Bài tập lớn nguyên lý máy tính toán các thông số của động cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI... Lời nói đầuNgày này đất nước đang phát triền hết sức mạnh mẽ trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa và song song với đó là tầm quan trọng và sự

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Lời nói đầu

Ngày này đất nước đang phát triền hết sức mạnh mẽ trên con

đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa và song song với đó là tầm quan trọng và sự phát triển của ngành cơ khí Nhu cầu kĩ thuật ngày càng cao đòi hỏi mỗi người chúng ta cần phải tìm tòi học tập và nghiên cứu không ngừng để đáp ứng được nhu cầu đó.

Là sinh viên Đại học Bách Khoa em luôn thấy được tầm quan trọng của máy móc trong mọi thời đại và hôm nay dưới sự chỉ dạy của thầy Nguyễn Bá Hưng và sự giúp đỡ của các bạn trong nhóm 10, em đã được thầy giao nhiệm vụ làm bài tập lớn đề số 10 của môn học Trong quá trình học và làm bài tập lớn do trình độ và năng lực của em còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót Em mong thầy có thể chỉ bảo và bổ sung để kiến thức của em được hoàn thiện hơn.

Một lần nữa, em xin cảm ơn thầy Nguyễn Trọng Du đã hướng dẫn tận tình để giúp em có thể làm bài tập này.

Trân Trọng !

Phụ Lục

I, Tính Toán các thông số của động cơ 4

1, các thông số đã biết 4

2, Xác định các thông số còn lại 4

II, Phương pháp giải tích 5

1, Bài toán vị trí 5

a, Bài toán vị trí của lược đồ 5

b, Tọa độ các đỉnh của đa giác 6

2, Bài toán vận tốc 6

3, Bài toán gia tốc 7

III, Phương pháp họa đồ 9

1, Họa đồ cơ cấu 9

2, Họa đồ vận tốc 10

3, Họa đồ gia tốc 13

4, so sánh 2 phương pháp 15

IV, Phân tích lực 16

I, Tính Toán các thông số của động cơ

4 Gia tốc trục khuỷu: ε1 =0(rad /s2)

5 Khối lượng thanh truyền 2: m2 =3(kg)

6 Khối lượng piston 3: m3=1,5(kg)

7 Mô men quán tính thanh truyền 2 : J S2=0,12(kg m 2

→ {l3cos φ3=−l1cosφ1−l2cos φ2

l3sin φ3=−l1sin φ1−l2sin φ2

Ta có hệ phương trình sau :

{´l1cos φ1 −ω1l1sin φ1 +´l2cos φ2 −ω2l2sin φ2 +´l3cos φ3 −ω3l3sin φ3 =0

´l1sin φ1+ω1l1cos φ1+´l2sin φ2+ω2l2cos φ2+´l3sin φ3+ω3l3cos φ3=0

→{´l3cosφ3 −ω1l1sin φ1 −ω2l2sin φ2 =0

´l3sin φ3+ω1l1cosφ1+ω2l2cosφ2=0

→{ ´l3cosφ3−ω2l2sin φ2=ω1l1sin φ1

´l3sin φ3+ω2l2cosφ2=−ω1l1cos φ1

3, Bài toán gia tốc

Theo đó ta có hệ phương trình sau :

{−ω12l1cos φ1−ε1l1sin φ1−ω22l2cos φ2−ε2l2sin φ2+´l3cos φ3=0

−ω12l1sin φ1+ε1l1cos φ1−ω22l2sin φ2+ε2l2cosφ2+´l3sin φ3=0

→{ε2l2sin φ2−´l3cosφ3=−ω12l1cos φ1−ε1l1sin φ1−ω22l2cos φ2

ε2l2cos φ2+´l3sin φ3=ω12l1sin φ1−ε1l1cos φ1+ω22l2sin φ2

Đặt {b1=−ω12l1cos φ1−ε1l1sin φ1−ω22l2cosφ2

b2=ω12l1sin φ1−ε1l1cos φ1+ω22l2sin φ2

Từ B, ta dựng đường tròn tâm B, bán kính R = 290mm Từ A, ta dựng đường thẳng

∆ vuông góc Ox, đường thẳng này cắt đường tròn tâm B tại C

Ta dựng được cơ cấu :

Hình 1 Họa đồ cơ cấu φ1=60 °

⃗v C3B2{chiều và độlớn chưa biết phương : ⊥ BC

⃗v C3{chiều và độ lớn chưa biết phương : ∥ AC

Chọn điểm P bất kỳ làm gốc họa đồ dựng vector ⃗PBvuông góc với AB, chiều theo chiều ω1, có độ lớn PB = v B2

10,63 14

300π

=72,5mm biểu thị vận tốc ⃗v B2

Từ B ta dựng đường∆ vuông góc với BC

Từ P ta dựng đường Δ1 song song với AC, khi đó ∆ và Δ1 cắt nhau tại C, khi đó ta được vector ⃗PC biểu thị cho vận tốc ⃗v C3

