Đồ án Nguyên Lí Máy. Phân tích hình thang lái của xe URAL 375D

đây là bản pdf cho những bạn k có phần mềm để đọc. và có bản vẽ cad nha . vui tìm trên tài khoản của tớ nhá.Đồ án Nguyên Lí Máy. Phân tích hình thang lái của xe URAL 375Dcó bản vẽ kèm theođây là một ý tưởng chưa có ai thực hiện. mình và nhóm đã làm và nhận được sự đánh giá cao của giảng viên, các thông số và số liệu trong này đều là do nhóm mình tự cân đo đong đếm . 100% là số liệu thật...phải có phần mềm math tyle mới đọc được nha

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU CHÍNH 8

1.1. Tổng quan về cơ cấu “Hệ thống lái ô tô URAL – 375D” 8

1.2 Phân tích cấu trúc cơ cấu chính 9

1.2.1 Công dụng 9

1.2.2 Cấu tạo 9

1.2.3 Nguyên lý hoạt động 10

1.2.4 Tính bậc tư do và xếp loại cơ cấu 10

1.3 Tổng hợp cơ cấu chính 11

1.3.1 Xác định các thông số kích thước 11

1.3.2 Vẽ lược đồ cơ cấu chính 14

1.4 Họa đồ chuyển vị tại 8 vị trí 15

1.5 Bài toán vận tốc và họa đồ vận tốc tại vị trí 2 16

1.6 Bài toán gia tốc và họa đồ gia tốc tại vị trí 2 22

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU 29

2.1 Vị trí thứ n = 5 29

2.1.1 Họa đồ nhóm tĩnh định 1 43

2.1.2 Họa đồ nhóm tĩnh định 2 46

2.1.3 Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng phương pháp phân tích lực 49

2.1.4 Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng phương pháp di chuyển khả dĩ 50

2.1.5 Xác định lực trên khâu dẫn 53

2.2 Vị trí thứ n = 6 55

2.2.1 Họa đồ nhóm tĩnh định 1 61

2.2.2 Họa đồ nhóm tĩnh định 2 63

2.2.3 Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng phương pháp phân tích lực 65 2.2.4 Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng phương

2.2.5 Xác định lực trên khâu dẫn 68

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM 69

3.1 Phần mềm SAM 69

3.1.1 Vẽ họa đồ cơ cấu 69

3.1.2 Mô phỏng chuyển động của cơ cấu 72

3.1.3 Xuất ra đồ thị vận tốc, gia tốc 73

3.1.4 So sánh kết quả 76

3.2 Phần mềm GEO 77

3.2.1 Vẽ họa đồ cơ cấu 77

3.2.2 Vẽ họa đồ vận tốc 84

3.2.3 Vẽ họa đồ gia tốc 89

3.3 Phần mềm Working Model 92

3.3.1 Vẽ họa đồ cơ cấu 92

3.3.2 Mô phỏng chuyển động của cơ cấu 96

3.3.3 Xuất ra vận tốc, gia tốc 97

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và xu thế toàn cầu

hóa với các ngành kinh tế nói chung và ngành cơ khí nói riêng đòi hỏi các kỹ sư

và các cán bộ kỹ thuật phải biết vận dụng sáng tạo các kiến thức đã học ở trường

và kinh nghiệm thực tế của bản thân để giải quyết các vấn đề thường gặp ở trong

quá trình công tác, làm việc

Đồ án môn học nguyên lý máy đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá

trình đào tạo để trở thành một người kỹ sư, cán bộ kỹ thuật Qua quá trình làm đồ

án môn học giúp cho học viên hiểu biết rõ hơn về các kiến thức cơ sở, nguyên lý

làm việc về các loại máy gia công cơ khí, các hệ thống trong kỹ thuật và nhiều

loại khác, hiểu được và nắm kiến thức tốt hơn trong các môn học tiếp theo đồng

thời nâng cao khả năng vận dụng những kiến thức này vào làm đồ án các môn học

liên quan cũng như công tác sau này

Là học viên Trường Sỹ Quan Kỹ Thuật Quân Sự - Đại học Trần Đại Nghĩa,

trong thời gian làm đồ án môn học chúng em đã chọn đề tài “Phân tích hệ thống

lái ô tô URAL – 375D” Nhờ có sự chỉ bảo tận tình của thầy Đỗ Mạnh Dũng, thầy

Huỳnh Đức Thuận và các thầy của khoa KTCS, ngoài ra còn có sự đóng góp, trao

đổi của đồng chí, đồng đội đã giúp chúng em hoàn thành nội dung, yêu cầu mà đồ

án đề ra

Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án do kiến thức còn hạn chế và đây là lần

