng các loại máy móc, thiết bị, khí cụ và kết cấu phục vụ cho sản xuất và đời sống con người.

Bản chất: Là ngành sản xuất ra "tư liệu lao động" cho mọi ngành kinh tế khác (máy dệt cho ngành may, máy cày cho nông nghiệp, tua bin cho năng lượng, robot cho tự động hoá).

2. Vai trò của cơ khí chế tạo

Đóng vai trò "quả tim" của nền công nghiệp: Cung cấp trang thiết bị máy móc, phương tiện giao thông vận tải và công cụ lao động hiện đại cho toàn bộ nền kinh tế quốc dân.
Giải phóng sức lao động thủ công: Thay thế lao động cơ bắp nặng nhọc, độc hại bằng máy móc tự động, nâng cao năng suất và độ chính xác gia công.
Củng cố an ninh quốc phòng: Thiết kế, chế tạo và bảo dưỡng các trang thiết bị quân sự, khí tài quốc phòng bảo vệ chủ quyền quốc gia.

3. Đặc điểm của cơ khí chế tạo hiện đại

Chuyển dịch mạnh mẽ từ gia công cắt gọt truyền thống sang tích hợp công nghệ số (CAD/CAM/CNC), vật liệu thông minh, cánh tay robot công nghiệp và sản xuất linh hoạt (FMS, CIM) theo xu thế Cách mạng công nghiệp 4.0.

Ghi nhớ trọng tâm

Cơ khí chế tạo là ngành sản xuất máy móc, thiết bị và công cụ lao động. Cơ khí chế tạo giữ vai trò nền tảng của nền công nghiệp hiện đại, đang chuyển đổi mạnh mẽ sang tự động hoá và gia công CNC.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Vì sao ngành cơ khí chế tạo được xem là ngành công nghiệp xương sống của nền kinh tế quốc dân?

Chương trình GDPT 2018 Bài 2 / 25

Bài 2: Ngành nghề trong lĩnh vực cơ khí chế tạo

Mục tiêu bài học

Các vị trí nghề nghiệp tiêu biểu (Kĩ sư cơ khí, Kĩ thuật viên cơ khí, Thợ gia công cơ khí, Thợ hàn, Thợ nguội); Yêu cầu về kiến thức, phẩm chất và kĩ năng nghề nghiệp.

1. Một số ngành nghề tiêu biểu

1. Kĩ sư cơ khí

Nghiên cứu tính toán, thiết kế 2D/3D (phần mềm AutoCAD, SolidWorks, Inventor), lập quy trình công nghệ gia công, giám sát và quản lí sản xuất nhà máy.

2. Kĩ thuật viên cơ khí

Lập trình máy tiện/phay CNC (G-code/M-code), vận hành và căn chỉnh đồ gá, dao cắt, kiểm tra dung sai kích thước và sửa chữa bảo trì dây chuyền.

3. Thợ cơ khí (Gia công, Hàn, Nguội)

Trực tiếp thao tác cắt gọt kim loại trên máy tiện, phay, bào mài; hàn kết cấu kim loại (hàn que, TIG, MIG) và lắp ráp căn chỉnh cụm máy cơ khí.

2. Yêu cầu năng lực đối với người lao động

Năng lực chuyên môn: Đọc và phân tích thành thạo bản vẽ kĩ thuật; hiểu biết về tính chất vật liệu cơ khí và dung sai lắp ghép.
Kĩ năng thực hành: Sử dụng chuẩn xác các dụng cụ đo (thước cặp, panme, đồng hồ so) và điều khiển máy móc gia công an toàn.
Thái độ & Tác phong: Cẩn thận, chính xác đến từng micromet; có tư duy kĩ thuật, tác phong công nghiệp và ý thức bảo hộ lao động nghiêm ngặt.

Ghi nhớ trọng tâm

Ngành cơ khí chế tạo có thị trường việc làm rộng mở từ kĩ sư thiết kế CAD/CAM, kĩ thuật viên vận hành máy CNC đến thợ cơ khí lành nghề. Nghề đòi hỏi tính kỉ luật, tỉ mỉ và độ chính xác kĩ thuật cao.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Người chịu trách nhiệm thiết kế 3D chi tiết máy trên phần mềm chuyên dụng (CAD) và lập bản vẽ kĩ thuật gia công cơ khí là vị trí nghề nghiệp nào?

Chương trình GDPT 2018 Bài 3 / 25

Bài 3: Tổng quan về vật liệu cơ khí

Mục tiêu bài học

Khái niệm và vai trò của vật liệu trong cơ khí; Phân loại các nhóm vật liệu cơ khí chính; Các tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí (cơ tính, lí tính, hoá tính, tính công nghệ).

1. Khái niệm và phân loại vật liệu cơ khí

Vật liệu cơ khí là những chất hoặc hợp chất được sử dụng để chế tạo các chi tiết máy, công cụ, dụng cụ và kết cấu trong ngành cơ khí.

1. Kim loại và hợp kim:

Vật liệu kim loại đen (thép, gang) và kim loại màu (đồng, nhôm, titan cùng hợp kim của chúng).

2. Phi kim loại:

Chất dẻo (nhựa nhiệt dẻo, nhựa nhiệt rắn), cao su (tự nhiên, tổng hợp) và gốm kĩ thuật (ceramic).

3. Vật liệu mới:

Vật liệu composite sợi carbon, vật liệu nano, vật liệu nhớ hình (Shape Memory Alloy - SMA).

2. Các tính chất cơ bản của vật liệu cơ khí

Cơ tính (Quan trọng nhất):

• Độ bền ($sigma_b$): Khả năng chống lại tác dụng của ngoại lực mà không bị phá huỷ.
• Độ cứng (HB, HRC): Khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ bề mặt.
• Độ dẻo & Độ dai va đập ($a_k$): Khả năng biến dạng không đứt gãy dưới tải trọng va đập.

Tính công nghệ:

Khả năng gia công của vật liệu: tính đúc (chảy loãng tốt), tính rèn/dập (biến dạng dẻo khi nóng), tính hàn (tạo mối hàn ngấu bền), tính cắt gọt (dễ gia công phoi mượt, ít mòn dao).

Ghi nhớ trọng tâm

Vật liệu cơ khí gồm kim loại, phi kim loại và vật liệu mới. Các đặc tính quan trọng cần lưu ý khi lựa chọn vật liệu chế tạo là cơ tính (độ bền, độ cứng, độ dẻo) và tính công nghệ (đúc, hàn, cắt gọt).

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Đại lượng cơ tính nào phản ánh khả năng của bề mặt vật liệu chống lại sự lún sâu của một vật cứng hơn tác dụng lên nó?

Chương trình GDPT 2018 Bài 4 / 25

Bài 4: Vật liệu kim loại và hợp kim

Mục tiêu bài học

Cấu tạo, tính chất và công dụng của kim loại đen (thép cacbon, thép hợp kim, gang) và kim loại màu (nhôm, đồng và các hợp kim đồng thau, đồng thanh, duralumin).

1. Kim loại đen (Thép và Gang)

Kim loại đen là hợp kim của Sắt ($Fe$) và Cacbon ($C$) cùng một số nguyên tố khác:

A. Thép (Hàm lượng $C le 2.14%$)

Có độ bền cao, độ dẻo và tính công nghệ tốt, dễ rèn dập, cán và hàn.

