TÍNH TOÁN PHÂN TÍCH cấu TRÚC, ĐỘNG học, lực, của cơ cấu ĐỘNG cơ đốt TRONG HAI kỳ, CHUYỂN ĐỘNG THỰC của máy

1.Nguyên tắc làm đều chuyển động của máy bằng bánh đà Bánh đà là một thiết bị cơ khí quay được sử dụng để lưu trữ năng lượng quay.. Lượng năng lượng được lưu trữ trong một bánh đà tỉ lệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI

VIỆN CƠ KHÍ

BỘ MÔN NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ MÁY

Tên đề tài :

TÍNH TOÁN , PHÂN TÍCH CẤU TRÚC, ĐỘNG HỌC, LỰC, CỦA CƠ CẤU ĐỘNG CƠ

ĐỐT TRONG HAI KỲ, CHUYỂN ĐÔNG THỰC CỦA MÁY

Các số liệu cho trước :

(m/s)

Ghi chú

D : Đường kính pit tông

l : Chiều dài thanh truyền

r : Bán kính tay quay

Người thực hiện : Lều Văn Thiện

MỤC LỤC

Người thực hiện : Lều Văn Thiện 1

Nhóm :N04 1

Nhóm BTL : 05 1

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Vũ Thu Trang 1

Hải Phòng, tháng 5/2016 1

MỤC LỤC 2

1.Tính toán số liệu ban đầu 5

1.1 Chiều dài bán kính tay quay r : r = S/2 = 0,109 (m) 5

1.2 Tính chiều dài thanh truyền l : l = 0,43 (m) 5

2 Phân tích cấu trúc và xếp loại cơ cấu 5

2.1 Phân tích chuyển động của cơ cấu: 5

2.2 Tính bậc tự do của cơ cấu 5

2.3 Xếp loại cơ cấu 2.3.1 Cách xếp loại cơ cấu theo phương pháp xếp loại của A – xua: - Nguyên tắc xếp loại: ۰ Cơ cấu không có nhóm A – xua => Cơ cấu loại 1 ۰ Cơ cấu có 1 nhóm A – xua => Loại cơ câu bằng loại nhóm ۰ Cơ cấu có nhiều nhóm A – xua => Loại cơ cấu loại của nhóm A – xua cao nhất - Nguyên tắc tách nhóm: ۰ Thay thế khớp cao loại loại 4 bằng khớp thấp loại 5 ۰ Chọn khâu dẫn ۰ Tách nhóm: Tách nhóm xa KD trước, rồi dần đến nhóm gần KD Tách nhóm đơn giản trước, phức tạp sau 2.3.2 Xếp loại cơ cấu - Chọn K1 làm KD - Tách nhóm: K2 + K3 6

3 Phân tích động học cơ cấu 3.1 Vẽ họa đồ chuyển vị cơ cấu - Có kích thước động của các khâu là: lAB = r = 0,109 (m); lBC = 0,43 (m) - Chọn tỷ lệ xích độ dài: µl = 1.03*10-3 (m/mm) - Các kích thước trên họa độ chuyển vị: AB = lAB/µl = 0,109/1.03*10-3 = 106 (mm) BC = lBC/µl = 0,43/1.03*10-3 = 417.48 (mm) * Vẽ họa đồ • Vẽ theo phương chuẩn ( có phương nằm ngang) • Trên phương chuẩn chọn A làm gốc, quay một đường tròn bán kính AB => Qũy đạo của B được xác định • Trên đường tròn ta xác định 8 điểm Bi(1_8), cách đều nhau • Lấy các Bi làm tâm quay các cung BiCi bán kính BC • Trên BiCi xác định Si; BS = 0,35.BC = 146.118 (mm) 8

3.2 Bài toán vận tốc Xác định vận tốc • Khâu 3 chuyển động tịnh tiến so với giá → // AC • Khâu 3 nối với khâu 2 bằng khớp quay tại C → C3 ≡ C2 tại mọi thời điểm → = (1) • Khâu 2 chuyển động song phẳng → = + (2)

• Khâu 2 nối với khâu 1 bằng khớp quay tại B 8

→ B2 ≡ B1 tại mọi thời điểm → = (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra: = + (*)

• điểm đặt tại B

phương AB, cùng chiều với ω1

VB1 = lAB.ω1 = 32,798 (m/s)

• điểm đặ tại C

phương BC, cùng chiều với ω2

• Qua P, kẻ tiếp ∆1 // AC, chỉ phương của

• Có b2 ≡ b1 Từ đầu mút b2, kẻ ∆2 BC, chỉ phương của .

