[123doc] do-an-nguyen-li-may-co-cau-dong-chu-v

Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
I. NHIỆM VỤ 1:
Cho cơ cấu động cơ chữ V như hình vẽ với các thông số (bỏ qua khối lượng
các khâu):
lAB = 75 mm, lBC = 225 mm, lBD = 50 mm
lDE = 180 mm, ω1 = 60П rad/s, α = 550
β = 650
, PC = 5400 N, PE = 5600 N
Góc hợp bởi tay quay và phương ngang γ:
Vị trí 1: γ = 0o
Vị trí 4: γ = 135o
Vị trí 5: γ = 180o
Vị trí 6: γ = 225o
Vị trí 7: γ = 270o
Vị trí 8: γ = 315o
1. Phân tích động học cơ cấu chính (01 bản vẽ A1)
a) Phân tích cơ cấu, xếp loại và nguyên lý làm việc.
b) Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu.
c) Hoạ đồ chuyển vị cơ cấu tại 8 vị trí.
d) Hoạ đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí.
2. Phân tích lực cơ cấu chính (01 bản vẽ A1)
a) Tính áp lực khớp động tại 2 vị trí
Vị trí thứ nhất: Vị trí 1: γ = 0o
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ
LƯU
1

Vị trí thứ hai: Vị trí 2: γ = 45o
b) Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng hai phương pháp:
phân tích lực và di chuyển khả dĩ .
II. NHIỆM VỤ 2:
Cho cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng với các thông số sau:
1. Quy luật gia tốc của cần đẩy cho như đường “a” của hình vẽ sau
2. Hành trình cần đẩy cam: s = 6 mm
3. Góc hợp lực của cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng: α = 100
4. Các góc định kỳ: ϕđi = ϕvề = 350
ϕxa = 50
÷ 150
Thiết kế cơ cấu cam (01 bản vẽ A1)
1. Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần ds / dϕ và s(ϕ).
2. Tìm tâm cam.
3. Xác định biên dạng cam lý thuyết, biên dạng cam thực tế.
LƯU
2

MỤC LỤC
Chương 1. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH
1.1. Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc.........................5
1.2. Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu............................6
1.3. Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí................................................ 6
1.4. Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí ........................................6
1.5. Bài toán vận tốc................................................................................6
1.6. Bài toán gia tốc.................................................................................9
Chương 2. PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH
2.1. Vị trí 1............................................................................................13
2.1.1. Áp lực khớp động........................................................................13
2.1.2. Tính mômen cân bằng.................................................................17
2.2. Vị trí 2............................................................................................18
2.2.1. Áp lực khớp động........................................................................18
2.2.2. Tính mômen cân bằng.................................................................23
Chương 3. THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM
3.1. Quy luật gia tốc của cần đẩy..........................................................24
3.2. Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần.................24
3.3. Xác định vị trí tâm cam..................................................................27
3.4. Cách vẽ biên dạng cam..................................................................29
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................30
LƯU
3

LỜI NÓI ĐẦU
Môn học nguyên lý máy là một trong những môn học cơ sở không thể thiếu
được đối với các ngành kỹ thuật, vì thế làm đồ án môn học là công việc rất quan
trọng và cần thiết để chúng ta hiểu sâu, hiểu rộng những kiến thức đã được học ở
cả lý thuyết lẫn thực tiễn, tạo tiền đề cho những môn học sau này.
Với những kiến thức đã học, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
trong thời gian qua tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án của môn học này. Nhưng do
đây là lần đầu tiên làm đồ án môn học nên không tránh khỏi những thiếu sót.Tôi
rất mong được sự góp ý của thầy giáo để đồ án môn học của tôi được hoàn thiện
hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo trong Tổ
bộ môn.
Học viên: Đặng Bá Lưu
LƯU
4