• Thép cacbon: Chế tạo bulông, đai ốc, thanh ray, vỏ tàu thuỷ.
• Thép hợp kim: Pha thêm Cr, Ni, Mo, Ti để tăng độ cứng chịu mài mòn, làm thép không gỉ (Inox), dao cắt, nhíp xe, bánh răng.

B. Gang (Hàm lượng $C > 2.14%$)

Nhiệt độ nóng chảy thấp hơn thép, tính đúc tuyệt vời, chịu nén tốt, khử rung động tốt nhưng giòn, không rèn được.

• Ứng dụng: Đúc thân máy, bệ máy công cụ, vỏ hộp số động cơ, nắp hố ga, ống dẫn nước.

2. Kim loại và hợp kim màu

Đồng và hợp kim đồng:

Dẫn điện và dẫn nhiệt tuyệt vời, chống ăn mòn tốt. Gồm đồng thau (Cu-Zn, chế tạo phụ kiện van vòi, chi tiết máy) và đồng thanh (Cu-Sn, làm ổ trượt, bánh răng ăn khớp).

Nhôm và hợp kim nhôm (Duralumin):

Khối lượng riêng nhẹ ($approx 2.7, ext{g/cm}^3$), chống oxy hoá tốt nhờ màng oxit tự nhiên. Hợp kim Duralumin nhẹ và bền được ứng dụng rộng rãi trong vỏ máy bay, ô tô và khung nhôm định hình.

Ghi nhớ trọng tâm

Kim loại đen gồm thép (C ≤ 2.14%) có độ bền, độ dẻo cao và gang (C > 2.14%) có tính đúc, khử rung tốt. Kim loại màu gồm nhôm nhẹ, chống gỉ và đồng dẫn điện, dẫn nhiệt xuất sắc.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Sự khác biệt căn bản về thành phần hoá học giữa thép và gang là gì?

Chương trình GDPT 2018 Bài 5 / 25

Bài 5: Vật liệu phi kim loại

Mục tiêu bài học

Đặc điểm, tính chất và ứng dụng cơ khí của các vật liệu phi kim: Chất dẻo nhiệt dẻo, chất dẻo nhiệt rắn, cao su tự nhiên/tổng hợp và gốm cơ kĩ thuật (ceramic).

1. Chất dẻo (Plastics)

Chất dẻo nhiệt dẻo (Thermoplastics):

Khi đun nóng bị mềm chảy ra và khi làm nguội sẽ đóng rắn lại; có thể tái chế nhiều lần (như PE, PP, PVC, ABS, Nylon/Polyamide làm bánh răng nhựa êm, vỏ quạt, ống nước).

Chất dẻo nhiệt rắn (Thermosets):

Sau khi gia nhiệt định hình lần đầu sẽ chuyển hoá liên kết lưới không gian vĩnh viễn; khi đun nóng lại không bị chảy mà bị cháy than hoá; không thể tái chế (nhựa Bakelite làm vỏ phích cắm điện, tay cầm xoong nồi chịu nhiệt).

2. Cao su và Gốm kĩ thuật

Cao su (Rubber):

Độ đàn hồi cực kì cao, chịu mài mòn, giảm chấn và cách điện tốt. Dùng làm lốp xe ô tô, đệm giảm chấn động cơ, gioăng phớt chắn dầu mỡ kín khít.

Gốm kĩ thuật (Technical Ceramics):

Độ cứng rất cao (chỉ sau kim cương), chịu được nhiệt độ cực cao $>1500^circ ext{C}$ và chống hoá chất ăn mòn. Dùng làm mảnh dao tiện gốm, sứ cách điện bugi đánh lửa, đĩa phanh xe đua.

Ghi nhớ trọng tâm

Vật liệu phi kim gồm nhựa nhiệt dẻo (tái chế được), nhựa nhiệt rắn (chịu nhiệt tốt, không tái chế), cao su (đàn hồi cao làm lốp, gioăng) và gốm kĩ thuật (cực cứng, chịu nhiệt cao làm dao cắt, bugi).

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Loại vật liệu phi kim nào có đặc tính biến dạng đàn hồi rất lớn, có thể kéo giãn gấp nhiều lần chiều dài ban đầu và hồi phục trạng thái cũ, chuyên dùng làm lốp xe và đệm giảm chấn?

Chương trình GDPT 2018 Bài 6 / 25

Bài 6: Vật liệu mới

Mục tiêu bài học

Khái niệm và đặc điểm các loại vật liệu cơ khí công nghệ cao: Vật liệu composite (nền polymer, cốt sợi thuỷ tinh/carbon), Vật liệu nano, Vật liệu nhớ hình (SMA); Xu hướng phát triển vật liệu xanh.

1. Vật liệu Composite

Vật liệu Composite là vật liệu tổng hợp từ hai hay nhiều thành phần khác nhau, gồm vật liệu nền (Matrix) để liên kết và vật liệu cốt/gia cường (Reinforcement) để chịu lực, tạo ra tính năng cơ lí vượt trội so với từng vật liệu riêng rẽ.

Composite sợi carbon (CFRP): Bền hơn thép 5 lần nhưng nhẹ hơn nhôm, chịu nhiệt và chống ăn mòn cực tốt. Ứng dụng trong thân vỏ máy bay Boeing 787 Dreamliner, khung xe đua F1, cánh tuabin điện gió và dụng cụ thể thao cao cấp.

2. Vật liệu Nano và Hợp kim nhớ hình (SMA)

Vật liệu Nano:

Cấu trúc hạt có kích thước nanomet ($1 - 100, ext{nm}$) như ống than nano (Carbon Nanotubes), lớp phủ chống mài mòn, chống dính và siêu dẫn nhiệt.

Hợp kim nhớ hình (Nitinol):

Hợp kim Ni-Ti có khả năng tự động quay trở lại hình dạng ban đầu định sẵn khi được gia nhiệt lên một nhiệt độ nhất định. Dùng làm van nhiệt tự động, stent y tế, khớp nối hàng không.

Ghi nhớ trọng tâm

Vật liệu mới gồm composite siêu nhẹ siêu bền (sợi carbon), vật liệu nano và hợp kim nhớ hình Nitinol mở ra bước đột phá cách mạng cho ngành chế tạo hàng không vũ trụ và y sinh hiện đại.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Vật liệu composite sợi carbon (CFRP) được ứng dụng rộng rãi trên thân vỏ máy bay thế hệ mới và xe đua thể thao nhờ ưu điểm vượt trội nào?

Chương trình GDPT 2018 Bài 7 / 25

Bài 7: Khái quát về gia công cơ khí

Mục tiêu bài học

Khái niệm gia công cơ khí; Phân loại thành hai nhóm lớn: Gia công cơ khí không phoi (đúc, rèn, dập, hàn) và Gia công cơ khí có phoi (cắt gọt: tiện, phay, bào, khoan, mài).

1. Khái niệm gia công cơ khí

Gia công cơ khí là quá trình sử dụng năng lượng, dụng cụ và máy móc cơ khí tác động vào phôi liệu ban đầu nhằm làm thay đổi hình dáng, kích thước, trạng thái bề mặt để biến phôi thành chi tiết máy đạt yêu cầu kĩ thuật trên bản vẽ.

2. Phân loại hai nhóm phương pháp gia công chính

A. Gia công không phoi (Gia công áp lực, Đúc, Hàn)

Biến đổi hình dạng phôi mà không có kim loại bị hớt bỏ dưới dạng phoi vụn.

