Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Khoa Cơ khí – Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Máy: Động Cơ Đốt Trong Song Hành(1) Phương án:5 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Nam Mã số: DTK0851010698 Lớp sinh viên: K44CCM6 Lớp học phần: 44C Email liên hệ: thanhnam240390@gmail.com Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Quý Đạc Thái Nguyên, năm 2011 § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 1 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Muc lục trang: Lời nói đầu… 4 Phần 1: Tổng hợp và phân tích động học cơ cấu phẳng 5 1. Tính bậc tự do 5 2. Phân tích chuyển động của cơ cấu… 6 3. Tổng hợp động học cơ cấu… 6 4. Phân tích động học cơ cấu… 7 Phần 2: Phân tích áp lực khớp động của nhóm (4.5) bằng phương pháp vẽ và tính Mcb trên khâu dẫn bằng phương pháp di chuyển khả dĩ 16 1.Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (4,5)và (2,3) 16 2.tính mômen cân bằng trên khâu dẫn 24 § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 2 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Lời nói đầu Nguyên Lý Máy là một trong những môn học cơ sở rất quan trọng cho các chuyên ngành cơ khí. Việc hoàn thành bài tập lớn là một khâu rất quan trọng trong quá trình học tập môn học Nguyên Lý Máy, nó giúp cho người sinh viên hiểu sâu hơn về những kiến thức của môn học. Qua thời gian học tập, em đã được giao bài tập lớn về “động cơ đốt trong song hành”. Với bài tập lớn này, qua một thời gian tìm hiểu tài liệu kết hợp với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Vũ Quý Đạc và các thầy cô trong tổ môn đến nay em đã hoàn thành về cơ bản bài tập lớn của mình. Mặc dù em đã cố gắng học hỏi để làm tốt bài tập lớn của mình, nhưng do kiến thức còn hạn chế nên bài tập lớn của em không tránh khỏi những sai sót.Vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để bài tập lớn cũng như kiến thức của em được hoàn chỉnh hơn. Em xin chân thành cảm ơn!. Thái Nguyên, ngày 24 tháng 3 năm 2011 Sinh viên: Nguyễn Thành Nam § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 3 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Phần I - Tổng hợp và phân tích động học cơ cấu phẳng 1. Tính bậc tự do của cơ cấu . Ta có công thức tính bậc tự do của cơ cấu là: W = 3n-(c+2t)+R td -S W: số bậc tự do của cơ cấu n =5 :số khâu động t =7 : số khớp thấp c =0 : số khớp cao R td =0: số ràng buộc thụ động S =0: số bậc tự do thừa . ⇒ W= 3.5-(0+2.7)+0-0=1 Vậy cơ cấu có một bậc tự do. Từ lược đồ cơ cấu ta thấy khâu 1 quay quanh khớp O 1 với vận tốc góc ω 1 và ta chọn khâu 1 làm khâu dẫn. ∗ Phân loại cơ cấu . Ta thấy cơ cấu bao gồm khâu 1 và 2 nhóm atxua loại 2 Nhóm 1: gồm 2 khâu: khâu 2 và khâu 3 Nhóm 2: gồm 2 khâu: khâu 4 và khâu 5 ⇒ Đây là cơ cấu loại 2 § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 4 5 4 3 2 Tách Nhóm Atxua B A D C S 2 S 4 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy 2.Phân tích chuyển động của cơ cấu. Cơ cấu động cơ đốt trong song hành là cơ cấu tay quay con trượt chính tâm. Dùng cơ cấu này trong động cơ để biến chuyển động qua lại của pistons thành chuyển động quay của trục khuỷu và từ chuyển động này để dẫn đến máy công tác. Trong động cơ đốt trong song hành này khâu dẫn (trục khuỷ) có chuyển động là chuyển động quay tròn quanh một trục cố định mà giả thiết là đều. Con trượt 3 (pistons) và con trượt 5 (pistons) chuyển động tịnh tiến thẳng . Thanh truyền 2 và 4 chuyển động song phẳng 3. Tổng hợp động học cơ cấu Xác định kích thước động của các khâu trong cơ cấu Từ thông số dã cho ta có : )(027,0)( 45,1 