Giáo trình nguyên lý máy

Giáo trình nguyên lý máy Giáo trình Nguyên Lý Máy dành cho sinh viên Chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy Giáo trình nguyên lý máy Giáo trình Nguyên Lý Máy dành cho sinh viên Chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy Giáo trình nguyên lý máy Giáo trình Nguyên Lý Máy dành cho sinh viên Chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy Giáo trình nguyên lý máy Giáo trình Nguyên Lý Máy dành cho sinh viên Chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy Giáo trình nguyên lý máy Giáo trình Nguyên Lý Máy dành cho sinh viên Chuyên ngành Cơ khí chế tạo máy

Trang 1

HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien

-Bàitoá phântch: xácđịnhcácđ ctrưngcấ trúc, ộngh cvàđ nglựch c

củ cơcấ đãchotrước, từđ suyratnhnănglàmviệccủ chúng Bàitoá bao

g mphântchcấ trúc, phântchđ ngh cvàphântchđ nglựch ccủ cơcấ

Trang 2

§2 Đốitượngmônh c

Víd :

+ Cơcấ b nhrăngd ngtruyề chuyể đ ngquay từtrụcchủđ ngsang trục

bịđ ng

-Từcácđịnhnghĩatrên, tathấy: ốitượngcủ mônh clàcơcấ vàmáy

-Cơcấ : Cơcấ làtậ hợpnhữngvậtthểchuyể đ ngtheoquyluậtxácđịnh, cónhiệmvụbiế đ ihay truyề chuyể đ ng

+ Cơcấ tayquay con trượtd ngbiế đ ichuyể đ ngquay thànhchuyể

đ ngtịnhti nkhứh i

-Máy: Máylàtậ hợpnhữngcơcấ , cónhiệmvụbiế đ ihay sửd ngcơnăng

đ làmracôngcóích

Víd :

+ Độngcơn

+ Máyb ongang

Trang 3

-Phânloạimáy: tùynhiệmvụ máyđượcchialàmhailoạichính

+ Máynănglượng: nhiệmvụbiế đ icácd ngnănglượng

+ Máycôngtác: sửd ngcơnănglàmracôngcóích Máycôngtácd ngđthựchiệ cácquytrìnhcôngnghệkhácnhautrongsả xuất: biế đ ihình

d ng, kíchthước, vịtrí, trạngthái, …củ sả phẩmhay nguyênvậtliệ Vídmáytiệ , máyd t, …

+ Máytổhợp g mcácloạimáyđượcphốihợpvớinhauđ thựchiệ mộtnhiệmvụcụthển ođ

+ Máytựđ ng: cácđ ngtáccủ máyđượcthựchiệ mộtcáchtựđ ngb ngcáccơcấ củ chúng, khôngcầ sựcan thiệ trựctiế củ con người

-Nguyênlýmáykhôngnghiêncứutấtcảcácloạimáyvàtấtcảcácvấ đ vềmáy

§3 Nôidung giá trình

Trang 4

§4 Vịtrímônh c

Nguyênlýmáylàmônh ck thuậtcơsởn iliề toá , lý, cơlýthuyếtvớicácmônk thuậtcơsởchuyênmônkhácnhưchi tiếtmáy, côngnghệchếtạ máy, …

§5 Tàiliệ thamkhả

Hướngd nthiếtkếmônh cNguyênlýmáy

4 ĐinhGiaTường, Nguyễ XuânL c, Trầ DoãnTiế

Nguyênlýmáy, Nhàxuấtb nĐạih cvàTrungh cchuyênnghiệ

5 Ye Zhonghe, LanZhaohuivàM.R Smith

Mechanisms and Machine Theory, Higher Education Press, 2001

6 Robert L Norton

Design of Machinery, McGraw-Hill International Editions

7 John J Uicker, Jr., Gordon R Pennockand Joseph E Shigley

Theory of Machines and Mechanisms, 3rd Ed., Oxford University Press, 2003

8 Arthur G Erdman, George N Sandorand Sridhar Kota

Mechanism Design: Analysis and Synthesis-Vol 1, 4thEd., Prentice Hall, 2001

9 И И APTOБOЛEBCKИЛЙ

TEOPИЯMEXAHИЗMOB ИMAШИH, HAYKA

Trang 5

Retaining Ring

Plain

Beari

1 Chi tiếtmáyvàkhâu

§1 Địnhnghĩavàkháiniệmcơbản

Trang 6

-Khâu: trongcơcấuvàmáy, toà bộnhữngbộphậncóchuyểnđộngtươngđối

+ Giữahaikhâutrongmặtphẳng →3 btd: Tx, Ty, Qz

+ Giữahaikhâutrongkhônggian→6 btd: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz

z

Trang 7

-Nốiđộng: ểtạothànhcơcấu cáckhâukhôngthểđểrờinhaumàphảiđượcliênkếtvớinhautheomộtquycáchxácđịnhn ođ saochosaukhinốinhaucáckhâuvẫncòncókhảnăngchuyểnđộngtươngđối→nốiđộngcáckhâu

Trang 9

-Đểthuậntiệnchoviệcnghiêncứu cáckhớpđượcbiểudiễntrênnhữnghình

vẽbằngnhữnglượcđồquyước

4 Lượcđ

-Cáckhâucũngđượcthểhiệnqua cáclượcđồđơngiảngọi àlượcđồkhâu

A B C

-Trênlượcđồkhâuphảithểhiệnđầyđủcáckhớpđộng, cáckíchthướccóảnh

hưởngđếnchuyểnđộngcủakhâuvàchuyểnđộngcủacơcấu

Trang 10

-Chuỗiđộng: nhiềukhâunốivớinhautạothànhmộtchuỗiđộng

o Chuỗiđộngkhônggian

-Cơcấu cơcấulàmộtchuỗiđộngcómộtkhâucốđịnhvàchuyểnđộngtheoquyluậtxácđịnh Khâucốđịnhđượcgọi àgiá

-Phânloạicơcấu tươngtựnhưđốivớichuỗiđộng

-Bậctựdo (btd) củacơcấulàsốthôngsốđộclậpcầnthiếtđểxácđịnhhoàtoà vịtrícủacơcấu n cũnglàsốkhảnăngchuyểnđộngtươngđốiđộclập

kkpR

1 khâuđểrờitrongkhônggiancó6 btd→btdtổngcộngcủankhâuđộnglà

Khớploạikhạnchếkbậctựdo Nếugọipklàsốkhớploạikchứatrongcơ

cấu→tổngcácràngbuộcdo pkkhớploạikgâynênlàk.pk Do đ

Trongthựctế, sốràngbuộcthườngnhỏhơngiátrịtrên

vìtrongcơcấutồntạicácràngbuộctrùng

Trang 11

→3 ràngbuộctrùng Ràngbuộctrùngchỉxảyraởkhớpđ ngkíncủ cơcấ

5

1

RkpR

Trang 12

-Chọnhệquychiếugắnvớigiá

-Chưađ ngkhớpA, khâu1 cókhảnăng:

1 2

Ox Oz

Oy

A

B

O C

1 2

-ĐóngkhớpA, khâu1 cókhảnăng:

→Bậctựdo củacơcấu

btd

W =3×2−(2×3−1)=1

Trang 13

-Khithêmkhâu5 và2 khớpE, Fvà

-Chúý khâu5 khôngcótácdụnggìtrongchuyểnđộngcủacơcấu ABCD

-Nếubỏkhâu5 ra, cơcấutrởthànhcơcấu4 khâubảnlềvớibtdbằng1

+ thêmkhâu5 ( EF ) → thêm3 bậctựdo

+ thêm2 khớploại5 ( E, F) → thêm4 ràngbuộc } → thêm1 ràngbuộc

-Gọir làsốràngbuộcthừacótrongcơcấu btdcủacơcấuphẳng

-Trongcơcấuhìnhbìnhh nhởtrên, r = 1, và W =3×4−(2×6−1)=1btd

)2

(

3n p5 p4 r

Trang 14

§2 Bậctựdo củacơcấu

1 ω

A

B C D

-Trongthựctế, cơcấubênchỉcó1 btdvìchuyểnđộnglăncủacon lăn2 quanh

khớpBkhôngànhhưởngđếnchuyểnđộngcóíchcủacơcấunênkhôngđược

kểvà bậctựdo củacơcấu

-Btdthêmvà màkhônglàmảnhhưởngđếnchuyểnđộngcủacơcấugọi àbtd

thừa kýhiệulàs

-Trởlạicơcấucam ởtrên W =3×3−(2×3+1−0)−1=1btd

§2 Bậctựdo củacơcấu

Tómlại, côngthứctnhbtd

-đốivớicơcấukhônggian

-đốivớicơcấuphẳngtrừcơcấuchêm

1

06

k

kpn

W

srppn

W =3 −(2 5 + 4 − )−

Trang 15

1 L3

2

Wkhâu dẫn nhóm có btd=0

02

3 − 5 =

= n pW

Trang 16

III Nguyêntắctáchnhómtĩnhđịnh

§3 Nhómtĩnhđịnh

Khitáchnhómtĩnhđịnhphảitheonguyêntắcsau

+ Chọntrướckhâudẫnvàgiá

+ Saukhitáchnhóm, phầncònlạiphải à1 cơcấuhoà chỉnhhoặckhâudẫn+ Táchnhữngnhómởxakhâudẫntrướcrồidầnđếnnhữngnhómởgầnhơn+ Khitáchnhóm, thửtáchnhữngnhómđơngiảntrước, nhómphứctạpsau

Vídụ: Táchnhómtĩnhđịnhcơcấuđộngcơdiezen, cơcấubơmoxy

A B

C D E

E F

5 4

C D

E F

C D

E 3

Trang 17

A

B

C

D E F G

1

2

4 3

D E 5

C

D E F 3

5 F G 4

A

B

C 1

2

4 3

5 A

-Trongcơcấuphẳng, thườngcókhớpcaoloại4, đểtáchthànhnhữngnhóm

tĩnhđịnhnhưnhữngcơcấuphẳngtoà khớpthấp→phảithaythếcáckhớpcaothànhnhữngkhớpthấpnhưngvẫnđảmbảođượcchuyểnđộngcủacơcấu

btd1)221(2

=W

Trang 18

+ quyluậtchuyểnđộngkhôngđổi

-Nguyêntắc: ùng1 khâuhaikhớpbảnlềvàđặtcácbảnlềtạitâmcong củacác

thànhphầnkhớpcaotạiđiểmtiếpxúc

-Vídụ: Thaythếkhớpcaobằngkhớpthấpởcơcấucam cầnlắcđ ybằng

-Sựthaythếkhớpcaobằngkhớpthấpkhôngphảichỉđểxemxétnhómtĩnhđịnh

màviệcphântchđộnghọccơcấuthaythếchobiếtcảvềđịnhtnhcũngnhư

địnhlượngcủacơcấuthaythếtạivịtríđangxemxét

Trang 19

Theory of Machine 2.02 Kinematic Analysis of Mechanisms

§1 Đạicương

Phântchđộnghọccơcấulànghiêncứuquyluậtchuyểnđộngcủacơcấukhiđã

biếttrướclượcđồđộngcủacơcấuvàquyluậtchuyểnđộngcủakhâudẫn

Trang 20

§1 Đạicương

III Phươngphá

-Phươngphá đồthị, phươngphá họađồvéctơ

Ưuđiểm

+ Đơngiản cụthể, ễnhậnbiếtvàkiểmtra

Nhượcđiểm

+ Thiếuchínhxácdo cósaisốdựnghình, saisốđọc, …

+ Phươngphá đồthị, kếtquảchoquanhệgiữamộtđạilượngđộnghọctheomộtthôngsốnhấtđịnhthườnglàkhâudẫn

+ Phươngphá họađồvéctơ, kếtquảkhôngliêntục, chỉởcácđiểmrờirạc

2 2 1 1

1 2

2 1

1 1

sinarcsinsin

sin

)()()

(

l

el

lel

ftt

t

ϕ ϕ

ϕ ω

ϕ ϕ

))(()

x

với

§2 Phântchđộnghọccơcấuphẳngbằngphươngphá giảitch

Xétcơcấutayquay -con trượtlệchtâmcóvịtríđangxétnhưhìnhvẽ

2 1 2 1 1

2 1 1 1 1

cos

coscos

)cos(

)(

)tancos(sin)

