Bài tập lớn cơ học máy Máy bào ngang Đề C phương án 49 có file Autocad + file bản vẽ kèm theo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
TRƯỜNG BÁCH KHOA

….….

BÀI TẬP LỚN
MÁY BÀO NGANG ĐỀ C

Giảng viên hướng dẫn

:

ThS. Nguyễn Văn Long

Học phần

:

Cơ học máy_CN142

Sinh viên thực hiện

:

Nguyễn Quốc Bảo

MSSV

:

B2012416

Nhóm

:

01

Cần thơ: 11/2022

MỤC LỤC


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Cơ học máy_CN142

BÀI TẬP LỚN SỐ 1 - ĐỀ C.........................................................................................
I. XÁC ĐỊNH VẬN TỐC, GIA TỐC ĐIỂM G TRÊN CƠ CẤU, VẬN TỐC
GÓC, GIA TỐC GĨC CÁC KHÂU...................................................................4
1.

Bài tốn vận tốc:.......................................................................................4

2.

Bài tốn gia tốc:........................................................................................7

II.

TÍNH ÁP LỰC TRÊN CÁC KHỚP........................................................10

1.

Tách nhóm tĩnh định (nhóm A-xua).....................................................10

2.

Tính áp lực khớp động...........................................................................11

2.1. Áp lực khớp động nhóm 1.....................................................................11
2.2. Áp lực khớp động nhóm 2.....................................................................13
2.3. Áp lực khớp động nhóm 3 (giá và khâu dẫn)......................................15
III. TÍNH MOMENT CÂN BẰNG ĐẶT TRÊN KHÂU DẪN BẰNG HAI
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỰC VÀ DI CHUYỂN KHẢ DĨ.................15
1.

Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp phân tích lực. .15

2. Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp di chuyển khả
dĩ…...................................................................................................................16

BÀI TẬP LỚN SỐ 1 - ĐỀ C
Trang 2


Cơ học máy_CN142
Stt: 49
Sinh viên:

Trường Đại học Cần Thơ
Phương án số:

Nguyễn Quốc Bảo

MSSV:

49
B2012513

Đề bài:
Cho cơ cấu máy bào ngang tại vị trí có sơ đồ như hình vẽ (bỏ qua khối lượng
các khâu):
l AB =115 mm ,

l AC =290 ,5mm ,

lCD=606 mm ,

l DE=182 mm

a=581 mm ,

ω 1=2 π rad /s ,

⃗
P=¿ 2700 N ,

y=¿114mm

Góc hợp bởi tay quay và phương ngang: γ=¿ 245°
SỐ LIỆU C
PA

P( N )

y (mm )

49

2700

114

Hình 1: Họa đồ của cơ cấu.

 Nhiệm vụ:

Trang 3


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

1. Xác định vận tốc, gia tốc điểm G trên cơ cấu, vận tốc góc, gia tốc góc các
khâu
2. Tính áp lực trên các khớp
3. Tính moment cân bằng đặt trên khâu dẫn bằng hai phương pháp: phân tích

lực và di chuyển khả dĩ.
I.
XÁC ĐỊNH VẬN TỐC, GIA TỐC ĐIỂM G TRÊN CƠ CẤU,
VẬN TỐC GĨC, GIA TỐC GĨC CÁC KHÂU.
1. Bài tốn vận tốc:
 Phương trình hợp vận tốc của điểm B3:
⃗
V B3 = ⃗
V B2 + ⃗
V B3B2
 Ta có:
⃗
V B3

⃗
V B2

⃗
V B3B2

Phương

⊥ CB

⊥ AB

≡ CD

Chiều

?

Cùng chiều ω 1

?

Độ lớn

ω 3*CB

ω 1*AB = 2 π *0.115 = 0.72

?

