Bài giảng Nguyên lý chi tiết máy

Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Mở đầu Đối tợng nội dung nghiên cứu môn học * Máy tập hợp vật thể ngời tạo nhằm mục đích thực mở rộng chức giao tiếp - Máy lợng: truyền hay biến đổi lợng( động nổ, điện, máy phát điện, máy nén khí) - Máy làm việc( máy công tác): biến đổi trạng tháI hay kích thớc( máy công nghệ) thay đổi vị trí vật thể (máy vận chuyển) - Máy truyền biến đổi thông tin: máy tính điện tử * Cơ cấu: tập hợp vật thể liên kết với dùng để truyền biến đổi chuyển động theo quy luật hoàn toàn xác định Mô hình phơng pháp nghiên cứu - Bài toán phân tích: Máy đợc xem nh hệ động lực phức tạp Các tham số hệ đợc phân thành hai nhóm: nhóm tham số vào nhóm tham số - Bài toán tổng hợp: Đối với toán tổng hợp biết trớc tham số ra, đặc trng hệ , cần xác định tham số vào cấu máy Bài toán tổng hợp gọi toán ngợc hay toán thiết kế theo điều kiện cho trớc - Phơng pháp giải tích: áp dụng phơng pháp toán vào việc nghiên cứu Nó đạt độ xác cao, cho phép đánh giá ảnh hởng đại lợng biến đổi tới diễn biến trình - Phơng pháp đồ giải: kết hợp hoạ đồ giải tích, phơng pháp giải toán cách trực quan, tơng đối xác, làm bật ý nghĩa vật lí kĩ thuật toán - Phơng pháp thực nghiệm: cho phép đo đợc tham số động học động lực học khác mô hình nghiên cứu cấu máy thực i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy Chơng T c s KT Phân tích cấu trúc cấu Các khái niệm định nghĩa a Khâu khớp động * Khâu: Bất cấu máy nhiều chi tiết máy nối ghép thành Các chi tiết máy cấu hay máy đợc nối động nối cứng với Hai chi tiết máy đợc nối động với nhau, chúng tồn chuyển động tơng đối Sẽ chuyển động tơng đối chi tiết máy nối cứng chúng với * Khớp động: Khớp động liên kết động hai khâu Nói khác đi, hai khâu nối với có khả chuyển động tơng tạo thành khớp động Ví dụ: pistông truyền 2, trục khuỷu truyền động đốt tạo thành khớp động( biến chuyển động tinh tiến pistong thành chuyển động quay trục khuỷu) b Phân loại khớp động + Căn vào số bậc tự tơng đối bị hạn chế nối động (còn gọi số ràng buộc khớp), ta phân khớp động thành loại: khớp loại 1, loại 2, loại 3, loại 4, loại lần lợt hạn chế 1, 2, 3, 4, bậc tự tơng đối Không có khớp loại 6, khớp hạn chế bậc tự tơng đối hai khâu, hai khâu ghép cứng với Không có khớp loại 0, hai khâu để rời hoàn toàn không gian (liên kết hai khâu lúc đợc gọi liên kết tự do) * Phân loại khớp động theo số điều kiện ràng buộc i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT - Khớp động loại I: cầu di chuyển tiếp xúc với mặt phẳng Chỉ thực chuyển động độc lập Chuyển động tịnh tiến cầu dọc theo trục OZ thực đợc điều xảy khớp động không tồn - Khớp động loại II: hình trụ tiếp xúc với mặt phẳng Có khả chuyển động độc lập: tịnh tiến dọc theo trục OX, OY quanh trục OX, OZ - Khớp động loại III: khớp cầu chịu ràng buộc Các khâu khớp chuyển động tịnh tiến dọc theo trục OX,OY OZ Khớp động có bậc tự - Khớp động loại IV: hai hình trụ lồng khít vào Trụ chuyển động tịnh tiến dọc theo trục OX quay quanh trục chuyển động tơng trụ Mỗi kkhâu tạo thành khớp có bậc tự do, số điều kiện ràng buộc - Khớp động loại