Công nghệ 8: Cơ khí & Điện

Phần này làm rõ khái niệm bản vẽ kỹ thuật, nhấn mạnh vai trò của nó như tài liệu kỹ thuật chủ yếu của sản phẩm. Bản vẽ được lập trong giai đoạn thiết kế và được sử dụng xuyên suốt quá trình sản xuất, từ chế tạo, lắp ráp, thi công đến vận hành và sửa chữa. Bản vẽ kỹ thuật trình bày thông tin kỹ thuật của sản phẩm dưới dạng hình vẽ và ký hiệu theo các quy tắc thống nhất, thường vẽ theo tỉ lệ. Nó cung cấp thông tin đầy đủ để người dùng hiểu rõ sản phẩm và hướng dẫn sử dụng an toàn, hiệu quả. Việc hiểu bản vẽ kỹ thuật là nền tảng không thể thiếu cho bất kỳ ai làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật, đặc biệt là đối với môn học Công nghệ 8. Khả năng đọc hiểu bản vẽ góp phần tăng năng suất lao động và đảm bảo chất lượng sản phẩm.

Trong phần này, sách giáo khoa Công nghệ 8 hướng dẫn học sinh kỹ thuật vẽ hình ba chiều của các khối tròn xoay, đặc biệt là sử dụng thước vẽ elip chuyên dụng. Thước vẽ elip, làm bằng nhựa hoặc kim loại, có sẵn các lỗ hình elip với các kích thước khác nhau, hỗ trợ vẽ chính xác các hình elip trong bản vẽ kỹ thuật. Việc sử dụng thành thạo thước vẽ elip giúp tăng độ chính xác và tính thẩm mỹ của bản vẽ, là một kỹ năng quan trọng trong vẽ kỹ thuật và thiết kế sản phẩm. Đây là một kỹ năng thực hành cần thiết để học sinh có thể vận dụng vào việc tạo ra các bản vẽ kỹ thuật chính xác và tỉ mỉ, góp phần vào việc hiểu và thực hiện các bản vẽ phức tạp hơn trong tương lai.

Phần này tập trung vào bản vẽ lắp, một loại bản vẽ kỹ thuật quan trọng. Nội dung giải thích cách đọc hiểu bản vẽ lắp để nắm bắt hình dạng, kết cấu của sản phẩm cũng như vị trí tương quan giữa các chi tiết. Học sinh được làm quen với việc phân tích thông tin trên bản vẽ lắp, bao gồm tên sản phẩm, tỉ lệ, ký hiệu bản vẽ và cơ sở thiết kế (sản xuất). Hiểu bản vẽ lắp giúp học sinh hình dung được cách lắp ráp các bộ phận để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh. Đây là kỹ năng cần thiết giúp học sinh không chỉ hiểu bản vẽ mà còn có thể tự mình lắp ráp, sửa chữa các thiết bị đơn giản sau này. Việc này giúp học sinh rèn luyện tư duy logic và khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn.

Phần này của sách giáo khoa Công nghệ 8 tập trung vào hai loại vật liệu cơ khí phổ biến là thép và gang. Sự phân loại dựa trên tỉ lệ cacbon: nếu tỉ lệ cacbon trong vật liệu < 2,14% thì gọi là thép, > 2,14% là gang. Tỉ lệ cacbon càng cao thì vật liệu càng cứng và giòn. Ngoài ra, gang được phân thành ba loại chính là gang xám, gang trắng và gang dẻo; thép được chia thành hai loại chính là thép cacbon và thép hợp kim. Thép cacbon loại thường chứa nhiều tạp chất, chủ yếu dùng trong xây dựng và kết cấu cầu đường. Thép cacbon chất lượng tốt thường được dùng làm dụng cụ gia đình và chi tiết máy. Phần này nhấn mạnh vào việc hiểu rõ sự khác biệt về thành phần và tính chất giữa thép và gang để lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng ứng dụng cụ thể trong kỹ thuật cơ khí.

So với kim loại, vật liệu phi kim loại có khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt kém hơn nhưng lại có một số tính chất đặc biệt như dễ gia công, không bị oxi hóa, ít mài mòn… nên được sử dụng ngày càng rộng rãi. Vật liệu phi kim loại thường có nhiệt độ nóng chảy thấp, nhẹ, dẻo, không dẫn điện, không bị oxi hóa, ít bị hóa chất tác động, dễ pha màu và có khả năng chế biến lại. Chất dẻo nhiệt thường được dùng nhiều trong sản xuất dụng cụ gia đình như làn, rổ, chậu, can, dép… Phần này giúp học sinh hiểu rõ hơn về tính chất vật lý và hoá học của vật liệu phi kim loại, từ đó có thể chọn lựa được vật liệu phù hợp cho từng sản phẩm cụ thể, dựa trên các yêu cầu kỹ thuật cần đạt được. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu quả sử dụng của sản phẩm.

Phần cuối cùng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn vật liệu phù hợp để tạo ra sản phẩm cơ khí chất lượng. Mỗi vật liệu có nhiều tính chất khác nhau, tùy theo mục đích sử dụng mà người ta quan tâm đến tính chất này hay tính chất khác, hoặc có thể thay đổi một vài tính chất để nâng cao hiệu quả sử dụng vật liệu. Điều này đòi hỏi học sinh phải có kiến thức tổng hợp về các loại vật liệu đã được học, kết hợp với sự hiểu biết về yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm để đưa ra quyết định đúng đắn. Phần này giúp học sinh vận dụng kiến thức đã học vào thực tế, rèn luyện khả năng phân tích và giải quyết vấn đề, giúp học sinh chuẩn bị tốt hơn cho các bài tập thực hành và các dự án trong tương lai.