3, Họa đồ gia tốc

Tỉ lệ xích họa đồ: μ a=ω

1 2

|⃗B ' B ' '|=a c n3B2

296,77 21,49 =13,81 mm, biểu thị vector ⃗a C3B2 n

Từ B ' ' ta dựng đường thẳng Δ2 Vuông góc với CB

Từ π ta dựng đường thẳng Δ3Song song với AC

Khi đó Δ2 và Δ3 cắt nhau tại C ', vector ⃗π C ' biểu diễn vector ⃗a c3

Đo trên họa đồ πC ' = 84,58 mm

Đo trên họa đồ ta thấy π S '=69,86mm

4, so sánh 2 phương pháp

Từ hai phương pháp trên ta có kết quả như sau:

Bảng so sánh kết quảCác đại lượng Phương pháp giải tích Phương pháp họa đồ

Từ bảng trên ta có thể thấy kết quả ở hai phương pháp tương đương nhau hay cách giải của hai phương pháp là tương đương nhau, ở đây có sự chênh lệch 1 ít là

do làm tròn trong quá trình tính toán ở phương pháp họa đồ

Từ biểu đồ biến thiên áp xuất trong xilanh ta có:

Hình 4) biểu đồ biến thiên áp xuất trong xilanh

Do máy nén đang trong quá trình nén nên, xét cung abc:

0,1∗1,05 H

0,46 = 0,228HVới góc φ1=60 °, AB = 72,5 mm, BC = 290 mm, AC = 350,51mm

Vị trí con trượt thực tế là C(mm), ta có h = 0.05H + CmC

Hình 4: Họa đồ phân tích lực góc φ1=60 °Phương trình cân bằng lực cho khâu 2 và 3 ta có:

⃗N12+⃗P3+⃗P q3+⃗G3+⃗P q2+⃗G2+⃗N43 = 0

Mà ⃗N12 = ⃗N12n + ⃗N12t , thay vào phương trình trên ta có:

Do 2 lực G2;G3 có độ lớn rất nhỏ so với các lực còn lại nên khi vẽ họa đồ ta có thể

bỏ qua và kết quả sẽ có một ít sai số coi như không đáng kể

100 =56,45 05 mm, biểu diễn vector ⃗P3

Từ c ta dựng vector ⃗cd vuông góc với Ox, chiều hướng lên, độ lớn cd =

3

2325,435

100 =23,25435mm, biểu diễn vector ⃗P q3

Từ d ta dựng vector ⃗de vuông góc với Ox, chiều hướng xuống, độ lớn de =

15

100 =0,15 mm, biểu diễn vector ⃗G3

Từ e ta dựng vector ⃗ef có phương trình trùng với phương ⃗a S2 , có chiều ngược với

⃗

a S2 , độ lớn ef = P q2

6005,16

100 =60,05 mm , biểu diễn vector ⃗P q2

Từ f ta kẻ vector ⃗fg vuông góc với Ox, chiều hướng xuống, độ lớn fg = G2

40

100 =0,4 mm , biểu diễn vector ⃗G2

Từ f ta dựng đường thẳng ∆4 song song với Ox

Từ g ta dựng đường thẳng ∆5 có phương vuông góc với vector ⃗N12t , khi đó ∆4 và ∆5

cắt nhau tại h và vector ⃗h a biểu diễn vector ⃗N12n

Ta có họa đồ lực:

Hình 5: Họa đồ lựcTổng hợp lực theo qui tắc hình bình hành ⃗N12t và ⃗N12n ta có vector ⃗N12 được biểu diễnbởi vector ⃗h b tên họa đồ lực

Đo trên họa đồ lực ta có: hb = 30,95 mm

→ N12 = hb.μ P = 30,95*100 = 3095N

Từ họa đồ lực ta thấy vector ⃗g h biểu diễn vector ⃗N43, đo trên họa đồ có gh =

3,27mm → N43= gh μ P = 3,27*100 = 327N

Gọi h0 là khoảng cách từ giá của vector ⃗N43 đến điểm C thuộc khâu 3

Hình 6: Họa đồ phân tích lực tại C góc φ1=60 °Xét moment tại điểm C trên khâu 3 có:

∑ M C3=0 → N43 h0=0 → h0=0

Phương trình cân bằng lực cho khâu 3:

⃗P3+⃗P3+⃗G3+⃗N43+⃗N23 = 0 (*)

Chiếu (*) lên trục Ox ta có:

N43=N23t = ¿ 327N

Chiếu (*) lên trục Oy ta có:

N23n =−G3 −P3 +P q3= ¿ −15−5645 ,05+2325,435=−3334,615NChiều N23 ngược chiều hình vẽ

→ N23 = √N23t 2+N23n 2= ¿ 3350N

Hình 7: Họa đồPhương trình cân bằng lực cho khâu dẫn:

∑ M1A=0 → MCB−N21 h21=0

→ M CB=N21 h21 = 3095*71,88/1000=222,47 N