thuyet minh nguyen ly may

Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA KTCS Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp.HCM, ngày tháng năm 2013 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên học viên: Trương Minh Thuận Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/02/1988 Nơi sinh: Khánh Hòa Chuyên ngành: Đạn MSHV: 22 I TÊN MÔN HỌC: Nguyên Lý Máy II NHIỆM VỤ: Phân tích động học cấu Phân tích lực cấu Thiết kế cấu cam III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 21/02/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/03/2013 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Ngày tháng năm 2013 Cán bộ hướng dẫn NHIỆM VỤ Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy I NHIỆM VỤ 1: Cho cấu động chữ V hình vẽ với các thông số (bỏ qua khối lượng các khâu): lAB = 75 mm, lBC = 225 mm, lBD = 50 mm lDE = 180 mm, ω1 = 60П rad/s, α = 750 β = 650 PC = 3600 N PE = 5200 N Góc hợp tay quay và phương ngang γ: Vị trí 1: γ = 0o Vị trí 5: γ = 180o Vị trí 2: γ = 45o Vị trí 6: γ = 225o Vị trí 3: γ = 90o Vị trí 7: γ = 270o Vị trí 4: γ = 135o Vị trí 8: γ = 315o Phân tích động học cấu (01 vẽ A1) a) Phân tích cấu, xếp loại và nguyên lý làm việc b) Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cấu c) Hoạ đồ chuyển vị cấu tại vị trí d) Hoạ đồ vận tốc, gia tốc cấu tại vị trí Phân tích lực cấu (01 vẽ A1) a) Tính áp lực khớp động tại vị trí Vị trí thứ nhất: Vị trí 1: γ = 0o Vị trí thứ hai: Vị trí 2: γ = 45o b) Xác định mômen cân tác dụng lên khâu dẫn hai phương pháp: phân tích lực và di chuyển Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy II NHIỆM VỤ 2: Cho cấu cam cần lắc đáy lăn với các thông số sau: Quy luật gia tốc cần lắc đáy lăn cho đường d hình vẽ sau Góc lắc cần: Chiều dài cần: Góc áp luc cho phép: Các góc định kỳ: β = 200 l = 300 mm [αmax] = 400 ϕđi = ϕvề = 450 ϕxa = 50 ÷ 150 Thiết kế cấu cam (01 vẽ A1) Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động cần: dψ / dϕ và ψ(ϕ) ds / dϕ và s(ϕ) Tìm tâm cam Xác định biên dạng cam lý thuyết, biên dạng cam thực tế Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy LỜI NÓI ĐẦU Hiện khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão, mang lại lợi ích cho người về tất lĩnh vực tinh thần và vật chất Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào phát triển chung các nước khu vực giới Đảng và Nhà nước ta đề mục tiêu năm tới là nước công nghiệp hoá đại hoá Muốn thực điều ngành cần quan tâm phát triển là ngành khí chế tạo máy ngành khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng việc sản xuất các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân Để thực việc phát triển ngành khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng các yêu cầu công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền sản xuất Nhằm thực mục tiêu đó, sinh viên các trường kỹ thuật nói chung và sinh viên trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân nói riêng cố gắng phấn đấu học tập và rèn luyện, trau dồi kiến thức dạy trường để sau trường đóng góp phần trí tuệ và sức lực vào công đổi mới đất nước kỷ mới Qua đồ án này tổng hợp nhiều kiến thức chuyên môn, giúp hiểu rõ công việc kỹ sư tương lai Song với hiểu biết hạn chế