đầu tiên làm đồ án môn học nên khó tránh khỏi sự bỡ ngỡ cũng như thiếu sót Vì

vậy, chúng em rất mong nhận được sự giúp đỡ, tận tình chỉ bảo của các thầy giáo,

để đồ án của chúng em có thể hoàn thiện hơn nữa để phục cho quá trình học tập

tại trường cũng như công tác sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

TRƯỜNG SQKT QUÂN SỰ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

Họ tên học viên: Phạm Đình Đạt (NT) Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 08/01/1995 Nơi sinh: Thanh Hóa

Chuyên ngành: Ô Tô MSHV: 04021021

Họ tên học viên: Trần Minh Thảo Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 19/12/1996 Nơi sinh: Hà Tĩnh

Chuyên ngành: Ô Tô MSHV: 04021052

Họ tên học viên: Võ Đình Sơn Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 10/04/1996 Nơi sinh: Nghệ An

Chuyên ngành: Ô Tô MSHV: 04021048

Họ tên học viên: Võ Thanh Hoài Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 27/05/1996 Nơi sinh: Quảng Ngãi

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH (Bản vẽ A1)

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

và các 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 trình làm việc (vị trí biên hay vị trí chết)

Trong thuyết minh chỉ trình bày cho 1 vị trí (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: = n + Vị trí thứ hai: = n + 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 : phân tích lực và 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 trình chuyển động của máy

2 Xác định chuyển động thực của máy

3 Làm đều chuyển động thực của 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)

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Ngày tháng 11 năm 2016 Giáo viên hướng dẫn

Đỗ Mạnh Dũng

CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU CHÍNH

1.1 Tổng quan về cơ cấu “Hệ thống lái ô tô URAL – 375D”

Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ôtô với nhiệm vụ: + Thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái + Hệ thống lái thông dụng bao gồm cơ cấu điều khiển (vành lái ) đến cơ cấu lái

và các cơ cấu thực hiện quay của bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ đứng

+ Cấu tạo chung của một hệ thống lái ôtô bao gồm:

1 Vô lăng: Là vành tay lái để người lái cầm để điều khiển hướng chuyển động của xe

2 Trục lái: Ống thép, truyền mô men từ vô lăng đến cơ cấu lái

3 Cơ cấu lái: Biến chuyển động của trục lái đến chuyển động quay của đòn đứng

4 Dẫn động lái: Đòn kéo, hình thang lái

5 Trợ lực lái: Thủy lực , khí nén, điện

+ Yêu cầu:

- Đảm bảo tính vận hành cao của oto

- Nhẹ nhàng trong điều khiển

- Động học quay vòng đúng, có nghĩa là khi quay vòng tất cả bánh xe lăn không trượt

- Truyền động tránh những va đập nghịch đảo trên vành lái

- Chính xác về tính tỳ động, động học và động lực học

- Có độ bền lâu không hư hỏng trong quá trình sử dụng

Hình 1.1 Cơ cấu chính của hệ thống lái ô tô

- Thuận tiện trong việc sử dụng và bảo dưỡng

Không có những khe hở trong hệ thống lái

1.2 Phân tích cấu trúc cơ cấu chính

Các khâu

- Khâu dẫn 1 – Tay quay OA

- Khâu 2 – Thanh truyền chính AB

- Khâu 3 – Cần quay CEBF

- Khâu 4 – Thanh CD

- Khâu 5 – Thanh DG

- Khâu 6 – Giá EG

1.2.3 Nguyên lý hoạt động

Khi tác dụng một lực vào vành lái của ô tô nhờ có bộ truyền làm thanh quay

OA lắc với vận tốc góc không đổi kéo theo thanh truyền chính AB truyền động

đến cơ cấu hình thang lái làm làm quay khâu cần quay 3 nhờ qua khớp bản lề C

truyền động thanh CD làm quay 5 làm đổi co bánh xe lệch một góc nhất định so

với phương chuyển động làm bánh xe quay theo hướng cần thiết, với góc quay

của bánh xe dẫn hướng về mỗi phía một góc tối đa là một góc 0

44 thì thanh quay

OA phải quét được một góc là 0

63 1.2.4 Tính bậc tư do và xếp loại cơ cấu

Wth là số bậc tự do thừa

Ta có:

