đồ án môn học nguyên lý máy

Hình 1.5: lược đồ động của cơ cấu tại vị trí OA1B1 II, Động học cơ cấu Xác định vận tốc chuyển động của các khâu và điểm trên khâu của cơ cấu.. Xây dựng họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ q

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Có thể nói Việt Nam là một nước đang phát triển, với một nền nông nghiệp vẫn còn lạchậu, nhiệm vụ công nghiệp hóa, hiện đại hóa nền nông nghiệp đựơc đặt ra là một nhiệm

vụ cấp thiết đối với những người làm kỹ thuật nói riêng và đối với tòan xã hội nói chung

Máy nông nghiệp là một lĩnh vực không mới nhưng làm thế nào để các dự án đi vào thực

tế, giúp người nông dân có thế giảm đuợc sức lao động và tăng năng suất lao động vẫn làmột vấn đề mang tính thời sự

Đặc biệt trong lĩnh vực máy công cụ, là lọai máy hỗ trợ người nông dân và thợ trong quátrình lao động Trong đó có máy cưa gỗ đây là cơ cấu đơn giản và thể hiện rất cơ bảnnguyên lý hoạt động của cơ cấu bốn khâu bản lề

Bản đồ án này đuợc làm với sự hỗ trợ của phần mềm vẽ 2D AUTOCAD 2007

Đựơc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Đặng Đình Trình, giảng viên môn nguyên

lý máy ( bộ môn cơ học kỹ thuật) đã giúp em hoàn thành đồ án này Em xin chân thànhcảm ơn thầy,

CKCTM_ K57Created on 24/9/2014 4:10:00 PM

Trang 2

- 2 -ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY SV: LƯƠNG VĂN LỰC 575962Created on 24/9/2014 4:10:00 PM

Hành trình làm việc ( của cưa) tương ứng với nửa

vòng quay của tay quay khi cưa đi xuống

Hình 1: lược đồ cơ cấu máy xẻ gỗ

o A

B

?

Trang 3

PHẦN I: CẤU TẠO VÀ ĐÔNG HỌC CƠ CẤU

I/ Phân tích cấu tạo cơ cấu

1, Cấu tạo cơ cấu

Máy xẻ gỗ sử dụng cơ cấu tay quay con trượt gồm 4 khâu để biến

chuyển động quay của tay quay thành chuyển động tịnh tiến của

con trượt trên máy cắt gỗ

- Khâu 1: tay quay OA, chuyển động quay quanh tâm O

- Khâu 2: thanh truyền AB, chuyển động song phẳng

- Khâu 3: con trượt B, chuyển động tịnh tiến

- Khâu 4: giá, cố định

Các khâu này các được nối với nhau bằng khớp loại 5

- Khớp quay giữa giá và tay quay OA

- Khớp quay giữa tay quay OA và thanh truyền AB

- Khớp quay giữa thanh truyền AB và con trượt B

- Khớp trượt giữa con trượt B và giá

Hình 1.1: lược đồ

cơ cấu máy xẻ gỗ

2, Tính bậc tự do của cơ cấu

Cơ cấu 4 khâu sử dụng trong máy xẻ gỗ là cơcấu phẳng toàn khớp loại thấp nên ta sửdụng công thức tính bậc tự do của cơ cấu:

B

1 2 3

Trang 4

n= 4 và P5= 4

Trên cơ cấu máy xẻ gỗ không có khớp loại 4 nên P4= 0

Thay vào công thức (1) ta có:

W= 3.(4-1)-2.4-0 = 1

=> cơ cấu có một bậc tự do

Bậc tự do của cơ cấu bằng 1 nghĩa là cơ cấu máy xẻ gỗ có 1 khâu dẫn

3, Xếp loại cơ cấu

Để xếp loại cơ cấu ta tách ra từ cơ cấu các nhóm atxua

Chọn khâu 1 làm khâu dẫn, tách khâu 2 ra khỏi khâu dẫn và khâu 3 ra khỏi giá ta đượcnhóm atxua loại 2 dạng II gồm 2 khâu( khâu 2 và khâu 3) và 3 khớp( 2 khớp quay và 1khớp trượt)

