Báo cáo thí nghiệm cơ học máy khảo sát động học của cơ cấu 4 khâu bản lề

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ  BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ HỌC MÁY KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU KHÂU BẢN LỀ TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng năm 2022 Bài Thí nghiệm Nguyên lý máy KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU KHÂU BẢN LỀ GVHD: Trịnh Nguyễn Chí Trung Nhóm: Lớp: L05 Sinh viên thực hiện: Họ tên Mã số sinh viên Bùi Duy Nhựt 2014060 Nguyễn Hòa Nhã 2013954 Nguyễn Việt Nguyên 2013931 Bùi Văn Quốc 2014293 Nguyễn Duy Tân 2014454 I Mục đích: - Khảo sát yếu tố động học đặc trưng cấu khâu lề bao gồm: vận tốc, gia tốc, vị trí tương đối khâu để hiểu rõ nguyên lý đặc tính chuyển động cấu - Đánh giá vị trí chuyển động đặc biệt cấu như: vị trí cấu đổi chiều chuyển động, vị trí biên cấu, vị trí vận tốc/gia tốc đạt cực trị,… - Đánh giá khả làm việc thực tế cấu II Thí nghiệm: 2.1 Đọc ghi thơng số mơ hình thí nghiệm Chiều dài khâu 1: l1 = 0,08 m Chiều dài khâu 2: l2 = 0,15 m Chiều dài khâu 3: l3 = 0,25 m Chiều dài giá: l0 = 0,25 m Tốc độ quay khâu dẫn: 𝜔1 = 𝑟𝑎𝑑/𝑠 ( quay chiều kim đồng hồ) 2.2 Kết đo động học khâu dẫn Ta có đồ thị biểu diễn đặc tính động học khâu dẫn ( so với khâu giá)  Đồ thị vị trí :  Đồ thị vận tốc:  Đồ thị gia tốc:  Khâu dẫn chuyển động quay với vận tốc góc rad/s , với tâm khớp lề nối khâu dẫn với giá Thông qua khâu 2, chuyển động khâu dẫn làm cho khâu lắc qua lại hai vị trí biên, tạo nên quỹ tích đường cong  III Kết luận: 3.1 Xác định hành trình góc lắc khâu bị dẫn, từ suy khả làm việc, hệ số suất cấu - Từ kết mơ ta có sơ đồ cấu hai vị trí biên:  Xác định hành trình góc lắc (α) cấu: Xét tam giác AC’D theo định lí Cosin ta có: 𝐴𝐶′2 − 𝐴𝐷2 − 𝐶′𝐷2 0,232 − 0,252 − 0,252 ̂ cos 𝐴𝐷𝐶′ = = ≈ 0,577 −2 𝐴𝐷 𝐶′𝐷 −2.0,25.0,25 ̂ ≈ 54,76° => 𝐴𝐷𝐶′ Xét tam giác ACD theo định lí Cosin ta có: ̂= cos 𝐴𝐷𝐶 𝐴𝐶 − 𝐴𝐷2 − 𝐶𝐷2 0,072 − 0,252 − 0,252 = ≈ 0,961 −2 𝐴𝐷 𝐴𝐶 −2.0,25.0,25 ̂ ≈ 16,05° => ADC ̂ − 𝐴𝐷𝐶 ̂ ≈ 54,76° − 16,05° ≈ 38,71° => α = ADC′ Ngồi dùng trực tiếp phần mềm Inventor, AutoCad,… để đo góc  Xác định góc θ: Xét tam giác ACD theo định lí Cosin ta có: ̂= cos 𝐶𝐴𝐷 𝐶𝐷2 − 𝐴𝐷2 − 𝐴𝐶 0,252 − 0,252 − 0,072 = ≈ 0,14 −2 𝐴𝐷 𝐶𝐷 −2.0,25.0,07 ̂ ≈ 81,95° => CAD Xét tam giác AC’D theo định lí Cosin ta có: ̂ = cos 𝐶′𝐴𝐷 𝐶′𝐷2 − 𝐴𝐷2 − 𝐴𝐶′2 0,252 − 0,252 − 0,232 = ≈ 0,46 −2 𝐴𝐷 𝐴𝐶′ −2.0,25.0,23 ̂ ≈ 62,61° => 𝐶′𝐴𝐷 ̂ ≈ 81,95° − 62,61° ≈ 