Đúc: Rót kim loại nóng chảy vào khuôn.
Gia công áp lực (Rèn, dập): Dùng ngoại lực làm kim loại biến dạng dẻo khi nóng hoặc nguội.
Hàn: Nung nóng cục bộ ghép dính các mép kim loại.

B. Gia công có phoi (Gia công cắt gọt)

Dùng dụng cụ cắt (dao tiện, dao phay, mũi khoan, đá mài) có độ cứng cao hơn phôi để hớt bỏ lớp kim loại thừa (lượng dư gia công) dưới dạng phoi nhằm đạt độ chính xác và độ bóng bề mặt cao.

• Gồm: Tiện, Phay, Khoan, Khoét, Doa, Mài bóng bề mặt.

Ghi nhớ trọng tâm

Gia công cơ khí gồm hai nhóm: Gia công không phoi (đúc, rèn, dập, hàn) thường dùng để chế tạo phôi thô ban đầu; và Gia công có phoi (tiện, phay, khoan, mài) để đạt kích thước chính xác và độ nhẵn bóng cao.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Phương pháp gia công nào sau đây thuộc nhóm gia công cơ khí KHÔNG PHÔI?

Chương trình GDPT 2018 Bài 8 / 25

Bài 8: Một số phương pháp gia công cơ khí

Mục tiêu bài học

Nguyên lí chuyển động, đặc điểm công nghệ và khả năng tạo hình của các phương pháp cắt gọt kim loại cơ bản: Tiện (Turning), Phay (Milling), Khoan (Drilling) và Mài (Grinding).

1. Phương pháp Tiện (Turning)

Gia công chủ yếu các chi tiết có dạng mặt tròn xoay (trục trơn, trục bậc, ren vít, mặt côn, lỗ tròn xoay, mặt đầu).

• Chuyển động chính (cắt): Phôi quay tròn quanh tâm trục chính ($v$).
• Chuyển động chạy dao: Dao tiện chuyển động tịnh tiến dọc trục hoặc ngang trục ($s$).

2. Phương pháp Phay (Milling)

Gia công các mặt phẳng, rãnh then, bậc, bánh răng, mặt định hình phức tạp.

• Chuyển động chính (cắt): Dao phay (dao nhiều lưỡi cắt) quay tròn quanh trục chính.
• Chuyển động chạy dao: Bàn máy mang phôi chuyển động tịnh tiến theo phương dọc, ngang hoặc thẳng đứng.

3. Phương pháp Khoan và Mài

Khoan (Drilling):

Dùng mũi khoan xoắn để tạo lỗ từ phôi đặc hoặc mở rộng lỗ sẵn có; mũi khoan vừa quay tròn vừa tịnh tiến dọc trục.

Mài (Grinding):

Gia công tinh lần cuối bằng đá mài (gồm vô số hạt mài siêu nhỏ gắn kết), gia công được cả vật liệu sau nhiệt luyện đạt độ bóng cấp gương và sai số micromet.

Ghi nhớ trọng tâm

Tiện chuyên gia công mặt tròn xoay (phôi quay, dao tịnh tiến). Phay chuyên gia công mặt phẳng và rãnh (dao quay, phôi tịnh tiến). Khoan để tạo lỗ. Mài là bước gia công tinh đạt độ nhẵn và dung sai chính xác cao nhất.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Trong phương pháp gia công Tiện kim loại, chuyển động quay tròn tạo ra tốc độ cắt chính thuộc về bộ phận nào?

Chương trình GDPT 2018 Bài 9 / 25

Bài 9: Quy trình công nghệ gia công chi tiết

Mục tiêu bài học

Khái niệm quy trình công nghệ gia công cơ khí; Các bước lập quy trình công nghệ gia công chi tiết đơn giản (nghiên cứu bản vẽ, chọn phôi, thứ tự các nguyên công, chọn thiết bị và dụng cụ).

1. Khái niệm quy trình công nghệ gia công

Quy trình công nghệ gia công chi tiết là một phần của quá trình sản xuất, bao gồm toàn bộ các bước, các nguyên công thực hiện theo một trình tự khoa học và hợp lí nhất nhằm biến đổi phôi liệu thành chi tiết máy hoàn chỉnh đạt đúng các tiêu chuẩn kĩ thuật trên bản vẽ với chi phí thấp nhất.

2. Các bước lập quy trình công nghệ gia công

Bước 1 (Đọc và phân tích bản vẽ chi tiết): Xác định chức năng làm việc, vật liệu, kích thước, dung sai hình học và độ nhám bề mặt ($Ra, Rz$).
Bước 2 (Chọn dạng phôi và phương pháp chế tạo phôi): Phôi cán định hình, phôi đúc hay phôi rèn dập nóng tuỳ theo sản lượng sản xuất (đơn chiếc, hàng loạt hay hàng khối).
Bước 3 (Xác định các nguyên công và thứ tự gia công): Sắp xếp hợp lí theo nguyên tắc: gia công thô trước $\rightarrow$ gia công tinh sau; gia công mặt chuẩn trước $\rightarrow$ gia công các mặt còn lại sau.
Bước 4 (Chọn máy móc, đồ gá, dao cắt và dụng cụ đo): Chọn máy tiện, máy phay hay máy CNC phù hợp; xác định chế độ cắt ($v, s, t$).
Bước 5 (Kiểm tra chất lượng và hoàn thiện hồ sơ công nghệ): Lập phiếu tiến trình công nghệ và hướng dẫn thao tác cho công nhân.

Ghi nhớ trọng tâm

Quy trình công nghệ quy định thứ tự các nguyên công biến phôi thành chi tiết hoàn chỉnh. Nguyên tắc cốt lõi: gia công mặt chuẩn trước, gia công thô trước rồi mới gia công tinh hoàn thiện.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Trong quy trình công nghệ gia công cắt gọt một chi tiết máy cơ khí, nguyên tắc sắp xếp thứ tự các nguyên công nào sau đây là chuẩn xác nhất?

Chương trình GDPT 2018 Bài 10 / 25

Bài 10: Dự án: Chế tạo sản phẩm bằng phương pháp gia công cắt gọt

Mục tiêu bài học

Thiết kế và thực hành chế tạo một sản phẩm cơ khí đơn giản (Ví dụ: Chế tạo trục bậc, búa nguội, vít kẹp chữ C); Lập phiếu công nghệ, chuẩn bị đồ gá, đo kiểm dung sai và đánh giá an toàn.

1. Mục tiêu và nhiệm vụ của dự án

Vận dụng kiến thức bản vẽ kĩ thuật, vật liệu cơ khí và phương pháp tiện, phay, khoan, giũa nguội vào sản phẩm thực tế.
Rèn luyện kĩ năng lập phiếu quy trình công nghệ, thao tác đo kiểm chính xác bằng thước cặp du xích với độ chính xác $0.02 - 0.05\,\text{mm}$.
Tuân thủ nghiêm ngặt nội quy an toàn lao động trong xưởng thực hành cơ khí.

2. Quy trình chế tạo sản phẩm mẫu (Búa đầu tròn / Cờ lê mini)

Giai đoạn 1: Chuẩn bị phôi: Cắt phôi thanh thép cacbon tròn C45 bằng máy cưa cần hoặc cưa đĩa theo kích thước dư $2 - 3\,\text{mm}$.