Công thức cấu tạo của cơ cấu:

Cơ cấu = khâu dẫn 1 + loại 2 dạng II

Vậy cơ cấu máy xẻ gỗ gồm một khâu dẫn và một nhóm atxua loại 2 dạng II Vì cơ cấuchỉ chứa nhóm loại 2 là cao nhất nên cơ cấu thuộc cơ cấu loại 2

Hình 1.2: nhóm atxua của cơ cấu

3, Nguyên lí làm việc của máy xẻ gỗ

o A

B

Trang 5

Vì vậy, để thuận tiện cho việc tính toán động học và động lực học của máy xẻ gỗ, ta chiavòng tròn quỹ đạo của tay quay OA ra làm 12 phần bằng nhau giới hạn bởi các vị trí

Trang 6

OA biểu diễn cho lOA trên lược đồ động

AB biểu diễn cho lAB trên lược đồ động

AS2 biểu diễn cho lAS2 trên lược đồ động

AB =

AB l

 Ví dụ xây dựng lược đồ động tại vị trí OA1B1( vị trí mà khi tay quay đã quay 1góc 300 theo chiều ngược chiều kim đồng hồ)

- Dựng đường thẳng Δ thẳng đứng, đây là đường thẳng chứa quỹ đạo của điểm Bi (quỹ đạo chuyển động của con trượt)

- Trên Δ lấy một điểm O bất kì, từ O ta dựng đường tròn tâm O bán kính OA Đường tròn này chính là quỹ đạo chuyển động của điểm A1.

- Từ O kẻ tia hợp với Δ một góc ψ1 = 300 cắt đường tròn tâm A bán kính OA tại A1.

- Từ A1 quay đường tròn tâm A1 bán kính AB =200 mm cắt Δ tại B1. Từ Ai quayđường tròn tâm A1 bán kính AS2 = 70 mm, đường tròn này cắt A1B1 tại đâu thì đóchính là điểm S2 cần tìm

Trang 7

Hình 1.5: lược đồ động của cơ cấu tại vị

trí OA1B1

II, Động học cơ cấu

Xác định vận tốc chuyển động của các khâu và điểm trên khâu của cơ cấu

1, Phương pháp xây dựng họa đồ vận tốc

* Tay quay OA quay đều với vận tốc góc ω1 = .

30

n

 (2)

Số vòng quay trung bình của tay quay là n = 310 (vòng phút )

Thay n = 310 vào (2) ta được:

ω1 =

30

310 14 , 3

= 32,45 (

s

rad

)Vận tốc tuyệt đối của điểm A trên khâu 1 tính theo công thức:

V A  1.l OA

(3)

V A : + phương vuông góc với OA

+ chiều theo chiều quay của ω1

Trang 8

V B2 V B3 V B (5)

Xác định vận tốc điểm B trên khâu 2, vì A và B là 2 điểm cùng thuộc khâu 2 cho nên ta

có phương trình liên hệ vận tốc 2 điểm trên cùng 1 khâu như sau:

V : là vận tốc quay tương đối của điểm B quanh điểm A, có phương vuông góc với

AB, chiều và trị số chưa biết

Trong phương trình (6) có 3 véc tơ, véc tơ tổng V A đã xác định hoàn toàn(đã biết cảphương, chiều và trị số), 2 véc tơ thành phần còn lại là V B và V BA đã biết phương nênhoàn toàn có thể xác định được các thông số còn lại bằng cách giải phương trình (6).Chọn tỷ lệ xích kv = 0,15 (m / mm s )

có độ lớn đoạn Pv a = 54 (mm)

Từ mút a kẻ đường thẳng chỉ phương Δ’ của véc tơ V (Δ’  AB) BA

Từ Pv vẽ đường thẳng chỉ phương Δ” của véc tơ V B (Δ” // Δ) Giao điểm của Δ’ và Δ”chính là mút b của véc tơ V B và V BA .

b

P v biểu diễn cho V B .

ab biểu diễn cho V BA .

