MÔN học NGUYÊN lý máy đề a PHƯƠNG án 11 xác định vận tốc, gia tốc các điểm c, e trên cơ cấu vận tốc góc, gia tốc góc các khâu

Xác định vận tốc, gia tốc các điểm C, E trên cơ cấu.. Các thông số.. Tính moment cân bằng đặt lên khâu dẫn bằng 2 phương pháp: Phân tích lực và di chuyển khả dĩ .... Mô phỏng chuyển động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

BÀI TẬP LỚN

MÔN HỌC : NGUYÊN LÝ MÁY

ĐỀ A PHƯƠNG ÁN 11

GVGD : PHẠM MINH TUẤN SVTH :

1712847 - ĐINH HỒNG QUỐC

1712940 - NGUYỄN THÀNH SANG

1713141 - ĐINH NHẬT THÀNH

1533085 - HOÀNG NGỌC THẢO

1713265 - THẠCH RỰC THI

Tp HCM, Tháng 8 năm 2019

NHIỆM VỤ:

THẠCH RỰC THI

MỤC LỤC

I Xác định vận tốc, gia tốc các điểm C, E trên cơ cấu Vận tốc góc, gia tốc góc các

khâu……… 4

1.1 Các thông số 5

1.2 Vẽ lược đồ cơ cấu: 5

1 3 Bài toán vận tốc: 5

1.4 Bài toán gia tốc: 8

II- Phân tích lực cơ cấu chính 11

2.1 Tìm phản lực khớp động 11

2.1.1 Nhóm gồm 2 khâu (4,5) và 3 khớp (D 4 , D 5 , E) 11

2.1.2 Nhóm gồm 2 khâu (2,3) và 3 khớp (B, C 2 , C 3 ) 12

2.2 Tìm phản lực khâu dẫn 14

III Tính moment cân bằng đặt lên khâu dẫn bằng 2 phương pháp: Phân tích lực và di chuyển khả dĩ 14

IV Mô phỏng chuyển động 15

ĐỀ BÀI

I Xác định vận tốc, gia tốc các điểm C, E trên cơ cấu Vận tốc góc, gia tốc góc các khâu

1 Xác định các thông số và vẽ lược đồ cơ cấu

1.1 Các thông số

- Chiều dài: lAB = 75 (mm); lBC = 225 (mm); lBD = 50 (mm); lDE = 180 (mm)

- Góc: α = 70 ; β = 50

- Xác định thông số chưa biết: chiều dài đoạn DC:

Áp dụng định lý Cosin trong tam giác BCD, ta có:

DC = BD2 + BC2 − 2 BD BC cos (DBC)

DC = √225 + 50 − 2 225.50 cos 50 = 229,86 (mm)

1.2 Vẽ lược đồ cơ cấu:

Chọn tỷ lệ xích 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 )

Ta có:

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 = 50 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

1 3 Bài toán vận tốc:

Cho ω = 20 (rad/s), γ = 60

Xác định: VC, VD, VE

* Phương trình vận tốc điểm C:

Hình 1.1: Họa đồ vận tốc

cách vẽ:

- Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình trên: chọn điểm p làm gốc và biểu diễn

⃗ bằng đoạn pb = 60 mm có phương vuông góc AB

Vậy tỉ lệ xích của họa đồ vận tốc là: = = . = 0.025 (

. )

- Từ b vẽ đường thẳng Δ1 vuông góc BC biểu diễn cho phương của ⃗

- Từ p vẽ đường thẳng Δ2 song song AC biểu diễn cho phương của ⃗

- Giao điểm c của Δ1 và Δ2 chính là mút của ⃗và ⃗

- Từ họa đồ vận tốc, ta có:

⃗ biểu thị cho ⃗

⃗ biểu thị cho ⃗

⃗ biểu thị cho ⃗

* ⃗ :

// AC, chiều theo ⃗

Độ lớn: VC = μv pc = 0,025 x 61.7956 = 1.54489 ( )

* ⃗ :

