Đồ án Nguyên Lí Máy. Phân tích hình thang lái của xe URAL 375D

Đồ án Nguyên Lí Máy. Phân tích hình thang lái của xe URAL 375Dcó bản vẽ kèm theođây là một ý tưởng chưa có ai thực hiện. mình và nhóm đã làm và nhận được sự đánh giá cao của giảng viên, các thông số và số liệu trong này đều là do nhóm mình tự cân đo đong đếm . 100% là số liệu thật... phải có phần mềm math tyle mới đọc được nha

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU CHÍNH .8 1.1 Tổng quan cấu “Hệ thống lái ô tơ URAL – 375D” 1.2 Phân tích cấu trúc cấu 1.2.1 Công dụng 1.2.2 Cấu tạo 1.2.3 Nguyên lý hoạt động 10 1.2.4 Tính bậc tư xếp loại cấu 10 1.3 Tổng hợp cấu 11 1.3.1 Xác định thơng số kích thước 11 1.3.2 Vẽ lược đồ cấu 14 1.4 Họa đồ chuyển vị vị trí 15 1.5 Bài toán vận tốc họa đồ vận tốc vị trí 16 1.6 Bài toán gia tốc họa đồ gia tốc vị trí 22 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU 29 2.1 Vị trí thứ n = 29 2.1.1 Họa đồ nhóm tĩnh định 43 2.1.2 Họa đồ nhóm tĩnh định 46 2.1.3 Xác định mômen cân tác dụng lên khâu dẫn phương pháp phân tích lực 49 2.1.4 Xác định mômen cân tác dụng lên khâu dẫn phương pháp di chuyển 50 2.1.5 Xác định lực khâu dẫn 53 2.2 Vị trí thứ n = .55 2.2.1 Họa đồ nhóm tĩnh định 61 2.2.2 Họa đồ nhóm tĩnh định 63 2.2.3 Xác định mômen cân tác dụng lên khâu dẫn phương pháp phân tích lực 65 2.2.4 Xác định mômen cân tác dụng lên khâu dẫn phương pháp di chuyển 66 2.2.5 Xác định lực khâu dẫn 68 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM .69 3.1 Phần mềm SAM 69 3.1.1 Vẽ họa đồ cấu 69 3.1.2 Mô chuyển động cấu 72 3.1.3 Xuất đồ thị vận tốc, gia tốc 73 3.1.4 So sánh kết 76 3.2 Phần mềm GEO .77 3.2.1 Vẽ họa đồ cấu 77 3.2.2 Vẽ họa đồ vận tốc .84 3.2.3 Vẽ họa đồ gia tốc 89 3.3 Phần mềm Working Model .92 3.3.1 Vẽ họa đồ cấu 92 3.3.2 Mô chuyển động cấu 96 3.3.3 Xuất vận tốc, gia tốc 97 LỜI NĨI ĐẦU Trong thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa đất n ước xu th ế tồn cầu hóa với ngành kinh tế nói chung ngành khí nói riêng đòi hỏi kỹ sư cán kỹ thuật phải biết vận dụng sáng t ạo ki ến thức học trường kinh nghiệm thực tế thân để giải vấn đề thường gặp q trình cơng tác, làm việc Đồ án mơn học ngun lý máy đóng vai trò quan trọng trình đào tạo để trở thành người kỹ sư, cán kỹ thuật Qua trình làm đồ án môn học giúp cho học viên hiểu biết rõ h ơn kiến thức sở, nguyên lý làm việc loại máy gia công c khí , hệ thống kỹ thuật nhiều loại khác, hiểu nắm kiến thức tốt môn học đồng thời nâng cao khả v ận d ụng nh ững kiến thức vào làm đồ án môn học liên quan nh công tác sau Là học viên Trường Sỹ Quan Kỹ Thuật Quân Sự - Đại học Trần Đại Nghĩa, thời gian làm đồ án môn học chúng em chọn đề tài “Phân tích hệ thống lái tơ URAL – 375D ” Nhờ có bảo tận tình thầy khoa KTCS, ngồi có đóng góp, trao đổi c đ ồng chí , đồng đội giúp chúng em hoàn thành nội dung, yêu cầu mà đồ án đề Tuy nhiên, trình làm đồ án kiến th ức h ạn ch ế lần làm đồ án mơn học nên khó tránh khỏi s ự b ỡ ngỡ nh thiếu sót Vì vậy, chúng em mong nhận giúp đỡ, tận tình ch ỉ bảo thầy giáo, để đồ án chúng em hồn thiện để phục cho trình học tập trường công tác sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực TRƯỜNG SQKT QUÂN SỰ NAM KHOA KTCS CÔNG HOA XA HÔI CHU NGHIA VIÊT Đ ôc l ập - T ự - H ạnh phúc TP.HCM, ngày tháng 11 năm 2016 NHIÊM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên h ọc viên: Gi ới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 08/01/1995 Nơi sinh: Thanh Hóa Chun ngành: Ơ Tơ MSHV: 04021021 I TÊN MƠN HỌC: Ngun lý máy II NHIÊM VỤ: “Phân tích h ệ th ống lái ô tô URAL – 375D” CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐƠNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH (Bản vẽ A1) Phân tích cấu trúc cấu (Giải thích cơng d ụng máy, c ấu tạo, nguyên lí làm việc, tính bậc tự xếp loại cấu) Tổng hợp cấu (Xác định thơng số kích th ước cách vẽ lược đồ cấu chính) Họa đồ chuyển vị, họa đồ vận tốc họa đồ gia tốc cấu vị trí vị trí bắt đầu xuất kết thúc lực cản Lưu ý: Khi vẽ họa đồ chuyển vị, góc quay khâu dẫn đ ược chia đ ều thành phần Vị trí xuất phát (ký hiệu Vị trí 1) th ời ểm c c ấu b đầu hành trình làm việc (vị trí biên hay vị trí chết)  Trong thuyết minh trình bày cho vị trí (các vị trí khác trình bày kết đạt được) CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH ( vẽ A1) Tại vị trí: + Vị trí thứ nhất: = n + Vị trí thứ hai: = n + 1 Xác định áp lực khớp động cấu Xác định mômen cân tác dụng lên khâu dẫn hai ph ương pháp : phân tích lực di chuyển Đánh giá kết Xác định lực tác dụng giá khâu dẫn CHƯƠNG 3: XÁC ĐỊNH CHUYỂN ĐÔNG THỰC VÀ LÀM ĐỀU CHUYỂN ĐÔNG MÁY ( vẽ A1) Xác định phương trình chuyển động máy Xác định chuyển động thực máy Làm chuyển động thực máy biện pháp lắp bánh đà CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM( vẽ A1) Cơ cấu cam cần đẩy đáy lăn Đồ thị chuyển vị, đồ thị vận tốc, đồ thị gia tốc cần Tổng hợp động lực học (Xác định tâm cam) Tổng hợp động học (Xác định biên dạng cam) III NGÀY GIAO NHIÊM VỤ: IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIÊM VỤ: V GIÁO VIÊN HƯƠNG DẪN: Ngày tháng 11 năm 2016 Giáo viên hướng dẫn Đ ỗ M ạnh Dũng CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐƠNG HỌC CUA CƠ CẤU CHÍNH 1.1 Tổng quan cấu “Hệ thống lái ô tô URAL – 375D” Hệ thống lái hệ thống điều khiển hướng chuy ển động ôtô v ới nhiệm vụ: + Thay đổi giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn ng ười lái + Hệ thống lái thông dụng bao gồm cấu điều khiển (vành lái ) đ ến c cấu lái cấu thực quay bánh xe dẫn h ướng xung quanh trụ đứng + Cấu tạo chung hệ thống lái ôtô bao gồm: Vô lăng: Là vành tay lái để người lái cầm để điều ển h ướng chuyển động xe Trục lái: Ống thép, truyền mô men từ vô lăng đến cấu lái Cơ cấu lái: Biến chuyển động trục lái đến chuy ển đ ộng quay đòn đứng Dẫn động lái: Đòn kéo, hình thang lái Trợ lực lái: Thủy lực , khí nén, điện + Yêu cầu: - Đảm bảo tính vận hành cao oto - Nhẹ nhàng điều khiển - Động học quay vòng đúng, có nghĩa quay vòng t ất c ả bánh xe lăn khơng trượt - Truyền động tránh va đập nghịch đảo vành lái - Chính xác tính tỳ động, động học động lực học - Có độ bền lâu khơng hư hỏng q trình sử dụng - Thuận tiện việc sử dụng bảo dưỡng Khơng có khe hở hệ thống lái 1.2 Phân tích cấu trúc cấu 1.2.1 Cơng dụng Hệ thống lái ô tô URAL – 375D dùng để đổi h ướng gi ữ cho ô tô chuyển động theo hướng định 1.2.2 Cấu tạo Hình 1.1 Cơ cấu hệ thống lái ô tô Các khớp - Khớp lề O - Khớp lề A Khớp lề B Khớp lề C Khớp lề D Khớp lề E Khớp lề G 10 Các khâu - Khâu dẫn – Tay quay OA Khâu – Thanh truyền AB Khâu – Cần quay CEBF Khâu – Thanh CD Khâu – Thanh DG Khâu – Giá EG 1.2.3 Nguyên lý hoạt động Khi tác dụng lực vào vành lái ô tô nh có truy ền làm quay OA lắc với vận tốc góc khơng đổi kéo theo truy ền AB truyền động đến cấu hình thang lái làm làm quay khâu c ần quay nhờ qua khớp lề C truyền động CD làm quay làm đổi co bánh xe lệch góc định so với phương chuy ển động làm bánh xe quay theo hướng cần thiết, với góc quay bánh xe dẫn h ướng m ỗi phía góc tối đa góc 44 quay OA phải quét góc 630 1.2.4 Tính bậc tư xếp loại cấu 1.2.4.1 Tính bậc tư Bậc tự cấu: W = 3.n – (2.P5 + P4 – Rtr – Rth) – Wth Trong đó: W bậc tự cấu; n số khâu động; P5 số khớp loại 5; P4 số khớp loại ; Rtr số ràng buộc trùng ; Rth số ràng buộc thừa ; 11 Hình 3.24 Hình 3.25 83 3.2.2 Vẽ họa đồ vận tốc Tương tự vẽ họa đồ vận tơc tính chương 1: Vẽ họa đồ vận tốc vị trí thứ Chọn tỉ lệ gấp 10 lần Vẽ điểm p vùng làm việc Chọn công cụ vẽ đường thẳng q cách lick vào điểm p, tiếp tục chọn OA, sau t ại p vẽ đ ường tròn tâm p bán kính 252, giao điểm q đường tròn tâm p a nh hình 3.26 Hình 3.26 Từ p sử dụng công cụ vẽ đường thẳng n  EB , từ a kẻ m  AB , giao điểm k, m b hình 3.27 84 Hình 3.27 Tương tự ta tìm c giao điểm đường thẳng qua p vng góc EC đường tròn tâm p bán kính pc  212 Từ c kẻ đường thẳng i  DC Từ p kẻ đường thẳng j  DG , d giao điểm j i hình 3.28 85 Hình 3.28 Chọn ẩn đường không cần thiết ta họa đồ vận tốc nh hình 3.29 86 Hình 3.29 So sánh kết So sánh kết tính tốn với giá trị vận tốc ph ần mềm Geogebra đưa với bảng vận tốc 1.3 So sánh vị trí thứ 2: - Theo bảng 1.3 ta có pd  33, 44 - Theo đồ thị vận tốc hình 4.3.16 ta có u  - Sai số vận tốc pb  330,32  33, 032 10 33, 032  33, 44   100% 1.2276% utb 33, 032  33, 44 87 Như sai số nhỏ nên chấp nhận 3.2.3 Vẽ họa đồ gia tốc Tương tự vẽ họa đồ gia tốc tính chương 1: Chọn tỷ lệ gấp 10 lần so với tỷ lệ vẽ họa đồ gia tốc Vẽ điểm p’ vùng làm việc.Chọn công cụ vẽ đường thẳng d cách click vào điểm p, tiếp tục chọn OA, sau t ại p’ vẽ đường tròn tâm p’ bán kính 210, giao điểm d đường tròn tâm p’ a’ hình 3.30 Hình 3.30 Từ a’ sử dụng công cụ vẽ đường thẳng k '/ / BA ,vẽ đường tròn tâm a’ bán kính ab2.2/2325, giao điểm đường tròn tâm a’ với đường thẳng k nBA Từ nBA kẻ y  AB ,từ p’ kẻ p’nBD//BD,vẽ đường tròn tâm p’ bán kính p’nBD = pb*pb/324 88 từ nBD kẻ đường thẳng m  BD Giao điểm m y b’,sau làm ẩn đường khơng cần thi ết ta đ ươc hình 3.31 Hình 3.31 Tương tự ta vẽ cho điểm F ta có họa đồ gia tốc hình 3.32 89 Hình 3.32 So sánh kết So sánh kết tính tốn với giá trị gia tốc ph ần mềm Geogebra đưa với bảng gia tốc 1.4 So sánh vị trí thứ 1: - Theo bảng 1.4 ta có p 'b'  49, 461 - Theo đồ thị vận tốc hình 3.32 ta có u  - Sai số vận tốc p 'b'  4953,94  49,5394 100 49, 461  49,5394   100%  0,1583% utb 49, 461  49,5394 90 Như sai số nhỏ nên chấp nhận 3.3 Phần mềm Working Model Working model phần mềm đơn giản dùng để thiết kế, phân tích (chuyển động lực) cấu phẳng Phần mềm Working model công cụ vô bổ ích giúp giải nhiều vần đề mơ ngun lí làm việc cấu, tìm vận tốc gia tốc c cấu vị trí ứng dụng để tìm áp lực kh ớp động… Nhóm nghiên cứu ứng dụng phần mềm Working model để mơ chuyển động, tính vận tốc gia tốc cấu dẫn đ ộng h ệ th ống lái ô tô để kiểm tra lại kết sau tính tốn Cách thực sau: 3.3.1 Vẽ họa đồ cấu Có thể vẽ họa đồ cấu thông số tọa độ kh ớp đ ộ dài khâu góc Bước 1: Xử lí số liệu tìm tọa độ điểm cố định (tại vị trí đơn giản (vị trí 1)) Chọn O làm gốc tọa độ Theo số liệu Chương ta tính đ ược tọa độ điểm A, B, C, D, F, G H.( Bảng 3.1) Bước 2: Chọn biểu tượng để tiến hành xác định điểm cố định O, E, G Nhập tọa độ điểm O (0,0) vào hai ô giá trị X Y chọn OK.t ương t ự đ ối Hình 3.33.Giao diện làm việc phần mềm Working model với điểm lại E G Bước 3: Sau vẽ đoạn OA, ta click chuột vào biểu tượng sau kéo chuột hình để vẽ đoạn OA Ta chọn độ dài c OA cách nh ập độ cao cho thanh cơng cụ hình.ta chọn biểu tượng Hình 3.34 chọn đầu OA đồng thời chọn điểm O xác định trước ấn vào biểu tượng cồn cụ bên trái hình để gắn liền OA với điểm O cố định 91 Tương tự ta vẽ AB với độ dài 0.78m EB quay quanh ểm E cố định xác định từ trước ta vẽ EC v ới đ ộ dài 0,19m tương tự Bước 4: Vẽ khâu EBCF khâu GHD Trước