bài tập nguyên lý máy

Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA i. tổng hợp cơ cấu chính - vẽ hoạ đồ vị trí 1. Phân tích cấu trúc cơ cấu chính Đây là lợc đồ chính của cơ cấu Máy Bào Loại I Cơ cấu chính của máy bào loại 1 đợc tổ chức từ cơ cấu culits, gồm có 6 khâu. Công dụng của máy bào là biến chuyển động quay của bộ phận dẫn động (thờng là máy điện) thành chuyển động tịnh tiến thẳng của bộ phận công tác (đầu bào). Trên đầu bào ta lắp dao bào để bào các dạng chi tiết khác nhau. Đặc điểm truyền động của các khâu: Khâu dẫn O 1 A ta phải giả thiết quay đều với vận tốc góc 1 truyền chuyển động cho con trợt 2 (khâu này chuyển động song phẳng). Con trợt 2 truyền chuyển động cho culits 3 (culits 3 có chuyển động quay không toàn vòng) lắc qua lại truyền chuyển động cho thanh truyền 4 (thanh truyền 4 chuyển động song phẳng) và thanh truyền 4 truyền chuyển động cho đầu bào 5 (đầu bào 5 có chuyển động là tịnh tiến thẳng và khứ hồi). 2. Tính bậc tự do - Xếp loại cơ cấu a. Tính bậc tự do Để tính bậc tự do ta áp dụng công thức: W = 3n (2P 5 + P 4 R + S) (1) 1 GVHD: Trần Văn Lầm O 1 n 1 5 4 2 1 3 O 2 P C Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA ở đây n là số khâu động P 5 là số khớp thấp loại 5 P 4 là số khớp cao loại 4 R là số ràng buộc thừa S là số bậc tự do thừa Ta thấy đây là cơ cấu phẳng toàn khớp thấp nên: n = 5; P 5 = 7; P 4 = 0; R = 0; S = 0; Vậy thay vào (1) ta tính đợc bậc tự do của cơ cấu chính là: W = 3.5 (2.7 + 0 0 + 0) = 15 14 = 1 b. Xếp loại cơ cấu Chọn khâu 1 làm khâu dẫn.Ta tách cơ cấu này thành 2 nhóm Axua: + Nhóm 4-5 gồm đầu bào 5 và thanh truyền 4. + Nhóm 2-3 gồm culits 3 và con trợt 2. Cả 2 nhóm này đều thuộc nhóm loại 2. Vậy cơ cấu là cơ cấu loại 2. 3. Tổng hợp cơ cấu chính và vẽ hoạ đồ vị trí a. Xác định kích th ớc các khâu Theo bảng số liệu (số liệu 1): H = 460 mm k = 1,62 mm400l 21 OO = 2 GVHD: Trần Văn Lầm 1 2 3 5 4 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA 25,0 l l BO BC 2 = Theo lợc đồ cấu tạo đã cho của cơ cấu, ta vẽ lợc đồ động biểu diễn cơ cấu ở 3 vị trí: một vị trí trung gian và hai vị trí giới hạn (vị trí biên). ở những vị trí giới hạn, đờng tâm của culits O 3 B tiếp tuyến với vòng tròn quỹ đạo của tâm chốt tay quay. Góc lắc 221 BOB= của culits 3 xác định theo hệ số về nhanh k đã cho theo công thức: 000 595,42 162,1 162,1 180 1k 1k 180 + = + = Vì trục đối xứng O 2 E của góc culits thẳng góc với phơng chuyển động xx của đầu bào 5 cho nên chiều dài dây cung B 1 B 2 bằng hành trình của đầu bào. Từ các tam giác vuông O 2 DB 1 và O 2 A 1 O 1 xác định chiều dài BO 2 l của culits O 2 B và chiều dài R của tay quay O 1 A theo công thức: 3 GVHD: Trần Văn Lầm 0,05H H 0,05H x x B 2 A 2 A 1 B 1 O 1 O 2 2 2 1 A 1 A 1 A 2 E M 1 D A 2 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA mm2241,633 2 595,42 sin2 460 2 sin2 H l 0 BO 2 = = mm284,145 2 595,42 sin400 2 sinlR 21 OO = Chiều dài l BC của thanh truyền BC bằng: 25,0 l l BO BC 2 = mm310,158241,633.25,0l25,0l