⊥ BC, chiều theo ⃗

Độ lớn: VCB = μv bc = 0,025 x 29.0016 = 0.72504 (m/s)

*Phương trình vận tốc điểm D:

- Vẽ họa đồ vận tốc xác định ⃗:

Từ d vẽ đường thẳng 1 D biểu diễn cho phương của ⃗

Từ p vẽ đường thẳng 2 ⊥ CD biểu diễn cho phương của ⃗

Giao điểm e của 1 và 2 chính là mút của ⃗ và ⃗

Từ họa đồ vận tốc , ta có:

- ⃗ biểu thị cho ⃗

- ⃗ biểu thị cho ⃗

- ⃗ biểu thị cho ⃗

* ⃗ :

phương chiều theo ⃗

Độ lớn: VD = μv pd = 0,025 x 65.3659 = 1.63 (m

s)

* ⃗ :

⊥ BD, phương chiều theo ⃗

Độ lớn: VDB = μv bd = 0,025 x 6.4448 = 0.16(m

s)

* ⃗ :

⊥ CD, chiều theo ⃗

Độ lớn: VDC = μv cd = 0,025 x 26.9192 = 0.67 (m

s)

*Phương trình vận tốc điểm E:

- Vẽ họa đồ vận tốc xác định ⃗:

Từ d vẽ đường thẳng 3 DE biểu diễn cho phương của ⃗

Từ p vẽ đường thẳng 4 // AE biểu diễn cho phương của ⃗

Giao điểm e của 3 và 4 chính là mút của ⃗ và ⃗

Từ họa đồ vận tốc, ta có:

- ⃗ biểu thị cho ⃗

- ⃗ biểu thị cho ⃗

* ⃗ :

// AE, chiều theo ⃗

Độ lớn: VE = μv pe = 0,025 x 47.6394 = 1.19 (m

s)

* ⃗ :

⊥ DE, chiều theo ⃗

Độ lớn: VED = μv de = 0,025 x 35.1643 = 0.88(m

s)

Ta tính được:

2 = = .

= 3.22 (rad/s)

4 = = .

= 4.9 (rad/s)

1.4 Bài toán gia tốc:

= lAB = (20) x 0.075 = 30 (m/ )

= lCB = (3.22) x 0.225 = 2.3 (m/ )

* Phương trình gia tốc điểm C:

Giải pt trên bằng phương pháp họa đồ gia tốc:

- Chọn ′ làm gốc của họa đồ Từ ′ vẽ ⃗ biểu diễn cho ⃗ = 30 (m/ ) đã biết với ′ ′

= 54 mm, phương // AB, chiều hướng từ B → A

- Tỷ lệ xích của họa đồ gia tốc là:

=

′ ′=

30

- Từ ′ vẽ ⃗ biểu diễn cho ⃗ = 2.3 (m/ ) 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 ⃗

Hình 1.2: họa đồ gia tốc

Từ họa đồ gia tốc, ta có:

′ ′ biểu thị cho ⃗

⃗ biểu thị cho ⃗

* ⃗ :

/ /AC, chiều theo p′c′

Độ lớn: = μa p′c′ = 0.55 x 14.5116 = 7.98 (m)

* ⃗ :

⊥ AC, chiều theo ⃗

Độ lớn: = μa = 0.55 x 48.8388 = 26.86 (m)

Ta có: 2 = = .

. = 119.4 ( )

Phương trình gia tốc điểm D:

⃗= ⃗ + ⃗ = ⃗ + ⃗

Sử dụng định lý tam giác đồng dạng thuận trong gia tốc, ta có ΔBCD đồng dạng thuận với

Δ ′ ′ ′ Vì ΔBCD ∽ Δ ′ ′ ′ ⇒ góc p’ = góc = góc = 50 ; góc ′ = góc

Từ đó ta vẽ được điểm d’

* ⃗ :

ℎươ chiều theo p′d′

Độ lớn: = μa p′d′ = 0.55 x 47.6388 = 26.2 (m)

* Phương trình gia tốc điểm E:

= = 4.9 0.18 = 4.32 ( )

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 ⃗

∗ ⃗ :

/ /AC, chiều theo ′ ′⃗

Độ lớn: = μa p′e′ = 0.55 x 30.6259 = 16.84 (m)

∗ ⃗:

Độ lớn: = μa = 0.55 x 36.8787 = 20.3 (m)

4 = = .