 Chọn tỉ lệ xích:
-

μV = 0.001

đơn vị: (

 Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Lấy điểm p làm điểm cực
-

m/s
)
mm

0.72

= 720 (mm) và vng góc với AB cùng chiều ω 1 là
0.001
đoạn biểu diễn vận tốc v B 2.
Vẽ pb3 bằng cách từ p vẽ một đường thẳng sao cho ⊥CB đoạn biểu
diễn vận tốc v B 3.
v B 3 B 2 được xác định khi nối đoạn pb2 và pb3.

Vẽ pb2=

Hình 2: Họa đồ vận tốc μV = 0.001

 Đo kích thước trên họa đồ ta được:
- Độ dài pb2 là 720 mm
- Độ dài pb3 là 554.58 mm
- Độ dài b 3 b 2 là 459.17mm.

Trang 4


Cơ học máy_CN142
 Tính độ lớn của vận tốc:

Trường Đại học Cần Thơ

- V B 3= 554.58*0.001 = 0.55 (m/s)
- V B 3 B 2= 459.17*0.001 = 0.46(m/s)
 Tính ω 3:
- Ta đo CB trên họa đồ cơ cấu được 192.51(mm)
-ω 3 =

V B3
0.55
=
= 2.85 (rad/s)
0.19251
CB

Suy ra:

V D= ω 3*CD = 2.85*0.606 = 1.72 (m/s)
 Biểu diễn v D trên họa đồ:
1.72
- Vẽ d =
= 1720 (mm) theo hướng b 3 ta được đoạn pd là đoạn
0.001
biểu diễn vận tốc v D.

Trang 5


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 3: Họa đồ vận tốc μV = 0.001
 Phương trình vận tốc của điểm E:
⃗
VE = ⃗
VD +⃗
V ED

 Ta có:
⃗
VE =⃗
VG

Phươn
g
Độ lớn

Theo phương
EF
?

⃗
VD
⊥ CD

⊥ ED

1.72(m/s)

?

 Chọn tỉ lệ xích:
μV = 0.001

⃗
V ED

đơn vị: (

m/s
)
mm

 Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Vẽ v etheo phương EF bắt đầu từ p, đoạn pe biểu diễn vận tốc của v e
- Vẽ v ed bằng cách: Vẽ một đường thẳng ⊥ với ED gióng xuống bắt
đầu từ d.

Trang 6


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 4: Họa đồ vận tốc μV = 0.001

 Đo kích thước trên họa đồ vận tốc ta được:
- Độ dài pe là 1651.47 mm
- Độ dài v de là 434.42 mm.
 Tính độ lớn của vận tốc:
- V E= 1651.47*0.001 = 1.65(m/s)
- V ED= 434.47*0.001 = 0.43(m/s)
 Ta có: V E= V G = 1.41 (m/s) Do cùng thuộc khâu 5 và có sự chuyển động
tịnh tiến.
 Tính ω 4:
- DE = 182 mm
-ω 4 =

V ED
0.43
=
= 2.36 (rad/s)
0.182
DE

- Vậy ta có vận tốc góc của các khâu là:
+ ω 1 = 2 π (rad/s)
+ ω 2 = ω 3 = 2.85 (rad/s) : Do con trượt, trượt trên thanh culit quay cùng
vận tốc góc.
+ ω 4 = 2.36 (rad/s)

Trang 7


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

+ ω 5 = 0 (rad/s) : Do khâu 5 ở trên hình là tịnh tiến.

2. Bài tốn gia tốc:
 Phương trình gia tốc của điểm B:
n
n
r
t
⃗

aB 3 + ⃗
aB 2 + ⃗
aB3B2
aB 3 = ⃗
akB 3 B 2 + ⃗
 Ta có:
n

aB3

Phươn
g
Độ lớn

BC
( từ B về C)
ω 23*CB
=2.852*0.19251
= 1.56 (m/ s2 ¿

t

n

aB3

aB2

BA
( từ B về A)

ω 21*AB
2
ε 3*CB =(2 π ¿ ¿ *0.115
=4.54(m/ s2 ¿
⊥ BC

 Chọn tỉ lệ xích:
-

μa = 0.01

đơn vị: (

 Biểu diễn họa đồ của cơ cấu:
- Lấy điểm p’ làm điểm cực

k

aB3B2
v B 3 B 2 quay 90
° (⊥ CD)
2ω 2 ¿ v B 3 B 2

=2*2.85*0.4
6
= 2.62 (m/ s2 ¿

r

aB 3 B2

CD
?

2

m/s
)
mm

1.56
= 156 (mm) theo hướng từ B về C đoạn p’ a nB3 là đoạn
0.01

-

Vẽ anB3 =

-

biểu diễn gia tốc anB3
Vẽ atB3 theo phương ⊥BC bắt đầu từ anB3 với độ lớn chưa xác định là
đoạn biểu diễn gia tốc atB3.

-

Vẽ anB2 =

4.54
= 454 (mm) theo hướng từ B về A đoạn p’a nB2 là đoạn

0.01

biểu diễn gia tốc anB2.
-

Vẽ akB3B2 =

2.62
= 262 (mm) theo hướng vV 3 B 2 (≡CD) sau đó quay một
0.01

góc 90° đoạn anB2 akB3B2 là đoạn biểu diễn gia tốc akB3B2.
Vẽ arB3B2 theo phương CD với độ lớn chưa xác định bắt đầu từ điểm
akB3B2 đoạn akB3B2 arB3B2 là đoạn biểu diễn gia tốc arB3B2.
Vẽ p' b'3 bắt đầu từ điểm p' tới chỗ giao giữa arB3B2 và atB3 như trên hình
là đoạn biểu diễn gia tốc a B 3 .

Trang 8


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 5: Họa đồ gia tốc tại điểm B với μa = 0.01.

 Đo kích thước trên họa đồ gia tốc ta được:
- Độ dài p' anB3 là 156 mm
- Độ dài p' anB2 là 454 mm
- Độ dài akB3B2 là 262 mm

- Độ dài atB3 là 551.53 mm
- Độ dài arB3B2 là 505.7 mm
- Độ dài p' b'3 là 573.17 mm.
 Tính ε 3:
- Độ lớn gia tốc của atB3 là: atB3 = 551.53*0.01 = 5.51(m/ s2)
-ε 3 =

t
5.51
aB3
=
= 28.62 (rad/s2)
CB 0.19251

 Tìm gia tốc điểm D:
- a B 3 = 158.41*0.01 = 5.73 (m/ s2)
-

Ta có:

 aD =

a D CD
=
a B 3 CB

a B 3∗CD
5.73∗606
=
= 18.03 (m/ s2).

192.51
CB

 Phương trình gia tốc của điểm E:
n
n
t
t
aE = ⃗
⃗
aD + ⃗
a ED + ⃗
aD + ⃗
a ED
 Ta có:

Phươn
g
Độ lớn

aE

aD

aD

t

a ED

n

a ED

EF

DC

⊥ DC

ED

⊥ ED

2

ε 3*CD

2

ε 4*ED

?

n

ω 3*CD
=2.852*0.606
= 4.92 (m/ s2 ¿

=28.62*0.60
6
=17.34(m/ s2 ¿

ω 4*ED

= 2.36 *0.182
= 1.01 (m/ s2 ¿
2

t

?

 Biểu diễn a D và các gia tốc tại điểm E trên họa đồ của cơ cấu trên
họa đồ của cơ cấu:
- Vẽd ' bắt đầu từ điểm p' theo phương củab '3 , đoạn p' d' là đoạn biểu
diễn gia tốc a D .
- Vẽ e ' theo phương EF bắt đầu từ p' độ lớn chưa xác định đoạn p' e' là
đoạn biểu diễn gia tốc a E .

Trang 9


Cơ học máy_CN142
-

Trường Đại học Cần Thơ

4.92

= 492 (mm) có phương cùng với a nB 3 đoạn p' anD là đoạn
0.01
biểu diễn gia tốc a nD .
17.34
Vẽ a tD =
= 1734 (mm) bắt đầu từ a nD theo phương ⊥DC đoạn
0.01
n t
t
a D a D là đoạn biểu diễn gia tốc a D .
1.01
Vẽ a nED =
= 101(mm) bắt đầu từ d ' theo phương từ E về D đoạn
0.01
' n
n
d a ED là đoạn biểu diễn gia tốc a ED .
Vẽ a tED bắt đầu từ điểm a nED theo phương ⊥ ED có độ lớn chưa xác
định đoạna nED atED là đoạn biểu diễn gia tốc a tED .

Vẽ a nD =

+ Chú thích: a E và a tED cắt nhau tại điểmε '

Hình 6: Họa đồ gia tốc tại điểm E với μa = 0.01.

 Đo kích thước trên họa đồ gia tốc ta được:
- Độ dài a D là 1803 mm

Trang 10

Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ
n
D
t
D
n
ED
t
ED

- Độ dài a là 492 mm
- Độ dài a là 1734 mm
- Độ dài a là 101 mm
- Độ dài a là 33.86 mm
- Độ dài a E là 1702.67 mm
 Tính độ lớn gia tốc của a E và a tED :
- Độ lớn gia tốc của a E là: a E = 1702.67*0.01 = 17.026(m/ s2)
- Độ lớn gia tốc của a tED là: a tED = 33.86*0.01 = 0.3386 (m/ s2)
 Tính ε 4:
-ε 4 =

atED 0.3386
=
= 1.86 (rad/s2)
0.182
ED

- Vậy ta có gia tốc góc của các khâu là:
+ ε 1 = 0 (rad/s2) : Do quay điều tại A
+ ε 2= ε 3 = 28.62 (rad/s2)
+ ε 4 = 1.86 (rad/s2)
+ ε 5 = 0 (rad/s2).
II.
TÍNH ÁP LỰC TRÊN CÁC KHỚP
1. Tách nhóm tĩnh định (nhóm A-xua)
- Nhóm 1: 2 khâu 3 khớp
+ Khâu EF (Khâu 5)
+ Khâu E (Khâu 4)
+ Khớp E
+ Khớp D
+ Khớp F
- Nhóm 2: 2 khâu 3 khớp
+ Khâu CD (Khâu 3)
+ Con trượt B (Khâu 2)
+ Khớp C
+ Khớp trượt B
+ Khớp bản lề B
- Nhóm 3:
+ Giá
+ Khâu dẫn (Khâu 1)
 Tách nhóm tĩnh định:

Trang 11


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 7: Tách nhóm tĩnh định nhóm 1.

Hình 8: Tách nhóm tĩnh định nhóm 2.
Hình 9: Tách nhóm tĩnh định
nhóm 3.
2. Tính áp lực khớp động
2.1. Áp lực khớp động nhóm 1:
- Ta có phương trình cân bằng lực:
n
t
⃗
R 05 = 0
P + ⃗
R 34 + ⃗
R 34 + ⃗

Phương
Độ lớn
-

P
EF
2700N

n

R34

ED
?

R34

t

R05

⊥ ED
?

⊥ EF
?

Áp dụng phương pháp cân bằng momen tại E:

Trang 12


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 10: Phân tích lực trên thanh ED
Tổng hợp momen là: ∑m E = Rn34 *0 + Rt34 *ED = 0
Suy ra: Rt34 *ED = 0
 Rt34 *0.182 = 0
 Rt34 = 0

 Chọn tỉ lệ xích:
-

-

μF = 4

đơn vị: (

 Biểu diễn họa đồ:
-

N
)
mm

2700
Vẽ ⃗P=
= 675 (mm) Theo phương từ phải qua trái là đoạn biểu
4

diễn của lực ⃗P .
n
n
Vẽ ⃗
R 34 cùng phương ED có độ lớn chưa xác định, đoạn P R34 đoạn biểu
R n34 .
diễn cho ⃗
R 05 vng góc với EF có độ lớn chưa xác định, đoạn P R05 là đoạn
Vẽ ⃗

R 05.
biểu diễn cho ⃗

Hình 11: Họa đồ của P, Rn34 và R05 với μ F = 4.

 Đo kích thước trên họa đồ ta được:
- Độ dài P là 675 mm
- Độ dài Rn34 là 675.29 mm
- Độ dài R05 là 19.93 mm

Trang 13


Cơ học máy_CN142
 Tính độ lớn của Rn34 và R05 :

Trường Đại học Cần Thơ

- Độ lớn của Rn34 là: Rn34 = 675.29*4 = 2701.16 (N)
- Độ lớn của R05 là: R05 = 19.93*4 = 79.72 (N)
 Tìm điểm x = ? (Khoảng cách từ E đến R05)

Hình 12: Nhóm tĩnh định nhóm 1.
-

Phương trình momen tại điểm E:
∑ m E = Rn45 *0 + R05 *x – P*y = 0
Ta có: P = 2700N và y = 114mm theo PA49
Suy ra: 79.72*x – 2700*0.114 = 0
x=

-

2700∗0.114
= 3.86 (m)
79.72

 Vậy khoảng cách từ điểm E đến R05 một đoạn bằng 2.49 (m).
Vì khoảng cách điểm x tính được q lớn, khó vẽ trên khâu 5 nên ta
chọn vị trí tương đối trên hình là điểm đặt cho R05 .

2.2. Áp lực khớp động nhóm 2:

-

Hình 13: Phân tích lực nhóm tĩnh định nhóm 2.
Phân tích:

Trang 14


Cơ học máy_CN142

-

Trường Đại học Cần Thơ

R 43 đặt tại điểm D có độ lớn bằng ⃗
R 34 ( R43=R 34 ¿ nhưng
+ Phản lực ⃗

ngược chiều nhau.
R 12 đặt tại B có phương vng góc với CD ( phương vng góc với
+⃗
đường trượt), chiều giả định và độ lớn chưa xác định.
R 03 đặt tại C với phương, chiều giả định và độ lớn chưa biết.
+⃗
Ta có phương trình cân bằng lực:
⃗
R 03 + ⃗
R 43 + ⃗
R 12 = 0
R03

Phương
Độ lớn
-

-

R43
R43

?
?

2701.16 N

-

⊥?

?

R 34 = - ⃗
R 43
Ta có: Theo định luật 3 Newton ⃗
 Độ lớn R34=¿ R43 = 2701.16 N
Phương trình cân bằng momen tại B:
∑ mB = R12*0 + R32* x 2= 0
+ R32 là lực tác dụng vào con trượt có phương vng góc với đường
trượt.
+ Đặt x 2 là khoảng cách từ R32 đến tâm con trượt (B)
Suy ra: R32* x 2= 0
 x 2= 0 (m)
 Vậy R32 dời lại điểm ngay điểm B.

Hình 14: Vẽ lại R32 sau khi tính tốn.
-

R12

 Suy ra tổng các lực tác dụng vào điểm B bằng 0.
R 32 = - ⃗
R 12
Kết luận: ⃗
R12 ⊥ CD
Viết phương trình momen cho điểm C:
∑ mC = R43 *0.2674 – R12*0.192 = 0
Suy ra: 2701.16*0.2674 – R12*0.192 = 0
 R12=

2701.16∗0.2674
=¿ 3761.92 (N)
0.192

 Vậy R12 = 3761.92 (N)

Trang 15


Cơ học máy_CN142
 Biểu diễn họa đồ:
-

Trường Đại học Cần Thơ

3761.92
=¿940.48(mm) vng góc với CD đoạn biểu diễn
R 12 =
Vẽ ⃗
R 12 .
cho ⃗

4

-

2701.16
=¿ 675.29 (mm) bằng cách quay ⃗
R 43 =
R 34 một góc 180°

Vẽ ⃗

-

R 43 .
và có độ lớn 500.33 (mm), đoạn biểu diễn cho ⃗
R 03 bằng cách nối từ ⃗
R 12với ⃗
R 43 lại với nhau, đoạn ⃗
R 12⃗
R43 là đoạn
Vẽ ⃗
R 03.
biểu diễn cho ⃗

4

R 12, ⃗
R 43và ⃗
R 03 với μ F = 4.
Hình 15: Họa đồ của ⃗

 Đo kích thước trên họa đồ ta được:
R 12 là 940.48 mm
- Độ dài ⃗
R 43 là 675.29 mm
- Độ dài ⃗
R 03 là 1599.87 mm.
- Độ dài ⃗
 Tính độ lớn của R03 :

- Độ lớn của R03 = 1599.87*4 = 6399.48 (N)
2.3. Áp lực khớp động nhóm 3 (giá và khâu dẫn):

Trang 16


Cơ học máy_CN142

Trường Đại học Cần Thơ

Hình 16: Phân tích lực nhóm tĩnh định nhóm 3.
-

Ta có phương trình cân bằng lực:
⃗
R 01 + ⃗
R 21 = 0
R 01 = - ⃗
R 21
Suy ra: ⃗
R 12 = - ⃗
R 21
Mà ta có: Theo định luật 3 Newton ⃗
Độ lớn: R12=¿ R21 = 3761.92 (N)
Kết luận:
 R01 =¿ R12 = R21 = 3761.92 (N)

III.

TÍNH MOMENT CÂN BẰNG ĐẶT TRÊN KHÂU DẪN

BẰNG HAI PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH LỰC VÀ DI
CHUYỂN KHẢ DĨ.
1. Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp
phân tích lực

Hình 17: Phân tích lực của giá và khâu dẫn.
-

Momen cân bằng tại A:
∑ M A = 0  M cb = R21*AK
 M cb = 3761.92*0.09
= 338.57 (N.m)

 Vậy M cb quay cùng chiều kim đồng hồ và cùng chiều với ω 1.
2. Momen cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp
di chuyển khả dĩ.
- Nội dung phương pháp: Lực cân bằng trên khâu dẫn cũng chính là
lực cân bằng với tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu (kể cả lực quán
tính) . Theo nguyên lí di chuyển khả dĩ như ta đã biết.“ Trong một hệ
lực cân bằng, tổng công suất tức thời của tất cả các lực bằng không
trong mọi di chuyển khả dĩ”.

Trang 17


Cơ học máy_CN142
-

Trường Đại học Cần Thơ

Điều kiện cân bằng của hệ lực tác dụng lên cơ cấu:
⃗
vG = 0
M Cb*ω 1+ ⃗
P *⃗
M Cb*2 π - 2700*1.41 = 0
 ⃗

2700∗1.41
M Cb =
 ⃗
= 605.90 (N.m)

2π
( M cb cùng chiều với ω 1)

-

Giá trị trung bình của momen cân bằng tính từ hai phương pháp trên:

-

Sai số tương đối giữa hai phương pháp tính là:

1
M tb = *( 338.57 + 605.90) = 472.235 (N.m)
2

¿
¿

δ = ¿ 605.90−338.57∨ M ¿*100% = ¿ 605.90−338.57∨ 472.235 ¿*100% =
tb

0.56%

(δ < 10% sai số có thể chấp nhận được).
 Kết quả tính tốn tương đối chính xác có thể chấp nhận được.

Tài liệu kham khảo:
[1] Bài giảng học phần Cơ học máy_CN142 Thầy Nguyễn Văn
Long.

Trang 18