Đồ án nguyên lý máy nguyên lí máy cơ cấu động cơ chữ v

Phân tích động học cơ cấu chính 01 bản vẽ A1a Phân tích cơ cấu, xếp loại và nguyên lý làm việc.. Vị trí thứ hai: Vị trí 2: γ = 45ob Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng hai

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

a) Phân tích cơ cấu, xếp loại và nguyên lý làm việc

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

c) Hoạ đồ chuyển vị cơ cấu tại 8 vị trí

d) Hoạ đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí

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

a) Tính áp lực khớp động tại 2 vị trí

Vị trí thứ nhất: Vị trí 1: γ = 0o

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ

Vị trí thứ hai: Vị trí 2: γ = 45o

b) Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng hai phương pháp: phân tích lực và di chuyển khả dĩ

II NHIỆM VỤ 2:

Cho cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng với các thông số sau:

1 Quy luật gia tốc của cần đẩy cho như đường “a” của hình vẽ sau

2 Hành trình cần đẩy cam: s = 6 mm

4 Các góc định kỳ: đi = về = 350

xa = 50 ÷ 150

Thiết kế cơ cấu cam (01 bản vẽ A1)

1 Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần ds / d và s().

2 Tìm tâm cam

3 Xác định biên dạng cam lý thuyết, biên dạng cam thực tế

MỤC LỤC

Chương 1 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH

1.1 Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc 5

1.2 Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu 6

1.3 Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí 6

1.4 Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí 6

1.5 Bài toán vận tốc 6

1.6 Bài toán gia tốc 9

Chương 2 PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH 2.1 Vị trí 1 13

2.1.1 Áp lực khớp động 13

2.1.2 Tính mômen cân bằng 17

2.2 Vị trí 2 18

2.2.1 Áp lực khớp động 18

2.2.2 Tính mômen cân bằng 23

Chương 3 THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM 3.1 Quy luật gia tốc của cần đẩy 24

3.2 Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần 24

3.3 Xác định vị trí tâm cam 27

3.4 Cách vẽ biên dạng cam 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 30

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ

LỜI NÓI ĐẦU

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 đồ án môn học là công việc rất quantrọng và cần thiết để chúng ta hiểu sâu, hiểu rộng những kiến thức đã được học ở

cả lý thuyết lẫn thực tiễn, tạo tiền đề cho những môn học sau này

Với những kiến thức đã học, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáotrong thời gian qua tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án của môn học này Nhưng dođây là lần đầu tiên làm đồ án môn học nên không tránh khỏi những thiếu sót.Tôirất mong được sự góp ý của thầy giáo để đồ án môn học của tôi được hoàn thiệnhơn Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo trong Tổ

bộ môn

Học viên: Đặng Bá Lưu

Chương 1 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH

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

1.1.1 Phân tích cấu tạo cơ cấu:

- Tay quay AB;

Vậy cơ cấu có 1 bậc tự do

Xếp hạng cơ cấu: Cơ cấu có hạng 2.

1.1.3 Nguyên lý làm việc.

- Dưới tác dụng của lực nén gây ra bởi khối khí nén piston C và E chuyểnđộng dọc theo giá đi qua CA và EA, chuyển động này được truyền tới trục quay

AB qua các thanh truyền BC và DE

- Tay quay AB chuyển động có tác dụng truyền lực ra ngoài để máy làm việc

- Ở mỗi xilanh có chu kỳ làm việc là 2 vòng quay của AB

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU

Hình 1.1: Họa đồ cơ

cấu

Hình 1.2: Xếp loại cơ cấu

5

+ Vòng quay đầu từ 0 → 2π ứng với quá trình hút và nén nhiên liệu.

- Xác định thông số chưa biết: chiều dài đoạn DC:

Áp dụng định lý cosin trong tam giác BCD, ta có:

BC = 75 (mm); BD = 16,667 (mm);

DE = 60 (mm); DC = 69,613 (mm)

- Nối C với D ta được khâu 2

- Quỹ đạo điểm B là đường tròn tâm A bán kính AB Chia đường tròn làm 8

vị trí cách nhau 450(với B1 tại γ = 00)

1 3 Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản vẽ A1 kèm theo)

1 4 Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản vẽ A1 kèm

theo)

1 5 Bài toán vận tốc:

Cho ω1= 60П (rad/s), γ = 00

Xác định: VC, VD, VE,ω2, ω4

* Phương trình vận tốc điểm C:



V C = V B + V CB (1.1)

Độ lớn: ? 1.lAB = 4,5П (m/s) ?

