Báo cáo nguyên lý máy (hoàn chỉnh)

CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

CHƯƠNG 1: Tính bậc tự do

Bài tập: Tính bậc tự do, chọn khâu dẫn, xếp loại cơ cấu

.
Số khâu: n=11
Số khớp loại: P5=16
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×11−16 ×2=1

BTD: W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 1

Số khâu: n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−7 ×2=1

BTD W= 1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 2

Số khâu: n=5
Số khớp loại: P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t

Báo cáo mơn ngun lý máy

Hình 3

1


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

¿ 3 ×5−7 ×2=1

BTD W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Số khâu: n=7
Số khớp loại: P5=10
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×7−10 ×2=1

BTD W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 4

Số khâu: n=6
Số khớp loại P4=1
Số khớp loại P5=8
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t =3 ×6−8 ×2−1=1

BTD W=1

Hình 5

Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Số khâu: n=7
Số khớp loại P4=2
Số khớp loại P5=9
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t =3 ×7−9 ×2−2=1

BTD W=1
Báo cáo môn nguyên lý máy

2


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 6

Số khâu: n=7
Số khớp loại P4=1
Số khớp loại P5=9
Số btd thừa: R1=1
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×7−9 ×2−2=1

Hình 7

BTD W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Số khâu: n=5
Số khớp loại P4=1
Số khớp loại P5= 6
Số btd thừa: R1=1
Hình 8
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−6 ×2−1−1=1

BTD: W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Số khâu: n=5
Số khớp loại P4= 2
Báo cáo môn nguyên lý máy

3


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

Số khớp loại P5=6
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−6 ×2−2=1

BTD: W=1

Hình 9

Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Số khâu: n=7
Số khớp loại P5=10
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×7−10 ×2=1

BTD : W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 10

Số khâu: n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−7 ×2=1

BTD: W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 11

Số khâu: n=7
Số khớp loại P5=10
Báo cáo mơn nguyên lý máy

4

CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×7−10 ×2=1

BTD: W=1
Thuộc nhóm cơ cấu 1 BTD

Hình 12

Số khâu: n= 6
Số khớp loại P5=8
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×6−8 ×2=2

BTD: W=2

Hình 13

Thuộc nhóm cơ cấu 2 BTD

Số khâu: n= 6
Số khớp loại P5=8
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×6−8 ×2=2

BTD W=2
Thuộc nhóm cơ cấu 2 BTD

Hình 14

Bài 1: Vẽ lược đồ động học & bậc
tự do cơ cấu bánh xe đầu máy xe lửa
hình 1.1
Báo cáo môn nguyên lý máy

5


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

Hình 1.1

Số khâu: n=4
Số khớp loại P5=6
Số ràng buộc thừa: R1=1
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 × 4−6 ×2+1=1

BTD: W=1

Bài 2: Vẽ lược đồ động & tính bậc tự do cơ cấu máy hơi nước
(hình 1.2)

Hình 1.2

Số khâu: n=3
Số khớp loại P5=4
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t

Báo cáo môn nguyên lý máy

6


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

¿ 3 ×3−4 × 2=1

BTD: W=1

Bài 3: Vẽ lược đồ
động & tính bậc tự
do của 2 cơ cấu
máy nén (hình
1.3a&b)
Hình 1.3a

Hình 1.3b

a)

Số khâu: n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×3−4 × 2=1

BTD:W=1

b)
Số khâu:n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−7 ×2=1

BTD: W=1
Báo cáo môn nguyên lý máy

7


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

Bài 4: So sánh lược
đồ động & bậc tự do
2 cơ cấu máy xúc
(hình 1.4a&b)
Hình 1.4a

Hình 1.4b

Hình a có:
Số khâu: n=3
Số khớp loại P5= 4
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×3−4 × 2=1

BTD:W=1
Hình b có:

Số khâu: n=8
Số khớp loại P5=11
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×8−11 ×2=1

BTD:W=2
Vậy cơ cấu b có nhiều bậc tự do hơn cơ cấu a

Bài 5: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu phối hơi
đầu máy xe lưả (hình 1.5a&b)

Báo cáo môn nguyên lý máy

8


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

Hình a:
Số khâu: n=9
Số khớp loại P5=13
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×9−13 ×2=1
Hình 1.5a

