Đề cương môn lý máy Nguyên lý máy là môn học cơ sở kỹ thuật của các ngành cơ khí chế tạo máy, cơ khí động lực, cơ điện tử… Là môn học chuyên ngành của ngành cơ kỹ thuật, thiết kế máy.
Câu 1: Viết và giả thích biểu thức tính mômen quán tính thay thế trên khâu dẫn của cơ cấu. Nêu ý nghĩa của mô men quán tính thay thế?Trả lời:+)Biểu thức tính mômen quán tính thay thế trên khâu dẫn của cơ cấu2121∑∑==+=nitisinitsiittJvmJωωωTrong đó: mi: mômen quán tính khâu thứ i.Jsi : mômen quán tinhs khâu thứ I đối với trục đi qua trọng tâm si của khaau và vuông góc với mặt phẳng chuyển động.Vsi: vận tốc trọng tâm khâu thứ i.ωt : Vân tốc góc của khâu thay thế.+)Ý nghĩa của mômen quán tính thay thế:Qua các phương trình chuyển động của máy ta thấy: khi nghiên cứu chuyển động thực, ngoài việc xét tới công của lực đã biết còn phải xét tới động năng của máy. Động năng của máy phụ thuộc vào khối lượng khâu và tình hình phân bố các khối lượng đó. Bởi vậy để tiện cho việc tính toán, ta có thể dùng một mômen quán tính của vật thể tưởng tượng quay cùng với khâu thay thế thay cho khối lượng và mômen quán tính của tất cả các khâu động trong máy. động năng của mômen quán tính thay thế đó phải bằng tổng động năng của tất cả các khâu động của máy.1 Câu 2: Các giai đoạn chuyển động của máy từ khi bắt đầu hoạt động tới khi dừng hẳn. Đặc điểm của từng giai đoạn.Viết phương trình chuyển động của máy dưới dạng tổng quát ( phương trình động năng).Trả lời: 1. Các giai đoạn chuyển động của máy:a) Giai đoạn khưỏi động máy.Trong giai ddoanj khởi động, vận tốc của khâu dẫn tăng từ không(ωkd=0) tới trị số vận tốc trung bình nào đó ứng với vận tốc làm việc bình thường của máy (ωkd=ωtb). Điều đó chỉ xảy ra khi công phát động phải lớn hơn công của lực cản sau toàn bộ thời gian khởi động.(Ad>Ac). biến thiên động năng dương nên động năng tang máy chuyển động nhanh dần.Công dư biến thành động năng.b) Giai đoạn chuyển động ổn định.Trong giai đoạn này thường vận tốc góc trung bình của khâu dẫn được duy trì ổn định. Đay là giai đoạn làm việc bình thường của máy nên là thời kì dài nhất. Trong phạm vi một chu kì chuyển động bình ổn thì:Ad=Ac.c) Giai đoạn ngừng máy.Trong giai đoạn ngừng máy vận tốc khâu dẫngiảm từ trí số ωo=ωtb tới không.Thời kì này thường bắt đầu khi ngừng cung cấp công phát dộng chô máy: Ad=o. Trong giai đoạn ngừng máy, nếu Ac càng lớn, giá trị tuyệt đối biến thiên động năng càng lớn, động năng giảm càng nhanh máy dừng càng chóng. Máy sẽ dừng hẳn khi toàn bộ động ngăng tích luỹ đựoc của máy dùng đẻ khắc phục công của lực cản. Để rút ngắn GĐ này người ta thường dùng hãm, nghĩa là tăng Ac.2. Phương trình chuyển động của máy dưới dạng tổng quát ( phương trình động năng) ∫∫−=−ioiosstcsstdtototitidSPdSPvmvm222121Trong đó:mti và mto là khối lượng thay thế tại hai vị trí của điểm thay thế.Ptd và Ptc là lực động thay thế và lực cản thay thế.S độ dịch chuyển của điểm thay thế.Hoặc ϕϕϕωωϕϕϕϕϕϕdMdMdMJJioioiotctdttototiti∫∫∫−==−22 21 21ϕo trị số góc ϕ ở thời điểm ban đầu. ϕi trị số góc ϕ ở thời điểm đang xét.