Phương, chiều: // AC  AB, phù hợp 1  BC

Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình (1): chọn điểm p làm gốc và biểu diễn



Vậy tỉ lệ xích của họa đồ vận tốc là: μ v = V B

pb = 4,5 П60 = 0,075П (mm s m )

Giao điểm c của ∆1 và ∆2 chính là mút của V CBvà V C

μ v = 0,075 π (m/mm.s)

μ v = 0,075π m

mm s

Hình 1.3: Họa đồ vận tốc

7

Từ b vẽ đường thẳng δ1  BD biểu diễn cho phương của V DB

Từ c vẽ đường thẳng δ2  CD biểu diễn cho phương của V CD

Giao điểm d của δ1 và δ2 chính là mút của V DBvà V CD (ta có thể xác địnhđiểm d bằng phương pháp sử dụng định lí đồng dạng thuận cho 2 tam giác là

Từ d vẽ đường thẳng δ3  DE biểu diễn cho phương của V ED

Từ p vẽ đường thẳng δ4 // AE biểu diễn cho phương của V E

Giao điểm e của δ3 và δ4 chính là mút của V Evà V ED

Từ họa đồ vận tốc (hình 1.3), ta có:

- pe biểu thị cho V E

- de biểu thị cho V ED

Giải (2.2) bằng phương pháp họa đồ gia tốc:

- Chọn p ' làm gốc của họa đồ Từ p 'vẽ p ' b ' biểu diễn cho a B = 270π2 (m/s2)

đã biết với p ' b' = 54 mm, phương // AB, chiều hướng từ B → A

Tỷ lệ xích của họa đồ gia tốc là:

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

Từ p ' vẽ đường thẳng x2 // AC biểu diễn cho phương của a C

Giao điểm c ' của x1 và x2 chính là mút của a C và a CB τ

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ

Từ d ' vẽ d ' n ED biểu diễn cho a n EDđã biết, phương // DE, chiều từ E → D

Từ n ED vẽ đường thẳng y1  DE biểu diễn cho phương của a τ DE

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

Giao điểm e ' của y1 và y2 chính là mút của a E vàa τ ED

Chèn bang tinh

Chương 2 PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH

Tính áp lực khớp động và momen cân bằng tại hai vị trí:

Hình 2.1: Tách nhóm Axua

13

Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và 2 nhóm tĩnh định:

* Phương trình cân bằng cho khâu 4:

Chiếu (2.3) lên phương AE ta được:

- R45 cos ^AED + PE = 0 ⟺ R45 = PE ∕ cos ^AED = 5600∕ cos 140 = 5771,436 N

R05 - R45 sin ^AED = 0 ⟺ R05 = R45 sin 140 = 1396,237 N

⇒ R05{Phương⊥ AE ,chiều từ phải sang trái Độlớn : R05=1396,237 N

R45 {Phương/¿DE , chiều từ D → E

h2 = CI (với I là hình chiếu ⊥ của C lên DE)

⇒ h2 = 62,7054 0,003 = 0,1881 (m)

⇒ Rτ

12 = R42h2

l BC = 5771,436 0,18810,225 = 4824,92 N

⇒ R12τ {Phương Độ lớn: R ⊥ BC , chiềutừ phảisang trái12τ =4824,92 N

* Phương trình cân bằng cho khâu 3:

- Từ d vẽ ∆1 // BC biểu diễn cho phương của R12n

- Từ a vẽ ∆2⊥ AC biểu diễn cho phương của R03

- Giao điểm e của ∆1 và ∆2 là điểm đầu của R12n và điểm cuối của R03

Từ (7): R23 + R03 + P C = 0 nên từ họa đồ lực ⇒ be biểu diễn cho R23

Từ họa đồ lực ta có:

R12n { Phương , chiều theo de

Độ lớn: R12n =μ P de=100 93,0589=9305,89 N

R12{Độlớn : R12 =μ Phương , chiều theo P ce=100 104,8055=10480,55 N ce

R03{Độlớn : R Phương03=⊥ AC , chiềutừ trái qua phải μ P .ea=100 19,6736=1967,36 N