Giai đoạn 2: Gia công tiện: Kẹp phôi trên mâm cặp 3 chấu máy tiện; tiện khoả mặt đầu, tiện trụ ngoài bậc cán búa, vát mép cạnh.

Giai đoạn 3: Gia công khoan & nguội: Vạch dấu tâm lỗ trên đầu búa, khoan lỗ tra cán, dùng giũa nguội bo tròn các góc và đánh bóng bề mặt bằng giấy nhám mịn.

Ghi nhớ trọng tâm

Dự án thực hành tích hợp các kĩ năng đọc bản vẽ, tiện mặt ngoài, cưa cắt phôi, khoan lỗ và giũa nguội hoàn thiện chi tiết cơ khí bảo đảm đúng kích thước và an toàn lao động.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Dụng cụ đo cơ khí nào thường được sử dụng phổ biến nhất trong xưởng cơ khí để đo đường kính ngoài, đường kính lỗ trong và độ sâu bậc của chi tiết?

Chương trình GDPT 2018 Bài 11 / 25

Bài 11: Quá trình sản xuất cơ khí

Mục tiêu bài học

Khái niệm quá trình sản xuất và quá trình công nghệ; Các dạng sản xuất trong cơ khí (đơn chiếc, hàng loạt, hàng khối); Các giai đoạn chính tạo nên một sản phẩm hoàn chỉnh từ nguyên liệu thô.

1. Khái niệm quá trình sản xuất cơ khí

Quá trình sản xuất cơ khí là toàn bộ các hoạt động có phối hợp nhịp nhàng giữa con người và máy móc thiết bị nhằm biến nguyên vật liệu ban đầu (quặng sắt, phôi kim loại) thành sản phẩm cơ khí hoàn chỉnh (ô tô, xe máy, máy bơm nước) xuất xưởng đưa ra thị trường.

2. Các dạng sản xuất trong cơ khí

1. Sản xuất đơn chiếc:

Số lượng sản phẩm rất ít (1 đến vài chiếc), chủng loại đa dạng, không lặp lại (ví dụ: chế tạo máy chuyên dụng độc bản, khuôn mẫu đặc biệt).

2. Sản xuất hàng loạt:

Sản phẩm chế tạo theo từng lô định kì trong năm, máy móc vạn năng kết hợp đồ gá chuyên dùng (ví dụ: sản xuất máy kéo nông nghiệp, máy bơm nước).

3. Sản xuất hàng khối:

Số lượng sản phẩm cực lớn, liên tục trong thời gian dài trên dây chuyền tự động chuyên dụng (ví dụ: sản xuất bu lông, đai ốc, vòng bi xe máy).

Ghi nhớ trọng tâm

Quá trình sản xuất bao gồm vận chuyển, chế tạo phôi, gia công cơ khí, nhiệt luyện, lắp ráp và đóng gói. Phân loại thành 3 dạng: sản xuất đơn chiếc, hàng loạt và hàng khối.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Dạng sản xuất cơ khí nào có sản lượng sản phẩm rất lớn, chế tạo liên tục trong nhiều năm và sử dụng dây chuyền máy móc tự động hoá chuyên môn hoá cao nhất?

Chương trình GDPT 2018 Bài 12 / 25

Bài 12: Dây chuyền sản xuất tự động với sự tham gia của robot

Mục tiêu bài học

Khái niệm dây chuyền sản xuất tự động; Cấu tạo và vai trò của Robot công nghiệp (Industrial Robot); Ứng dụng robot trong hàn thân vỏ, sơn tự động, lắp ráp và bốc xếp hàng hoá.

1. Khái niệm dây chuyền tự động và Robot công nghiệp

Dây chuyền tự động là tổ hợp các máy móc gia công tự động (máy CNC, máy ép thuỷ lực) liên kết với nhau bằng hệ thống băng tải, xe tự hành AGV và thiết bị chuyển phôi tự động, hoàn thành toàn bộ quá trình sản xuất mà không cần can thiệp trực tiếp của con người.

Robot công nghiệp: Là thiết bị tự động hoá nhiều bậc tự do, có thể lập trình chuyển động chính xác trong không gian 3D, thay thế con người thực hiện các thao tác nặng nhọc, lặp đi lặp lại hoặc làm việc trong môi trường hoá chất độc hại, nhiệt độ cao.

2. Các ứng dụng tiêu biểu của Robot trong nhà máy

Robot hàn điểm / hàn hồ quang: Hàn hàng ngàn điểm trên khung gầm và thân vỏ ô tô trong vài phút với đường hàn ngấu đều, không bị lỗi do mệt mỏi.
Robot sơn tự động: Phun sơn tĩnh điện siêu mịn trong buồng kín, bảo vệ sức khoẻ công nhân khỏi bụi sơn độc hại.
Robot bốc dỡ và xếp pallet (Palletizing Robot): Nâng hạ phôi nặng từ $50 - 500\,\text{kg}$ cấp phôi liên tục cho các trung tâm gia công CNC.

Ghi nhớ trọng tâm

Dây chuyền tự động tích hợp máy CNC, hệ thống vận chuyển và cánh tay robot công nghiệp giúp giải phóng sức lao động, nâng cao năng suất và duy trì chất lượng sản phẩm đồng đều tuyệt đối.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Ưu điểm nổi bật nhất của việc đưa Robot công nghiệp vào dây chuyền sản xuất hàn và sơn thân xe ô tô là gì?

Chương trình GDPT 2018 Bài 13 / 25

Bài 13: Tự động hoá quá trình sản xuất dưới tác động của Cách mạng công nghiệp lần thứ 4

Mục tiêu bài học

Tác động của Công nghiệp 4.0 đến cơ khí chế tạo: Internet vạn vật công nghiệp (IIoT), Trí tuệ nhân tạo (AI), Điện toán đám mây, Dữ liệu lớn (Big Data) và Bản sao số (Digital Twin).

1. Bản chất cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 trong cơ khí

Cách mạng công nghiệp 4.0 đưa ngành cơ khí từ "tự động hoá cơ khí đơn thuần" lên "Nhà máy thông minh" (Smart Factory) - nơi thế giới vật lí và thế giới kĩ thuật số hoà trộn thông qua các hệ thống không gian mạng - thực thể (Cyber-Physical Systems - CPS).

2. Các trụ cột công nghệ trong nhà máy cơ khí 4.0

1. IIoT và Cảm biến thông minh:

Gắn cảm biến rung động, nhiệt độ lên trục chính máy CNC để giám sát độ mòn dao và dự đoán trước hỏng hóc (Predictive Maintenance).

2. Bản sao số (Digital Twin):

Mô phỏng ảo toàn bộ dây chuyền sản xuất trên máy tính thời gian thực; cho phép thử nghiệm tối ưu hoá quy trình gia công trước khi chạy máy thực tế.

Ghi nhớ trọng tâm

Công nghiệp 4.0 biến xưởng cơ khí thành nhà máy thông minh nhờ IIoT, Big Data, AI và Bản sao số (Digital Twin), giúp tối ưu hoá chuỗi cung ứng và bảo trì dự đoán chính xác.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Công nghệ nào cho phép tạo ra một mô hình ảo số hoá phản ánh chính xác trạng thái vật lí thời gian thực của máy móc và dây chuyền cơ khí trên máy tính?

