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 ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TRƯỜNG BÁCH KHOA
….….
BÀI TẬP LỚN MÁY BÀO NGANG
Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Long
Sinh viên thực hiện : Dương Văn Tân
Cần thơ: 03/2023
Trang 2LỜI CẢM ƠN
“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
Dương Văn Tân.
Trang 3MỤC LỤC
Cơ học máy_CN142
BÀI TẬP LỚN SỐ 1 - ĐỀ C
I 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 11
1. Tách nhóm tĩnh định (nhóm A-xua) 11
2 Tính áp lực khớp động 12
2.1 Áp lực khớp động nhóm 1 12
2.2 Áp lực khớp động nhóm 2 14
2.3 Áp lực khớp động nhóm 3 (giá và khâu dẫn) 16
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… 17
Trang 4
BÀI TẬP LỚN SỐ 1 - ĐỀ C
Stt: 11 Phương án số: 11
Sinh viên: Dương Văn Tân MSSV: B2004152
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 =182 mm
a=581 mm , ω1=2 π rad/s , ⃗P=¿ 2000 N , y=¿110 mm
Góc hợp bởi tay quay và phương ngang: γ=11× 50= 55°
SỐ LIỆU C
11 2000 110
Hình 1: Họa đồ của cơ cấu.
Nhiệm vụ:
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
I XÁC ĐỊNH VẬN TỐC, GIA TỐC ĐIỂM G TRÊN CƠ CẤU,
VẬN TỐC GÓC, GIA TỐC GÓC CÁC KHÂU.
1 Bài toán vận tốc:
Phương trình hợp vận tốc của điểm B3:
⃗V B3 = ⃗V B2 + ⃗V B3B2
Ta có:
⃗V B3 ⃗V B2 ⃗V B3B2
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 B2
- Vẽ pb3 bằng cách từ p vẽ một đường thẳng sao cho ⊥CB đoạn biểu diễn vận tốc v B 3
- v B3 B2 được xác định khi nối đoạnpb2 và pb3.
Hình 2: Họa đồ vận tốc μ V = 0.001
Đo kích thước trên họa đồ ta được:
- Độ dài pb2 là 720 mm
- Độ dài pb3 là 651.1 mm
- Độ dài b3b2 là 307.36 mm.
Trang 6 Tính độ lớn của vận tốc:
- V B 3 = 651,1*0.001 = 0.651 (m/s)
- V B 3B2 = 307.36*0.001 = 0.307 (m/s)
Tính ω3:
- Ta đo CB trên họa đồ cơ cấu được 390.32 (mm)
-ω3 = V B3
CB = 0.390320.651 = 1.66 (rad/s)
Suy ra:
V D = ω3*CD = 1.66*0.606 = 1.00 (m/s)
Biểu diễn v D trên họa đồ:
- Vẽ d = 0.0011.00 = 1000 (mm) theo hướng b3 với độ lớn 1000 (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:
⃗
V E = ⃗V G ⃗V D ⃗V ED
Phươn
g Theo phươngEF ⊥CD ⊥ ED
Trang 7 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 970.44 mm
- Độ dài v d e là 169.67 mm.
Tính độ lớn của vận tốc:
- V E = 970.44*0.001 = 0.97 (m/s)
- V ED = 169.67*0.001 = 0.17(m/s)
Ta có: V E= V G = 0.97 (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 = 0.1820.17 = 0.93 (rad/s)
- Vậy ta có vận tốc góc của các khâu là:
+ ω1 = 2π (rad/s)
Trang 8+ ω2 = ω3 = 1.66 (rad/s) : Do con trượt, trượt trên thanh culit quay cùng vận tốc góc
+ ω4 = 0.93 (rad/s)
+ ω5 = 0 (rad/s) : Do khâu 5 ở trên hình là tịnh tiến.
2 Bài toán gia tốc:
Phương trình gia tốc của điểm B:
⃗a
B3
n + ⃗a B 3 t = ⃗a B2 n + ⃗a k B3 B2 + ⃗a r B3 B2
Ta có:
a B3 n a B3 t a B2 n a B3B2 k a B3B2 r
Phươn
g ( từ B về C) BC ⊥ BC ( từ B về A) BA
v B3 B2 quay 90 °
=1,66 2*0.39032
= 1.07 (m/ s2 ¿ ε3*CB
ω12*AB
= (2π¿¿ 2
*0.115
= 4.54 (m/ s2 ¿
2 ω2¿v B3B2
=2*1,66*0.30 7
= 1.01 (m/ s2 ¿
?