BOBC 2 == Đờng chuyển động xx của đầu bào đặt ở giữa đoạn biểu thị độ võng DE của cung B 1 B 2 có bán kính O 2 B 1 (theo giả thiết). Khi đó khoảng cách h từ trục xx tới tâm quay của culits: mm618,611 2 595,42 cos1 2 241,633 2 cos1 2 l 2 2 cosll l 2 DE BOMOh BO BOBO BO22 2 22 2 += += === Trong bài này, khoảng chừa trớc và khoảng chừa sau bằng nhau. Mỗi khoảng ấy bằng 0,05H = 0,05 x 460 = 23 mm. Bằng phơng pháp vẽ ta xác định đ- ợc các góc ứng với các khoảng chừa trong hanh trình làm việc và hành trình về không. Góc quay của tay quay ứng với khoảng chừa trong hành trình làm việc là: 0'' 111 ' 1 7,28AOA = , còn góc ứng với khoảng chừa trớc trong hành trình về không là: 0' 111 '' 1 1,24AOA = ; Còn góc ứng với khoảng chừa sau trong hành trình làm việc là: 0' 212 ' 2 4,27AOA = , góc ứng với khoảng chừa sau trong hành trình về không là : 0'' 212 '' 2 2,23AOA = . b.Vẽ hoạ đồ vị trí Để vẽ đợc hoạ đồ vị trí ta chọn một tỷ xích chiều dài L à . Ta chọn đoạn biểu diễn chiều dài tay quay AO 1 l là mm50AO 1 = . Nh vậy ta tính đợc tỷ lệ chiều dài: 4 GVHD: Trần Văn Lầm Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA mm m 0029,0 50 284,145 l AO L 1 ===à AO diễn biểu oạnĐ thực dài ộĐ 1 bảNG KíCH THƯớC Và BIểU DIễn CáC KHÂU THEO mm m 0029,0 L =à . H AO 1 l BO 2 l BC l 21 OO l H b 5 CS l KT thực (m) 0,46 0,1453 0,6332 0,1583 0,4 0,612 0,16 0,250 KT b.diễn (mm) 158,621 50 218,358 54,589 137,931 210,903 55,172 86,207 Với cơ cấu máy bào loại một ta xác định đợc 11 vị trí biểu diễn hoạ đồ chuyển vị. Vị trí các khâu trong hoạ đồ chuyển vị đợc xác định theo phơng pháp giao điểm. Cách dựng hoạ đồ vị trí: Lấy một điểm O 1 bất kỳ, dựng đờng tròn tâm O 1 bán kính mm50AO 1 = . Từ O 1 dựng hệ trục toạ độ O 1 xy, trên chiều âm trục O 1 y ta xác định đợc O 2 với khoảng cách: mm931,137OO 21 = và trên chiều dơng trục O 1 y ta lấy mm903,210MO 2 = . Từ M kẻ đoạn x x , trên đó lấy một đoạn có độ dài bằng đoạn biễu diễn của hành trình H với M là trung điểm của đoạn biểu diễn đó. Từ O 2 dựng cung tròn bán kính BO 2 với vị trí đầu và vị trí cuối là 2 vị trí chết tơng ứng (2 vị trí tiếp xúc của culits 3 với đờng tròn tâm O 1 bán kính AO 1 ). Chia đờng tròn tâm O 1 bán kính AO 1 ra làm 8 phần bằng nhau tơng ứng với 8 vị trí, và trên đờng tròn đó ta lấy thêm 3 điểm đặc biệt nữa đó là: vị trí chết bên phải của culits 3 và 2 vị trí khi đầu bào 5 cách vị trí chết tơng ứng một khoảng 0,05H. Đánh số từ 1 đến 11 theo chiều quay của khâu dẫn bắt đầu từ vị trí chết bên trái của culits 3. 5 GVHD: Trần Văn Lầm Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Tơng ứng với từng vị trí của khâu dẫn O 1 A ta xác định đợc vị trí của culits 3. Từ B i ta dựng đờng tròn bán kính BC . Đờng tròn này xẽ cắt trục x x tại 2 điểm, điểm C i của khâu 4 luôn là điểm nằm bên trái của đờng tròn đó. Từ cách xác định nh trên ta xác định đợc hoạ đồ vị trí của cơ cấu Máy Bào Loại I. 6 GVHD: Trần Văn Lầm Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA II. Động học cơ cấu 1. Xác