Chương trình GDPT 2018 Bài 14 / 25

Bài 14: An toàn lao động và bảo vệ môi trường trong sản xuất cơ khí

Mục tiêu bài học

Các yếu tố nguy hiểm trong xưởng cơ khí (vật văng bắn, phoi nóng, cuốn tóc/quần áo vào trục quay); Trang bị bảo hộ lao động cá nhân (PPE); Xử lí phoi vụn, dầu tưới nguội và khí thải xưởng đúc hàn.

1. Các nguy cơ tai nạn và quy tắc an toàn trong xưởng cơ khí

Các mối nguy cơ phổ biến:

• Phoi tiện, mạt mài bay vào mắt gây mù loà.
• Quần áo rộng, tóc dài, khăn quàng bị cuốn vào mâm cặp hoặc trục máy đang quay tốc độ cao.
• Phôi gia công kẹp không chặt bị văng bắn gây chấn thương nghiêm trọng.

Quy tắc vàng an toàn lao động:

Mặc quần áo bảo hộ gọn gàng, cài cúc tay áo; đội mũ trùm tóc gọn; đeo kính bảo hộ chắn phoi; đi giày bảo hộ mũi thép chống dập ngón. Đặc biệt: Tuyệt đối không đeo găng tay khi vận hành máy tiện, máy phay, máy khoan vì găng tay dễ bị trục quay cuốn vào kéo theo bàn tay.

2. Bảo vệ môi trường trong xưởng sản xuất

Thu gom, phân loại phoi kim loại để đưa đi tái chế luyện kim.
Dung dịch trơn nguội (dầu cắt gọt pha nước) phải được thu gom lắng lọc tuần hoàn, tuyệt đối không xả trộm ra cống rãnh tự nhiên.
Lắp đặt hệ thống hút lọc khói bụi và khí độc tại các khu vực hàn, đúc kim loại.

Ghi nhớ trọng tâm

An toàn lao động yêu cầu trang bị đầy đủ bảo hộ cá nhân (kính, giày bảo hộ, mũ trùm tóc) và cấm đeo găng tay khi đứng máy quay. Bảo vệ môi trường yêu cầu tuần hoàn dầu tưới nguội và tái chế phoi kim loại.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Vì sao người thợ tuyệt đối KHÔNG ĐƯỢC ĐEO GĂNG TAY khi trực tiếp thao tác vận hành trên máy tiện, máy phay và máy khoan?

Chương trình GDPT 2018 Bài 15 / 25

Bài 15: Khái quát về cơ khí động lực

Mục tiêu bài học

Khái niệm ngành cơ khí động lực; Các lĩnh vực ứng dụng trọng yếu (Giao thông đường bộ: ô tô, xe máy; Đường sắt: đầu máy xe lửa; Đường thuỷ: tàu thuyền; Hàng không: máy bay; Máy nông nghiệp, công trình).

1. Khái niệm ngành cơ khí động lực

Cơ khí động lực (Power & Automotive Engineering) là ngành kĩ thuật nghiên cứu, thiết kế, chế tạo, vận hành, bảo dưỡng và kiểm định các loại máy móc, phương tiện giao thông vận tải và thiết bị có trang bị nguồn động lực (động cơ đốt trong, động cơ điện, động cơ lai Hybrid) để tạo ra lực kéo hoặc công cơ học hữu ích.

2. Các nhóm phương tiện và máy động lực chính

Phương tiện giao thông vận tải:

Ô tô con, xe tải, xe buýt, xe máy, đầu máy xe lửa, tàu thuỷ chở hàng, máy bay vận tải hàng không dân dụng.

Máy công trình & Nông lâm nghiệp:

Máy xúc đào, máy ủi, cần cẩu, xe nâng hàng, máy cày xới đất, máy gặt đập liên hợp.

Ghi nhớ trọng tâm

Cơ khí động lực chuyên sâu về thiết kế, sản xuất và bảo dưỡng các phương tiện giao thông và máy công trình gắn động lực (ô tô, tàu thuỷ, máy bay, máy nông nghiệp).

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Thiết bị nào giữ vai trò là 'trái tim' cung cấp năng lượng cơ học cho toàn bộ chuyển động của các phương tiện trong ngành cơ khí động lực?

Chương trình GDPT 2018 Bài 16 / 25

Bài 16: Ngành nghề trong lĩnh vực cơ khí động lực

Mục tiêu bài học

Các vị trí việc làm trong ngành động lực & ô tô (Kĩ sư thiết kế ô tô, Kĩ sư kiểm định xe cơ giới, Kĩ thuật viên chẩn đoán và sửa chữa ô tô); Cơ hội phát triển với xe điện (EV) và xe thông minh.

1. Các ngành nghề tiêu biểu trong cơ khí động lực

Kĩ sư công nghệ kĩ thuật ô tô

Nghiên cứu thiết kế cụm tổng thành xe, tối ưu hoá khí động học, phát triển hệ thống điều khiển điện tử ECU, quản trị dây chuyền lắp ráp ô tô.

Đăng kiểm viên xe cơ giới

Làm việc tại các trung tâm đăng kiểm, sử dụng dây chuyền kiểm định cơ khí - điện tử đo phanh, khí thải, độ trượt ngang, đèn pha bảo đảm an toàn lưu hành.

Kĩ thuật viên bảo dưỡng & chẩn đoán

Sử dụng máy đọc lỗi chuyên dụng OBD-II, chẩn đoán hư hỏng hệ thống động cơ, hộp số, phanh ABS, cân chỉnh góc đặt bánh xe và bảo dưỡng định kì.

2. Xu hướng phát triển xe điện (Electric Vehicle - EV)

Ngành cơ khí động lực đang có bước chuyển dịch mang tính lịch sử: từ động cơ đốt trong truyền thống sang xe điện thuần pin (BEV), xe pin nhiên liệu Hydro và xe tự hành (Autonomous Driving), mở ra nhu cầu cực lớn về nhân lực am hiểu kết hợp cơ khí chính xác với điện tử và công nghệ thông tin.

Ghi nhớ trọng tâm

Cơ khí động lực mang lại triển vọng nghề nghiệp rộng lớn từ kĩ sư thiết kế ô tô, kĩ thuật viên sửa chữa chẩn đoán OBD-II đến chuyên gia đăng kiểm. Xu thế chuyển dịch sang xe điện thông minh đang định hình lại toàn ngành.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Thiết bị điện tử nào hiện nay được người kĩ thuật viên ô tô sử dụng phổ biến nhất để quét và đọc các mã lỗi hư hỏng (DTC) từ hộp điều khiển ECU của xe?

Chương trình GDPT 2018 Bài 17 / 25

Bài 17: Đại cương về động cơ đốt trong

Mục tiêu bài học

Khái niệm động cơ đốt trong (ICE); Phân loại theo nhiên liệu (xăng, diesel, khí gas), theo chu trình (4 kì, 2 kì); Các thuật ngữ cơ bản: ĐCT, ĐCD, hành trình S, thể tích buồng cháy Vc, thể tích công tác Vh, tỉ số nén ε.

1. Khái niệm và phân loại động cơ đốt trong

Động cơ đốt trong (Internal Combustion Engine - ICE) là loại động cơ nhiệt mà quá trình đốt cháy nhiên liệu sinh ra nhiệt năng diễn ra ngay bên trong xi lanh của động cơ, sau đó khối khí cháy áp suất cao giãn nở sinh công đẩy piston dịch chuyển biến nhiệt năng thành cơ năng.