Chọn tỉ lệ xích:
- μ a = 0.01 đơn vị: (m/s mm2 )
Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Lấy điểm p’ làm điểm cực
- Vẽ an
B3= 1.070.01 = 107 (mm) theo hướng từ B về C với độ lớn 107 (mm)
đoạn p’ an B3 là đoạn biểu diễn gia tốc a n
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 a n
B2.
- Vẽ ak
B3B2= 1.010.01 = 101 (mm) theo hướng v V 3 B2 (≡CD) sau đó quay một
góc 90° với độ lớn 101 (mm) đoạn an B2 a k 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 a k B3B2 a r B3B2 là đoạn biểu diễn gia tốc a r B3B2.
- Vẽ p ' b3' bắt đầu từ điểm p ' tới chỗ giao giữa ar B3B2 và a t B3 như trên hình
là đoạn biểu diễn gia tốc a B3 .
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 107 mm
- Độ dài p 'an B2 là 454 mm
- Độ dài ak B3B2 là 101 mm
- Độ dài at B3 là 294.81 mm
- Độ dài ar B3B2 là 303.55 mm
- Độ dài p ' b3' là 313.63 mm.
Tính ε3:
- Độ lớn gia tốc của at B3 là: a t B3 = 294.81*0.01 = 2.95 (m/s2)
-ε3 = a t B3
CB = 0.390322.95 = 7.56 (rad/s 2 )
Tìm gia tốc điểm D:
- a B 3 = 313.63*0.01 = 3.14 (m/ s2)
- Ta có: a a D
B3 = CD
CB
a D = a B3 ∗CD
CB = 3.14∗606390.32 = 4.87 (m/ s2).
Phương trình gia tốc của điểm E:
⃗
a E = ⃗a D n + ⃗a D t + ⃗a n ED + ⃗a t ED
Trang 10 Ta có:
a E a D n a D t a ED n a ED t
Phươn
Độ lớn
?
ω32*CD
=1.66 2*0.606
= 1.67 (m/ s2 ¿
ε3*CD
=7.56*0.606
=4.58(m/ s2 ¿
ω42*ED
= 0.93 2 *0.182
= 0.16 (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= 1.670.01 = 167 (mm) có phương cùng với a B 3 n và có độ lớn 167
(mm) đoạn p 'an D là đoạn biểu diễn gia tốc a D n
- Vẽ a D t = 4.580.01 = 458 (mm) bắt đầu từ a D n theo phương ⊥DC có độ lớn
458 (mm) đoạn a D n a D t là đoạn biểu diễn gia tốc a D t
- Vẽ a ED n = 0.160.01 = 16 (mm) bắt đầu từ d ' theo phương từ E về D có độ lớn
16 (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 có độ 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 '
Trang 11Hình 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 487 mm
- Độ dài a D n là 167 mm
- Độ dài a D t là 458 mm
- Độ dài a ED n là 16 mm
- Độ dài a ED t là 83.88 mm
- Độ dài a E là 470.97 mm
Tính độ lớn gia tốc của a E và a ED t :
- Độ lớn gia tốc của a E là: a E = 470.97*0.01 = 4.71 (m/s2)
- Độ lớn gia tốc của a ED t là: a ED t = 83.88*0.01 = 0.84 (m/ s2)
Tính ε4:
-ε4 = a t ED
ED = 0.1820.84 = 4.61 (rad/s 2 )
- Vậy ta có gia tốc góc của các khâu là:
+ ε1 = 0 (rad/s2 ) : Do quay điều tại A
+ ε2= ε3 = 7.56 (rad/s2 )
+ ε4 = 4.61 (rad/s2 )
+ ε5 = 0 (rad/s2 ).
II TÍNH ÁP LỰC TRÊN CÁC KHỚP
1 Tách nhóm tĩnh định (nhóm A-xua)
- 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 12 Tách nhóm tĩnh định:
Hình 7: Tách nhóm tĩnh định nhóm 1.
Hình 8: Tách nhóm tĩnh định nhóm 2 Hình 9: Tách nhóm tĩnh định
nhóm 3.
