Thuyết minh nguyen ly may

Xác định mô men cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng 2 phương pháp: phân tíchlực và di chuyển khả dĩ.Đánh giá kết quả.. Hiện nay, để phát triển các ngành khác, hệ thống máy m

ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGUYÊN LÝ MÁY

KHOA KTCS Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp.HCM, ngày 08 tháng 05 năm 2013

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ tên học viên: Tr Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 04/1 Nơi sinh:Nam Định

Chuyên ngành: Đạn STT: 19

I TÊN MÔN HỌC: NGUYÊN LÝ MÁY

II NHIỆM VỤ:

Nhiệm vụ 1:

Cho cơ cấu chính của máy bào ngang với các thông số: lAB= 130 mm, lAC= 550

mm, lCD= 990 mm, lDE= 210 mm, y=850 mm ,ϕ là góc hợp bởi tay quay và phươngngang :

(Bảng 1 )

Vị trí 1: ϕ = 0o Vị trí 2: ϕ = 45o Vị trí 3: ϕ = 90o Vị trí 4: ϕ = 135o

Vị trí 5: ϕ =180o Vị trí 6: ϕ= 225o Vị trí 7: ϕ = 270o Vị trí 8: ϕ = 315o

Phân tích động học cơ cấu chính (01 bản vẽ A1)

1 Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc cơ cấu

2 Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu

3 Vẽ họa đồ chuyển vị, họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc của cơ cấu tại 10 vị trí

Phân tích lực cơ cấu chính (01 bản vẽ A1)

1 Tính áp lực khớp động tại 2 vị trí : 1 và 2

2 Xác định mô men cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng 2 phương pháp: phân tíchlực và di chuyển khả dĩ.Đánh giá kết quả

Nhiệm vụ 2:

Xác định moomen quán tính cần thiết của bánh đà (01 bản vẽ A1)

1. Xác định mômen cản thay thế Mc

2. Xác định công cản Ac

3. Xác định công động Ad.

4. Lập đồ thị biến thiên động năng ∆Ε

5. Xác định mômen quán tính thay thế J

6. Xác định mômen quán tính cân thiết của bánh đà

Thiết kế cơ cấu cam (01 bản vẽ A1)

Cho cơ cấu cam cần lắc đáy con lăn với các thông số:

1 Góc lắc của cần: β= 140

2 Chiều dài của cần: lOL= 156 (mm)

3 Góc áp lực cho phép: [αmax ] = 400

4 Các góc định kỳ: φđ = φv =43; φx = 60

5 Quy luật gia tốc của cần đẩy cho như đường d của hình vẽ sau:

Thiết kế cơ cấu cam:

1 Qui luật động hoc của cần

2 Tìm tâm cam

3 Xác định biên dạng cam

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 07/05/2013

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/6/2013

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Thượng úy Huỳnh Đức Thuận

Ngày tháng năm 2013

Cán bộ hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nướctheo định hướng chủ nghĩa xã hội Trong đó ngành công nghiệp đóng góp mộtvai trò hết sức quan trọng để giúp đất nước ta vững tiến trên con đường Đảng và

nhân dân ta đã chọn Hiện nay, để phát triển các ngành khác, hệ thống máy móc

ngày càng trở nên phổ biến, hiện đại và dần dần thay thế sức lao động của conngười, và để tạo ra và làm chủ các loại máy móc như thế thì ngành cơ khí cần

đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật bên cạnh phẩm chất đạo đức còn phải

có trình độ chuyên môn cao (vừa hồng vừa chuyên) để làm chủ công nghệ sảnxuất tiên tiến, phục vụ nhu cầu sản xuất của cải vật chất cho đất nước Việt Nam

Nhằm thực hiện mục tiêu đó, bản thân tôi là học viên Trường Sĩ quan kỹThuật Quân sự luôn phấn đấu học tập và rèn luyện để sau khi ra trường vớinhững kiến thức đã học góp một phần công sức, trí tuệ, phát huy hết năng lực

của mình hoàn thành tốt nhiệm vụ đơn vị giao

Môn học nguyên lý máy là một trong những môn học cơ sở thú vị, rất

quan trọng, không thể thiếu được đối với các ngành kỹ thuật, vì thế làm bài tậplớn nguyên lý máy là việc quan trọng và cần thiết để tôi hiểu được sâu hơn

