Đồ án môn học Nguyên lý máy động cơ đốt trong kiểu chữ V

1 Phần I: TỔNG HỢP CƠ CẤU Cấu trúc nguyên lý làm việc cấu 1.1 Cấu trúc : Tay quay OA 2: Thanh truyền AB 3: Con trượt B 4: Thanh truyền phụ CD 5: Con trượt D α : Góc hành trình pittơng B D β: Góc AB CD Hình Họa đồ cấu Nguyên lý làm việc Dưới tác dụng lực nén gây khối khí nén pittong B D chuyển động, chuyển động truyền tới trục quay OA qua truyền AB CD - Tay quay OA chuyển động có tác dụng truyền lực ngồi để máy làm việc - Ở xilanh có chu kỳ làm việc vòng quay OA + Vòng quay đầu từ 0 2π ứng với trình hút nén nhiên liệu 1.2 - + Vòng từ 2π 4π ứng với trình nổ xả nhiên liệu ngồi Nghiên cứu thơng số động học, động lực học quan hệ chúng Lập bảng thông số cho trước 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2.1 b Hành trình pittông B,H1 Đờng kính xi lanh,D HƯ sè c¬ cÊu Tû sè chiỊu dµi cđa hai AB vµ AC, Tû sè chiỊu dµi cđa hai AS2 vµ AB, Tû sè chiỊu dµi cđa hai CS4vµ CD, ChiỊu dµi CD, Góc hành trình pittông B D, Góc AC AB, Khối lợng pittông B, Khối lợng pittông D, Khối lợng tay quay OA, Khối lợng khâu 2, Khối lợng khâu 4, Mô men quán tính truyền AB, Mô men quán tính truyền CD, Góc truyền động Mô men quán tính khâu với trục quay, Số vòng quay khâu n vòng/phút Mô đun hệ bánh bên phải Mô đun hệ bánh bên trái Số bánh khâu dẫn động Số bắnh Phõn tớch cấu trúc cấu: a Số bậc tự - Số khâu động n= - Số khớp thấp P5 =7 - Số khớp cao P4 =0 - Số ràng buộc trùng R =0 - Số ràng buộc thừa R’ =0 - Số bậc tự thừa S= - Số bậc tự cấu phẳng W = 3n –( P4 + P5)+R+R’-S = (btd) Xếp hạng cấu Chọn khâu nối giá khâu dẫn H1 D λ lAB/lAC lAS2/lAB lCS4/lCD lCD α β m3 m5 m1 m2 m4 Js2 Js4 γ Jo1 mI mII 220 180 3 0.35 0.4 270 55 60 10,5 10,5 0.13 0.04 75 0.09 2400 4,5 13 26 mm mm mm ®é ®é kg kg kg kg kg kgm2 kgm2 độ kgm2 vòng/phu t mm mm răng Cơ cấu có hạng Xây dựng thơng số hình học chưa biết 3.1 Xác định thơng số cịn lại - Hành trình píttơng B: H1 = 220 (mm) - Chiều dài tay quay OA: lOA = H1/2 =220/2 = 110(mm) × × - Hệ số cấu thanh: λ =lAB/lOA  lAB = lOA λ =110 =330(mm) - Chiều dài thanh: lAC =lAB/3=330/3=110(mm) × × - Chiều dài đoạn: lAS2 =lAB 0,35 =330 0,35 =115,5(mm) - Chiều dài CD: lCD = 270 (mm) Xây dựng họa đồ cấu họa đồ chuyển vị ứng với tỷ xích xác định 4.1 Thu gọn theo tỷ xích Chọn tỷ xích µl = 1/300() tính + OA=lOA/µl = 33 (mm) + AB=lAB/µl= 99 (mm) + AC=lAC/µl = 33 (mm) + AS2=lAS2/µl= 34,65 (mm) + CS4=lCS4/µl= 32,4 (mm) + CD=lCD/µl= 81 (mm) + α = 550 , β = 600 4.2 Xác định vị trí cần thể họa đồ chuyển vị  14 vị trí Vẽ đường trịn C có tâm O đường kính OA =33(mm) quỹ đạo chuyển động A Từ O vẽ tia Ox,Oy( đường chuyển động píttơng B, D) tạo với góc α= 550 Ox kéo dài cắt C A7 A1 Từ A1 theo chiều thuận kim đồng hồ lấy điểm A(1 ÷ 12) chia đường tròn C thành 12 phần - Vẽ đường trịn có tâm làAi bán kính AB= 99(mm) cắt Ox Bi (i=1 ÷ 12) Theo hình vẽ ta thấy A7 píttơng B chuyển động tới điểm chết trên, A1 píttơng B chuyển động tới điểm chết - Từ Ai