với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Tôi mong bảo các thầy môn Nguyên lý máy – Chi tiết máy và các Thầy khoa để đồ án hoàn thiện Cuối xin chân thành cảm ơn quan tâm bảo các Thầy khoa và môn Nguyên lý máy – Chi tiết máy Trường Sỹ quan Kỹ thuật Quân và đặc biệt là hướng dẫn tận tình thầy Huỳnh Đức Thuận Học viên Trương Minh Thuận Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy MỤC LỤC Chương 1: Tổng hợp cấu……………………………………………… tr Cấu trúc và nguyên lý làm việc cấu…… ……………………… tr 1.1 Cấu trúc………………………………………………………………… tr 1.2 Nguyên lý làm việc…………………………………………………… tr Nghiên cứu các thông số động học, động lực học và các quan hệ chúng………………………………………………… tr 2.1 Phân tích cấu trúc cấu……………………………………………… tr 2.1.1 Số bậc tự do………………………………………………………… tr 2.1.2 Xếp hạng cấu…………………………………………………… tr Xây dựng các thông số hình học chưa biết……………………………… tr 3.1 Xác định các thông số lại………………………………………… tr Xây dựng họa đồ cấu và họa đồ chuyển vị ứng với tỷ xích xác định……………………………………………… tr 4.1.Thu gọn theo tỷ xích…………………………………………………… tr 4.2 Xác định các vị trí cần thể họa đồ chuyển vị……………… tr Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU……………………………tr 11 BÀI TOÁN VẬN TỐC……………………………………… ………… tr 11 1.1 Phương trình mô tả quan hệ vận tốc các điểm đặc biệt…………… tr 11 1.1.1 Xét điểm B, C khâu 2………………………………………… tr 11 1.1.2 Xét điểm E,D khâu 4…………………… …………………… tr 12 1.1.3 Xác định vận tốc các điểm cần thiết………………………… … tr 12 BÀI TOÁN GIA TỐC…………………………………………………….tr 13 2.1 Phương trình mô tả quan hệ gia tốc các điểm đặc biệt…………… tr 13 2.1.1 Xét điểm B, C khâu 2……………………………………… tr 13 2.1.2 Xét điểm D,E …… ……………………………………………… tr 13 2.2 Xác định gia tốc dài các điểm cần thiết, gia tốc góc khâu dẫn…… tr 14 2.3 Bảng giá trị vận tốc, gia tốc tr 15 Chương 3: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU………………………………… tr 16 3.1 Tính áp lực khớp động tại hai vị trí tr 16 3.1.1 Vị trí (γ = 00) tr 16 3.1.2 Vị trí (γ = 450) tr 21 3.2 Tính mômen cân tr 25 3.2.1 Phương pháp phân tích lực tr 25 3.2.2 Phương pháp di chuyển tr 27 Chương : THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM tr29 4.1 Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động cần tr 29 4.2 Xác định tâm cam………………………………………………………tr 32 4.3 Xác định biên dạng cam……………………………………………… tr 34 Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Chương TỔNG HỢP CƠ CẤU: Cấu trúc nguyên lý làm việc cấu: 1.1 Cấu trúc: Cơ cấu động chữ V hình 1.1, với các thông số sau (bỏ qua khối lượng các khâu): 1: Tay quay AB 2: Thanh truyền chính BC 3: Con trượt C 4: Thanh truyền phụ DE 5: Con trượt E α: Góc hành trình pittông C và E β: Góc BD và BC Hình 1.1: Họa đồ cấu Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy - 1.2 Nguyên lý làm việc: Dưới tác dụng lực nén gây khối khí nén pittông C và E chuyển động, chuyển động này truyền tới trục quay AB qua các truyền BC và DE Tay quay AB chuyển động có tác dụng truyền lực ngoài để máy làm việc Ở xilanh có chu kỳ làm việc là vòng quay AB + Vũng quay đầu từ 0 2π ứng với quá trình hút và nén nhiên liệu + Vũng từ 2π 4π ứng với quá trình nổ và xả nhiên liệu ngoài Nghiên cứu thông số động học, động lực học quan hệ chúng: Lập bảng các thông số cho trước: 10 Bảng 1.1: các