những kiến thức lý thuyết để áp dụng vào thực tiễn đơn vị sau khi ra trường

Đồ án Nguyên lý máy của tôi được thầy thạc sỹ.Huỳnh Đức Thuận thườngxuyên tận tình hướng dẫn,với những kiến thức đã học cùng với sự giúp đỡ củacác đ/c học viên trong lớp, cùng nỗ lực bản thân, tôi đã cố gắng làm bài tập lớn

này Nhưng do đây là lần đầu tiên thực hiện bài tập lớn nên không tránh khỏinhững thiếu sót(kiến thức, kỹ năng vẽ Auto cad, cách trình bày) Tôi rất mongđược sự góp ý của các thầy bộ môn để bài tập lớn của tôi được hoàn thiện hơn.Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của thầy thạc sỹ.Huỳnh ĐứcThuận trong khoa Kỹ thuật cơ sở, các đ/c cán bộ trong khoa

Học viên

Trần Văn Thành

MỤC LỤC Lời nói đầu

Phần I PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

3 Nguyên lý làm việc

II XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ VÀ CÁCH VẼ LƯỢC ĐỒ CƠ CẤU

2

1 Các thông số

2

2 Cách vẽ lược đồ cơ cấu

III HỌA ĐỒ CHUYỂN VỊ CỦA CƠ CẤU TẠI 10 VỊ TRÍ

IV HỌA ĐỒ VẬN TỐC VÀ HỌA ĐỒ GIA TỐC CỦA CƠ CẤU TẠI 10 VỊ TRÍ

4

1 Bài toán vận tốc

4

2 Bài toán gia tốc

Phần II PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH:

2 Tính mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn

Phần III XÁC ĐỊNH MOMEN QUÁN TÍNH CẦN THIẾT CỦA BÁNH ĐÀ.

1.1 Xác định momen cản thay thế Mc

1.2 Xác định công cản Ac

1.3 Xác định công cản Ad

1.4 Lập đồ thị biến thiên động năng ∆E

1.5 Xác định momen quán tính thay thế j

1.6 Xác định momen quán tính cần thiết của bánh đà

Phần IV THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM

PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH

I Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc cơ cấu:( hình 1.1):

1.1 Phân tích cấu tạo:

1.1.1 các khâu:

- Khâu 0:giá

- Khâu 1: tay quay AB

- Khâu 2: con trượt B

- Khâu 3: Culit CD

- Khâu 4: thanh truyền DE

- Khâu 5: F

- ϕ : Góc hợp bởi tay quay AB và phương ngang.

1.1.2 các khớp động:

- Khớp 1 : khớp quay giữa giá với tay quay AB

- Khớp 2: khớp quay giữa tay quay AB với con trượt B

- Khớp 3: khớp trượt giữa con trượt B với culit CD

- Khớp 4: khớp quay giữa culit CD với giá

- Khớp 5: khớp quay giữa culit CD với thanh truyền

- Khớp 6: khớp quay giữa thanh truyền DE với con trượt B

- Khớp 7: khớp giữa con trượt B với giá

Hình 1.1: Họa đồ cơ cấu

1.2 Xếp loại cơ cấu:

Nếu coi khâu 1 là khâu dẩn thì cơ cấu gồm các nhóm axua:

- Nhóm 2 tay ( khâu 4, khâu 5,khớp 5,khớp 6,khớp 7): hạng 2

- Nhóm 2 tay (khâu 2, khâu 3,khớp 2,khớp 3,khớp 4):hạng 2

Hình 1.2:Tách nhóm tĩnh định

- Số khâu động: n= 5 (1,2,3,4,5);

- Số khớp loại 5(số khớp cao): P5=7 (A,B,C,D,E);

- Số khớp loại 4(số khớp cao): P4=0;

- Số ràng buộc trùng R0 =0;

- Số ràng buộc thừa rth =0;

- Dẩn động từ động cơ vào bánh răng Z4 của hệ vi sai, làm bánh răng Z5

quay,con trượt A được lắp vào bánh răng Z5 bằng khớp loại 5 chuyểnđộng quay của bánh răng Z5 gây chuyển động lắc cho thanh lắc CD quakhâu DE làm đầu bào chuyển động qua lại.Cam o2 tạo chuyển động lắc cho

hệ thống các thanh.Do đó sau một hành trình của đầu bào,có một chuyểnđộng đưa phôi p vào vị trí cắt

