Bài tập lớn học nguyên lý máy phân tích động lực học và phân tích lực cơ cấu phẳng

Bài tập lớn Nguyên Lý Máy Bài tập lớn học Nguyên Lý Máy PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY-BÀI SỐ PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG Bài 1: Phương án A: Cho cấu máy bào ngang hình 1.Cho biết hệ số nhanh cấu culít K=1,4; Hành trình đầu bào (khâu 5):H=420; Vị trí phương trược xx đầu bào:a=(b+c)/2; Khoảng cách tâm l AC =a/2.Tỷ số chiều dài khâu khâu 4: l DE / lCD =0.25; Khối lượng khâu 5: m5 =65kg; Lực cắt P=1300N.Khối lượng khâu 3: m3 =25kg; Momen quán tính khâu 3: J s = m3 (lCD ) / 12 Bỏ qua khối lượng mômen quán tính khâu khác.Khâu dẫn có chiều quay hình 1, vận tốc góc hằng: ω1 = 2πn1 (rad/s), (cho n1 =150) 60 Khâu dẫn vị trí số: (hình 2) 1) Hãy xác định kích thước lại cấu: lCD , a, l AC , l AB , l DE 2) Vẽ hoạ đồ cấu, hoạ đồ vận tốc, hoạ đồ gia tốc cấu ứng với vị trí cho khâu dẫn.Tính vận tốc gia tốc đầu bào (khâu 5) 3) Vẽ hoạ đồ lực cấu vị trí cho khâu dẫn Xác định áp lực khớp động khớp A khớp D Tính lực momen cân khâu dẫn Bài Làm Câu 1:Xác định kích thước lại cấu: Từ biểu thức hệ số nhanh: 180 + θ K −1 1.4 − K= 180 − θ ⇒ θ = *180 = *180 = 30 K +1 1.4 + (Góc lắc θ khâu 3: góc hai vị trí biên cấu culít) H Từ θ , dựng hai vị trí biên khâu Đặt hành trình H vào: ⇒ lCD = sin θ = 420 420 30 = = 811.37 (mm) sin sin 15 ⇒ b= l CD = 811.37 (mm) θ ⇒ c = l CD cos = 811.37*cos 15 =783.73 (mm) b + c 811.38 + 783.73 ⇒a = = = 797.55 (mm) 2 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy a 797.55 = = 398.77(mm) 2 ⇒ l DE =0.25 l CD =0.25*811.37=202.84 (mm) ⇒ l AC = Xác định l AB : Từ A hạ AB’ AB” vuông góc với hai vị trí biên khâu ⇒ l AB = l AB ' = l AB" = l AC sin θ = 398.77*sin 15 =103.21 (mm) ⇒ l CB =333.94 (mm) Khi dựng hình ta chọn tỷ lệ xích : µ L = 0.42 m = 0.0042( ) 100 mm Câu 2:Vẽ hoạ đồ vận tốc gia tốc cấu: a)Bài toán vận tốc: 2πn Từ n1 = 150 (vòng/phút) ⇒ ω1 = = 60 2π * 150 =15.7(rad/s) 60 Ta có phương trình vận tốc sau: → → → VB = V B + VB 3B (1) Trong đó: → VB → → V B ⊥ CD V B = ω * l CD → V B V B ⊥ AB V B = V B1 = ω1l AB = 15.7 * 103.21 = 1620.39(mm / s ) → VB 3B → VB3B2 // CD VB B = ? Từ (1) ⇒ Vẽ hoạ đồ vận tốc.Với tỷ xích : µV = 1.62039 m = 0.08( ) 20.25 mm.s → → → Chọn điểm p làm gốc.Từ p vẽ p b2 biểu diễn VB = VB1 Qua b2 , vẽ đường → thẳng ∆ song song với phương VB 3B (song song CD).Trở gốc p, vẽ → đường thẳng ∆' song song với phương VB (vuông góc với CD).Hai → → → đường thẳng ∆ ∆' giao điểm b3 Suy ra: p b3 biểu diễn VB , b2 b3 → biểu diễn VB 3B (hình hoạ đồ vận tốc) Từ hoạ đồ vận tốc ta có : pb3 = 10.83(mm) ⇒ V B = pb3 * µV =10.83*0.08=0.8664(m/s)= 886.4(mm/s) b2 b3 =20.97(mm) ⇒ V B 3B = b2 b3 * µV =17.11*0.08=1.3688(m/s)=1368.8(mm/s) Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy → → → Mặt khác, ta có: VE = VD + VED , đó: → V E // xx → VE VE = ? → Theo định lý đồng dạng thuận: VD → VB = CD CD 811.37 ⇒ VD = VB3 = *886.4 = CB CB 333.94 2153.67(mm/s) → → VD V D ⊥ CD V D = 2153.67(mm / s ) → → V ED V ED ⊥ DE V ED = ? → → Ta tiếp tục vẽ hoạ đồ vận tốc.Từ P ta vẽ b3 d biểu diễn VD , từ d vẽ đường → thẳng m song song với phương VDE (vuông góc với DE).Trở lại gốc p vẽ → đường thẳng m’ song song phương VE (song song phương trược xx).Từ ta → → → → suy : de biểu diễn VDE , pe biểu diễn VE Từ hoạ đồ vẽ ta suy ra: de = 6.04(mm) ⇒ V DE = de * µV = 6.04 * 0.08 = 0.4832(m / s ) = 483.2(mm / s ) pe = 27.58(mm) ⇒ V E = pe * µV = 27.08 * 0.08 = 2.2064(m / s ) = 2206.4(mm / s ) b) Bài toán gia tốc: → → → → → → a Bt + a Bn = a B = a B + a Br B + a Bk B Trong đó: → → aB2 → a B = a B1 , chieu : Β → Α a B = a B1 = ω12 l AB = 15.7 * 103.21 = 25440.23(mm / s ) → a → r B3B a Br B // CD a Br B = ? Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy a a → k B3B → : la chieu cua V B B quay 90 theo chieu cua ω → → k B3B2 (chieu cua ω suy tu chieu V B ) a Bk B = 2ω 3V B B = VB3 886.4 VB B = * * 1368.8 = 2990.75(mm / s ) l CD 811.37 → a Bt ⊥ CB → t B3 a a Bt = ε l CB = ? → a Bn huong tu B → C → n B3 a a Bn = ω 32 l CB = VB23 886.4 = = 2352.83(mm / s ) l CB 333.94 Ta vẽ hoạ đồ vận tốc: → → → Chọn điểm π làm gốc.Từ π vẽ πb2′ biểu diễn a B Qua b2′ vẽ b2′ k biểu → → diễn a Bk B Qua k vẽ đường thẳng ∆ song song với a Br B ( song song với → → CD).Trở gốc π , vẽ πn B3 biểu diễn a Bn Qua n B vẽ đường thẳng ∆ ′ song → song với phương a Bt (vuông góc CB).Hai đường thẳng ∆ ∆ ′ giao → → → → điểm b3′ Ta suy : πb3′ biểu diễn a B ,còn kb3′ biểu diễn a Br 3B → n B bB′ → biểu diễn a Bt Ta chọn tỷ xích µ a = 25.44023 m = 0.8( ) 31.8 mm.s Từ hoạ đồ gia tốc ta có : πb3' = 30.53(mm) ⇒ a B = πb2' * µ a = 30.53 * 0.8 = 24.424(m / s) = 24424(mm / s ) → → → → t n Mặt khác: a E = a D + a ED + a ED Theo định lý đồng dạng thuận: → aD → = a B3 → → aD CD CD 811.37 ⇒ aD = a B3 = * 24424 = 59342.69(mm / s ) CB CB 333.94 → a D cung chieu a B a D = 59342.69(mm / s ) Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy → → n a ED n a ED : huong tu D → E a n ED =ω l ED ED V ED 678.4 = = = 2268.91(mm / s ) l ED 202.84 → → t ED a t a ED ⊥ ED t a ED =? → → aE a E // xx aE = ? → → → → n , từ n kẻ đường thẳng Từ π vẽ b2' d biểu diễn a D , từ d vẽ dned biểu diễn a ED ed → t n song song với phương a ED ( vuông góc ED).Trở lại gốc π vẽ đường thẳng → n’ song song với phương a E ( song song phương xx).Hai đường thẳng n → → → → t n’ cắt e : πe biểu diễn a E , ned e biểu diễn a ED Từ họa đồ gia tốc: πe = 124.24 ⇒ a E = πe * µ a = 70.81 * 0.8 = 56.648(m / s ) = 56648(mm / s ) t ned e = 26.38 ⇒ a ED = ned e * µ a = 8.9113 * 0.8 = 7.129074(m / s ) = 7129.074(mm / s ) Câu 3: Phân tích lực cấu 1)Tách cấu thành nhóm tĩnh định khâu nối giá: Nhóm II : khâu 4, khâu 5, khớp : khớp quay E, khớp quay D khớp trượt nối khâu với giá Khớp chờ khớp trượt nối khâu với giá khớp quay D Nhóm I : khâu 2, khâu 3, khớp : khớp quay B, khớp trượt B, khớp quay D Khớp chờ khớp quay B khớp quay C Sau tách hai nhóm tĩnh định lại khâu dẫn nối giá khớp quay A 2)Viết phương trình cân lực, giải phương trình cân cho nhóm nhóm tĩnh định: → → → → → a)Nhóm II : R 05 + G5 + Pq + P + R34 = (1) (Bỏ qua khối lượng lực quán tính khâu 4) Để giảm ẩn số phương trình (1), ta phân lực : → → t 34 → n 34 R34 = R + R → R34n // ED → R34t ⊥ ED → ( R34 qua điểm D) Lấy momen điểm E tất lực tác dụng lên khâu 1: ∑M ( 4) /( E ) = ⇒ R34t = Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy Phương trình (1) viết lại: → → → → → n 34 R05 + G5 + Pq + P + R = (2) Trong : → → R05 R05 ⊥ xx R05 = ? → → G5 G5 ⊥ xx G5 = m5 g = 65 * 10 = 