Đang tải... (xem toàn văn)
1.Xác định vận tốc, gia tốc các điểm E,C, trên cơ cấu, vận tốc góc, gia tốc góc các khâu 2.Tính áp lực trên các khớp 3.Tính moment cân bằng đặt trên khâu dẫn bằng hai phương pháp: phân tích lực và di chuyển khả dĩ
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): l AB = 75 mm, l BC = 225 mm, l BD = 50 mm l DE = 180 mm, ω 1 = 60П rad/s, α = 55 0 β = 65 0 , P C = 5400 N, P E = 5600 N Góc hợp bởi tay quay và phương ngang γ: Vị trí 1: γ = 0 o Vị trí 2: γ = 45 o Vị trí 3: γ = 90 o Vị trí 4: γ = 135 o Vị trí 5: γ = 180 o Vị trí 6: γ = 225 o Vị trí 7: γ = 270 o Vị trí 8: γ = 315 o 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 = 0 o GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 1 Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Vị trí thứ hai: Vị trí 2: γ = 45 o 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 = 10 0 4. Các góc định kỳ: ϕ đi = ϕ về = 35 0 ϕ xa = 5 0 ÷ 15 0 Thiết kế cơ cấu cam (01 bản vẽ A1) 1. Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần ds / d ϕ và s( ϕ ). 2. Tìm tâm cam. 3. Xác định biên dạng cam lý thuyết, biên dạng cam thực tế. GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 2 Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy 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 GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 3 Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy 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 GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 4 Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy 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: p 5 = 7 (A, B, C 2 , C 3 , D, E 4 , E 5 ); - Số khớp loại 4: p 4 = 0; - Số ràng buộc trùng: R 0 = 0; - Số ràng buộc thừa r th = 0; - Số bậc tự do thừa: W th = 0; Áp dụng công thức: W= 3n - (2 p 5 + p 4 ) + r th - W th 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. GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 5 Hình 1.1: Họa đồ cơ cấu Hình 1.2. Xếp loại cơ cấu Hình 1.2: Xếp loại cơ cấu Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy - 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: l AB = 75 (mm); l BC = 225 (mm); l BD = 50 (mm); l DE = 180 (mm). - Góc: α = 55 0 ; β = 65 0 . - 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 µ l = 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 = 0 0 ). 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 R 1 = BC = 75 (mm) cắt Ax tại C. - Vẽ BD hợp với BC 1 góc β = 65 0 với BD = 16,667 (mm) - Nối C với D ta được khâu 2. - Từ D vẽ đường tròn tâm D bán kính R 2 = 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 45 0 (với B 1 tại γ = 0 0 ). 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: GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 6 Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Cho ω 1 = 60П (rad/s), γ = 0 0 Xác định: V C , V D , V E, ω 2, ω 4 * Phương trình vận tốc điểm C: = + (1.1) Độ lớn: ? ω 1 .l AB = 4,5П (m/s) ? Phương, chiều: // AC ⊥ AB, phù hợp ω 1 ⊥ 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 ω 1. 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 GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 7 = 0,075 Hình 1.3: Họa đồ vận tốc = (m/mm.s) Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy - biểu thị cho * : * : * Phương trình vận tốc điểm D: = + = + Độ lớn: ? 4,5П (m/s) ? 14,551 (m/s) ? Phương, chiều: ? ⊥ AB, phù hợp ω 1 ⊥ 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) ? GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 8 Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy 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: ω 2 = = = 30,3853 (rad/s) ω 4 = = = 46,03 (rad/s) 1. 6. Bài toán gia tốc: = ω 1 2 . l AB = (60П) 2 . 0,075 = 270 П 2 (m/s 2 ) = ω 2 2 . l CB = (30,3853) 2 . 0,225 = 207,735 (m/s 2 ) * Phương trình gia tốc điểm C: = + = + + (1.2) Độ lớn: ? 270 П 2 (m/s 2 ) 207,735 (m/s 2 ) ? 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/s 2 ) đã biết với = 54 mm, phương // AB, chiều hướng từ B A Tỷ lệ xích của họa đồ gia tốc là: = = = ( ) GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 9 = Hình 1.4: Họa đồ gia tốc Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Từ vẽ biểu diễn cho = 207,735 (m/s 2 ) đã biết, phương //BC, chiều hướng từ C B. Từ vẽ đường thẳng x 1 ⊥ BC biểu diễn cho phương của Từ vẽ đường thẳng x 2 // AC biểu diễn cho phương của Giao điểm của x 1 và x 2 chính là mút của và Từ họa đồ gia tốc, ta có: biểu thị cho biểu thị cho * : * : Ta có: = = = 10711,56 (rad/s 2 ) GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU 10 = (m/mm. ) [...]