Theo nhiên liệu: Động cơ Xăng (cháy cưỡng bức bằng tia lửa bugi) và Động cơ Diesel (tự cháy do nén ở áp suất và nhiệt độ cao).

Theo số hành trình piston: Động cơ 4 kì (hoàn thành chu trình trong 4 hành trình của piston) và Động cơ 2 kì (hoàn thành trong 2 hành trình).

2. Một số thuật ngữ cơ bản của động cơ đốt trong

• Điểm chết trên (ĐCT - TDC): Vị trí của piston ở xa tâm trục khuỷu nhất (vị trí cao nhất trong xi lanh).

• Điểm chết dưới (ĐCD - BDC): Vị trí của piston ở gần tâm trục khuỷu nhất (vị trí thấp nhất trong xi lanh).

• Hành trình của piston ($S$): Khoảng cách dịch chuyển giữa ĐCT và ĐCD. Bằng hai lần bán kính quay của trục khuỷu: $S = 2R$.

• Thể tích công tác ($V_h$): Thể tích xi lanh giới hạn giữa ĐCT và ĐCD: $V_h = \frac{\pi D^2}{4} S$.

• Thể tích buồng cháy ($V_c$): Thể tích không gian phía trên đỉnh piston khi piston ở ĐCT.

• Tỉ số nén ($\varepsilon$): Tỉ số giữa thể tích toàn phần ($V_a = V_h + V_c$) và thể tích buồng cháy ($V_c$): $\varepsilon = \frac{V_a}{V_c} = 1 + \frac{V_h}{V_c}$. (Động cơ xăng $\varepsilon \approx 8 - 12$; Động cơ Diesel $\varepsilon \approx 15 - 22$).

Ghi nhớ trọng tâm

Động cơ đốt trong biến nhiệt năng của khí cháy thành cơ năng. Các thông số cơ bản gồm: Điểm chết (ĐCT, ĐCD), hành trình piston S = 2R, thể tích công tác Vh và tỉ số nén ε = Va/Vc.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Tỉ số nén (ε) của động cơ đốt trong được định nghĩa bằng tỉ số toán học giữa hai đại lượng thể tích nào sau đây?

Chương trình GDPT 2018 Bài 18 / 25

Bài 18: Nguyên lí làm việc của động cơ đốt trong

Mục tiêu bài học

Nguyên lí làm việc chi tiết của Động cơ 4 kì (Kì nạp, Kì nén, Kì cháy - giãn nở sinh công, Kì thải); So sánh chu trình động cơ Xăng và động cơ Diesel; Nguyên lí động cơ 2 kì.

1. Nguyên lí làm việc của Động cơ xăng 4 kì

1. Kì 1 - Nạp: Piston đi từ ĐCT xuống ĐCD. Xupáp nạp mở, xupáp thải đóng. Độ chân không trong xi lanh hút hỗn hợp hoà khí (xăng + không khí) vào xi lanh. Trục khuỷu quay $180^\circ$.

2. Kì 2 - Nén: Cả hai xupáp đều đóng kín. Piston đi từ ĐCD lên ĐCT nén hoà khí lại với áp suất và nhiệt độ tăng cao. Trục khuỷu quay thêm $180^\circ$ (tổng $360^\circ$).

3. Kì 3 - Cháy và Giãn nở (Kì sinh công duy nhất): Cuối kì nén, Bugi bật tia lửa điện đốt cháy hoà khí. Khí cháy giãn nở cực mạnh tạo áp suất rất cao đẩy piston đi từ ĐCT xuống ĐCD làm quay trục khuỷu sinh công hữu ích. Trục khuỷu quay thêm $180^\circ$ (tổng $540^\circ$).

4. Kì 4 - Thải: Xupáp thải mở, xupáp nạp đóng. Piston đi từ ĐCD lên ĐCT đẩy toàn bộ khí thải đã cháy qua ống xả ra ngoài khí quyển. Trục khuỷu quay thêm $180^\circ$ (tổng đủ $720^\circ = 2$ vòng quay).

2. Điểm khác biệt mấu chốt ở Động cơ Diesel 4 kì

Ở kì nạp: Động cơ Diesel chỉ nạp không khí sạch vào xi lanh (không nạp hoà khí như máy xăng).
Ở kì nén: Không khí bị nén với tỉ số nén rất cao ($\varepsilon \approx 18 - 22$) làm nhiệt độ không khí tăng vọt lên đến $600 - 800^circ\text{C}$ (vượt quá nhiệt độ tự bốc cháy của dầu Diesel).
Ở kì cháy: Cuối kì nén, Vòi phun (Kim phun) phun tơi dầu Diesel dưới áp suất cực cao vào buồng cháy. Dầu gặp không khí nén nóng tự bốc cháy mà hoàn toàn không cần bugi đánh lửa.

Ghi nhớ trọng tâm

Động cơ 4 kì hoàn thành chu trình trong 4 hành trình của piston (trục khuỷu quay 2 vòng). Trong đó kì cháy - giãn nở là kì sinh công duy nhất. Động cơ xăng dùng bugi đánh lửa cưỡng bức, động cơ Diesel dùng vòi phun tự cháy do nén cao.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Trong 4 kì hoạt động của động cơ đốt trong 4 kì (Nạp - Nén - Cháy giãn nở - Thải), kì nào là kì DUY NHẤT sinh ra công cơ học hữu ích để làm quay trục khuỷu?

Chương trình GDPT 2018 Bài 19 / 25

Bài 19: Các cơ cấu trong động cơ đốt trong

Mục tiêu bài học

Cấu tạo, nguyên lí và công dụng của hai cơ cấu cơ khí trọng tâm trong động cơ: Cơ cấu Trục khuỷu - Thanh truyền (biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay) và Cơ cấu Phân phối khí (đóng mở xupáp đúng thời điểm).

1. Cơ cấu Trục khuỷu - Thanh truyền (Crank-Connecting Rod)

Có nhiệm vụ tiếp nhận áp lực của khí cháy tác dụng lên đỉnh piston, truyền qua thanh truyền biến chuyển động tịnh tiến qua lại của piston thành chuyển động quay tròn của trục khuỷu để dẫn động các máy công tác bên ngoài.

Piston & Xéc măng:

Piston làm bằng hợp kim nhôm chịu nhiệt. Các vòng xéc măng khí ngăn lọt khí cháy xuống đáy và xéc măng dầu gạt dầu bôi trơn thành xi lanh.

Thanh truyền (Tay biên):

Đầu nhỏ gắn với piston qua chốt piston, thân thanh truyền tiết diện chữ I chịu uốn nén, đầu to lắp vào cổ biên của trục khuỷu.

Trục khuỷu & Bánh đà:

Trục khuỷu chịu lực uốn xoắn cực lớn. Bánh đà nặng gắn ở đuôi trục khuỷu tích luỹ quán tính để duy trì quay đều đặn qua các kì không sinh công.

2. Cơ cấu Phân phối khí (Valve Train)

Nhiệm vụ: Đóng và mở các cửa nạp, cửa thải đúng thời điểm quy định để nạp đầy môi chất mới và thải sạch khí cháy cũ.