Phần này của sách giáo khoa Công nghệ 8 trình bày về truyền động đai, một cơ cấu truyền động cơ bản. Nguyên lý hoạt động dựa trên lực ma sát giữa dây đai và bánh đai: khi bánh dẫn 1 (có đường kính D1) quay với tốc độ n1 (vòng/phút), nhờ lực ma sát giữa dây đai và bánh đai, bánh bị dẫn 2 (có đường kính D2) sẽ quay với tốc độ n2 (vòng/phút). Tỉ số truyền i được xác định bởi công thức liên hệ giữa đường kính và tốc độ quay của hai bánh đai. Truyền động đai có cấu tạo đơn giản, làm việc êm, ít ồn, có thể truyền chuyển động giữa các trục cách xa nhau, nên được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy khác nhau như máy khâu, máy khoan, máy tiện, ô tô, máy kéo… Tuy nhiên, nếu lực ma sát giữa bánh và dây đai không đủ đảm bảo thì có thể bị trượt, dẫn đến tỉ số truyền bị thay đổi. Học sinh cần hiểu rõ nguyên lý hoạt động cũng như ưu nhược điểm của cơ cấu này.

Tiếp theo, sách giáo khoa giới thiệu truyền động bánh răng và truyền động xích. Truyền động bánh răng dùng để truyền chuyển động quay giữa các trục song song hoặc vuông góc nhau, có tỉ số truyền xác định và được dùng trong nhiều hệ thống truyền động của các loại máy thiết bị khác nhau như đồng hồ, hộp số xe máy… Truyền động xích dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục xa nhau có tỉ số truyền xác định như trên xe đạp, xe máy, máy nâng chuyển… Phần này nhấn mạnh vào việc so sánh sự khác biệt giữa các loại truyền động, bao gồm cả ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng phù hợp cho từng loại. Học sinh cần phân biệt được trường hợp nào dùng truyền động đai, bánh răng hay xích để đảm bảo hiệu quả và độ bền của máy móc.

Phần cuối cùng tổng kết vai trò quan trọng của cơ cấu truyền động trong máy móc thiết bị. Máy hay thiết bị cần có cơ cấu truyền chuyển động vì các bộ phận của máy thường đặt xa nhau và có tốc độ không giống nhau, song đều được dẫn động từ một chuyển động ban đầu. Việc truyền và biến đổi chuyển động là cần thiết để đảm bảo các bộ phận của máy hoạt động đồng bộ, hiệu quả và đáp ứng được yêu cầu về tốc độ và mô-men xoắn. Học sinh cần nắm vững lý do tại sao cần truyền chuyển động quay từ trục giữa tới trục sau và lý do tại sao số răng của đĩa lại nhiều hơn số răng của líp trong truyền động bánh răng. Hiểu rõ điều này giúp học sinh có cái nhìn tổng quan về cấu tạo và hoạt động của máy móc, thiết bị.

Phần này giới thiệu về vật liệu dẫn điện, những chất cho dòng điện chạy qua dễ dàng. Đồng là vật liệu dẫn điện tốt nhưng đắt, nhôm dẫn điện kém hơn đồng nhưng rẻ hơn. Các hợp kim như pheroniken, nicrom khó nóng chảy, được dùng để chế tạo dây điện trở cho máy hàn, bàn là, bếp điện, nồi cơm điện… Vật liệu dẫn điện được sử dụng để chế tạo các phần tử (bộ phận) dẫn điện của các loại thiết bị điện. Hiểu biết về tính chất dẫn điện của các vật liệu giúp học sinh lựa chọn vật liệu phù hợp cho từng ứng dụng, cân nhắc giữa hiệu quả dẫn điện và chi phí. Ví dụ, việc lựa chọn đồng hay nhôm cho dây dẫn điện phụ thuộc vào yêu cầu về độ dẫn điện và ngân sách cho dự án.

Ngược lại với vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện không cho dòng điện chạy qua. Các vật liệu cách điện có điện trở suất rất lớn (từ 10⁸ đến 10¹³ Ωm), có đặc tính cách điện tốt. Một số vật liệu cách điện thường gặp bao gồm giấy cách điện, thủy tinh, nhựa ebonit, sứ, mica, nhựa đường, cao su, amiăng, dầu các loại (biến áp, tô điện, cáp điện), gỗ khô, không khí. Hiểu rõ đặc tính cách điện của các vật liệu này là rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn khi sử dụng thiết bị điện và ngăn ngừa sự cố điện giật. Việc lựa chọn vật liệu cách điện phù hợp tùy thuộc vào môi trường hoạt động và điện áp của thiết bị.

Phần này trình bày về động cơ điện một pha, một loại động cơ điện thông dụng. Động cơ điện một pha gồm hai bộ phận chính là stato (phần đứng yên) và roto (phần quay). Stato gồm lõi thép và dây quấn, lõi thép stato làm bằng lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành hình trụ rỗng, mặt trong có các cực hoặc các rãnh để quấn dây điện từ. Roto gồm lõi thép và dây quấn, lõi thép làm bằng lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành khối trụ, mặt ngoài có các rãnh. Dây quấn roto kiểu lồng sóc, gồm các thanh dẫn (nhôm, đồng) đặt trong các rãnh của lõi thép, nối với nhau bằng vòng ngắn mạch ở hai đầu. Nguyên lý hoạt động của động cơ dựa trên sự tương tác giữa từ trường của stato và roto, tạo ra mômen quay giúp roto quay. Hiểu biết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của động cơ điện là kiến thức cơ bản trong kỹ thuật điện.