Vì vậy : Vận tốc tuyệt đối của điểm B là:

Trang 9

Dựa vào định lý đồng dạng, do A, B, S2 cùng nằm trên một đường thẳng trên lược đồđộng, điểm S2chia AB theo tỷ lệ bao nhiêu thì trên họa đồ vận tốc s2cũng chia ab theo

tỷ lệ bấy nhiêu Ta có biểu thức đồng dạng sau:

ab

l

l as ab

as l

l

AB

AS AB

2 2





 (9)Trên họa đồ vận tốc từ điểm a làm tâm vẽ cung tròn bán kính as2, cắt ab tại s2 Nối Pvvới s2 ta được Pv s2 biểu diễn cho vận tốc tuyệt đối của trọng tâm S2.

Vận tốc tuyệt đối của điểm S2 là :

V 2= kv.P V s2 (10)

Góc α là góc hợp bởi Δ và Pvs2

và có độ lớn đoạn Pv a2 = 54 (mm)

Từ mút a kẻ đường thẳng chỉ phương Δ’ của véc tơ V B 2 A2 (Δ’  A2B2)

Từ Pv vẽ đường thẳng chỉ phương Δ” của véc tơ V B2 (Δ” // Δ) Giao điểm của Δ’ và Δ”chính là mút b2 của véc tơ V B2 và. V B 2 A2

b

P v : biểu diễn choV B2

2

2b

a biểu diễn cho V B 2 A2

Vận tốc tuyệt đối của điểm B2 là:

Trang 10

ω2 = 42,,070 2,035

2 2



B A

A B

Trang 11

Hình 1.7: họa đồ vận tốc ngay trên

lược đồ động của cơ cấu

tại vị trí OA2B2

Hình 1.6: lược đồ động của

cơ cấu tại vị trí OA2B2

Dựa vào định lý đồng dạng, do A2, B2, S2 cùng nằm trên một đường thẳng trên lược đồ động, điểm S2chia A2B2 theo tỷ lệ bao nhiêu thì trên họa đồ vận tốc s2cũng chiaa2b2 theo tỷ lệ bấy nhiêu Ta có biểu thức đồng dạng sau: 27,16 9,5 0 , 2 7 , 0 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2      a b l l s a b a s a l l AB AS AB AS (mm) Trên họa đồ vận tốc từ điểm a2 làm tâm vẽ cung tròn bán kính a2s2, cắt a2b2 tại s2 Nối Pv với s2 ta được P v s2 biểu diễn cho vận tốc tuyệt đối của trọng tâm S2. Vận tốc tuyệt đối của điểm S2 là : V S2 = kv.P V s2

Trên họa đồ vận tốc: P v s2= 50,91(mm) nên vận tốc tuyệt đối của điểm S2 là : V S2 = 50,91.0,15 = 7,64 (

s m ) Như vậy, các trường hợp còn lại làm tương tự ta thu được bảng số liệu sau: BẢNG 1: Kết quả tính đo được trên họa đồ vận tốc CKCTM_ K57Created on 24/9/2014 4:10:00 PM

Trang 12

2

s

P V cos α(mm)

2, Phương pháp xây dựng họa đồ vận tốc quay.

Xây dựng họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ quay ngay trên lược đồ động của cơ cấu, tỷ lệxích của họa đồ vận vận tốc quay là:

V B V A V BA (12)

Xoay các véc tơ vận tốc trong phương trình (12) đi90 0 theo chiều kim đồng hồ ta được:Véc tơ V A khi xoay đi90 0theo chiều kim đồng hồsẽ có phương trùng với phương củatay quay OA

Véc tơ V BA khi xoay đi90 0theo chiều kim đồng hồsẽ có phương trùng với phương củathanh truyền AB

Véc tơ V B khi xoay đi90 0theo chiều kim đồng hồsẽ có phương vuông góc với trục Δ.Chọn 1 điểm Pv tùy ý, từ Pv vẽ đoạn thẳng Pv a biểu diễn cho vận tốc của điểm A và môđun của VA là :

OA v

A

.