thông số cho trước: Tỷ số chiều dài hai BC và BD lBC/lBD 4.5 Chiều dài AB lAB 75 mm Chiều dài DE lDE 180 mm Chiều dài BC lBC 225 mm Chiều dài BD lBD 50 mm Góc hành trình pittông C và E α 75 độ Góc BD và BC β 65 độ Vận tốc góc khâu 60π Rad/s Lực khí nén PE 5.200 N Lực khí nén PC 3.600 N 2.1 Phân tích cấu trúc cấu: 2.1.1 Số bậc tự do: Dựa vào cấu đề cho, ta có: - Số khâu động: n=5 - Số khớp thấp: P5 = - Số khớp cao: P4 = - Số ràng buộc trùng: R0 = - Số ràng buộc thừa: rth = - Số bậc tự thừa: Wth = (1, 2, 3, 4, 5) (A, B, C2, C3, D, E4, E5) Số bậc tự cấu phẳng là W = 3n – ( P4 + 2.P5) + rth – Wth = (btd) 2.1.2 Xếp hạng cấu: Chọn khâu nối giá là khâu dẫn Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Tiến hành tách nhóm tĩnh định cấu động chữ V hình 1.2 Ta thấy nhóm cao cấu tách nhóm ⟹ Cơ cấu có hạng E C D B ω1 A Hình 1.2: Tách nhóm tĩnh định cấu Xây dựng thông số hình học chưa biết: 3.1 Xác định thông số lại: * Xác định chiều dài lDC: Áp dụng định lý hàm số cos cho tam giác BCD, ta có:  CosBDC ≥ BD + BC − DC 2.BD.BC 2 ˆ ⟹ lDC = BC + BD − 2.BD.BC.CosBDC = 225 + 50 − 2.225.50.Cos65 = 208,84 ⟹ Chiều dài thanh: lDC = 208,84 (mm) 2 Xây dựng họa đồ cấu họa đồ chuyển vị ứng với một tỷ xích xác định: Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy 4.1.Thu gọn theo tỷ xích : m Chọn tỷ xích µl = 0,004 ( mm ) tính được: 75 + AB = lAB / µl = 1000 0,004 = 18,75 (mm) 225 + BC = lBC / µl = 1000 0,004 = 56,25 (mm) 50 + BD = lBD / µl = 1000 0,004 = 12,50 (mm) 180 + DE = lDE / µl = 1000 0,004 = 45,00 (mm) + α = 600 + β = 600 4.2 Xác định vị trí cần thể họa đồ chuyển vị: - Vẽ đường tròn C có tâm A đường kính AB = 18,75 (mm) là quỹ đạo chuyển động B - Từ A vẽ tia Ax, Ay ( là đường chuyển động píttông C, E) tạo với góc α= 750 - Từ A vẽ đường nằm ngang Lấy vị trí 0 khâu AB theo đường tròn lượng giác - Từ B theo chiều ngược chiều kim đồng hồ lấy các điểm B(1 ÷8) hay là chia đường tròn C thành phần nhau, điểm cách góc 450 - Vẽ các đường tròn có tâm là Bi bán kính BC= 56,25 (mm) cắt tia Ax lần lượt tại Ci (i=1÷8) Ta thấy tại C2 píttông C chuyển động tới điểm chết trên, tại C6 píttông C chuyển động tới điểm chết dưới - Từ Bi dựng đường thẳng BiDi = 12,50 (mm) hợp với BiCi góc β= 650 Ta dựng quỹ đạo điểm D - Xác định vị trí E i thông qua việc lấy giao điểm đường tròn tâm là Di, bán kính DE = 45,00 (mm) và tia Ay Ta vẽ họa đồ cấu hình vẽ (hình 1.3) Trang Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Hình 1.3: Chuyển vị cấu Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU BÀI TOÁN VẬN TỐC Trang 10 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 10 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy t t  n R R R R 24 = ⟹ 24 = 24 Thay vào (2) ta được: 24 h1 = ⟹   n n Thay vào (1), ta được: R24 + R54 = ⟹ R24 = – R54   R24 và R54 phương, ngược chiều ⟹ Độ lớn R24 = R54   R R Do 54 và 45 có phương song song với DE * Phương trình cân cho khâu 5: ∑  Fi =  R45 +  R05  P + E =0  F ∑ME( i ) = R45.0 + R05.x1 + PE.0 = (3) (4)  R x1 = Vì 05 là lực giá tác dụng lên khâu Từ (4)  R ⟹ 05 qua E và có phương vuông góc với AE Chiếu (3) lên phương AE ta được: Chiếu (3) lên phương AE ta được: – R45 cos AEˆ D + PE =  R45 = PE / cos AEˆ D = 3600 / cos270 = 4040,3745 N Chiếu (3) lên phương vuông góc với AE ta được: R05 – R45.sin AEˆ D =  R05 = R45 sin 270 = 1834,2616 N  R ⟹ 05 ⟹  R45 ⟹  R54 Phương vuông góc với AE, chiều từ phải sang trái Độ lớn: R05 = 1834,2616 N Phương song song với AE, chiều từ A đến E Độ lớn: R45 = 4040,3745 N Phương song song với DE, chiều từ E đến D Độ lớn: R45 = R54 = 4040,3745 N Phương song song với DE, chiều từ D đến E Trang 23 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 23 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy n R ⟹ 24 n Độ lớn: R24 = R45 = 4040,3745 N * Phương trình cân cho khâu 2:     F R R R ∑ i = 12 + 32 + 42 =  F ∑MC( i ) = – R12.lBC + R42.h2 = (5) (6)  t n R R R Phân tích 12 thành thành phần: 12 vuông góc với BC và 12 song song với BC t R Từ (6) ⟹ 12 lBC + R42 h2 = Ta có: Phương song song với DE, chiều từ E đến D  R ⟹ 42 Độ lớn: R42 = R24 = 4040,3745 N Với h2 = CI (với I là hình chiếu C lên DE) ⟹ h2 = 48,3818 0,004 = 0,1935 (m) ⟹  R12t = R h l = 4040,3745 0,1935 0,225 = 3474,7221 N 42 / BC / Phương vuông góc với BC, chiều từ phải sang trái t R ⟹ 12 t Độ lớn: R12 = 3474,7221 N * Phương trình cân cho khâu 3:     Fi R23 R03 PC ∑ = + + =0 ∑ME( (7)  Fi ) = R23.0 + R03.x2 + PC.0 = (8)  Từ (8) ⟹ x2 = Vì R03 là lực giá tác dụng lên khâu  R03 ⟹ qua C và có phương vuông góc với AC Lấy (5) cộng (7) ta được:       R12 + R32 + R42 + R23 + R03 + PC = Trang 24 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 24 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy   t n  R P R R R  12 + 12 + 42 + 03 + C = (9)  t  Phương trình (9) có R12 , R42 và PC biết, ẩn mà  n R chưa biết là R12 và 03 Do ta xác định cách vẽ họa đồ lực: - Chọn điểm a bất kì, từ a vẽ véc tơ ab biểu diễn cho Pc với ab = 104 mm, phương song song AC, chiều từ C đến A ⟹ tỷ lệ xích họa đồ lực Pc 5200 µp = ab = 104 = 50 (N/mm)  R - Từ b vẽ bc biểu diễn cho 42 , bc = 80,8075 mm, phương song song với DE, chiều từ E đến D t R cd - Từ c vẽ biểu diễn cho 12 , cd = 69,4944 mm, phương vuông góc với BC, chiều từ phải qua trái n R - Từ d vẽ Δ1 song song với BC biểu diễn cho phương 12  R03 - Từ a vẽ Δ2 vuông góc với AC biểu diễn cho phương  n R R - Giao điểm e Δ1 và Δ2 là điểm đầu 12 và điểm cuối 03    R23 R03 PC Từ (7): + + = nên từ họa đồ lực  ⟹ be biểu diễn cho R23 Từ họa đồ (hình 3.5) ta có: Phương, chiều theo de n ⟹ R12 n Độ lớn: R12 = µp de = 50 90,5461 = 4527,3050 N  R ⟹ 12 Phương, chiều theo ec Độ lớn: R12 = µp ec = 50 114,1406 = 5707,0300 N  R ⟹ 03 Phương vuông góc với AC, chiều từ trái sang phải Độ lớn: R03 = µp ea = 50 5,7236 = 286,1800 N Phương, chiều theo be Trang 25 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 25 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy  R ⟹ 23 Độ lớn R23 = µp be = 50 104,1574 = 5207,8700 N ⟹  R32 Phương, chiều theo eb Độ lớn: R32 = R23 = 5207,8700 N  R ⟹ 21  R Cùng phương, ngược chiều 12 Độ lớn: R21 = R12 = 5706,2200 N Hình 3.5: Họa đồ lực cấu vị trí 3.2 Tính mômen cân bằng: 3.2.1 Phương pháp phân tích lực: * vị trí 1:  M cb Giả sử momen cân có chiều hình vẽ Trang 26 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 26 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Phương trình momen cân đối với điểm A: Mcb – R21 h3 =  Mcb = R21 h3 = 7098,4250 18,5911 0,004 = 527,8701 Nm (h3 là hình chiếu vuông góc A lên  R đường thẳng δ1 qua B và song song với 21 )  M cb ⟹ Mcb > ( chứng tỏ chiều với ω1) Tách khâu dẫn khỏi giá, phương trình cân cho khâu 1:     R01 + R21 =  R01 = – R21 ⟹  R01   R R Cùng phương 12 , ngược chiều 21 Độ lớn: R01 = R21 = 7098,4250 N * vị trí 2:  M Giả sử momen cân cb có chiều hình vẽ Phương trình momen cân đối với điểm A: Mcb – R21 h3 =  Mcb = R21 h3 = 5706,2200 13,8240 0,004 = 315,531 Nm (h là hình chiếu vuông góc A lên đường thẳng δ1 qua B và song 3 song với R21 )  M cb ⟹ Mcb > ( chứng tỏ chiều với ω1) Tách khâu dẫn khỏi giá, phương trình cân cho khâu 1:     R01 + R21 =  R01 = – R21 ⟹  R01   R R Cùng phương 12 , ngược chiều 21 Độ lớn: R01 = R21 = 5706,2200 N 3.2.2 Phương pháp di chuyển khả dĩ: * Vị trí 1: Trang 27 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 27 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy   P Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực C , PE chiếu các vận tốc   VC , VE tương ứng phương lực tác dụng (như hình vẽ) Ta có phương trình momen cân khâu dẫn: Mcb ω1 + PC VC cos ϕ1 + PE VE cos ϕ2 = P V cos ϕ1 + PE VE cos ϕ − C C ω1 ⟹ Mcb = 5200.13,5707 cos180 + 3600.7,9126 cos180 − 60π = ⟹ Mcb = 563,6782 (Nm)     V P V P (Với ϕ1, ϕ2 là góc hợp C và C ; E và E )  M ⟹ M > ( chứng tỏ cb chiều ω ) cb * Sai số phương pháp tính: 563,6782 − 527,7801 527,7801 ∆= = 6,8 % Trang 28 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 28 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy * Vị trí 2:   P Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực C , PE chiếu các vận tốc   VC , VE tương ứng phương lực tác dụng (như hình vẽ) Ta có phương trình momen cân khâu dẫn: Mcb ω1 + PC VC cos ϕ1 + PE VE cos ϕ2 = P V cos ϕ1 + PE VE cos ϕ − C C ω1 ⟹ Mcb = 5200.2,4560 cos180 + 3600.12,9590 cos180 − 60π = ⟹ Mcb = 315,412 (Nm)     V P V P C C (Với ϕ1, ϕ2 là góc hợp và ; E và E )  ⟹ M > ( chứng tỏ M cb chiều ω ) cb * Sai số phương pháp tính: 315,531 − 315,412 315.412 ∆= = 0,038 % Trang 29 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 29 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Chương : THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM 4.1 Lập đồ thị biểu diễn quy luật chuyển động cần: * Cho cấu cam cần lắc đáy lăn với các thông số sau: Quy luật gia tốc cần lắc cho đường d hình vẽ 4.1 sau: Hình 4.1: Quy luật gia tốc cần lắc theo đề bài * Dữ liệu bài cho: Góc lắc cần: Chiều dài cần: Góc áp luc cho phép: Các góc định kỳ: β = 200 l = 300 mm [αmax] = 400 ϕđi = ϕvề = 450 ϕxa = 50 ÷ 150 * Trình tự xác lập đồ thị biễu diễn các quy luật chuyển động cần: Chọn hệ trục tọa độ O1y φ Trên trục hoành biểu diễn ϕ lấy mm ứng với 10 Khi µ ϕ = (o/mm) Để dể dàng tính toán ta chọn tỉ lệ xích cho góc làm việc cam với mọi biểu đồ : µ ϕ = 1(o/mm) Theo đề bài ta có: φ = φ + φvề + φxa = 1050 Suy ra, chọn chiều dài đồ thị biểu diễn chuyển động cam trạng thái là 105 mm Trong : φdi = φvề = 450 =45(mm) φxa = 150 = 15(mm) Trang 30 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 30 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Từ quy luật gia tốc cần lắc cho ( quy luật gia tốc giảm đều) , với giá trị gia tốc lớn chưa biết nên ta chọn giá trị Dễ dàng d 2Ψ biểu diễn quy luật gia tốc dϕ (φ) cần lắc hình vẽ ( hình 4.2)  Hình 4.2: Đồ thị biễu diễn quy luật gia tốc cần Bằng phương pháp tích phân đồ thị ta tìm đồ thị biểu diền dΨ vận tốc góc cần ( dϕ (φ)) và đồ thị biểu diển chuyển động cần (Ψ) từ d 2Ψ đồ thị gia tốc ban đầu ( dϕ (φ)) Các bước tiến hành sau ( Hình 4.3) d 2Ψ + Trên trục O1φ đồ thị dϕ (φ) ta chia các đoạn O1x1, x1x2, x2x3, … xn-1xn có độ dài và mm.