- Theo dữ kiện đầu bài,qui luật của lực cắt tác dụng lên đầu bào(lực cản) đượccoi là hằng số và qui luật biến then gia tốc của cần lắc OA là qui luật hìnhsin.Trong quá trình làm việc sẽ xuất hiện lực quán tính ở các khâu,đặc biệt là ởđầu bào.Các khớp quay củng chụi áp lực khớp động niên khâu dẩn không cònnhư giả thuyết

II.Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu:

1.1 xác định các thông số

1.1 .1 Các thông số đã biết:

1.1.2 Các thông số chưa biết :

- Hành trình đầu bào

- Góc lắc của cần lắc

- Hệ số tăng tốc K

- Từ D vẽ đường tròn tâm D bán kính R = DE = 12,6(mm), xác định được 8 vị trí

E nằm trong hành trình của đầu bào

+ Vẽ hai vị trí biên: Từ C vẽ CD là hai tiếp tuyến của đường tròn tâm A bánkính AB Tương tự xác định được 2 điểm D biên và 2 điểm E biên Hai vị tríkhi đầu bào chuyển động sang phải cách vị trí biên trái một đoạn bằng 0,05H vàcách biên phải một đoạn 0,05H

- Từ đó ta vẽ được lược đồ chuyển vị của cơ cấu tại 10 vị trí trình bày trong bản

vẽ

Hình 1.2:lượt đồ động

IV HỌA ĐỒ VẬN TỐC VÀ HỌA ĐỒ GIA TỐC CỦA CƠ CẤU TẠI 10 VỊ TRÍ 4.1 Bài toán, họa đồ vận tốc:

- Ta có vận tốc góc ω1 = == (rad/s)

Bài toán vận tốc: Chọn mm s

m V

05 0

= µ

a) Vị trí 2 = Phương án – k.8 = 19 – 1.8 = 2 (ứng với ϕ= 450)

* Vận tốc của điểm B3(vận tốc điểm B của khâu 3):

Phương trình: V B3 = V B2 + V B 3B2

Độ lớn: ? ω 1.l AB =2,3122(m/s) ?

Vectơ biểu diễn: pb3 pb2 b3b2

* Cách vẽ họa đồ cơ cấu vận tốc:

- Chọn p làm gốc của họa đồ, từ p vẽ pb2 biểu diễn cho VB2 có phương vuông

góc với AB, có chiều phù hợp với chiều quay ω 1và độ lớn pb2 = 46,244 (mm),

ta vẽ đường thẳng ∆ 1 qua b2 có phương song song với CD biểu diễn cho VB 3B2 ,

tiếp theo từ p ta vẽ đường thẳng ∆ 2vuông góc với CD cắt ∆1 tại b3 biểu diễn

Vectơ biểu diễn: pe pd de

- Cách vẽ họa đồ vận tốc điểm E:

- Từ d kẻ đường thẳng 3 vuông góc với DE, tiếp theo kẻ đường thẳng 4 qua psong song với MN cắt 3 tại điểm e

- Ta được Ve Phương chiều pe

4.2 Bài toán gia tốc:

a 3

=

n B

a 2

+

t B

a 2

+

k B B

a 3 2

+

n B B

* Cách vẽ họa đồ gia tốc:

- Chọn p’ làm gốc của họa đồ, từ p’ vẽ đoạn p’b2’ chiều từ B đến A biểu diễn cho

n

B

a 2

có độ lớn p’b2’ = 43,365 (mm).Chiều từ B→ A

- Từ b2’ kẻ đoạn thẳng b2’a k= 8,318(mm) với phương chiều : quay VB3B2 900

theo chiều ω3 biểu diển cho aB k3B2

- Qua ak vẽ đường thẳng ∆’1// CB biểu diển cho aB n3B2

- Từ p’ vẽ p’nb3 =5,6 (mm) và //CD chiều từ D đến C biểu diển cho vecto aB n3

- Qua nb3 vẽ đường thẳng ∆’2 ⊥ CD biểu diển cho

t B

- Gia tốc điểm D được xác định theo định lý đồng dạng thuận ta có ∆p’b’3d’đồng dạng với ∆CBD.

