Đồ án Nguyên lý máy cơ cấu động chữ V có cấu trúc gồm 2 phần trình bày các phân tích động học cơ cấu chính, phân tích lực cơ cấu chính. Đây là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên và những ai quan tâm dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu.
Trang 1M C L CỤ Ụ
1.1. Phân tích c u t o, x p lo i và nguyên lý làm vi cấ ạ ế ạ ệ 5
1.2. Xác đ nh các thông s và cách v lị ố ẽ ược đ c c uồ ơ ấ 6
1.3. H a đ chuy n v c a c c u t i 8 v tríọ ồ ể ị ủ ơ ấ ạ ị 6
1.4. H a đ v n t c, gia t c c a c c u t i 8 v trí ọ ồ ậ ố ố ủ ơ ấ ạ ị 6
1.5. Bài toán v n t cậ ố 6
1.6. Bài toán gia t cố 9
Chương 2. PHÂN TÍCH L C C C U CHÍNHỰ Ơ Ấ 2.1. V trí 1ị 13
2.1.1. Áp l c kh p đ ngự ớ ộ 13
2.1.2. Tính mômen cân b ngằ 17
2.2. V trí 2ị 18
2.2.1. Áp l c kh p đ ngự ớ ộ 18
2.2.2. Tính mômen cân b ngằ 23
TÀI LI U THAM KH OỆ Ả 30
Trang 2L I NÓI Đ U Ờ Ầ
Môn h c nguyên lý máy là m t trong nh ng môn h c c s không thọ ộ ữ ọ ơ ở ể thi u đế ược đ i v i các ngành k thu t, vì th làm đ án môn h c là công vi cố ớ ỹ ậ ế ồ ọ ệ
r t quan tr ng và c n thi t đ chúng ta hi u sâu, hi u r ng nh ng ki n th c đãấ ọ ầ ế ể ể ể ộ ữ ế ứ
được h c c lý thuy t l n th c ti n, t o ti n đ cho nh ng môn h c sau này.ọ ở ả ế ẫ ự ễ ạ ề ề ữ ọ
V i nh ng ki n th c đã h c, cùng v i s giúp đ t n tình c a th y giáoớ ữ ế ứ ọ ớ ự ỡ ậ ủ ầ trong th i gian qua tôi đã hoàn thành nhi m v đ án c a môn h c này. Nh ngờ ệ ụ ồ ủ ọ ư
do đây là l n đ u tiên làm đ án môn h c nên không tránh kh i nh ng thi uầ ầ ồ ọ ỏ ữ ế sót.Tôi r t mong đấ ượ ực s góp ý c a th y giáo đ đ án môn h c c a tôi đủ ầ ể ồ ọ ủ ượ c hoàn thi n h n. Cu i cùng tôi xin chân thành c m n s giúp đ c a các th yệ ơ ố ả ơ ự ỡ ủ ầ giáo trong T b môn.ổ ộ
Sinh viên:T Văn Quân ạ
Trang 4Chương 1. PHÂN TÍCH Đ NG H C C C U CHÍNHỘ Ọ Ơ Ấ
1.1. Phân tích c u t o, x p lo i và nguyên lý làm vi c c a c c uấ ạ ế ạ ệ ủ ơ ấ
1.1.1. Phân tích c u t o c c u: ấ ạ ơ ấ
Tay quay AB;
Thanh truy n chính BC;ề
Thanh truy n ph DE;ề ụ
Con trượt C và E;
: góc gi a hành trình c a piston C và E;α ữ ủ
: góc gi a BC và BD;β ữ
: góc h p b i tay quay AB và phγ ợ ở ương ngang
1.1.2. X p lo i c c u: ế ạ ơ ấ
S khâu đ ng: n = 5 (1, 2, 3, 4, 5); ố ộ
S kh p lo i 5: pố ớ ạ 5 = 7 (A, B, C2, C3, D, E4, E5);
S kh p lo i 4: pố ớ ạ 4 = 0;
S ràng bu c trùng: Rố ộ 0 = 0;
S ràng bu c th a rố ộ ừ th = 0;
S b c t do th a: Wố ậ ự ừ th = 0;
Áp d ng công th c: ụ ứ
W= 3n (2 p5 + p4) + rth Wth
W= 3.5 – (2.7 + 0) + 0 = 1
V y c c u có 1 b c t do.ậ ơ ấ ậ ự
X p h ng c c u: ế ạ ơ ấ C c u có h ng 2.ơ ấ ạ
1.1.3. Nguyên lý làm vi c ệ