19,34° ̂ − 𝐶′𝐴𝐷 => θ = CAD  Xác định hệ số suất : k= 180° + θ 180° + 19,34° = ≈ 1,24 180° − θ 180° − 19,34° Từ kết phân tích phần mềm, ta đo khoảng thời gian khâu lắc hai vị trí biên sau: + Chiều 1: 𝑡1 ≈ 0,695𝑠 + Chiều 2: 𝑡2 ≈ 0,560𝑠 Trên thực tế, ta chọn chiều chiều làm việc chiều chiều chạy không để đảm bảo cho hệ số suất k>1 ( thời gian chạy khơng ngắn có thể) với ta có cấu làm việc với hiệu tốt k= t lv 0,695 = ≈ 1,24 t ck 0,56 Kết khảo sát phù hợp với kết tính tốn lí thuyết nên khả làm việc cấu thực tế hoàn toàn khả thi Trong trường hợp phải chọn chiều chiều làm việc ta đổi chiều quay khâu dẫn để đảm bảo suất hoạt động cấu 3.2 Các đường cong vị trí, vận tốc, gia tốc có phải đường cong trơn hay khơng, có phù hợp với điều kiện làm việc thực cấu hay không?  Đồ thị biểu diễn vị trí, vận tốc, gia tốc khâu ( so với giá):  Các đường cong đường cong trơn biến đổi có chu kì nên thay đổi giá trị chiều đại lượng chuyển tiếp cách mượt mà, không bị gãy khúc làm việc thực tế hoạt động ổn định, trơn tru điều kiện lí tưởng cấu 3.3 Trong q trình chuyển động cấu, đồ thị khâu bị dẫn có lặp lại hay khơng q trình lặp lại có giống hay khơng? Giải thích tượng Quan sát q trình chuyển động cấu kết hợp đồ thị ta nhận thấy chuyển động khâu bị dẫn (khâu 3) có lặp lại q trình lặp lại  Giải thích: Trong q trình chuyển động ta quan sát chuyển động khâu quay tồn vịng quanh điểm A từ điều kiện quay tồn vịng khâu nối giá ta nhận xét: 𝑙 + 𝑙4 ≤ 𝑙2 + 𝑙3 0,08 + 0,25 ≤ 0,15 + 0,25 { => { => 𝑇ℎỏ𝑎 đ𝑖ề𝑢 𝑘𝑖ệ𝑛, khâu quay |0,08 − 0,25| ≥ |0,15 − 0,25| |𝑙1 − 𝑙4 | ≥ |𝑙2 − 𝑙3 | tồn vịng Và vận tốc góc khâu dẫn số nên khâu có chuyển động trịn đều, chuyển động chuyển động có chu kì nên có tính tuần hồn Do khâu bị dẫn có chuyển động tuần hồn theo khâu dẫn có vị trí, vận tốc, gia tốc thay đổi tuần hồn chu kì chuyển động khâu dẫn 3.4 Nhận xét vị trí đạt cực trị đồ thị ( khâu so với giá) a Đồ thị vận tốc :  Vận tốc góc cực đại: 𝜔3𝑚𝑎𝑥 ≈ 2,39450 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Tại vị trí khâu dẫn hợp với giá góc: 0,11 rad  Vận tốc góc cực tiểu : 𝜔3𝑚𝑖𝑛 ≈ −1,61910 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Tại vị trí khâu dẫn hợp với giá góc: 2,36 rad b Đồ thị gia tốc:  Gia tốc góc cực đại: 𝛽3𝑚𝑎𝑥 = 16,10400 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Tại vị trí khâu dẫn hợp với giá góc: 0,76 rad  Gia tốc góc cực tiểu: 𝛽3𝑚𝑖𝑛 = −10,28910 𝑟𝑎𝑑/𝑠 Tại vị trí khâu dẫn hợp với giá góc: 0,4 rad ( nằm khâu giá)