Ta được a d có phương p’d’

∗ Cách vẽ họa đồ gia tốc điểm E:

- Từ d’ kẽ d’n’de=1,3(mm) //DE có chiều từ D đến E biểu diển cho vecto aDEn

- Từ n’de kẽ ∆’3⊥ ED biểu diển cho vecto aDEt

- Từ p’ kẽ đường thẳng ∆’4 //MN cắt ∆’3 tại e’

- Ta được aE

có phương p’e’

aE = p’ e’.µa = 55,35.0,2=11,07 ( m/s2)

Phần II PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU

Việc phân tích lực cơ cấu có ý nghĩa quan trọng trong tính toán độ bền của khớpnối, chọn chế độ bôi trơn, chọn kích thước khớp phù hợp, xác định mômen cân bằngkhâu dẫn, lực tác động lên các thanh truyền, giá Các bộ phận chi tiếp trong hệ thốngmáy

Tính toán lực cơ cấu thông qua phương pháp vẽ họa đồ lực và phương trình cânbằng mômen

Tính áp lực khớp động tại vị trí số 4 và vị trí số 5

2 TÍNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG VÀ MÔMEN CÂN BẰNG TÁC DỤNG LÊN KHÂU DẪN TẠI VỊ TRÍ SỐ 4, VỊ TRÍ SỐ 5 (γ = 135 0 , γ = 180 0 có bản A1 kèm theo).

2.1 Tính áp lực khớp động tại vị trí thứ 4 (γ = 135 0 ):

2.1.1Tách các khâu vàphân tích và đặt các lực tác vào các khâu của cơ cấu:

* Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và hai nhóm tĩnh định:

- Nhóm 2-3 gồm: gồm khâu 2, khâu 3 và các khớp B, C, M

- Nhóm 4-5 gồm: khâu 4, khâu 5 và các khớp D, E, N

* Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu:

- Trên khâu 2: Ở khớp B có 12(do khâu 1 tác dụng lên khâu 2) đã biết điểmđặt tại B, chưa biết phương và độ lớn;

+ Ở khớp C có 32(do khâu 3 tác dụng lên khâu 2) đã biết điểm đặt tại C, chưabiết phương và độ lớn

+ Ở khớp D có 42 đã biết điểm đặt tại D, chưa biết phương, chiều và độ lớn

- Trên khâu 3: Ở khớp C có 23(do khâu 2 tác dụng lên khâu 3 : 32 = -

23) và ngoại lực C đã biết phương, chiều và độ lớn

+ Ở khớp trượt G có 03(do giá tác dụng lên khâu 3) biết phương, chưa biếtđiểm đặt và độ lớn

- Trên khâu 4: Ở khớp D có 24(do khâu 2 tác dụng lên khâu 4) đã biết điểmđặt, chưa biết phương và độ lớn;

Ở khớp E có 54(do khâu 5 tác dụng lên khâu 4) đã biết điểm đặt, chưa biếtphương và độ lớn

- Trên khâu 5: Ở khớp E có 45(do khâu 4 tác dụng lên khâu 5 : 45 = -

54) và ngoại lực Eđã biết phương, chiều và độ lớn

+ Ở khớp trượt F có 05(do giá tác dụng lên khâu 5) biết phương, chưa biết điểm đặt và độ lớn

* Họa đồ cơ cấu tại vị trí số 4( hình 2.1.1):

* Đặt các lực tác dụng vào các khâu, giả sử có chiều như hình 2.1.2:

Hìn

h 2.1.2 Các lực phát động và áp lực khớp động tác dụng vào các khâu của cơ cấu tại vị trí 4

2.1.2 Viết phương trình cân bằng lực cho từng khâu.

* Phương trình cân bằng cho khâu 4:

Từ (8) → d1= 0 (do R24 ≠ 0) → có phương song song với DE

d2 là cánh tay đòn của lực đối với điểm E

+ + = 0(10)

Phương, chiều: //AE, E→A ⊥AE //AE

Độ lớn: 3400 N ? ?

Dùng phương pháp họa đồ để giải (9) để tính và (hình 1.2):

AE, chiều từ E →A và có độ lớn p’’e’’=68 (mm)

- Từ e’’ vẽ đường thẳng ∆1 // DE biểu diễn cho phương

Hình 2.1.2.1 Họa đồ lực của khâu 5 tại vị trí số 4

- Từ p’’ vẽ đường thẳng ∆2 ⊥AE biểu diễn cho phương

- Giao điểm m của ∆1 và ∆2 là đầu, mút của và

Đo trên họa đồ ta biết được: mp’’= 11 (mm); e’’m= 69 (mm)

sang trái phải

d3 là cánh tay đòn của lực đối với điểm C

* Phương trình cân bằng cho khâu 2:

ΣmC = - R12.d4 + R42.d5 = 0 - R12.d4 + R42.d5 = 0(14)

d3, d4 là cánh tay đòn của lực và đối với điểm C

Phương, chiều: C→A E→D ⊥ BC // BC ⊥ AC

Độ lớn: 5300N 3450N 2668N ? ?