Cấu tạo phổ biến hiện nay (Trục cam trên nắp máy DOHC/SOHC):
Trục khuỷu dẫn động trục cam thông qua xích cam hoặc đai răng theo tỉ số truyền: Trục cam quay với tốc độ bằng một nửa trục khuỷu ($n_{cam} = \frac{1}{2} n_{khu\text{ỷ}u}$). Vấu cam tác động lên con đội, đẩy xupáp mở ra thắng lực ép lò xo; lò xo xupáp có nhiệm vụ đóng kín xupáp khi vấu cam đi qua.

Ghi nhớ trọng tâm

Cơ cấu trục khuỷu thanh truyền biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay. Cơ cấu phân phối khí dùng trục cam điều khiển đóng mở các xupáp nạp/thải với tỉ số truyền trục cam quay 1 vòng ứng với trục khuỷu quay 2 vòng.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Trong động cơ đốt trong 4 kì, khi trục khuỷu quay được 2 vòng (720°) thì trục cam của cơ cấu phân phối khí quay được bao nhiêu vòng?

Chương trình GDPT 2018 Bài 20 / 25

Bài 20: Các hệ thống trong động cơ đốt trong

Mục tiêu bài học

Cấu tạo và nguyên lí của các hệ thống phụ trợ: Hệ thống bôi trơn (cưỡng bức cácte ướt); Hệ thống làm mát (bằng nước tuần hoàn cưỡng bức); Hệ thống nhiên liệu (phun xăng điện tử EFI, Common Rail Diesel); Hệ thống khởi động và Hệ thống đánh lửa.

1. Hệ thống Bôi trơn và Hệ thống Làm mát

Hệ thống bôi trơn cưỡng bức:

Bơm dầu hút dầu nhớt từ các te đẩy qua bầu lọc dầu rồi đưa theo các đường dầu bôi trơn tới các bề mặt ma sát (cổ trục khuỷu, bạc lót, xéc măng) nhằm giảm ma sát mài mòn, làm mát và làm sạch mạt kim loại.

Hệ thống làm mát bằng nước tuần hoàn:

Nước làm mát hấp thụ nhiệt từ thân máy, được bơm nước đẩy qua két làm mát (két nước tản nhiệt phía đầu xe được quạt gió thổi) và điều hoà nhiệt độ ổn định ($80 - 90^circ\text{C}$) nhờ van hằng nhiệt.

2. Hệ thống Nhiên liệu, Đánh lửa và Khởi động

Hệ thống phun xăng điện tử (EFI): Cảm biến đo lượng gió, vị trí bướm ga $\rightarrow$ gửi tín hiệu về hộp điều khiển ECU $\rightarrow$ ECU tính toán lượng xăng tối ưu điều khiển kim phun phun tơi vào cửa nạp hoặc trực tiếp vào xi lanh (GDI).
Hệ thống đánh lửa điện tử: Tạo ra dòng điện cao áp ($15\,000 - 30\,000\,\text{V}$) đưa tới bugi để phóng tia lửa điện đốt cháy hoà khí đúng thời điểm đánh lửa sớm.
Hệ thống khởi động bằng mô tơ điện: Máy khởi động (củ đề) dùng điện từ bình ắc quy $12\,\text{V}$ quay bánh răng ăn khớp với vành răng bánh đà để quay trục khuỷu đạt tốc độ nổ máy ban đầu.

Ghi nhớ trọng tâm

Hệ thống bôi trơn giảm ma sát, hệ thống làm mát duy trì nhiệt độ tối ưu. Hệ thống phun nhiên liệu điện tử EFI/Common Rail kết hợp điều khiển ECU giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu khí thải ô nhiễm.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Bộ phận nào trong hệ thống làm mát bằng nước có nhiệm vụ tự động điều khiển đóng/mở đường nước đi qua két làm mát để duy trì nhiệt độ động cơ luôn ổn định ở mức tối ưu (khoảng 80 - 90°C)?

Chương trình GDPT 2018 Bài 21 / 25

Bài 21: Khái quát chung về ô tô

Mục tiêu bài học

Khái niệm và lịch sử phát triển ô tô; Cấu trúc tổng thể của một chiếc ô tô (Động cơ, Hệ thống truyền lực, Khung gầm - hệ thống treo bánh xe, Thân vỏ xe, Hệ thống điện - điện tử); Tiêu chuẩn phân loại ô tô.

1. Khái niệm và cấu tạo tổng thể ô tô

Ô tô là phương tiện giao thông đường bộ tự hành, chuyển động bằng động cơ đặt ngay trên xe và chở người, hàng hoá hoặc kéo rơ-moóc.

1. Phần Động lực (Động cơ):

Cung cấp công suất cơ học (động cơ đốt trong xăng/diesel, mô tơ điện EV hoặc động cơ Hybrid kết hợp).

2. Phần Khung gầm & Truyền lực:

Hệ thống truyền lực (li hợp, hộp số, vi sai), hệ thống treo, bánh xe, hệ thống lái và phanh.

3. Phần Thân vỏ (Body):

Khung vỏ chịu lực monocoque hoặc khung rời sắt-xi, khoang hành khách, cửa xe, kính và nội thất.

4. Hệ thống Điện & Điện tử:

Ắc quy, máy phát, mạng giao tiếp vi điều khiển CAN-bus, túi khí, camera, cảm biến hỗ trợ lái ADAS.

Ghi nhớ trọng tâm

Ô tô là hệ thống kĩ thuật phức tạp gồm động cơ, hệ thống truyền lực khung gầm, thân vỏ và hệ thống điện tử thông minh. Phân loại theo mục đích (xe chở người, xe tải, xe chuyên dùng) hoặc theo nguồn động lực.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Cấu trúc tổng thể của một chiếc ô tô hoàn chỉnh bao gồm những khối hợp thành cơ bản nào?

Chương trình GDPT 2018 Bài 22 / 25

Bài 22: Hệ thống truyền lực

Mục tiêu bài học

Cấu tạo, nguyên lí và công dụng của các cụm trong hệ thống truyền lực (Drivetrain): Li hợp (Clutch), Hộp số (Manual/Automatic), Trục các đăng (Cardan), Cầu chủ động và Bộ vi sai (Differential).

1. Sơ đồ chuỗi truyền động lực trên ô tô

Dòng truyền mô men xoắn:
Động cơ $\rightarrow$ Li hợp $\rightarrow$ Hộp số $\rightarrow$ Trục các đăng $\rightarrow$ Cầu chủ động (Truyền lực chính & Bộ vi sai) $\rightarrow$ Bán trục $\rightarrow$ Bánh xe chủ động tiếp đất.

2. Chức năng từng cụm cơ cấu chính

Li hợp (Côn):

Dùng để cắt hoặc nối êm dịu dòng truyền mô men từ động cơ sang hộp số khi xe khởi hành hoặc khi chuyển số.

Hộp số (Số sàn MT / Tự động AT):

Thay đổi tỉ số truyền để biến đổi lực kéo và tốc độ xe phù hợp với cản trở mặt đường (lên dốc cần lực kéo lớn, đường bằng cần tốc độ cao); cho phép xe chạy lùi và đỗ xe nổ máy tại chỗ (số N/Mo).

Trục các đăng:

Truyền mô men xoắn giữa hai trục không thẳng hàng và có góc nghiêng thay đổi trong quá trình xe nhún nhảy.

Bộ vi sai (Differential):

Cho phép hai bánh xe chủ động quay với hai tốc độ khác nhau khi xe vào cua (bánh phía ngoài bán kính cong quay nhanh hơn bánh phía trong) để tránh bị trượt lết lốp xe và lật xe.

