Nguyễn Viết Chung-ot11-DHCNTPHCM-Thiệu Châu-Thiệu Hóa-Thanh Hóa, Bài tập nguyên lý máy_3__0952 ppsx

Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí MỤC LỤC Phần 1: Tổng hợp và phân tích động học cơ cấu phẳng: I. Tính bậc tự do- xếp loại cơ cấu chính 3 1.1. Bậc tự do 3 1.2. Xếp loại cơ cấu 3 II. Tổng hợp động học cơ cấu chính 3 III. Phân tích động học cơ cấu chính 4 3.1. Yêu cầu 4 3.2. Họa đồ vị trí 4 3.3. Đồ thị lực cản 4 3.4. Họa đồ vận tốc 5 3.5. Họa đồ gia tốc 6 Phần 2: Phân tích áp lực khớp động và tính M cb : 4.1. Yêu cầu 13 4.2. Phân tích áp lực khớp động 13 4.3. Tính M cb 14 Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 1 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY __MÁY BÀO LOẠI 3- PHƯƠNG ÁN 3__ LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước theo chủ nghĩa xã hội. Trong đó ngành công nghiệp đóng một vai trò hết sức quan trọng. Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến, hiện đại và dần dần thay thế sức lao động của con người. Để tạo ra và làm chủ các loại máy móc như thế ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao đồng thời phải đáp ứng được yêu cầu của công nghệ sản xuất tiên tiến. Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng em là sinh viên trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên nói riêng và những sinh viên trường ĐHKT nói chung luôn cố gắng học tập và rèn luyện để sau khi ra trường với những kiến thức đã được học chúng em có thể góp một phần sức lực, trí tuệ của mình vào công cuộc đổi mới đất nước. Môn học nguyên lý máy là một trong những môn học cơ sở không thể thiếu được đối với các ngành kỹ thuật, vì thế làm bài tập lớn nguyên lý máy là công việc rất quan trọng và cần thiết để chúng em hiểu sâu, hiểu rộng những kiến thức đã được học ở cả lý thuyết lẫn thực tiễn, tạo tiền đề cho những môn học sau này. Bài tập lớn của em được thầy giáo, PGS.TS.Phan Quang Thế giao cho là MÁY BÀO LOẠI 3- phương án 3. Với những kiến thức đã học cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô trong bộ môn, sự đóng góp, trao đổi của bạn bè em đã hoàn thành bài tập lớn này. Nhưng do đây là lần đầu tiên làm bài tập lớn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự góp ý của các thầy cô để bài tập lớn của em được hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ thuật cơ khí, đặc biệt là thầy giáo Phan Quang Thế. Sinh viên Phan Thị Phương Thảo Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 2 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí I. Tính bậc tự do- Xếp loại cơ cấu chính: 1.1. Bậc tự do: Áp dụng công thức: W= 3n - (2P5+P4) + r + r’ - S Trong cơ cấu này: n: Số khâu động, n=5 P5: Số khớp loại 5, P5=7 P4: Số khớp loại 4, P4=0 r: Số ràng buộc trùng, r=0 r’: Số ràng buộc thừa, r’=0 S: Số bậc tự do thừa, S=0 ⇒ W= 3.5 - 2.7 = 1 Vậy cơ cấu có bậc tự do bằng 1. 1.2. Xếp loại cơ cấu: Chọn khâu 1 làm khâu dẫn ta tách cơ cấu thành hai nhóm atxua loại 2: (4,5) và (2,3) (Hình 1). Do đó cơ cấu là cơ cấu loại 2. 