TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRƯỜNG BÁCH KHOA BÀI TẬP LỚN MÁY BÀO NGANG Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Văn Long Học phần Cơ học máy_CN142_Nhóm 01_Sinh viên thực hiện Nguyễn Nhật Linh MSSV B2012513 Cần thơ 31102022 ( Liên hệ Zalo: 0702923687_Nhật Linh để nhận free bản vẽ Auto Cad bài tập lớn nha)_NHẬN LÀM BT LỚN GIÁ CẢ HỢP LÍ chúc các bạn đạt điểm cao.
Trang 1TRƯỜNG BÁCH KHOA
….….
BÀI TẬP LỚN MÁY BÀO NGANG
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Long
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Duy Khánh
Cần thơ: 03/2023
LỜI CẢM ƠN
Trang 2“Để hoàn thành bài tập lớn này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Thầy Nguyễn Văn Long vì đã tận tình hướng dẫn, góp ý kiến để em hoàn thành bài làm này.
Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm bài tập lớn cũng như những hạn chế về kiến thức, trong bài chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự nhận xét, đóng góp ý kiến từ phía Thầy để bài làm của em được hoàn thiện hơn.
Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy nhiều sức khỏe, thành công và hạnh phúc.”
Em xin chân thành cảm
ơn!
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Duy Khánh
MỤC LỤC
Trang 3I XÁC ĐỊNH VẬN TỐC, GIA TỐC ĐIỂM G TRÊN CƠ CẤU, VẬN TỐC
GÓC, GIA TỐC GÓC CÁC KHÂU 5
1 Bài toán vận tốc: 5
2 Bài toán gia tốc: 8
II TÍNH ÁP LỰC TRÊN CÁC KHỚP 12
1. Tách nhóm tĩnh định (nhóm A-xua) 12
2 Tính áp lực khớp động 12
2.1 Áp lực khớp động nhóm 1 12
2.2 Áp lực khớp động nhóm 2 15
2.3 Áp lực khớp động nhóm 3 (giá và khâu dẫn) 17
III TÍNH MOMENT CÂN BẰNG ĐẶT TRÊN KHÂU DẪN BẰNG HAI PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỰC VÀ DI CHUYỂN KHẢ DĨ 17
1 Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp phân tích lực .17 2 Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp di chuyển khả dĩ… 18
BÀI TẬP LỚN SỐ 1 - ĐỀ C Stt: 06 Phương án số: 06
Trang 4Sinh viên: Nguyễn Duy Khánh MSSV: B1903641
Ngày nhận:………Ngày nộp:……….
Đề bài:
Cho cơ cấu máy bào ngang tại vị trí có sơ đồ như hình vẽ (bỏ qua khối lượng các khâu):
l AB=115mm , lAC=290,5mm , lCD=606mm ,
l DE=182mm
a=581mm , ω1=2 π rad/s , ⃗P=¿ 1500 N , y=¿
100 mm
Góc hợp bởi tay quay và phương ngang: γ=6× 50= 30°
SỐ LIỆU C
PA P( N) y(mm)
06 1500 100
Hình 1: Họa đồ của cơ cấu.
Trang 51 Xác định vận tốc, gia tốc điểm G 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
VẬN TỐC GÓC, GIA TỐC GÓC CÁC KHÂU.
Phương trình hợp vận tốc của điểm B3:
⃗V B 3 = ⃗V B 2 + ⃗V B 3 B 2
Ta có:
Độ lớn ω3*CB ω1*AB = 2π*0.115 = 0.72 ?
Chọn tỉ lệ xích:
- μ V = 0.001 đơn vị: (m/s mm )
Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Lấy điểm p làm điểm cực
- Vẽ pb2= 0.0010.72 = 720 (mm) và vuông góc với AB cùng chiều ω1 là đoạn biểu diễn vận tốc v B 2
- Vẽ pb3 bằng cách từ p vẽ một đường thẳng sao cho ⊥CB đoạn biểu diễn vận tốc v B 3
- v B 3 B 2 được xác định khi nối đoạnpb2 và pb3
Hình 2: Họa đồ vận tốc μ V = 0.001
Trang 6 Đo kích thước trên họa đồ ta được:
- Độ dài pb2 là 720 mm
- Độ dài pb3 là 517.67 mm
- Độ dài b3b2 là 500.42 mm.