ωto;ωti vận tốc góc tại thời điểm tương ứng .Trong đ ó Mtd; Mtc mômen thay thế động và mômen thay thế cản.2 Câu 3: Công dụng của bánh đà và bộ điều tiết ly tâm?Trả lời Công dụng của bánh đà:+ Bánh đà dùng để điều chỉnh sự dao động chu kỳ của vận tốc khâu dẫn.+ Bánh đà có khả năng làm đều chuyển động của máy bằng cách tích lũy và giải phóng năng lượng dưới dạng động năng, không làm thay đổi công cung cấp cho máy. Để ổn định chuyển động của máy người ta còn dùng bộ điều chỉnh tốc độ (Bộ điều tiết ly tâm). Công dụng của bộ điều tiết ly tâm:Khi tốc độ tăng lực ly tâm của các quả văng sẽ tác động qua hệ thống thành làm thay đổi lượng nhiên liệu cung cấp cho xi lanh.+ Khi ω tăng thì lượng nhiên liệu sẽ giảm làm maxω giảm.+ Khi ω mở máy giảm thì quá trình xảy ra ngược lại. Như vậy, sự khác biệt cơ bản giữa bánh đà không thay đổi năng lượng cung cấp cho máy, còn bộ điều tiết ly tâm làm thay đổi công cung cấp cho máy.3 Câu 4: Khi nào cần dùng tới bánh đà? Bánh đà thường đặt ở đâu? Tại sao?Trả lời Khi nào cần dùng tới bánh đà?+ Ngay cả khi đã cđ ổn định, vận tốc của máy vẫn không ổn định. Vì vậy khắc phục hoặc hạn chế tối đa ảnh hưởng xấu do máy làm việc không đều thì cần phải làm đều chuyển động của máy.+ Làm đều cđ của máy thường được thực hiện bằng cách chọn thích hợp khối lượng của các khâu động của máy. Sự dao động của vận tốc khâu dẫn có thể được giảm thiểu nhờ tăng hợp lý khối lượng các khâu của cơ cấu. Trong thực tế, điều đó thường được thực hiện bằng cách lắp lên một trong các trục của máy một khối lượng phụ gọi là bánh đà. Bánh đà thường đặt ở đâu?Ta thêm vào máy một mô men quán tính không đổi gọi là Jđ . Nó phụ thuộc vào tbω, và ][δ. Thông thường thì Jđ được lắp vào khâu có vận tốc cao nhất của máy. Tại sao?Tại vì khi máy cđ nhanh dần, động năng được tích lũy lại trong bánh đà và trả lại động năng cho máy khi máy chuyển động chậm dần làm máy chuyển động ổn định hơn.4 Câu 5: ưu khuyết điểm và phạm vi sử dụng của cơ cấu gồn toàn khớp loại thấp. Bài làm:• Ưu điểm: - Do thành phần khớp động là mặt mặt nên lâu mồn, chịu được tải trọng lớn do áp suất nhỏ, khả năng truyền lực lớn.- chế tạo đơn giản, dễ đạt độ chính xác cao.- Không cần các thiết bị bảo toàn khớp động.- chỉ cần thay đổi chiều dài tương đối của các khâu mà không cần thay đổi quy luật chuyển động của khâu dẫn có thể khiến khâu bị dẫn thực hiện các chuyển động theo yêu cầu khác nhau.• Nhược điểm- khó thiết kế chính xác cơ cấu theo các điều kiện cho trước và khó thực hiện chính xác các quy luật chuyển động phức tạp.