dựng đường thẳng Ai Ci =33cm hợp với Ai Bi góc β= 60 Ta dựng quỹ đạo điểm C cách nối điểm C i đường cong trơn - Xác định vị trí Di thơng qua việc lấy giao điểm đường trịn (C i ; CD=81mm) đường thẳng Oy - Trên họa đồ vị trí ta thấy A13 A14 ứng với vị trí điểm chết trên, điểm chết píttơng D theo họa đồ ta lấy A13≡ A5; A14≡ A11 (do vị trí A13và A5; A14 A11 lệch khơng đáng kể nên ta lấy trùng tạo thuận lợi trình khảo sát.) - Vị trí A1 , A7 tương ứng với vị trí điểm chết dưới, chết píttơng B a - Phần II: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU A : BÀI TOÁN VẬN TỐC Theo họa đồ cấu ta có vA1=vA2, vB2=vB3 vC2=vC4, vD4=vD5 , Vận tốc góc khâu OA ω1= = =251.2(s-1) Phương trình mơ tả quan hệ vận tốc điểm đặc biệt Xét cấu điểm A≡A6 • Xét điểm A,B khâu = + (1) B3 A2 B3 A2 // OB ⊥ OA ⊥ AB ω1.OA ω2.AB ? 27,65 (m/s) ? Vẽ họa đồ vận tốc cho (1) theo tỷ xích µ = 1/300(m/mm) ( thu gọn vẽ CAD) µV = 1/2(m/mms)(thu gọn kích thước vận tốc Chọn điểm P điểm cực họa đồ vận tốc Xuất phát từ P ta vẽ Pa2 vng góc với OA biểu diễn A2 với Pa2=55.3(mm) Qua a2 vẽ đường d1 vng góc với AB biểu diễn phương B3 A2 Từ P vẽ đường d2 song song với OB biểu biểu diễn phương B3 u v u v - Khi d1 ∩ d2 ≡ b, véc tơ Pb  V B3 , véc tơ ab  V B3A2 - Dựa vào định lý tam giác đồng dạng thuận với khâu 2, ta có thuận với ∆ abc đồng dạng ∆ ABC từ ta xác định điểm c2 họa đồ • Xét điểm C,D khâu = + D5 C2 D5 C2 // OD xác định ⊥ CD -ω4.CD ? (m/s) ? Qua c2 vẽ đường thẳng d3 vuông với CD biểu diễn phương D5 C2 Từ P vẽ đường thẳng d4 song song với OD biểu diễn phương D5 Khi d3 D5 , véc tơ cd  u v V D5C2 ∩ d4 ≡ d, véc tơ Pd  u v V × Dựa vào định lý đồng dạng thuận ta có: as 2/ab =AS2/ABas2=ab AS2/AB , từ × ta xác định s2 họa đồ , tương tự ta cs 4=cd CS4/CD, ta xác định s4 uv họa đồ,véc tơ Ps2  uv V S2 , véc tơ Ps4  V S4 Xác định vận tốc điểm cần thiết - Đo chiều dài véc tơ họa đồ ta vận tốc cần tớnh: ì ì V3= VB3 =Pb3 àv = 35.73 0.5= 17,86(m/s) ì ì V5= VD5 =Pd5 àv =38.87 0,5=19.43( m/s) × VS2=Ps2 µv = 43.59 × VS4=Ps4 µv =40.57 × × × 0,5=21.79(m/s) 0.5=20.28(m/s) × × ω2= VB3A2/lAB = ab µv /AB µl = 48.51 0,5/0,33=73.54(1/s) × - × × ω4=VD5C2/lCD = cd µv /CD µl =30.99 0,5/0,33=46.95(1/s) Lập bảng kết tính tốn 14 vị trí (lập bảng tính tốn gia tốc.) Xây dựng đồ thị mô tả thay đổi vận tốc dài điểm thuộc khâu chuyển động tịnh tiến khâu chuyển động quay theo vị trí cấu B: BÀI TỐN GIA TỐC Phương trình mô tả quan hệ gia tốc điểm đặc biệt π × × π Ta có ω1= n/30 = 2400 /30 = 251,2 (s-1) Ly àl = 1/300() ã Xét điểm A,B khâu 2,ta có × Gia tốc pháp điểm A nA2 = ω21 lOA =251,22 × 0,033=2082.34(m/s2) B3 B3 = = + + A2 n //OB A2 B3 A2 τ + A2 ⊥ OA A O × × ω21 lOA ε1 lOA ? 