Chương 1. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH
1.1. Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc của cơ cấu
1.1.1. Phân tích cấu tạo cơ cấu:
- Tay quay AB;
- Thanh truyền chính BC;
- Thanh truyền phụ DE;
- Con trượt C và E;
- α: góc giữa hành trình của piston C
và E;
- β: góc giữa BC và BD;
- γ: góc hợp bởi tay quay AB và
phương ngang.
1.1.2. Xếp loại cơ cấu:
- Số khâu động: n = 5 (1, 2, 3, 4, 5);
- Số khớp loại 5:
p5 = 7 (A, B, C2, C3, D, E4, E5);
- Số khớp loại 4: p4 = 0;
- Số ràng buộc trùng: R0 = 0;
- Số ràng buộc thừa rth = 0;
- Số bậc tự do thừa: Wth = 0;
Áp dụng công thức:
W= 3n - (2 p5 + p4) + rth - Wth
W= 3.5 – (2.7 + 0) + 0 = 1
Vậy cơ cấu có 1 bậc tự do.
Xếp hạng cơ cấu: Cơ cấu có hạng 2.
1.1.3. Nguyên lý làm việc.
- Dưới tác dụng của lực nén gây ra bởi khối khí nén piston C và E chuyển
động dọc theo giá đi qua CA và EA, chuyển động này được truyền tới trục quay
AB qua các thanh truyền BC và DE.
- Tay quay AB chuyển động có tác dụng truyền lực ra ngoài để máy làm việc.
LƯU
5
Hình 1.1: Họa đồ cơ cấu
Hình 1.2. Xếp loại cơ cấu
Hình 1.2: Xếp loại cơ cấu

- Ở mỗi xilanh có chu kỳ làm việc là 2 vòng quay của AB.
+ Vòng quay đầu từ 0 2π ứng với quá trình hút và nén nhiên liệu.
+ Vòng tiếp theo từ 2π 4π ứng với quá trình nổ và xả nhiên liệu sau khi
đốt cháy ra ngoài.
1.2. Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu
1.2.1. Các thông số:
- Chiều dài: lAB = 75 (mm); lBC = 225 (mm); lBD = 50 (mm); lDE = 180 (mm).
- Góc: α = 550
; β = 650
.
- Xác định thông số chưa biết: chiều dài đoạn DC:
Áp dụng định lý cosin trong tam giác BCD, ta có:
Cos =
⇒ DC =
⇒ DC = = 208,84 (mm).
1.2.2. Cách vẽ lược đồ cơ cấu:
Chọn tỷ lệ xích µl = 0,003 ( )
- Cho trước 2 phương Ax và Ay đối xứng nhau qua trục thẳng đứng và tạo
với nhau 1 góc α làm 2 phương trượt của piston C và E.
- Dựng AB tạo với phương ngang 1 góc γ cho trước (chọn vị trí ban đầu γ = 00
).
Ta có:
AB = = = 25 (mm)
Tương tự, ta tính được:
BC = 75 (mm); BD = 16,667 (mm);
DE = 60 (mm); DC = 69,613 (mm).
- Vẽ đường tròn tâm B bán kính R1 = BC = 75 (mm) cắt Ax tại C.
- Vẽ BD hợp với BC 1 góc β = 650
với BD = 16,667 (mm)
- Nối C với D ta được khâu 2.
- Từ D vẽ đường tròn tâm D bán kính R2 = DE = 60 (mm) cắt phương Ay tại E.
- Quỹ đạo điểm B là đường tròn tâm A bán kính AB. Chia đường tròn làm 8
vị trí cách nhau 450
(với B1 tại γ = 00
).
1. 3. Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản vẽ A1 kèm theo)
1. 4. Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản vẽ A1 kèm
theo)
1. 5. Bài toán vận tốc:
LƯU
6

Cho ω1 = 60П (rad/s), γ = 00
Xác định: VC, VD, VE, ω2, ω4
* Phương trình vận tốc điểm C:
= + (1.1)
Độ lớn: ? ω1.lAB = 4,5П (m/s) ?
Phương, chiều: // AC ⊥ AB, phù hợp ω1 ⊥ BC
Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình (1): chọn điểm p làm gốc và biểu diễn
bằng đoạn pb = 60 mm có phương vuông góc AB, chiều phù hợp chiều quay ω1.
Vậy tỉ lệ xích của họa đồ vận tốc là: = = = 0,075П ( )
Từ b vẽ đường thẳng vuông góc BC biểu diễn cho phương của
Từ p vẽ đường thẳng song song AC biểu diễn cho phương của
Giao điểm c của và chính là mút của và
Từ họa đồ vận tốc, ta có:
- biểu thị cho
- biểu thị cho
LƯU
7
= 0,075
Hình 1.3: Họa đồ vận tốc
= (m/mm.s)