2 Tính áp lực khớp động
- 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 13 R34t = 0
Chọn tỉ lệ xích:
- μ F = 2 đơn vị: (mm N )
Biểu diễn họa đồ:
- Vẽ ⃗P= 20002 = 1000 (mm) Theo phương từ phải qua trái và có độ lớn
1000 (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 1000 mm
- Độ dài R34n là 1004.03 mm
- Độ dài R05 là 89.83 mm
Tính độ lớn của R34n và R05:
- Độ lớn của R34n là: R34n = 1004.03*2 = 2008.06 (N)
- Độ lớn của R05là: R05= 89.83*2 = 179.66 (N)
Tìm điểm x = ? (Khoảng cách từ E đến R05)
Trang 14Hình 12: Nhóm tĩnh định nhóm 1.
- Phương trình momen tại điểm E:
∑m E = R45n *0 + R05*x – P*y = 0
- Ta có: P = 2000N và y = 110mm theo PA11
- Suy ra: 179.66*x – 2000*0.11 = 0
x = 2000∗0.11179.66 = 1.22 (m)
Vậy khoảng cách từ điểm E đến R05 một đoạn bằng 1.22 (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.
2.2 Áp lực khớp động nhóm 2:
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 15R03 R43 R12
- Ta có: Theo định luật 3 Newton ⃗R34 = - ⃗R43
Độ lớn R34= ¿ R43 = 2008.06 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 R32 sau khi tính toán.
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 = 390.32 mm)
∑m C = R43*0.519 – R12*0.39032 = 0
- Suy ra: 2008.06*0.519 – R12*0.39032 = 0
R12= 2008.06∗0.5190.39032 = ¿ 2670.07 (N)
Vậy R12 = 2670.07 (N)
Biểu diễn họa đồ:
Chọn tỉ lệ xích:
- μ F = 3 đơn vị: (mm N )
- Vẽ ⃗R12 = 2670.073 =890.02(mm) vuông góc với CD và có độ lớn 890.02 (mm) đoạn biểu diễn cho ⃗R12.
- Vẽ ⃗R43 = 2008.063 = ¿ 669.35 (mm) bằng cách quay ⃗R34 một góc 180°
và có độ lớn 669.35 (mm), đoạn biểu diễn cho ⃗R43.
Trang 16- 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 890.02 mm
Trang 17- Độ dài ⃗R43 là 669.35 mm
- Độ dài ⃗R03 là 297.59 mm.
Tính độ lớn của R 03 :
- Độ lớn của R03 = 297.59*3 = 892.77 (N)
2.3 Áp lực khớp động nhóm 3 (giá và khâu dẫn):
Hình 16: Phân tích lực nhóm tĩnh định nhóm 3.
- Ta có phương trình cân bằng lực:
⃗R01 + ⃗R21 = 0
- Suy ra: ⃗R01 = - ⃗R21
- Mà ta có: Theo định luật 3 Newton ⃗R12 = - ⃗R21
- Độ lớn:R12= ¿ R21 = 2670.07 (N)
- Kết luận:
R01= ¿R12 = R21 = 2670.07 (N)
III TÍNH MOMENT CÂN BẰNG ĐẶT TRÊN KHÂU DẪN
BẰNG HAI PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỰC VÀ DI
CHUYỂN KHẢ DĨ.
1 Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp
Trang 18Hình 17: Phân tích lực của giá và khâu dẫn.
- Momen cân bằng tại A: (Với AK = 144.22 mm)
∑ M A = 0 M cb = R21*AK M cb = 2670.07*0.14422
= 385.07 (N.m)
Vậy M cb quay cùng chiều kim đồng hồ và cùng chiều với ω1.
2 Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp
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- 2000*0.97 = 0 ⃗M Cb = 2000∗0.972 π = 308.76 (N.m)
( M cb cùng chiều với ω1)
- Giá trị trung bình của momen cân bằng tính từ hai phương pháp trên:
M tb = 12*( 385.07 + 308.76) = 346.91 (N.m)
- Sai số tương đối giữa hai phương pháp tính là:
δ = ¿385.07−308.76∨M¿tb¿*100%= ¿385.07−308.76∨346.91¿ ¿*100% =
0.22%
( 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
……… Dương Văn Tân
………
………
Tài liệu kham khảo:
Trang 19[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.