2313.72(m/s ) n + ⊥ AB B3A2 B A × τ B3A2 (1) × ω22 lAB ε2 lAB 561.34 ? Vẽ họa đồ vận tốc cho (1) theo tỷ xích µl= 1/300(m/mm); µa =80 (m/mms2) - Chọn Q điểm cực họa đồ gia tốc - Từ Q vẽ Qa2 có độ dài nA2/µa/µl = 77.78 mm chiều từ A -> O biểu diễn nA2 - Từ a2 vẽ a2nBA hướng từ B A biểu diễn véc tơ nB3A2 có độ dài 21.05mm - Từ vẽ đường thẳng d1 vng góc với AB biểu diễn véc tơ - Từ Q vẽ đường thẳng d song song với OB biểu diễn véc tơ Khi ú Khi b3=l1 l2 véc tơ Qb3  B3 , vÐc t¬ nB3A2 b3 τ B3A2 - Dựa vào định lý tam giác đồng dạng thuận với khâu2 , abc đồng dạng thuận với ABC, ta xác định c điểm c2 hoạ đồ • Xét điểm C,D ta có : = D5 C2 + n D5C2 + τ D5C2 //OD xác định DC ⊥ DC × × | | ω24 lCD ε4 lDC ? (m/s2) | | 178.55 ? Vẽ họa đồ vận tốc cho (2) theo tỷ xích µl= 1/300(m/mm); µa =80 (m/mms2) n n - Qua c2 vẽ đường thẳng c2 D5C2 có chiều từ DC độ dài 6.70 mm biểu diễn D5C2 Từ nD5C2 vẽ l3 ⊥ DC biểu diễn chiều τD5C2 Từ Q vẽ l4 // OD biểu diễn chiều D5 Lấy giao l3 ,l4 ta d5 n τ - Khi Qd5  D5 , D5C2 d5  D5C2 - Dựa vào định lý đồng dạng thuận tam giác ta xác định s s4 tương tự toán vận tốc Xác định gia tốc dài điểm cần thiết, gia tốc góc khâu dẫn Đo chiều dài véc tơ họa đồ ta giá trị gia tốc cần tính a3 = ab3 a5 = ad5 aS2= aS4= × = Qb3 àa = 6487,35 (ms-2) ì = Qd5 àa = 6378.41(ms-2) ì Qs2 àa = 6117,67(ms-2) ì Qs4 àa = 6585,58(ms-2) × × ε2 = aτB3A2/lAB = nB3A2 b3 µa / AB µl = 2623,67(s-2) × × ε4 = aτD5C2/lCD = nD5C2 d5 µa / CD µl = 3871,47(s-2) Bảng giá trị vận tốc,gia tốc 12 vị trí ĐL VT 5-13 10 11-14 12 ĐL VT 5-13 10 11-14 12 ω 2(s-1) ω 4(s-1) v3 (m/s) v5( m/s) vS2( m/s) vS4( m/s) 25,19 22.07 13,12 - 13,12 - 73,54 - 25,12 - 22,07 -13,12 13,12 22,07 8,03 - 6,77 - 18,98 - 25,12 - 25,62 - 46,95 - 7,86 6,275 18,36 25,21 25,66 20,46 9,77 19,77 27,64 28,10 17,86 - 17,87 - 28,10 -27,64 - 19,16 - 9,77 21,62 29,14 28,96 18,86 - 19,43 - 25,55 - 27,85 - 23,22 - 14,38 9,52 17,96 19,89 24,27 27,64 26,93 21,79 - 17,96 - 21,77 - 26,93 - 27,64 - 24,20 - 19,89 22,73 28,00 27,83 21,810 13,85 - 20,28 - 24,62 - 29,06 - 25,58 - 20,43 - 13,85 16,49 ε 2(s-2) ε (s-2) a3(ms-2) a5(ms-2) aS2(ms-2) aS4(ms-2) 0.00 2623,67 4957,55 -9915.82 -8199.93 2623,67 -4334.22 0.00 +4334.22 +8199.93 +9915.82 +8199.93 6019,54 6110,197 4119,52 -2262.26 +2178.94 3871,47 +6418.27 +9598.95 +9841.19 +6945.34 +2697.37 -1850.25 6223,91 4293,35 +4149,36 +1090.74 -1029.98 6487,35 -3215.78 -4089.36 -3215.78 -1029.98 +1090.74 +2055.10 +5409,55 2039,52 -2311,87 -3026.42 -3813.24 63678,41 -3156.54 -1406.32 +351.57 +1520.80 +2178.61 +2494.47 6223,93 5399,79 4933,60 2041.31 2207.73 6117,66 3032.70 3436.57 3032.707 2207.73 2041.31 2445.60 5281,85 3245,06 -3316,43 2600.14 3335.42 6585,58 3258.54 2360.33 1532.15 1924.96 2698.54 3011.27 ω< ngược chiểu ω1 v>0 xa tâm O v< hướng tâm O Xây dựng đồ thị mô tả thay đổi gia tốc dài điểm thuộc khâu chuyển động tịnh tiến khâu chuyển động quay theo vị trí cấu Phần III: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU Việc phân tích lực cấu có ý nghĩa quan trọng tính tốn độ bền khớp nối, chọn chế độ bơi trơn, chọn kích thước khớp phù hợp, xác định mômen cân khâu dẫn, lực tác động lên truyền, giá Các phận chi tiếp hệ thống máy Tính tốn lực cấu thơng qua phương pháp vẽ họa đồ lực