BTD: W=1

Hình b:
Số khâu: n=11
Số khớp loại P5=16

W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×11−16 ×2=1

BTD: W=1

Hình 1.5b

Hình 1.5b

Bài 6: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu Máy dập cơ khí (hình 1.6a) và Máy ép thủy động
(hình 1.6b)

Hình a:
Số khâu: n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t

Báo cáo môn nguyên lý máy

9


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

¿ 3 ×5−7 ×2=1

BTD:W=1

Hình 1.6a

Số khâu: n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−7 ×2=1

BTD:W=1
Hình 1.6b

Hình 1.5b
Bài 7: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu động cơ
diesel (hình 1.7)

Số khâu: n=7
Số khớp loại P5=10
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×7−10 ×2=1

Hình 1.7

Hình 1.5b

BTD:W=1
Bài 8: Tính bậc tự do & xếp loại cơ cấu
nâng thùng hạt giống (hình 1.8a) & cơ
cấu nâng – hạ lưởi cày (hình 1.8b)
Số khâu: n=5
Số khớp loại P5=7
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×5−7 ×2=1

Báo cáo môn nguyên lý máy

10


CHƯƠNG 1: TÍNH CƠ CẤU, BẬC TỰ DO

BTD:W=1

Hình 1.8a

Hình b:
Số khâu: n=7
Số khớp loại P5=10
W =3 n−2 P5− p 4+ R1−W t
¿ 3 ×7−10 ×2=1

BTD:W=1

Báo cáo mơn ngun lý máy

Hình 1.8b

11


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU
CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Bài 1: Cho cơ cấu máy đột ở vị trí đang xét như

hình. Trong đó: BAE=EDF= φ=45º, DEF=90º và
lAB= lCE=lED=0,1m Khâu dẫn quay đều với vận tốc góc
20rad/s. Vẽ họa đồ vận tốc (khơng dùng tỉ lệ xích)
để tính vận tốc của mũi đột K .

v C 3=⃗
v B 2 +⃗
vC 2 B2
Ta có : ⃗

\

|

↘

v C 3 và ⃗
v B 2 có cùng phương. Từ đó theo họa đồ vận tốc ta có:
Nhận thấy vecto ⃗

Theo họa đồ ta xác định được ⃗
và ⃗
có độ lớn
vC 3
vB2
bằng nhau và phương chiều giống nhau.
Từ đó ta có: vC 3 =v B 2=ω1 . lAB =20.0,1=2 m/s
Lại có:
l CD =2 l ED => vC 3 =2 v E 3 => v E 3=v E 4=1 m/s

Ngồi ra vecto ⃗
v có phương và chiều giống với vecto
E3

⃗
v C 3 vì cùng nằm trên 1 thanh CD quay quanh D.
v F 5=⃗
v E 4 +⃗
v F 4E4
Ta có: ⃗



↘

/

Ta có họa đồ dựa trên phương
chiều đã cho như sau:

Báo cáo môn nguyên lý máy

12


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Từ họa đồ vận tốc ta có: v F 5 =

v E4

2
=1÷ √ = √2 m/s
2
cos ( 45 ° )

Mà con trượt 5 có chứa mũi đột K => Vận tốc mũi đột K có độ lớn là √ 2 m/s có phương
nằm ngang và chiều hướng từ trái sang phải.

Bài 2: Xét cơ cấu bốn khâu bản lề ABCD như hình. Biết: AB=a,
BC=2a, CD=2 √3a, DA=3a và giá 0 thẳng đứng. Khâu dẫn 1
quay đều với vận tốc góc ω có chiều như hình vẽ. Xác định vận
1

tốc góc (chiều quay và độ lớn) của khâu 3 khi khâu 1 ở tại vị trí
thẳng đứng và AB hướng lên trên.

1
Ta có l AB= lBC => ^
BCA=30 °v
2

3
l AD= √ l CD => ^
DCA=60 °
2

=> ^
BCD=90 °
v C 3=⃗
v B 2 +⃗

vC 2 B2
Ta có: ⃗

\

→

/

Ta có họa đồ vận tốc như sau:
Từ họa đồ vận tốc ta xác định được:
2
vC 3 =v B 2 . cos ( 45° ) =ω1 . a . √ m/ s
2
2
ω1 . a. √
v
ω
2
=> ω = C 3 =
= 1 rad / s
3
l CD
2 √3 a
√6

Báo cáo môn nguyên lý máy

13

CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Vậy vận tốc góc của khâu 3 có độ lớn là