V: khớp quay, khớp trợt khớp vít x= k k số, góc quay đai ốc * Phân loại khớp động theo tính chất chuyển động tơng đối khâu - Khớp động không gian: có điểm thuộc khâu chuyển động tơng đối vạch nên đờng cong không gian Các khớp động loại I, II III khớp động không gian - Khớp động phẳng: khớp động có điểm thuộc khâu di chuyển mặt phẳng song song chuyển động tơng đối, nghĩa quỹ đạo chúng đờng cong phẳng * Phân loại khớp đông theo dạng tiếp xúc thành phần khớp - Khớp động loại thấp: khớp động loại thấp có thành phần tiếp xúc khâu tạo thành khớp mặt - Khớp động loại cao: có khâu tiếp xúc với theo đờng điểm u điểm khớp loại thấp khả chịu truyền tảI trọng lớn, lâu mòn xo với khớp loại cao c,Lợc đồ khớp động khâu * Lợc đồ khớp động * Lợc đồ khâu d, Chuỗi động i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Hệ thống khâu nối với khớp động gọi chuỗi động - Chuỗi động sở cấu máy - Chuỗi động thờng đợc phân thành: - Chuỗi đơn giản chuỗi phức tạp; - Chuỗi kín chuỗi hở; - Chuỗi phẳng chuỗi không gian * Chuỗi động đơn giản chuỗi động phức tạp + Chuỗi động đơn giản chuỗi có khâu tham gia không khớp động + Chuỗi động phức tạp chuỗi có thành phần khâu tham gia khớp động * Chuỗi động kín chuỗi động hở + Chuỗi động kín chuỗi có khâu tham gia từ khớp động trở lên + Chuỗi động hở chuỗi có khâu tham gia khớp động e, Cơ cấu, lợc đồ cấu * Cơ cấu Cơ cấu chuỗi động có khâu đợc chọn làm giá khâu lại khâu động có quy luật hoàn toàn xác định hệ quy chiếu Bậc tự cấu a, Công thức tính bậc tự chuỗi động Giả sử chuỗi động không gian gồm k khâu tất khớp động từ loại I đến loại V tạo thành Khi khâu chuỗi cha liên kết với thành khớp động, số bậc tự khâu 6.k Gọi Pi số khớp động loại i có thành phần i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT chuỗi động Số bậc tự mà khâu bị tham gia khớp động ( số điều kiện ràng buộc mà chuỗi động phải chịu) i =1 i.p i Số bậc tự H chuỗi động đó: H= 6.k - i =1 i.p i = 6.k (p + 2p + 3p + 4p + 5p ) = = 6.k - 5p - 4p - 3p - 2p - p Trong đó: p ,p ,p ,p ,p lần lợt số khớp động loại V, loại IV, loại III, loại II loại I có thành phần chuỗi động, k số khâu chuỗi b, Công thức tính bậc tự cấu W = 6(k 1) - i =1 i.p i = 6.n - i =1 i.p i = = 6.n - 5p - 4p - 3p - 2p - p c, Bậc tự cục ràng buộc bảo vệ Khi thiết lập công thức tính số bậc tự cấu, ta xét số bậc tự khâu số điều kiện ràng buộc chuyển động khâu hợp thành khớp động cấu Ngoài ra, ta gặp trờng hợp có số bậc tự điều kiện ràng buộc không ảnh hởng tới tính chất chuyển động chung toàn cấu * Bậc tự cục Xét cấu cam cần đẩy mang lăn Để giảm mài mòn thành phần khớp loại cao cần đẩy cam lăp thêm lăn Khi cấu có n=3, p t =3, p c =1 Số bậc tự cấu là: W = 3n 2p t - p c = 3.3 2.3 -1.1 = * Ràng buộc ảo(SGK-T21) d, Công dụng công thức tính bậc tự Khi W = , chuỗi khung cứng Khi W :do chịu nhiều ràng buộc chuỗi trở thành khung siêu tĩnh i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Khi W , khâu chuỗi có khả chuyển động tơng đối Nguyên lý hình thành phân tích cấu trúc cấu a, Nguyên lý hình thành cấu Bất cấu gồm giá, khâu dẫn khâu bị dẫn liên kết với nhờ khớp động Bất cấu hình thành