Tính độ lớn của vận tốc:
- V B 3 = 517.67*0.001 = 0.517 (m/s)
- V B 3 B 2 = 500.42*0.001 = 0.500 (m/s)
Tính ω3:
- Ta đo CB trên họa đồ cơ cấu được 361.97 (mm)
-ω3 = V B 3
CB = 0.361970.517 = 1.428 (rad/s) Suy ra:
V D = ω3*CD = 1.428*0.606 = 0.865 (m/s)
Biểu diễn v D trên họa đồ:
- Vẽ d = 0.8650.001 = 865 (mm) theo hướng b3 với độ lớn 865 (mm) ta được
đoạn pd là đoạn biểu diễn vận tốc v D
Hình 3: Họa đồ vận tốc μ V = 0.001
Phương trình vận tốc của điểm E:
⃗
V E = ⃗V D + ⃗V ED
Ta có:
Trang 7V E = ⃗V G ⃗V D ⃗V ED
Phươn
Chọn tỉ lệ xích:
μ V = 0.001 đơn vị: (m/s mm )
Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Vẽ v etheo phương EF bắt đầu từ p, đoạn pe biểu diễn vận tốc của v e
- Vẽ v ed bằng cách: Vẽ một đường thẳng ⊥ với ED gióng xuống bắt đầu
từ d
Hình 4: Họa đồ vận tốc μ V = 0.001
Đo kích thước trên họa đồ vận tốc ta được:
- Độ dài pe là 829.51 mm
- Độ dài v d e là 238.01 mm.
Tính độ lớn của vận tốc:
- V E = 829.51*0.001 = 0.83 (m/s)
- V ED = 238.01*0.001 = 0.238 (m/s)
Ta có: V E= V G = 0.83 (m/s) (Do điểm E và G cùng thuộc khâu 5 và có
sự chuyển động tịnh tiến).
Tính ω4:
- DE = 182 mm
-ω4 = V ED
DE = 0.2380.182 = 1.307 (rad/s)
Trang 8- Vậy ta có vận tốc góc của các khâu là:
+ ω1 = 2π (rad/s)
+ ω2 = ω3 = 1.428 (rad/s) : Do con trượt, trượt trên thanh culit quay cùng
vận tốc góc
+ ω4 = 1.307 (rad/s)
+ ω5 = 0 (rad/s) : Do khâu 5 ở trên hình là tịnh tiến.
Phương trình gia tốc của điểm B:
⃗a B 3 n + ⃗a B 3 t = ⃗a B 2 n + ⃗a k B 3 B 2 + ⃗a r B 3 B 2
Ta có:
a B 3 n a B 3 t a B 2 n a B 3 B 2 k a B 3 B 2 r
Phươn
g
BC ( từ B về C) ⊥ BC ( từ B về A) BA
v B 3 B 2 quay 90 °
Độ lớn ω32*CB
=1.4282*0.36197
= 0.783 (m/ s2
¿ ε3*CB
ω12*AB
= (2π¿ ¿2
*0.115
= 4.54 (m/
s2¿
2 ω2¿v B 3 B 2
=2*1.428*0.5 0
= 1.428 (m/ s2¿
?
Chọn tỉ lệ xích:
- μ a = 0.01 đơn vị: (m/s2
mm )
Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Lấy điểm p’ làm điểm cực
- Vẽ an
B3= 0.7830.01 = 78.3 (mm) theo hướng từ B về C với độ lớn 78.3 (mm) đoạn p’ an
B3 là đoạn biểu diễn gia tốc an
B3
- Vẽ at
B3theo phương ⊥BC bắt đầu từ an
B3 với độ lớn chưa xác định là đoạn biểu diễn gia tốc at
B3.
- Vẽ an
B2= 4.540.01 = 454 (mm) theo hướng từ B về A với độ lớn 454 (mm)
đoạn p’an
B2 là đoạn biểu diễn gia tốc an
B2.
