BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ HỌC MÁY BÁCH KHOA

Kết luận:3.1 Ưu và nhược điểm của hai phương pháp phân tích động học: chuyển động thực và đổi giá: Phương pháp chuyển động thực: + Ưu điểm : chỉ cần dựng 1 tiếp điểm để suy ra vị trí Sic

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

KHOA CƠ KHÍ

BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CƠ HỌC MÁY

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TRỊNH NGUYỄN CHÍ TRUNG

NHÓM BUỔI : 3

NHÓM : 10

SINH VIÊN THỰC HIỆN :

NGUYỄN VĂN TIẾP 1915499 - lớp L02

NGUYỄN MINH TIẾN 1912198 - lớp L13

ĐẶNG VĂN THƯƠNG 1915431 - lớp L02

MẠCH THANH THUẬN 1915380 - lớp L02

NHÓM BUỔI : 3

NHÓM : 10

Bài Thí nghiệm Nguyên lý máy 1 KHẢO SÁT ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ

I Mục đích:

Giúp sinh viên hiểu rõ nguyên lí chuyển động và các đặc tính động học của cơ cấu 4 khâu bản lề Không có đường gấp khúc ở đường cong của đồ thị

II.Thí nghiệm:

2.1 Đọc và ghi thông số trên mô

hình thí nghiệm

Chiều dài khâu 1: l1 80 mm

Chiều dài khâu 2: l2 = 150

mm

Chiều dài khâu 3: l3 = 250

mm

Chiều dài giá: l0 = 250

mm

Tốc độ quay của khâu dẫn: n 1= 6 rad/s

2.2 Kết quả đo động học khâu dẫn:

Biểu đồ vị trí (Positions)

Biểu đồ vận tốc góc (Velocities)

Biểu đồ gia tốc góc (Accelerations)

I Kết luận:

3.1 Xác định hành trình góc lắc của khâu bị dẫn, từ đó suy ra khả năng làm việc, hệ số năng suất của cơ cấu.

Khi góc giữa khâu 1-2 bằng 180o: �1−2 = 62,61�

Khi góc giữa khâu 1-2 bằng 0o: �1−2 = 81,95�

� = 62,61�− 81,95� = −19,34�

Hệ số năng suất:

� =180180��+ �− � = 180180��+ ( − 19,34− ( − 19,34��))= 0,81 < 1

Vi vậy chiều làm việc của cơ cấu ít hơn chiều chay không

3.2 Các đường cong vị trí, vận tốc, gia tốc có phải đường cong trơn hay không, có phù hợp với điều kiện làm việc thực của cơ cấu hay không?

Theo đồ thị các đường cong vị trí, tốc độ góc và gia tốc đều là đường cong trơn và liên tục trên sự thay đổi của thời gian

Điều kiện làm việc thực của cơ cấu là điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá Ta có khâu ngắn nhất và khâu dài nhất nhỏ hơn tổng chiều dài 2 khâu còn lai Khi đó với giá liền kề khâu ngắn nhất thi khâu đối diện ( khâu 3)

nó là cần lắc và khâu 1 quay toàn vòng Do khâu 3 phụ thuộc vào khâu 1 nên các đường cong vị trí, vận tốc, gia tốc cũng là đường cong trơn Lúc này khâu 3 phù hợp với điều kiện làm việc thực của cơ cấu

3.3 Trong quá trình chuyển động của cơ cấu, đồ thị của khâu bị dẫn có lặp lại hay không và các quá trình lặp lại đó có giống nhau hay không? Giải thích các hiện tượng đó.

