File word (có thể chỉnh sửa), sử dụng Mathtype, Autocad Đề A, phương án 6, TS. Lê Thanh Long ĐH Bách Khoa Thành phố Hồ Chí MinhNhóm 4, (chiều tiết 911) L09, năm học 2019 2020Bao gồm: Phân tích lực, bài toán vận tốcgia tốc, tính moment thay thế đặt trên khâu dẫn bằng hai cách
MỤC LỤC Trang Nội dung Mục lục Đề Phần Tính vận tốc, gia tốc 1.1 Xác định thông số, vẽ lược đồ cấu 1.2 Bài toán vận tốc 11 16 1.3 Bài toán gia tốc Phần Tính áp lực khớp động Phần Tính moment cân BÀI TẬP LỚN MƠN NGUN LÝ MÁY GVHD: Lê Thanh Long Trang ĐỀ A – PHƯƠNG ÁN Đề bài: Cho cấu động hai xi lanh kiểu chữ V hình vẽ với thông số (bỏ qua khối lượng khâu) sau: - Kích thước khâu: l AB 75 mm, lBC 225 mm, lBD 50 mm, lDE 180 mm - Vận tốc góc khâu dẫn: 1 20 rad/s o o - Góc hai phương trượt: 65 ; Góc BD BC: 50 ; Vị trí o khâu dẫn (góc hợp tay quay phương ngang): 30 - Lực cản kỹ thuật: PC 5400 N; PE 3300 N Yêu cầu: Xác định vận tốc, gia tốc điểm C, E cấu Vận tốc góc, gia tốc góc khâu Tính áp lực khớp động khớp Tính moment cân đặt khâu dẫn hai phương pháp: phân tích lực di chuyển GVHD: Lê Thanh Long Trang PHẦN 1: TÍNH VẬN TỐC, GIA TỐC 1.1 Xác định thông số, vẽ lược đồ cấu Chọn tỉ lệ xích l 0,003 m/mm Các thơng số theo tỷ lệ xích: l AB 25 mm, lBC 75 mm, lBD 16,67 mm, lDE 60 mm Cách vẽ (sử dụng phần mềm AutoCAD): Vẽ hai phương Ax Ay đối xứng với qua trục thẳng đứng, tạo với o góc 65 làm hai phương trượt piston C E o Dựng AB tạo với phương ngang góc 30 với l AB 25 mm Vẽ đường tròn tâm B, bán kính 75 mm cắt Ax điểm C o Vẽ đoạn BD hợp với BC góc 50 lBD 16,67 mm Nối C với D, khâu cấu Từ điểm D, vẽ đường tròn tâm D, bán kính với lDE 60 mm cắt Ay điểm E Hình Lược đồ cấu (tỷ lệ xích l 0,003 m/mm) 1.2 Bài toán vận tốc Họa đồ vận tốc: GVHD: Lê Thanh Long Trang Hình Họa đồ vận tốc (tỷ lệ xích Phương trình vận tốc điểm C: uu r vC = v 30 m/mm.s) uu r vB + uuu r vCB //AC AB BC Chiều ? ? Độ lớn ? ^ 1l AB Phương ? Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình vận tốc điểm C: uu r v Chọn điểm p làm gốc, biểu diễn B đoạn thẳng pb 45 mm có phương vng góc với AB, chiều hướng bảng Vậy tính tỉ lệ xích họa đồ vận tốc: v GVHD: Lê Thanh Long vB 1,5 pb 45 30 m/mm.s Trang uuu r v Từ b vẽ đường thẳng d1 vuông góc với BC biểu diễn phương CB uu r v Từ p vẽ đường thẳng d2 song song với AC biểu diễn phương C uuu r uu r v v Giao điểm c d1 d2 mút CB C Theo họa đồ vận uur uu r uur uu r uu uuu r r pb v pc v v tốc, biểu thị cho B , biểu thị cho C , bc biểu thị cho CB Từ ta tính (độ dài đoạn thẳng đo AutoCAD): uur � / / AC , pc uu r � vC � vC v pc 27 0,9m / s � 30 � uu r � BC, bc uuu r � vCB � vCB v bc 40,4 1,35m / s � 30 � Phương trình vận tốc điểm D: uu r uu r vD vB = + uuu r vDB Phương - AB DB Chiều - ^ Độ lớn - 1,5 m/s uu r vC = uuur vDC + DB - //AC uur pc - 0,9 m/s - - Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình vận tốc điểm D: uuu r Từ b vẽ đường thẳng d3 vng góc với BD biểu diễn phương vDB uuur Từ c vẽ đường thẳng d4 vuông góc với CD biểu diễn phương vDC uuu r uuur Giao điểm d d3 d4 mút vDB vDC Theo họa đồ vận uuu r uur uuur uuu r uu r uur v v pd v bd cd DB DC D tốc, biểu thị cho , biểu thị cho , biểu thị cho Từ ta tính (độ dài đoạn thẳng đo AutoCAD): uuu r � Theo ְ pd ְ uu r � vD � vD v pd 45,27 1,51m / s � 30 � Phương trình vận tốc điểm E: uu r vE = GVHD: Lê Thanh Long uu r vD + uuu r vED Trang Phương //AE Chiều Độ lớn - uuu r pd Theo 1,51 m/s DE - Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình vận tốc điểm E: uuu r v Từ d vẽ đường thẳng d5 vng góc với DE biểu diễn phương ED uuu r v Từ p vẽ đường thẳng d6 song song với AE biểu diễn phương ED uuu r uuu r v v Giao điểm e d5 d6 mút ED ED Theo họa đồ vận uur uu r uu uuu r r pe v v tốc, biểu thị cho E , de biểu thị cho ED Từ ta tính (độ dài đoạn thẳng đo AutoCAD): uu r � DE , de uuu r � vED � vED v de 12,17 0, 41m / s � 30 � uur � / / AE , pe uu r � vE � vED v pe 38, 49 1, 28m / s � 30 � Từ vận tốc tính trên, ta tính vận tốc góc khâu: P Q uur � uur � � � 2 � vCB 1,35 4 � vED 0,41 rad / s 4 2, 28rad / s � � l 0,225 l 0,18 BC � DE � ; 1.3 Bài toán gia tốc n aB 12 l AB 202.0,075 30 m/s2; aCB 22 lBC 62.0,225 8,1 m/s2 n aED 42 lDE 2,282.0,18 0,94 m/s2 Họa đồ gia tốc: GVHD: Lê Thanh Long Trang Hình Họa đồ gia tốc (tỷ lệ xích Phương trình gia tốc điểm C: uur aC = Phương //AC Chiều Độ lớn - GVHD: Lê Thanh Long uu r aB //AB B�A 30 m/s2 a + m/mm.s2) uuu r n aCB + uuur aCB //BC BC 8,1 m/s2 - Trang Vẽ họa đồ gia tốc theo phương trình gia tốc điểm C: uuur � � p p b�biểu diễn cho Chọn điểm làm gốc họa đồ Từ vẽ p� uur aB 30 m/s2 với p� b� 60 mm, theo phương song song với AB, chiều B � A Vậy tính tỷ lệ xích họa đồ gia tốc: aB 30 p� b� 60 m/mm.s2 uuur uuuuu r n � Từ b�vẽ b nCB biểu diễn cho aCB theo phương song song với BC, a chiều C � B với b� nCB n aCB 8,1.2 16,2 a mm uuur Từ nCB vẽ đường thẳng x1 vng góc với BC biểu diễn phương aCB uur � p a Từ vẽ đường thẳng x2 song song với AC biểu diễn phương C uuu r uur a a Giao điểm c�của x1 x2 mút CB C Theo họa đồ gia uuu r uuur uur uuuuu r � � � p c a n c a tốc, biểu thị cho C , BC biểu thị cho CB Từ ta tính (độ dài đoạn thẳng đo AutoCAD): uuur � / / AC , p� c� uur � aC � aC a p� c� 65,3 32,65m / s � � uuuur � � BC , n uuu r � CB c aCB � aCB a nCB c� 25,65 12,83m / s � � Gia tốc điểm D: Sử dụng định lý tam giác đồng dạng thuận gia tốc, ta có BCD ∽b� c� d� Từ vẽ điểm d � uuuu r � � � Theo p d uur � aD � aC a p� d� 54,83 27, 42m / s � � Phương trình