- Vẽ ak
B3B2= 1.4280.01 = 142.8 (mm) theo hướng v V 3 B 2 (≡CD) sau đó quay
một góc 90° với độ lớn 142.8 (mm) đoạn an
B2 ak B3B2 là đoạn biểu diễn gia tốc ak
B3B2
- Vẽ ar
B3B2theo phương CD với độ lớn chưa xác định bắt đầu từ điểm
ak B3B2 đoạn ak
B3B2 ar B3B2 là đoạn biểu diễn gia tốc ar
B3B2
- Vẽ p ' b3' bắt đầu từ điểm p ' tới chỗ giao giữa ar
B3B2 và at
B3 như trên hình
là đoạn biểu diễn gia tốc a B 3
Trang 9Hình 5: Họa đồ gia tốc tại điểm B với μ a = 0.01.
Đo kích thước trên họa đồ gia tốc ta được:
- Độ dài p 'an
B3 là 78.3 mm
- Độ dài p 'an
B2 là 454 mm
Trang 10- Độ dài ak
B3B2 là 142.8 mm
- Độ dài at
B3 là 458.34 mm
- Độ dài ar
B3B2 là 248.12 mm
- Độ dài p ' b3' là 464.98 mm.
Tính ε3:
- Độ lớn gia tốc của at
B3 là: at
B3 = 458.34*0.01 = 4.583 (m/ s2)
-ε3 = a t B 3
CB = 0.361974.583 = 12.66 (rad/s 2 )
Tìm gia tốc điểm D:
- a B 3 = 464.98*0.01 = 4.65 (m/ s2)
- Ta có: a a D
B 3
=CD
CB
a D = a B 3∗CD
CB = 4.65∗606361.97 = 7.785 (m/ s2).
Phương trình gia tốc của điểm E:
⃗
a E = ⃗a D n + ⃗a D t + ⃗a n ED + ⃗a t ED
Ta có:
a E a D n a D t a ED n a ED t
Phươn
Độ lớn
?
ω32*CD
=1.4282*0.606
= 1.25 (m/ s2¿
ε3*CD
=12.66*0.60 6
=7.67(m/ s2¿
ω42*ED
= 1.307 2 *0.182
= 0.31 (m/ s2¿
ε4*ED
?
Biểu diễn a D và các gia tốc tại điểm E trên họa đồ của cơ cấu trên họa đồ của cơ cấu:
- Vẽd 'bắt đầu từ điểm p ' theo phương củab3' , đoạn p ' d ' là đoạn biểu diễn gia tốc a D
- Vẽ e ' theo phương EF bắt đầu từ p ' độ lớn chưa xác định đoạn p ' e 'là đoạn biểu diễn gia tốc a E
- Vẽ a D n= 1.250.01 = 125 (mm) có phương cùng với a B 3 n và cóđộ lớn 125
(mm) đoạn p 'an
D là đoạn biểu diễn gia tốc a D n
- Vẽ a D t = 7.670.01 = 767 (mm) bắt đầu từ a D n theo phương ⊥DC cóđộ lớn
Trang 11- Vẽ a ED n = 0.310.01 = 31 (mm) bắt đầu từ d ' theo phương từ E về D cóđộ lớn
31 (mm) đoạn d ' a n ED là đoạn biểu diễn gia tốc a ED n
- Vẽ a ED t bắt đầu từ điểm a ED n theo phương ⊥ ED cóđộ lớn chưa xác
định đoạn a ED n a t ED là đoạn biểu diễn gia tốc a ED t
+ Chú thích: a E và a ED t cắt nhau tại điểmε '
Hình 6: Họa đồ gia tốc tại điểm E với μ a = 0.01
Đo kích thước trên họa đồ gia tốc ta được:
- Độ dài a D là 778.5 mm
- Độ dài a D n là 125 mm
- Độ dài a D t là 767 mm
Trang 12- Độ dài a ED n là 31 mm
- Độ dài a ED t là 85.38 mm
- Độ dài a E là 742.08 mm
Tính độ lớn gia tốc của a E và a ED t :
- Độ lớn gia tốc của a Elà: a E = 742.08*0.01 = 7.42 (m/ s2)
- Độ lớn gia tốc của a ED t là: a ED t = 85.38*0.01 = 0.85 (m/ s2)
Tính ε4:
-ε4 = a ED
t
ED = 0.1820.85 = 4.67 (rad/s 2 )
- Vậy ta có gia tốc góc của các khâu là:
+ ε1 = 0 (rad/s 2 ) : Do quay điều tại A
+ ε2= ε3 = 12.66 (rad/s 2 )
+ ε4 = 4.67 (rad/s 2 )
+ ε5 = 0 (rad/s 2 ).