( tương ứng với 2o) + Chọn điểm p1 nằm bên trái trục O1φ với p1O1 = H1 = 21,211 mm + Từ trung điểm O1x1, x1x2, x2x3,… kẻ các đường thẳng vuông góc d 2Ψ với O1φ, các đường này cắt đồ thị dϕ (φ) i lần lượt tại các điểm Ai d 2Ψ - Tìm hình chiếu các điểm Ai cuả đồ thị dϕ (φ) Oy ta các điểm Từ mổi hình chiếu kẻ đường thẳng tới điểm p1 , ta p1 dΨ dΨ - Trên hệ trục đồ thị dϕ (φ) ta vẽ đồ thị dϕ (φ) sau: Trang 31 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 31 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Từ các đường thẳng // cắt đường dóng x tại B1, từ B1 vẽ đường thẳng // cắt đường dóng x2 tại B2 Cứ tiếp tục ta xác định các điểm Bi đồ thị Nối , ,… ta đồ thị Sau vẽ đồ thị ta tiến hành tích phân đồ thị này thu đồ thị Hình 4.3: Đồ thị biễu diễn quy luật chuyển động cần Chọn điểm p2 nằm trục về phía trái với = H2= 22,221 mm Thực tương tự ta xác định các điểm Ci đồ thị Nối các điểm , ,… ta đồ thị Gọi h là tung độ lớn đồ thị , µψ 20 β = h = 19,876 = (o/mm) Ta có tỉ lệ xích Theo quan hệ tích phân đồ thị ta có: Tỷ lệ xích trục là: = = 0,047 (1/mm) Tỷ lệ xích trục là: Trang 32 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 32 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy 0,002 (1/mm0 ) 4.2 Xác định tâm cam: Từ đồ thị , ta xác định góc lắc cực đại x cần Dựng cung tròn , có tâm là tâm cần O1 bán kính là: O1B0= 300 mm và chắn góc β Chia góc lắc cực đại β cần thành phần đều các điểm B 0, B1, B2, B3, Bm Chia đoạn biễu diễn max thành phần đều các điểm 0, 1, 2, 3, m Các điểm này chính là tung độ cua đồ thị biễu diễn góc lắc cần, chúng cắt đồ thị lần lượt tại các điểm O3, D1, D2, D3, Dm Tương ứng với vị trí các điểm này, gióng lên đồ thị ta các giá trị Từ các điểm Bi ta dựng các điểm Ei tương ứng Ứng với ta dựng các điểm E0 E1, E2, E3, Em, ứng với về ta dựng các điểm E’0, E’1, E’2, E’3, E’m Với độ lớn BiEi dược tính theo công thức: BiEi = lc Giá trị BiEi lập bảng 3.1 Bảng 4.1: Độ dài BiEi/ BiE’I ứng với các vị trí cần Vị trí i y i (mm) ' BiEi/ BiE’i (mm) m 11,1 98 13,313 11,198 157, 765 187,77 157,76 Phương chiều BiEi là phương chiều vectow vận tốc VBi tương ứng quay góc 90 theo chiều ω Từ các điểm Ei E’I dựng hai đường Δi va Δ’i tương ứng, Δi va Δ’i hợp với véc tơ vận tốc tại Ei và E’i góc max = 400 Miền tâm cam chính là miền nằm dưới mọi đường Δi va Δ’i ⇒ Ta có miền tâm cam Hình 4.4 (phần gạch chéo) Để kích thước cấu không quá lớn và tránh sai số vẽ hình , ta chọn tâm cam O1 gần tâm I và không quá gần biên +) Chọn O1 hình vẽ → giá O1 O2 l O1 O2 = 114,28 mm ⇒ Độ dài thực O1 O2 = 114,28 µ l = 457.12 (mm) ψ = 40,370 ⇒ Là góc lắc ban đầu Bán kính cong nhỏ nhất: rmin = O1B0 µ l = 75.4 = 300(mm) Bán kính cong lớn : rmax = O1Bm µ l = 103,612.4 = 414,45(mm) Trang 33 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 33 