- Số khâu động: n = 5 (bao gồm các khâu 1,2,3,4,5)

- Số khớp loại 5: P5 = 7 (bao gồm các khớp O,A,B,C,D,E,G)

Vậy: Cơ cấu có 1 bậc tự do

1.2.4.2 Xếp loại cơ cấu

Chọn khâu 1 là khâu dẫn ta chia cơ cấu ra làm các nhóm như hình 1.3, ta được 2 nhóm Axua loại 2 :

- Nhóm 1: 2 khâu ( 4,5) và 3 khớp thấp ( G , D , C) là nhóm axua loại 2

- Nhóm 2: 2 khâu (2 ,3) và 3 khớp thấp (A , B ,E) là nhóm axua loại 2

Vậy: Cơ cấu đã cho là cơ cấu loại 2

CHIỀU DÀI THỰC (mm)

Hình 1.2 Xếp loại cơ cấu

Từ bảng số liệu ta tính được momen quán tính tác dụng lên các khâu:

2

21,868.0,21

0,25

AB AB S

1.3.2 Vẽ lược đồ cơ cấu chính

Đầu tiên chọn hệ trục tọa độ Oxy Từ gốc tọa độ O ta xác định điểm E có tọa

độ E (-19,5 ; 33,59) và điểm G (56,82 ; 33,59) cố định Nối EG làm giá của cơ cấu

Từ O kẻ đường thẳng OA= 10,5 mm và hợp với phương thẳng đứng một góc

59o

  , từ A vẽ đường tròn tâm A bán kính AB= 39 mm Từ E vẽ đường tròng tâm E bán kính EB = 10,5 mm Hai đường tròng giao nhau ở B nối đoạn EB

Từ E vẽ đường đoạn EC = 9,5mm hợp với EB một góc BEC 102O

Từ C vẽ đường tròn tâm C bán kính CD = 70mm , từ G vẽ đường tròn tâm G bán

Hai đường tròn giao nhau ở điểm D

Từ G vẽ GH = 10mm sao cho DGH  109Otheo chiều quay ngược chiều kim đồng

hồ Từ điểm E vẽ EF = 10mm sao cho FEC 109O quay EC ngược chiều kim đồng

hồ

Hình 1.3 Cơ cấu chính của hệ thống lái ô tô tại vị trí bắt đầu

1.4 Họa đồ chuyển vị tại 8 vị trí

Xét cơ cấu tại vị trí bắt đầu ta có :

59102

109

o O

Góc 59° 68° 77° 86° 95° 104° 113° 122°

Ta đánh số thứ tự theo chiều quay Từ 8 vị trí của khâu dẫn OA thông qua các kích thước ta xác định các vị trí của các khâu còn lại

Hình 1.4 Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí

1.5 Bài toán vận tốc và họa đồ vận tốc tại vị trí 2

Vậy tỉ lệ xích của họa đồ vận tốc là: 0,021 1

25, 2 1200

A v

     

 

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

Từ p vẽ đường thẳng ∆2 vuông góc BE biểu diễn cho phương của 𝑉⃗⃗⃗⃗ 𝐵

Giao điểm b của 1 và ∆2 chính là mút của 𝑉⃗⃗⃗⃗⃗⃗ và 𝑉𝐵𝐴 ⃗⃗⃗⃗ 𝐵

𝑉⃗⃗⃗⃗⃗⃗ :𝐵𝐴

{

Đ𝑖ể𝑚 đặ𝑡: 𝑡ạ𝑖 𝑏𝑃ℎươ𝑛𝑔, 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝑎𝑏⃗⃗⃗⃗