phương trình cân mơmen Tách nhóm Axua đặt lực xác định vào cấu - Trọng lượng khâu - Lực phát động lực cản kỹ thuật - Lực vào mơ men qn tính khâu - Phản lực khớp động Phân tích phản lực khớp cần thiết 2.1 Xác định áp lực thực tế P píttơng Lực cơng nghệ P=pi.F F= F: diện tích mặt cắt ngang xilanh = 0.182= 0.0254( m2) pi áp suất thị: pi=i μp (bar) i =y : tung độ biểu đồ công đo từ đường áp suất khí đến đường cong áp suất xilanh μp tỷ xích đồ thị cơng μp =3,5(bar/mm) Với bar = 105 (N/m2) ta có: P3 = pi F =i μp.105.F (N) P5= pi F =i μp.105 F (N) Bảng giá trị lực 14 vị trí sau Ta nghiên cứu tốn lực vòng quay khâu dẫn ( OA quay 360 0) Vi trí pi (mm) P3(N) Hành trình Với píttơng B 10 11 12 1 1 3.955 NÐn 3.955 NÐn 3.955 NÐn 3.955 NÐn 11.865 NÐn 27.685 NÐn Vi trÝ pi (mm) P3(N) Hành trình 24 23 12 94.920 NÐn_Næ 90.965 Næ 47.460 Næ 23.730 Næ 11.865 Næ 7.910 Næ 10 11 12 Với píttơng D  Vi trí pi (mm) P5(N) Hành trình 0 11.865 Nỉ 7.910 Nỉ 3.955 Nỉ-X¶ X¶ X¶ X¶ Vi trÝ 0 0 0 X¶ X¶ X¶ Hót Hót Hút pi (mm) P5(N) Hành trình Chiu ca áp lực khí nén nhiên liệu nổ hướng dọc trục píttơng tâm O Lấy gia tốc trọng trường g=10 (m/s2) Trọng lượng khâu Khâu 2:G2 = m2.g = 7.10 = 70 (N) Khâu 3:G3 = m3.g = 10,5.10 = 105 (N) Khâu 4:G4 = m4.g = 3.10 = 30 (N) Khâu 5:G5 = m5.g = 10,5.10 = 105 (N) Xác định hợp lực quán tính Lực qn tính sinh chuyển động khơng khâu Lực quán tính thay đổi độ lớn phương chiều theo chu kỳ động học • Lực qn tính khâu 2.(thanh AB) Vì AB chuyển động song phẳng nên ta có + Lực quán tính P2qt ngược chiều chuyển động gia tốc aS2 khâu P2qt = −m2 × a S • Độ lớn , Điểm đặt S2 qt +Mơ men qn tính M ngược chiều quay ε4 , Độ lớn Mqt2=-J2 ε2 (dấu - ngược chiều) Lực quán tính khâu 3.(con trượt B) Khâu chuyển động tịnh tiến nên có P3qt L ực quán tính ngược chiều gia tốc a3 khâu = - m3 • Lực qn tính khõu 4.(thanh CD) Vì CD chuyển động song phẳng ta xác định điểm đặt lực quán tính mô men quán tính nh sau - Lc quỏn tính P4qt ngược chiều chuyển động gia tốc aS2 khâu P4qt = −m4 × aS - Độ lớn Điểm đặt S2 qt Mô men quán tính M ngược chiều quay ε4 , Độ lớn Mqt4=-J4 ε4 (dấu - ngược chiều) • Lực quán tính khâu 5.(con trượt D) Khâu chuyển động tịnh tiến nên có P5qt L ực qn tính ngược chiều gia tốc a5 khâu = - m5 Cỏc giỏ tr c tớnh bng Đại lợng VÞ TrÝ 10 11 12 (KN) (KN) 28,33 12,25 - 17,11 - 52,39 -71,06 -56.80 -29,69 12,24 41,84 49,70 46,76 40,13 13,25 10,57 14,93 20,94 22,38 -19,76 12,26 10,57 15,43 19,23 20,34 18,28 (Nm) 308,8 613,46 648,09 456,51 179,13 -101,92 -383,32 -613,41 -648,11 -456,41 -179,01 101,92 (KN) (N.m) (KN) 28,61 37,26 41,68 37,26 28,61 -42,82 31,01 33,55 34,10 33,54 31,01 26,83 1.313,24 694,11 -694,16 -1.313,27 -1.588,07 -1.313,16 -694,16 694,16 1.313,16 1.588,07 -19,68 -57,96 -78,60 -61,44 -19,68 -68,12 39,27 40,66 39,30 40,63 39,27 20,84 P5qt , P3qt M 2qt , M 4qt DÊu ©m cđa nÕu cã chiỊu híng xa O, dÊu ©m cđa nÕu cã chiỊu quay cïng chiỊu kim ®ång hå Xét cân nhóm Axua 4-5 Cơ cấu chuyển động