• ∆1 cắt ∆2 tại c3 Suy ra: =

9 3.3 Bài toán gia tốc

phương vuông góc với BC

chiều phụ thuộc vào ɷ2

• Qua P’, kẻ ∆’ // AB Đặt vecto =

• Qua P’, kẻ tiếp ∆1’ // AC, chỉ phương của

• Có b1’ ≡ b2’ Qua đầu mút b2’, kẻ ∆2’ // BC, chỉ phương của Đặt =

• Qua đầu mút c2’, kẻ ∆3’ BC, chỉ phương của

=> Giao của ∆1’ với ∆3’ chính là c3’

=> =

Câu 22: Khái niệm, phân loại cơ cấu CAM Các thông số hình học và động học của cơ cấu CAM cần lắc

nhọn 20

1 Khái niệm cơ cấu cam (ccc) 20

2.Phân loại ccc 20

3 Ứng dụng của ccc 20

4.Phân tích động học cơ cấu cam 21

5 Phương pháp giải bài toán ptđhccc 21

6 Phân tích động học cơ cấu cam cần lắc nhọn 22

Bài 13: 23

Bài 14: 24

1.Tính toán số liệu ban đầu

1.1 Chiều dài bán kính tay quay r : r = S/2 = 0,109 (m)

1.2 Tính chiều dài thanh truyền l : l = 0,43 (m)

1.4 Trọng lực các khâu( bỏ qua trọng lực các khâu)

1.5 Tính chiều dai lAS( S là trọng tâm của khâu 2) cho trước

lAS=0,35.l = 0,35.0,43 = 0,15 (m)

2 Phân tích cấu trúc và xếp loại cơ cấu

2.1 Phân tích chuyển động của cơ cấu:

- Khâu 1: Chuyển động quay với vận tốc góc w1 = 86201,7 s-1, được nối cố định với giá A

- Khâu 2: Chuyển động song phẳng

+ Chuyển động quay theo khâu 1, nối với khâu 1 tại khớp quay B + Chuyển động trượt theo khâu 3, nối với khớp trượt C của khâu 3

- Khâu 3: Chuyển động trượt theo phương AC, có giá tại C

۰ Tính, kết luận

W = 3.3 – ( 0 + 2.4) – 0 – 0 – 0 = 1

Vây: - Cơ cấu cần 1 thông số cho trước ( φ)

- Cơ cấu cần 1 chuyển động cho trước ( w1)

- Cơ cấu có 1 khâu dẫn: K1, K3

2.3 Xếp loại cơ cấu

2.3.1 Cách xếp loại cơ cấu theo phương pháp xếp loại của A – xua:

- Nguyên tắc xếp loại:

۰ Cơ cấu không có nhóm A – xua => Cơ cấu loại 1

۰ Cơ cấu có 1 nhóm A – xua => Loại cơ câu bằng loại nhóm

۰ Cơ cấu có nhiều nhóm A – xua => Loại cơ cấu loại của nhóm A – xua cao nhất

- Nguyên tắc tách nhóm:

۰ Thay thế khớp cao loại loại 4 bằng khớp thấp loại 5

۰ Chọn khâu dẫn

۰ Tách nhóm: Tách nhóm xa KD trước, rồi dần đến nhóm gần KD Tách nhóm đơn giản trước, phức tạp sau.

2.3.2 Xếp loại cơ cấu

- Chọn K1 làm KD

- Tách nhóm: K2 + K3

- Khâu dẫn 1:

- Kết luân: ۰ Cơ cấu gồm 1 nhóm A – xua loại 2

۰ Cơ cấu có khâu dẫn

=> Cơ cấu là cơ cấu loại 2

3 Phân tích động học cơ cấu

3.1 Vẽ họa đồ chuyển vị cơ cấu

- Có kích thước động của các khâu là:

• Vẽ theo phương chuẩn ( có phương nằm ngang)

• Trên phương chuẩn chọn A làm gốc, quay một đường tròn bán kính AB => Qũy đạo của B được xác định.