5 4 2 3 1 ω 1 Hình 1: Tách nhóm atxua và xếp loại cơ cấu. II. Tổng hợp động học cơ cấu chính: 2.1. Yêu cầu: Xác định kích thước động của các khâu dựa trên lược đồ động của cơ cấu và dữ liệu của phương án 3. 2.2. Tính toán: Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 3 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí Từ công thức hệ số về nhanh: k= ψ ψ − +   180 180 Ta có  82,38 155,1 155,1 180 1 1 180 = + − = + − = k k ψ Từ O 2 kẻ O 2 x và O 2 x’ hợp với O 1 O 2 một góc  41,19 . Từ O 1 O 2 vẽ đường tròn tiếp xúc với O 2 x và O 2 x’ ⇒ hai vị trí chết của cơ cấu. Xét cơ cấu tại vị trí này: )(152,0)47,19sin(.46,0 2 sin. 11 mLRL AOAO ====  ψ )(84,0 )41,19sin(.2 56,0 2 sin.2 2 m H L BO ===  ψ )(0456,0.3,0 1 mLa AO == 0,05H=0,05.560=28(mm)=0,028(m) III. Phân tích động học cơ cấu chính: 3.1. Yêu cầu: Từ kết quả tổng hợp động học cơ cấu chính vẽ họa đồ vị trí, họa đồ vận tốc, họa đồ gia tốc để xác định các đặc trưng động học của các khâu bị dẫn. 3.2. Họa đồ vị trí: Chọn tỷ lệ xích chiều dài µ L : )/(0025,0 8,60 152,0 1 1 mmm AO L AO L === µ AO L 1 là chiều dài thật của khâu 1 (m) O 1 A là chiều dài biểu diễn của khâu 1 (mm) Xác định độ dài biểu diễn cho các khâu bị dẫn: )(184 0025,0 46,0 21 21 mm L OO L OO === µ )(336 0025,0 84,0 2 2 mm L BO L BO === µ )(224 0025,0 56,056,0 mmH L === µ )(24,18 0025,0 0456,00456,0 mma L === µ Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 4 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí )(76 0025,0 19,019,0 mmb L === µ Lấy điểm O 2 bất kỳ, lập hệ trục xO 2 y. Trên O 2 y lấy O 1 O 2 = 184(mm). Tại O 1 vẽ đường tròn bán kính O 1 A = 60,8(mm). Từ O 2 vẽ hai tiếp tuyến với đường tròn vừa vẽ được ta xác định được hai vị trí biên (hai vị trí chết). Từ O 2 vẽ đường tròn bán kính O 2 B=336(mm) Tiến hành vẽ họa đồ vị trí. Chọn A 1 (vị trí biên thứ nhất) tương ứng với vị trí bắt đầu của φ đ chia đường tròn (O 1 , O 1 A) thành 8 phần bằng nhau ta được 8 vị trí. Ba vị trí đặc biệt: vị trí biên thứ 2, hai vị trí ứng với 0,05H. Đánh số thứ tự các vị trí theo chiều quay của kim đồng hồ. Họa đồ vị trí được thể hiện trên hình 2. 3.3. Đồ thị lực cản: Theo đầu bài ta có: P c =1400(N) Chọn đoạn biểu diễn P c : )(40 mmL c P = Vậy ta có: )/(35 40 1400 mmN L P c c P c P === µ Đồ thị lực cản vẽ trên hình 2. Hành trình đi: Đoạn 0,05H là khi đầu bào chuẩn bị bào vào chi tiết, khi đó giá trị của P c ngay lập tức từ 0 lên tới 1400N, giá trị này giữ nguyên trong suốt quá trình bào. Hành trình về: Khi ra khỏi chi tiết giá trị của P c từ 1400N lập tức giảm ngay về 0 vì không còn lực cản P c nữa, đầu bào dịch chuyển một lượng tương ứng với vị trí bào kế tiếp rồi chạy không về vị trí ban đầu. Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 5 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí P 3 k n 2a2a3 P 3 H 0,05H 0,05H A 4 B O 1 O 2 P c A 11 A 10 A 9 A 8 A 7 A 6 A 5 A 3 A 2 A 1 Hình 2: Họa đồ chuyển vị và đồ thị lực cản Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 6 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 3.4. Họa đồ vận tốc: 3.4.1. Phương trình vecto vận tốc: Xác định vận tốc của các điểm A, B, C: 1 A V : ⊥ O 1 A, chiều ω 1 (3-1) 1 A V = AO 11 . ω 12 AA VV = (3-2) 2323 AAAA VVV += (3-3) | || | 3 B V xác định bằng định lý đồng dạng thuận họa đồ vận tốc ( 3232 boaBAO ∆∝∆ ) 34 BB VV = (3-4) 4545 BBBB VVV += (3-5) | || | 455 CCB VVV == : Phương ⊥ CS (3-6) Giải hệ (3-5, 3-6) tìm được 455 ,, CCB VVV 3.4.2. Vẽ họa đồ vận tốc: Tại các vị trí khác nhau của khâu dẫn các phương trình vecto vận tốc viết hoàn toàn giống nhau, cách vẽ cũng như nhau nên ở đây chỉ minh họa cách vẽ cho một vị trí (vị trí số 4). Tỷ lệ xích )./(0916,0 30 0025,0.350.14,3 30 . 1 1 mmsm n L LV ==== µπ µωµ Chọn điểm P 4 bất kỳ làm gốc họa đồ vẽ vecto 14 aP biểu diễn vận tốc của 1 A V với P 4 a 1 =O 1 A và 14 aP ⊥ O 1 A theo chiều ω 1 . Từ (3-2) ⇒ a 2 ≡a 1 Theo phương trình (3-3) từ đầu mút vecto 14 aP vẽ đường thẳng song song với O 2 A, từ P 4 vẽ đường thẳng vuông góc với O 2 A ⇒ a 3 . Dựng ∆AO 2 B ∝ thuận ∆a 3 o 2 b 3 ⇒ b 3 . BO AO L L L L b a BO AO BO AO 2 2 3 3 3 3 2 2 2 2 . . === Π Π ω ω Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 7 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí Từ (3-4) ta có b 4 ≡b 3 . Từ (3-5) và (3-6), tại mút 44 bP vẽ đường thẳng vuông góc CS, từ P 4 vẽ đường thẳng song song với CS ⇒ c 4 ≡c 5 ≡b 5 . Vẽ các mút vecto tương ứng ta được họa đồ vận tốc tại vị trí thứ 4. Tương tự vẽ họa đồ vận tốc tại 10 vị trí còn lại. Từ họa đồ vận tốc xác định vận tốc các điểm và vận tốc góc của khâu quay. S 3 P 4 a 3 b 5, c 5, c 4, S 5 b 3, b 4 a 1, a 2 Hình 3: Họa đồ vận tốc cơ cấu tại vị trí số 4. 3.4.3. Tính vận tốc các điểm và vận tốc góc các khâu quay: 3.4.3.1. Vận tốc góc các khâu: Do khâu 2 và khâu 3 nối với nhau bằng khớp tịnh tiến nên: L V AO aP µ µ ωω . . 2 34 32 == (3-7) Chiều xác định bằng cách đặt P 4 a 3 vào điểm A và so sánh với O 2 . Do khâu 5 chuyển động tịnh tiến và khâu 4 nối với khâu 5 bằng khớp trượt nên ta có: ω 5 =ω 4 =0. (3-8) 3.4.3.2. Vận tốc điểm trên khâu: AOAA LVV 121 . 1 ω == AOA LV 23 . 3 ω = VAA aaV µ . 32 23 = BOBB LVV 234 . 3 ω == VbBCC PVVV µ . 5554 === Bảng tính vận tốc các điểm và vận tốc góc các khâu quay VT Giá trị A 1 ≡A 2 A 3 B 3 ≡B 4 C 4 ≡C 5 ≡B 5 ω 3 (rad/s) Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 8 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 4 Biểu diễn (mm) 60,8 58,9 81,6 81,32 8,9  Thực (m/s) 5.57 5,39 7,47 7,45 3.5. Họa đồ gia tốc: 3.5.1. Phương trình vecto gia tốc: Xác định gia tốc các điểm A, B, C: 1 A a : Phương A→O 1 (3-9) AOa A 1 2 1 . 1 ω = 21 AA aa = (3-10) 2323 23 AA r AA k AA aaaa ++= (3-11) || || | 33 3 A t A n A aaa += (3-12) || | Từ (3-11) và (3-12) ⇒ 3 A a 3 B a được xác định bằng định lý đồng dạng thuận họa đồ gia tốc ( 3232 BOaBAO ∆∝∆ ) 34 BB aa = (3-13) 4545 45 BB r BB k BB aaaa ++= (3-14) || || | 455 CCB aaa == (3-15) | Từ (3-14) và (3-15) ⇒ 455 ,, CCB caa 3.5.2. Vẽ họa đồ gia tốc: Tại các vị trí trên khâu dẫn các phương trình vecto gia tốc viết hoàn toàn giống nhau, cách vẽ cũng hoàn toàn giống nhau nên ở đây chỉ minh họa cho vị trí số 4. Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 9 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí Chọn tỷ lệ xích: )./(355,30025,0. 30 350.14,3 . 30 . . 2 22 1 2 1 mmsm n LLa =       =       == µ π µωµ Chọn điểm Π bất kỳ làm gốc họa đồ, vẽ vecto 1 'aΠ biểu diễn vecto gia tốc 1 A a với Πa' 1 = a 1A a µ = O 1 A và có phương chiều O 1 →A. Từ (3-10) ⇒ 21 '' aa ≡ Trước khi giải hệ (3-11) và (3-12) ta phải xác định vecto biểu diễn gia tốc a  k AA 2/3 là k và n 3A a  là n . * k xác định bằng họa đồ cơ cấu và vận tốc tại vị trí số 4 như sau: L V V L V aAAk AO aaPa aa AO Pa kVa µ µ µ µ µ µω 2 32 . . .2 . . .2 2 2 323 32 2 3 2 ==⇔= mà L V L L V La µ µ µ µ µ µωµ 2 2 2 1 =         == Vậy ⇒ AO aa Pa k AO aaPa k 2 32 32 323 .2 . .2 =⇔= (3-16) Có thể dựng đoạn biểu diễn k ngay trên họa đồ cơ cấu theo tỷ lệ của (3-16). Chiều của k được xác định bằng cách quay vecto 32 aa đi một góc 90° theo chiều ω 3 . * n được xác định bằng họa đồ cơ cấu và vận tốc tại vị trí số 4 như sau: L L A AO n A AO AO V La µ µ ω .)( . 2 22 2 2 2 3 3 23 == AO Pa n AO Pa n L V a 2 2 3 2 2 2 3 )( . )( . =⇔= µ µ µ (3-17) Có thể dựng đoạn biểu diễn n ngay trên họa đồ cơ cấu theo tỷ lệ (3-17). Chiều của n đi từ A → O 2 . Để giải hệ phương trình (3-11) và (3-12), từ mút vecto 1 'aΠ dựng vecto k , từ mút của k kẻ đường thẳng song song với O 2 A. Từ ∏ dựng vecto n , từ mút của n kẻ đường thẳng vuông góc với O 2 A. Giao của hai đường thẳng này cho ta ' 3 a . Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 10 [...]... Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Nguyên lý máy- Lê Phước Ninh- Nhà xuất bản Giao thông Vận tải 2 Bài tập nguyên lý máy- Lê Phước Ninh- Nhà xuất bản Giao thông Vận tải 3 Hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Nguyên lý máy- Trần Văn Lầm, Trịnh Quang Vinh, Phạm Dương- Trường đại học Kỹ thuật Công Nghiệp 4 Nguyên lý máy- Đinh Gia Tưởng, Nguyễn Xuân Lạc, Trần... 12 4.2.3 Áp lực tại các khớp động: Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp 13 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 4.2.3.1 Giải bài toán lực cho nhóm Atxua (4-5) * Tách nhóm (4-5) Đặt lực Pc , Fqt 5 , R05 , G5 , G4 , Fqt 4 , R34 tác dụng lên nhóm Viết phương trình cân bằng lực cho cả nhóm: Pc + Fqt 5 + R05 + G5 + G4 + Fqt 4 + R34 = 0 || || | || || || Phương... Phương trình còn 4 ẩn chưa giải được Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp 15 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí R43 B 3 R12 A Fqt3 2 K G3 R03 O2 Hình 8: Tách nhóm (2-3) * Tách khâu 2: (Tìm R12 ) Pt cân bằng: R23 + R12 = 0 ⇒ R12 Tìm R12 bằng cách viết ptcb momen tại O2: ΣMO2= R43.O2B - R12.O2A + Fqt3.hqt3 + G3.hG3 = 0 => R12 = (R43.O2B + Pqt3.hqt3 + G3.hG3)/O2A... R32 2 Hình 9: Tách khâu 2 Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp 16 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí 4.3 Tính momen cân bằng trên khâu dẫn: 4.3.1 Phương pháp lực: Phương trình cân bằng lực: R12 + G1 + R01 = 0 Đặt Mcb lên khâu dẫn, giả sử chiều như hình vẽ Viết pt cân bằng momen đối với khâu 1: ΣM O1 = M cb − (G1.hG1 + R12 hR12 ) µ L = 0 ⇒ M cb = (G1.hG1... 