Độ 𝑙ớ𝑛: 𝑉𝐵𝐴 = 𝜇𝑣 𝑎𝑏̅̅̅ = 1 3

.6,17 5,14.101200

Độ lớn: 𝑉𝑐 = 𝜇𝑣 𝑝𝑐̅̅̅ = 1 21.2 0,018

+ Xác định vận tốc điểm D

Từ c vẽ phương vuông góc với CD ( biểu diễn cho phương DC ), từ p

vẽ phương vuông góc với GD (biểu diễn cho phương V ) Hai phương giao D

nhau ở điểm d mà pd là biểu diễn cho V với tỉ lệ xích là D 𝜇𝑣

𝑉⃗⃗⃗⃗ :𝑑

{

Đ𝑖ể𝑚 đặ𝑡: 𝑡ạ𝑖 𝑝Phương, chiều: 𝑝𝑑⃗⃗⃗⃗

Độ lớn: 𝑉𝐻 = 𝜇𝑣 𝑝ℎ̅̅̅̅ = 1 35, 2 0,029

+ Xác định vận tốc góc của các khâu:

- Vận tốc góc của khâu 2 phụ thuộc vào V AB có :

3 2

5,14.10

6,59.10

0, 78

BA AB

s l

BA

V tức là ngược chiều kim đông hồ

- Vận tốc góc của khâu 3 phụ thuộc vào V B , V F hoặc V Ccó :

của V B tức là ngược chiều kim đông hồ

- Vận tốc góc của khâu 4 là thanh CD phụ thuộc vào V DC

s l

hồ

Tương tự: Ta xác định được vận tốc ở các vị trí còn lại cho ta bảng số liệu

sau

1.6 Bài toán gia tốc và họa đồ gia tốc tại vị trí 2

(6,54.10 ) 0

0,3330

,1

0,093 0, 21

10 =18,3 (mm) song song với EB biểu diễn cho phương của a B n

l l

Từ p’ vẽ đoạn thẳng p’n F =

n F a

0,093 0, 2

10 =

3 4

1,73.1010



 = 17,3 (mm) song song với EF biểu diễn cho a F n



EF biểu diễn cho a t F



Điểm f’ là đầu mút của a F

0,093 0,19

10 =

3 4

1,65.1010



 =16,5 (mm) song song với EC biểu diễn cho a C n



Điểm c’ chính là đầu mút của a C



0,014 1, 4

10 =

4 4

2,72.1010



 =2,72 (mm) song song với CD biểu diễn cho a DC n

0,147 0,19

3 4

4,1.1010



 =41 (mm) song song với GD biểu diễn cho a D n



Từ n D vẽ đường thẳng y4 vuông góc với GD

Giao điểm d’ của y3 và y4 là đầu mút của a D

Từ p’ vẽ đoạn thẳng p’n H=

n H a

0,147 0.2

10 =

3 4

4,32.1010



 =43,2 (mm) song song với GH biểu diễn cho a n H

GH biểu diễn cho a t H



Điểm h’ là đầu mút của a H



=

439,11.100,78

tức là ngược chiều kim đông hồ

- Gia tốc góc của khâu 3 phụ thuộc vào a t B



=

410,835.10

- Gia tốc góc của khâu 4 phụ thuộc vào a DC t



=

438,33.10

tức là ngược chiều kim đồng hồ

- Gia tốc góc của khâu 4 phụ thuộc vào a t H



=

437,534.10

tức là ngược chiều kim đông hồ

Hình 1.6 Họa đồ gia tốc tại vị trí thứ 2 Tương tự: Ta xác định được vận tốc ở các vị trí còn lại cho ta bảng số liệu

sau

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU

2.1 Vị trí thứ n = 5

- Xác định áp lực khớp động trong cơ cấu

Xác định ngoại lực tác dụng lên cơ cấu

Cơ cấu được vẽ như hình 1.3 với tỉ lệ xích 2 

Có rất nhiều yếu tố gây ra lực cản đối với hệ thống lái như : ma sát của bánh xe với mắt đường, trong phạm vi bài chỉ xét đến lực cản do ma sát tiếp xúc giữa bánh

xe với trục đường được chuyển tâm trục bánh xe có điểm đặt ở trục bánh gắn bánh

mà biến dạng này tăng lên khi tải tăng

- Tính chất và trạng thái của mặt đường: khi bánh lăn trên mặt đường biến dạng không chỉ của lốp mà còn của đường công suất tiêu hao cho biến dạng được thể hiện qua việc đầm đất và ép đất sang hai bên vết bánh Vì vậy biến dạng càng lớn thì lực cản càng lớn

- Áp lực riêng trên đường: là tỉ số giữa tải thẳng đứng với tiết diện vết tiếp xúc giữa bánh với mặt đường

- Vận tốc chuyển động của ôtô: khi vận tốc của ôtô tăng lên thì lực cản của ôtô cũng tăng lên