Dưới tác d ng c a l c nén gây ra b i kh i khí nén piston C và E chuy nụ ủ ự ở ố ể
đ ng d c theo giá đi qua CA và EA, chuy n đ ng này độ ọ ể ộ ược truy n t i tr c quayề ớ ụ
AB qua các thanh truy n BC và DE.ề
Tay quay AB chuy n đ ng có tác d ng truy n l c ra ngoài đ máy làmể ộ ụ ề ự ể
vi c.ệ
m i xilanh có chu k làm vi c là 2 vòng quay c a AB.Ở ỗ ỳ ệ ủ
+ Vòng quay đ u t 0 2 ng v i quá trình hút và nén nhiên li u.ầ ừ πứ ớ ệ
Trang 5+ Vòng ti p theo t 2 4 ng v i quá trình n và x nhiên li u sau khiế ừ π π ứ ớ ổ ả ệ
đ t cháy ra ngoài.ố
1.2. Xác đ nh các thông s và cách v lị ố ẽ ược đ c c uồ ơ ấ
1.2.1. Các thông s : ố
Chi u dài: lề AB = 75 (mm); lBC = 225 (mm); lBD = 50 (mm); lDE = 180 (mm)
Góc: = α 600
; = 65β 0.
Xác đ nh thông s ch a bi t: chi u dài đo n DC:ị ố ư ế ề ạ
Áp d ng đ nh lý cosin trong tam giác BCD, ta có:ụ ị
Cos =
DC =
DC = = 208,84 (mm)
1.2.2. Cách vẽ h a ọ đ c c u: ồ ơ ấ
Ch n t l xích ọ ỷ ệ l = 0,001 1()
Cho trước 2 phương Ax và Ay đ i x ng nhau qua tr c th ng đ ng vàố ứ ụ ẳ ứ
t o v i nhau 1 góc ạ ớ α làm 2 phương trượ ủt c a piston C và E
D ng AB t o v i ph ng ngang 1 góc cho tr c (ch n v trí ban đ u =ự ạ ớ ươ γ ướ ọ ị ầ γ
00). Ta có:
AB = = = 75 (mm)
Tương t , ta tính đự ược:
BC = 225 (mm); BD = 50 (mm);
DE = 180 (mm); DC = 208.84 (mm)
V đẽ ường tròn tâm B bán kính R1 = BC = 225 (mm) c t Ax t i C.ắ ạ
V BD h p v i BC 1 góc ẽ ợ ớ = 650 v i BD = ớ 50 (mm)
N i C v i D ta đố ớ ược khâu 2
T D v đ ng tròn tâm D bán kính ừ ẽ ườ R2 = DE = 180 (mm) c t ph ng Ayắ ươ
t i E.ạ
Qu đ o đi m B là đỹ ạ ể ường tròn tâm A bán kính AB.
1. 3. H a đ chuy n v c a c c u t i 8 v trí ọ ồ ể ị ủ ơ ấ ạ ị (th hi n trên b n v A ể ệ ả ẽ 0 kèm theo)
Trang 61. 4. H a đ v n t c, gia t c c a c c u t i 8 v trí ọ ồ ậ ố ố ủ ơ ấ ạ ị (th hi n trên b n v ể ệ ả ẽ A0 kèm theo)
1. 5. Bài toán v n t c:ậ ố
Cho ω1 = 60П (rad/s), γ = 1600
Xác đ nh: Vị C, VD, VE, ω2, ω4
* Phương trình v n t c đi m C:ậ ố ể
= + (1.1)
Đ l n: ộ ớ ? 1.lAB = 4,5П (m/s) ?
Phương, chi u: ề // AC AB, phù h p ợ 1 BC
V h a đ v n t c theo ph ẽ ọ ồ ậ ố ươ ng trình (1): ch n đi m p làm g c và bi u di nọ ể ố ể ễ
b ng đo n pb = ằ ạ 150 mm có phương vuông góc AB, chi u phù h p chi u quay ề ợ ề 1.
V y t l xích c a h a đ v n t c là: = ậ ỉ ệ ủ ọ ồ ậ ố = = 0,03П ()
T b v đừ ẽ ường th ng vuông góc BC bi u di n cho phẳ ể ễ ương c a ủ
T p v đừ ẽ ường th ng song song AC bi u di n cho phẳ ể ễ ương c a ủ
Giao đi m c c a và chính là mút c a và ể ủ ủ
T h a đ v n t c, ta có:ừ ọ ồ ậ ố
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
* :
* :
* Phương trình v n t c đi m D:ậ ố ể
= + = +
Đ l n: ộ ớ ? 4,5П (m/s) ? 13,006 (m/s) ?