• Trên đường tròn ta xác định 8 điểm B i (1_8), cách đều nhau.

• Lấy các B i làm tâm quay các cung B i C i bán kính BC.

• Trên B i C i xác định S i ; BS = 0,35.BC = 146.118 (mm)

3.2 Bài toán vận tốc

Xác định vận tốc VuuurC3

• Khâu 3 chuyển động tịnh tiến so với giá → VuuurC3 // AC

• Khâu 3 nối với khâu 2 bằng khớp quay tại C

→ C 3 ≡ C 2 tại mọi thời điểm → VuuurC3 = VuuurC2 (1)

• Khâu 2 chuyển động song phẳng

→ VuuurC2 = VuuurB2 + VuuuuurC B2 2 (2)

• Khâu 2 nối với khâu 1 bằng khớp quay tại B

→ B 2 ≡ B 1 tại mọi thời điểm → VuuurB2 = VuuurB1 (3)

Từ (1), (2) và (3) suy ra:

3

C

Vuuur = VuuurB1 + VuuuuurC B2 2 (*)

• VuuurB1 điểm đặt tại B

phương ⊥ AB, cùng chiều với ω 1

V B1 = l AB ω 1 = 32,798 (m/s)

• VuuuuurC B2 2 điểm đặ tại C

phương ⊥ BC, cùng chiều với ω 2

V

µ = 32.7981.13 = 29.02 (mm)

• Qua P, kẻ tiếp ∆ 1 // AC, chỉ phương của VuuurC3.

• Có b 2 ≡ b 1 Từ đầu mút b 2 , kẻ ∆ 2 ⊥ BC, chỉ phương của

32.798 24.634 20.90

5

24.634

3.3 Bài toán gia tốc

a

uuur

+ 1

t B

a

uuur

1

t B

auuur = 0 ( vì ω 1 = const )

1

n B

auuur điểm đặt tại B

V l

V l

2 2

t

C B

auuuuur phương vuông góc với BC

chiều phụ thuộc vào ɷ 2

= l BC ε

=> auuurC3 = 1

n B

• Qua P’, kẻ tiếp ∆ 1 ’ // AC, chỉ phương của auuurC3

• Có b 1 ’ ≡ b 2 ’ Qua đầu mút b 2 ’, kẻ ∆ 2 ’ // BC, chỉ phương của n2 2

=> auuurC3 = uuuuurP c' ' 3

9868.95

9868.95

9868.95

9868.95

9868.95

12080

934

6806.16

2654.402

7146.468

12080

934

7146.468

1463.324

24

2212.002

1463.324

10651

64

8167.392

6465.852

8405.608

10651

64

8405.608

2212.002

7010.345

10209

24

7010.345

2212.002

7010.345

4 Phân tích lực cơ cấu

4.1 Phân tích áp suất khí cháy

Từ pi(max) = 420 N/cm2 và pi(min) = 50 N/cm2 vẽ hệ trục pi-S của động cơ 2 kỳCác bước thực hiện

- _ Đặt đoạn vừa xác định trên họa đồ chuyển vị sao cho ≡ ( , nằm trên trục S ứng với vị trí pittong ở điểm chết trên và điểm chết dưới ) hợp với trục hoành S một góc bất kì

Từ các điểm gióng các tia song song với cắt trục hoành tại các điểm tương ứng Sau đó từ các điểm vừa xác định gióng song song với trục tung ta xác định được các điểm i tương ứng trên đồ thị

Các điểm 7,8,1,2 hành trình cháy dãn nở.(hình vẽ)

Các điểm 3,4,5,6 hành trình nạp, nén (hình vẽ)

Chọn = 5 /mm ; = i (N/ )