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy a a Hình 4.4: Xác định biên dạng cam 4.3 Xác định biên dạng cam Trang 34 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 34 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Tiến hành sau: Dựng đường tròn tâm O1 ( tâm cam) bán kinh l O1 O2 = 114,28 mm Trong vòng tròn tâm cam này , xuất phát từ vị trí tâm cần O ban đầu , lần lượt đặt các góc φ , φvề , φxa , φgần theo chiều ngược với chiều quay cam (hình 3.5) Hình 3.5: Xác định biên dạng cam Chia cung φđi thành phần đều các điểm 0, 1, 2, 3, m… Đồng thời, chia đoạn biễu diễn φ trục φ đồ thị Ψ φ làm phần đều nhau, ta các giá trị Ψ0 , Ψ1 , Ψ2 , Ψ3 , Ψm Dựa vào đồ thị Ψφ xác định giá trị chuyển vị Ψi cần, tương ứng với góc quay φi cam (Bảng 3.2) Bảng 4.2: Bảng giá trị góc lắc cần ϕi (0) 11,25 22,5 33,75 45 yi (mm) 3,4 9,938 16,476 19,876 ψ i (0) 38 3,4 9,938 16,476 19,876 ( ψ + ψ i )(0) 38 41,4 47,938 54,476 57.876 Trang 35 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 35 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Qua các vị trí 0, 1, 2, 3, m, kẻ đường thẳng hợp với O1i góc la Ψi Trên dựng các điểm Bi với Bi i = lcần Điểm Bi chính là điểm thuộc biên dạng cam Nối các điểm Bi lại với ta biên dạng cam tương ứng với góc φđi Làm tương tự với φvề, φxa, φgần ta toàn biên dạng cam Đây là biên dạng cam lý thuyết, với yêu cầu là cam cần đáy lăn, ta cần xác định biên dạng cam thực tế Chọn bán kính lăn Chọn rL = 0,7 ρmin Ta chọn: rL = 18 mm, Vẽ họ vòng tròn lăn có tâm I , bán kính r L với tâm I nằm biên dạng lý thuyết Bao hình họ đường tròn này chính là biên dạng cam thực tế Trang 36 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 36 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy TÀI LIỆU THAM KHẢO Hướng dẫn thiết kế môn học nguyên lý máy- Lại Khắc Liễm-ĐH Tại chức TP.HCM (1984) Bài tập nguyên lý máy- Lê Phước Ninh- Nhà xuất Giao thông Vận tải 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 Nguyên lý máy- Đinh Gia Tưởng, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn TiếnNhà xuất Đại học và Trung học chuyên nghiệp Trang 37 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 37 [...]... hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 15 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Chương 3: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU 3.1 Tính áp lực khớp động tại hai vị trí: Vị trí 1 = Phương án – k.8 = 49 – 6.8 = 1 (ứng với γ = 00) Vị trí 2 = (Phương án – k.8) + 1 = (49 – 6.8) +1 = 2 (ứng với γ = 450) 3.1.1 Vị trí 1 (γ = 00) Hình 3.1: Họa đồ cơ cấu tại vị trí 1 (γ = 00) Trang 16 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận –... Cùng phương, ngược chiều R12 Độ lớn: R21 = R12 = 7098,4250 N Trang 20 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 20 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Hình 3.3 Họa đồ lực cơ cấu tại vị trí 1 3.1.2 Vị trí 2 (γ = 450) Hình 3.3: Họa đồ cơ cấu tại vị trí 2 ( γ = 450) Trang 21 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 21 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Hình 3.4: Phân tích lực tại vị trí 2... 