Ghi nhớ trọng tâm

Hệ thống truyền lực chuyển giao mô men quay từ động cơ xuống bánh xe. Li hợp để ngắt nối êm dịu, hộp số thay đổi lực kéo/tốc độ, trục các đăng truyền nghiêng và bộ vi sai giúp hai bánh xe quay chênh lệch tốc độ khi vào cua an toàn.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Bộ phận nào trong hệ thống truyền lực của ô tô cho phép hai bánh xe chủ động hai bên quay với vận tốc góc khác nhau khi xe đi vào đoạn đường vòng (cua)?

Chương trình GDPT 2018 Bài 23 / 25

Bài 23: Bánh xe và hệ thống treo ô tô

Mục tiêu bài học

Cấu tạo lốp xe và vành bánh xe; Chức năng của hệ thống treo (phần tử đàn hồi: lò xo/nhíp, phần tử giảm chấn thuỷ lực, phần tử hướng); Phân loại hệ thống treo độc lập và phụ thuộc.

1. Bánh xe ô tô

Gồm vành bánh xe (mâm đúc hợp kim hoặc thép) và lốp xe (vỏ xe không săm Tubeless). Lốp xe có các rãnh gai thoát nước và lớp bố thép bên trong, đảm nhận việc bám dính mặt đường, chịu tải trọng và hấp thu một phần xung lực ban đầu từ mặt đường gồ ghề.

2. Hệ thống treo (Suspension System)

Kết nối đàn hồi giữa thân xe/khung xe với các cầu bánh xe, giảm thiểu các dao động xóc nảy tác động lên hành khách và hàng hoá, giữ cho bánh xe luôn tiếp đất an toàn.

Treo phụ thuộc (Cầu cứng):

Hai bánh xe cùng một cầu được nối cứng với nhau bằng một dầm cầu. Khi một bánh nhảy lên, bánh kia bị nghiêng theo (dùng cho xe tải nặng, xe bán tải gầm cao với nhíp lá bền bỉ).

Treo độc lập (MacPherson, Đa liên kết):

Mỗi bánh xe được gắn độc lập với thân xe qua các đòn càng chữ A. Khi một bánh xóc nảy, bánh đối diện hoàn toàn không bị ảnh hưởng, mang lại sự êm dịu tối đa cho xe du lịch con.

Ghi nhớ trọng tâm

Hệ thống treo gồm lò xo đàn hồi và giảm chấn thuỷ lực dập tắt dao động nhanh chóng. Treo độc lập mang lại độ êm ái cao cho xe con, trong khi treo phụ thuộc bền bỉ cho xe tải trọng lớn.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Bộ phận nào trong hệ thống treo có chức năng dập tắt nhanh chóng các dao động xóc nảy của lò xo đàn hồi để giúp xe nhanh chóng ổn định êm ái trở lại?

Chương trình GDPT 2018 Bài 24 / 25

Bài 24: Hệ thống lái

Mục tiêu bài học

Nhiệm vụ và cấu tạo hệ thống lái (Vô lăng, trục lái, cơ cấu lái thước lái - bánh răng, đòn dẫn động lái); Các loại hệ thống trợ lực lái (Thuỷ lực HPS và Trợ lực điện EPS).

1. Nhiệm vụ và sơ đồ cấu tạo hệ thống lái

Hệ thống lái (Steering System) có nhiệm vụ điều khiển hướng chuyển động của ô tô bằng cách làm quay các bánh xe dẫn hướng (thường là hai bánh trước) quanh trục đứng theo sự điều khiển của người lái thông qua vô lăng.

Nguyên lí truyền động:
Tài xế xoay Vô lăng $\rightarrow$ Trục lái xoay $\rightarrow$ Cơ cấu lái (Bánh răng - Thước lái) biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến qua lại của thanh răng $\rightarrow$ Đòn kéo và rô-tuyn lái đẩy hai bánh xe dẫn hướng quay góc tương ứng.

2. Hệ thống trợ lực lái điện (EPS - Electric Power Steering)

Trang bị một mô tơ điện gắn trên cột lái hoặc thước lái cùng cảm biến góc đánh lái và cảm biến mô men xoắn. ECU lái điều khiển mô tơ trợ lực: khi đi tốc độ chậm hoặc đỗ xe, vô lăng quay cực kì nhẹ nhàng; khi chạy tốc độ cao trên đường cao tốc, vô lăng tự động siết chặt đầm chắc hơn để bảo đảm an toàn kiểm soát làn đường.

Ghi nhớ trọng tâm

Hệ thống lái điều hướng phương tiện di chuyển. Hệ thống trợ lực lái điện tử (EPS) sử dụng mô tơ điện do ECU điều khiển giúp việc đánh lái nhẹ nhàng khi chạy chậm và đầm chắc, chính xác khi chạy tốc độ cao.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Ưu điểm vượt trội của hệ thống trợ lực lái điện tử (EPS) so với hệ thống trợ lực lái thuần thuỷ lực truyền thống là gì?

Chương trình GDPT 2018 Bài 25 / 25

Bài 25: Hệ thống phanh và an toàn khi tham gia giao thông

Mục tiêu bài học

Cấu tạo và nguyên lí của hệ thống phanh thuỷ lực (Phanh đĩa, Phanh tang trống); Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS); Các hệ thống an toàn chủ động ESP, EBD; Quy tắc kiểm tra an toàn xe.

1. Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa và phanh tang trống

Phanh đĩa (Disc Brake):

Đĩa phanh kim loại quay cùng bánh xe; cùm phanh (caliper) chứa piston thuỷ lực ép hai má phanh gốm vào hai mặt đĩa phanh để hãm xe. Ưu điểm: Thoát nhiệt và thoát nước cực tốt, lực phanh nhạy, bảo trì dễ.

Phanh tang trống (Drum Brake):

Má phanh hình cung nằm bên trong trống phanh rỗng quay cùng bánh xe. Piston ép má phanh bung ra ngoài ma sát với mặt trong trống phanh. Chịu tải tốt, thường gắn ở bánh sau xe tải nhỏ hoặc xe phổ thông.

2. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS - Anti-lock Braking System)

Nguyên lí hoạt động của ABS:

Khi người lái đạp phanh gấp trên đường trơn trượt, bánh xe có nguy cơ bị "khoá cứng" (bó chết) khiến xe bị trượt lết mất lái.

• Cảm biến tốc độ gửi tín hiệu về ECU phát hiện bánh xe sắp bó cứng $\rightarrow$ Bộ chấp hành ABS tự động nhấp - nhả dầu phanh với tốc độ 15 - 30 lần mỗi giây.

• Hiệu quả: Bánh xe vẫn lăn chậm mà không bị trượt, giúp tài xế vừa đạp hết phanh vừa có thể đánh lái tránh chướng ngại vật và rút ngắn đáng kể quãng đường phanh.

Ghi nhớ trọng tâm

Hệ thống phanh có vai trò sống còn bảo đảm an toàn. Phanh đĩa tản nhiệt tốt, hiệu quả cao. Hệ thống ABS ngăn ngừa bánh xe bị bó cứng khi phanh khẩn cấp, giúp duy trì khả năng đánh lái điều khiển phương tiện an toàn.

? Câu hỏi củng cố kiến thức

Tác dụng cốt lõi của Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) khi xe phải phanh khẩn cấp trên đoạn đường trơn ướt là gì?