R23{ Phương , chiều theo be

Độlớn R23=μ P .be=100 57,4722=5747,22 N R32{ Phương , chiềutheo  eb

Độlớn : R32=R23=5747,22 N

R21{Cùng phương , ngược chiều R12

Độ lớn: R21=R12=10480,55 N

2.1.2 Tính mômen cân bằng:

2.1.2.1 Phương pháp phân tích lực:

Giả sử momen cân bằng M cb có chiều như hình vẽ

Phương trình momen cân bằng đối với

điểm A:

Mcb – R21 h3 = 0 ⟺ Mcb = R21 h3

= 10480,55 23,8728 0,003 = 750,6 Nm

(Với h3 = AK, K là hình chiếu ⊥ của A

lên đường thẳng δ1 qua B và // R21 )

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU

μ P = 100 (N/mm)

Hình 2.3: Họa đồ lực

17

P E rồi chiếu các vận tốc V C , V E tương ứng trên

phương lực tác dụng Ta có phương trình momen

cân bằng trên khâu dẫn:

Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu.+ Khâu 2: R12, R42, R32

+ Khâu 3: R23, P C, R03 (R03: lực do giá tác động lên khâu 3)

+ Khâu 4: R24, R54

+ Khâu 5: R45, P E, R05(R05:lực do giátác động lên khâu5)

* Phương trình cân bằng cho khâu 4:

Hình 2.6: Tách nhóm Axua

19

* Phương trình cân bằng cho khâu 5:

{ Σ  F i=R45+R05+P E=0(2.12)

Σ M E(F i)=R45.0+R05 x1+P E.0=0(2.13)

Từ (2.13) ⇒ x1 = 0 Vì R05 là lực của giá tác dụng lên khâu 5 ⇒ R05 đi qua E

Chiếu (2.12) lên phương AE ta được:

- R45 cos ^AED + PE = 0 ⟺ R45 = PE ∕ cos ^AED = 5600∕ cos 190 = 5922,675 N

R05 - R45 sin ^AED = 0 ⟺ R05 = R45 sin 190 = 1928,235 N

⇒ R05{Phương⊥ AE ,chiều từ phải sang trái Độlớn : R05 =1928,235 N

R45{Phương/¿AE , chiều từ A → E

Độ lớn R45=5922,675 N R54{Phương/¿DE , chiều từ E → D

Độlớn R54 =R45 =5922,675 N R24n { Phương/¿DE ,chiều từ D → E

Độlớn R24n

=R54R 54=5922,675 N

* Phương trình cân bằng cho khâu 2:

Hình 2.7: Phân tích lực

- Từ b vẽ bc biểu diễn cho R42 , bc = 59,22675 mm, phương //DE, chiều từ E → D.

- Từ c vẽ cd biểu diễn cho R12τ , cd = 54,22538 mm, phương ⊥ BC, chiều từphải qua trái

- Từ d vẽ ∆1 // BC biểu diễn cho phương của R12n

- Từ a vẽ ∆2⊥ AC biểu diễn cho phương của R03

- Giao điểm e của ∆1 và ∆2 là điểm đầu của R12n và điểm cuối của R03

Từ (7): R23 + R03 + P C = 0 nên từ họa đồ lực ⇒ be biểu diễn cho R23

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ

Từ họa đồ lực (Hình 2.8), ta có:

R12n

{ Phương , chiều theo de

Độlớn : R n12=μ P de=100 76,3462=7634,62 N R12{Độlớn : R 12=μ Phương , chiềutheo  P ec=100 93,6463=9364,63 N ec

R03{Độlớn : R 03=μ Phương⊥ AC , chiềutừ trái qua phải P ea=100 3,4426=344,26 N

R23{ Phương , chiều theo be

Độlớn R23=μ P .be=100 54,1921=5419,21 N R32{ Phương , chiềutheo  eb

Độlớn : R32=R23=5419,21 N

R21{Cùng phương , ngược chiều R12

Độ lớn: R21=R12=9364,63 N

2.2.2 Tính mômen cân bằng:

2.2.2.1 Phương pháp phân tích lực:

Giả sử momen cân bằng M cb có chiều như hình vẽ

Phương trình momen cân bằng đối với điểm A:

Mcb – R21 h3 = 0 ⟺ Mcb = R21 h3

= 9364,63 21,3264 0,003 = 599,14 Nm

μ P = 100 (N/mm) Hình 2.8: Họa đồ lực

(h3 là hình chiếu ⊥ của A lên đường thẳng δ1 qua B và // R21

Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực P C , P E

rồi chiếu các vận tốc V C , V E tương ứng trên phương lực

tác dụng Ta có phương trình momen cân bằng trên khâu

- Hành trình cần đẩy của cam s = 6mm.