- khó cân bằng lực quán tính của các khâu chuyển động phức tạp, khi vận tốc cao sẽ gây ra tải trọng động lớn.• Phạm vi sử dụng:- Do có nhược điểm trên nên cơ cấu thanh thường dùng trong trường hợp vận tốc tương đối thấp.5 Câu 6: Các loại hình của cơ cấu thanh phẳng 4 khâu. Tay quay là gì, điều kiện tồn tại tay quay của cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng. tay quay có thể là khâu dài nhất không?Bài làm:• Các loại hình cảu cơ cấu thanh phẳng 4 khâu. - Cơ cấu tay quay cần lắc: nếu trong số 2 khâu nối với giá của cơ cấu 4 khâu bản lề có 1 khâu là tay quay, 1 khâu là cần lắc thì cơ cấu đó được gọi là cơ cấu tay quay cần lắc.- Cơ cấu 2 tay quay: khi 2 khâu nối với giá của cơ cấu 4 khâu bản lề đều là tay quay thì cơ cấu đó được gọi là cơ cấu tay quay.- Cơ cấu 2 cần lắc: nếu 2 khâu nối giá của cơ cấu 4 khâu bản lề đều là cần lắc thì cơ cấu đó được gọi là cơ cấu 2 cần lắc.• Tay quay: trong cơ cấu 4 khâu bản lề khâu cố định gọi là giá, khâu đối diện với giá gọi là thanh truyền, 2 khâu còn lại nối với giá cố định gọi là tay quay nếu quay được toàn vòng 360o.• điều kiện tồn tại tay quay của cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng(2 khâu có thể quay tròn vòng với nhau): là trong 2 khâu đó phải có 1 khâu ngắn nhất của chuỗi động và tổng chiều dài của của khâu ngắn nhất và dài nhất nhỏ hơn hoặc bằng 2 khâu còn lại.• tay quay có thể là khâu dài nhất. 6 Câu 7: Điều kiện quay toàn vòng của cơ cấu bốn khâu bản lề phẳng toàn khớp thấp?Bài làm: • Điều kiện quay toàn vòng của cơ cấu bốn khâu bản lề phẳng toàn khớp thấp: là trong 2 khâu đó phải có 1 khâu ngắn nhất của chuỗi động và tổng chiều dài của của khâu ngắn nhất và dài nhất nhỏ hơn hoặc bằng 2 khâu còn lại.7 Câu 8: Định nghĩa hệ số về nhanh k, Cách xác định hệ số về nhanh k của cơ cấu 4 khâu tay quay cần lắc, tay quay con trượt và cơ cấu culít?Bài làm:• Định nghĩa hệ số về nhanh khệ số về nhanh k là tỉ số giữa vận tốc trung bình của khâu bị dẫn khi chạy không và vận tốc trung bình của khâu bị dẫn khi làm việc.• Cách xác định hệ số về nhanh k của cơ cấu 4 khâu tay quay cần lắcθθ−+==OOvvk18018012 với θ là góc cự vị là góc nhọn xen giữa 2 vị trí cực hạn.• Cách xác định hệ số về nhanh k của cơ cấu 4 khâu tay quay con trượt Ta cũng dùng công thức sau: θθ−+==OOvvk18018012 nếu là cơ cấu chính tâm thì θ =0 vậy k =1. vận tốc trung bình của con trượt khi đi và về là như nhau. với cơ cấu lệch tâm thì θ khác 0 nên k>1. cơ cấu có tác dụng về nhanh.