Đồ án Nguyên lý máy thiết kế cơ cấu chính của động cơ nén khí

Phân tích cấu trúc cơ cấu chính Giải thích công dụng của máy, cấu tạo,nguyên lí làm việc, tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu.. Họa đồ chuyển vị, họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc của cơ cấ

I TÊN MÔN HỌC: Nguyên lý máy

II NHIỆM VỤ:

“Thiết kế cơ cấu chính của động cơ nén khí”

Chương 1: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH (Bản vẽ A0)

1 Phân tích cấu trúc cơ cấu chính (Giải thích công dụng của máy, cấu tạo,nguyên lí làm việc, tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu)

2 Tổng hợp cơ cấu chính (xác định các thông số về kích thước và cách vẽ lược

đồ cơ cấu chính)

3 Họa đồ chuyển vị, họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí vàcác vị trí bắt đầu xuất hiện và kết thúc lực cản

Lưu ý: Khi vẽ họa đồ chuyển vị, góc quay khâu dẫn được chia đều thành 8

phần Vị trí xuất phát (ký hiệu là vị trí 1) là thời điểm cơ cấu bắt đầu hành trìnhlàm việc (vị trí biên hay vị trí chết)

*Trong thuyết minh chỉ trình bày cho 1 vị trí Vị trí = (PA – k.8), các vị trí khác trình bày kết quả đạt được.

Chương 2: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH (Bản vẽ A1)

Tại 2 vị trí:

+ Vị trí thứ nhất = (PA – k.8)

+ Vị trí thứ nhất = (PA – k.8) + 1

1 Xác định áp lực khớp động trong cơ cấu

2 Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng hai phương pháp:

phương pháp tích phân lực và phương pháp di chuyển khả dĩ Đánh giá kết quả.

3 Xác định lực tác dụng giữa giá và khâu dẫn

Chương 3 XÁC ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG THỰC VÀ LÀM ĐỀU CHUYỂN

ĐỘNG MÁY (Bản vẽ A1)

1 Xác định phương truyền chuyển động của máy

2 Xác định chuyển động thực của máy

3 Làm đều chuyển động máy bằng biện pháp lắp bánh đà

Chương 4 THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM (Bản vẽ A1)

Cơ cấu cam cần đẩy đáy con lăn

1 Đồ thị chuyển vị, đồ thị vận tốc, đồ thị gia tốc của cần

2 Tổng hợp động lực học (Xác định tâm cam).

3 Tổng hợp động học (Xác định biên dạng cam).

NHIỆM VỤ CỤ THỂ (phương án số 42)

Cho cơ cấu chính của động cơ nén khí như hình vẽ với các thông số như sau:

* Trên các khâu lần lượt có:

- Khối lượng:

Bảng1 Vị trí của góc φ ở 8 vị trí

Vị trí 1 (điểm chết trên) φ1=00

+ JS5 = 1,1 kg/m2 + JS6 = 1,3 kg/m2

* Các thông số của cơ cấu:

 P1 là lực tác dụng lên piston của động cơ

 P2 là lực tác dụng lên piston của bộ phận nén cơ khí

 H1 = 605 mm là động trình của piston động cơ

 n1 = 800 vg/ph là số vòng quay khâu 1

 s là hành trình đẩy của cần trong cơ cấu cam

 e là tõm sai trong cơ cấu cam

 [max] = 390 là góc áp lực cực đại cho phép trong cơ cấu cam

 φđ ,  X, V lần lượt là các góc định kì của cơ cấu cam

 Quy luật gia tốc theo hình cosin là quy luật của động cơ

 [δ] = 1/91 là hệ số không đều cho phép

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/9/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Ngày tháng năm 2014

Giáo viên hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước theochủ nghĩa xã hội Trong đó ngành công nghiệp đóng một vai trò hết sức quantrọng Các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến, hiện đại và dần dầnthay thế sức lao động của con người Để tạo ra và làm chủ các loại máy mócnhư thế ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ kỹ thuật có trình độchuyên môn cao đồng thời phải đáp ứng được yêu cầu của công nghệ sản xuấttiên tiến.