- Góc áp lực của cấu cam cần đẩy đáy bằng α = 10 0

Nối P với a i ta được các đoạn Pa i

Hình 3.1: Quy luật gia tốc

- Trên hệ trục của đồ thị dφ ds ta vẽ đồ thị dφ ds(φ¿ như sau:

Từ Oφ1các đường thẳng // P a1 cắt đường dóng x1 tại B1, từ B1 vẽ đườngthẳng // P a2 cắt đường dóng x2 tại B2. Cứ tiếp tục như vậy ta xác định được cácđiểm Bi của đồ thị dφ ds(φ¿ Nối Oφ2B1 , B1B2,… B n−1 B n ta được đồ thị dφ ds(φ¿

Sau khi vẽ được đồ thị dφ ds(φ¿ ta tiến hành tích phân đồ thị này thu được đồ thị s (φ) Chọn điểm P1 nằm trên trục Oφ2φ về phía trái với P1O1= H1 = 15mm Thực hiện tương tự như trên ta xác định được các điểm Ci trên đồ thị s (φ¿ Nối các điểm

Hình 3.2: Đồ thị gia tốc

25

Hình 3.3: Đồ thị vận tốc

Hình 3.4: Đồ thị quãng đường dịch chuyển

3.3 Xác định vị trí tâm cam:

ngay từ việc tìm tâm cam nhằm bảo đảm biên dạng cam phải lồi

Điều kiện lồi của biên dạng cam: r0+ s (φ) + d2s

d φ2 (φ¿ ≥ 0

Vì r0 > 0 và s > 0 còn d2s

đó ta chỉ cần xét điều kiện tương ứng với các vị trí tiếp xúc mà tại đó d2s

d φ2 > 0Cộng 2 đồ thị s (φ) và d2s

d φ2 ta được đồ thị s + d2s

d φ2

d φ2 (φ¿,trong đó ta vẽ lại đồ thị s (φ) với tỷ lệ xích μ s = μ d2s

d φ2 tại điểm có cực trị âm của

nó Ta thấy nếu tâm cam Oφ1 nằm phía dưới ∆ thì r0 > |min (s + d

2s

d φ2)| và biên dạng cam là lồi

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ

Vẽ đường tròn tâm Oφ1 bán kính R = Oφ1B0

Từ tâm Oφ1 vẽ hai tia Oφ1x0 và Oφ1y tạo với nhau 1 góc β = 800 và đối xứng vớinhau qua XX (β = φ đi + φ về +φ xa)

Trong miền Oφ1xy vẽ các tia Oφ1x i cách đều nhau 1 góc 5 0 ⟹ ta vẽ được 16 tia.Dựa vào đồ thị s (φ) giá trị chuyển vị s i của cần tương ứng với các góc φ i.Trên tia Oφ1x i dựng điểm I i với Oφ1I i = s i

Qua điểm I i vẽ đường thẳng ∆ i tiếp xúc với đường tròn tâm Oφ1I i

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU

Hình 3.7: Biên dạng cam thực tế Hình 3.6: Biên dạng cam lý thuyết

Hình 3.7: Biên dạng cam thực tế

29

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Giáo trình Cơ học máy – Lại Khắc Liễm – Nhà xuất bản Đại học Quốcgia TP Hồ Chí Minh

2 Bài tập Cơ học máy - Lại Khắc Liễm – Nhà xuất bản Đại học Quốc gia

TP Hồ Chí Minh

3 Bài tập Nguyên lý máy – Tạ Ngọc Hải – Nhà xuất bản KHKT

4 Hướng dẫn thiết kế môn học Nguyên lý máy – Lại Khắc Liễm - Trườngđào tạo tại chức TP Hồ Chí Minh 1984

5 Giáo trình Nguyên lý máy – Lê Cung - Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa

Đà Nẵng

6 Nguyên lý máy – tập 1,2 - Đinh Gia Tường, Phan Văn Đồng, Tạ KhánhLâm – NXB Giáo dục