... động v momen cân bằng tại hai v trí: - V trí 1 = Phương án – k.8 = 9 – 1.8 = 1 (k = 1 ứng v i γ = 00) - V trí 2 = (Phương án – k.8) + 1 = (9 – 1.8) +1 = 2 (k = 1 ứng v i γ = 450) 2.1 .V trí 1 (γ = 00) 2.1.1 Tính áp lực khớp động: Hình 2.1: Tách nhóm Axua GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU 12 HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Hình 2.2 : Phân tích lực Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 v 2... thành phần: Thay v o (2) ta được được: + Do đó =0 h1 = 0 vuông góc DE v =0 = // DE thay v o (2.10), ta =- v GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU có phương // DE 18 HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Hình 2.7: Phân tích lực * Phương trình cân bằng cho khâu 5: GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU 19 HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Từ (2.13) x1 = 0 V là lực của giá... Từ tâm họa đồ v n tốc, kẻ phương các lực , rồi chiếu các v n 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 = = = Hình 2.5:Hình chiếu vectơ v n tốc lên phương lực tác dụng Mcb = 750,329 (Nm) (V i , là góc hợp bởi v ; v ) Mcb > 0 ( chứng tỏ cùng chiều ) 2.2 V trí 2 (γ = 450) 2.2.1 Tính áp lực khớp động: Cơ cấu gồm: khâu... Từ v Từ Từ (1.4) ? ⊥ DE đã biết, phương // DE, chiều từ E v đường thẳng y1 ⊥ DE biểu diễn cho phương của v đường thẳng y2 // AE biểu diễn cho phương của Giao điểm của y1 v y2 chính là mút của biểu thị cho v biểu thị cho * : * : = = GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU = 10110,5 (rad/s2) 11 HVTH: ĐẶNG BÁ D Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Chương 2 PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH Tính áp lực khớp động. .. của - Từ a v AC biểu diễn cho phương của , chiều từ - Giao điểm e của Từ (7): + GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU v + là điểm đầu của = 0 nên từ họa đồ lực 15 v điểm cuối của biểu diễn cho HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy = 100 (N/mm) Hình 2.3: Họa đồ lực 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 GVHD: HUỲNH ĐỨC... bằng cho khâu 3: GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU 20 HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Từ (8) x2 = 0 V là lực của giá tác dụng lên khâu 3 v có phương AC Lấy (2.14) cộng (2.16) ta được: + + + + + + + + + đi qua C =0 =0 (2.18) Phương trình (9) có , v đã biết, còn 2 ẩn chưa biết là Do đó ta có thể xác định được bằng cách v họa đồ lực: - Chọn 1 điểm a bất kì, từ a v v c tơ phương... Từ (6) vuông góc BC v tích // BC .lBC + R42 h2 = 0 GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU 14 HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Ta có: h2 = CI (v i I là hình chiếu của C lên DE) h2 = 62,7054 0,003 = 0,1881 (m) Rτ12 = = = 4824,92 N * Phương trình cân bằng cho khâu 3: Từ (2.8) x2 = 0 V là lực của giá tác dụng lên khâu 3 Lấy (2.5) cộng (2.7) ta được: + + + + + + + + + đi qua C v có phương... gồm: khâu dẫn 1 v 2 nhóm tĩnh định: - Nhóm 1 gồm: khâu 2, khâu 3 v các khớp B, C, M - Nhóm 2 gồm: khâu 4, khâu 5 v các khớp D, E, N GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN LƯU 17 HVTH: ĐẶNG BÁ Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy Hình 2.6: Tách nhóm Axua Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu + Khâu 2: , + Khâu 3: , + Khâu 4: , , , ( : lực do giá tác động lên khâu... trình (2.9) có , v đã biết, còn 2 ẩn chưa biết là Do đó ta có thể xác định được bằng cách v họa đồ lực: - Chọn 1 điểm a bất kì, từ a v v c tơ phương // AC, chiều từ C A Tỷ lệ xích của họa đồ lực - Từ b v AC biểu diễn cho = biểu diễn cho = v v i ab = 54mm, = 100 (N/mm) , bc = 57,71436 mm, phương //DE, chiều từ E D - Từ c v phải qua trái biểu diễn cho , cd = 48,2492 mm, phương - Từ d v // BC biểu...Trường Sỹ quan KTQS Đồ án môn học Nguyên lý máy * 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 v i V BCD = = = 650 ; = Từ đó ta v được điểm * Phương trình gia tốc điểm E: = ω42 lDE = (46,03)2 0,18 = 381,377 (m/s2) = + Độ lớn: ? 2350.88 (m/s2) Phương, chiều: //AE đã biết V họa đồ gia tốc xác định biểu diễn