(

ϕ

ϕ ϕ

ϕ ϕ ω

ϕ ϕ ϕ ω

l

ll

taa

ltvv

C C C C

Trang 21

Cho: lAB, lBC, lCD, lDA, ω1hằng sốXác định: φ3, ω3, ε3

4

5 6 7 8

Xây dựng đồ thịφ3 = φ3( φ1)

§3 Phântchđộnghọccơcấuphẳngbằngphươngphá đồthị

Xétcơcấu4 khâubảnlềcóvịtríđangxétnhưhìnhvẽ

O

1

ϕ

2 2

ϕ

ϕ d d

3 1 3

ϕ ω ϕ

ϕ ϕ ϕ ω

d

dd

ddt

3 1 3

3

ϕ

ϕ ω ϕ

ϕ ω ω

ε

d

dd

ddt

Trang 22

+ HaiđiểmA, Bkhácnhaucùngthuộcmộtkhâuđangchuyểnđộngsong phẳng

+ HaiđiểmA1, A2trùngnhau, thuộchaikhâuđangchuyểnđộngsong phẳngtươngđốiđốivớinhau

A B

vr =r +r

1 1

2 A A A

vr =r +r

+ HaiđiểmA, Bkhácnhaucùngthuộcmộtkhâuđangchuyểnđộngsong phẳng

+ HaiđiểmA1, A2trùngnhau, thuộchaikhâuđangchuyểnđộngsong phẳngtươngđốiđốivớinhau

§4 Phântchđộnghọccơcấuphẳngbằngphươngphá họađồvéctơ

n BA

lvl

BAa

/

//

2 2ω

l

ABa

ετ

1

1 0

2

90//

A A

A k

A A

v

theoquay

va

ω

ωr

rr

τ BA n BA A BA A

ar =r +r =r +r +r

r A k

A A A

a

1 1 1 2

rrr

Trang 23

m n

mm

′++

′

=++

′+

′

=

+++

=

rLrrLr

rLrrr

1 1

2 1

′+

′

=+

++

?

2 1

2

Điềukiệnđểgiảimộtphươngtrìnhvéctơ

C

D

E

1ω

Vídụ: Chocơcấu4 khâubảnlềtạivịtrínhưhìnhvẽ Tayquay 1 quay đềuvớivận

tốcg cω1 Xác địnhvận tốc, giatốc điểm B, C, Evàgiatốc góc khâu 2, 3

Trang 24

CD

⊥

d ′

n B

a3r

a2r

Vídụ: Chocơcấuculí tạivịtrínhưhìnhvẽ Khâudẫn1 quay đềuvớivậntốcg c

ω1 Xác địnhω3, ε3, vD, D

Trang 25

Theory of Machine 3.02 Force Analysis of Mechanisms

1 Ngoại ực

-Đểgiảiquyếtb itoá hệlựckhôngcânbằng→d ngnguyênlýD’Alambert

Nếungoàinhữnglựctácdụnglênmộtcơhệchuyểnđộng, tathêmvà

đ nhữnglựcquá tnhvàxemchúngnhưnhữngngoại ựcthìcơhệ

đượcxemlàởtrạngtháicânbằng, khiđ cóthểd ngphươngphá tĩnh

-Cơcấulàmộtcơhệchuyểnđộngcógiatốc, tứcngoại ựctácdụnglêncơ

cấukhôngtriệttiêunhau→khôngthểd ngphươngphá tĩnhhọcđểgiải

Trang 26

+ Thànhphầnma sát: song songvớiphươngchuyểnđộngtươngđối

§1 Phânloại ực

3 Nội ực

-Lựctácdụnglẫnnhaugiữacáckhâutrongcơcấu(phảnlựcliênkết)

-Tạimỗitiếpđiểmcủathànhphầnkhớpđộng, phảnlựcn ygồmhaiphần+ Thànhphầná lực: vuôngg cvớiphươngchuyểnđộngtươngđối

-Đểtnhphảnlựckhớpđộng→táchcơcấuthànhcácchuỗiđộnghở, trênđ

phảnlựcởcáckhớpchờlàngoại ực: viếtcácphươngtrìnhlựcchochuỗi

-Muốngiảicácb itoá á lựckhớpđộng

+ Sốẩnchứatrongchuỗiđộng: phụthuộcvà sốlượngvàloạikhớpđộng

§2 Điềukiệntĩnhđịnh

Đâylàđiềukiệntĩnhđịnhcủab itoá

sốphươngtrìnhlựclậpđược= sốẩnchứatrongcácphươngtrình

-Giảsửtáchtừcơcấuramộtchuỗiđộngnkhâu, pkkhớploạik

+ Sốphươngtrìnhlậpđược: 6nphươngtrình

xr

Trang 27

x

yz

x

yz

y

R

xz

R

x

zR

rr

rrr

xy

?

|

| Rr

Rr

Nhưvậy, khớploạikchứakẩn→tổngsốẩntrongchuỗi à

-Điềukiệnđểgiảiđượcb itoá

-Đốivớicơcấuphẳngđiềukiệnđểgiảiđượcb itoá : 3n−2p5−p4=0

→Đểxácđịnhcácphảnlựckhớpđộng, taphảitáchcơcấuthànhnhữngnhóm

tĩnhđịnhvàviếtphươngtrìnhlựcchotừngnhómn y

-Đểtnhphảnlựckhớpđộng→táchcơcấuthànhcácchuỗiđộnghở, trênđ

phảnlựcởcáckhớpchờlàngoại ựcvàviếtcácphươngtrìnhlựcchochuỗi

∑

= 5

1 k kPk

sốphươngtrìnhlựclậpđược= sốẩnchứatrongcácphươngtrình

6k kPkn

06

Trang 28

00

OZ OZ

Y X

M

Phay

MF

rr

§3 Xácđịnhá lựckhớpđộng

-Cácbướcxácđịnhá lựckhớpđộng

+ Táchcáckhâutrongnhómtĩnhđịnh

Đặtcácá lựckhớpđộngvàcácngoại ựclênkhâu

+ Viếtcácphươngtrìnhcânbằnglựcchotừngkhâu

+ Giảicácphươngtrìnhviếtchocáckhâuthuộcmộtnhómtĩnhđịnh

Giảichocácnhómởxakhâudẫntrước(ngượclạivớib itoá độnghọc)

3P

03Rx23R

B

C

2M

2P

12Rn

n

R32

32R

2

Ph

12R

Trang 29

=

∑

=++

=

∑

00

13 3 03 3

23 03 3

P

C M R x PhM

RRPP

r

rrrr

−

=

∑

=++

=

∑

00

2 2 32 2

32 12 2

P BC

B M R l PhM

RRPP

r

rrrr

1 1 21

21h Ph M M 0 M R h Ph MR

1

Pr

cb

Pr

Trang 30

2 Phươngphá dichuyểnkhảdĩ

-Moment (lực) cânb ngtrênkhâud nlàmoment (lực) cânb ngtấtcảcáclực(kểcảlựcquá tnnh) tácd nglêncơcấ →tổngcôngsuất ứcthờicủtấtcảcáclựctácd nglêncơcấ b ngkhông

-Theo nguyênlýdichuyể khảdĩ

i P

N

i M

Vr

k i

i k i i

M

rr

rrrr

r

⇒

=+

ω

cb i

i k i i

P

rr

rrrr

r

⇒

=+

∑NP i NM i

k i i i

Nr = r r

k i i

N

i rω r

Trang 31

4 MA SÁT

-Ma sátlàmộthiệ tượngphổbiế trongtựnhiênvàk thuật

-Ma sátvừacólợivừacóh i

+Hại: giảmhiệ suấtmáy, làmn ngmáy, làmmònchi tiếtmáy, …

+Lợi: mộtsốcơcấ hoạtđ ngdựatrênnguyênlýma sátnhưphanh, đai, …

→Nghiêncứutácd ngcủ ma sátđ tmcáchgiảmmặt ách ivàtậ d ngmặtcóíchcủ ma sát

§1 Đạicương

Trang 32

2 Nguyênnhâncủ hiệ tượngma sát

-Nguyênnhâncơh c

§1 Đạicương

3 Lựcma sátvàh sốma sát

AB

Trang 33

§1 Đạicương

AB

4 ĐịnhluậtCoulomb vềma sáttrượtkhô

-Lựcma sátcựcđ ivàlựcma sátđ ngtỉ ệvớiphả lựcphá tuyế

NfF

d d

+ vậ tốctươngđ igiữahaib mặttiế xúc

-Đốivớiđasốvậtliệ , ệsốma sát ĩnhlớnhơnh sốma sátđ ng ft> fd

§1 Đạicương

Trang 34

ϕ α

α α

≥

=

≥

≥tantan

cossin

f

PfP

→Kháiniệmmặtn nma sát

§2 Ma sáttrênkhớptịnhti n(ma sáttrượtkhô)

AB

≥ QP

+ Điề kiệ tựhãm

o α+ϕ = π/ 2 P→∞ khôngthểthựchiệ đượclựcPlớnnhưvậy

o α+ ϕ> π/ 2 tan (α+ϕ) < 0 →Pn mtheochiề ngượclại

→Điề kiệ tựhãm

2

π ϕ

A

II Ma sáttrênmặtphẳngnghiêng

-TrườnghợpAđilêntrênmặtphẳngnghiêng

Trang 35

o α-ϕ = 0 Q→∞ khôngthểthựchiệ đượclựcQlớnnhưvậy

o α-ϕ < 0 tan (α-ϕ) < 0 →Qn mtheochiề ngượclại

→Điề kiệ tựhãm α≤ϕ

)tan(α−ϕ

Q

Nr Rr

ϕ α

B

-TrườnghợpAđixuốngtrênmặtphẳngnghiêng

Q

P

III Ma sáttrênrãnhchữV

Trang 36

cos2QN

QN

FP

2

-Cấ tạ renví

IV Ma sáttrênkhớprenví

rentam giác renvuông renhìnhthang rentrong

444444444

44444444

1

renngoài

Trang 37

Mr

-Ma sáttrênrenvuông

tb

d

tπ

→Bàitoá vậtchuyể đ ngtrênmặtphẳngnghiêng P= Qtan(α±ϕ)

)tan(α±ϕ

Mr

-Ma sáttrênrentam giác

λ arctan=

)tan(

ϕα

QP

tb ms

Trang 38

-So sánhrentam giácvàrenvuông

+ Moment cầ thiếtđ vặ chặtvà trênren

vuông< trênrentam giác

→d ngrenvuôngđ truyề đ ng

∆

⊥ = tb + < tb + ′ = ms

+ Moment cầ thiếtđ thá ratrênrentam

giác> trênrenvuông

→d ngrentam giáctrongcácmốighé tĩnh

⊥

∆ = tb − > tb − ′ = ms

-Khớpquay d ngnhiề trongmáymóc, ọi àổtrục

-Cóhailoạiổtrục

+Ổđỡ: chịulựchướngkính(vuôngg cvớitrụcquay)

+Ổchặ : chịulựchướngtrục(song song đườngtâmtrục)

-Ổchịucảhailựchướngkínhvàhướngtrụcg i àổđỡchặ

§3 Ma sáttrênkhớpquay (ma sáttrượtkhô)

ω

Qr

Qrω

Trang 39

NF

,(

f

ffrQfQRM

=

⇒

Rf

fF

RfN

2 2

1

11

A

§3 Ma sáttrênkhớpquay (ma sáttrượtkhô)

Qr

Rr

BA

Trang 40

Mr

PrQ r

RrO

ρ

Mr

PrQ r

RrO

b

ρ

Mr

PrQ

r

RrO

2 rr

Qp

rQdrrrr

QdS

p

1 2 2 2

1 2 2

22

rQfdNf

1 2 2

rQfrdrrr

rQfrdF

1 2 2

2 2

1 2 2

22

3 1 3 2 2

1 2 2

2

3

22

2

1 2

rrQfdrrr

rQfdMM

r

r r

Tiêu đề	Giáo trình nguyên lý máy
Tác giả	Nguyen Tan Tien
Trường học	HCM City University of Technology
Chuyên ngành	Mechanical Engineering
Thể loại	Giáo trình
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	144
Dung lượng	12,63 MB