Trong quá trinh chuyển động của cơ cấu, đồ thị của khâu bị dẫn (khâu 3) có lặp lai và các quá trinh lặp lai đó giống nhau theo chu kỳ không đổi Lý do vi tốc

độ góc của khâu dẫn (khâu 1) là hằng số nên các khâu chuyển động lặp lai sau từng chu kỳ

3.4 Nhận xét các vị trí đạt cực trị của đồ thị.

Bảng giá trị cực đai:

Vị trí max (Độ) -16,7742

Vị trí min (Độ) -54,7742

����(độ/�) 164,634

����(độ/�) -111,322

����(độ/�2) 1328,68

����(độ/�2) - 848,918

 Các vị trí đat cực trị của đồ thị có sự chênh lệch rõ ràng

 Giá trị cực đai (cực tiểu) không đổi nên vị trí cực đai (cực tiểu) giống nhau ở mọi chu kỳ

Bài Thí nghiệm Nguyên lý máy 2

CÂN BẰNG TĨNH

I Mục đích:

Nắm rõ được cân bằng tĩnh và cân bằng động học quan trọng như thế nào trong việc thiết kế, cũng như những ảnh hưởng của sự mất cân bằng này trong máy móc, hay ảnh hưởng trong cuộc sống Đồng thời nắm chắc lý thuyết

để có thể điều chỉnh từ sự mất cân bằng trở lai trang thái cân bằng

II Thí nghiệm:

2.1 Đường kính của đĩa tròn: d = 200mm

2.2 Khối lượng cân bằng: m' = 25g

Vị trí đặt khối lượng cân bằng: r’ =30mm

Vị trí mất cân bằng r=47,5mm

III Kết luận:

3.1 Xác định tích của khối lượng lệch tâm và điểm đặt của nó (mr):

Áp dụng nguyên lý cân bằng tĩnh ta có:

Nguyên lý cân bằng tĩnh là phân phối lai khối lượng trên vật sao cho khối tâm của vật trùng với tâm quay, khi đó Fqt = 0 và vật đat được trang thái cân bằng

m' r' =− m r Suy ra:

m' r' = 25.30 = 750 = mr (g mm)

3.2 Nếu đĩa tròn không được cân bằng, lực quán tính sinh ra khi vật quay với vận tốc 1000 vòng/phút là bao nhiêu? Lực này ảnh hưởng gì đến kết cấu máy/thiết bị trên thực tế?

Trả lời:

f= 1000vong/ph=16,67 vong/s

f = 1000vong/ph = 16,67 vong/s → ω =100π3 (rad/s)

Đầu tiên ta tim khối lượng bị mất cân bằng

m = m'r'r = 25.3047,5 = 15,79 g Nếu ta không cân bằng lai đĩa tròn thi khi quay với vận tốc 1000vong/ph thi:

��� = � � = � �2 � = 15,79 10−3 100�3 2 47,5 10−3 = 8,22�

3.3 Nếu r’ thay đổi tăng hoặc giảm đi 2,5mm, thì khối lượng m’ thay đổi như thế nào?

Ta có :

m r = m' r' → m =m' r'r

Trả lời: Với số liệu ở bài này ta có được là

- khi r’ tăng lên 2,5mm thi m tăng lên thành 17,105 g

- Khi r’ giảm 2,5mm thi m giảm còn 14,474g

Bài Thí nghiệm Nguyên lý máy 3 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM

I Mục đích:

Bài thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ về cấu tao cơ cấu cam và thực hành phân tích

động học cho một cơ cấu cam thực tế

II Thí nghiệm:

2.1 Kết quả đo đạc biên dạng và các góc công nghệ của cam (đính kèm

kết quả).

+ Các kích thước biên dang của cam qua đo đac ta có được như sau

+ Các góc công nghệ của cam: γđi =72.90, γxa=138.630 , γvề=72.90,

γgần= 75.580

2.2 Kết quả phân tích động học cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng theo phương pháp chuyển động thực và đổi giá, đồ thị tương quan vị trí giữa

cam và cần (đính kèm kết quả).