40 )(04,0)(40 2 80 2 2 mmm R L L R mmm H RRH ===⇒= ====⇒= λ λ L AS2 = L CS4 = 0,35L= 0,35.27,58 = 9,653(mm) = 0,0096 (m) Để vẽ được cơ cấu ta chọn đoạn biểu diễn O 1 A=50(mm) Chọn tỉ lệ xích chiều dài là µ L : )(00095,0 50 0475,0 mm m OA L OA L === µ → Bảng kích thước động các khâu Đoạn biểu diễn O 1 A AC AB CD AS 2 CS 4 Giá trị thực (m) 0,0475 0,095 0,171 0,171 0,05985 0,05985 Giá tri biểu diễn (mm) 50 100 180 180 63 63 § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 5 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy 4. Phân tích động học cơ cấu 4.1.Vẽ họa đồ chuyển vị Trên phương thẳng đứng lấy điểm O 1 làm tâm, dựng đường tròn tâm O 1 bán kính R=50 mm . Chia dường tròn làm 8 phần đều nhau tương ứng với các điểm A 1 ,A 2 ,…A 8 theo chiều quay ω 1 bắt đầu từ điểm chết trên, các điểm C 1 ,C 2 ,…C 8 lần lượt đối xứng với các điểm A 1 , A 2 ,… A 8 . Lần lượt từ các điểm A 1 ,A 2 ,…A 8 , vẽ cung tròn bán kính A i B =180 mm ,cắt đường thẳng đứng đi qua O tại B. Ta được 8 vị trí tương ứng của con trượt 3 (điểm B). Tương tự với các điểm C 1 ,C 2 ,…C 8 vẽ cung tròn bán kính C i B =180 mm , cắt đường thẳng đứng đi qua O tại C. Ta được 8 vị trí tương ứng của con trượt 5 (điểm D). Trong xilanh có 2 điểm chết : điểm chết trên ứng với vị trí B 1 ≡ D 5 và điểm chết dưới ứng với vị trí B 5 ≡ D 1 . vì đây là động cơ đốt trong song hành nên 2 pistons 3 và 5 cùng thực hiện ở hai điểm chết .khi pistons 3 nằm ở điểm chết trên thì pistons 5 nằm ở điểm chết dưới và sau nửa vòng quay của trục khuỷu thì pistons 3 ở điểm chết dưới còn pistons 5 ở điểm chết trên. § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 6 B 1 D 5 B 2 8 B 6 D 4 D D 3 D 7 B 7 3 B 1 D 5 B B 4 6 B 8 D 2 D A 8 C 4 3 C 7 A 2 C 6 A 1 C 5 A 5 C 1 A 6 C 2 A 7 C 8 C 4 A Häa §å ChuyÓn VÞ TØ xÝch µ L =0.00095 (m/mm) 2 s 4 s Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy 4.2 Xác định vận tốc tại vị trí 4 Vận tốc góc của khâu 1 )/(38,230 60 2200 2 60 2 1 sRad n === ππ ω Chọn tỉ xích vẽ họa đồ vận tốc là µ v papa L pa V L AO A v OA 1 1 1 1 1 1 1 . µ ω ω µ === ta chọn pa 1 = O 1 A ⇒ µ ω µ Lv . 1 = ⇒ ( ) mmsm v ./2189,0 00095,0.38,230 == µ Ta có : VV AA 21 = phương vuông góc với O 1 A V A1 có Chiều phù hợp ω 1 Trị số ( ) sm L V AO A /94,10 0475,0.38,230 1 11 . === ω VVV ABAB 2222 += (1) , V AB 22 có phương vuông góc với AB Trị số chưa biết VV BB 32 = , V B3 có phương thẳng đứng Trị số chưa biết Phương trình (1) còn 2 ẩn chưa biết là trị số của V AB 22 và V B2 , hai ẩn này sẽ đươc xác định bằng phương pháp vẽ. phương vuông góc với O 1 C VV CC 41 = , V C1 có Chiều phù hợp ω 1 Trị số ( ) sm L V CO C /94,10 1 11 . == ω VVV CDCD 4444 += (2) , V CD 44 có phương vuông góc với DC § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 7 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Trị số chưa biết VV DD 54 = , V D5 có phương thẳng đứng Trị số chưa biết Phương trình (2) còn 2 ẩn chưa biết là trị số của V CD 44 và V D4 , hai ẩn này sẽ đươc xác định bằng phương pháp vẽ. Trọng tâm S 2 và S 4 được xác định bằng định lí đồng dạng thuận * Vẽ họa đồ vận tốc Chọn điểm P là gốc của họa đồ vận tốc, khi đó ta dựng các véctơ PaPa 21 = có phương vuông góc với O 1 A, có chiều phù hợp chiều ω 1 và có độ dài là ( ) mm papa 50 21 == . Từ mút véctơ pa 2 ta kẻ 1 đường thẳng theo phương vuông góc với AB biểu diễn cho phương của véctơ V AB 22 .Tiếp theo từ gốc p của họa đồ vận tốc ta kẻ một dường thẳng theo phương thẳng đứng biểu diễn cho phương của véctơ VV BB 32 = . Khi đó giao điểm của 2 đường thẳng này cắt nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm bb 32 ≡ . Vận tốc của trọng tâm S 2 của khâu 2 được xác định bằng phương pháp đồng dạng thuận. Theo đầu bài ta có: LL ABAS 35.0 2 = basa 2222 35.0 =⇒ Dựng họa đồ vận tốc điểm C, D Từ gốc p của họa đồ vận tốc ta dựng các véctơ pcpc 41 = có phương vuông góc với với O 1 C, có chiều phù hợp chiều ω 1 và có giá trị là ( ) mm pcpc 50 41 = = . Từ mút véctơ pc 4 ta kẻ 1 đường thẳng theo phương vuông góc với CD biểu diễn cho phương của véctơ V CD 44 . Tiếp theo từ gốc p của họa đồ vận tốc ta kẻ một dường thẳng theo phương thẳng đứng biểu diễn § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 8 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy cho phương của véctơ VV DD 54 = . Khi đó giao điểm của 2 đường thẳng này cắt nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm dd 54 ≡ . Vận tốc của trọng tâm S 4 của khâu 4 được xác định bằng phương pháp đồng dạng. Theo đầu bài ta có: LL CDCS 35.0 4 = dcsc 4444 35.0 =⇒ 1 4 4 5 p 1 2 2 3 AB Häa §å VËn Tèc TØ xÝch µ v =0.2189 (m/s.mm) (t¹i vÞ trÝ sè 4) s 2 s 4 c c d d b b a a CD Vận tốc các điểm: )(284,941,42.2189,0 )(780,8 11,40.2189,0 )(861,7 91,35.2189,0 )(173,620,28.2189,0 4 54 2 2 2222 2 32 . . . . s m pd VV s m ps V s m baV s m pb VV v DD v S v AB v BB ==== === === ==== µ µ µ µ )(861,7 91,35.2189,0 4444 . s m dcV v CD === µ § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 9 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy )(689,9 26,44.2189,0 4 2 . s m ps V v S === µ Xác định vận tốc góc khâu 2:       ==== s rad L ba L V AB v AB AB 0,46 171.0 2189,0.91,35 . 22 22 2 µ ω Xác định vận tốc góc khâu 4:       ==== s rad L dc L V CD v CD DC 0,46 171.0 2189,0.91,35 . 44 44 4 µ ω Bảng vận tốc góc của các khâu quay Vận tốc góc Trị số (rad/s) Chiều quay ω 1 230,38 Ngược chiều kim đồng hồ ω 2 46,0 Ngược chiều kim đồng hồ ω 4 46,0 Theo chiều kim đồng hồ 4.3 Xác định gia tốc của các điểm: Chọn điểm π là gốc của họa đồ gia tốc Chọn tỉ xích vẽ họa đồ gia tốc µ a       === mm s m a AO a L a a L AO A a . ''' 2 . 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 π µ ω π ω π µ Chọn AOa 11 ' = π       ===⇒ mm s m La . 421,50 .0,00095230,38 2 . 2 2 1 µ ω µ Ta có: aaaa n AA n AA 1111 =+= τ (vì 0 11 =→= aconst A τ ω ) a n A1 được xác định bằng phương pháp dựng hình học (dựng trên họa đồ vị trí): µ µ ω ν L AO A AO n A AO pa L V L a 2 1 2 1 1 2 1 1 1 . 2 1 == = , µ µ π µ π ν L a n A aaa 2 111 '' == § Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên § 10 [...]... khõu 2 l P v im t lc quỏn P trờn khõu 4 l Q qt 4 Ti trng tõm S4 ca khõu 4 ta k phng song song vi c'4 ti tõm va p k 4 ta k phng song song vi s'4 c'4 2 phng ny gp nhau õu thỡ ú chớnh l im Q P cựng phng , ngc chiu vi s'4 qt 4 Tng t Ti trng tõm S2 ca khõu 2 ta k phng song song vi a'2 ti tõm va p k 2 ta k phng song song vi s'2 a'2 2 phng ny gp nhau P õu thỡ ú chớnh l im P qt 2 cựng phng , ngc chiu... 2 n B2A2 A6 C2 A4 C8 A5 C1 Họa Đồ chuyển vị Tỉ xích àL =0.00095 (m/mm) Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 16 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy Ta bit c sau 2 vũng quay ca trc khuu ng c ( tay quay) hon thnh mt chu k sinh cụng.Da vo th ch th cụng v vỡ õy l ng c t trong song hnh do ú quỏ trỡnh phi hp chuyn ng gia 2 pistons: 1-5 5-9 9-13 13-1 Pistons 3 Hỳt Nộn N X Pistons 5 Nộn N X Hỳt Nh vy... 14 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy Phn 2: Phõn tớch ỏp lc khp ng ca nhúm (4.5) bng phng phỏp v v tớnh Mcb trờn khõu dn bng phng phỏp di chuyn kh d 1.Phõn tớch ỏp lc khp ng ca cỏc nhúm (4,5) v (2,3) - Xỏc nh khi lng cỏc khõu 20 (kg ) 9,81 22 G G (kg ) m =m =9,81 =9,81 = 9,81 m 2 =m4 = G 9,81 2 = G 9,81 3 3 = 4 5 5 - Xỏc nh tõm va p k 2 v k 4 ln lt trờn khõu 2 v khõu 4 ( v trớ s 4) chuyn ng song phng... tc v trong phn phõn tớch ng hc c cu i 90 theo chiu 1.t cỏc lc trng lng khõu, lc quỏn tớnh, lc phỏt ng tỏc dng trờn hai pistons vo mỳt cỏc vộc t vn tc ca im t lc tng ng trờn ha vn tc ó xoay gi nguyờn phng chiu ca chỳng Gi s M CB cựng chiu 1 Ly mụ men vi gc ha p ta cú: M P h à M CB 1 k k v ( ab) à k k M CB 1 P k hk à = 0 L v =0 ABk v Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 23 Thuyt minh. ..Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy 2 pa a' = AO 1 1 1 a =a n a B 2 = a A 2 +a B 2 A 2 +a B 2 A 2 A1 a a A2 (3) = aB 2 B3 n B 2 A2 c xỏc nh bng phng phỏp dng hỡnh hc(dng trờn ha v trớ): ab à 2 L =V = 2 2... 1 = aC 4 + aD 4C 4 + a D 4C 4 à a = c' à = c' à 2 2 n C1 1 a 1 L L (4) = aD5 , n D 4C 4 c xỏc nh bng phng phỏp dng hỡnh hc(dng trờn ha v trớ): Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 11 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy d 4c 4 à DC à 2 2 a n D 4C 4 2 = 4 L DC = V D 2C 2 = L BA à à 2 a , n D 2C 2 = nD 4C 4 à = n D 4C 4 a L 2 L 2 nD 4 C 4 = d 4 c 4 DC a hng CD D 4C 4 Tr s a a D 4C 4... 42,08.50,421 = 4326( N ) P = m a = m s' à = 9,81 Pqt 4 = m4 a S 4 = m4 s'4 à = a qt 2 P qt 5 2 S2 = m5 a D 5 = 2 2 a 22 35,62.50,421 = 4028( N ) 9,81 Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 15 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy Pqt 3 = m3 a B 3 = P qt 3 22 35,10.50,421 = 3969( N ) 9,81 cựng phng , ngc chiu vi vi d '5 b' , P 3 qt5 cựng phng , ngc chiu - Xỏc nh lc tỏc ng lờn pistons xỏc nh lc tỏc... T mỳt vộct c' v ( chuyn 1 4 t ha chuyn v sang) biudin cho vộct gia k ng vuụng gúc vi CD biu din phng Tip theo, t gc ha gia tc ta k mt ng thng Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 12 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy theo phng thng ng biu din cho vộct gia tc a D5 2 ng ny ct nhau ti õu thỡ im ú chớnh l im d '4 d '5 Gia tc trng tõm S '4 ca khõu 4 c xỏc nh bng phng phỏp ng dng: Theo bi... R05 h2 D h1 G5 P5 Pqt4 Q k4 Pqt4 Q k4 S4 S4 G4 G4 Q' Q' C C R14 R14 n R14 Tách Khâu 4 Tách Nhóm Atxua (4,5) t cỏc lc ta cú phng trỡnh cõn bng lc : Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 17 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy R 05 + Pqt 5 + P5 + G 5 + R14 + P qt 4 + G 4 = 0 (*) Phng trỡnh trờn cũn 3 n ú l chiu v ln ca R 14 v ln ca kh tip n ca phng trỡnh () ta tỏch khõu 4 v phõn tớch : R 14 R 05... vect R14 , t im e v 1 ng thng theo phng ca ng ny ct nhau õu thỡ ú l im n, ne biu din cho R 05 , din cho R 14 , R , hai jn biu 05 nh biu din cho R54 Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ 18 Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy j R14 Pqt4 k Pqt5 P5 g f P5 G5 h R54 G4 i R54 Tỉ lệ 20:1 n R14 e R05 R14 n Đa Giác Lực Nhóm Atxua (4,5) Tỷ Xích à R =20,92(N/mm) (N) R05 = ne à = 67,46.20,92 =1411 r phi . Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Khoa Cơ khí – Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Máy: Động Cơ Đốt Trong Song Hành(1). Máy 2.Phân tích chuyển động của cơ cấu. Cơ cấu động cơ đốt trong song hành là cơ cấu tay quay con trượt chính tâm. Dùng cơ cấu này trong động cơ để biến chuyển động qua lại của pistons thành. Đ 16 Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy Ta biết cứ sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ ( tay quay) hoàn thành một chu kỳ sinh công.Dựa vào đồ thị chỉ thị công và vì đây là động cơ đốt trong song