- Nhóm 1: 2 khâu 3 khớp
+ Khâu EF (Khâu 5) + Khâu E (Khâu 4)
+ Khớp E + Khớp D + Khớp F
- Nhóm 2: 2 khâu 3 khớp
+ Khâu CD (Khâu 3) + Con trượt B (Khâu 2)
+ Khớp C + Khớp trượt B + Khớp bản lề B
- Nhóm 3:
+ Giá
+ Khâu dẫn (Khâu 1)
Trang 13Hình 7: Tách nhóm tĩnh định nhóm 1.
Hình 9: Tách nhóm
nhóm 3.
- Ta có phương trình cân bằng lực:
⃗P + ⃗R34n + ⃗R34t + ⃗R05 = 0
- Áp dụng phương pháp cân bằng momen tại E:
Hình 10: Phân tích lực trên thanh ED
- Tổng hợp momen là: ∑m E = R34n *0 + R34t *ED = 0
Suy ra: R34t *ED = 0 R34t *0.182 = 0
Trang 14 R34t = 0
Chọn tỉ lệ xích:
- μ F = 2 đơn vị: (mm N )
Biểu diễn họa đồ:
- Vẽ ⃗P= 15002 = 750 (mm) Theo phương từ phải qua trái và có độ lớn
750 (mm) là đoạn biểu diễn của lực ⃗P
- Vẽ ⃗R34n cùng phương ED có độ lớn chưa xác định, đoạn P R34n đoạn biểu diễn cho ⃗R34n
- Vẽ ⃗R05 vuông góc với EF có độ lớn chưa xác định, đoạn P R05 là đoạn biểu diễn cho ⃗R05
+ Chú thích: ⃗R34n bắt đầu vẽ từ điểm ngọn của ⃗P và ⃗ R05 vẽ từ điểm cuối của ⃗P
Hình 11: Họa đồ của P, R34n và R05 với μ F = 2
Đo kích thước trên họa đồ ta được:
- Độ dài P là 750 mm
- Độ dài R34n là 750.07 mm
- Độ dài R05là 6.64 mm
Tính độ lớn của R n và R :
Trang 15- Độ lớn của R05là: R05= 6.64*2 = 13.28 (N)
Tìm điểm x = ? (Khoảng cách từ E đến R05).
Hình 12: Nhóm tĩnh định nhóm 1.
- Phương trình momen tại điểm E:
∑m E = R45n *0 + R05*x – P*y = 0
- Ta có: P = 1500N và y = 100mm theo PA06
- Suy ra: 13.28*x – 1500*0.1= 0
x = 1500∗0.113.28 = 11.3 (m)
Vậy khoảng cách từ điểm E đến R05 một đoạn bằng 11.3 (m).
- Vì khoảng cách điểm x tính được quá lớn, khó vẽ trên khâu 5 nên
ta chọn vị trí tương đối trên hình là điểm đặt cho R05.
Hình 13: Phân tích lực nhóm tĩnh định nhóm 2.
- Phân tích:
+ Phản lực ⃗R43 đặt tại
điểm D có độ lớn bằng ⃗R34 ( R43=R34¿nhưng ngược chiều nhau
+ ⃗R12 đặt tại B có phương vuông góc với CD (phương vuông góc với đường trượt), chiều giả định và độ lớn chưa xác định
+ ⃗R03 đặt tại C với phương, chiều giả định và độ lớn chưa biết.
- Ta có phương trình cân bằng lực:
⃗R03 + ⃗R43 + ⃗R12 = 0
Trang 16R03 R43 R12
- Ta có: Theo định luật 3 Newton ⃗R34 = - ⃗R43
Độ lớn R34=¿ R43 = 1500.14 N
- Phương trình cân bằng momen tại B:
∑m B =R12*0 + R32*x2= 0 + R32 là lực tác dụng vào con trượt có phương vuông góc với đường trượt
+ Đặt x2 là khoảng cách từ R32 đến tâm con trượt (B)
- Suy ra: R32*x2= 0
x2= 0 (m)
Vậy R32 dời lại điểm ngay điểm B.