. = 112.8 ( )

II- Phân tích lực cơ cấu chính

2.1 Tìm phản lực khớp động

2.1.1 Nhóm gồm 2 khâu (4,5) và 3 khớp (D 4 , D 5 , E)

* Phương trình cân bằng cho khâu 4:

Σ F⃗ = R ⃗ + R ⃗ = 0 (1)

Σ M = R h + R 0 = 0 (2)

Từ (2) ⇒ R ⃗ = 0 ⇒ R ⃗ = R ⃗

Thay vào (1) ta được : R ⃗ + R ⃗ = 0 ⇒ R ⃗ = - R ⃗

⇒ R ⃗ và R ⃗ cùng phương, ngược chiều.

Độ lớn R = R

Do đó R ⃗ và R ⃗ có phương // DE

* Phương trình cân bằng cho khâu 5:

Σ F⃗ = R ⃗ + R ⃗ + P⃗ = 0 (3)

Σ M = R 0 + R x + P 0 = 0 (4) (4) ⇒ x1 = 0 Vì R ⃗ là lực của giá tác dụng lên khâu 5 ⇒ R ⃗ đi qua E và có phương ⊥

AE

R ⃗ + R ⃗ + P⃗ = 0

Độ lớn : ? ? 2900

Phương : // DE ⊥ AE // AE

Chiều : ? ? E → A

Kết Luận:

2.1.2 Nhóm gồm 2 khâu (2,3) và 3 khớp (B, C2, C3)

Kẻ CI ⊥ R42 ⟹ lCI = 184,062(mm)

* Phương trình cân bằng cho khâu 2:

R ⃗ lBC + R42 lCI = 0

Ta có:

R ⃗ Phương // DE, chiều từ E → D

Độ lớn R = R = 3315 N

⇒Rτ

12 = 2711,8 (N)

* Phương trình cân bằng cho khâu 3:

Σ F⃗ = R ⃗ + R ⃗ + P⃗ = 0 (5)

ΣM F⃗ = R 0 + R + P 0 = 0 (6)

Từ (6) ⇒ x2 = 0

Vì R ⃗ là lực của giá tác dụng lên khâu 3⇒ R ⃗ đi qua C và có phương⊥ AC

R ⃗ + P⃗ = 0 ⟹ R = PC = 5800 (N)

R ⃗ + R ⃗ = 0 ⟹ R3 = R

Xét cả nhóm :

R ⃗ + R ⃗ + R ⃗ + P⃗ = 0

⟺ R ⃗ + R ⃗ + R ⃗ + R ⃗ + P⃗ = 0

Độ lớn: 2711,8 ? ? 3315 2900

Phương: ⊥ BC // BC ⊥ AC // DE //AC

Chiều: đã biết ? ? E →D C →A

Ta có:

Kết luận :

2.2 Tìm phản lực khâu dẫn

R ⃗ + R ⃗ = 0 ⟺ R ⃗ = - R ⃗

Độ lớn: R = R = 5855,71 (N)

III Tính moment cân bằng đặt lên khâu dẫn bằng 2 phương pháp: Phân tích lực và

di chuyển khả dĩ

 Phương pháp phân tích lực

Kẻ AK⊥R21⟹lAK = 48,55 mm

∑ MA = 0 ⟹ Mcb=R21.lAK = 5855,71.48,55*10-3 = 284,29 (Nmm)

(Cùng chiều kim đồng hồ)

 Phương pháp di chuyển khả dĩ :

(Cùng chiều kim đồng hồ)

 Tỉ lệ sai số  = 3%

IV Mô phỏng chuyển động