+Phương pháp chuyển động thực

Đồ thị phương pháp chuyển động thực

+ Phương pháp đổi giá

Đồ thị phương pháp chuyển động thực

Đồ thị tương quan vị trí giữa cam và cần :

+ Khi cần di chuyển trong vùng biên dang thuộc γđi

+ Khi cần di chuyển trong vùng biên dang thuộc γxa

+ Khi cần di chuyển trong vùng biên dang thuộc γvề

+ Khi cần di chuyển trong vùng biên dang thuộc γgần

III Kết luận:

3.1 Ưu và nhược điểm của hai phương pháp phân tích động học: chuyển động thực và đổi giá:

Phương pháp chuyển động thực:

+ Ưu điểm : chỉ cần dựng 1 tiếp điểm để suy ra vị trí Sicủa cần

+ Nhược điểm : kém chính xác so với phương pháp đổi giá

Phương pháp đổi giá:

+ Ưu điểm : có độ chính xác cao hơn so vơi phương pháp chuyển động thực + Nhược điểm :phải dựng nhiều tiếp điểm hơn so với phương pháp chuyển động thực để suy ra vị trí Sicủa cần

3.2 Dựa trên lý thuyết và thực tế thí nghiệm, những điểm cần lưu ý khi thiết kế cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng:

- Phối hợp chuyển động của máy

- Lập đồ thị biểu diễn các qui luật chuyển động của cần

- Tim miền tâm cam, xác định vị trí tâm cam và các kích thước: góc lắc nhỏ nhất + khỏang cách tâm cam tâm cần (cần lắc) vị trí thấp nhất của cần + khỏang lệch tâm cam và cần (cần đẩy)

- Tim bán kính cam nhỏ nhất để biên dang cam không lõm (đáy bằng)

- Xác định biên dang cam

3.3 Những biện pháp thực tế được sử dụng để hạn chế hiện tượng ma sát và mài mòn trong cơ cấu cam:

- Các bề mặt làm việc của cam được gia công với yêu cầu kỹ thuật, độ chính xác rất cao và được nhiệt luyện để giảm ma sát và mài mòn

-Các loai vấu cam rời thường được làm đúc và tôi luyện bằng thép đặc biệt để chịu được cường độ tỳ cọ cao và liên tục Khi chế tao vấu cam và trục liền khối, trục cam có thể dập bằng thép hoặc đúc bằng gang chuyên dung, nguyên khối trục đo được chế tao thành trục cam bằng công nghệ CNC

Bài Thí nghiệm Nguyên lý máy 4 CHẾ TẠO BÁNH RĂNG THÂN KHAI THEO PHƯƠNG

PHÁP BAO HÌNH

I Mục đích thí nghiệm

Hiểu được lý thuyết về phương pháp gia công chế tao bánh răng theo phương pháp bao hinh, biết được cách chuyển động của thanh cưa và phôi răng, cũng như xem được cách chế tao, đồng thời có thể phác họa đường thân khai của bánh răng khi chế tao được

II Thí nghiệm

2.1 Đo và tính toán thông số trên mô hình thí nghiệm:

Đường kính vòng chia : d =180

Modun : m =10

Góc áp lực trên vòng chia : αo= 5o

2.2 Kết quả thí nghiệm: (tờ giấy vẽ biên dạng thân khai của bánh răng)

P/s: Có file Cad đính kèm

III Kết luận:

3.1 Với biên dạng răng thu được, hãy nhận xét kết quả thí nghiệm có phù hợp với lý thuyết không?

Biên dang răng thu được có kết quả phù hợp hay khá tương đồng so với lý thuyết Ta đã nhin thấy được hinh dang thân khai của bánh răng qua khảo sát trên AUTO CAD

3.2 Trong quá trình cắt răng có xảy ra hiện tượng cắt lẹm chân răng hay không và cách

khắc phục?

Khi cắt răng thân khai bằng dao thanh răng, nếu đường đỉnh của dao cắt đường ăn khớp ở ngoài khoảng ăn khớp thi một phần biên dang thân khai, ở phía chân răng, bị cắt lẹm đó là hiện tượng cắt chân răng và trong quá trinh này

có xảy ra

Để tránh cắt chân răng thi:

- Số răng ít nhất là:

���� = 17(1 − �)

- Hệ số dịch dao nhỏ nhất là:

���� =17 − �17

3.3 Những yếu tố nào ảnh hưởng đến sai số chế tạo bánh răng trên thực tế?

-Sai số của thiết bị xoay phôi với số đo góc không chính xác và không đồng đều

- Sai số của đồ gá

- Sai số của dụng cụ cắt

- Dao cắt bị mòn hay không đồng đều

- Do rung động trong quá trinh cắt

- Do biến dang nhiệt

- Do chất lượng công nghệ

- Do vật liệu của phôi chế tao

Bài thí nghiệm Nguyên lý máy 5 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC HỆ THỐNG BÁNH RĂNG

I.Mục đích

Tim hiểu cấu tao của các hệ thống bánh răng (thường và vi sai) và ứng dụng của chúng, biết vẽ lược đồ động và phân tích động học cho hệ thống bánh răng thực tế Hiểu rõ về chuyển động của các hệ thống bánh răng phẳng, biết cách tính

tỉ số truyền và phân tích chuyển động quay thực tế của một hệ thống bánh răng phức tap

II.Thí nghiệm

2.1 Lược đồ động của mô hình hệ thống bánh răng:

Hình 2.1 Mô hình thí nghiệm trong thực tế

Hình 2.2 Lược đồ động thể hiện mô hình hệ thống bánh răng

Đặc tính:

- Tao 3 tốc độ

- Bánh răng trung tâm Z1= 21

- Bánh răng hành tinh Z2= 21

- Bánh răng ngoài Z3= 63

2.2 Lược đồ động của từng chế độ vận hành của mô hình hệ thống bánh răng:

• Chế độ 1: Ly hợp C1 nhả, ly hợp C2 đóng

- Ở trường hợp này, cần c được cố định, chuyển động quay của trục đầu vào sẽ truyền vào cặp bánh răng trung tâm Z1 và Z1ʹ, từ đó tác động lên các bánh răng hành tinh Z2

- Các bánh răng Z2 chuyển động quay quanh trục riêng của minh đồng thời truyền chuyển động ra vòng răng ngoài Z3 với tỉ số truyền nhất định phụ thuộc vào số răng của các loai bánh răng Vòng răng ngoài Z3(được nối cứng với cần cʹ) chuyển động làm cho các bánh răng hành tinh Z2ʹ quay xung quanh bánh răng trung tâm Z1ʹ và cũng sẽ kéo theo bánh răng ngoài Z3ʹ (được nối với trục đầu ra) quay

Hình 2.3 Lược đồ động thể hiện mô hình ở chế độ 1

• Chế độ 2: Ly hợp C1 và C2 đều đóng

- Ở chế độ này, chuyển động quay của trục đầu vào sẽ truyền đồng thời vào cả cần c và cặp bánh răng Z1-Z1ʹ Khi đó, cần c và cặp bánh răng Z1-Z1ʹ không có chuyển động tương đối với nhau và đều tác động vào các bánh răng hành tinh, làm cho các bánh răng hành tinh Z2 chỉ chuyển động quay xung quanh bánh răng

Z1 chứ từng bánh răng hành tinh Z2 không có chuyển động quay quanh trục của

minh Các bánh răng hành tinh Z2 kéo theo vòng răng ngoài Z3 quay Từ đó, chuyển động quay của bánh răng trung tâm Z1 sẽ được truyền trực tiếp ra vòng răng Z3với tỉ số truyền 1:1

- Vòng răng Z3nối cứng với cần cʹ nên vận tốc của cần cʹ và bánh răng Z1ʹ bằng nhau Khi đó, cụm các bánh răng Z1ʹ-Z2ʹ-Z3ʹ với cần cʹ chuyển động tương tự như cụm các bánh răng Z1-Z2-Z3với cần c Hai cụm này coi như đã được nối cúng với trục đầu vào, từ đó, vận tốc của trục đầu vào sẽ truyền thẳng đến trục đầu ra

Hình 2.4 Lược đồ động thể hiện mô hình ở chế độ 2

• Chế độ 3: Ly hợp C1 đóng, ly hợp C2 nhả

- Ở chế độ này, cặp bánh răng Z1-Z1ʹ được cố định, chuyển động quay của trục đầu vào được truyền vào cần c, cần c truyền chuyển động vào các bánh răng hành tinh Z2 Từng bánh răng hành tinh Z2 vừa quay xung quanh bánh răng trung tâm

Z1, vừa có chuyển động quay quanh tâm của chính nó; và chúng cũng truyền chuyển động lên vòng răng ngoài Z3

- Vòng răng ngoài Z3 được nối với cần cʹ khi quay sẽ tác động lên các bánh răng hành tinh Z2ʹ Các bánh răng hành tinh Z2ʹ truyền chuyển động cho vòng răng

Z3ʹ nối với trục đầu ra với tỉ số truyền nhất định

Hình 2.5 Lược đồ động thể hiện mô hình ở chế độ 3

III.Kết luận:

3.1.Số bậc tự do của hệ thống bánh răng thường và vi sai tổng quát, liên hệ với mô hình hệ thống bánh răng trong thí nghiệm và các ứng dụng của hệ thống bánh răng trong thực tế như hộp tốc độ, bộ vi sai và hộp số trên ô tô.

Trả lời

- Công thức tổng quát tính số bậc tự do cho hệ thống bánh răng thường và vi sai:

Xuất phát từ công thức tính bậc tự do cho cơ cấu phẳng:

W = 3n – 2p5– p4

Trong đó:

W: số bậc tự do

n: số khâu động

p5: số khớp loai 5

p4: số khớp loai 4

- Trong hệ các bánh răng hành tinh, p5chính là số khâu động: p5= n Nên ta có:

W = 3n – 2n – p4= n – p4

Lai có:

n = n0+ k trong đó n0là số khâu cơ bản, còn k là số cụm bánh vệ tinh Còn p4= 2k

Từ đó, ta có công thức tổng quát xác định bậc tự do cho hệ thống bánh răng hành tinh:

W = n0– k

- Đối với mô hinh hệ thống bánh răng trong thí nghiệm:

• Số khâu cơ bản: n0 = 4 (cặp bánh răng trung tâm Z1-Z1ʹ; cần c; bánh răng Z3

nối với cần cʹ; bánh răng Z3ʹ nối với trục ra)

• Số cụm bánh vệ tinh: k = 2 (cụm vệ tinh chứa bánh vệ tinh Z2 và cụm vệ tinh chứa bánh vệ tinh Z2ʹ)

Vậy bậc tự do của mô hinh:

W = n0– k = 4 – 2 = 2

- Các ứng dụng của hệ thống bánh răng trong thực tế: Hệ thống bánh răng hành tinh trong hộp số có tác dụng tao tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp hay tăng tốc Trong bộ vi sai, hệ thống bánh răng hành tinh có tác dụng kết nối và điều khiển tốc độ của các bánh răng bán trục

3.2 Mô hình hệ thống bánh răng trong bài thí nghiệm có bao nhiêu hệ vi sai bên trong? Có thể tạo ra tối đa bao nhiêu tỉ số truyền với hệ thống này? Tính cụ thể từng tỉ số truyền theo lược đồ động tương ứng đã dựng ở câu 2.2.

Trả lời

- Mô hinh hệ thống bánh răng trong bài thí nghiệm có 2 hệ vi sai (các bánh răng hành tinh Z2và các bánh răng hành tinh Z2ʹ có trục quay là cần c di động)

- Có thể tao ra tối đa 3 tỉ số truyền với hệ thống này:

• Trường hợp 1: Ly hợp C1 nhả, ly hợp C2 đóng

Xét hệ bánh răng vi sai thứ nhất:

�13� =��1 − ��

Vi cần c được cố định nên n c= 0; trục đầu vào truyền chuyển động cho cặp bánh răng Z1-Z1ʹ nên n1= nin, suy ra:

�13� =��1 − ��

���

�3 =−��3

→ �3 =−13 ��� (1)

Xét hệ bánh răng vi sai thứ hai:

�1�ʹʹ3ʹ =��1ʹ− ��ʹ

Vi cần cʹ được nối với bánh răng Z3, nên ncʹ = n3, suy ra:

�1�ʹʹ3ʹ =�1ʹ − ��ʹ

�3ʹ − ��ʹ =

���− �3

���� − �3 =−

�3ʹ

�1ʹ =−

63

21=− 3 (2)

Từ (1) và (2), suy ra:

���� =−79���

Nhận xét: Ở trường hợp này, hệ thống bánh răng đang thực hiện chức năng

giảm tốc

• Trường hợp 2: Ly hợp C1 và C2 đều đóng

Xét hệ bánh răng vi sai thứ nhất:

Trục đầu vào đều truyền chuyển động cho cả cần c lẫn cặp bánh răng Z1-Z1ʹ nên vận tốc của bánh răng Z1 và cần c là như nhau Bánh răng Z1 và cần c không

có chuyển động tương đối với nhau Lúc này từng bánh răng hành tinh cũng không thể có chuyển động quanh tâm của minh, nó chỉ còn có thể chuyển động theo cần c quay quanh bánh răng Z1 Khi các bánh răng hành tinh không còn có thể tự quay quanh tâm của chúng thi bánh răng Z3 cũng sẽ bị kéo theo chuyển động xung quanh bánh răng trung tâm Z1 với cùng vận tốc (có thể nói tỉ số truyền

ở hệ bánh răng này là 1) Kết quả là cụm bánh răng này coi như khóa cứng và có vai trò như một khâu động

Xét hệ bánh răng vi sai thứ hai:

Vòng răng ngoài Z3nối với cần cʹ nên cần cʹ có vận tốc bằng với vòng răng Z3

và cũng bằng vận tốc của bánh răng Z1ʹ Hệ bánh răng thứ hai được giải thích như

hệ bánh răng thứ nhất, vận tốc vòng răng Z3ʹ nối với trục ra có vận tốc như cần cʹ

và bánh răng Z1ʹ , tỉ số truyền ở hệ bánh răng này cũng là 1

Khi đó, tỉ số truyền của của cả hệ bánh răng này là 1, tức là:

���� = ���

Nhận xét: Ở trường hợp này, các phần tử trong hệ thống bánh răng không có

chuyển động tương đối với nhau Hệ thống bánh răng trở thành một khối dẫn đến tốc độ trục đầu vào và trục đầu ra bằng nhau

• Trường hợp 3: Ly hợp C1 đóng, ly hợp C2 nhả

Xét hệ bánh răng hành tinh thứ nhất:

�13� =��1 − ��

Vi cặp bánh răng Z1-Z1ʹ cố định nên n1 = 0; trục đầu vào truyền chuyển động

cho cần c nên nc= nin, suy ra:

�13� =��1− ��

3− �� =�0 − ��

→ �3 =43 ��� (1)

Xét hệ bánh răng hành tinh thứ hai:

Vi cần cʹ được nối với bánh răng Z3, nên ncʹ = n3, suy ra:

�1�ʹʹ3ʹ =��1ʹ − ��ʹ

0 − �3

���� − �3 =−��3ʹ

1 ʹ =−6321 =− 3 (2)

Từ (1) và (2), suy ra:

���� =169 ���