tiên ta vẽ đoạn với độ dài tương ứng với đoạn EC, EB,EF 0,19m; 0,21m; 0,20m sau ta quay EC góc -102 đ ộ, t ương t ự quay EF góc 149 độ Sau ta di chuy ển cho trùng đầu mút sau di chuột click vào biểu tượng để cố định lại với thành khâu EBCF, tương tự làm với khau GHD 92 Tương tự ta vẽ cấu hình Bước 5: Gắn động vào khâu dẫn làm khâu dẫn chuy ển động v ới v ận tốc góc định Ta chọn biểu tượng ( motor ) công cụ bên trái hình làm việc đặt vào điểm O , nhấn đụp vào điểm gốc ta đ ược bảng đặc tính động cơ, ta chọn cho quay với vận tốc góc 0.1 rad/s hay 5,729độ/s dấu trừ thể quay theo chiều kim đồng hồ 93 Bước 6: Xuất vận tốc, gia tốc điểm vị trí - Để xuất vận tốc điểm ta chọn trỏ kích vào ểm chọn Define => Vectors => Velocity( vận tốc) để xuất v ận tốc - Define => Vectors =>acceleration( gia tốc) để xuất gia tốc Để vecto vận tốc, gia tốc lên hình ta chọn Define => Vector Diskplay tích vào cột value để chọn vecto vận tốc, gia tốc, đ ồng thời chọn độ dài vecto, màu vecto bảng sau: 94 3.3.2 Mô chuyển động cấu Sau chọn hiển thị vecto vận tốc, gia tốc ta chọn world => pause control… để chọn vị trí dừng lại cấu để có th ể xuất vận tốc gia tốc vị trí đó( vị trí dựa vào th ời gian quay đến vị trí đó) Ví dụ vị trí thú khâu OA quay 18 độ 3,14s , v ị trí th ứ m ất 4,72s, vị trí thứ 6,28s ta điền vào bảng sau: Thì cấu quay đến vị trí dừng xuất vận tốc, gia tốc 95 3.3.3 Xuất vận tốc, gia tốc Khi ta chọn Run công cụ phần mềm c c ấu quay theo vận tốc góc cho, đến vị trí định ta chọn cấu d ừng cho ta vận tốc, gia tốc So sánh kết tính toán với giá trị vận tốc gia tốc ph ần mềm working model đưa với bảng vận tốc 1.3 bảng gia tốc 1.4 So sánh vị trí thứ 2: - Theo bảng 1.3 1.4 ta có vH  0.029  m / s  aH  5,64.10 3  m / s  - Theo phần mềm vận tốc, gia tốc H ta đưa trỏ đến vị trí ứng với t  3,14  s  tương ứng với vị trí thứ ta có aH  5.10 3  m / s  ta lấy độ lớn để so sánh vB  - Sai số vận tốc vH  0,029  m / s   0,029  0,029  100%  0% vtb 0,029  0,029 96 , 3 3  5,64.10  5.10 aB   100%  12% atb 5,64.103  5.103 - Sai số gia tốc Như sai số nhỏ nên chấp nhận 97 ... kích CHI thước (mm) (mm) OA 38 210 AB 32 780 BE 34 210 EF 45 190 EC 34 200 CD 32 1400 GD 34 190 GH 45 200 EG 1530 KHỐI LƯỢNG (kg) 1 ,86 8 4,922 1,492 2,496 1,3 58 8 ,87 1 1,3 58 2,496 Hình 1.2 Xếp loại... 22,773 26,293 32,506 39,375 45,571 0 54,3 98 32,477 27,972 26,145 25,126 27 ,89 8 p’f’ 20,316 23,935 28, 095 34,3 68 41,456 46,6 98 34,015 29,321 27,766 26,4 98 29,333 p’d ’ 56,365 aB aC aD aF aH 2 3...  J EF   8, 32.103  kg.m  12 12 mEC lEC 1,3 58. 0,192 J S33  J EC   �4,09.10 3  kg.m  12 12 J S3  J S31  J S32  J S33  17 ,89 .103  kg m   Khâu 4:  Khâu 5: mCDlCD 8, 871.1,42 J