mặt phẳng nằm ngang nên ta bỏ qua tác dụng G1,G2 - Xác định m D t R24 phơng trình cân mô men điểm D2 t ( F ) = − P4 qt lDS sin(P4 qt , DS ) − M qt + R24 lCD = 10 P4qt lDS sin( P4qt , DS ) + M 4qt R = lCD t 24 - Phơng trình cân lực nhóm là: ur R05 + P5 + P5qt + P4qt + R24t + R24n = VÏ hoạ đồ theo (1) vi p theo vị trí => => vµ R05 R24 = R24t + R24 n Xác định phản lực khâu tác dụng lên khâu 5: - R24n (1) Xét cân lực trợt D: R45 R05 + P5qt + R45 = (2) R45 Vẽ hoạ đồ theo (2) => Xột cõn bng nhúm Axua 2-3 - Ta xác định lực lực m B R12t phơng trình mô men cân điểm B: ( F ) = R l AB − M 2qt − R42 lCB sin(R42 , CB) − P2qt l BS sin( P2qt , AB) = t 12 M 2qt + R42 lCB sin( R42 , CB ) + P2qt lBS sin( P2qt , AB) R = l AB t 12 - Phơng trình cân lực nhóm: R03 + P3 + P3qt + R42 + P2qt + R12t + R12n = R12n R03 Vẽ hoạ đồ theo (3) => , R12 = R12t + R12 n - => XÐt c©n b»ng lùc kh©u B: R03 + P3 + P3qt + R23 = 11 (4) (3) Vẽ hoạ đồ theo (4) => R23 Xác định Mcb khâu dẫn - Đăt Mcb khâu OA,chiều nh hình vẽ Xột phơng trình cân mômen lực O: M cb =R 21.lOAsin(R 21 ,OA) Σmo(Pi) = R21.lOAsin(R21,OA) - Mcb = - Xác định phản lực khớp động R01 Xét phơng trình cân lực cho khâu dẫn ta cã : R01 R21 ⇒ R01 = − R21 + =0 Giá trị :R21=R01, R12 R01 phản lực khớp O Các giá trị tính đợc cho bảng sau: R24 R05 R45 R23 (N) 42.53 (N) 8.74 (N) 29.64 (N) 13.85 20.23 4.77 13.14 27.54 8.10 72.47 ĐLg Vị trí R03 (N) R12 7.30 (N) 62.21 32.55 11.96 19.04 79.75 18.17 55.70 93.26 1.10 43.98 M cb R01 (N) (N.m) 62.21 671 74.57 74.57 1.38 13.51 141.07 141.07 8.06 29.93 5.00 82.12 82.12 3.66 71.07 27.83 1.83 107.16 107.18 1.13 3.51 62.07 48.50 19.19 76.03 76.03 5.64 39.46 9.02 30.915 52.42 11.51 90.16 90.16 966 19.17 4.07 12.88 59.47 34.31 59.45 59.45 1.38 72.48 21.95 58.01 45.41 13.84 148.09 148.09 10 79.4 17.93 60.33 49.36 21.17 160.17 160.17 101 11 71.48 6.65 51.15 49.72 24.51 149.95 149.95 3.15 12 58.37 971 40.14 28.72 14.49 108,24 108.24 4.14 Xác định Mcb phương pháp chuyển vị Cơ cấu chuyển động mặt phẳng nên phương trình cân cơng suất khơng có tham gia trọng lượng cỏc khõu Phng trình cân công suất cÊu lµ: M cb ϖ + P2qt Vs + M 2qt ϖ + P3qt Vs + P3 Vs + P4qt Vs + M 4qt ϖ + P5qt Vs + P5 Vs = 12 (*) Ta chän vÞ trÝ để tính Mcb: Đại lng (KN) (KN) -56.80 -19,76 V trí (Nm) -101,92 (KN) -42,82 (N.m) -1.588,07 (KN) -68,12 Phơng trình (*) tơng đơng với Mcb.1 + cos(,) + ω2- - P3.+ cos(,) - ω4- - P5.V5 = Thay số ta đợc: M cb 251.2 - 42820 21,79 (-0,15) -1588,07 73,5 +68120 17,865 – 23730 25,133 -19760 20,285 (-0,586) - 101,92 46,95 + 56800 11,051 – 11,051=0 ⇒ Mcb =4870.66 (N.m) Phần IV: ĐỘNG LC HC C CU Xác định mô men phát động mô men quán tính khối lợng thu gọn - Mô men phát động: 5 j Vsi P ( ) + M ( ) ( P3 V3 + P5 V5 ) ∑ ∑ i j ω1 ω1 ω1 i =1 j =1 MD = = (*) - Mô men quán tính khối lợng thu gọn  V ω J T =  ∑ mk ( sk ) + J sk ( sk )  ω1 ω1   k =1 = [( J s1 + m2 ( = - Vs 2 V V V ω ω ) + J s ( ) + m3 ( s ) + m4 ( s ) + J s ( ) + m5 ( s ) ] ω1 ω1 