1

Trang 13

a biểu diễn cho V B 2 A2

Vận tốc tuyệt đối của điểm B là:

Dựa vào định lý đồng dạng, do A, B, S2 cùng nằm trên một đường thẳng trên lược đồđộng, điểm S2chia AB theo tỷ lệ bao nhiêu thì trên họa đồ vận tốc vận tốc quays2cũngchia ab theo tỷ lệ bấy nhiêu Ta có biểu thức đồng dạng sau:

ab

l

l as ab

as l

l

AB

AS AB

2 2





 (17)Trên họa đồ vận tốc từ điểm a làm tâm vẽ cung tròn bán kính as2, cắt ab tại s2 Nối Pvvới s2 ta được Pvs2 biểu diễn cho vận tốc tuyệt đối của trọng tâm S2.

Vận tốc tuyệt đối của điểm S2 là :

V 2= kv.P V s2 (

s

m

) (18)

Ví dụ: xác định vận tốc chuyển động của các khâu và điểm trên cơ cấu tại vị trí

Chọn tỷ lệ xích của họa đồ vận tốc quay là:

Trang 14

Từ a4kẻ đường thẳng Δ’ song song với A4B4

Từ P V kẻ đường thẳng Δ” vuông góc với đường thẳng Δ Giao của 2 đường thẳng Δ’ vàΔ” chính là mút b4 của véc tơ V B4 và V B 4 A4

Pv b4 biểu diễn cho V B4

ab biểu diễn cho V B4A4

Vận tốc tuyệt đối của điểm B là:

* 4

V = 12,57.0,324 = 4,07 (

s

m

)

Trang 15

Dựa vào định lý đồng dạng, do A4,B4 ,S2 cùng nằm trên một đường thẳng trên lược đồđộng, điểm S2chia A4B4 theo tỷ lệ bao nhiêu thì trên họa đồ vận tốc vận tốc quays2

cũng chia a4b4 theo tỷ lệ bấy nhiêu Ta có biểu thức đồng dạng sau:

200

57,12.70

4 4 4 2

4 4

2 4

4

2 4

s a

l

B A

S A B

A

S

A

(mm)Vận tốc góc của khâu 2 là:

Trang 16

Dựa vào định lý đồng dạng, do A4,B4 ,S2 cùng nằm trên một đường thẳng trên lược đồđộng, điểm S2chia A4B4 theo tỷ lệ bao nhiêu thì trên họa đồ vận tốc vận tốc quays2

cũng chia a4b4 theo tỷ lệ bấy nhiêu Ta có biểu thức đồng dạng sau:

200

57,12.70

4 4 4 2

4 4

2 4

4

2 4

s a

l

B A

S A B

A

S

A

(mm)

Trên họa đồ vận tốc từ điểm a4 làm tâm vẽ cung tròn bán kính a4s2, cắt a4b4 tại s2 Nối

Pv với s2 ta được Pvs2 biểu diễn cho vận tốc tuyệt đối của trọng tâm S2.

Trên họa đồ vận tốc: P v s2= 22.68(mm) nên vận tốc tuyệt đối của điểm S2 là :

BẢNG 2: Kết quả đo được trên họa đồ vận tốc quay

a

P V

(mm)

ab(mm)

2

s

P V cosα(mm)

Trang 17

PHẦN II: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU

1 Xác định mômen thay thế và xây dựng đồ thị M c = M c (ᵠ))

A Xác định mô men thay thế.

Trang 18

- Chọn khâu dẫn (tay quay OA) làm khâu thay thế

- Trong hành trình làm việc của cơ cấu, khi con trượt chạy từ điểm chết trên xuống điểmchết dưới(lưỡi cưa thực hiện việc cắt phôi), các lực tác dụng lên cơ cấu gồm: PC – lực cảncắt, G3 – trọng lượng của lưỡi cưa (khâu 3) và trọng lượng G2 của thanh truyền (khâu 2) Khi con trượt chạy từ điểm chết dưới lên điểm chết trên (lưỡi cưa chạy không, khôngthực hiện việc cắt phôi),khi đó lực cản cắt bằng 0 (Pc = 0), các lực tác dụng lên cơ cấugồm: trọng lượng G2 của khâu 2 và trọng lượng G3 của khâu 3

-Trọng lượng G1 của tay quay OA (khâu 1) không gây ảnh hưởng đến chuyển động của

cơ cấu vì trọng tâm của tay quay đặt O trùng với trục quay nên phương, chiều và trị sốcủa nó không thay đổi khi cơ cấu chuyển động và mô men thay thế của nó bằng 0 khi lấy

mô men với tâm O

Trị số của các lực tác dụng lên cơ cấu:

- Xây dựng họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ tay quay ngay trên lược đồ động sau đó ta dờisong song các lực P  c

và G  3

về đầu mút b, dời G  2

về đầu mút s2 trên họa đồ vận tốcquay.

- Khâu dẫn quay đều với vận tốc góc ω1=const, tức là luôn trong trạng thái cân bằng lực

Để đảm bảo điều kiện cân bằng lực này phải đặt lên khâu dẫn một lực cân bằng P cb hay

mô men cân bằng M cb để cân bằng lại tác động của toàn bộ phần lực lên khâu dẫn.ĐặtP cb lên tay đòn Jucốpki (khâu dẫn), P cb vuông góc với OA và điểm đặt lực tạiđiểm a trên họa đồ vận tốc quay

Lấy mô men của tất cả các lực đặt lên khâu dẫn với cực P v ta được phương trình cânbằng tĩnh học:

Trang 19

M P v= 0 (20)

0 cos

v v

v c cb



cos

v

v OA

v

v c

a P

s P G l

a P

b P G l

a P

b P

b,Trường hợp 2: khi con trượt chạy từ điểm chết dưới lên điểm chết trên (A6÷A0)

- Xây dựng họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ tay quay ngay trên lược đồ động sau đó ta dờisong song các lực G  3

về đầu mút b, và G  2

về đầu mút s2 trên họa đồ vận tốc quay.

Để đảm bảo điều kiện cân bằng lực này phải đặt lên khâu dẫn một lực cân bằng P cb P cb

hay mô men cân bằng M cb để cân bằng lại tác động của toàn bộ phần lực lên khâu dẫn.ĐặtP cb lên tay đòn Jucốpki (khâu dẫn), P cb vuông góc với OA và điểm đặt lực tạiđiểm a trên họa đồ vận tốc quay

Lấy mô men của tất cả các lực đặt lên khâu dẫn với cực P v ta được phương trình cânbằng tĩnh học:

M P v= 0 (22)

0 cos



cos

s P G a P

b P G P

v

v v

v cb



cos

v

a P

s P G l

a P

b P

Trang 20

- 20 -ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY SV: LƯƠNG VĂN LỰC 575962Created on

24/9/2014 4:10:00 PM

cb c

M   0    (24)

Theo công thức (21.a) và (23.a) ta xác định giá trị của M c ở 12 vị trí của khâu dẫn.Kếtquả ghi ở bảng 3

- Từ họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ tay quay ngay trên lược đồ động đã xây dựng ở phầntrên ta dời song song các lực P c và G3 về đầu mút b, dời G2 về đầu mút s2 trên họa đồvận tốc quay.

mô men cân bằng M cb để cân bằng lại tác động của toàn bộ phần lực lên khâu dẫn

ĐặtP cb lên tay đòn Jucốpki (khâu dẫn), P cb vuông góc với OA5 và điểm đặt lực tạiđiểm a5 trên họa đồ vận tốc quay

Trên họa đồ vận tốc quay:P v b5  11 , 14(mm), P v a5  25(mm),P v s2  18 , 51(mm),

, 0 25

49 cos 51 , 18 2450 25

, 0 25

14 , 11 5000 25

, 0 25

14 , 11

m N

) ( 64 ,

3008 N m M

M c   cb 

hồ).

- Từ họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ tay quay ngay trên lược đồ động đã xây dựng ở phầntrên ta dời song song lực G3 về đầu mút b, và G2 về đầu mút s2 trên họa đồ vận tốcquay.

- Từ họa đồ vận tốc quay theo tỷ lệ tay quay ngay trên lược đồ động đã xây dựng ở phầntrên ta dời song song các lực P c và G3 về đầu mút b, dời G2 về đầu mút s2 trên họa đồvận tốc quay.

mô men cân bằng M cb để cân bằng lại tác động của toàn bộ phần lực lên khâu dẫn

Định dạng
Số trang	39
Dung lượng	1,07 MB