Ph ng, chi uươ ề : ? AB, phù h p ợ 1 BD // AC, theo CD
V h a đ v n t c xác đ nh : ẽ ọ ồ ậ ố ị
T b v đừ ẽ ường th ng ẳ BD bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
Trang 7T c v đừ ẽ ường th ng ẳ CD bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
Giao đi m d c a và chính là mút c a và (ta có th xác đ nh đi m dể ủ ủ ể ị ể
b ng phằ ương pháp s d ng đ nh lí đ ng d ng thu n cho 2 tam giác là ử ụ ị ồ ạ ậ ∆BCD và
∆bcd)
T h a đ v n t c ừ ọ ồ ậ ố (hình 1.3), ta có:
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
* :
* :
* :
* Phương trình v n t c đi m E:ậ ố ể
= +
Đ l n: ộ ớ ? 14,702
(m/s) ?
Phương, chi u: // AE ề đã bi tế DE
V h a đ v n t c xác đ nh : ẽ ọ ồ ậ ố ị
T d v đừ ẽ ường th ng ẳ DE bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
T p v đừ ẽ ường th ng ẳ // AE bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
Giao đi m e c a và chính là mút c a và ể ủ ủ
T h a đ v n t c ừ ọ ồ ậ ố (hình 1.3), ta có:
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
* :
* :
Ta tính được:
1. 6. Bài toán gia t c:ố
= 12 . lAB = (60П)2 . 0,075 = 270 П2 (m/s2)
= 22 . lCB = (28,902)2 . 0,225 = 187,948 (m/s2)
Trang 8* Phương trình gia t c đi m C:ố ể
= + = + + (1.2)
Đ l n: ộ ớ ? 270 П2 (m/s2) 187,948 (m/s2) ?
Ph ng, chi u:ươ ề //AC B A // BC BC
Gi i (2.2) b ng phả ằ ương pháp h a đ gia t c:ọ ồ ố
Ch n làm g c c a h a đ T v bi u di n cho = ọ ố ủ ọ ồ ừ ẽ ể ễ 2702 (m/s2) đã bi tế
v i ớ = 110 mm, phương // AB, chi u hề ướng t ừ B A
T l xích c a h a đ gia t c là:ỷ ệ ủ ọ ồ ố
T v bi u di n cho = ừ ẽ ể ễ 187,948 (m/s2) đã bi t,ế phương //BC, chi uề
hướng t ừ C B
T v đừ ẽ ường th ng xẳ 1 BC bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
T v đừ ẽ ường th ng ẳ x2 // AC bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
Giao đi m c a xể ủ 1 và x2 chính là mút c a và ủ
T h a đ gia t c, ta có:ừ ọ ồ ố
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
* :
* :
Ta có: = = = 12036.528 (rad/s2)
* Phương trình gia t c đi m D:ố ể
= + = + (1.3)
S d ng đ nh lý tam giác đ ng d ng thu n trong gia t c, ta có BCD đ ngử ụ ị ồ ạ ậ ố ồ
d ng thu n v i . Vì BCD = = = 65ạ ậ ớ 0 ; =
T đó ta v đừ ẽ ược đi m ể
* Phương trình gia t c đi m E:ố ể
= 42 . lDE = (63,877)2 . 0,18 = 734,44 (m/s2)
= + + (1.4)
Trang 9Đ l nộ ớ : ? 2224,608 (m/s2) 734,44 (m/s2) ?