• Cách xác định hệ số về nhanh k của cơ cấu 4 khâu culítGóc θ trong cơ cấu culít luôn khác 0 và bằng góc góc lắc ψ. Nên ψψ−+==OOvvk18018012. Cơ cấu culít k luôn lớn hơn 1 hay cơ cấu culít có tác dụng về nhanh.8 Câu 9: Điều kiện để cơ cấu tay quay con trượt có hệ số về nhanh k > 1. ý nghĩa của hệ số k khi thiết kế cơ cấu?Bài làm:• Điều kiện để cơ cấu tay quay con trượt có hệ số về nhanh k > 1Để cơ cấu tay quay con trượt có hệ số về nhanh k > 1 thì θ khác 0. vậy cơ cấu đó phải là cơ cấu lệch tâm. • ý nghĩa của hệ số k khi thiết kế cơ cấu:khi đã biết hệ số k ta có thể tính được góc cực vị 11180+−=kkOθqua đó ta mới có thể thiết kế được cơ cấu thích hợp thoả mãn các điều kiện động học, động lực học hay điều kiện hình học.9 Câu 10: trình bầy cách xác định các kích thước cơ bản của cơ cấu tay quay con trượt lệch tâm khi đã biết: hệ số về nhanh k, hành trình con trượt h và đệ lệch tâm e, đặc điểm của cơ cấu tay quay con trượt khi k=1?Bài làm:• cách xác định các kích thước cơ bản của cơ cấu tay quay con trượt lệch tâm khi đã biết: hệ số về nhanh k, hành trình con trượt h và đệ lệch tâm eTrước hết ta xác định góc cực vị: 11180+−=kkOθDùng phương pháp đồ giải để giải bài toàn trên: đầu tiên dựng đoạn C1C2=H. qua C1 kẻ đường hợp bởi C1C2 1 góc 90O – θ. Qua C2 kẻ đường vuông góc với C1C2. 2 đường thẳng này cắt nhau tại P. dựng đường tròn đi qua 3 điểm P, C1, C2. vậy một điểm A bất kỳ thuộc đường tròn đều có góc C1AC2 bằng θ. Do đó tâm của trục quay phải thuộc đường tròn. Kẻ 1 đường song song với đường C1C2 cắt đường tròn tại tam quay A của trục quay AB. Sau khi tìm được A, dựa vào quan hệ hình học AB và BC tại 2 vị trí cực hạn ta dễ dàng tìm được chiều dài r cảu tay quay là chiều dài l của thanh truyền.• đặc điểm của cơ cấu tay quay con trượt khi k=1: vận tốc trung bình của con trượt khi đi và về là như nhau cơ cấu này không có tính về nhanh khi chuyển động.10 [...]... tay quay cần lắc cần thiết kế 1 2 Câu 18: Phát biểu chúng minh định lý cơ bản của sự ăn khớp Tại sao cặp biên dạng thân khai thoả mãn định lý cơ bản của sự ăn khớp Trả lời: Định lý: Để đảm bảo tỉ số truyền không đổi của hai cặp bánh răng ăn khớp khi truyền động, pháp tuyến chung của hai biên dngj răng tại bất cứ vị trí tiếp xúc nào đều phải đi qua một điểm cố định trên đường nối hai tâm quay và chia... chuyển vị cần tìm Ta được một loạt vị trí của tâm con lăn B1, B2 … sau khi quay ngược + Nối các điểm B1, B2 … bằng một đường cong tròn ta được biên dạng cam lý thuyết Vẽ một loạt đường tròn có bán kính là bán kính con lăn tâm nằm trên biên dạng cam 14 lý thuyết Cuối cùng vẽ đường bao phía trong của một loạt đường tròn đó ta được biên dạng cam thực tế của cơ cấu cần đẩy mang con lăn Vẽ hình 8.43 Câu 15:... cơ sở các cung C1 B1 = 1.1' , C2 B2 = 2.2' … Nối các điểm B0 , B1 , B2,… bằng một đường cong trơn ta được đường cong L là biên dạng cam lý thuyết của cơ cấu cam cần lắc mang con lăn Vẽ một loạt đường tròn có bán kính là bán kính con lăn tâm nằm trên biên dạng cam lý thuyết Cuối cùng vẽ đường bao phía trong của một loạt đường tròn đó ta được biên dạng cam thực tế của cơ cấu cần lắc mang con