- biểu thị cho
* :
* :
* Phương trình vận tốc điểm D:
= + = +
Độ lớn: ? 4,5П (m/s) ? 14,551 (m/s) ?
Phương, chiều: ? ⊥ AB, phù hợp ω1 ⊥ BD // AC, theo ⊥ CD
- Vẽ họa đồ vận tốc xác định :
Từ b vẽ đường thẳng ⊥ BD biểu diễn cho phương của
Từ c vẽ đường thẳng ⊥ CD biểu diễn cho phương của
Giao điểm d của và chính là mút của và (ta có thể xác định
điểm d bằng phương pháp sử dụng định lí đồng dạng thuận cho 2 tam giác là
∆BCD và ∆bcd)
Từ họa đồ vận tốc (hình 1.3), ta có:
- biểu thị cho
- biểu thị cho
- biểu thị cho
* :
* :
* :
* Phương trình vận tốc điểm E:
= +
Độ lớn: ? 15,4015 (m/s) ?
LƯU
8

Phương, chiều: // AE đã biết ⊥ DE
- Vẽ họa đồ vận tốc xác định :
Từ d vẽ đường thẳng ⊥ DE biểu diễn cho phương của
Từ p vẽ đường thẳng // AE biểu diễn cho phương của
Giao điểm e của và chính là mút của và
Từ họa đồ vận tốc (hình 1.3), ta có:
- biểu thị cho
- biểu thị cho
* :
* :
Ta tính được:
ω2 = = = 30,3853 (rad/s)
ω4 = = = 46,03 (rad/s)
1. 6. Bài toán gia tốc:
= ω1
2
. lAB = (60П)2
. 0,075 = 270 П2
(m/s2
)
= ω2
2
. lCB = (30,3853)2
. 0,225 = 207,735 (m/s2
)
* Phương trình gia tốc điểm C:
= +
= + + (1.2)
Độ lớn: ? 270 П2
(m/s2
) 207,735 (m/s2
) ?
Phương, chiều: //AC B A // BC ⊥ BC
Giải (2.2) bằng phương pháp họa đồ gia tốc:
- Chọn làm gốc của họa đồ. Từ vẽ biểu diễn cho = 270 2
(m/s2
) đã biết với = 54 mm, phương // AB, chiều hướng từ B A
Tỷ lệ xích của họa đồ gia tốc là:
= = = ( )
LƯU
9

=
Hình 1.4: Họa đồ gia tốc
Từ vẽ biểu diễn cho = 207,735 (m/s2
) đã biết, phương //BC,
chiều hướng từ C B.
Từ vẽ đường thẳng x1 ⊥ BC biểu diễn cho phương của
Từ vẽ đường thẳng x2 // AC biểu diễn cho phương của
Giao điểm của x1 và x2 chính là mút của và
Từ họa đồ gia tốc, ta có:
biểu thị cho
biểu thị cho
* :
* :
Ta có: = = = 10711,56 (rad/s2
)
LƯU
10
= (m/mm. )

* Phương trình gia tốc điểm D:
= + = + (1.3)
Sử dụng định lý tam giác đồng dạng thuận trong gia tốc, ta có BCD đồng
dạng thuận với . Vì BCD = = = 650
; =
Từ đó ta vẽ được điểm
* Phương trình gia tốc điểm E:
= ω4
2
. lDE = (46,03)2
. 0,18 = 381,377 (m/s2
)
= + + (1.4)
Độ lớn: ? 2350.88 (m/s2
) 381,377 (m/s2
) ?
Phương, chiều: //AE đã biết // DE, E D ⊥ DE
Vẽ họa đồ gia tốc xác định
Từ vẽ biểu diễn cho đã biết, phương // DE, chiều từ E D
Từ vẽ đường thẳng y1 ⊥ DE biểu diễn cho phương của
Từ vẽ đường thẳng y2 // AE biểu diễn cho phương của
Giao điểm của y1 và y2 chính là mút của và
biểu thị cho
biểu thị cho
* :
* :
= = = 10110,5 (rad/s2
)
LƯU
11

Chương 2. PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH
Tính áp lực khớp động và momen cân bằng tại hai vị trí:
- Vị trí 1 = Phương án – k.8 = 9 – 1.8 = 1 (k = 1 ứng với γ = 00
)
- Vị trí 2 = (Phương án – k.8) + 1 = (9 – 1.8) +1 = 2 (k = 1 ứng với γ = 450
)
2.1.Vị trí 1 (γ = 00
)
2.1.1. Tính áp lực khớp động:
LƯU
12
Hình 2.1: Tách nhóm Axua

Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và 2 nhóm tĩnh định:
- Nhóm 1 gồm: khâu 2, khâu 3 và các khớp B, C, M.
- Nhóm 2 gồm: khâu 4, khâu 5 và các khớp D, E, N.
Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu.
+ Khâu 2: , ,
+ Khâu 3: , , ( : lực do giá tác động lên khâu 3)
+ Khâu 4: ,
LƯU
13
Hình 2.2 : Phân tích lực

+ Khâu 5: , ,
* Phương trình cân bằng cho khâu 4:
Phân tích thành 2 thành phần: vuông góc DE và // DE
Thay vào (2) ta được . h1 = 0 = 0 = thay vào (1), ta
được: + = 0 = -
Do đó và có phương // DE
Từ (2.4) x1 = 0. Vì là lực của giá tác dụng lên khâu 5 đi qua E
và có phương AE
Chiếu (2.3) lên phương AE ta được:
- R45 .cos + PE = 0 R45 = PE cos = 5600 cos 140
= 5771,436
N.
Chiếu (3) lên phương AE ta được:
R05 - R45 .sin = 0 R05 = R45 . sin 140
= 1396,237 N.
Phân tích
thành 2 thành phần: vuông góc BC và // BC.
Từ (6) .lBC + R42 .h2 = 0
LƯU
14

Ta có:
h2 = CI (với I là hình chiếu của C lên DE)
h2 = 62,7054 . 0,003 = 0,1881 (m).
Rτ
12 = = = 4824,92 N
Từ (2.8) x2 = 0
Vì là lực của giá tác dụng lên khâu 3 đi qua C và có phương AC
Lấy (2.5) cộng (2.7) ta được:
+ + + + + = 0
+ + + + = 0 (2.9)
Phương trình (2.9) có , và đã biết, còn 2 ẩn chưa biết là và
Do đó ta có thể xác định được bằng cách vẽ họa đồ lực:
- Chọn 1 điểm a bất kì, từ a vẽ véc tơ biểu diễn cho với ab = 54mm,
phương // AC, chiều từ C A
Tỷ lệ xích của họa đồ lực = = = 100 (N/mm)
- Từ b vẽ biểu diễn cho , bc = 57,71436 mm, phương //DE, chiều từ E
D.
- Từ c vẽ biểu diễn cho , cd = 48,2492 mm, phương , chiều từ
phải qua trái.
- Từ d vẽ // BC biểu diễn cho phương của .
- Từ a vẽ AC biểu diễn cho phương của .
- Giao điểm e của và là điểm đầu của và điểm cuối của
Từ (7): + + = 0 nên từ họa đồ lực biểu diễn cho
LƯU
15

Từ họa đồ lực ta có:
2.1.2. Tính mômen cân bằng:
2.1.2.1. Phương pháp phân tích lực:
Giả sử momen cân bằng có chiều như hình vẽ
LƯU
16
= 100 (N/mm)
Hình 2.3: Họa đồ lực

Phương trình momen cân bằng đối với điểm A:
Mcb – R21 . h3 = 0 Mcb = R21 . h3
= 10480,55 . 23,8728. 0,003 = 750,6 Nm
(Với h3 = AK, K là hình chiếu của A lên đường thẳng qua B và // )
Mcb > 0 (chứng tỏ cùng chiều )
Tách khâu dẫn ra khỏi giá, phương trình cân bằng cho khâu 1:
+ = 0 = -
2.1.2.2. Phương pháp di chuyển khả dĩ:
Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực ,
rồi chiếu các vận tốc , tương ứng trên
phương lực tác dụng. Ta có phương trình momen
cân bằng trên khâu dẫn:
Mcb . + PC . VC . cos + PE . VE . cos =
0
Mcb =
=
Mcb = 750,329 (Nm)
(Với , là góc hợp bởi và ; và )
Mcb > 0 ( chứng tỏ cùng chiều )
2.2. Vị trí 2 (γ = 450
)
2.2.1. Tính áp lực khớp động:
Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và 2 nhóm tĩnh định:
- Nhóm 1 gồm: khâu 2, khâu 3 và các khớp B, C, M.
- Nhóm 2 gồm: khâu 4, khâu 5 và các khớp D, E, N.
LƯU
17
Hình 2.4: Momen cân bằng
Hình 2.5:Hình chiếu vectơ vận tốc
lên phương lực tác dụng

Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu.
+ Khâu 2: , ,
+ Khâu 3: , , ( : lực do giá tác động lên khâu 3)
+ Khâu 4: ,
+ Khâu 5: , ,
Phân tích thành 2 thành phần: vuông góc DE và // DE
Thay vào (2) ta được . h1 = 0 = 0 = thay vào (2.10), ta
được: + = 0 = -
Do đó và có phương // DE
LƯU
18
Hình 2.6: Tách nhóm Axua

LƯU
19
Hình 2.7: Phân tích lực

Từ (2.13) x1 = 0. Vì là lực của giá tác dụng lên khâu 5 đi qua E
và có phương AE
Chiếu (2.12) lên phương AE ta được:
- R45 .cos + PE = 0 R45 = PE cos = 5600 cos 190
= 5922,675
N.
Chiếu (3) lên phương AE ta được:
R05 - R45 .sin = 0 R05 = R45 . sin 190
= 1928,235 N.
Phân tích
thành 2 thành phần: vuông góc BC và // BC.
Từ (6) .lBC + R42 .h2 = 0
Ta có:
h2 = CI (với I là hình chiếu của C lên DE)
h2 = 68,6037 . 0,003 = 0,206 (m).
Rτ
12 = = = 5422,538 N
LƯU
20

Từ (8) x2 = 0. Vì là lực của giá tác dụng lên khâu 3 đi qua C
và có phương AC
Lấy (2.14) cộng (2.16) ta được:
+ + + + + = 0
+ + + + = 0 (2.18)
Phương trình (9) có , và đã biết, còn 2 ẩn chưa biết là và
Do đó ta có thể xác định được bằng cách vẽ họa đồ lực:
- Chọn 1 điểm a bất kì, từ a vẽ véc tơ biểu diễn cho với ab = 54mm,
phương //AC, chiều từ C A
Tỷ lệ xích của họa đồ lực = = = 100 (N/mm)
-Từ b vẽ biểu diễn cho ,bc= 59,22675 mm, phương//DE, chiều từ E D.
- Từ c vẽ biểu diễn cho , cd = 54,22538 mm, phương , chiều từ
phải qua trái.
- Từ d vẽ // BC biểu diễn cho phương của .
- Từ a vẽ AC biểu diễn cho phương của .
- Giao điểm e của và là điểm đầu của và điểm cuối của
Từ (7): + + = 0 nên từ họa đồ lực biểu diễn cho
LƯU
21
= 100 (N/mm)

Từ họa đồ lực (Hình 2.8), ta có:
2.2.2. Tính mômen cân bằng:
2.2.2.1. Phương pháp phân tích lực:
Giả sử momen cân bằng có chiều như hình vẽ
Phương trình momen cân bằng đối với điểm A:
Mcb – R21 . h3 = 0 Mcb = R21 . h3
= 9364,63 . 21,3264. 0,003 = 599,14 Nm
(h3 là hình chiếu của A lên đường thẳng
qua B và //
Mcb > 0 (chứng tỏ cùngchiều )
Tách khâu dẫn ra khỏi giá, phương trình cân
bằng cho khâu 1:
+ = 0 = -
2.2.2.2. Phương pháp di chuyển khả dĩ:
Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực ,
rồi chiếu các vận tốc , tương ứng trên phương lực tác
dụng. Ta có phương trình momen cân bằng trên khâu dẫn:
LƯU
22
Hình 2.9: Momen cân bằng
Hình 2.8: Họa đồ lực

Mcb . + PC . VC . cos + PE . VE . cos = 0
Mcb =
=
Mcb = 599,216 (Nm)
(Với , là góc hợp bởi và ; và )
Mcb > 0 ( chứng tỏ cùng chiều )
LƯU
23
Hình2.10:Hìnhchiếuvectơvậntốc

[123doc] do-an-nguyen-li-may-co-cau-dong-chu-v

More Related Content

What's hot

Similar to [123doc] do-an-nguyen-li-may-co-cau-dong-chu-v

Recently uploaded

[123doc] do-an-nguyen-li-may-co-cau-dong-chu-v