ω1
rad / s và có chiều quay xuôi chiều kim đồng
√6

hồ.
Bài 3: Cho cơ cấu Tang như hình, khâu 1 chuyển động
tịnh tiến đều với vận tốc v1. Kích thước và vị trí các khâu
như sau: AC=a √ 3, CAB=90º, ACB=30º. Xác định vận tốc
góc ω 3 và gia tốc góc ε 3của khâu 3.

v B 3 =⃗
v B 2 +⃗
vB 3 B 2
Ta có: ⃗

\

→

/

Từ đó ta có họa đồ như sau:
Theo họa đồ ta tính được
3
v B 3=v B 2 .cos ( 30° ) =v 1 . √ m/s

2

=> ω 3=

v B 3 . cos ( 30 ° )
√3 rad /s và
=v 1 .
4a
a√3

có chiều quay xi chiều kim đồng
hồ.
Ta có:
Vì khâu 1 chuyển động đều nên gia tốc bằng 0.
Con trượt 2 bao gồm gia tốc Coriolis có chiều ↘ và độ lớn là
3
3
2. ω3 . v 2=2. v 1 . √ . v 1 . cos 60 °=2. v12 . √ m/s2 và gia tốc tịnh tiến có phương song song với
4a
8a

khâu 3.

Báo cáo môn nguyên lý máy

14


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Khâu 3 bao gồm có gia tốc pháp tuyến có chiều ↙ và độ lớn là
2

a 3
3
3
BC . ω3 = √
v 1 . √ =v 12 .
m/s2 và gia tốc tiếp tuyến có phương vng góc với
cos 30 °
4a
8a

(

2

)

khâu 3.
attB 3 +⃗
ahtB 3=⃗
attB2 +⃗
a coriolis
Ta có: ⃗

Từ đó ta có họa đồ như sau:
Theo họa đồ ta xác định được
3m
AttB 3=a coriolis=2. v 12 . √ 2

8a s
2 √3
attB3 2. v 1 . 8 a
3
=
=v 12 . √ 2 rad/s2.
=> ε 3=
BC
a √3
8a
cos 30°

Bài 4: Vẽ họa đồ vận tốc từ đó xác định điểm K trên khâu 3
của cơ cấu như hình vẽ với lAB=lCK=0,1m, φ=90º, α=30º, khi
khâu dẫn có vận tốc góc ω1=40

1
s

v C 2 C 3=⃗
v B 2 +⃗
v B 2C 2
Ta có: ⃗

\

→

/

Từ đó ta có họa đồ vecto như sau:
Từ đó ta có:
v B 2 C 2=v B 2 . cos ( 60 ° )
l AB 40.0,1
1
¿ v1 . =ω 1 . =
=2 m/s
2
2
2

=> ω 3=

v B 2C 2
2
=
=10 rad /s
l BC
0,1/cos 60 °

Báo cáo môn nguyên lý máy

15


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

=> v K =ω3 . lCK =10.0,1=1 m/s
Bài 5: Cho cơ cấu Sin tại vị trí như hình vẽ
với các thơng số:

- Khâu 1 chuyển động tịnh tiến với vận tốc
đều v=√ 2(m/s).
- Khâu 3 có chiều dài lBC=0,1m tạo với
phương ngang một góc 45º.
Bằng phương pháp vẽ họa đồ (khơng dùng tỉ
lệ xích), tính gia tốc góc của khâu 3.

v B 3 =⃗
v B 1 +⃗
vB2
Ta có: ⃗

\

←

|

Từ đó ta có họa đồ vận tốc như sau:
Dựa vào họa đồ ta có:
v B 3=v B 1 .cos ( 45 ° )
2
¿ v1 . √ =1 m/ s
2
attB 3 +⃗
ahtB 3=⃗
attB2
Ta có: ⃗

\

↙

Độ lớn của a htB3=

|
v3 2 1 2
=
=10 m/s2
BC 0,1

Báo cáo môn nguyên lý máy

16


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Từ đó ta có họa đồ gia tốc như sau:

Ta có:
a ttB3=ahtB3 =10 m/s2

vì tam giác vng cân
Từ đó ta có gia tốc góc
ε 3=

attB3 10
=
=100 rad/s2.

BC 0,1

Bài 6: Cho cơ cấu máy bào ngang tại vị trí như hình vẽ
với các thơng số như sau AB ⊥ AC, lAB=

1
1
lBC=
2
3

lCD=0,1m và ω =20 rad /s . Vẽ họa đồ (khơng dùng tỉ lệ
1
xích) để tính
a.Vận tốc điểm G1 trên đầu bào
b.Gia tốc điểm D4

v B 1=⃗
v B 2 B 1+⃗
vB 3
Ta có: ⃗

↓

/

\

Từ đó ta có họa đồ vận tốc như sau:
Từ đó ta có:

Báo cáo môn nguyên lý máy

17


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

1
v B 3=v B 1 .cos ( 60° )=ω1 . AB . =1 m/s
2

=> ω 3=

vB3 1
=
=5 rad / s
BC 0,2

=> v D 3=ω3 .CD =5.0,3=1,5 m/s
v E 5=⃗
v E 4 D 4 +⃗
v D4
Ta lại có: ⃗



/

↘

Từ đó ta có họa đồ vận tốc như sau:

Ta có:
3
V E 5=v D 4 . cos (30 ° )=1,5. √
2
¿

15 √3
m/s=v G
20

Ta có: Khâu 1 có gia tốc hướng tâm chiều ←
và có độ lớn là
ω 12 . AB=0,1.20 2=40 m/s 2

Khâu 2 có gia tốc tịnh tiến phương / và gia tốc Coriolis có chiều ↖ và độ lớn
2. ω3 . v 2=2.5 .20 .0,1. cos 30 °=10 √ 3 m/s 2
2
2
2
Khâu 3 có gia tốc hướng tâm chiều ↙ và độ lớn ω 3 . BC =0,2. 5 =5 m/s và gia tốc tiếp

tuyến có phương \
attB 3 +⃗
ahtB 3=⃗
attB2 +⃗
a coriolis +⃗
a htB1

Ta có: ⃗

Ta có họa đồ gia tốc như
sau:

Báo cáo mơn ngun lý máy

18


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Ta có: Độ dài cạnh huyền của tam giác vng có cạnh góc vng là độ dài của a coriolis là:
acoriolis
10 √ 3
=
=20
cos 30 ° cos 30 °
attB 2 là 40 + 20 = 60
Từ đó ta có độ dài đoạn thẳng từ điểm π đến đường thẳng chứa vecto ⃗

Độ dài cạnh huyền của tam giác vng có cạnh góc vng là độ dài của a htB3 là
ahtB 3
5
=
=10
cos 60 ° cos 60°
attB 2 và ⃗
attB 3 là 60 Vậy cạnh huyền của tam giác vng có 2 cạnh góc vng chứa vecto ⃗

10 = 50
attB 3 là: a ttB3=ahtB3 . tan 60 ° +50. cos 30° =30 √ 3 m/ s2
Từ đó ta có độ lớn của ⃗

Báo cáo mơn ngun lý máy

19


CHƯƠNG 2: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Bài 1: Tính vận tốc & gia tốc điểm C (hình 2.1); vận tốc góc & gia tốc góc của các khâu
2 & 3 trong cơ cấu 4 khâu bản lề tại vị trí các góc ABC = góc BCD = 90º, nếu tay quay
AB quay đều với vận tốc góc ω = 20s-1. Cho trước
kích thước các khâu 4lAB = lBC = lCD = 0.4m

v C 3=⃗
v B 1 +⃗
vC 2B2
Ta có: ⃗



→

|

Từ đó ta có họa đồ vận tốc:

Hình 2.1

Vậy vC 3 =v B 1=ω1 . AB
¿ 20.0,1=2 m/s và vC 2 B 2=0
¿> ω3=

vC 3
2
−1
=
=5 s
CD 0,4

Từ đó ta nhận thấy đây là chuyển
động song phẳng nên ta xác định được:
ε 1=ε 2=ε 3=0
¿> att 1=a tt 2=att 3 =0
vC 2 B 2=0=¿ aht 2=0
a ht 1=ω 12 . AB=202 .0,1=40 m/s 2
a ht 3=ω 32 . CD=52 .0,4=10 m/ s2

Bài 2: Tính vận tốc & gia tốc điểm C;
vận tốc góc & gia tốc góc của thanh
truyền 2 trong cơ cấu tay quay – con
trượt (hình 2.2) khi tay quay và thanh
Hình 2.2

Báo cáo mơn ngun lý máy

20