650( N ) → Pq → → Pq // a E (// xx) → Pq = a E m5 = 56.648 * 65 = 3682.12( N ) → ( Pq ↑↓ a E , nằm trọng tâm khâu 5) → P P// xx P = 1300( N ) → n 34 → n R R34 // ED R34n = ? Ta vẽ hoạ đồ lực, tìm lực lại Chọn tỷ xích : µ P = 1300 N = 40( ) 32.5 mm Từ hoạ đồ lực, ta có : R05 = 14.55 * 40 = 528( N ) R34n = 59.57 * 40 = 2382.8( N ) → → → → → b)Nhóm I : R43 + R12 + G3 + p q + R03 = (3) (bỏ qua khối lượng lực quán tính khâu 2) * Đầu tiên ta tách riêng khâu : khâu khâu Khi khâu gồm → → lực tác dụng : R32 , R12 → R12 : Đi qua tâm B, chưa biết phương độ lớn → R32 : Có phương vuông góc với CD, chưa biết điểm đặt, độ lớn Giả sử cách tâm B đoạn x, ta lấy momen điểm B lực tác dụng lên → khâu : ∑ M ( B ) /(2) = ⇔ R32 x = ⇒ x = Vậy để khâu cân R32 → phải qua tâm B ⇒ R12 vuông góc với CD (Xem hình 3) → * Tính lực quán tính khâu 3: Pq : điểm đặt tâm va đập K, K xác định sau: Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy l CK m3 (l CS ) + J S = m3 l CS l l m3 ( CD ) + m3 CD 12 = l = * 811.37 = 540.91( mm) = CD l CD 3 m3 Trong : s3 : Trọng tâm khâu (CD) m3 : Khối lượng khâu K: Tâm va đập J s : Momen quán tính khâu *Tính a S : dựa vào định lý đồng dạng thuận : l CS l 811.37 a B = CD a B = * 24424 = 29671.35(mm / s ) = 29.67135(m / s ) l CB 2l CB * 333.94 Pq = m3 a S = 25 * 29.67135 = 741.78( N ) aS = *Vậy ta có : → → R12 R12 ⊥ CD, qua B R12 = ? → Pq → → → Pq ↑↓ a B , qua K Pq = 741.78( N ) → G3 G3 ⊥ xx, qua S G3 = m3 g = 25 * 10 = 250( N ) → → → R43 R43 ↑↓ R34 , qua D R43 = R34 = 2382.8( N ) → → R03 R03 qua c R03 = ? → *Tính R12 : Lấy momen tất lực tác dụng lên khâu khâu 3: ∑M ( , 3) /(C ) = ⇔ R43 h1 + Pq h2 + G3 h3 − R12 h4 = (4) Các giá trị : h1, h2 , h3 , h4 , ta tính cách đo trực tiếp hình vẽ h1 = 189.4 * 0.0042 = 0.79548( m) = 798.48( mm) h2 = 125.45 * 0.0042 = 0.52689(m) = 526.89(mm) autocad Khi ta có : h = 21.11 * 0.0042 = 0.08866(m) = 88.66(mm) h4 = l CB = 333.94(mm) Từ (4): Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy R43 h1 + Pq h2 + G3 h3 2382.8 * 798.48 + 741.78 * 526.89 + 250 * 88.66 = 6934.23( N ) h4 333.94 → 250 = 125 Để tìm lực R03 , ta vẽ hoạ đồ lực.Với tỷ xích: µ P = ⇒ R12 = = Và ta suy : R03 = 30.49 *125 = 3811.25( N ) , có chiều hình vẽ 3) Tính momen cân khâu dẫn : 0.10321 = 0.05548 1.86 ∑ M (1) /( A) = ⇔ R21h − M cb = ⇒ M cb = R21h = 6934.23 * 42.33 * 0.05548 = 16284.82( N ) Lấy tỷ xích : µ L = → → Trong : R21 ↑↓ R12 , R21 = R12 = 6934.23( N ) h đo trực tiếp hình autocac, h=42.33*0.05548=2.348(m) Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy .. .Bài tập lớn Nguyên Lý Máy BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY-BÀI SỐ PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC VÀ PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG Bài 1: Phương án A: Cho cấu máy bào ngang hình 1.Cho biết hệ số nhanh cấu culít... Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy R43 h1 + Pq h2 + G3 h3 2382.8 * 798.48 + 741.78 * 526.89 + 250 * 88.66 = 6934.23( N ) h4 333.94 → 250 = 125 Để tìm lực R03 , ta vẽ hoạ đồ lực. Với tỷ xích:... → ( R34 qua điểm D) Lấy momen điểm E tất lực tác dụng lên khâu 1: ∑M ( 4) /( E ) = ⇒ R34t = Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Tường Quy Bài tập lớn Nguyên Lý Máy Phương trình (1) viết lại: → → → → →