cách nối lần lợt nhóm chuỗi có bậc tự không với khâu dẫn với giá cố định b, Xếp loại cấu trúc cấu phẳng Xếp loại cấu trúc cấu vào cấu trúc nhóm có W = khác tạo thành cấu Giả sử nhóm có W = gồm n khâu với P t khớp loại thấp Số khâu số khớp có phảI thoả mãn điều kiện: W = 3n 2p t = Pt = n c, Thay khớp loại cao khớp loại thấp - Số bậc tự cấu trớc sau thay đổi - Chuyển động tơng đối tức thời cấu trớc sau thay không đổi Vì cấu phẳng khớp loại cao gây ràng buộc chuyển động tơng đối khâu nên mặt cấu trúc động học tơng đơng với chuỗi động gồm toàn khớp loại thấp có bậc tự H = - 1, ngiã là: 3n 2p t = -1 Pt = 3n + Chơng Phân tích động học cấu i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy * Xác định vận tốc gia tốc cấu phơng pháp đồ giải T c s KT Trên ta xét sở lý luận phân tích động học cấu phơng pháp đồ giải phơng trình véc tơ Bây xét cách ứng dụng phơng pháp xác định vận tốc gia tốc số cấu loại II loại III thờng gặp kĩ thuật Ví dụ: cấu bốn khâu lề ABCD có lợc đồ cho nh hình vẽ Biết vị trí cấu, kích thớc khâu l AB , l BC , l CD l AD , quy luật chuyển động khâu dẫn Hãy xác định vận tốc gia tốc điểm C,E F, vận tốc góc gia tốc góc khâu Giải : Theo yêu cầu toán, ta cần xác định đại lợng sau đây: v B , v C , v E , v F , 2, m a B , a C , a E , a F , , Lập hoạ đồ cấu tỉ lệ xích ( ) vị trí m.m cần xét Phân tích cấu thành nhóm cấu trúc Đây cấu loại II nhóm tĩnh định loại II gồm khâu nối với khâu dẫn với giá tạo thành Do đó, giải bắt đầu từ khâu dẫn tới nhóm 2,3 v D a D khớp chờ D O a Hoạ đồ vận tốc Vận tốc v B điểm B thuộc khâu dẫn có tri số: v B = l AB có phơng vuông góc với AB, có chiều hớng theo chiều v = v B+ v C = v D+ v v C CB (a) CD (b) Trong véc tơ vận tốc tơng đối v CB , v CD vuông góc với khâu tơng ứng BC CD v C = pc i hc cụng ngh GTVT v GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy Từ hoạ đồ vận tốc , ta tìm đợc trị số vận tốc tơng đối v CB : v CB = bc T c s KT v Bởi vì: pc = pb + bc hoặc: pc v = pb v + bc v nên: v Vận tốc v E C = v B+ v CB điểm E thuộc khâu tìm theo phơng trình véc tơ sau đây: v E = v + v B = v C = pe v EB + v EC Từ hoạ đồ vận tốc ta có: v E + Các bớc giải toán động học phơng pháp họa đồ: I- Tính bậc tự (bậc động) cấu: Vì cấu cấu phẳng nên bậc tự đợc xác định theo công thức: W = 3n p p = 3n p t p c đó: + n số khâu động cấu: n = + p t số khớp động loại thấp cấu: p t = + p c số khớp động loại cao cấu: p c = Vậy: W = = II Phân tích cấu tạo cấu: Cơ cấu khảo sát có khâu động với khâu (tay quay OA) khâu dẫn ; có khớp loại thấp (với khớp quay khớp trợt) Để phân tích cấu tạo cấu, ta phải tiến hành tách nhóm tĩnh định khỏi cấu: i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy - Trớc hết, tách nhóm tĩnh định loại II gồm khâu khâu T c s KT - Sau đó, tách nhóm tĩnh định loại II gồm khâu khâu - Cuối cùng, ta khâu dẫn nối với giá Công thức cấu trúc cấu: I( 0,1) II( 2,3) II( 4,5) III Phân loại cấu: Cơ cấu có nhóm tĩnh định, nhóm loại II Do đó, cấu cho cấu loại II I Vẽ lợc đồ cấu: Lợc đồ cấu đợc vẽ ứng với vị trí ta tính toán động học tính toán lực Đó vị trí ứng với góc quay khâu dẫn = 90 Lợc đồ cấu đợc vẽ với tỉ lệ xích l = 0,00075 (m/mm) Với tỉ lệ xích đó, khâu cấu đợc vẽ với kích thớc là: + Khâu khâu 2: OA = AD = + Khâu 3: O1D = O1C = + Khâu 4: CB = + a= l O1D àl l O1C àl l OA 0,055 = = 73,33 (mm) àl 0,00075 = 0,026 = 34,67 (mm) 0,00075 = 0,04 = 53,33 (mm) 0,00075 l CB 0,15 = = 200 (mm) l 0,00075 la 0,005 l 0,01 = = 6,67 (mm) ; b = b = = 13,33 (mm) l 0,00075 l 0,00075 Với kích thớc trên, lợc đồ cấu đợc vẽ nh sau: + Vẽ gối cố định (giá) O, O theo kích thớc a b Vẽ phơng trợt trợt (khâu 5) i hc cụng ngh GTVT GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy + Vẽ khâu dẫn tay quay OA vị trí = 90 T c s KT + Vẽ đờng tròn tâm A bán kính 73,33 mm Vẽ đờng tròn tâm O1 bán kính 34,67 mm Hai đờng tròn cắt điểm Từ vị trí khâu dẫn ta suy vị trí điểm D cấu Nối DA DO1 + Vẽ O1C vuông góc với O1D O1C = 53,33 mm + Vẽ đờng tròn tâm C bán kính 200 mm Đờng tròn cắt phơng trợt trợt cho ta vị trí điểm B cấu Nối CB Vẽ trợt + Họa đồ vận tốc hoạ đồ gia tốc cấu: Hoạ đồ vận tốc hoạ đồ gia tốc điểm đặc trng cấu đợc vẽ ứng với vị trí cấu vẽ phần vẽ lợc đồ Đó vị trí ứng với góc quay khâu dẫn = 90 Họa đồ vận tốc: a) Vận tốc điểm đặc trng cấu: +Vận tốc VA điểm A có phơng vuông góc với khâu OA, chiều thuận theo chiều vận tốc góc khâu dẫn có độ lớn là: VA = l OA (m/s) Theo đề bài, khâu dẫn quay đều: = n1 3,14.55 = = 5,76 (s-1) 30 30 VA = 5,76.0,055 = 0,32 (m/s) Chọn điểm p làm cực hoạ đồ vận tốc Chọn tỉ lệ xích hoạ đồ vận tốc V = 0,003 (m/s.mm) Từ điểm p ta vẽ vectơ pa biểu thị vận tốc VA điểm A: pa có phơng vuông góc với OA, chiều thuận theo có độ dài là: pa = i hc cụng ngh GTVT VA 0,32 = = 105,59 (mm) V 0,003 10 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Tớnh toỏn trt + Tớnh theo ỏp sut cho phep [P], hoc tớnh theo [P.V] i hc cụng ngh GTVT 122 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Chng IX LN gii thiu chung i hc cụng ngh GTVT 123 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Phõn loi ln i hc cụng ngh GTVT 124 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy i hc cụng ngh GTVT T c s KT 125 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Cỏc lai ln thng dựng i hc cụng ngh GTVT 126 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Cp chớnh xỏc Phõn b ti trng ln i hc cụng ngh GTVT 127 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy i hc cụng ngh GTVT T c s KT 128 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy i hc cụng ngh GTVT T c s KT 129 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Tớnh chn ln i hc cụng ngh GTVT 130 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy Tớnh ln theo ti ng i hc cụng ngh GTVT T c s KT 131 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Tớnh theo kh nng ti tnh i hc cụng ngh GTVT 132 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy T c s KT Chng X KHP NI Nhng chung i hc cụng ngh GTVT 133 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy i hc cụng ngh GTVT T c s KT 134 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy i hc cụng ngh GTVT T c s KT 135 GV: V Th Truyn Bi ging Nguyờn lý chi tit mỏy i hc cụng ngh GTVT T c s KT 136 GV: V Th Truyn