75.4 = 300(mm) Bán kính cong lớn nhất : rmax = O1Bm µ l = 103,612.4 = 414,45(mm) Trang 33 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 33 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy a a Hình 4.4: Xác định biên dạng cam 4.3 Xác định biên dạng cam Trang 34 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 34 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Tiến hành như sau: Dựng đường tròn tâm O1 ( tâm cam) bán kinh... 2283,2037 m ( s2 ) = 2093,2868 m s ( 2 ) = 1505,2884 m s ( 2 ) 1 ( s2 ) ncbc × µa = 70,6981×3π = nede × µa = 50,8392×3π2 = aτCB/lCB = 2093,2868 / 0,225 = 9303,4969 Trang 14 = 2 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 14 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy 1 ( s2 ε4 = a /l = 1505,2884 / 0,180 = 8362,7133 ) 2.3 Bảng giá trị vận tốc, gia tốc: Bảng 2.1 Bảng các giá trị vận tốc, gia tốc của 8 vị... đồng dạng thuận với ∆ BCD từ đó ta xác định được điểm d trên họa đồ 1.1.2 Xét 2 điểm E,D trên khâu 4  VE 1 song song AE =  VD1 Trang 11 +  VE1D1 (1) vuông góc CB Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 11 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy - - ? m -( s ) ω4.lDE ?  V + Qua d vẽ đường thẳng d3 vuông với DE biểu diễn phương của E1D1 + Từ p vẽ đường thẳng d4 song song với... E =0  F ∑ME( i ) = R45.0 + R05.x1 + PE.0 = 0 (3) (4)  R05 Từ (4) x1 = 0 Vì là lực của giá tác dụng lên khâu 5  R ⟹ 05 đi qua E và có phương vuông góc với AE Trang 17 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 17 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy Chiếu (3) lên phương AE ta được: – R45 cos AEˆ D + PE = 0  R45 = PE / cos AEˆ D = 3600 / cos180 = 3785,2640 N Chiếu (3) lên phương vuông góc... 42 Phương song song với DE, chiều từ E đến D Độ lớn: R42 = R24 = 3785,2640 N Với h2 = CI (với I là hình chiếu của C lên DE) ⟹ h2 = 52,1485 0,004 = 0,2086 (m) Trang 18 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 18 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy ⟹  R12t = R h l = 3785,2640 0,2086 0,225 = 3509,3603 N 42 2 / BC / t R ⟹ 12 Phương vuông góc với BC, chiều từ phải sang trái t Độ lớn:... diễn cho phương của 12  R03 - Từ a vẽ Δ2 vuông góc với AC biểu diễn cho phương của  n R - Giao điểm e của Δ1 và Δ2 là điểm đầu của R12 và điểm cuối của 03 Trang 19 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 19 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy    R R P Từ (7): 23 + 03 + C = 0 nên từ họa đồ lực  R ⟹ be biểu diễn cho 23 Từ họa đồ (hình 3.3) ta có: n ⟹ R12 Phương, chiều theo de... bảng các kết quả tính toán tại 8 vị trí (lập bảng tính trong bài toán gia tốc.) 2 BÀI TOÁN GIA TỐC 2.1 Phương trình mô tả quan hệ gia tốc của các điểm đặc biệt Trang 12 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 12 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy 2.1.1 Xét 2 điểm B, C trên khâu 2: + Gia tốc pháp của điểm B:  a nB = ω21 × lAB = (60π)2×0,075 + Gia tốc pháp của đoạn CB: ⟹  a nCB = ω22...  F R R ∑ i = 24 + 54 = 0 (1)  F ∑ME( i ) = R24.h1 + R54.0 = 0 (2) t n  R R R Phân tích 24 thành 2 thành phần: 24 vuông góc với DE và 24 song song với DE Trang 22 Học viên thực hiện: Trương Minh Thuận – Lớp CCĐH.01.801 22 Đồ Án Môn Học Nguyên Lý Máy t t  n R R R R 24 = 0 ⟹ 24 = 24 Thay vào (2) ta được: 24 h1 = 0 ⟹   n n Thay vào (1), ta được: R24 + R54 = 0 ⟹ R24 = – R54   R24