Phương, chi uề : //AE đã bi t ế // DE, E D DE
V h a đ gia t c xác đ nh ẽ ọ ồ ố ị
T v ừ ẽ bi u di n cho ể ễ đã bi t, phế ương // DE, chi u t ề ừ E D
T v đừ ẽ ường th ng yẳ 1 DE bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
T v đừ ẽ ường th ng ẳ y2 // AE bi u di n cho phể ễ ương c a ủ
Giao đi m c a yể ủ 1 và y2 chính là mút c a và ủ
bi u th cho ể ị
bi u th cho ể ị
* :
*:
2.1. Tính áp l c kh p đ ng: ự ớ ộ
C c u g m: khâu d n 1 và 2 nhóm tĩnh đ nh:ơ ấ ồ ẫ ị
Nhóm 1 g m: khâu 2, khâu 3 và các kh p B, C, M.ồ ớ
Trang 10 Nhóm 2 g m: khâu 4, khâu 5 và các kh p D, E, N.ồ ớ
Khi tách các khâu thì áp l c kh p đ ng tr thành ngo i l c tác d ng lên cácự ớ ộ ở ạ ự ụ khâu
+ Khâu 2: , ,
+ Khâu 3: , , (: l c do giá tác đ ng lên khâu 3)ự ộ
+ Khâu 4: ,
+ Khâu 5: , ,
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 4: ằ
Phân tích thành 2 thành ph n: vuông góc DE và // DEầ
Thay vào (2) ta đượ . hc 1 = 0 = 0 = thay vào (1), ta được: + = 0 =
Do đó và có phương // DE
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 5: ằ
T (ừ 2.4) x1 = 0. Vì là l c c a giá tác d ng lên khâu 5 đi qua E và cóự ủ ụ
phương AE
Chi u (ế 2.3) lên phương AE ta được:
R45 .cos + PE = 0 R45 = PE cos = 4400 cos 120 = 4498,298 N
Chi u (3) lên phế ương AE ta được:
R05 R45 .sin = 0 R05 = R45 . sin 120 = 935,248 N.
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 2: ằ
Phân tích thành 2 thành ph n: vuông góc BC và // BC.ầ
T (6) .lừ BC + R42 .h2 = 0
Ta có:
h2 = CI (v i I là hình chi u ớ ế c a C lên DE)ủ
Trang 1112 = = = 4138,434 N
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 3: ằ
T (ừ 2.8) x2 = 0
Vì là l c c a giá tác d ng lên khâu 3 đi qua C và có ph ng ACự ủ ụ ươ
L y (ấ 2.5) c ng (ộ 2.7) ta được:
+ + + + + = 0
+ + + + = 0 (2.9)
Ph ng trình (ươ 2.9) có , và đã bi t, còn 2 n ch a bi t là và ế ẩ ư ế
Do đó ta có th xác đ nh để ị ược b ng cách v h a đ l c:ằ ẽ ọ ồ ự
Ch n 1 đi m a b t kì, t a v véc t bi u di n cho v i ab = ọ ể ấ ừ ẽ ơ ể ễ ớ 100mm,
phương // AC, chi u t C ề ừ A
T l xích c a h a đ l c ỷ ệ ủ ọ ồ ự = = = 57 (N/mm)
T b v ừ ẽ bi u di n cho , bc = ể ễ 78,91 mm, phương //DE, chi u t E ề ừ D
T c v ừ ẽ bi u di n cho , cd = ể ễ 72,6 mm, phương , chi u t ph i qua trái.ề ừ ả
T d v ừ ẽ // BC bi u di n cho phể ễ ương c a .ủ
T a v ừ ẽ AC bi u di n cho phể ễ ương c a .ủ
Giao đi m e c a và là đi m đ u c a và đi m cu i c a ể ủ ể ầ ủ ể ố ủ
T (7): + + ừ = 0 nên t h a đ l c bi u di n cho ừ ọ ồ ự ể ễ
T h a đừ ọ ồ l cự ta có:
2.1.2. Tính mômen cân b ng: ằ
2.1.2.1. Ph ươ ng pháp phân tích l c: ự
Gi s momen cân b ng có chi u nh hình vả ử ằ ề ư ẽ
Trang 12Phương trình momen cân b ng đ i v iằ ố ớ
đi m A:ể
Mcb – R21 . h3 = 0 Mcb = R21 . h3
= 10480,55 . 23,8728. 0,003 = 750,6 Nm
(V i ớ h3 = AK, K là hình chi u c a A lênế ủ
đường th ng qua B và // ẳ )
Mcb > 0 (ch ng t cùng chi u )ứ ỏ ề
Tách khâu d n ra kh i giá, phẫ ỏ ương trình