Dùng phương pháp họa đồ để giải (15) để tính và (hình 2.4):

chiều từ C →A Cũng với tỷ lệ xích của họa đồ lực là: µp= 50 ( ) → p’’c’’=

= 106(mm)

E→D, với c’’d’’= 69 (mm)

- Từ n vẽ đường thẳng ∆3 // BC làm phương của

- Từ p’’ vẽ đường thẳng ∆4 ⊥ AC làm phương của

- Giao điểm h của ∆3 và ∆4 là đầu và mút của và

Đo trên họa đồ ta được: hp’’= 50,05 (mm); nh= 95 (mm), d’’h= 109 (mm), c’’h= 117 (mm)

→ : - Phương ⊥ AC , chiều từ phải sang trái

→ - Phương, hướng theo

- Độ lớn R23= µp.c’’h = 50.117 = 5850(N)

Hình 2.1.2.2 Họa đồ lực của khâu 2, 3, 5 tại vị trí số 4

Bảng 2.1 Bảng giá trị áp lực khớp động các khâu tại vị trí số 4

2.1.3 Tính mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn.

2.1.3.1 Theo phương pháp phân tích lực.

- Đặt MCB trên khâu dẫn AB, giả sử chiều như hình 2.5:

- Phương trình cân bằng mômen tại khâu dẫn:

Hình 2.1.3.1 Mômen cân bằng đặt trên khâu dẫn

2.1.3.2 Theo phương pháp di chuyển khả dĩ.

Môment cân bằng tính theo phương pháp công suất Điều kiện cân bằng của hệ

lực tác dụng lên cơ cấu: (Hình 1.5)

Hình 2.1.3.2 Di chuyển các ngoại lực về khâu dẫn

Mcb.ω1+ PE.vE + PC.vC = 0 ( và cùng chiều với và )

= 391,79(N.m)Sai số tương đối giữa 2 cách tính, dựa trên mô men cân bằnglà:

x 100% = 0,5 %

Dựa tên kết quả tính toán, em thấy sai số nhỏ = 0,5 %, do đó cơ cấu đề bài cho,cân bằng

2.2 Tính áp lực khớp động tại vị trí thứ 5 (γ = 180 0 ):

2.2.1Tách các khâu vàphân tích và đặt các lực tác vào các khâu của cơ cấu:

* Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và hai nhóm tĩnh định:

- Nhóm 2-3 gồm: gồm khâu 2, khâu 3 và các khớp B, C, M.

- Nhóm 4-5 gồm: khâu 4, khâu 5 và các khớp D, E, N

* Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu:

- Trên khâu 2: Ở khớp B có 12(do khâu 1 tác dụng lên khâu 2) đã biết điểmđặt tại B, chưa biết phương và độ lớn Ở khớp C có 32(do khâu 3 tác dụng lên khâu2) đã biết điểm đặt tại C, chưa biết phương và độ lớn

+ Ở khớp D có 42 đã biết điểm đặt tại D, chưa biết phương, chiều và độ lớn

- Trên khâu 3: Ở khớp C có 23(do khâu 2 tác dụng lên khâu 3 : 32 = -

23) và ngoại lực C đã biết phương, chiều và độ lớn Ở khớp trượt G có 03(do giátác dụng lên khâu 3) biết phương, chưa biết điểm đặt và độ lớn

- Trên khâu 4: Ở khớp D có 24(do khâu 2 tác dụng lên khâu 4) đã biết điểmđặt, chưa biết phương và độ lớn; Ở khớp E có 54(do khâu 5 tác dụng lên khâu 4)

đã biết điểm đặt, chưa biết phương và độ lớn

- Trên khâu 5: Ở khớp E có 45(do khâu 4 tác dụng lên khâu 5 : 45 = -

54) và ngoại lực Eđã biết phương, chiều và độ lớn Ở khớp trượt F có 05(do giá tác dụng lên khâu 5) biết phương, chưa biết điểm đặt và độ lớn

* Họa đồ cơ cấu tại vị trí số 5( hình 2.2.1):

* Đặt các lực tác dụng vào các khâu, giả sử có chiều như hình 2.2.2: