ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
MỤC LỤC
I. Phần I :
GIỚI THIỆU CHUNG …………………………………………….trang 2
II. Phần II :
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CƠ CẤU……………………………...trang 5
III. Phần
III : BÀI THUYẾT MINH VẬN TỐC VÀ GIA TỐC……………....trang 7
IV. Phần
IV : BÀI THUYẾT MINH LỰC………………………………………..trang 10
V. Phần V:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÁNH RĂNG…………………………..trang 14
VI. Phần VI:
TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM……………………………………….trang 16
VII. ĐỘNG
LỰC HỌC MÁY VÀ BÁNH ĐÀ……………………………………trang 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 1
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
I. GIỚI THIỆU CHUNG
1. Mục đích của môn học:
Củng cố hệ thống lại và vạch rõ ý nghĩa thực tế của nội dung
môn học nguyên lý máy.
Giúp học sinh tập vận dụng kiến thức nguyên lý máy và các kiến
thức đã biết vào thiết kế động học và động lực học máy.
2. Yêu cầu thiết kế môn học nguyên lý máy:
Thết kế máy là một quá trình phức tạp, phải vận dụng tổng hợp các
kiến thức của nhiều lĩnh vực kĩ thuật và cả kinh tế . Quá trình thiết
kế máy gồm nhiều giai đoạn và bước liên quan với nhau , nhiều khi
phải lặp lại ngay từ việc đầu tiên: chọn sơ đồ máy , quá trình đó
được kết thúc khi mà máy đã được đưa vào sản xuất.
3. Nội dung thiết kế môn học nguyên lý máy:
Trong quá trình thiết kế, thết kế nguyên lý máy là giai đoạn đầu tiên,
nhiệm vụ giai đoạn này là : thiết kế phần động học và động lực học
của máy.Các nội dung của nhiệm vụ đó được sắp xếp theo thứ tự
sau:
a- Chọn sơ đồ động cho máy : phải phân tích các yêu cầu của máy
về động lực học, so sánh các loại cơ cấu, chọn lựa các cơ cấu để
thành lập sơ đồ của máy.
Sơ đồ động của máy:
+ Cụm cơ cấu chính: Cụm cơ cấu trực tiếp hoàn thành nhiệm vụ
công nghệ.
+ Cụm cơ cấu làm nhiệm vụ điều khiển hoặn điều chỉnh.
+ Cụm cơ cấu truyền động để truyền chuyển động từ nguyền
năng lượng đến cơ cấu chính và cơ cấu điều chỉnh.
b- Tổng hợp cơ cấu: nội dung ở đây là xác định các kích thước và
các thông số động học và động lực học của cơ cấu theo yêu cầu
và dối với máy. Phần này tiến hành theo 4 bước:
Tổng hợp cơ cấu có chú ý dến điều kiện truyền lực: xác định các
kích thước động học của cơ cấu để đảm bảo sau này kích thước
làm việc thõa mãn yêu cầu đề ra và có hiệu suất làm việc cao.
Phân tích động học cơ cấu : xác định cụ thể động học của cơ cấu
như quỹ đạo, vận tốc, gia tốc, các điểm và các khâu dể đánh giá
về mặt động học và lấy số liệu cho các bước sau.
Phối hợp các cơ cấu để đảm bảo sự làm việc nhịp nhàng của cơ
cấu theo yêu cầu công nghệ của máy. Ước định các thông số
động lực học của các khâu như khối lượng, trọng lượng, mô men
quán tính. Tính toán để đảm bảo yêu cầu về mặt rung động của
máy. Đây chính là nội dung của bài toán cân bằng máy trên nền
c- Xác định hoạt động lực học của máy trong điều kiện làm
việc , bao gồm:
• Xác định và chọn nguồn năng lượng cho máy.
• Phân tích lực trên cơ cấu: xác định các ứng lực tác dụng
lên cơ cấu và phản lực tại các khớp động. Số liệu xác
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 2
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
định được sau này dung để thiết kế cấu tạo, chi tiết máy
và các ổ khớp.
• Bảo đảm quy luật chuyển động theo yêu cầu của các
điểm làm việc dưới tác dụng của lực khi máy thực hiện
nhiệm vụ công nghệ. Giải quyết nhiệm vụ này chính là
thiết kế hệ thống điều khiển và điều chỉnh chuyển động
của máy, ở máy thông thường và đơn giản, nhiệm vụ đó
chính là tính bánh đà.
Để thực hiện mục đích đã nêu trên, thiết kế môn học
nguyên lý máy sẽ bao gồm những nội dung chọn lọc trong
các nội dung thiết kế đã nói trên.
Nội dung quy định trong thiết kế môn học nguyên lý máy
là: thiết kế động học và động lực học sơ đồ của một máy
cụ thể với các nội dung:
1) Tổng hợp cơ cấu chính.
2) Phối hợp các cơ cấu.
3) Tổng hợp cơ cấu diều khiển.
4) Tổng hợp cơ cấu truyền động
5) Phân tích động học cơ cấu chính.
6) Tính cân bằng máy trên nền.
7) Xác định quan hệ năng lượng trong máy.
8) Phân tích lực trên cơ cấu chính.
4. Đề bài:
n1= 1200 vòng/phút: số vòng quay trục bánh răng 1.
No2A=80 vòng/phút của tay quay O2A.
p = 100N/mm
Các thông số khác:
3,5
m1(kg)
m2 13
(kg)
Z4 14
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 3
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
Z5 55
K 1,4
H 430
(mm)
LO2O5 450
(mm)
Lo2o5/Lo5B 0,5
M3 13
(kg)
Js3 1,1
(kgm2)
Lo4c 135
(mm)
ϕd (độ) 70
LbF/o5B 0,35
LBs4/lBF 0,5
Js4(kgm2) 0,04
m4 5
(kg)
m5(kg) 72
XS (kg) 180
(mm)
YP 170
(mm)
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 4
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
δ 1/30
Βmax(độ) 18
γmin(độ) 50
ϕx (độ) 10
ϕv(độ) 70
- kí hiệu quy ước:
LAB, lBC, AB, EF… Chiều dài các khâu tương ứng.
H- hành trình của khâu làm việc con trượt.
k- hệ số tăng tốc.
mi- khối lượng khâu.
Js3- mô men quán tính của khâu i.
δ- hệ số chuyển động không đều của máy.
M1, m2, ...mô đun của các cặp bánh răng tương ứng.
Zi- số bánh răng thứ i.
h- hành trình của cần cam.
βmax- góc lắc của cần lắc cơ cấu cam.
γmax- góc truyền động cực tiểu.
ϕd (độ), ϕx (độ), ϕg (độ) ϕv (độ)- góc quay của cam ứng với các giai đoạn đi xa,
đứng ở xa, đứng ở gần, về gần.
II- PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CƠ CẤU
Nguyên lý hoạt động:
Bánh răng 1 nối với trục động cơ quay với vận tốc v1 kéo theo bánh răng 5 quay
với vận tốc v5 , làm tay quay o2A và o5B tạo thành 1 cơ cấu tay quay culit làm cho
o5B quay theo với vận tốc ωo5B kéo theo cần FB chuyển động song phẳng kéo
thanh trượt GF trượt theo phương và đẩy dao đi theo cùng. Cơ cấu cam và các c ơ
cấu khác có tác dụng làm bàn máy chuyển động theo chu lì thích hợp.
Cơ cấu chính:
- Tay quay o2A.
- Thanh O5B.
- Cần FB.
- Thanh trượt GF.
- Con trượt A.
(Bản vẽ 1- tổng hợp cơ cấu chính )
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 5
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
Xác định bậc tự do:
W=3n-2P5= 3.5-2.7= 1 Trong đó: n-số khâu, p5- số khớp loại 5
Tách nhóm Axtua cơ cấu:
cơ cấu thuộc loại 2.
Xác định kích thước động của các khâu:
k = = = => = = = 30o
với k=1,4
Từ o5 dựng 2 tia o2u và o2v đối xứng qua o2o5 và hợp với nhau một
góc v = 150o.
Mặt khác k = = => v=== 150o
Từ o2u và o2v đối xứng nhau qua o2o5 và hợp với nhau 1 góc v =
150o.
Tia o2u cắt tiia o5x tai A1 và A2.
Vậy A1 và A2 là hai vị trí biên.
Chiều dài tay quay O2A=O2O5. = 450. =116,47(mm).
Ta có H=B1B2
Xét tam giác vuông O5B1I vuông tại I.
O5B1 = = = = 830,7(mm).
Vậy cần lắc O5B = 830,7(mm)
Ta có: LbF/o5B =0,35 => LBF =0,35.LO5B = 0,35.830,7 = 290,74(mm).
Vậy lBF = 290,74(mm)
Xác định vị trí của thanh FG để đạt công suất lớn nhất có thể: đó
là thanh GF là dường trung trực của đoạn MN, với N là trung
điểm của đoạn B1B2.
Gọi H là khỏng cách từ thanh trượt ngang đến O5, ta có:
h = = = 816,54(mm).
Khoảng cách từ tâm O2 đến dao: YP = 170(mm).
III- BÀI THUYẾT MINH VẬN TỐC VÀ GIA TỐC.
Do việc tính toán cho các vị trí là tương tự như nhau nên ta chỉ nói phương pháp
cho một vị trí tiêu biểu và sau đó lập bảng tính cho các vị trí còn lại.
Bản thuyết minh họa đồ vận tốc:
+ Chọn tỉ lệ xích: v = 0,0125(
+ Để xác định vận tốc của điểm B ta cần xác định vận tốc điểm A3(điểm A
trên khâu 3).
(1)
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 6
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
A3= +
O5 A3A5 (2)
+ Từ: (1) và (2) ta có:
VA2 = V1 =1.lo2A = 8,377 . 0,11647 = (m/s) ; V A2 ⊥ O2A và cùng
chiều 1
VA2A3 // AO5
+ từ (2) ta có: VO5=0; VA3O5//AO5.
* Vẽ họa đồ vận tốc cho điểm A3:
• Chọn P làm cực của họa đồ vận tốc.
• Qua P vẽ đường thẳng vuông góc với O2A, trên đó vẽ
vectơ Va theo chiều ω1 cách cực P một khoảng PA12 = = =
78,08 (mm)
• Từ a vẽ đường thẳng có phương song song với AO5
(phương này mang vectơ VA3A2).
• Từ cực họa đồ P,có trùng điểm O5 (VO5 = 0 )vẽ đường
thẳng có phương ⊥ AO5 (phương này chứa vectơ VA3O5)
• Giao điểm của hai đường thẳng ⊥ AO5 và đường
thẳng //AO5 là điểm a3 ,nối từ cực p đến điểm a3 là
phương chiều của vectơ VA3. Từ họa đồ vận tốc mới ta
thấy ngay Va3o5 (là độ dài pa3):
3 = VA3O5/LAO5=pa3.v/LAO5.
Trong công thức trên ta chưa biết LA05, do vậy phải đi
xác định Lao5 bằng cách đo trên họa đồ chiều dài của
đoạn AO5.
Sau khi đã xác định được ω3 ta xác định vận tốc điểm
B:
VB= 3 . Lo5aB
Cũng trên học đồ vận tốc ta xác định được V A3A2 bằng
cách : 3a2. μv
VB3 = pb.μv(m/s)
+ Phương trình vectơ vận tốc của điểm F:
F5= B+F5B (3)
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 7
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
= +
F5 G6 F5F (4)
Từ (3) =>
* VB đã biết nhờ xác định trên họa đồ vận tốc
* VF5 ⊥ FB
Từ (4) => VG6 =0 (vì VG6 là khớp trượt trên khâu cố định )
VF5G6//xx( phương trượt của dao bào)
+ tiếp tục vẽ họa đồ vận tốc để xác định vận tốc của điểm F5
Trên họa đồ đã có mút b vẽ đường thẳng có phương ⊥ FB (phương của
vectơVF5B). Tại p(VG6=0) vẽ đường thẳng //xx. Đường thẳng nối từ p đến giao
điểm của đường thẳng ⊥ FB và //xx chính là vectơ F5 (vận tốc đầu bào).
Đo độ dài pf5 trên học đồ vận tốc ta xacá định được độ lớn của vận tốc đầu dao
bào.
VF5 =5.μv
Đo độ dài bf5 trên họa đồ vận tốc ta xác định được độ lớn của vận tốc VF5B :
VF5 =5 .μv
ω4 = VF5B/LFB (rad/s)
Kết Luận: khâu 5 (đầu bào ) chuyển động tịnh tiến với vận tốc VF5
hình vẽ được minh họa trên vectơ vận tốc.
Bảng giá trị tính toán:
Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8
ω1(rad/s) 8,377 8,377 8,377 8,377 8,377 8,377 8,377 8,377
(rad/s) 0 1,234 1,693 1,609 0,907 0 2,70 2,123
(rad/s) 0 0,688 0,259 0,484 0,608 0 0,687 1
VA2=VA1(m/s) 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976 0,976
VA3A2(m/s) 0.976 0,734 0,202 0,396 0,86 0,976 0,335 0,62
VA3=VA3O5(m/s) 0 0,642 0,954 0,891 0,461 0 0,916 0,753
VB(m/s) 0 1,03 1,407 1,337 0,775 0 2,243 1,764
VFB(m/s) 0 0,2 0,075 0,141 0,177 0 2,243 1,764
VF=VFG(m/s) 0 1 1,408 1,325 0,76 0 1,477 1,73
Lao5(m) 0,435 0,518 0,563 0,554 0,493 0,435 0,339 0,354
Bản thuyết minh gia tốc:
+ Chọn tỉ lệ xích μa = 0,1m/s2.mm.
+ Viết phương trình gia tốc cho điểm B:
Để xác định gia tốc của điểm B ta cần xác định gia tốc cho điểm A 3 (điểm
A trên khâu 3).
n t
A3= O5+ A3O5+ A3O5 (5)
A3= A2+nA3A2+tA3A2 (6)
• a =0o5
• a n
= ω23.lAO5 , chiều A đến O5
A3O5
• a t
⊥ AO5 theo chiều ω3.
A3O5
• aA2 = aA1 = ω21. lAO2, chiều A đến O2.
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 8
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
• akA3A2 = 2.ω3.vrA3A2, phương chiếu của akA3A2
được xác định bằng cách quay vrA3A2 đi một
góc 90o, theo chiều ω3.
• arA3A2 //AO5
* Vẽ họa đồ gia tốc cho A3:
- Chọn π làm cực cho họa đồ gia tốc .
- Chon π trùng điểm a (vì aO5=0). Từ π vẽ đường thẳng // AO5 trên
đó biểu diễnnA3O5 chiều A đến O5 cách π 1 khoảng πa = aA3A2 / a. Từ
a kẻ đường thẳng ⊥ AO5 (phương chứa atA3O5).
- Từ cực π vẽ đường thẳng // AO2, trên đó biểu diễn aA2 chiều từ
A đến O2 cách π 1 đoạn πo5 = aA2/a. Từ c kẻ đường thẳng ⊥ AO5
,trên đó biểu diễn akA3A2 (chiều là chiều của vrA3A2 quay đi 1 góc 90o
theo chiều ω3 ), cách π 1 đoạn O5b = akA3A2/a, từ d kẻ đường
thẳng // AO5 (phương này chứa arA3A2).
- Giao điểm của 2 đường thẳng // AO5 , ⊥ AO5 cắt nhau tại f. Nối
πf là phương chiều của A3, Từ họa đồ đo độ dài và tính :
atA3O5 = af.a => 3= A3O5/lAO5
arA3A2 = bf.a= πf. a
aB= (lBO5/lAO5).aA3
+ Viết phương trình gia tốc cho điểm F:
n t
F = B + FB+t FB (7)
n n
F = G + FB+t FG (8)
. aB , cùng phương chiều A3
. a FB = ω 4.lFB, chiều từ F đến B.
n 2
. anFB ⊥ FB
. aG =0
. arFG//FG phương trượt của đầu bào)
* Vẽ họa đồ gia tốc cho diểm F:
Từ cực π xác định điểm f trên phương A3 cách π 1 đoạn
πf = aB/μa,(biểu diễn B). Từ f kẻ đường thẳng // FB trên phương
đó
fg = anFB/ μa,từ g kẻ đường thẳng ⊥ FB (phương này mang ttFB).
Cực π trùng điểm h (aG=0), từ π kẻ đường thẳng // FG, giao điểm
2 đường thẳng // FG và ⊥ FB là I nối πi là phương chiều của F.
Từ họa đồ đo các độ dài và tính:
AtFB = gi. μa =>
t
4=a FB.lFB
AF = arFG = πi. μa
Bảng số liệu gia tốc tại các vị trí:
Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8
aA1=aA2(m/s2) 8,167 8,167 8,167 8,167 8,167 8,167 8,167 8,167
atA3O5(m/s2) 8,167 4,326 1,004 2,043 5,592 8,167 4,618 7,826
anA3O5(m/s2) 0 0,8 1,666 1,434 0,43 0 2,475 1,598
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 9
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
akA3O2(m/s2) 0,363 1,819 0,684 1,274 1,606 0 1,811 2,634
aB(m/s2) 15,608 7,06 2,806 3,743 9,447 15,608 12,85 18,754
aF(m/s2) 14,879 7,203 1,529 3,265 9,266 15,27 11,872 19,03
anFB(m/s2) 4,044 0,142 0,025 0,068 0,11 0 0,137 0,29
atFB(m/s2) 4,044 0,088 2,302 1,815 1,427 4,01 5,037 0,672
as3 m/s2) 7,804 3,53 1,403 1,872 4,723 7,804 6,425 9,377
as4 (m/s2) 15,133 7,131 1,945 8,392 9,329 15,306 12,112 18.887
(m/s2) 18,775 8,351 1,783 3,688 11,343 18,775 13,622 22,107
(m/s2) 13,91 0,303 7,978 6,243 4,908 13,79 17,325 2,311
as5(m/s2) 14,879 7,203 1,529 3,265 9,266 15,27 11,872 19,03
IV- BÀI THUYẾT MINH LỰC.
Mục đích: phân tích và xác định các thành phận nội lực tác dụng lên tất cả
các khâu của cơ cấu.
Cơ sở lý thuyết: áp dụng định lý Dalambe: “ Ngoài các lực thực sự tác dụng
lên cơ hệ nếu thêm một lực quán tính thì cơ hệ sẽ ở trạng thái cân bằng giả định”
= m.
IV.1 lực quán tính:
Xác định lực quán tính các khâu:
Lực quán tính trên khâu 1: ta có khâu 1 quay đều quanh O2 với ω1 = const =>
1 =0
=> Mqt1= 0 , => Pqt1 = 0
Lực quán tính trên khâu 2 : khâu 2 chuyển động cùng A1 nên có gia tốc của điểm
A1
Pqt2 = 0
Lực quán tính trên khâu 3 : khâu 3 chuyển động quay quanh O5 nên lực quán tính
bao gồm: + mômen quán tính : Mqt3
+ lực quán tính : Pqt3
Áp dụng định lý dời trục song song => tổng lực quán tính lên khâu 3 có
- Độ lớn Pqt3 = m3.as3
- Phương: cùng phương với
- Chiều: ngược chiều
- Điểm đặt: tại K3 với Ls3k3 = = = 0,1946(m)
- Lực quán tính trên khâu 4 :khâu 4 chuyển động song phẳng, phân làm
hai thành phần:
+ chuyển động tịnh tiến cùng cực F: = - m4. điểm đặt tại S4
+ chuyển động quay quanh F: : = - m4. điểm đặt tại K4 với LK4S4 = = =
= 0,055(m)
Vậy = + = - m4.( + ) = -m4.
Điểm đặt là giao hai đường thẳng: + Qua S4 // aF
+Qua K4 // as4F
- Cùng phương ngược chiều .
- Độ lớn: Pqt4 = m4.as4.
- Lực quán tính trên khâu 5 : khâu 5 chuyển động tịnh tiến, có:
+ Điểm đặt tại S5.
+ Cùng phương ngược chiều với .
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 10
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
+ Độ lớn: Pqt5 = as5.m5.
IV.2 Trọng lực:
Trọng lực của các khâu có điểm đặt tại trọng tâm của mỗi khâu, phương
thẳng đứng hướng xuống.
P1 = m1.g = 3,5.10 = 35(N)
P2 = m2.g = 13.10 = 130(N)
P3 = m3.g = 13.10 = 130(N)
P4 = m4.g = 5.10 = 50(N)
P5 = m5.g = 72.10 = 720(N)
IV.3 Áp lực khớp động:
Ta có các nhóm ATXUA và khâu dẫn như sau:
- Nhóm I: (khâu 2 và 3).
- Nhóm II: (khâu 4 và 5).
- Khâu 1 là khâu dẫn.
- Tính áp lực khớp động cho vị trí 1 của cơ cấu:
a. Nhóm ATXUA khâu 4 và 5:
n t
34+ 34+5+ 4+ + +O5 + = 0
Với Pqt4, Pqt5,P5, P4,Fc xác định được trị số và phương chiều phần trên.
Rn34, Rt34, Ro5, chỉ biết phương như (bản vẽ 3-1).Cần xác định 3 lực
này.
Để xác định Rt34 ta tách riêng khâu 4 ra và đặt phản lực vào (như bản vẽ
3-1), viết phương trình mômen các lực đối với điểm F.
Lấy mômen cân bằng của lực đối với điểm F ta có phương trình cân
bằng lực cho khâu 4: = - Pqt4.hP4-P4.hqt4 + Rt34.FB => Rt34 = Rt34 =
= 51,88 (N)
Vẽ họa đồ lực của nhóm II (khâu 4 và khâu 5).
+ Chọn tỉ lệ xích họa đồ lực μp = 100(N/mm).
+ Vẽ đường thẳng // với BF (phương chứa vectơ Rn34). Chọn a
làm cực họa đồ lực. Từ a vẽ vectơ lực Rt34 ⊥ với đường thẳng //
BF có chiều dài at34 = Rt34/ μp = 0,5108(mm).
+ Từ t34 dựng vectơ pqt4 dài 1 đoạn cùng phương và ngược chiều
s4.
+ Từ mút vectơ Pqt5 dựng qt5 dài 1 đoạn 107,1288(mm) cùng
phương và ngược chiều s5.
+ Từ mút vectơ Pqt5 dựng G5 dài 1 đoạn 72(mm) phương và chiều
như trên hình vẽ.
+ Từ mút vectơ G5 dựng G4 dài 1 đoạn 5(mm) phương và chiều
như trên hình vẽ.
+ Từ mút vectơ G4( dựng đường thẳng ⊥ phương ngang (phương
đầu bào di chuyển)
+ Giao điểm hai đường thẳng // BF và ⊥ phương ngang cho ta
độ lớn Ro5,Rn34.
Từ họa đồ => Ro5 = .µp = 196,56.100=1965,6 (N), Rn34= có chiều
cùng chiều đã chọn ban đầu trên bản vẽ. => R34 =
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 11
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
201,34(N) vectơ R34 có gốc trùng góc vectơ Rn34 ngọn trùng véc
tơ Rt34).
b. Nhóm ATXUA khâu 2 và 3:
Phương trình cân bằng lực: n43 + t43 + qt3+ 23+5+ 3+nO3 = 0 (2)
Với 23 = 12 cả phương lẫn chiều.
Với Rn43, Rt43,Pqt3, G3 xác định được trị số và phương chiều phần
trên. R23, Rt43, Pqt3, G3 là 3 lực cần xác định.
Để xác định R23 ta tách riêng khâu 3 ra và đặt phản lực vào (như
bản vẽ 3-1 ), viết phương trình mômen các lực đối với điểm o 5.
Σmo5 = R43.Rt03+G3.hG3+Pqt3.hqt3-R23.O5A =0 =>
R23 == = 1818 (N).
Có chiều cùng chiều đã chọn.
Tiếp tục vẽ họa đồ lực nhóm I(khâu 2 và 3)
+ Từ họa đồ đa giác lực của nhóm II ( khâu 4 và khâu 5) đã có. Ta
cũng bắt đầu từ cực họa đồ của a. vì Rn34 = Rn43, cùng phương và
độ lớn nhưng ngược chiều nhau, trên phương // FB ta vẽ Rn34. Từ
đỉnh vectơ Rn43 ta dựng vectơ Rt43 cùng phương độ lớn với Rt43.
+ T`ừ mút véctơ Rt43 dựng Pqt3 1 đoạn 10,14(mm) cùng phương
ngược chiều gia tốc as3, độ lớn xác định như phần lực quán tính.
+ Từ mút vectơ Pqt3 dựng R23 1 đoạn 181,897(mm) có phương
chiều như bản vẽ 3-1.
+ Từ mút vectơ R23 dựng G3 1 đoạn 13 (mm) có phương chiều
như bản vẽ 3-1.
+ Nối đỉnh Rt03 đến cực họa đồ a ta được lực R n03, chiều từ Rt03
đến a, cùng chiều đã đặt ban đầu.
Từ họa đồ => Rn03 = 118,7(N), R03 = 823,12(N).
c. Xác định moment lực cân bằng trên khâu dẫn:
Từ cách phân tích áp lực ở các khớp động ta xác định được phản lực R 23.
Trên khâu 2 chỉ có 2 thành phần lực tác dụng R 32 và R12 => R32 = R12 nhưng
ngược chiều nhau.
Mà R21 = R12 ngược chiều nhau. Nên ta xác định được R21 có độ lớn =R23 có
phương chiều như bản 3-1.
Tách riêng khâu dẫn 1, đặt momen cân bằng lên khâu dẫn, giả thiết momen
cân bằng quay theo chiều kim đồng hồ. viết phương trình cân bằng lực cho
khâu dẫn ta có:
Σmo2( p) = R21.h21 – Mcb = 0 => Mcb = R21.h21 = 0(Nm) (h21 =0).
Kết luận : Rt34 = 51,88 (N), Rn34 = 892,84(N), Ro5 = 623,64 (N), R23 =
1818,79(N), Rn03 = 118,7(N), Rt03 = 824,55(N)
Họa đồ lực được vẽ như bản vẽ 3-1
1 2 3 4 5 6 7 8
P4(N) 50 50 50 50 50 50 50 50
P5(N) 720 720 720 720 720 720 720 720
Pqt4(N) 75,57 36,44 18 17 47,34 130,0 121,1 94,43
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 12
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
6 2
Pqt5(N) 1071,2 518,61 110,08 235,08 667,15 1099, 854,7 1370,1
88 6 8 2 44 84 6
R23(N) 1716,6 3112 2363 1912 1446 3804 3748 2888
Rt34(N) 51,88 37,96 31,404 31,048 41,84 71,27 68,09 58,596
Rn34(N) 2013,4 1952,2 1854,6 19862, 2011,3 2001, 1952 2014,5
3 3 25 2 36 6
Rt03(N) 824,68 1149,6 754,8 645,6 618,6 1728, 2137, 1616,1
3 6
Rn03(N) 118,7 242,2 123,1 318,7 337,3 85,6 51 48,4
R05(N) 1965,6 1965,6 1965,6 1965,6 1965,6 1965, 1965, 1965,6
6 6
Fc(N) 0 1500 1500 1500 1500 0 0 0
V. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BÁNH RĂNG.
Các số liệu đã cho: m2 =13, Z4= 14, Z5 =55, αo= 20 , fo = 1, co = 0.25
Tỉ số truyền: u = = = = = 0,2545
Bước răng:
= .π = 13.3,14 = 40,82(mm)
Bán kính vòng chia:
= = = 91 (mm)
= = = 357,5 (mm)
Bán kính vòng tròn cơ sở:
r04 = .0 =91.=85,51(mm)
r04 = .0 =357,5.=335,94(mm)
Chiều dài răng:
= = /2 = 40,82/2 = 20,41(mm)
Bán kính vòng tròn chân răng:
= - (fo+co) = 91- 13(1+0,25) = 74,75(mm)
= - (fo+co) =357,5 - 13(1+0,25) = 341,25(mm)
Khoảng cách tâm:
A =(Z4+Z5) = (14+55) = 448,5(mm)
Chiều cao răng lý thuyết :
h3 = 2..fo = 26 (mm)
Chiều cao răng thực tế:
h = h3 +Co . = 2..fo + Co . = 26 + 3,25 = 29,25(mm)
chọn μr = 0,5 (mm/mm)
Cách vẽ bánh răng: Từ điểm P (tâm ăn khớp)trên đường nối tâm A ta đặt hai bán
kính ,
của hai vòng tròn lăn rồi vẽ hai vòng tròn đó, tiếp xúc nhau tại P.
Từ tâm hai đường tròn đó vẽ 2 vòng tròn cơ sở ro4 , ro5.
Qua P vẽ đường tiếp tuyến với 2 vòng tròn cơ sở trên, điểm tiếp xúc lần lượt là
N1, N2.
Vẽ đường thân khai cho răng thứ nhất:
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 13
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
Chia N1P thành 4 phần bằng nhau (N11 = 12 =23 = 3P), từ N1 vẽ cung tròn (N1,N1P)
cắt vòng tròn cơ sở ro4 tại P,. Lúc này N1P, = N1P. Sau đó, cũng chia cung N1P, thành
4 phần bằng nhau (N11, = 1,2,=2,3,=3,P). Trên đoạn PN1 về phái ngoài điểm N1 ta
đặt các đoạn (N14= 45= 56= …) bằng đoạn 1N1 và trên vòng cơ sở cũng đặt các
cung (N14,= 4,5,= 5,6,= …) và bằng 1,N1.
Qua các điểm 1,, 2,, 3,, … vẽ các đường tiếp tuyến với đường tròn cơ sở. Trên các
tiếp tuyến này ta vẽ các đường tròn (1,,1,P) , (2,,2,P), (3,,3,P), … các đường tròn này
cắt các đường tiếp tuyến tương ứng tại các điểm 1,,, 2,,, 3,,, … Nối các điểm 1,,,
2,,, 3,,, … ta được đường thân khai cho bánh răng thứ nhất.
Vẽ vòng đỉnh của bánh răng thứ nhất re4, giao của nó với đường thân khai cho ta
điểm tận cùng của đỉnh răng.
Vẽ vòng chân răng của răng thứ nhất ri4 :
Nếu ri4 ro4 ta có giao điểm của vòng chân và đường thân khai. Sau đó, ở chân răng
ta vẽ góc lượn bằng 0,3m (m: module).
Nếu ri4 ro4 thì đường thân khai đến vòng chân ta vẽ một đoạn thẳng hướng tâm,
đoạn thẳng này sẽ cắt ri4 tại giao điểm đó ta vẽ góc lượn bằng 0,3m (m: module).
Nếu ro4 – ri4 0,2m thì đoạn hướng tâm không có và vòng tròn chân tiếp xúc với
đường thân khai bằng cung tròn bán kính 0,3m (m: module).
- Trên vòng lăn ta xác định điểm Q sao cho PQ = S (chiều dày răng), qua
tâm vòng lăn dựng đường vuông góc với PQ. Qua Q dựng một đường
thân khai đối xứng với đường thân khai đã vẽ qua trục vuông góc, ta
được răng thứ nhất.
- Trên vòng lăn xác định điểm R,T bên trái và bên phải P với PR=PT
=t( bước răng). Từ R,T dựng các đưởng thân khai và lấy đối xứng với
chúng qua trục vuông góc với PR, PT ; ta được răng thứ hai, 3
Tương tự vẽ 3 răng cho bánh răng thứ hai.
VI. BẢN THUYẾT MINH CAM:
Số liệu phương án:
Chiều dài cần lắc: O4C = 135(mm)
Góc lắc cực đại: max = 18o
Góc truyền động: min = 50o
Các góc hành trình:ϕd = 70o, ϕx = 10o, ϕv = 70o,
Ñoà thò ñoäng hoïc.
Töø ñoà thò gia toác , aùp duïng phöông phaùp tích phaân ñoà thò ta ñöôïc ñoà thò
vaän toác . Tích phaân ñoà thò vaän toác ta ñöôïc ñoà thò chuyeån vò .
Trong ñoù: L = 150 (mm); OH = H = 15 (mm);
Với : μϕ= = 2,4( độ/mm) β = =
;
Toång hôïp cô caáu cam
Xaùc ñònh taâm cam
Treân ñoà thò , chia ñeàu ra 4 phaàn baèng nhau töông öùng ta coù caùc , gioùng
leân ñoà thò ta tìm ñöôïc caùc töông öùng; treân goùc laéc cuõng chia 4 phaàn baèng
nhau. Veõ caùc ñoaïn Xi
(mm) [goàm haønh trình ñi xa vaø veà gaàn]. Töø caùc Ci veõ caùc goùc ; choïn
taâm cam O2 nhö hình.
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 14
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
O2O4 = (mm)
Xaùc ñònh bieân daïng cam lyù thuyeát
µl= 0,002
Veõ ñöôøng troøn (O2; O2O4), chia laøm 8 phaàn baèng nhau taïi caùc O4i.
Treân ñoà thò , chia ñeàu ra 8 phaàn baèng nhau, töø caùc ñieåm chia gioùng leân
ñoà thò ta ñöôïc caùc (mm) (o) = (mm).. Veõ caùc leân goùc laéc, ñöôïc caùc Ci.
Döïng caùc ñöôøng troøn (O2; O2Ci). Döïng caùc ñöôøng troøn (O4i; O4C) caét caùc
voøng troøn taâm O2 töông öùng taïi C’i. Noái caùc C’i baèng ñöôøng cong suoâng
ñöôïc bieân daïng lyù thuyeát cuûa cam.
Xaùc ñònh baùn kính con laên rL
Treân bieân daïng lyù thuyeát choïn 1 vò trí coù cung cong nhaát laøm taâm vaø xaùc
ñònh 1 ñöôøng troøn baùn kính baát kyø. Töø giao ñieåm cuûa ñöôøng troøn naøy
xaùc ñònh ñöôïc 2 ñöôøng troøn baùn kính baát kyø khaùc caét ñöôøng troøn cuõ taïi
4 ñieåm, keùo daøi ñöôøng noái 2 caëp giao ñieåm ta coù ñieåm C; töø C döïng
ñöôøng vuoâng goùc vôùi bieân daïng lyù thuyeát ta seõ coù rL = 0,7.
= (mm); rL = (mm)
Xaùc ñònh bieân daïng cam thöïc
Treân bieân daïng lyù thuyeát döïng caùc ñöôøng troøn vôùi rL, ñöôøng bao trong laø
bieân daïng thöïc cuûa cam.
PHAÀN VII:
ĐỘNG LỰC HỌC MÁY VÀ BÁNH ĐÀ.
Khâu thay thế chọn khâu dẫn: ωt = ω1 = 8,377(rad/s).
Các đại lượng thay thế: khối lượng thay thế mt và mômen quán tính thay thế Jt:
Từ điều kiện động năng bằng nhau khi thay thế:
vaø
Lực thay thế Pt và moment của lực thay thế Mt
Từ điều kiện công suất bằng nhau khi thay thế: vaø
Bỏ qua khối lượng các khâu có thể tính
(moment cản)
Phương trình chuyển động của máy
Ta cung cấp cho máy công động Ad
Ta cung caáp cho maùy coâng ñoäng Ad duøng ñeå thaéng caùc coâng caûn Ac
vaø moät phaàn bieán thieân ñoäng naêng∆E : Ađ = Ac + ∆E => Ađ –Ac = ∆E
;;
(Phöông trình chuyeån ñoäng cuûa maùy döôïi daïng ñoäng naêng)
Ñeå giaûi phöông trình naøy khaù phöùc taïp neân ta duøng phöông phaùp Ñöôøng
cong Wittenbauer
Phöông trình chuyeån ñoäng thöïc cuûa maùy (phöông phaùp ñöôøng cong
Wittenbauer)
Laäp ñoà thò
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 15
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
OA=3,33 (mm); μp = 100(N/mm); (ñoä/mm)
(N)
Töông öùng vôùi haønh trình H ta coù (töø vò trí bieân naøy ñeán bieân kia
laáy goùc lôùn), ta veõ ñöôïc ñoà thò , ôû 2 ñaàu ñoà thò ta bôùt ñi moät löôïng
khoaûng 0,05H = 11,1o = 2,7(mm) töông öùng vôùi khoaûng baét ñaàu vaø keát thuùc
quaù trình baøo cuûa dao.
Laäp ñoà thò
Tính caùc giaù trò (8 vò trí). Trong ñoù:
: vaän toác ñaàu baøo hay vaän toác khaâu 5
: vaän toác goùc khaâu thay theá
Döïng ñoà thò nhö hình vôùi 0 (Nm/mm)
Noái ñieåm ñaàu vaø cuoái cuûa ñoà thò ta ñöôïc ñoà thò
Laäp ñoà thò
(Nm/mm)
Duøng phöông phaùp tích phaân ñoà thò ta ñöôïc ñoà thò
Noái ñieåm ñaàu vaø cuoái cuûa ñoà thò ta ñöôïc ñoà thò
Laäp ñoà thò
Duøng phöông phaùp coäng ñaïi soá 2 ñoà thò , ta ñöôïc ñoà thò
Tònh tieán ñoà thò theo truïc E moät ñoaïn baèng ta ñöôïc ñoà thò
Laäp ñoà thò
Tính caùc giaù trò (8 vò trí)
Döïng ñoà thò nhö hình vôùi (kgm2/mm)
Tònh tieán ñoà thò theo truïc J moät ñoaïn baèng Jtmax ta ñöôïc ñoà thò
Laäp ñoà thò (ñöôøng cong Wittenbauer)
Phoái hôïp 2 ñoà thò vaø ñoàng thôøi khöû ϕ ta ñöôïc ñoà thò lieân heä giöõa
E vaø J. vôùi moãi giaù trò ϕ ta xaùc ñònh ñöôïc giaù trò E vaø J töông öùng treân
ñoà thò ,. Moät caëp giaù trò naøy cho ta 1 ñieåm treân ñoà thò (laáy taïi 8 vò trí
öùng vôùi 8 vò trí chuyeån ñoäng cuûa cô caáu). Noái caùc ñieåm ñoù laïi theo thöù
töï ta ñöôïc ñoà thò
Töø goác O döïng 2 tieáp tuyeán vôùi ñoà thò ta ñöôïc
Tính taïi ϕ = 90o vôùi ;
Ñeå ñaùnh giaù chuyeån ñoäng khoâng ñeàu cuûa maùy, ta coù heä soá chuyeån
ñoäng khoâng ñeàu
ÖÙng vôùi moãi loaïi maùy ta coù 1 heä soá chuyeån ñoäng khoâng ñeàu cho pheùp
[δ]
Neáu ta coù maùy chuyeån ñoäng ñeàu.
Neáu ta phaûi ñi laøm ñeàu chuyeån ñoäng cuûa maùy baèng caùch gaén theâm
baùnh ñaø.
Vôùi vaø töø ñoà thò ta coù:
(rad/s)
(rad/s)
(rad/s)
Vaäy ta phaûi ñi tính toaùn cho baùnh ñaø.
Tính baùnh ñaø
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 16
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
Tính
(rad/s)
(rad/s)
Khi , vaän toác goùc cuûa maùy
Laøm ñeàu chuyeån ñoäng cuûa maùy laø giaûm phaïm vi cuûa coù nghóa laø
giaûm
Treân ñoà thò , neáu O di chuyeån ñeán O’, naèm trong goùc vuoâng thöù 3
thì quan heä giöõa E, J vaãn giöõa nguyeân coøn taêng vaø giaûm. Vì vaäy theo treân
δ seõ giaûm laøm giaûm theo.
Ñeå di chuyeån O ñeán O’ phaûi taêng ñoäng naêng cuûa maùy baèng caùch
taêng Jt ñoàng nghóa vôùi vieäc laép theâm baùnh ñaø. Khi ñoù, Jt seõ ta9ng theâm
moät löôïng laø JM, töông öùng ñoäng naêng cuûa maùy seõ taêng moät löôïng laø EM
Tính
Veõ caùc tieáp tuyeán vôùi ñoà thò öùng vôùi goùc . Caùc ñöôøng naøy seõ
caét nhau taïi O’ vaø caét truïc E taïi a, b. ñieåm O’ seõ laø goác cuûa ñoà thò sau khi
laép baùnh ñaø
Töø O’ veõ ñöôøng thaúng // truïc J, caét truïc E noái daøi taïi P.
Tính JM
(kgm2)
Thoâng thöôøng [δ] raát nhoû neân cheânh leäch giöõa 2 goùc laø raát nhoû.
Vì vaäy, O’ thöôøng naèm ngoaøi khuoân khoå cuûa giaáy veõ; do ñoù, khoâng ño
ñöôïc O’P. Ñeå giaûi quyeát ta laøm nhö sau:
Ta coù:
(kgm2)
Giaû söû baùnh ñaø coù daïng dóa troøn
Ta coù: (kg)
Trong ñoù: M: khoái löôïng baùnh ñaø (kg)
R: baùn kính baùnh ñaø (m)
Vôùi R=0,4 (m) ta coù baùnh ñaø M=150 (kg)
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 17
ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY GVHD: HOÀNG QUỐC
BẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.PTS. BÙI XUÂN LIÊM-GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ
MÁY(TRƯỜNG ĐHSPKT TP.HCM)
2. TẠ NGỌC HẢI-BÀI TẬP NGUYÊN LÝ MÁY(NXB KHOA HỌC VÀ
KỸ THUẬT)
3. TẬP BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÁY (TRƯỜNG ĐHSPKT TP.HCM)
4. LẠI KHẮC LIỄM-HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ
MÁY.
SVTH: NGUYỄN THỊ BÍCH NHUNG Trang 18
Copyright by webtailieu.net