định vận tốc của các điểm ,vận tốc góc của các khâu và vẽ hoạ đồ vận tốc a. Xác định vận tốc của các điểm Giả sử vẽ hoạ đồ vận tốc tại vị trí nh hình dới đây: - Vận tốc tại điểm A: 12 AA vv = (do khâu 1 và khâu 2 đợc nối bằng khớp quay) 2323 AAAA vvv += (2) Trong đó : + 1 A v có chiều thuận với 1 , phơng vuông góc với O 1 A, và có trị số: AO1A 11 l.v = + 2 A v có phơng vuông góc với O 1 A, chiều cùng chiều với 1 , có trị số: AO1AA 112 l.vv == + 3 A v có phơng vuông góc với O 2 B, trị số cha biết. + 23 AA v có phơng song song với O 2 B, trị số cha biết. 7 GVHD: Trần Văn Lầm C B A O 1 n 1 P C O 2 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Vậy (2) còn 2 ẩn số là trị số của 3 A v và trị số của 23 AA v . Nên (2) có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ véc tơ. - Vận tốc tại điểm B: Biết vận tốc tại điểm A 3 dùng định lý đồng dạng ta tìm đợc vận tốc tại điểm B 3 : BO3B 23 l.v = AO3A 23 l.v = AO BO AB 2 2 33 l l .vv = 43 BB vv = (vì tại B thanh truyền 4 và culits 3 đợc nối với nhau bằng 1 khớp quay). + 3 B v có phơng vuông góc với O 2 B, có chiều theo chiều 3 . - Vận tốc tại điểm C: 54 CC vv = (vì tại C thanh truyền 4 nối với đầu bào 5 bằng 1 khớp quay). 4444 BCBC vvv += (3) + 5 C v có phơng song song với , 11 xx , trị số cha biết. + 44 BC v có phơng vuông góc với BC, trị số cha biết. Vậy phơng trình (3) còn 2 ẩn là trị số của 4 C v và 44 BC v . Nên (3) có thể giải đợc bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ véctơ. Vận tốc trọng tâm S 3 của culit 3 và S 4 của thanh truyền 4 đợc xác định theo định lý đồng dạng: BO SO BS 2 32 33 l l vv = BC BS BCS l l vv 4 444 = Do đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang. Nên vận tốc trọng tâm S 5 của đầu bào có cùng vận tốc với đầu bào: 8 GVHD: Trần Văn Lầm Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA 55 CS vv = Vậy hoạ đồ vận tốc cho vị trí trên nh hình vẽ. Từ đó ta đi vẽ hoạ đồ vận tốc cho 11 vị trí. b. Vẽ hoạ đồ vận tốc Để vẽ đợc hoạ đồ vận tốc ta phải chọn tỉ lệ xích à v : mm.sm0304,00029,0 30 100. 30 n. . L 1 L1v =à =à=à Chọn điểm P bất kỳ làm gốc của hoạ đồ vận tốc. Gọi 1 Pa là đoạn biểu diễn vận tốc của 1 A v ta có: )mm(50AO l Pa Pa.Pal.v 1 L AO 1 L11v1AO1A 1 11 == à = à=à== Từ điểm a 1 (vì a 2 a 1 ) kẻ đờng thẳng song song với AB và từ P kẻ đờng thẳng vuông góc với AB, giao của hai đờng thẳng này là điểm a 3 . Từ điểm P kẻ một đoạn có độ dài bằng AO BO .Pa 2 2 1 theo phơng Pa 1 , ta đợc điểm b 3 . Từ điểm b 3 (vì b 4 b 3 ) kẻ đờng thẳng vông góc với BC và từ P kẻ đờng thẳng song song với phơng ngang. Giao của hai đờng thẳng này là điểm c 4 và c 5 (vì c 4 c 5 ). Hoạ đồ vận tốc của 11 vị trí đợc vẽ trong bản vẽ. 9 GVHD: Trần Văn Lầm p b 3 c 4 b 4 a 3 a 1 a 2 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Trị số các đoạn biểu diễn vận tốc các điểm trên các khâu của cơ cấu với tỉ xích à v Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pa 3 , mm 0 22,234 32,069 48,148 47,688 30,7 21,407 0 2,193 42,180 