LY THUYET DO AN docx

Môn học nguyên lý máy là một môn cơ sở, nền tảng của ngành cơ khí, vàđược giảng dạy ở hầu hết các trường Đại Học Kỹ Thuật.. Ở nước ta, từ nhữngngày đầu, môn học Nguyên lý máy đã được đưa

PHỤ LỤC



PHẦN MỞ ĐẦU trang 2 PHẦN 1: PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CƠ CẤU CHÍNH trang 4 PHẦN 2: TỔNG HỢP CƠ CẤU CHÍNH trang 6 PHẦN 3: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH trang 8 PHẦN 4: PHÂN TÍCH TĨNH HỌC CƠ CẤU CHÍNH tra 14 PHẦN 5: CƠ CẤU DẨN ĐỘNG trang 19 PHẦN 6: TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM trang 22 PHẦN 7: XÁC ĐỊNH MƠMEM QUÁN TÍNH CỦA

BÁNH ĐÀ trang 25

PHẦN MỞ ĐẦU

Trên thế giới hiện nay, cách mạng khoa học kỹ thuật phát triển với tốc độrất nhanh, không ngừng nâng lên những tầm cao mới Trong đó, phải kể đến các thành tựu trong lĩnh vực Cơ Khí Các máy móc cơ khí chính là những trang bị kỹ thuật, đặc trưng cho trình độ sản xuất, trình độ phát triển của mỗi quốc gia

Môn học nguyên lý máy là một môn cơ sở, nền tảng của ngành cơ khí, vàđược giảng dạy ở hầu hết các trường Đại Học Kỹ Thuật Ở nước ta, từ nhữngngày đầu, môn học Nguyên lý máy đã được đưa vào chương trình đào tạo sinh viên các trường Đại học kỹ thuật Hàng chục năm qua, nó đã không ngừng cải tiến, nâng cao, tiếp cận những thành tựu mới của khoa học kỹ thuật thế giới, phù hợp với tình hình sản xuất ở việt nam

Thiết kế môn học Nguyên lý máy là môn học giúp cho Sinh Viên củng cốlại kiến thức của môn học Nguyên lý-chi tiết máy, đồng thời nắm bắt được đầy đủ và hệ thống hơn về nguyên lý máy

Ngoài việc nắm chắc lý thuyết của môn học Nguyên lý máy, sinh viên còn phải biết tổng hợp kiến thức của toàn bộ môn học và những kiến thức liên quan của các môn học khác để giải quyết các vấn đề có tính kỹ thuật mà trong tương lai ở cương vị công tác của mình họ thường gặp Chính vì vậymôn học Thiết kế môn học Nguyên lý máy giúp cho sinh viên thực hiện được nhiệm vụ đó

TÓM TẮT ĐỀ BÀI:

SỐ LIỆU PHƯƠNG ÁN 5:

m2 : môđun tại vòng lăn của bánh răng 4 và 5

Z4 , Z5 : số răng của bánh răng 4 và 5

max : góc lắc lớn nhất của cần O4C

đ ,v , x : các góc của cam

lO4C : chiều dài cần lắc

k: hệ số về nhanh

H: hành trình làm việc

m3 : khối lượng khâu 3

Js3 : momen quán tính khâu 3

Js4 : moment quán tính khâu 4

m4 : khối lượng khâu 4

m5 : khối lượng khâu 5

XS : khoảng cách từ F đến trọng tâm khâu 5

YP : khoảng cách từ đầu bào đến tâm quay O2

h : khoảng cách từ khâu 5 đến tâm O5

1 : góc lắc khâu 3

PHẦN 1: PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CƠ CẤU CHÍNH

I MỤC ĐÍCH

Trong phần này ta nghiên cứu về những thành phần cơ bản về cấu tạo của cơ cấu như: các khâu, các khớp, các nhóm của cơ cấu để từ đó tìm ra đặc điểm chuyển động của cơ cấu như tìm số bậc tự do, xác định xếp loại

3

1 2

4

5

6



IV TÁCH NHÓM ATXUA

Khâu dẫn ( khâu 1): nhóm Atxua loại 1

 Nhóm I (khâu 2 và 3) : là nhóm Atxua loại 2

 Nhóm II: ( khâu 4 và 5 ) : là nhóm Atxua loại 2

Vậy: Cơ cấu chính của máy bào ngang là cơ cấu loại 2

PHẦN 2 : TỔNG HỢP CƠ CẤU CHÍNH

Xác định các thành phần của cơ cấu chính :

Vận tốc gốc khâu dẫn:

1 = 2n60*=2*60*/60= 6.28 (rad/s)rad/s))

Tính tốn chiều dài các khâu :

-Với hành trình của đầu bào H=550 mm, ta tính được chiều dài khâu O5 B:

-LO5B H 1062 5mm

15 s)in 2 550 2

30 s)in

-Ta cĩ: LO2O5=390 mm;ta xác định chiều dài khâu O2A:

=>LO2A=LO2O5*s)in150 =390*s)in150 =100.939mm

-Chọn LO2A=101 mm

-Theo đề bài,ta cĩ:

mm L

LBF

LBS

mm L

8 132 5 265

* 5 0 5

0 4

531 1062

* 5 0 5

0 5

3 5

5 265 1062

* 25 0 25

0 5

4

3 5

lO2O5 + lO2A < lO5B

 Vậy cơ cấu hoạt động bình thường

Từ các số liệu của đề bài ta có cơ cấu chính :

Tỉ lệ xích : µ = 0.009(mm m )

Khâu(đoạn

) Độ dài thực các khâu (mm)

Độ dài biểu diển các khâu

l

(chiều dài thật / chiều dài bản vẽ) – B2: vẽ đoạn O2O5 theo phương thẳng đứng

– B3: từ O5 vẽ một đường thẳng bất kì tạo với O2O5 một góc  / 2

– B4: từ O5 vẽ đoạn thẳng có chiều dài H/2, từ điểm mút đoạn thẳng nàyvẽ đường thẳng song song O2O5 cắt đường thẳng ở trên tại điểm B– B5: từ điểm B này vẽ đường thẳng theo phương ngang có chiều dài H, xác định được 2 vị trí biên

– B6: từ O2 vẽ đường thẳng vuông góc với O5B được điểm A

– B7: vẽ đường thẳng theo phương ngang và cách O5 một khoảng h, xác định được khâu 5

– B8: dựa vào tỉ số

B O

BF l l

5 ta xác định được BF

Thể hiện bản vẽ cơ cấu chính trên giấy A3 kèm theo

PHẦN 3: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH

– Dựa vào phần phân tích tổng hợp cơ cấu chính ta có được các vị trí củacác khâu và khớp được xác định trên bản vẽ

– Để xác định được vận tốc, gia tốc của các khâu các điểm trên khâu ta dùng phương pháp vẽ

– Dưới đây là các bước tiến hành tính toán và vẽ trên khổ A3 ,với tỷ lệ xích chiều dài cơ cấu tương ứng trên hình vẽ

Dựa vào bản vẽ cơ cấu chính ta tách ra 8 vị trí riêng

Xác định vận tốc tại các vị trí bằng phương pháp vẽ

Ở đây ta chỉ nêu cách vẽ chung cho 8 vị trí

3 A A A

5 3 5

+V A 3O5 : đặt tại A,phương O5B

 Vẽ họa đồ vận tốc cho điểm A 3 :

Chọn tỉ lệ xích:  = 0.04 m s

– Chọn p làm cực học đồ vận tốc

– Qua p vẽ đường thẳng pa2 vuông góc với O2A, trên đó xác định vectơ

(rad/s)Tìm lAO5 : xác định bằng cách đo trên họa đồ cơ cấu chính [= 0.04 (m/mm)]

V cùng phương, cùng chiều với V A3

Độ lớn: VB = 3.lBO5

 Xác định vận tốc điểm F :

B F B

V 5   5 (3)

6 5 6

– Từ cực họa đồ p kẻ đường thẳng py s)ong s)ong với FG, phương xác định véctơ VF 5 G6

V 5

(rad/s)

Với: lFB = lFB(BV)* 

VF5B = v*bf5

Kết luận: khâu 5 đầu bào chuyển động tịnh tiến với vận tốc VF5 = f.v

 Xác định vận tốc điểm S 3 :

VS3 = 3 *OO 5 S 3

 Xác định vận tốc điểm S 4:

 VS4 = v*ps)4 (với s)4 là trung điểm của b3f5 ).

 Xác định vận tốc điểm S 5:

VS5 = VF5

 Bảng trị số vận tốc gốc các điểm :

Bảng trị số vận tốc trọng tâm các khâu:

m 2

Gia tốc điểm A3:

t O A

n O A O

a 3  5  3 5  3 5

r A A

k A A A

-Chiều xác định theo họa đồ

 Vẽ họa đồ gia tốc cho điểm A 3 :

– Chọn  làm cực họa đồ gia tốc

– Từ  kẻ đường thẳng n3 song song với AO5 , trên đó xác định n

O A

a 3 5)/(a)– Từ n3 kẻ đường thẳng n3t3  AO5

– Từ  kẻ đường thẳng song song với AO2 , trên đó xác định a A2có:Chiều : hướng từ A đến O2

Độ lớn biểu diển: n2 = aA2 : a

– Từ n2 kẻ đường thẳng n2k3 vuông góc với V A 3 A2, trên đó xác định

k

A

A

a 3 2 có:

Điểm đặt : tại n2

Có chiều được xác định bằng cách quay V A 3 A2một góc 900 theo chiều

3

Độ lớn biểu diễn: n2k3 = ak

A3A2 : a.– Từ k3 kẻ đường thẳng k3m3 song song với AO5 , trên đó xác định được phương véctơ r

A A

a 3 2

– Giao của n3t3và k3m3 tại r3

– Nối từ  đến r3 ta được phương , chiều, độ lớn của a A3

 Xác định gia tốc điểm B :

3 =

5

5 5

3

BO a

AO

a BO

a

B A

– Véctơ gia tốc a B được xác định:

Điểm đặt tại Chiều : cùng chiều với a A3

Độ dài biểu diễn: b = aB : a.– Xác định gia tốc điểm F:

t B F

n B F B

r G F G

F a a

a 5  6  5 6

an F5B = 2

4 lBF

aG6 = 0

 Vẽ họa đồ gia tốc điểm F :

– Từ b vẽ đường thẳng n4t4 song song với BF, trên đó xác định được

– Chiều hướng từ F đến B

– Độ dài biểu diễn: bn4 = an

F5B a

– Từ n4 kẻ đường thẳng n4t4 vuông góc với BF, trên đó xác định được phương của véctơ t

B F

a 5– Từ  kẻ đường thẳng t5 song song với phương xx trên họa đồ vị trí– Giao của n4t4 và t5 tại f

– Gia tốc của điểm F: có độ lớn aF = f.a

 Gia tốc góc trọng tâm các khâu 3, 4

3 =

5

5 3

AO

t O A l

a

4 =

BF

t B F l

Nối b và f lại

Từ cưc họa đồ  nối đến trung điểm j của bf ta được phương chiều của gia tốc aS4

Độ lớn: aS4 = j a

BẢNG KẾT QUẢ

Bảng trị số gia tốc các điểm:

PHẦN 4 :

PHÂN TÍCH TĨNH HỌC CƠ CẤU CHÍNH

Xác định lực quán tính , momen quán tính , phản lực tại các khớp động của các cơ cấu

B XÁC ĐỊNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG :

Hình vẽ minh họa họa đồ gia tốc:

 Lực quán tính khâu 3 : Khâu 3 chuyển động quay quanh O5

Lực quán tính khâu 3 : xác định

Điểm đặt: tại K3 LS3K3 =

3 5 3

qt m a

P  

LS3K4 = js4/(m4*lb4s) =0.037(m)

– Lực quán tính khâu 4 : xác định

– Phương chiều: cùng phương ngược chiều aS4

– Điểm đặt: tại T4 là giao của hai đường thẳng :

– Đường thẳng đi qua S4 và song song với phương gia tốc aF5

– Đương thẳng đi qua K4 và song song với phương gia tốc aS4

– Trị số: Pqt4 = Pt

qt4 + Pq

qt4

 Lực quán tính khâu 5 : khâu 5 chuyển động tịnh tiến

Điểm đặt : tại S5

Phương chiều: cùng phương ngược chiều với gia tốc aS5

Bảng kết quả tính toán:

Trọng lượng các khâu:

2. Tìm áp lực ở các khớp động :

Vẽ biểu đồ lực cản với μp = 100N/mm :

chọn Pci = 10 (N) => Pc = Pci μp = 1000 (N/mm)

Từ họa đồ cơ cấu ta tách ra được hai nhóm Atxua

Nhóm I: gồm khâu 2,3

Nhóm II: khâu 4,5

– Đặt các lực tính toán lên nhóm

– Phân tích phản lực khớp động ra hai thành phần : Rn và Rt

– Phương trình cân bằng lực cho từng nhóm :

a) Xét nhóm II : ( khâu 4,5)

Đặt các lực tác dụng lên vị trí nhóm II: ( n t

Phương trình cân bằng lực: R34n R34t P P4qt

l

h P h P R

4 4 4 4 34



h4 : cánh tay đòn của p4qt đối với F

h4: cánh tay đòn của p4 đối với F

=> Để tính R65 và R34n ta dùng phương pháp đa giác lực :

Chọn tỉ lệ :p 100(rad/s) )

mm N

Chọn cực hoạ đồ là : a

Từ a dựng at34 =

L

t R



4

Từ P5 dựng P5qt5 =

L qt P



5

Từ qt5 dựng qt5f=

L c F



Từ f dựng đường thẳng có phương song song với R65

Từ a dựng đường thẳng có phương song song với R34n

Hai đường thẳng này cắt nhau tại rx

Vậy: R34n arx.L  2

34 2

b) Xét nhóm I : (khâu 2 và khâu 3)

Đặt các lực tác dụng lên vị trí nhóm II ( n t

qt t

R 3 12 63 63

3 43

43 ,  ,  ,  ,  ,  , 



) ~ 0Phương trình cân bằng lực : 3 12 63 63 0

3 43

05 23 3 3 3 3 43 43 43 5

.

.

0

.

0

A

qt qt t

n

A qt

qt

n t

O

l

h P h P h R R R

l R h P h P R h R m

3 3 3 63

05 63 23

3 3 3 3

.

.

0

.

0

B

AB qtB

qt B t

B

t AB qtB

qt B B

l

l R h P h P R

l R l R h P h P m

(dấu (+) hay (-) tuỳ vào từng vị trí cụ thể,chiều qui ước và giá trị tính được )

H43:cánh tay đòn của R43 đối với O5

h3, h3B:cánh tay đòn củà P3 đối với O5,B

h3qtB,h3qt05: cánh tay đòn của P3qt đối với B,O5

 Để tính R23 và R34n ta dùng phương pháp đa giác lực :

– Từ r43 dựng r43t43 cùng phương ngược chiều với R34t

– Từ t43 dựng t43q3 =

L qt P

 Sau khi tính toán ta được bảng kết quả :

PHẦN 5 : CƠ CẤU DẪN ĐỘNG

(cơ cấu bánh răng)

1) Cơ cấu dẫn động nói chung: là cơ cấu dẫn truyền chuyển động của

động cơ cho máy làm việc.tạo chuyển động cho máy hoạt động

2) Cơ cấu bánh răng : là bộ phận chính của cơ cấu dẫn động.trong cơ

cấu dẫn động có nhiều cặp bánh răng ăn khớp với nhau liên tiếp tạo nên một hệ dẫn động cho nên cơ cấu bánh răng là trường hợp riêng của cơ cấu dẫn động

B CƠ CẤU BÁNH RĂNG :

Với : Z1 là số răng của bánh răng 1

Z2 là số răng của bánh răng 2

Z2’ là số răng của bánh răng 2’

Z3 là số răng của bánh răng 3

Z4 là số răng của bánh răng 4

Z5 là số răng của bánh răng 5

i45 =

5

4 5

4

n

n w

Bánh răng 4 quay được 3.43 vòng thì bánh răng 5 quay được 1 vòng

2) Tính toán thông số hình học của bánh răng :

– Bán kính vòng chia: rc = m c z

2

– Bán kính vòng cơ sở: ro = rc cos

– Bước răng trên vòng chia : t =  m

– Chiều dày răng: Sc = t2c m2c

 

– Bề rộng của rãnh trên vòng chia : W = Sd

– Chiều cao răng: h = 2.mc.fo+c/

o.mc

– Bán kính vòng chân răng: ri = rc –mc(fo+c/

o)– Bán kính vòng đỉnh răng: re = ri + h

5 384 360.84 25.13 36 364 400

3) Cách vẽ cặp bánh răng thân khai :

– Trên đường yy chọn P , từ P xác định hai vòng lăn rc4

– Vẽ vòng lăn tâm (O4 ,rc)

– Vẽ vòng tròn cơ sở: (O4,r04)

– Từ P kẻ tiếp tuyến tới vòng tròn cơ sở

– Từ O4 kẻ đường thẳng vuông góc với tiếp tuyến đó tại B

– Chia BP thành 4 phần bằng nhau

– Vẽ cung tròn BC, tâm O4, có chiều dài bằng chiều dài đoạn BP

– Chia cung BC thành 4 phần bằng nhau với các điểm chia 0,1,2,3,4

– Tại các điểm chia1,2,3 lần lượt vẽ các tiếp tuyến với cung BC , có độ dài lần lượt : 1i= BP4 , 2j= BP2 , 3k=3BP4

– Nối các điểm C, k, j, i, P ta được đường thân khai, đường này chính là cạnh răng ăn khớp

 Cách vẽ bánh răng 5 tương tự

PHẦN 6 : TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM

Xác định hình dáng , kích thứơc của cơ cấu cam nhằm đảm bảo quy luật chuyển động cho trước , làm việc nhẹ nhàng , kết cấu nhỏ gọn

A CÁC SỐ LIỆU :

Bảng số liệu:

1) Cách xác định đồ thị d d

– Trên đồ thị gia tốc Cần 2

2) Đồ thị chuyển vị của Cần

– Trên đồ thị d d lấy đoạn OH1 = 40 mm, cách xác định cũng tương tự như trên, sau khi xác định được các điểm ta dùng đường cong nối lại Các tỷ lệ xích như sau:

+ 360L = 360360o =1 (độ/ mm)

+  16h = 1616.615o = 0.963 (độ/ mm)

OH d

OH

d d

d

d  = 040,024.1 = 6.10-4 (1/ độ.mm)

3) Xác định miền chọn tâm Cam

– Vẽ vị trí cần lắc theo.

Trên đồ thị  (rad/s)  ), chia trục  làm 4 phần bằng nhau (có các vị trí trùng nhau do hành trình đi về), Từ các điểm đó dóng qua đồ thị, cắt đồ thị tại các điểm , và từ các điểm đó ta dóng lên cắt đồ thị d d tại các điểm 1,2,3,4 Từ đó trên đồ thị d d , ta đo khoảngh1,h2,h3,h4

4) Vẽ biên dạng cam lý thuyết :

– Lấy O2 làm tâm dựng đường tròn bán kính O2O4 ( vòng tròn tâm cam) và chia vòng tròn này ra 20 phần bằng nhau

– trên đồ thị  (rad/s)  ) chia trục  thành 20 phần bằng nhau ( 1 –> 20 ) Từ các điểm đó dóng lên cắt đồ thị  (rad/s)  ) tại các điểm , dóng ngang cắt trục tung , từ đó xác định các i,bằng cách đo các tung độ, và nhân với tỉ lệ xích

i= ii.  , được góc i.( ii : là các đoạn thẳng dóng lên trên đồ thị

()

 1 = 11  = 0,88.0,794 = 0,699o

2

 = 22   = 5,3.0,794= 4,208o 3

– Lấy O2 làm tâm quay các cung ròn có bán kính lần lượt là O2Ci

– Từ các điểm chia trên vòng tròn tâm cam , quay các cung ròn có bán

kính Lcần , cắt các cung tròn (O2,O2Ci) tại các điểm tương ứng là Bi ( Bi

= 1,2,…,20)

– Nối các điểm Bi lại ta được biên dạng cam lý thuyết

5) Vẽ biên dạng cam thực tế :

– Chọn bán kính con lăn r L = 0,7. min ( minlà bán kính cong nhỏ nhấtcủa biên dạng cam lý thuyết), được tìm như sau :

+ Trên biên dạng cam lý thuyết tìm cung có bán kính nhỏ nhất dựng một đường tròn có bán kính tùy ý cắt biên dạng cam tại hai điểm , từ hai diểmđó dựng hai đường tròn có bán kính bằng nhau, cắt vòng tròn ban đầu tại hai điểm , từ hai cặp điểm đựng 2 đường thẳng cắt nhau tại một điểm , đo khỏang cách từ điểm đó đến tâm vòng tròn ban đầu ta được  min

+ Ta được :  min= 29.378 mm

Suy ra: rL = 0,7.29.378 = 20.56 mm Sau đó quay các vòng tròn bán kính rL

nối tiếp nhau trên biên dạng Cam lý thuyết , rồi vẽ đường cong tiếp xúc với các vòng tròn nối tiếp đó ta được biên dạng Cam thực tế:

 Trình bày cam trên bản vẽ A3

PHẦN 7: XÁC ĐỊNH MÔMEN QUÁN TÍNH

CỦA BÁNH ĐÀ

 Nhiệm vụ của chương này là xác định momen quán tính Jd của bánh đà(vô lăng) đảm bảo cho máy làm việc với vận tốc góc trung bình và độ không đều cho phép.

A CÁC KHÁI NIỆM :

1 Khâu thay thế :

Là khâu được chọn để viết phương trình nghiên cứu chuyển động của máy ( chọn khâu dẫn O2A)

2 Các đại lượng khâu thay thế :

a- Khối lượng khâu thay thế (mt):

b- Momen quán tính khâu thay thế : (Jt)

Trong đó :

-Vt là vận tốc khâu thay thế

- Vn là vận tốc góc các khâu thứ i

-Vi là vận tốc của cácđiểm đặt khối lượng khâu thứ i

- tlà vận tốc góc khâu thay thế : t=60 (vòng /phút )

c- lực thay thế (Pt):

d- Momen của lực thay thế (Mt):

3 Phương trình chuyển động củamáy :

Ta cung cấp cho máy một công động Ad thắng các công cản và một phần gây ra biến thiên động năng E

Phương trình chuyển độngcủa máy dạng động năng :

Các thời kì làm việc của máy :

-Mở máy :

Vậy Ad thời kì mở máy luôn lớn hơn Ac

-Máy làm việc : sau một chu kì động học thì 1 0  A d  A c  0

Vậy Ad thời kì máy làm việc bằng công cản Ac

-Tắt máy :

Vậy công động Ad nhỏ hơn công cản Ac

4 chuyển động thực của máy :

Trình tự tiến hành:

a Bước 1:lập đồ thị Et(rad/s)φ).)

- Lập đồ thị Mc(rad/s)φ).) (rad/s) Bản vẽ s)ố 6)

+ Tính Mc(rad/s)φ).) tại từng vị trí dựa vào biểu đồ lực cản Pc

+ Nối lại ta được biểu đồ lực cản Mc(rad/s)φ).)

- Lập đồ thị Md(rad/s)φ).) (rad/s)Bản vẽ 6)