Đang tải... (xem toàn văn)
Trong thời đại ngày nay, nền khoa học tiên tiến đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới.
LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay, nền khoa học tiên tiến đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới. Các máy móc càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế dần con người trong những công việc phức tạp, nguy hiểm. Đảng và nhà nước ta đã chỉ rõ muốn kinh tế nước nhà phát triển phải xem khoa học kỹ thuật là then chốt. Và với một nền công nghiệp phát triển và hiện đại thì đòi hỏi chúng ta phải chế tạo được những máy móc phục vụ cho các ngành sản xuất cũng như trong sinh hoạt. Trong bối cảnh đó ngành công nghiệp nặng càng trở nên cần thiết và quan trọng hơn bao giờ hết. Ngành chế tạo máy nói chung và việc thiết kế nguyên lý máy là rất quan trọng. Việc thiết kế kết hợp giữa tin học và vẽ tay truyền thống giúp ta trực quan hơn về nguyên lý làm việc của máy. đồ án nguyên lý máy sẽ giúp sinh viên làm quen và tìm hiểu bộ môn nguyên lý máy sâu sắc hơn. Sau một thời gian làm việc cùng với sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và bạn bè cộng với sự nỗ lực của bản thân , em đã hoàn thành đồ án môn học với đề tài “thiết kế nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong song hành”. Vì thời gian có hạn tài liệu cũng như trình độ bản thân có hạn đồ án của em không tránh khỏi những sai sót , em rất mong nhận được những sự chỉ bảo góp ý của thầy cô. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên : 23:27 a4/p423:27 a4/p4 1 PHẦN 1 CẤU TRÚC VÀ ĐỘNG HỌC CƠ CẤU A TỔNG HỢP CƠ CẤU 1. phân tích cấu trúc cơ cấu. Cơ cấu chính của động dơ đót trong 4 kỳ nói chung và cơ cấu động cơ đốt trong hành nói riêng là cơ cấu tay quay con trượt. Dùng cơ cấu này trong động cơ để biến chuyển động qua lại của động cơ thành chuyển động quay của trục khuỷu và từ chuyển động này để dẫn đến máy công tác. Vây trong động cơ đốt trong song hành này khâu dẫn (trục khuỷ) có chuyển động là chuyển động quay mà giả thiết là quay đều với số vòng quay đã cho . Con trượt 3 và con trượt 5 (piston) chuyển động tịnh tiến thẳng . Thanh truyền 2 và 4 chuyển động song phẳng . Nói tóm lại đối với động cơ đốt trong này piston là khâu phát động nó truyền chuyển động cho thanh truyền 2 hay thanh truyền 4 và truyền tiếp chuyển động cho trục khuỷu quay. 2 . bậc tự do của cơ cấu . Ta có công thức tính bậc tự do của cơ cấu là: W=3n-(p4+2p5)+r + r’-s W: số bậc tự do của cơ cấu n=5 :số khâu động p5=7 : số khớp thấp p4=0 : số khớp cao r=0: buộc số ràng trùng r’=0:số ràng buộc thừa S=0: số bậc tự do thừa . ⇒ W= 3.5-(0+2.7) + 0 + 0 – 0 =1. Vậy cơ cấu có một bậc tự do. 3, Khâu dẫn và phân loại cơ cấu. Từ lược đồ cơ cấu ta thấy khâu 1 quay quanh khớp 01 với vận tốc góc ω1 và ta chọn khâu 1 làm khâu dẫn . 23:27 a4/p423:27 a4/p4 2 ∗ Phân loại cơ cấu . Ta thấy cơ cấu bao gồm khâu 1 và 2 nhóm a xua loại 2 Nhóm 1: gồm 2khâu- khâu 2 và khâu 3 Nhóm 2: gồm 2 khâu – khâu 4 và khâu 5 ⇒Đây là cơ cấu loại 2 0 A B C D 2 3 4 5 1 4. Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu : Xác định hành trình H của cơ cấu Từ thông số dã cho ta có : 85 H = 2R = 85 (mm) → R = = ) 42,5(mm 2 ta có : R 1 λ = = ⇒ L =4,3 . 42,5 = 182,75(mm) L 4.3 5. Dựng cơ cấu giá trị thực Để vẽ được cơ cấu ta chọn đoạn biểu diễn độ dàI tay quay 0A= 60(mm) ta có tỉ lệ xích chiều dài đoạn thực L0A 0,0425 µL= = = = 0,0007083(m/mm) đoạn biểu diễn 0A 60 → bảng 1 kích thước các khâu Đoạn biểu diễn 0 1 A AC AB CD Giá trị thực 0,0425 0,085 0,18275 0,18275 23:27 a4/p423:27 a4/p4 3 Giá tri biểu diễn 60 120 258 258 CÁCH DỰNG CƠ CẤU : Vẽ đường tròn tâm O đường kính 120 mm . Trên đường tròn lấy một điểm A. từ A vẽ cung tròn bán kính AB có độ dàI L=258 mm . cắt đường thẳng đứng tại B. Ta được cơ cấu tay quay con trượt OAB. Trên đường tròn có đường kính 120mm lấy đIểm C đối xứng đIểm A qua tâm 0 (đường kính AC chính là tay quay) vẽ cung tròn đường kính CD với độ dàI =258mm. Ta cũng đã dựng được cơ cấu tay quay con trượt OCD. C 0 D B A B PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU 1. HOẠ ĐỒ VỊ TRÍ Với cơ cấu đã dựng được ta thấy tay quay AC có trọng tâm O 1 và quay quanh O 1 tạo thànhđường tròn đường kính AC . trên đường tròn ta chia đường tròn thành 8 phần bằng nhau ứng với các đIểm từ A 1 ; A 2 ; A 3 ; A 4 ; A 5 ; A 6 ; A 7 ; A 8 . (các điểm từ C 1 C 8 lần lượt đối xứng). Với 8 vị trí trên xi lanh thì có 2 23:27 a4/p423:27 a4/p4 4 điểm chết đó là đó là vị trí 1 và vị trí 5. Do động cơ là song hành nên piston 3 và piston 5 cùng ở những đIểm chết. Piston 3 ở trên thì piston 5 ở dưới và ngược lại. ở trên ta gọi là đIểm chết trên còn ở dưới ta gọi là đIểm chết dưới. _ _ _ C2 0 C4 _ _ _ A7 _ _ _ C5A1 _ _ _ B1 _ _ _ D5 B6 B7 D7 D3 B3 D2 B5 D1 _ _ _ _ _ _ D8 B4 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ B8 _ _ _ D6 D4 B2 _ _ _ _ _ _ A4 C8 A3 C7 _ _ _ C6 A2 _ _ _ A6 C3 A8 A5 C1 _ _ _ 2. HOẠ ĐỒ VẬN TỐC Chọn tỷ lệ xích vận tốc 23:27 a4/p423:27 a4/p4 5 ω 1. L 0 1 A ω 1 .O 1 A.µ L µ v = = Pa 1 Pa 1 để tiện lợi ta chọn Pa 1 = O 1 A ⇒ µ v = ω 1 . µ L **Ta lần lượt vẽ hoạ đồ vận tốc cho 8 vị trí : 2Π n 2.3,14.4600 Ta có : ω 1 = = = 481,7108 (Rad/s) 60 60 ⇒ µ v = 481,7108 . 0,0007083 = 0,3411958 (m/mm) V A1 = V A2 = ω 1 . O 1 A = 481,7108.0,0425= 20,4727 V B2 = V A2 + V B2A2 (1) V B3 = V B2 (2) Dựa vào 2 phương trình trên ta có thể xác định được V B2 vẽ được hoạ đồ vận tốc vì : V A2 đã biết phương chiều và độ lớn . V B2A2 biết phương vuông góc với AB. V B2 có phương thẳng đứng Ta chọn đIểm P làm gốc hoạ đồ vận tốc , dựng pa 1 biểu diễn V A1 = V A2 . có chiều cùng chiều quay với ω 1. từ đIểm a 1 ≡a 2 kẻ phương của véc tơ V B2A2 . từ gốc P kẻ phương của V B3 = V B2 hai đường thẳng này cắt nhau ở đâu đó chính là đIểm b 2 ≡ b 3 nối pb ta có véc tơ pb 1 ≡ pb 2 biểu diễn vân tốc của đIểm B. Xét nhóm axua (4-5) V C1 =V C4 = ω1 .L OC = 481,7108.0,0425= 20,4727 V C1 : phương vuông góc oc và có chiều theo chiều ω 1. Xét đIểm D: V D4 = V C4 + V