gia tốc điểm E: uur aE = GVHD: Lê Thanh Long uur aD + uuur n aED + uuur aED Trang Phương //AE Chiều - Độ lớn - Theo uuuu r p� d� 27,42 m/s2 //DE E�D DE 0,94 m/s2 - - Vẽ họa đồ gia tốc theo phương trình gia tốc điểm C: uuur uuuuur n � d n a ED biểu diễn cho ED theo phương song song với DE, Từ d �vẽ chiều E � D với d� nED n aED 0,94.2 1,88 a mm uuur Từ nED vẽ đường thẳng y1 vng góc với DE biểu diễn phương aED uur � p a Từ vẽ đường thẳng y2 song song với AE biểu diễn phương E uuur uur a a Giao điểm e�của y1 y2 mút ED E Theo họa đồ gia uuur uuur uur uuuuu r � � � p e a n e a E ED tốc, biểu thị cho , biểu thị cho ED Từ ta tính (độ dài đoạn thẳng đo AutoCAD): uuur � Theo p� e� uur � aE � aE a p� e� 23,87 11,94m / s � � uuuuu r � � Theo n e uuur � ED aED � aED a nED e� 60,35 30,18m / s � � Từ gia tốc tính trên, ta tính gia tốc góc khâu: aCB 12,83 aED 30,18 2 57,02rad / s 167,67 rad / s lBC 0,225 lDE 0,18 ; GVHD: Lê Thanh Long Trang PHẦN 2: TÍNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG Cơ cấu gồm: Khâu dẫn nhóm tĩnh định khâu, khớp Hình Tách nhóm tĩnh định cấu Khi tách khâu áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên khâu: uuu r uuu r uuu r R R R Trên khâu 2: 12 , 32 , 42 uuu r uur uuu r uuu r R P R R Trên khâu 3: 23 , C , 03 ( 03 lực giá tác dụng lên khâu 3) uuu r uuu r R R Trên khâu 4: 24 , 54 uuu r uur uuu r uuu r R P R R Trên khâu 5: 45 , E , 05 ( 05 lực giá tác dụng lên khâu 5) GVHD: Lê Thanh Long Trang 10 Hình Phân tích lực cấu Phương trình cân lực moment cho khâu 4: uu r uuu r uuu r � F R R � 24 54 � i u u r u u u r uuu r � M F R h R � � E i 24 54.0 � uuu r uuu r R R Trong đó, ta phân tích lực 24 thành hai thành phần bao gồm 24 vng uuu r n R góc với DE 24 song song với DE Thay vào phương trình cân moment cho khâu 4, ta được: uuu r uuu r r uuu r uunu R24 h1 � R24 � R24 R24 uuu r uuu r n R R 54 Thay vào phương trình cân lực cho khâu 4, ta được: 24 uuu r uuu r R R Vậy 24 54 phương (phương song song với DE), ngược chiều uuu r uuu r R24 R54 Phương trình cân lực moment cho khâu 5: GVHD: Lê Thanh Long Trang 11 uu r uuu r uuu r uur � F R R � i 45 05 PE � uu r uuu r uuu r uur � M F R R x PE � � E i 45 05 � uuu r � x R Từ phương trình cân moment cho khâu Vì 05 lực uuu r giá tác dụng lên khâu � R05 qua E có phương vng góc với AE Phương trình cân lực cho khâu chiếu lên phương song song với AE, ta được: R45 cos � AED PE � R45 PE 3300 2940,32 o cos � AED cos 27 N Phương trình cân lực cho khâu chiếu lên phương vng góc với AE, ta được: R05 R45 sin � AED � R05 R45 sin � AED 2940,32.sin 27 o 1334,88 N Kết luận khâu khâu 5: uuu r R05 : Phương vng góc với AE, chiều từ phải sang trái; R05 1334,88 N uuu r R45 : Phương song song với DE, chiều từ D � E; R45 2940,32 N uuu r R54 : Phương song song với DE, chiều từ E � D; R54 2940,32 N uuu r R24n : Phương song song với DE, chiều từ D � E; R24n R54 2940,32 N uuu r R � 42 : Phương song song với DE, chiều từ E � D; R42 R24 2940,32 N Phương trình cân lực moment cho khâu 2: uu r uuu r uuu r uuu r � F R R R � i 12 32 42 � uu r uuu r uuu r � M F R l R � � C i 12 BC 42 h2 � Với h2 = CI (I hình chiếu C lên DE), h2 = 195,66mm uuu r uuu r Trong đó, ta phân tích lực R12 thành hai thành phần bao gồm R12 vng góc với uuu r n BC R12 song song với BC Thay vào phương trình cân moment cho khâu 2, ta được: GVHD: Lê Thanh Long Trang 12 R12 R42 h2 2940,32.0,195 2561,35 lBC 0,225 N Phương trình cân lực moment cho khâu 3: uu r uuu r uuu r uur � �Fi R23 R03 PC � uu r uuu r uuu r uur � M F R R x PC � � C i 23 03 � uuu r x R � 03 qua C Từ phương trình cân moment cho khâu 3: có phương vng góc với AC Từ phương trình trên: uu r uuu r uuu r uuu r F R R R � 12 32 42 uu r uuu r uuu r uur F R R � 23 03 PC (1); uuu r uuu r uuu r uuu r uur n R R R R 12 03 42 PC Lấy (1) + (2) � 12 (2) uuu r uuu r n Từ đó, xác định thành phần chưa biết R03 R12 phương pháp vẽ họa đồ lực Các bước vẽ họa đồ lực: uur uur Chọn điểm a bất kỳ, từ a vẽ ab biểu diễn cho PC Chọn ab 54 F PC 5400 100 ab 54 N/mm mm Từ đó, tính tỷ lệ xích họa đồ lực: uuu r uu r Từ b vẽ bc biểu diễn cho R42 , bc 29,40 mm, phương song song với DE, chiều từ E � D uuu r uur Từ c vẽ cd biểu diễn cho R12 , cd 25,61 mm, phương vng góc với BC, chiều từ phải qua trái uuu r n Từ d vẽ đường thẳng z1 song song với BC biểu diễn cho phương R12 uuu r R Từ a vẽ đường thẳng z2 vng góc với AC biểu diễn cho phương 03 uuu r uuu r n R R Giao điểm e z1 z2 điểm đầu 12 điểm cuối 03 GVHD: Lê Thanh Long Trang 13 uuu r uuu r n R R Hình Họa đồ lực xác định 12 03 uu r uuu r � de � R12n � n �R12 F de 100.57,8112 5781,12 N uu r uuu r � ec � R12 � �R12 F ec 100.63,2298 6322,98 N uuu r � AC , � R03 � �R03 F ea 100.4,8143 481,43N uu r uuu r � be � R23 � �R23 F be 100.54,2142 5421,42 N uu r uuu r � eb � R32 � �R32 F be 100.54,2142 5421, 42 N uu r uuu r � ce � R21 � �R32 F ec 100.63, 2298 6322,98 N GVHD: Lê Thanh Long Trang 14 PHẦN TÍNH MOMENT CÂN BẰNG Hình Moment cân cấu đặt khâu dẫn Phương pháp phân tích lực: Giả sử chiều momen cân hình vẽ Phương trình momen điểm A: M CB R21.h3 � M CB R21.h3 6323,98.23,94.0,003 454, Nm (với h3 hình chiếu vng góc A lên phương R21) M CB nên M CB chiều với 1 Phương trình cân lực cho khâu 1: R21 R01 � R01 R21 Phương pháp di chuyển khả dĩ: M CB 1 PC vC cos 1 PE vE cos (với 1 góc hợp PC vC ; 2 góc hợp PE vE ) � M CB PC vC cos 1 PE vE cos 2 1 � M CB 5400.0,9.cos180o 3300.1,28.cos180o 454,2 20 Nm GVHD: Lê Thanh Long Trang 15