lăn 15 Vẽ... quay, 1 khâu là cần lắc thì cơ cấu đó được gọi là cơ cấu tay quay cần lắc - Cơ cấu 2 tay quay: khi 2 khâu nối với giá của cơ cấu 4 khâu bản lề đều là tay quay thì cơ cấu đó được gọi là cơ cấu tay quay - Cơ cấu 2 cần lắc: nếu 2 khâu nối giá của cơ cấu 4 khâu bản lề đều là cần lắc thì cơ cấu đó được gọi là cơ cấu 2 cần lắc • nội dung chính của thiết kế cơ cấu thanh là: dựa trên các yêu cầu chuyển động đặt... tròn cơ sở Do hai vòng cơ sở có tâm và bán kính đều không đổi nên tiếp tuyến chung trong theo một hướng phải cố định Do đó, cho dù hai biên dạng răng tiếp xúc ở đâu pháp tuyến chung N1N2 của hai biên dạng răng kẻ qua điểm tiếp xúc vẫn là một đường thẳng cố định cắt đường nối hai tâm O1O2 tại điểm P cố định Điều đó chứng tỏ bánh răng thân khai thoả mãn định lý cơ bản của sự ăn khớp Ta có: 18 19 ... góc lắc ψ + Nối C1 và C2 rồi dựng các góc C1C2O = C2C1O = 900 - θ , ta được giao điểm O của các cạnh C1O và C2O Vẽ vòng tròn tâm O, bánh kính OC1 Do bất cứ điểm A nào nằm trên cung tròn C1C2 vừa dựng đều nhìn đoạn C1C2 dưới góc θ , nên tâm khớp quay A phải nằm trên cung tròn đó Bài toán sẽ có vô số lời giải Nếu xét thêm các điều kiện phụ trợ khác như chiều dài lAD của giá cố định 16 hoặc độ lớn góc... nghĩa hệ số về nhanh k: hệ số về nhanh k là tỉ số giữa vận tốc trung bình của khâu bị dẫn khi chạy không và vận tốc trung bình của khâu bị dẫn khi làm việc Ý nghĩa: Dùng trong sản suất khi thiết kế các máy có hành trình không làm việc về nhanh nhằn rút ngắn thời gian chạy không, nhờ đó nâng cao được năng suất lao động • điểm chết của cơ cấu 4 khâu bản lề: là vị trí mà khâu dẫn và thanh truyền cùng nằm... không đổi nên tỉ số truyền i12 không đổi khi điểm P cố định Đồng thờiđiểm P chia đoạn O1O2 thành những đoạn tỉ lệ với vận tốc góc của các bánh răng Điểm P là tâm ăn khớp Đường thân khai thoả mãn định lý cơ bản của sự ăn khớp: Dựa vào tính chất đặc trưng nhất của đường thân khai: pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến của vòng cớ sở, ta sẽ chứng minh điều này Vẽ hình Xét hai bánh răng có vòng... cơ cấu có thể vượt điểm chết giúp động cơ hoạt động bình thường Ngoài ra trong kỹ thuật người ta còn lợi dụng vị trí chết để thực hiện một số yêu cầu làm việc nào đó VD trong cơ cấu kẹp chặt phôi của máy khoan Câu 13: Cam cần đẩy chính tâm và cam cần đẩy lệch tâm? Khi nào dùng cam cần đẩy lệch tâm? Định nghĩa góc áp lực? Trả lời Cam cần đẩy chính tâm và cam cần đẩy lệch tâm? + Cam cần đẩy chính tâm . của máy vẫn không ổn định. Vì vậy khắc phục hoặc hạn chế tối đa ảnh hưởng xấu do máy làm việc không đều thì cần phải làm đều chuyển động của máy. + Làm đều. sao?Tại vì khi máy cđ nhanh dần, động năng được tích lũy lại trong bánh đà và trả lại động năng cho máy khi máy chuyển động chậm dần làm máy chuyển động