C4D4 (*) V D4 = V D5 V D4 : có phương là phương trượt của piston5, độ lớn chưa xác định được. V C4D4 : có phương vuông góc với CD độ lớn chưa xác định. V C4 : đã xác định cả phương chiều và độ lớn. Ta thấy (*) có 2 ẩn ta dùng phương pháp vẽ để giải. 23:27 a4/p423:27 a4/p4 6 Ta chọn đIểm P làm gốc hoạ đồ vận tốc , dựng pc 1 biểu diễn V C1 = V C4 . có chiều cùng chiều quay với ω 1. từ đIểm c 1 ≡c 4 kẻ phương của véc tơ V C4D4 . từ gốc P kẻ phương của V D5 = V D4 hai đường thẳng này cắt nhau ở đâu đó chính là đIểm d 5 ≡ d 4 nối pd ta có véc tơ pd 4 ≡ pd 5 biểu diễn vân tốc của đIểm D. z 3. HOẠ ĐỒ GIA TỐC Xác định hoạ đồ gia tốc tại vị trí số 2 và vị trí số 4 Xét đIểm A ta thấy aA 1 = aA 2 = aA n = ω 2 1 . L OA = (481,7108) 2 . 0,0425 = 9861,9250( m/s 2 ) có chiều từ A hướng tới o xét đIểm B: aB 2 = aB 3 = aA 2 + a n B 2 A 2 + a t B 2 A 2 (∗) aA 2 =9861,9250m/s 2 chiều từ A về 0 23:27 a4/p423:27 a4/p4 Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 P a1-2 V a1-2 60 20,4727 60 20,4727 60 20,4727 60 20,4727 60 20,4727 60 20,4727 60 20,4727 60 20,4727 P b2-3 V b2-3 0 0 49,4994 16,8889 60 20,4727 35,3534 12,0624 0 0 35,3534 12,0624 60 20,4727 49,4994 16,8889 P s2 V s2 44,9459 15,3335 52,6943 17,9790 60 20,4727 48,5446 16,5632 44,9459 15,3335 48,5446 16,5632 60 20,4727 52,6943 17,9790 ω 2 112,0205 80,3035 0 80,3035 112,0205 80,3035 0 80,3035 Pd 4-5 Vd 4-5 0 0 35,3534 12,0624 60 20,4727 49,4994 16,8889 0 0 49,4994 16,8889 60 20,4727 35,3534 12,0624 C 4 d 4 Vc 4 d 4 60 20,4727 43,0119 14,6754 0 0 43,0119 14,6754 60 20,4727 43,0119 14,6754 0 0 43,0119 14,6754 b 2 a 2 V B2A 2 60 20,4727 43,0119 14,6754 0 0 43,0119 14,6754 60 20,4727 43,0119 14,6754 0 0 43,0119 14,6754 ω 4 112,0205 80,3035 0 80,3035 112,0205 80,3035 0 80,3035 Ps 4 Vs 4 44,9459 15,3353 48,5446 16,5632 60 20,4727 52,6943 17,9796 44,9459 15,3353 52,6943 17,9796 60 20,4727 48,5446 16,5632 7 a n B 2 A 2 = ω2 2 . LAB = (80,3035) 2 . 0,18275 =1178,4911(m/s 2 ) chiều từ B về A a t B 2 A 2 chưa biết độ lớn , chiều vuông góc AB aB 2 độ lớn chưa xác định phương thẳng đứng theo phương trượt của piston. Ta thấy (∗) có 2 ẩn do đó ta giảI bằng phương pháp vẽ . Xét đIểm C ta có ω 1 = const do đó aC 1 = aC 4 = a n C = ω 2 1 . LOC = (80,3035) 2 . 0,18275 = 1178,4911 (m/s 2 ) có chiều từ C về 0 xét điểm D có aD 4 = aD 5 = aC 4 + a n D 4 C 4 + a t D 4 C 4 (∗∗) aD 4 có độ lớn chưa xác định. Có phương cùng thẳng đứng theo chiều trượt của piston 5 a n C 4 D 4 có độ lớn = ω 4 . LCD = (80,3035) 2 . 0,18275 = 1178,4911 (m/s). a t C 4 D 4 có độ lớn chưa xác định , phương vuông góc với CD ta thấy (∗∗) chỉ còn 2 ẩn do đó ta dùng phương pháp vẽ để giải. •/ PHƯƠNG PHÁP VẼ: chọn tỉ lệ xích gia tốc µ a = ω 1 2 . µ L = (481,7108) 2 . 