Hình 14: Vẽ lại R
Suy ra tổng các lực tác dụng vào điểm B bằng 0.
- Kết luận: ⃗R32 = - ⃗R12
R12 ⊥ CD
- Viết phương trình momen cho điểm C: (Với CB = 361.97)
∑m C = R43*0.2674 – R12*0.36197 = 0
- Suy ra: 1500.14*0.50232 – R12*0.36197 = 0
R12= 1500.14∗0.502320.36197 =¿ 2081.80 (N)
Vậy R12 = 2081.80 (N)
Biểu diễn họa đồ:
- Vẽ ⃗R12 = 2081.803 =¿693.93(mm) vuông góc với CD và có độ lớn 693.93 (mm) đoạn biểu diễn cho ⃗R12.
- Vẽ ⃗R43 = 1500.143 =¿ 500.046 (mm) bằng cách quay ⃗R34 một góc 180°
và có độ lớn 500.046 (mm), đoạn biểu diễn cho ⃗R43.
Trang 17- Vẽ ⃗R03 bằng cách nối từ ⃗R12với ⃗R43 lại với nhau, đoạn ⃗R12⃗R43 là đoạn
biểu diễn cho ⃗R03
Hình 15: Họa đồ của ⃗R12, ⃗R43và ⃗R03 với μ F = 3
Đo kích thước trên họa đồ ta được:
- Độ dài ⃗R12 là 693.93 mm
- Độ dài ⃗R43 là 500.064 mm
- Độ dài ⃗R03là 257.08 mm.
Tính độ lớn của R 03 :
- Độ lớn của R03 = 257.08*3 = 771.24 (N)
Hình 16: Phân tích lực nhóm tĩnh định nhóm 3.
- Ta có phương trình cân bằng lực:
⃗R01 + ⃗R21 = 0
- Suy ra: ⃗R01 = - ⃗R21
Trang 18- Mà ta có: Theo định luật 3 Newton ⃗R12 = - ⃗R21
- Độ lớn:R12=¿ R21 = 2081.79 (N)
- Kết luận:
R01=¿R12 =R21 = 2081.79 (N)
BẰNG HAI PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỰC VÀ DI
CHUYỂN KHẢ DĨ.
phân tích lực
khâu dẫn.
∑ M A = 0 M cb = R21*AK M cb = 2081.79*0.12974
= 270.1 (N.m)
Vậy M cb quay cùng chiều kim đồng hồ và cùng chiều với ω1.
di chuyển khả dĩ.
- Nội dung phương pháp: Lực cân bằng trên khâu dẫn cũng chính là
lực cân bằng với tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu (kể cả lực quán tính) Theo nguyên lí di chuyển khả dĩ như ta đã biết.“ Trong một hệ lực cân bằng, tổng công suất tức thời của tất cả các lực bằng không trong mọi di chuyển khả dĩ”.
- Điều kiện cân bằng của hệ lực tác dụng lên cơ cấu:
⃗M Cb*ω1+ ⃗P *⃗v G = 0 ⃗M Cb*2π- 1500*0.83 = 0 ⃗M Cb = 1500∗0.832 π = 198.14 (N.m)
( M cb cùng chiều với ω1)
- Giá trị trung bình của momen cân bằng tính từ hai phương pháp trên:
1
Trang 19- Sai số tương đối giữa hai phương pháp tính là:
δ = ¿198.14−270.1∨ ¿
M tb¿*100%= ¿198.14−270.1∨ ¿
234.12¿*100% = 0.307%
( δ < 10% sai số có thể chấp nhận được).
Kết quả tính toán tương đối chính xác có thể chấp nhận được
Nhận xét của CBHD Sinh viên thực hiện
……… Nguyễn Duy Khánh
………
………
Tài liệu tham khảo:
[1] Bài giảng học phần Cơ học máy_CN142 Thầy Nguyễn Văn
Long.
[2] Giáo trình Cơ học máy Thầy Lại Khắc Liễm trường Đại học
Quốc gia TP HCM.