40,415 pb, mm 0 32,372 42,553 56,70 1 56,348 41,16 30,80 7 0 3,789 98,915 93,28 pc, mm 0 29,768 40,623 57,08 5 55,316 39,80 1 29,959 0 3,719 95,794 92,016 a 2 a 3 , mm 50 44,785 38,362 13,483 15,028 39,465 45,186 50 49,952 26,843 29,438 b 4 c 4 , mm 0 10,54 5 11,838 5,581 6,179 11,782 10,128 0 1,385 19,294 19,928 pa 1 , mm 50 c. Vận tốc góc của culít Vận tốc góc của khâu 3 là: AO A BO B 3 2 3 2 3 l v l v == Trị số vận tốc góc của culit Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3 , rad/s 0 1,554 2,043 2,722 2,705 1,976 1,479 0 -0,182 -4,749 -4,478 2. Vẽ hoạ đồ gia tốc a. Xác định gia tốc của các điểm Dựa vào phơng trình véctơ gia tốc ta đi lập các phơng trình và vẽ hoạ đồ gia tốc. Giả sử vẽ hoạ đồ gia tốc cho vị trí bất kỳ nh hình vẽ: Phơng trình quan hệ gia tốc trên các khâu: - Tại điểm A ta có: n AAA 111 aaa += 12 AA aa = (do khâu 2 và khâu 1 nối với nhau nhờ 1 khớp quay) r AA k AAAA 232323 aaaa ++= r AA k AAA n 23232 3 A 3 A aaaaa ++=+ (4) 10 GVHD: Trần Văn Lầm C B A O 1 n 1 P C O 2 [...]... độ chính xác của GVHD: Trần Văn Lầm 27 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA máy bị giảm, ứng với từng loại máy ngời ta khống chế sự dao động vận tốc góc ở một giới hạn nhất định, đặc trng cho sự khống chế đó ta phải dùng hệ số không đều cho phép [] Khi đó thiết kế máy phải thiết kế sao cho máy đảm bảo có [] Khi đó máy đợc gọi là máy có chuyển động đều Để thực hiện đợc điều này ngời... 50 11 GVHD: Trần Văn Lầm 15 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Trị số gia tốc góc của culít tại hai vị trí số 3 và số 11 Vị trí n 3a , mm 3 à a , m mm.s 2 O3A, mm 3 , rad s 2 3 11 23,410 54,661 0,318 164,558 94,338 15,6 63,536 GVHD: Trần Văn Lầm 16 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA III Phân tích áp lực Nội dung của bài toán phân tích động học cơ cấu chính là... - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA + a A3 có phơng vuông góc O2B, trị số cha biết n n 2 + a A3 chiều từ A B, có trị số a A3 = 3 l BA Vậy (4) còn hai ẩn là trị số của a r 3A 2 và a A3 nên có thể giải đợc bằng phA ơng pháp hoạ đồ véc tơ - Tại điểm B ta có: a B3 = a B4 (do khâu 3 và khâu 4 nối với nhau bằng một khớp quay) + a B3 có phơng vuông góc với O2B, và có trị số xác định theo định lý. .. C5 và a C4B4 nên ta có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ véctơ Gia tốc trọng tâm S3 và S4 cảu các khâu 3 và 4 xác định theo định lý đồng dạng nh khi xác định vận tốc: lO S a S3 = a B3 2 3 l O2B l BS a S4 = a C4B4 4 l BC GVHD: Trần Văn Lầm 12 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Và do đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang Nên gia tốc trọng tâm S5 của đầu bào có cùng gia... 0,782 -1,772 GVHD: Trần Văn Lầm 30 Đồ án môn học - Nguyên lý máy 11 1 Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA 5,495 6,28 175 200 5,282 -2,945 1,803 -0,951 Tích phân đồ thị mômen cản ta đợc đồ thị công cản Ac = Ac() Ta chọn cực tích phân với H = 50mm Vậy à A = à M à H = 3,09625.0,0314.50 = 4,861 (radNm / m) Vì sau một chu kỳ công thì công động bằng công cản (giai đoạn máy chuyển động bình ổn) ta lại giả thiết Mđ không... E(J) trong giai đoạn máy bình ổn nó là một đờng cong kín Trị số thực và biểu diễn của mômen quán tính thay thế Vị trí Jtt thực Jtt bd 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0,008 0,314 0,568 1,089 1,035 0,542 0,31 0,008 0,013 3,104 2,841 0,234 9,165 16,579 31,786 30,210 15,820 0,234 0,379 90,601 82,925 9,04 8 3 Xác định Momen quán tính bánh đà GVHD: Trần Văn Lầm 33 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp... của bài toán phân tích động học cơ cấu chính là đi xác định áp lực tại các khớp động và tính mô men cân bằng trên khâu dẫn Cơ sở để giải là nguyên lý Đalambe Khi ta thêm các lực quán tính ta sẽ lập đợc các phơng trình cân bằng lực của các khâu, của cơ cấu và của máy Dựa vào các phơng trình cân bằng lực này, bằng phơng pháp vẽ đa giác lực ta giải ra các lực cha biết đó là áp lực tại các khớp động Cuối... có m = G g , ta lấy g = 10 m s 2 Vậy khối lợng của các khâu là: m1 = 4,359 Kg m2 = 0 Kg m3 = 18,996 Kg m4 = 4,749 Kg m5 = 28,494 Kg 3 Xác định lực quán tính GVHD: Trần Văn Lầm 17 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA * Xét khâu 3 Hợp lực quán tính của culit O2B là: Pq 3 = m 3 a S3 Lực quán tính này có trị số là: Pq 3 = m 3 a S3 , đặt tại tâm va đập K 3 ở phía ngoài đoạn O2S3 và cách... đập K4 của khâu 4 đợc xác định nh sau: l BK 4 = l BS4 + lS4K 4 = l BS4 + Với: J S 4 ( m 4 2l BS4 m 4 l 2 BC = = 12 12 ) J S4 (7) m 4 l BS4 2 = m 4 l 2 BS 4 3 GVHD: Trần Văn Lầm 18 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Thay vào (7) ta đợc: l BK 4 = l BS4 + J S4 = m 4 l BS4 = l BS4 + m 4 l 2 BS 4 3.m 4 l BS4 4 2 = l BS4 = l BC 3 3 2.158,309 105,539mm 0,106m 3 * Xét khâu 5 Lực quán tính... C K P q4 4 T P B G 4 q5 G 5 R 34 b PC áp dụng phơng trình cân bằng lực cho nhóm 4-5 ta có: P45 = R 05 + Pc + G 5 + Pq 5 + G 4 + Pq 4 + R 34 = 0 (8) GVHD: Trần Văn Lầm 19 Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA Các lực Pc , G 5 , G 4 , Pq 4 , Pq 5 đã biết phơng chiều và trị số; lực R 34 cha biết phơng chiều và trị số; lực R 05 thẳng góc với trục xx của khớp tịnh tiến Nên . trí 1 A a 1 a 3 A a 3 a 3 B a 3 b 5 C a , 5 S a 5 c 23 AA a 32 aa 44 BC a 44 bc 3 S a 3 s 4 S a 4 s 3 15 ,9 50 7,705 24,229 10 ,224 32 ,15 1 11 ,034 34,697 9,488 29,836 0,840 2,6 41 5 ,11 2 16 ,076 10 ,635 33,422 11 18 ,233 57,338 42,204 13 2, 716 44 ,17 1 13 8,9 01 18,358 57,729 4, 418 13 ,895 21, 102 66,358 43,35 13 6,3 21 15 GVHD: Trần Văn Lầm Đồ án môn. 57,08 5 55, 316 39,80 1 29,959 0 3, 719 95,794 92, 016 a 2 a 3 , mm 50 44,785 38,362 13 ,483 15 ,028 39,465 45 ,18 6 50 49,952 26,843 29,438 b 4 c 4 , mm 0 10 ,54 5 11 ,838 5,5 81 6 ,17 9 11 ,782 10 ,12 8 0 1, 385 19 ,294. là à a . 1 L1 2 1 1 AO 2 1 1 A a a .AO. a l. a a 11 à = = =à Chọn mm50a 1 = bằng đoạn biểu diễn AO 1 trên hoạ đồ vị trí. mm.sm 318 .00029,0. 30 10 0. . 30 n. . 2 2 L 2 1 L 2 1a =à =à=à -