Họa đồ áp suất khí cháy

µ P = 5.0 (N/cm)2/mm

4.2 Áp lực khớp động

• Tách nhóm A_xua gồm khâu 2 và khâu 3

• Tách khâu 2

Ʃ = + = 0 ⇔ = -

Ʃ = * + *0 = 0

⇔= * = 0 ⟹ = 0 → //BC

 uuurN12 = uuurN12n

(N) 74561.7

6

58584.24

33730.32

20415.72

34683.65

20666.03

15267

4

8984.69

1640.36

29650.73

74561.7

6

59313.88

34683.65

20666.03

15267

4

8984.69

1640.36

29650.73

5 Chuyển động thực của máy

Câu 20: Nguyên tắc làm đều chuyển động của máy bằng bánh đà, cấu tạo và tác dụng của bánh đà Những nơi thường sử dụng bánh đà

1.Nguyên tắc làm đều chuyển động của máy bằng bánh đà

Bánh đà là một thiết bị cơ khí quay được sử dụng để lưu trữ năng lượng quay Bánh đà có mô-men quán tính lớn, và do đó chống lại sự thay đổi tốc độ quay Lượng năng lượng được lưu trữ trong một bánh đà tỉ lệ với bình phương tốc độ

mô-men xoắn đối với nó, do đó gây ra tốc độ quay của nó, và do đó năng lượng lưu trữ của nó, gia tăng Ngược lại, bánh đà giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách

áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, kết quả làm tốc độ quay giảm

- Để làm đều chuyển động của máy ta đi giảm biên độ dao động vận tốc của máytức

là giảm gia tốc góc 1 Từ phương trình MT = JTε1 + 12

2

T T

T

dJ M

d J

ω ϕ

2 Cấu tạo của bánh đà

Bánh đà có dạng tròn xoay có các nan hoa hoặc đĩa tròn có vành nặng

Một cách gần đúng coi khối lượng tập trung ở vành ngoài D là đường kính tâm vành ngoài khi đó moomen quán tính bánh đà được xác định là:

Jd mô men quán tính bánh đà g gia tốc trọng trường

GD2 mô men bánh đà

3.Tác dụng của bánh đà

Bánh đà có tác dụng tích tụ năng lượng khi công động lắn hơn công cản và giải phóng năng lượng khi công động nhỏ hơn công cản nhờ đó điều hòa việc phân phối năng lượng trong các thời điểm khác trong một chu

kì bình ổn của máy.

4 Ứng dụng của bánh đà

Bánh đà thường được sử dụng để cung cấp năng lượng liên tục trong các hệ thống nơi mà các nguồn năng lượng không liên tục Trong trường hợp này, năng

lượng các cửa hàng bánh đà khi mô-men xoắn được áp dụng bởi các nguồn năng lượng, và nó phát hành năng lượng được lưu trữ khi các nguồn năng lượng không phải là áp dụng mô-men xoắn với nó Ví dụ, một bánh đà được sử dụng để duy trì liên tục vận tốc góc của truục khuỷu trong một động cơ pit-tông Trong trường hợp này, bánh đà được gắn vào năng lượng trục khuỷu cửa hàng khi mô-men xoắn tác dụng lên nó bằng cách bắn một piston, và nó giải phóng năng lượng để tải cơ khí của

nó khi không có piston là nỗ mô-men xoắn vào nó Một ví dụ khác của việc này

là động cơ ma sát, sử dụng năng lượng bánh đà với các thiết bị điện như đồ chơi xe hơi

Một bánh đà cũng có thể được sử dụng để cung cấp các xung unsustained năng lượng tại các tốc độ truyền tải năng lượng vượt quá khả năng của nguồn năng lượng của nó, hoặc khi xung như vậy sẽ làm gián đoạn việc cung cấp năng lượng (ví dụ như mạng lưới điện công cộng) Điều này đạt được bằng cách tích lũy năng lượng được lưu trữ trong bánh đà trong một khoảng thời gian, với một tốc độ tương thích với các nguồn năng lượng, và sau đó giải phóng năng lượng với tốc độ cao hơn nhiều trong

Bánh đà có thể được sử dụng kiểm soát định hướng của một hệ thống cơ khí Trong những trường hợp như vậy, xung lượng góc của bánh đà được chuyển tải trong quá trình chuyển năng lượng Khi đà góc cạnh là một số lượng vector, chuyển nhượng của xung lượng góc giúp định hướng các tải một trục đặc biệt.