0,0007083 = 164,3576823(m/mms 2 ) ta chọn một đIểm Π làm gốc hoạ đồ gia tốc dựng véc tơ Πa ‘ 1 =Πa ‘ 2 biểu diễn a A1 =a A2 từ mút a 12 dựng véc tơ n có phương song song AB chiều từ B về A để biểu diễn a n B2A2 từ mút véc tơ n tabiểu diễn véc tơ a t A2 B2 bằng cách dựng một đoạn thẳng vuông góc với véc tơ n đường thẳng này cắt trục thẳng đứng đi qua ∏ ở đâu đó chính là đIểm b’ 2 ≡ b’ 3 cần phảI tìm. đoạn ∏b ’ 2 ≡ ∏b ‘ 3 biểu diễn véc tơ gia tốc a B2 = a B3 . Từ ∏ ta dựngvéc tơ ∏c’1 = ∏c’4 biểu diễn các véc tơ a C1 =a C4 từ mút c’ ta dựng véc tơ c’ 1 n biẻu diễn véc tơ gia tốc a n D4 C4 . từ mút n ta dựng một đoạn thẳng vuông góc với c’ 1 n cắt trục thẳng đứng qua ∏ ở đâu đó chính là d ’ 4 ≡ d ’ 5 cần tìm . 23:27 a4/p423:27 a4/p4 8 Xác định vị trí khác cũng tương tự BẢNG THÔNG SỐ CÁC GIÁ TRỊ µ a = 164,3576823 2 4 Πa 1,2 a ’ A1,2 60 9861,4609 60 9861,4609 Πb ’ 2,3 a ’ B2A2 42,6225 7005,3353 42,2303 6940,8742 a’ 1 n a n B2A2 7,1702 1178,4774 7,1702 1178,4774 nb ’ 2 a t B2A2 41,8166 6872,8794 41,8166 6872,8794 ∏S ’ 2 as 2 50,6587 8326,1465 50,5438 8307,2618 ∏d 4-5 a D4-5 42,2303 6940,8742 42,6225 7005,3353 ∏c ‘ 1-4 aC ’ 1-4 60 9861,4609 60 9861,4609 nc ’ 1-4 7,1702 7,1702 23:27 a4/p423:27 a4/p4 9 a n C 4D4 1178,4774 1178,4774 nd’ 4-5 a t C 4D4 41,8166 6872,8794 41,8166 6872,8794 ∏S ’ 4 as 4 50,5438 8307,2618 50,6587 8326,1465 ε 2 38156,9737 38156,9737 ε 4 38156,9737 38156,9737 PHÂN TÍCH LỰC G 2 G 4 12 Ta có : m 2 = m 4 = = = =1,223(kg) 9,81 9,81 9,81 G 3 G 5 14 m 3 = m 5 = = = =1,4271 (kg) 9,81 9,81 9,81 J S2 m2.l 2 ta lại có L S2K2 = = = 43,5119 (mm) m 2 .l A2S2 12.m2.0,35l ta đã xác định được tâm va đập K của khâu 2 từ hoạ đồ gia tốc ta có : a S2 = a A2 + a S2A2 nhân cả 2 vế của phương trình với (-m 2 ) ta được -ma S2 = -m 2 ( a S2A2 + a A2 ) P t q2 = - m 2 .a A2 là lực quán tính tịnh tiến của khâu 2 và lực này có đIểm đặt tại S 2 và có phương song song với phương của véc tơ gia tốc a A2 , chiều ngược lại P n q2 = -m 2 . a S2A2 là thành phần quán tính của khâu 2 trong chuyển động quay quanh đIểm A nó có đIểm đặt tại K và có phương song song với phương của véc tơ gia tốc a S2A2 , chiều ngược lại ta dựng hoạ đồ lực theo vị trí của nhóm axua tạo bởi khâu 2 và khâu 3 23:27 a4/p423:27 a4/p4 10 [...]... a4/p423:27 a4/p4 17 THIẾT KẾ BÁNH ĐÀ Khi làm việc dưới tác động của các lực máy sẽ có một chuyển động nhất định gọi là chuyển động thực của máy Vì chuyển động của các khâu trong máy phụ thuộc vào chuyển động của khâu đẫn nên muốn biết chuyển động thực của máy chỉ cần xác định chuyển động thực của khâu dẫn Trong thực tế khâu dẫn chuyển động không đều do tác dụng của nhiều yếu tố Một trong những phương... phải dựa vào biểu đồ công và quá trình làm việc của động cơ Ta biết cứ sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ hoàn thành một chu kỳ sinh công Vậy khi piston (3) đi từ điểm chết trên B1 xuống điểm chết dưới B5 là hành trình hút Từ B5 đến B10 là hành trình nén từ B 10 đến B15là hành trình nổ Từ B15đến B20 là hành trình xả vì đây là động cơ đốt trong song hành do đó : 23:27 a4/p423:27 a4/p4 11 Với vị... giá trị cực tiểu tại trung điểm đường ăn khớp lý thuyết N1N2 Mục lục Lời nói đầu Chương I Cơ cấu động cơ đốt trong song hành ChươngII Vẽ hoạ đồ vận tốc ChươngIII Vẽ hoạ đồ gia tốc 23:27 a4/p423:27 a4/p4 28 ChươngIV Phân tích lực cơ cấu Chương V Thiết kế bánh đà ChươngVI Thiết kế bánh răng 23:27 a4/p423:27 a4/p4 29 ... chiều quay của bánh răng chủ động ta xác định đoạn ăn khớp lý thuyết N1N2 , xác định đạon ăn khớp thực ab ( giao điểm của đường ăn khớp lý thuyết với vòng đỉnh của hai bánh sẽ là đoạn ăn khớp thực Cung ăn khớp là cung trên vòng tròn lăn của 2 bánh răng lăn không trượt với nhau trong thời gian ăn khớp của một đôi răng : a1b1 = a2b2, phần làm việc của cạnh răng là phần cạnh răng tiếp xúc nhau trong quá... phương pháp làm đều chuyển động của máy làtính toán thiết kế bánh đà 1 Vẽ đồ thị mômen động thay thế : Mdtt = Σ(Pk.Vk)/ω1 = { ± ( G3 ± P3 )h1 ± G2 h2 ± G4 h3 ± (P5 ± G5)h4Ư.µL Cách làm xoay hoạ đồ vận tốc đI 1 góc 90 o rồi đặt các lực vào nút các véc tơ vận tốc các đIểm đặt lực và lấy mô men theo phương pháp đòn ta được trị số mô men động thay thế tại các vị trí TRỊ SỐ CỦA LỰC TÁC ĐỘNG P Vị trí 1 P3 P5... ta giả sử đIểm đặt của lực quán tính P q2 là đIểm T thì ta xác định đIểm T như sau: tại trọng tâm S2 của khâu 2 ta kẻ phương song song với 0A tại tâm va đập K 2 ta kẻ phương song song với gia tốc aS2A2 2 phương này gặp nhau ở đâu thì đó chính là đIểm đặt lực T tách nhóm axua 2-3 đặt các lực ta có phương trình cân bằng lực : R03 + Pq3 +P3 + G3+ G2+Pq2 +R1-2 = 0 (∗) Xác định lực tác động lên piston (3)... ,từ các điểm a 1,a2,a3,…a16 ta dóng song song trục hoành cắt trục tung tại các vị trí tương ứng b 1,b2,b3,…, b16, nối các vị trí tương ứng này với đầu mút H ta được các đường thẳng có độ nghiêng khác nhau Trên biểu đồ vẽ Ađcũng chia trục hoành như biểu đồ Mđtt Từ diểm gốc 1 và trong phạm vi khoảng chia đầu tiên ta vẽ một đoạn 1C 1 song song Hb1 cắt đường thẳng song song với trục tung kẻ từ 2 tại C 1... Đoạn ăn khớp thực ab từ O1 vẽ vòng tròn tâm O1 bán kính R = O1a cắt cạnh răng của bánh một tại A1 tương tự vẽ cung O2b ta xác định được B2, các cung A1B1, A2B2 là phần làm việc của cạnh răng Xác định cung ăn khớp: Qua điểm A1,B1 của phần làm việc của bánh răng 1 ta vẽ các pháp tuyến A1a’1, B1b’1 tiếp xúc với vòng tròn cơ sở của bánh 1 các đường thẳng này cắt vòng tròn lăn bánh 1 tại a 1và b1 cung a1b1... 12,0624 17,9796 16,8889 80,3035 80,3035 0,0059 34,7058 Các kết quả tính toán đối với các thành phần của công thức và toàn bộ, nêu trong bảng dựa vào bảng số liệu xây dựng đồ thị Jtt= Jtt (ϕ) Lập hệ trục toạ độ với tỷ lệ xích µJ = 0,00017(kg.m2/mm) µϕ = 0,0523rad/mm 23:27 a4/p423:27 a4/p4 21 b) Xây dựng đồ thị khối năng ∆E = f(JH) bằng cách khử ϕ của các đồ thị ∆E = f(ϕ) và Jtt = f(ϕ) Sau đó khi xác định... hai giao điểm của 2 tiếp tuyến với trục tung (∆Ε): ab =797,6499 ( mm ) 23:27 a4/p423:27 a4/p4 22 Cuối cùng ta tính được mômen quán tính của vô lăng : ab µj 797,6499 0,00017 Jđ= = tg( ψmax) - tg( ψmin) = 0,4143(kg.m2) 19,8021 – 19,4748 Chọn đường kính bánh đà là D = 0,5 (m) ⇒ khối lượng của bánh đà là: 4 Jđ M= 1,3 4 0,4143 = 1,3 = D2 8,6174 (kg) (0,5)2 THIẾT KẾ BÁNH RĂNG