- Kết cấu và trạng thái của bánh xe: số lượng bánh xe , bố trí bánh xe , kết cấu hoa lốp và trạng thái bề mặt làm việc của lốp ảnh hưởng đến lực cản lăn

Vậy: Lực cản lăn có phương vuông góc với trục, và chiều ngược chiều chuyển

Bảng 2.1 Bảng hệ số cản lăn của đường

Loại và trạng thái lớp phủ đường Hệ số cản lăn (f)

Đường nhựa và đường bê tông tốt 0,007 – 0,015 Đường nhựa và đường bê tông trung bình 0,015 – 0,020

Vậy: F c  0.007.50000  350( )N tác dụng đều lên 4 bánh của xe , trường hợp

4 bánh xe cấu tạo như nhau vậy:

1 2

350

87,5( )4

+ Phương, chiều, điểm đặt:

- Phương chiều: phương thẳng đứng, chiều từ trên xuống dưới

Giả sử vị trí trọng tâm khâu 3 (S3) như hình

- S3Tổng hợp lực, tìm trọng tâm của khâu 3:

0.015829

- S5Tổng hợp lực, tìm trọng tâm của khâu 5:

- Tương tự khâu 3 ta có ta xác định được

Hình 2.3 Vị trí trọng tâm khâu 5

Ta có  e 0,0559 m



 

5

0 5

0.062430

Gia tốc khối tâm của các khâu:

+ Gia tốc S1: Có điểm đặt tại S1

Do S2 nằm giữa AB nên theo định lí đồng dạng thuận ta có s 2 ’ nằm giữa a’b’.Vậy:

- Lực quán tính và mômen quán tính tác dụng lên các khâu :

Hình 2.4 Họa đồ gia tốc của khối tâm các khâu

+ Khâu 1: (Chuyển động quay quanh điểm cố định không đi qua tâm) có lực quán

Có phương chiều song song và hướng từ s2 về p đặt tại điểm T2 được xác định như sau: Qua S2 vẽ đường thẳng song song với p a  (trên họa đồ gia tốc), qua điểm K A vẽ đường thẳng song song với a s 2 (trên họa đồ gia tốc) Giao điểm của hai đường thẳng vừa dựng cho ta điểm T2 Với điểm K A được xác định bằng khoảng cách:

2 2

2 2

Hình 2.6 Lực quán tính tác dụng lên khâu 2

Khâu 3: Chuyển động quay quanh khớp bản lề E có lực quán tính:

3

2,7.100,0158

Hình 2.7 Lực quán tính tác dụng lên khâu 3

Khâu 4: Chuyển động song phẳng của thanh CD, có lực quán tính

4 4

4 4

J

m l

Hình 2.8 Lực quán tính tác dụng lên khâu 4

+ Khâu 5: (Chuyển động quay quanh G) có lực quán tính:

Hình 2.9 Lực quán tính tác dụng lên khâu 5

 Xác định áp lực khớp động

Cơ cấu gồm 1 khâu dẫn nối với giá và 2 nhóm tỉnh định

Nhóm 1: gồm các khâu (4, 5) và các khớp quay (C, D,G) Nhóm 2: gồm các khâu (2, 3) và các khớp quay (A, B ,E)

Khi tách khâu thì áp lực khớp động tác dụng lên các khâu

Ở trên khâu 1 (Hình ): Ở khớp O có R01 (do giá tác dụng lên khâu 1) đã biết điểm đặt, chưa biết phương và suất; ở khớp A có R21 (do khâu 2 tác dụng lên khâu 1) đã biết điểm đặt, chưa biết phương và suất

Hình 2.10 Lực tác dụng lên khâu dẫn

Ở trên khâu 2 (Hình ): Ở khớp A có R12 (do khâu 1 tác dụng lên khâu 2) đã biết điểm đặt, chưa biết phương và suất; ở khớp B có R32 (do khâu 3 tác dụng

lên khâu 2) đã biết điểm đặt, chưa biết phương và suất

Hình 2.11 Lực tác dụng lên khâu 2

Ở trên khâu 3 (Hình ): Ở khớp E có R03 (do giá tác dụng lên khâu 3) đã biết điểm đặt, chưa biết phương và suất; ở khớp B có R23 (do khâu 2 tác dụng lên khâu