cân b ng cho khâu 1:ằ
+ = 0 =
2.1.2.2. Ph ươ ng pháp di chuy n kh dĩ: ể ả
T tâm h a đ v n t c, k ph ng các l c , r i chi u các v n t c , t ngừ ọ ồ ậ ố ẻ ươ ự ồ ế ậ ố ươ
ng trên ph ng l c tác d ng. Ta có ph ng trình momen cân b ng trên khâu d n:
Mcb . + PC . VC . cos + PE . VE . cos = 0
Mcb =
=
Mcb = 750,329 (Nm)
(V i , là góc h p b i và ; và )ớ ợ ở
Mcb > 0 ( ch ng t cùng chi u )ứ ỏ ề
2.2. V trí 2 (ị γ = 450)
2.2.1. Tính áp l c kh p đ ng: ự ớ ộ
C c u g m: khâu d n 1 và 2 nhóm tĩnh đ nh:ơ ấ ồ ẫ ị
Nhóm 1 g m: khâu 2, khâu 3 và các kh p B, C, M.ồ ớ
Nhóm 2 g m: khâu 4, khâu 5 và các kh p D, E, N.ồ ớ
Trang 13Khi tách các khâu thì áp l c kh p đ ng tr thành ngo i l c tác d ng lên cácự ớ ộ ở ạ ự ụ khâu
+ Khâu 2: , ,
+ Khâu 3: , , (: l c do giá tác đ ng lên khâu 3)ự ộ
+ Khâu 4: ,
+ Khâu 5: , ,
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 4: ằ
Phân tích thành 2 thành ph n: vuông góc DE và // DEầ
Thay vào (2) ta đ c ượ . h1 = 0 = 0 = thay vào (2.10), ta đ c: + = 0 = ượ
Do đó và có phương // DE
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 5: ằ
T (ừ 2.13) x1 = 0. Vì là l c c a giá tác d ng lên khâu 5 đi qua E và cóự ủ ụ
phương AE
Chi u (ế 2.12) lên phương AE ta được:
R45 .cos + PE = 0 R45 = PE cos = 5600 cos 190 = 5922,675 N
Chi u (3) lên phế ương AE ta được:
Trang 14
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 2: ằ
Phân tích thành 2 thành ph n: vuông góc BC và // BC.ầ
T (6) .lừ BC + R42 .h2 = 0
Ta có:
h2 = CI (v i I là hình chi u ớ ế c a C lên DE)ủ
h2 = 68,6037 . 0,003 = 0,206 (m)
Rτ
12 = = = 5422,538 N
* Ph ươ ng trình cân b ng cho khâu 3: ằ
T (8) ừ x2 = 0. Vì là l c c a giá tác d ng lên khâu 3 đi qua C và cóự ủ ụ
phương AC
L y (ấ 2.14) c ng (ộ 2.16) ta được:
+ + + + + = 0
+ + + + = 0 (2.18)
Phương trình (9) có , và đã bi t, còn 2 n ch a bi t là và ế ẩ ư ế
Do đó ta có th xác đ nh để ị ược b ng cách v h a đ l c:ằ ẽ ọ ồ ự
Ch n 1 đi m a b t kì, t a v véc t bi u di n cho v i ab = ọ ể ấ ừ ẽ ơ ể ễ ớ 100mm,
phương //AC, chi u t C ề ừ A
T l xích c a h a đ l c ỷ ệ ủ ọ ồ ự = = = 57 (N/mm)
T b v ừ ẽ bi u di n cho , bc = ể ễ 103 mm, ph ng //DE, chi u t E ươ ề ừ D
T c v ừ ẽ bi u di n cho , cd = ể ễ 95,13 mm, phương , chi u t ph i qua trái.ề ừ ả
T d v ừ ẽ // BC bi u di n cho phể ễ ương c a .ủ
T a v ừ ẽ AC bi u di n cho phể ễ ương c a .ủ
Giao đi m e c a và là đi m đ u c a và đi m cu i c a ể ủ ể ầ ủ ể ố ủ
T (7): + + ừ = 0 nên t h a đ l c bi u di n cho ừ ọ ồ ự ể ễ
Trang 15T h a đừ ọ ồ l cự (Hình 2.8), ta có:
2.2. Tính mômen cân b ng: Ph ằ ươ ng pháp phân tích l c: ự Gi s momen cân b ng có chi u nh hình vả ử ằ ề ư ẽ Ph ng trình momen cân b ng đ i v i đi m A:ươ ằ ố ớ ể Mcb + R21 . h3 = 0 Mcb = R21 . h3 = 9234 .75. 0,001 = 692.55 Nm (h3 là hình chi u c a A lên đế ủ ường th ng qua B và // ẳ Mcb > 0 ( ch ng t cùng chi u )ứ ỏ ề Tách khâu d n ra kh i giá, phẫ ỏ ương trình cân b ng cho khâu 1:ằ + = 0 =