Môn học nguyên lý máy là một trong những môn học cơ sở không thể thiếuđược đối với các ngành kỹ thuật, vì thế làm bài tập lớn nguyên lý máy là côngviệc rất quan trọng và cần thiết để hiểu sâu, hiểu rộng những kiến thức đãđược học ở cả lý thuyết lẫn thực tiễn, tạo tiền đề cho những môn học sau này.Đối với bản thân tôi, trải qua thời gian thực hiện đồ án đã giúp tôi hiểu biếtthêm được nhiều điều có ích để bổ sung vào vốn kiến thức của mình

Trong quá trình làm đồ án môn học, tôi luôn được sự hướng dẫn giúp đỡ củacác giáo viên đặc biệt là các thầy thuộc khoa kỹ thuật cơ sở Trong đó có sự chỉbảo rất tận tình và chu đáo của thầy ở Bộ môn Nguyên lý thuộc khoa và cácđồng chí đồng đội cùng lớp, cùng đơn vị Tuy nhiên đây là lần đầu tiên làm Đồ

án nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của các thầy

để đồ án môn học của tôi được hoàn thiện hơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 11 năm 2014

Học viên thực hiện:

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 5

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH 1.1 Phân tích cấu trúc cơ cấu chính 6

1.1.1 Cấu tạo cơ cấu 6

1.1.2 Nguyên lý hoạt động và công dụng của cơ cấu 7

1.1.3 Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu 8

1.2 Tổng hợp cơ cấu chính 9

1.3 Họa đồ chuyển vị, họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc 11

1.3.1 Họa đồ chuyển vị 11

1.3.2 Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí 12

1.4 Bài toán vận tốc 12

1.5 Bài toán gia tốc 17

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH

1.1 Phân tích cấu trúc cơ cấu chính (Giải thích công dụng của máy, cấu tạo, nguyên lí làm việc, tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu).

1.1.1 Cấu tạo cơ cấu

Cơ cấu đã cho bao gồm:

Các khâu:

- Khâu dẫn 1 – Tay quay OA

- Khâu 2 – Thanh truyền chínhAB

- Khâu 3 – Con trượt động cơ

1.1.2 Nguyên lý hoạt động và công dụng của cơ cấu

1.1.2.1 Nguyên lý hoạt động

Khi tay quay OA (1) xoay quanh trục O với vận tốc gốc ω1, thanh truyền

AB (2) truyền chuyển động cho con trượt (3), con trượt (3) di chuyển theo trụcthẳng đứng Song thanh CD (4) được liên kết với thanh truyển AB (2) bằng mộtkhớp bản lề, thanh truyền AB (2) truyền chuyển động cho thanh CD (4), thanh

CD (4) chuyển truyển động cho thanh ED (5), thanh ED (5) truyền chuyểnđộng cho thanh truyền phụ EF (6), thanh truyền EF (6) truyền chuyển động làmcon trượt (7) chuyển động lên xuống theo trục đứng như hình 1.2

Hình 1.2.L ược đồ động cơ cấu chính động cơ nén c đ đ ng c c u chính đ ng c nén ồ động cơ cấu chính động cơ nén ộng cơ cấu chính động cơ nén ơ cấu chính động cơ nén ấu chính động cơ nén ộng cơ cấu chính động cơ nén ơ cấu chính động cơ nén

1.1.2.2 Công dụng của cơ cấu

Cơ cấu chính của động cơ máy bơm khí nén được hình thành từ cơ cấutay quay con trượt như hình 1.2 Công dụng của cơ cấu là biến chuyển độngquay của bộ phận dẫn động (thường là các loại động cơ) thành chuyển độngtịnh tuyến dọc trục của bộ phận công tác (con trượt 1,2) Trên các con trượt 1,2

ta lắp các piston để thực hiện bơm

tự do:

W=3.5 – (2.10 + 0 – 0– 0) – 0 = 1

Cơ cấu có 1 bậc tự do

Hình 1.3 X p lo i c ếp loại cơ ại cơ ơ cấu chính động cơ nén

c u ấu chính động cơ nén

1.1.3.2 Xếp loại cơ cấu

Chia cơ cấu ra làm các nhóm như hình 1.3,ta được 3 nhóm loại 2 bao gồm:Nhóm 1: gồm các khâu 2,3 và các khớp xoay A, B cùng khớp trượt tại B Nhóm 2: gồm các khâu 4,5 và các khớp xoay C, O1, E

Nhóm 3: gồm các khâu 6,7 và các khớp xoay E, F cùng khớp trượt tại F

Như vậy xếp loại cơ cấu là cơ cấu loại 2

Dựa vào bảng thông số đã cho:

Bảng 2 Số liệu phương án số 42 đề tài 1

n1 (vg/pt) AB

OA

ll

AC AB

ll

a(mm)

b(mm)

1

O E

l (mm)

Khoảng cách hai trục xoay O1O là: a= 360 mm; b=310 mm.

Khoảng cách hai trục đứng được xác định sao cho việc truyền lực là tốt nhất

Nó là đường thẳng nằm giữa các đường thẳng đứng mà điểm E di chuyển

Như vậy khoảng cách giữa hai trục đứng là 493,99 mm

Các thống số khác:

Góc φ được xác định theo Bảng 1

Vận tốc góc khâu dẫn:

1 1

- Đặt hệ trục Oxy tại vị trí O (Oy là phương đứng, Ox là phương ngang) Xácđịnh các trục đứng theo phương Oy theo các tư liệu đã biết ở phần 1.2.1.

- Từ các số liệu đã biết ta xác định tay quay OA (1) hợp với phương thẳngđứng một góc φ3=450

- Từ A vẽ đường tròn bán kính AB, đường tròn cắt trục đứng chính tâm thứnhất ở đâu thì xác định điểm B tại đó Vẽ AB

- Tiêp tục xác định C trên trên AB theo kích thước đã biết Từ C vẽ đườngtròn bán kính CD

- Trên trục quay O1 vẽ đường tròn đường kính O1D Đường tròn này cắt đườngtròn (C;CD) ở đầu thì xác định điểm D ở đó, từ đó vẽ O1D và CD.

- Vẽ đường tròn tâm O1, bán kính O1E Từ O1D đã vẽ được, nối dài cắt đườngtròn (O1,O1E) ở đâu thì xác định điểm E ở đó Vẽ O1E

- Từ điểm E, vẽ đường tròn tâm E, bán kính EF Đường tròn này cắt trục đứngthứ hai ở đâu thì xác định điểm F ở đó Vẽ EF

- Tiếp tục vẽ con trượt (3) và con trượt (7) tại B và F

Như vậy ta xác định được cơ cấu tại vị trí 2 như hình:

1.3 Họa đồ chuyển vị, họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc

1.3.1 Họa đồ chuyển vị (Bản vẽ A 0 kèm theo)

Hình 1.5 H a đ chuy n v c ọa đồ chuyển vị cơ ồ động cơ cấu chính động cơ nén ển vị cơ ị trí ơ cấu chính động cơ nén

c u t i 8 v trí ấu chính động cơ nén ại cơ ị trí

1.3.2 Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản

Từ a vẽ đường thẳng vuông góc AB biểu diễn cho phương của 1 V BA

Từ p vẽ đường thẳng ∆2 song song với OB biểu diễn cho phương của V B

Giao điểm b của  và 1 ∆ chính là mút của V và V

Từ c vẽ đường thẳng   CD biểu diễn cho phương của 3 V DC

Từ p vẽ đường thẳng   O1D biểu diễn cho phương của 4 V D

Giao điểm d của  và 3  chính mút của 4 V DC và V D

- ef biểu diễn cho V FE

- pf

biểu diễn cho V F

* V F: { Phương ,chiều : Điểm đặt :tại p pf

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s)

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s)

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s)

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s)

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s)

(b) Họa đồ vận tốc với µ V =0,25(m/s.mm)

(a) Họa đồ cơ cấu với µ L =0,01(m/mm)

(c) Họa đồ gia tốc với µ a =26,54(m/mm)

1.5 Bài toán gia tốc (vị trí 2)

Để giải phương trình (1.2) ta sử dụng phương pháp họa đồ gia tốc:

- Chọn p ' làm gốc của họa đồ Từ p 'vẽ p ' a' =80 (mm) phương // OA, chiềuhướng từ A → O biểu diễn cho a A = 2122,77 (m/s2)

Tỷ lệ xích của họa đồ gia tốc là:

' '

2122,77

26,5480

Từ n BA vẽ đường thẳng x1  BA biểu diễn cho phương của a BA τ

Từ p ' vẽ đường thẳng x2 // OA biểu diễn cho phương của a B

Giao điểm b ' của x1 và x2 chính là mút của a B và a BA τ

Trên họa đồ gia tốc (hình 1-6c), ta có:

Từ c’ ta vẽ c ' n´DC=18,05 (mm) có chiều từ D → C biểu diễn cho a n DC

Qua n DCta vẽ đường thẳng x3 CD biểu diễn cho phương của a τ DC

Từ p’ ta vẽ p ' n´DO 1=28,067 (mm) có chiều từ D → O1 biểu diễn cho a DO1 n

⇒ a D{ phương , chiều: Điểm đặt :tại p ' p ' d '

Từ e’ vẽ e ' n FE =0,898 (mm) có phương // EF, chiều từ F → E biểu diễn cho a FE n

Từ n FE vẽ đường thẳng y1  FE biểu diễn cho phương của a τ EF

Từ p ' vẽ đường thẳng y2 // AE biểu diễn cho phương của a F

Giao điểm f của y' 1 và y2 chính là ngọn của véc tơ n f FE '

và p f' '

Trên họa đồ gia tốc (hình 1-6c), ta có:

n ED e ' biểu diễn cho a τ ED

* a F:{ Phương , chiều: Điểm đặt :tại p ' p ' f '

Thực tế (m/s 2 )

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s 2 )

Họa đồ (mm)

Thực tế (m/s 2 ) Họa đồ Thực tế (m/s 2 ) Họa đồ Thực tế (m/s 2 )