ω1 ω1 ω1 ω1 Thay số vào (* **)ta có bảng kết Vị trí MD(Nm) -904 -1342 JT(Kg.m 0,102 0,087 0,065 ) Vị trí MD(Nm) 636 210 716 JT(Kg.m 0,094 0,081 0,06 ) 4409 3619 1779 0,058 0,071 0,087 10 332 11 197 12 297 0,046 0,027 0,056 (**) Tính vận tốc gần khâu dẫn phương pháp đồ thị Writtenbauer 2.1 Lập biểu đồ ∆E(�) 13 (ϕ ) - Vẽ biểu đồ M với - Tích phân đồ thị M àM = ( ) xớch A = μM ΜV H= 100(N.m/mm) , μφ 3(®é/mm) = 0,052 (rad/mm) (với cự ly gốc H=30 mm )ta đợc đồ thị Ađ ( ) với tỷ lệ 100 ì 0, 052 × 30 = - 156 (Nm/mm) Ac (ϕ ) Ac Nối O C đoạn thẳng ta đc đồ thị (Vì số nên tỷ lƯ thn víi gãc chun vÞ ) Ac (ϕ ) µE = µ A LÊy biĨu ®å A®(φ) trõ biĨu ®å ta ®ỵc biĨu ®å ∆E(φ) ®ã - Dùa vào đồ thị - Trong đó: E ( ) ta tÝnh ω (ϕ ) theo c«ng thøc : ω(φ)= Jt(φ0) ω2(φ0) = 0,102 × 335,1032 = 11.454( kg.m / s ) Bảng giá trị � (�) 2.2 Vị trí ω (ϕ ) 335,10 325,65 331,91 415,03 433,942 418,90 Vị trí 10 11 12 ω (ϕ ) 405,34 427,12 488,07 550,38 698,16 472,08 thị biểu diễn hình vẽ Tính gần hệ số không khâu thay Theo kết ta có : ωmax =698,163 (1/s) ωmin =325,653 (1/s) => ωtb = = 511.908 (1/s) Hệ số không tính theo công thøc: δ = = = 698,163 − 325,653 = 511,908 0,728 Xác định mơ men qn tính khối lượng bánh đà làm chun ®éng Sử dụng phương pháp đồ thị Writlenbauer t - VÏ biĨu ®å ∆E(J ) cách khử thông số đờng cong 14 ta tiến hành nh sau: Từ điểm E trục tung biểu đồ Jt().cách trục hoành khoảng lớn tung độ biểu đồ này, ta kẻ đờng thẳng EF làm với trục góc 45 độ Kẻ đờng thẳng từ tung độ Jt() song song với trục hoành, đơng thẳng cắt EF, từ giao điểm ta dóng đờng thẳng song song với trục tung cắt đờng thẳng kẻ từ tung độ E() song song vi trc hoành - t Nối giao điểm ta đợc đồ thị E(J ) Vẽ hai tiếp tuyến AB CD với đờng cong ( - trơc Jt gãc ψ max víi tû lƯ xích E ,cho cắt trục O ).Các tiếp tuyến lần lợt làm với E đoạn BD Đoạn biểu diễn biến thiên cực đại động bánh đà Đồ thị có µ E = µ A = 156( Nm / mm) µ J = 0.002( Nm / mm) δ = 0.728 Theo hƯ sè chun ®éng không máy vận tốc góc trung bình tb = 511.92 (rad/s) ta xác định max , theo đẳng thức sau: 0, 002 tg max = J ωtb2 (1 + δ ) = × 511,9082 (1 + 0, 728) = 2,903 2à E ì156 µ 0, 002 tgψ = J ωtb2 (1 − δ ) = × 511,9082 (1 − 0, 728) = 0, 457 2à E ì156 - Do ta ®ỵc : ψ max = arctg(2,903) = 70,99 ψ = arctg(0,457) =24,56 - Di chuyển song song hai đường tiếp tuyến có góc tiếp xúc với đường cong ∆E(JT) tiếp tuyến cắt trục tung hai điểm BD = 3,52 (mm) - Mômen qn tính vơ lăng tính: Jv = BD × µ E 3, 52 × 156 = ≈ 0, 003( Kgm ) 2 ωtb × δ 511, 908 × 0, 728 4j D2 × 0, 003 Jv = m => m = 2v = = 0,3( Kg ) D 0, 22 Mặt khác ta có ∎ Phần V: THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM 15 Góc quay cam giai đoạn chuyển động Góc Giá trị (độ) 51 24 51 234 Giả sử cấu cam cần đẩy đáy cần thiết kế có sơ đồ động học hình vẽ, cam quay cung chiều kim đồng hồ, đồng thời đường dịch chuyển cần tạo với phương vng góc với đáy góc α= 00 đầu đã cho I: Xây dựng đồ thị động học Do chuyển đổi cần cấu cam đã cho chuyển động tịnh tiến nên chuyển vị ký hiệu chữ S Vì quy luật chuyển động cần quy luật gia tốc cosin nên sử dụng công thức sau để vẽ đồ thị động học S“ = ()2 cos () S’ = () sin () S= [ cos ( Thay liệu đã biết Fmax = h =10 mm = 510 = φX = 240 = = 510 = φG = 2340 = Vào biểu thức nói trên, ta nhận quy luật chuyển động cần bốn giai đoạn chuyển động sau a) Giai đoạn xa (0 ) S= = 5.