Hiện tượng tuế sai đã được xem xét khi sử dụng bánh đà trong xe Một bánh đà quay đáp ứng cho bất kỳ đà có xu hướng thay đổi theo hướng trục của nó quay một vòng quay tuế sai kết quả Một chiếc xe với một bánh đà dọc trục sẽ kinh nghiệm một động lực bên khi đi qua đỉnh của một ngọn đồi, phía dưới cùng của một thung lũng cuộn lực đáp ứng với một sự thay đổi pitch) Hai truy cập quay bánh đà có thể là cần thiết để loại bỏ hiệu ứng này Hiệu ứng này là thừa hưởng bánh đà s, một loại bánh đà được sử dụng trong vệ tinh, trong đó bánh đà được sử dụng để định hướng cụ của vệ tinh mà không có tên lửa thruster

Câu 22: Khái niệm, phân loại cơ cấu CAM Các thông số hình học và

động học của cơ cấu CAM cần lắc nhọn.

1 Khái niệm cơ cấu cam (ccc)

CCC là CC trong đó khâu bị dẫn được nối với khâu dẫn bằng khớp cao và cđ của khâu bị dẫn qui luật , là do hình dạng tiếp xúc trên khâu dẫn quyết định Trong ccc, khâu bị dẫn được gọi là cần khâu dẫn là cam

2.Phân loại ccc

CCC được phân loại theo ba đặc điểm : chuyển động của cam , chuyển động của cần

và tính chất tiếp xúc giữa cần và cam

- Theo chuyển động của cam có 3 loại : cam cđ quay , cam cđ tịnh tiến và cam

cđ lắc

- Theo chuyển động của cần có 3 loại : cần cđ lắc , cần cđ tịnh tiến và cần cđ song phẳng

4.Phân tích động học cơ cấu cam

Ptđhccc được tiến hành dưới dạng bài toán xác định qui luật chuyểnvị và qui luật biến thiên vận tốc & gia tốc của cần

5 Phương pháp giải bài toán ptđhccc

Phương pháp đồ thị động học được sử dụng để giải bài toán ptđhccc Nội dung của phương pháp này như sau:

a.Vẽ họa đồ thị chuyển vị CC, lập đồ thị chuyển vị của khâu dẫn (cần), theo thời gian hoặc góc quay của khâu dẫn (cam)

b.Từ đồ thị chuyển vị của cần, bằng phương pháp tích phân đồ thị suy ra đồ thị biến thiên của vận tốc & gia tốc củ cần, theo thời gian hoặc góc quay của cam

6 Phân tích động học cơ cấu cam cần lắc nhọn

Xét ccc cần lắc nhọn có lược đồ động như hình H7.2a/ Sgk.trang 65

a Lập đồ thị chuyển vị của cần theo góc quay của cam

a.1 Lập đồ thị chuyển vị của cần bằng phương pháp chuyển động tuyệt đối; hình H7.2b

-Lấy đường OB làm chuẩn để đo góc lắc Ψ của cần ứng với vị trí thấp nhất A0 của đầu cần so với tâm cam; tại tâm điểm tiếp xúc A0 trên mặt cam, là góc Ψ0 Vị trí của cần hoàn toàn được xác định bởi góc lăc Ψi của nó, vì thế chuyển vị của cần được đo bằng góc lắc Ψi

-Để xác định chuyển vị góc Ψi (i= 1,2_3,….n) của cần, khl cần tiếp xúc với điểm

Ai trên mặt cam, phải xác định được vị trí Ai tương ứng của đầu cần Khi cam quay, quĩ đạo ki của điểm Ai trên mặt cam là đường tròn tâm O, bản kính OAi, còn quĩ đạo g của đầu cần là cung tròn tâm B, bán kính bằng chiều dài I cua

can.Vị trí Ai tương ứng của đầu cần là giao điểm của hai quĩ đạo ki & g nói trên

s Ai O Ai = φi -là góc quay tương ứng của cam,

s Ai O A0 l= ɣi -là góc mặt cam,

s OB Ai = Ψi -là góc chuyên vị của cần

) = *40 20 2

1 min ( ) 13.8( )

π

Bài 14:

π ϕ

ϕ π π

2 2

b) Vận tốc góc của khâu tăng lên 4 lần và bánh đà vẫn đặt như cũ nên: