BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CƠ CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KIỂU CHỮ V

Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

NỘI DUNG VÀ CÁCH TRÌNH BÀY
1. TRANG BÌA
2. ĐẦU ĐỀ (TRANG 1, 2 VÀ TRANG SỐ LIỆU)
3. MỤC LỤC (theo các phần đã làm)
4. Phần 1. BÀI TỐN VỊ TRÍ
5. Phần 2. BÀI TỐN VẬN TỐC
6. Phần 3. BÀI TOÁN GIA TỐC
7. Phần 4. BÀI TỐN PHÂN TÍCH LỰC, TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ
8. Phần 5. BÀI TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM
9. TÀI LIỆU THAM KHẢO

TRANG BÌA (Mẫu)
Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 1/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ RÔBỐT
----------------- o0o -----------------

BÀI TẬP LỚN

NGUYÊN LÝ MÁY
ĐỀ BÀI: THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ CƠ CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG KIỂU CHỮ V
Phương án số: ………

Người hướng dẫn : Hoàng Văn Bạo
Người thực hiện :
Lớp

:

………, 200…
-------------------------------------------

Hoàng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 2/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

MỤC LỤC
TT
1.1.
1.2.
2.1.
2.2.
3.1.
3.2.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.

NỘI DUNG

PHẦN 1. BÀI TỐN VỊ TRÍ
TÍNH TỐN
VẼ VỊ TRÍ CỦA CƠ CẤU ỨNG VỚI GĨC ϕ1 ĐÃ CHO
PHẦN 2. BÀI TỐN VẬN TỐC
TÍNH TOÁN
GIẢI BÀI TOÁN VẬN TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ
PHẦN 3. BÀI TỐN GIA TỐC
TÍNH TỐN
GIẢI BÀI TỐN VẬN TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ
PHẦN 4. BÀI TỐN PHÂN TÍCH LỰC
XÁC ĐỊNH CÁC NGOẠI LỰC TÁC ĐỘNG LÊN CƠ CẤU
GIẢI BÀI TOÁN ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ
XÁC ĐỊNH MÔMEN CÂN BẰNG
TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

TRANG

- Trang 3/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

PHẦN 1. GIẢI BÀI TOÁN VỊ TRÍ

1.1. TÍNH TỐN
Căn cứ vào các số liệu đã cho (theo từng phương án):
+ Hành trình Pít tơng HC = … (mm) (đã cho)
+ Từ hành trình Pít tơng sẽ tính được lAB:

Ta thấy: Hành trình pít tơng là khoảng cách giữa điểm chết dưới (ĐCD) và điểm chết trên (ĐCT).
Pít tơng C sẽ đạt được các vị trí này khi điểm B nằm phía trái hoặc phía phải điểm A trên đường
thẳng AC.
Do đó: l AB =

H
(mm)
2

+ Tính chiều dài lBC:
Từ tỉ lệ λ =

BC
(đã cho), suy ra lBC=λ.lAB (mm).
AB

+ Tính chiều dài lBD:

CB/BD = 4 (đã cho)  l BD =

l BC
(mm)
4

1.2. VẼ VỊ TRÍ CƠ CẤU ỨNG VỚI GÓC ϕ1 ĐÃ CHO
+ Chọn tỉ lệ biểu diễn chung cho tất cả các kích thước trên bản vẽ (nên chọn tỉ lệ 1:1; 1:2; 1:5
…1:10 … để biểu diễn được hình vẽ trên khổ giấy A4).
+ Vẽ vòng tròn quỹ đạo điểm B (A, AB).
+ Vẽ 2 đường tâm xy lanh (làm với nhau góc γ = 600)
Vẽ đường đối xứng thẳng đứng, vẽ các đường tâm xy lanh trái và phải làm với đường đối xứng

góc 300.
+ Căn cứ góc φ1, xác định được điểm B, nối AB ta có khâu 1.
+ Xác định điểm C: Vẽ vòng tròn tâm (B, BC) cắt đường tâm xy lanh phải tại C, nối BC.
+ Xác định điểm D: Căn cứ góc β và kích thước BD (đã có) ta xác định được điểm D, nối BD.
+ Nối DC, đo đoạn DC ta có lDC. Đến đây đã có khâu 2.
+ Xác định điểm E: DE = DC nên vẽ vòng tròn (D, DC) cắt đường tâm xy lanh trái tại E, nối DE ta
có khâu 4.
+ Vẽ tiếp các Pít tơng E, C, vẽ các khớp quay, giá …
+ Hồn thiện, tơ đậm vị trí chính thức của cơ cấu ứng với góc ϕ1 đã cho.
Đến đây đã hồn thành bài tốn Vị trí.

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 4/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

PHẦN 2. BÀI TOÁN VẬN TỐC

2.1. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ CÁC DỮ LIỆU ĐÃ CHO

2π
π
(rad/s).
= n1 ⋅
30
60
+ Khớp quay A nối khâu 1 với khâu 0 (giá), nên v A = 0

+ Tính ω1: Từ n1 đã cho, ta có ω1 = n1 ⋅

⊥ BA

+ Khớp quay B nối khâu 2 và khâu 1 có: v B chiê`u ω1
= ω .l
 1 BA
2.2. GIẢI BÀI TOÁN VẬV TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ
1. Xác định vận tốc điểm C3 = C2, vận tốc góc khâu 2 và vận tốc điểm D
* Tại C có khớp quay nối khâu 2 và khâu 3 nên có v C 2 = v C 3 ; ngoài ra tại C cũng có khớp tịnh tiến
nối khâu 3 với giá (khâu 0), điểm C0 thuộc giá (khâu 0) có v C 0 = 0
Viết Hệ phương trình véc tơ vận tốc cho điểm C3 = C2:

v C 3 = v C 2 = v B + v C 2B
; trong đó v B đã biết; v C 2B ⊥ CB ; v C 0 = 0 v Cr 3C 0 // CA

r
v C 3 = v C 0 + v C 3C 0
* Vẽ họa đồ véc tơ, xác định vận tốc điểm C3 = C2 ( v C 2 = v C 3 ), vận tốc góc khâu 2 (ω2) và vận tốc
điểm D:
+ Chọn tỉ lệ biểu diễn.
+ Lấy điểm gốc chung p rồi tiến hành vẽ họa đồ véctơ vận tốc theo các bước:
-

Từ điểm p được chọn làm gốc chung, vẽ biểu diễn v B bằng véctơ pb

(1)

-

Qua mút của v B (điểm b trên họa đồ) vẽ phương của v C 2B ⊥ CB

(2)

-

Từ gốc chung p vẽ biểu diễn v C 0 = 0 chỉ là một điểm nên c0=p; từ đây vẽ phương của

v Cr 3C 0 // CA

(3)

Phương của (2) x (3) = c3=c2; véctơ v C 2 = v C 3 được thể hiện bằng véctơ pc 2 = pC 3 trên
họa đồ vận tốc. Khâu 3 chuyển động tịnh tiến theo đường tâm xylanh Phải nên vận tốc
điểm C3 cũng là vận tốc cả khâu 3.

-

+ Vận tốc v C 2B là véc tơ bc 2 = bc3 trên họa đồ vận tốc; vận tốc góc khâu 2 ( ω 2 =

v C2B

l CB

).

+ Vận tốc điểm D ( v D ) có thể viết Hệ phương trình quan hệ với vận tốc các điểm B
( v D = v B + v DB ) hoặc C2=C3 ( v D = v C 2 + v DC 2 ) hoặc thơng qua định lí đồng dạng thuận hoặc kết

v D = v B + v DB

hợp 

v D = v C 2 + v DC2

; v B đã biết; v DB ⊥ DB ; v C 2 đã biết; v DC 2 ⊥ DC2

+ Vẽ tiếp họa đồ vận tốc:
-

Từ mút của v B (điểm b trên họa đồ vận tốc) vẽ phương của v DB ⊥ DB

(4)

-

Từ mút của v C 2 (điểm c2 trên họa đồ vận tốc) vẽ phương của v DC 2 ⊥ DC

(5)

-

Phương của (4) x (5) = d; véctơ v D được thể hiện bằng véctơ pd trên họa đồ vận tốc.

2.3. Xác định vận tốc điểm E5=E4, vận tốc góc khâu 4

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 5/13 -

Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V
* Tại E có khớp quay nối khâu 4 và 5 nên E4=E5 và v E 4 = v E 5 ; ngồi ra cịn có khớp tịnh tiến nối
khâu 5 với giá, điểm E0 thuộc giá có v E 0 = 0 . Viết phương trình véc tơ vận tốc điểm E4=E5 với
điểm D và điểm E0:

v E 5 = v E 4 = v D + v E 4D
; v D đã biết; v E 4D ⊥ ED ; v E 0 = 0 ; v Er 5E 0 // EA

v E 5 = v E 0 + v Er 5E 0

* Vẽ tiếp họa đồ véctơ vận tốc:
-

Từ mút của v D (điểm d trên họa đồ vận tốc) vẽ phương của v E 4D ⊥ ED

-

Từ gốc chung p vẽ biểu diễn v E 0 = 0 chỉ là một điểm nên e0=p; từ đây vẽ phương của

(6)

v Er 5E 0 // EA
-

(7)

Phương của (6) x (7) = e5=e4; véctơ v E 5 = v E 4 được thể hiện bằng véctơ pe5 = pe4 trên
họa đồ vận tốc. Khâu 5 chuyển động tịnh tiến theo đường tâm xylanh Trái nên vận tốc
điểm E5 cũng là vận tốc cả khâu 5.

+ Vận tốc v E 4D là véc tơ de4 = de5 trên họa đồ vận tốc; vận tốc góc khâu 4 ( ω4 =

v E 4D

l ED

).

2.4. Xác định vận tốc của điểm S2 (trọng tâm khâu 2)
Đầu bài cho BS2=S2C có nghĩa S2 là trung điểm của BC trên họa đồ cơ cấu nên theo định lí đồng
dạng thuận trên họa đồ vận tốc điểm mút s2 của véctơ vận tốc v S 2 cũng là trung điểm của bc. Vận
tốc v S 2 trên họa đồ vận tốc là véctơ pS 2 .
Đến đây đã hoàn thành bài tốn Vận tốc.

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 6/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

PHẦN 3. BÀI TOÁN GIA TỐC

3.1. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ CÁC DỮ LIỆU ĐÃ CHO
+ Khớp quay A nối khâu 1 với khâu 0 (giá), nên a A = 0

B → A

+ Khớp quay B nối khâu 2 và khâu 1 có: aB 

= ω1 .l BA
2

3.2. GIẢI BÀI TOÁN GIA TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ
1. Xác định vận tốc điểm C3 = C2, điểm D và vận tốc góc khâu 2
* Tại C có khớp quay nối khâu 2 và khâu 3 nên có aC 2 = aC 3 ; ngồi ra tại C cũng có khớp tịnh tiến
nối khâu 3 với giá (khâu 0), điểm C0 thuộc giá có aC 0 = 0 .
Viết Hệ phương trình véc tơ gia tốc tốc cho điểm C3 = C2:
n
t
a = a = a + a
C3
C2
B
C 2 B = aB + aC 2 B + aC 2 B
;

aC 3 = aC 0 + aCC3C 0 + aCr 3C 0

C → B

Trong đó aB đã biết; aCn 2B 

= ω .l

2
2 CB

; aCt 2B ⊥ CB ;

aC 0 = 0 ; aCC3C 0 = 0 vì khâu 3 chỉ chuyển động tịnh tiến (ω3=0); aCr 3C 0 // CA
* Vẽ họa đồ véctơ, xác định gia tốc điểm C3 = C2 ( aC 2 = aC 3 ), gia tốc góc khâu 2 (ε2) và gia tốc
điểm D:
+ Chọn tỉ lệ biểu diễn.
+ Lấy điểm gốc chung p’ rồi tiến hành vẽ họa đồ véctơ gia tốc theo các bước:
-

Từ điểm gốc chung p’, vẽ biểu diễn aB (hướng BA) bằng véctơ p' b

-

Qua mút của aB (điểm b trên họa đồ) vẽ biểu diễn gia tốc aCn 2B (hướng CB) bằng véctơ

(1)

bnCB với điểm nCB là ngọn

(2)

-

Tại ngọn của aCn 2B (điểm nCB) vẽ phương của aCt 2B ⊥ CB

(3)

-

Từ gốc chung p’ vẽ biểu diễn aC 0 = 0 chỉ là một điểm nên c0=p’; tiếp đến là aCC3C 0 = 0 nên
vẫn là một điểm tại p’; từ đây vẽ phương của aCr 3C 0 // CA

-

(4)

Phương của (3) x (4) = c3=c2; véctơ aC 2 = aC 3 được thể hiện bằng véctơ p 'c2 = p 'C 3 trên
họa đồ gia tốc. Khâu 3 chuyển động tịnh tiến theo đường tâm xylanh Phải nên gia tốc điểm
C3 cũng là gia tốc cả khâu 3.

+ Gia tốc aCt 2B là véctơ nCB c2 = nCB c3 trên họa đồ. Gia tốc góc khâu 2 ( ε 2 =

aCt 2B

lCB

).

+ Gia tốc điểm D ( aD ) có thể viết Hệ phương trình quan hệ với gia tốc các điểm B
n
t
n
t
( aD = aB + aDB = aB + aDB
) hoặc C2=C3 ( aD = aC 2 + aDC 2 = aC 2 + aDC
+ aDB
2 + aDC 2 ) hoặc thông

a = a + a = a + a n + a t
D
B

DB
B
DB
DB

qua định lí đồng dạng thuận hoặc kết hợp 

aD = aC 2 + aDC 2 = aC 2 + a

D → B

n
trong đó: aB đã biết; aDB


ω ⋅ l DB
2
2

n
DC 2

D → C

n
t
; aDB
⊥ DB ; aC 2 = aC 3 đã biết; aDC
2

+ Vẽ tiếp họa đồ gia tốc tốc:

Hoàng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

+a

;

t
DC 2

2
ω2 ⋅ l DC

t
; aDC
2 ⊥ DC

- Trang 7/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V
-

n
(hướng DB) bằng
Từ mút của aB (điểm b trên họa đồ gia tốc) vẽ biểu diễn gia tốc aDB

véctơ bnDB với điểm nDB là ngọn

(5)

-

t
n
Từ mút của aDB
(điểm nDB trên họa đồ gia tốc) vẽ phương của aDB
⊥ DB

(6)

-

n
Từ mút của aC 2 (điểm c2 trên họa đồ gia tốc) vẽ biểu diễn gia tốc aDC
2 (hướng DC)

bằng véctơ bnDC 2 với điểm nDC2 là ngọn

(7)

-

n
t
Từ mút của aDC
2 (điểm nDC2 trên họa đồ gia tốc) vẽ phương của aDC 2 ⊥ DC

(8)

-

Phương của (6) x (8) = d; véctơ aD được thể hiện bằng véctơ p 'd trên họa đồ gia tốc.

2.3. Xác định gia tốc điểm E5=E4
* Tại E có khớp quay nối khâu 4 và 5 nên E4=E5 và aE 4 = aE 5 ; ngồi ra cịn có khớp tịnh tiến nối
khâu 5 với giá, điểm E0 thuộc giá có aE 0 = 0 . Viết phương trình véc tơ với điểm D và điểm E0:
n
t
a = a = a + a
E5
E4
D
E 4 D = aD + aE 4 D + aE 4 D

aE 5 = aE 0 + aEC5E 0 + aEr 5E 0
E → D
Trong đó aD đã biết; aEn 4 D 
; aEt 4D ⊥ EB ;
2
= ω4 .l ED

aE 0 = 0 ; aEC5E 0 = 0 vì khâu 5 chỉ chuyển động tịnh tiến (ω5=0); aEr 5E 0 // EA
* Vẽ tiếp họa đồ véctơ gia tốc:
-

Từ mút của aD (điểm d trên họa đồ gia tốc) vẽ biểu diễn gia tốc aEn 4D (hướng ED)bằng
véctơ ne 4D với điểm nE4D là ngọn

(9)

-

Từ mút của aEn 4D (điểm nE4D trên họa đồ gia tốc) vẽ phương của aEt 4D ⊥ ED

(10)

-

Từ gốc chung p’ vẽ biểu diễn aE 0 = 0 chỉ là một điểm nên e0=p’; tiếp đến là aEC5E 0 = 0 nên
vẫn là một điểm tại p’; từ đây vẽ phương của aEr 5E 0 // EA

-

(11)

Phương của (10) x (11) = e5=e4; véctơ aE 5 = aE 4 được thể hiện bằng véctơ p 'e5 = p 'e4
trên họa đồ gia tốc. Khâu 5 chuyển động tịnh tiến theo đường tâm xylanh Trái nên gia tốc
điểm E5 cũng là gia tốc cả khâu 5.

+ Gia tốc aEt 4D là véc tơ nE 4De4 = nE 4De5 trên họa đồ gia tốc; gia tốc góc khâu 4 ( ε 4 =

aEt 4D

l ED

).

2.4. Xác định gia tốc của điểm S2 (trọng tâm khâu 2)

Đầu bài cho BS2=S2C có nghĩa S2 là trung điểm của BC trên họa đồ cơ cấu nên theo định lí đồng
dạng thuận trên họa đồ gia tốc điểm mút s2 của véctơ gia tốc aS 2 cũng là trung điểm của bc. Gia
tốc aS 2 trên họa đồ gia tốc là véctơ p 'S 2 .
Đến đây đã hoàn thành bài tốn Gia tốc.

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 8/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V
-

PHẦN 4. BÀI TOÁN PHÂN TÍCH LỰC

4.1. XÁC ĐỊNH CÁC NGOẠI LỰC TÁC ĐỘNG LÊN CƠ CẤU
* Các ngoại lực

+ Lực công nghệ (lực cản có ích): Lực khí thể tác dụng lê các Pít tông F3 , F5 .
+ Trọng lực của các khâu cho khối lượng: với khâu i có khối lượng mi ta có trọng lực Gi = mi ⋅ g ,
đặt tại trọng tâm Si của khâu.
Trong bài có m2, m3, m5 nên có các trọng lực G2 = m 2 ⋅ g đặt tại S2; G3 = m3 ⋅ g đặt tại C3;

G5 = m5 ⋅ g đặt tại E.
* Lực quán tính:
+ Khâu i chuyển động tịnh tiến: Fqi = −m i ⋅ aSi
Trong bài có khâu 3, 5 chuyển động tịnh tiến với m3, m5 nên có các lực quán tính

Fq 3 = −m3 ⋅ aS 3 = −m3 ⋅ aC 3 đặt tại C3; Fq 5 = −m5 ⋅ aS 5 = −m5 ⋅ aE 5 đặt tại E5.
+ Khâu chuyển động song phẳng

Trong bài có khâu 2 chuyển động song phẳng có khối lượng m2, mơmen quán tính đối với trọng
tâm JS2, gia tốc trọng tâm aS 2 ;
Có thể tính theo bằng một trong 2 cách sau:
- Hoặc tính Fq 2 = −m2 ⋅ aS 2 = −m2 (aB + aS 2B ) = FqB21 + FqB22 ; nên Fq 2 = −m 2 ⋅ aS 2 đặt tại TB là giao
nhau giữa phương của aB đi qua S2 và phương của aS 2B đi qua KB trong trường hợp khâu quay
quanh trục cố định qua B ( l BK 2 =

JS2
).
m2 ⋅ l BS2

- Hoặc tính Fq 2 = −m 2 ⋅ aS 2 = −m 2 (aC + aS 2C ) = FqC21 + FqC22 nên Fq 2 = −m2 ⋅ aS 2 đặt tại TC là giao
nhau giữa phương của aC đi qua S2 và phương của aS 2C đi qua KC trong trường hợp khâu quay
quanh trục cố định qua C ( l CK 2 =

JS2
).
m2 ⋅ l CS2

4.2. GIẢI BÀI TOÁN ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ
1. ĐIỀU KIỆN TĨNH ĐỊNH
* Các nhóm tĩnh định được tách ra phải thỏa mãn điều kiện:
3 ⋅ n = 2 ⋅ p5 + 1⋅ p4 hoặc 3 ⋅ n = 2 ⋅ T + 1 ⋅ C
* Tiến hành tách các nhóm tĩnh định theo thứ tự từ xa về gần khâu dẫn.
2. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG CỦA NHÓM KHÂU 4, 5
* Tách nhóm khâu 5 và 4 ra khỏi giá 0 (khớp E) và khỏi khâu 2 (khớp D). Tại các khớp tách sẽ
xuất hiện các Áp lực khớp động:
+ Tại khớp E nối khâu 5 với giá khi tách ra sẽ xuất hiện áp lực N 05 (biết phương vng góc với
phương tịnh tiến giữa khâu 5 và giá tức là N 05 ⊥ EA ).
+ Tại khớp D nối khâu 4 với khâu 2 khi tách ra sẽ xuất hiện áp lực N24 (biết điểm đặt tại D).

+ Viết Phương trình cân bằng lực cho cả nhóm

n

∑F
i =1

i

=0

N 05 + G5 + Fq 5 + N 24 = 0

Hoàng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 9/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V
+ Trong nhóm có N 05 biết phương, N24 chưa biết phương nên muốn giải được phương trình này
t
n
bằng họa đồ véctơ, ta tiến hành phân tích lực N24 thành 2 thành phần: N24 = N24
với
+ N24
n
t
đặt tại D, lần lượt hướng dọc khâu và vng góc khâu DE.
N 24
, N 24

t
Viết phương trình cân bằng mô men cho khâu 4 đối với khớp quay E, ta sẽ xác định được N 24
Trong
bài
trên
khâu
4
khơng
có
ngoại
lực
nào
khác
nên
ta
có

∑M

E / Khâu 4

t
t
t
n
n
n
hướng dọc khâu 4
= N 24

.l DE = 0 ⇒ N 24
= 0 . Do đó N 24 = N 24
+ N 24
= 0 + N 24
= N 24

(tức là //DE).
Viết lại phương trình cân bằng lực cho nhóm:
t
n
n
N 05 + G5 + Fq 5 + N 24
+ N 24
= 0 ⇔ N 05 + G5 + Fq 5 + 0 + N 24
=0

n
* Vẽ họa đồ lực cho nhóm khâu 5, 4 để xác định các lực N 05 , N 24 = N 24
+ Xác định tỉ lệ biểu diễn: Tùy thuộc khổ giấy và đơn vị vẽ
+ Vẽ họa đồ lực cho nhóm khâu 5, 4:

-

Vẽ phương của N05 ⊥ EA rồi trên phương này lấy 1 điểm làm ngọn của N05 để đặt gốc
của véctơ G5 , vẽ biểu diễn véctơ G5

(1)

-

Tại ngọn của G5 đặt tiếp gốc của Gq 5 , vẽ biểu diễn Gq 5

(2)

-

t
t
, vẽ biểu diễn N 24
Tại ngọn của Gq 5 đặt gốc của N24
= 0 nên chỉ là 1 điểm tại đó; vẽ biểu
n
diễn phương của N24
// ED .

-

(3)

n
Điểm cắt nhau giữa phương của N05 ⊥ EA và phương của N24
// ED chính là ngọn của
n
đồng thời là gốc của N05 .
N24

t
n
n
rồi N24 = N24

(ở đây do
Vẽ xong họa đồ lực cho nhóm này thì xác định N05 và N 24
+ N24
t
n
n
)
= 0 nên N 24 = 0 + N 24
= N 24
N 24

Chú ý: các lực được biểu diễn với cùng tỉ lệ đã xác định ở trên.
* Xác định các lực N 05 và N 24 , suy ra N 50 = −N 05 và N 42 = −N 24
* Tách khâu 4 ra khỏi nhóm khâu 4, 5
Trên khâu 4 lúc này có N 24 tại D (đã xác định) và xuất hiện N 54
Với phương trình cân bằng lực

n

∑F
i =1

i

= 0 cho khâu, ta sẽ tìm được N 54 , suy ra N 45 = −N 54

Ở đây: N 54 + N 24 = 0 suy ra N 54 = −N 24
3. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG NHĨM KHÂU 2,3
* Khi tách nhóm khâu 3, 2 ra khỏi khâu 4 (khớp D), khỏi khâu 1 (khớp B) và giá 0 (khớp tịnh tiến
C). Tại các khớp tách sẽ xuất hiện các Áp lực khớp động:

+ Tại khớp D nối khâu 2 với khâu 4 khi tách ra sẽ xuất hiện áp lực N 42 = −N 24 với N 24 đã xác
định được ở trên.
+ Tại khớp B nối khâu 2 với khâu 1 khi tách ra sẽ xuất hiện áp lực N12 biết điểm đặt tại B.
+ Tại khớp C nối khâu 3 với giá khi tách ra sẽ xuất hiện áp lực N 03 biết phương ⊥CA.
Viết phương trình cân bằng lực cho nhóm tách ra:

n

∑F
i =1

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

i

=0

- Trang 10/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V
n

Ta có:

∑F
i =1

= N 03 + G3 + Fq 3 + G2 + Fq 2 + N 42 + N12 = 0

i

n
t
n
+ Tiếp tục phân tích N12 thành các thành phần: N12 = N12
với N12
đặt tại B, hướng dọc
+ N12
t
khâu BC, còn N12
đặt tại B, hướng vng góc khâu BC.
t
Có thể viết phương trình cân bằng lực cho khâu 2 đối với khớp quay C sẽ xác định được N12

n
Viết lại phương trình cân bằng lực với các ẩn số là N 03 và N12
:
n

∑F
i =1

i

t
n
= N 03 + G3 + Fq 3 + G2 + Fq 2 + N 42 + N12
+ N12
=0

n
n
t
* Vẽ tiếp họa đồ lực để xác định N 03 và N12
, suy ra N12 = N12
tiếp đến là N 30 = −N 03 và
+ N12

N 21 = −N12 .
* Khi tách khỏi khâu 3, trên khâu 2 sẽ có N 32 tại C. Viết phương trình cân bằng cho khâu, ta xác
định được N 32 và suy ra N 23 = −N 32
Đến đây bài toán áp lực khớp động đã được giải quyết xong
4.3. TÍNH MƠMEN CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN
Ta có thể sử dụng dụng 2 cách:
* Phương pháp áp lực khớp động
Sau khi phân tích áp lực khớp động, trên khâu dẫn, tại B có áp lực khớp động N 21 = −N12 .
+ Nếu đặt lực cân bằng thì xác định trước điểm đặt và phương rồi viết PT cân bằng mômen cho
khâu dẫn 1 đối với khớp quay nối giá.
ΣM (đối với A cho khâu 1) = 0.
+ Nếu đặt mômen cân bằng, giả thiết trước chiều rồi viết PT cân bằng mômen cho khâu dẫn 1 đối
với khớp quay nối giá.
ΣM (đối với A cho khâu 1) = 0.
Chú ý: mômen do áp lực N 21 = −N12 tạo ra trên khâu 1 đối với khớp quay A là N21.h21 với h21 là
cánh tay đòn của lực N 21 = −N12 đối với tâm quay A (là đoạn thẳng kẻ từ A, vng góc với
phương của lực N 21 ).
* Phương pháp cân bằng công suất
Áp dụng nguyên lý di chuyển khả dĩ ta có

∑ [F .v

n

i =1

i

i

]

+ M i .ω i = 0 ⇔

∑ [F .v
n

i =1

i

i

]

+ M i .ω i = 0

- Nếu đặt lực cân bằng Fcb , vận tốc điểm đặt lực là v cb
⇒ Fcb .v cb = −

∑ [F .v
n

i =1

i

i

+ M i .ω i

]

- Nếu đặt mô men cân bằng M cb trên khâu có vận tốc góc là ω cb
⇒ M cb .ω cb = −

∑ [F .v
n

i =1

i

i

+ M i .ω i

]

Trong đó:

Fi là lực tác dụng tại điểm có vận tốc v i (kể cả lực qn tính)

M i là mơmen tác dụng trên khâu có vận tốc góc ω i (kể cả mơmen lực qn tính)

Từ đó tính được MCB.
Chú ý: Nếu MCB tính được mà <0 thì chiều sẽ ngược với giả thiết
Hoàng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 11/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V
4.4. TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG THAY THẾ
* Mơmen qn tính thay thế về khâu 1


J = ∑ m i
i =1 

n

1
tt

v
⋅  Si
 ω1

2


 + J Si



ω 
⋅  i 
 ω1 

2





Trong đó:
mi là khối lượng khâu i; vSi là vận tốc trọng tâm khâu i;
JSi là mơmen qn tính đối với trọng tâm khâu i; ωSi là vận tốc góc khâu i;
* Mơmen thay thế các ngoại lực về khâu 1
n 
v 
 ω 
M tt1 = ∑ Fi  i  + M i  i 
ω 
 ω1  
i =1 
 
  1

Trong đó:

Fi lực đặt tại điểm có vận tốc v i ;
M i là mômen tác dụng trên khâu có vận tốc góc ω i .

Chú ý: trong cơng thức trên khơng có mặt lực qn tính và mơ men lực qn tính.

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 12/13 -


Nguyên lý máy Hướng dẫn BTL – Thiết kế nguyên lý cơ cấu ĐCĐT chữ V

PHẦN 5. BÀI TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM

Chú ý: cơ cấu cam cho trong đề bài là cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng.
5.1. Tích phân đồ thị

d 2S
dS
, ta tiến hành tích phân đồ thị sẽ được đồ thị quan hệ
, tiếp tục tích
2
dϕ
dϕ
phân đồ thị ta sẽ được đồ thị quan hệ S (ϕ ) chính là đồ thị chuyển vị của cần theo góc quay của
+ Từ đồ thị quan hệ

cam.
+ Từ đồ thị chuyển vị S (ϕ ) , ta sẽ có hành trình của cần=
H S max − S min
5.2. Tìm miền tâm cam và chọn bán kính nhỏ nhất
+ Tiến hành cộng đồ thị

d 2S
+ S (ϕ ) để tìm miền tâm cam.
dϕ 2

+ Chọn bán kính nhỏ nhất r0.
5.3. Vẽ biên dạng cam
+ Sử dụng phương pháp đổi giá. Kết hợp đồ thị chuyển vị S (ϕ ) và các góc quay để vẽ biên dạng
cam.

Hồng Văn Bạo – ĐH Bách khoa Hà Nội

- Trang 13/13 -