[1- cos()] (mm) S’ == sin = (sin t) (mm) S” = = )2 cos π () = 62.2837 cos() (mm) b) Trong đặt t = (0≤t ≤1) Giai đoạn đứng xa ( 0≤ φ≤ ) S ≡ h=10mm , S’≡ , S” ≡ 16 Giai đoạn gần.( 0≤ φ≤) S= = 5.[1+ cos()] (mm) S’ == - sin = (sin t) (mm) S” = = )2 cos π () = - 62.2837cos() (mm) Trong đặt t = (0≤t ≤1) d) Giai đoạn đứng gần .( 0≤ φ≤ φG = ) S ≡ , S’≡ , S” ≡ Bảng sau trình bày giá trị hàm số d 2S/dφ2, dS/dφ S=S(φ) vị trí khác chu kỳ chuyển động (360 0) cấu cam đã cho Kết tính tốn theo cơng thức nêu với hỗ trợ bảng tính Excel c) Giá trị hàm d2S/dφ2, dS/dφ S(φ) GIAI ĐOẠN ĐI XA ĐỨNG XA VỀ GẦN φ(độ) t S” S’ S S+S” 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 0÷24 12 15 18 21 24 0.05882 0.11764 0.17646 0.23528 0.2941 0.35292 0.41174 0.47056 0.52938 0.5882 0.64702 0.70584 0.76466 0.82348 0.8823 0.94112 -0 0.05882 0.11764 0.17646 0.23528 0.2941 0.35292 0.41174 0.47056 62.28374 61.22343 58.0786 52.95633 46.03101 37.53845 27.76778 17.05169 5.755024 -5.73759 -17.0348 -27.7521 -37.5245 -46.0192 -52.9471 -58.0723 -61.2202 -62.2837 0.00000 -62.2837 -61.2234 -58.0786 -52.9563 -46.031 -37.5384 -27.7678 -17.0517 -5.75502 3.242352 6.374309 9.289235 11.88788 14.08178 15.79622 16.97283 17.57156 17.57202 16.97419 15.79843 14.08477 11.89155 9.293453 6.378935 3.247228 0.001635 0.00000 -3.24235 -6.37431 -9.28923 -11.8879 -14.0818 -15.7962 -16.9728 -17.5716 0.085119 0.337579 0.748784 1.304733 1.986497 2.770864 3.631128 4.538 5.460601 6.36752 7.227878 8.012381 8.69432 9.250476 9.661913 9.914622 10 10 10 9.914881 9.662421 9.251216 8.695267 8.013503 7.229136 6.368872 5.462 62.28374 61.30855 58.41618 53.70511 47.33575 39.52495 30.53865 20.68282 10.29302 -0.27699 -10.6673 -20.5242 -29.5121 -37.3249 -43.6966 -48.4104 -51.3056 -52.2837 10 -52.2837 -51.3085 -48.4161 -43.7051 -37.3357 -29.5249 -20.5386 -10.6828 -0.29302 17 ĐỨNG GẦN 27 30 33 36 39 42 45 48 51 0.52938 0.5882 0.64702 0.70584 0.76466 0.82348 0.8823 0.94112 5.737584 17.03484 27.75209 37.52445 46.01919 52.94708 58.07224 61.22017 62.2837 -17.572 -16.9742 -15.7984 -14.0848 -11.8916 -9.29345 -6.37893 -3.24723 -0.00164 4.539399 3.63248 2.772122 1.987619 1.30568 0.749524 0.338087 0.085378 10.27698 20.66732 30.52421 39.51207 47.32487 53.6966 58.41032 61.30555 62.2837 0÷234 - 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 Dựa vào bảng ta vẽ đồ thụ động học sau D D D 18 D+ X D + X+ V II Xác định bán kính nhỏ biên dạng cam Đối với cấu cam cần đẩy đáy bán kính nhỏ r biên dạng cam xác định dựa theo điều kiện lồi biên dạng cam Ta xác định r theo trình tự sau Bước Cộng giá trị thực hai hàm số S ” (φ) S(φ) Trong toán xét, tổng giá trị thực hàm số thể cột cuối bảng Excel Bước Tìm giá trị âm nhỏ tổng nói : {S”+S} Với toán xét tổng cho {S”+S} =52.2837mm Bước 3.Xác định bán kính nhỏ cam theo công thức r0 = min{(S”+S)} +δ δ = (2÷3)mm tương ứng với tuổi thọ cam Với trương hợp xét (min{(S”+S)}= 52.2837mm ta nhận r0 = (54.2837÷55.2837)mm Lấy r0 =55mm Đồ thị biểu diễn thay đổi tổng (S”+S) theo góc quay φ cam cũng thể hình tỷ lệ xích tung độ chọn 1mm/mm III Vẽ biên dạng cam Đối với cấu cam cần đẩy đáy bằng, biên dạng cam lý thuyết cũng biên dạng cam thực Dữ liệu cần thiết để vẽ biên dạng cam gồm: Bán kính nhỏ biên dạng cam (r 0= 55mm) Bảng giá trị Sn= Sn (φ) thể chuyển vị cần theo phương vng góc với đáy cần Chuyển vị xác định bởi: Sn =Sn(φ) = S(φ) cosα (α= 00) Công thức cho thấy: chuyển vị cần phương vng góc với đáy cần tỷ lệ với chuyển vị thức theo hệ số khơng đổi cosα =1 Do ta vẽ biên dạng cam mà không cần lập bảng giá trị S n =Sn(φ) ta sử dụng bảng giá trị S=S(φ) bảng giá trị chọn tỷ xích chiều dài μL thích hợp Khi tỷ xích thực sụ hình vẽ ( thể cách vẽ biên dạng cam (μL cos α) μL Các bước cụ thể vẽ biên dạng cam Bước Chọn tỷ xích thích hợp μL để vẽ biên dạng cam Cụ thể ở chọn: μL =1mm/mm Bước Vẽ đường tròn tâm A, bán kính tương ứng r0 Bước Sử dụng tia qua tâm A chia góc đầy đỉnh A thành góc φD =510 , φX=240, φV=510 φG= 2340 theo chiều ngược chiều quay cam ( trường hợp xét , cam quay cùng chiều kim đồng hồ) Bước Sử dụng tia At0, At1, At2… Atk… để chia góc φD , φX, φV, φG thành những phần bằng theo chiều ngược chiều quay cam tương ứng với số điểm tính tốn bảng, cũng số điểm nút dùng để vẽ đường cong (T) tia At 0, At1, At2 cắt đường tròn tâm A bán kính r0 điểm tương ứng C0, C1, C2… Ck CkÂC0 = φk 19 Bước Từ điểm Ck (k= 0, 1, 2…) lần lượt vẽ đường thẳng k ( biểu diễn phương đáy cần) thỏa mãn điều kiện sau + k vng góc với tia Atk tương ứng +k cách điểm tương ứng một khoảng bằng S(φk) theo tỷ xích μL đã chọn Kết quả nhận được sau bước đường thẳng k Bước Vẽ đường cong trơn khép kín hình bao tất cả đường thẳng k đã vẽ , ta nhận biên dạng cam V X D t k Ck t S( A C0 G ∎ t35 t33 t27 t25 t23 t21 t19 t18 t 29 t31 t17 18 t16 19 21 t14 23 25 27 V X 29 31 D 33 35 A C0 12 G 20 t12 t10 t8 t6 t4 17 t2 16 14 t0 ... sát.) - V? ?? trí A1 , A7 tương ứng v? ??i v? ?? trí điểm chết dưới, chết píttơng B a - Phần II: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU A : BÀI TỐN V? ??N TỐC Theo họa đồ cấu ta có vA1=vA2, vB2=vB3 vC2=vC4, vD4=vD5 , V? ??n... s4 uv họa đồ, v? ?c tơ Ps2  uv V S2 , v? ?c tơ Ps4  V S4 Xác định v? ??n tốc điểm cần thiết - Đo chiều dài v? ?c tơ họa đồ ta v? ??n tốc cần tính: × × V3 = VB3 =Pb3 ? ?v = 35.73 0.5= 17,86(m/s) ì ì V5 = VD5... P v? ?? đường d2 song song v? ??i OB biểu biểu diễn phương B3 u v u v - Khi d1 ∩ d2 ≡ b, v? ?c tơ Pb  V B3 , v? ?c tơ ab  V B3A2 - Dựa v? ?o định lý tam giác đồng dạng thuận v? ??i khâu 2, ta có thuận v? ??i