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí M cb = −(− Fqt 5 hqt 5 − G4 hG 4 − Fqt 4 hqt 4 − G3 hG 3 − Fqt 3 hqt 3 − G1.hG1 ).µ L = −(−3430,152.81,32 − 100.3,37 − 761,585.41,99 − 3360.6,75 − 1279,46.26,8 − 600.20,09).0,0025 = 950( N m) Mcb cùng chiều với n1 () Sai số giữa 2 phương pháp là: Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp 950 − 947 100% = 0,3% 950 18 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài. .. 14 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí Pt cân bằng lực: Fqt 4 + G4 + R54 + R34 = 0 || || || Ta có R45 = − R54 (lấy momen tại điểm B, ta thấy điểm đặt của R54 tại trọng tâm khâu 4) ⇒ R34 = 96,67.µ p = 96,67.40 = 3866,8( N ) 4 Fqt4 R54 R34 G4 Hình 7: Tách khâu 4 *Tách nhóm Atxua (2-3) Đặt các lực tác dụng lên nhóm, viết pt cân bằng: Fqt 3 + G3 + R43 + R03.. .Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí ' ' ' Dựng ∆AO2B ∝ thuận ∆a3o2b3 ⇒ b3 n a A3 n a B3 ' ω32 LO2 A LO2 A O2 A Π a3 O 2 A = 2 = = ⇒ = ω3 LO2 B LO2 B O2 B Πb3' O2 B Từ mút Πb3' kẻ đường thẳng vuông... đặt vecto Π i a3' vào điểm A và so với O2 Do khâu 4 và khâu 5 nối với nhau bằng khớp tịnh tiến nên ta có ε 4 = ε 5 = 0 Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp 11 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí Bảng tính gia tốc các điểm và gia tốc góc các khâu quay: VT 4 Giá trị A1≡A2 B3≡B4 A3 B5≡C5≡C4 ε3 (rad/s2) 90,7 Biểu diễn 60,8 16,37 22,7 12,78 (mm) Thực 203,98... lượng khâu 5: G5=8G4=8.100=800(N) * Khối lượng các khâu: m1 = G1 600 = = 60(kg ) g 10 m2=0 m3 = G3 3360 = = 336(kg ) g 10 Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp 12 SV: Phan Thị Phương Thảo- Lớp: 43A Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí m4=10(kg) m5 = G5 800 = = 80( kg ) g 10 4.2.2 Xác định lực quán tính của các khâu: * Khâu 5: Khâu 5 chuyển động tịnh tiến, lực quán tính Fqt 5 có điểm đặt tại trọng . Thị Phương Thảo- Lớp: 43A 17 Bài tập lớn nguyên lý máy Bộ môn: Kỹ thuật cơ khí ).(950 0025,0).09,20.6008,26.46,127975,6 .33 6099,41.585,76 137 ,3. 10 032 ,81.152 ,34 30( ) ( 1 133 334 44455 mN hGhFhGhFhGhFM LGqtqtGqtqtGqtqtcb = −−−−−−−= −−−−−−−= µ M cb . cách viết ptcb momen tại O 2 : ΣM O2 = R 43 .O 2 B - R 12 .O 2 A + F qt3 .h qt3 + G 3 .h G3 = 0 => R 12 = (R 43 .O 2 B + P qt3 .h qt3 + G 3 .h G3 )/O 2 A = (38 66,8 .33 6+1279,46.110,29 +33 60. 13, 87)/242,22=6 138 (N) ⇒. 1 2 1 . 1 ω = 21 AA aa = (3- 10) 232 3 23 AA r AA k AA aaaa ++= (3- 11) || || | 33 3 A t A n A aaa += (3- 12) || | Từ (3- 11) và (3- 12) ⇒ 3 A a 3 B a được xác định bằng định lý đồng dạng thuận họa đồ gia tốc ( 32 32 BOaBAO