bài tập lớn nguyên lý máy đề bài nguyên lý cơ cấu máy dệt

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

1

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHĨM CHUN MƠN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ

---o0o---

BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY

ĐỀ BÀI: NGUYÊN LÝ CƠ CẤU MÁY DỆT Nhóm số: 01

Người hướng dẫn: TS Nguyễn Hồng Quân Sinh viên thực hiện: Đỗ Đức Phúc

STT MSSV Họ tên sinh viên 01 20218257 Trịnh Ngọc Ánh 02 20218251 Trần Thị Vân Anh 03 20218348 Bùi Quang Huy 04 20218361 Trương Văn Minh 05 20218386 Đỗ Đức Phúc

Hà Nội, 2023

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

2

MỤC LỤC

1.2.2 Dựng họa đồ vị trí cơ cấu ... 8

CHƯƠNG 2: BÀI TỐN VẬN TỐC ... 9

2.1 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ CÁC DỮ LIỆU ĐÃ CHO ... 9

2.2 GIẢI BÀI TOÁN VẬN TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ ... 11

2.2.1 Xác định vận tốc điểm C3 = C2, vận tốc góc khâu 2 và vận tốc góc khâu 3 ... 12

2.2.2 Vẽ họa đồ vận tốc, xác định vận tốc điểm C = C , vận tốc góc khâu 2, vận tốc góc <small>32</small>khâu 3 ... 12

2.2.3 Xác định vận tốc các điểm trong tâm của các khâu ... 13

CHƯƠNG 3: BÀI TOÁN GIA TỐC ... 17

3.1 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ CÁC DỮ LIỆU ĐÃ CHO ... 17

3.2 GIẢI BÀI TOÁN GIA TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ ... 17

3.2.1 Xác định gia tốc điểm C = C , gia tốc góc khâu 2 và gia tốc góc khâu 3 ... 17 <small>32</small>3.2.2 Vẽ họa đồ gia tốc điểm C = C , gia tốc góc khâu 2 và gia tốc điểm D ... 17 <small>32</small>3.2.3 Xác định gia tốc các điểm trọng tâm của các khâu ... 18

CHƯƠNG 4: BÀI TOÁN ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG... 35

4.1 XÁC ĐỊNH GIA TỐC GÓC CÁC KHÂU, GIA TỐC DÀI CÁC ĐIỂM TRÊN CÁC KHÂU ... 35

4.2 XÁC ĐỊNH CÁC NGOẠI LỰC TÁC ĐỘNG TRÊN CƠ CẤU ... 35

4.3 XÁC ĐỊNH LỰC QUÁN TÍNH TRÊN CÁC KHÂU ... 36

4.4 TÁCH NHĨM TĨNH ĐỊNH ... 47

4.5 XÁC ĐỊNH MƠMEN CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN ... 23

4.6 XÁC ĐỊNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG TẠI KHỚP QUAY NỐI KHÂU DẪN VỚI GIÁ ... 21

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

3

ĐỀ BÀI

I. Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế nguyên lý cơ cấu máy dệt

Hoạ đồ cơ cấu như hình vẽ

II. Nội dung và yêu cầu bài tập lớn

1. Tính, vẽ họa đồ cơ cấu ở vị trí ứng với góc

ᵠ

<small>1 </small>2. Tính, vẽ họa đồ vận tốc của cơ cấu 3. Tính, vẽ họa đồ gia tốc của cơ cấu

4. Tính áp lực các khớp động và mô men cân bằng về khâu dẫn

Bảng số liệu kèm theo và tính tốn

1. Tọa độ trục chính đối với tâm quay của batăng a = 695 (mm) 2. Tọa độ trục chính đối với tâm quay của batăng b = 305 (mm)

9. ^{Mô men quán tính các khâu: Trục chính 1, thanh}

Bìa/ Đầu đề thiết kế/ Mục lục/ Phần bài làm;

Hoạ đồ cơ cấu, hoạ đồ gia tốc, gia tốc, họa đồ lực, trên giấy khổ A3; Thuyết minh viết tay hoặc đánh máy hai mặt trên giấy khổ A4.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

4

CHƯƠNG 1: GIẢI BÀI TỐN VỊ TRÍ

1.1. TÍNH TỐN

Quy ước:

Hình 1: Hình vẽ lược đồ cơ cấu chính

-

Khi viết: (j, k) = Q(X) hoặc (j+k) = Q(X) hoặc (j/k) = Q(X) được hiểu là khâu j nối với khâu k bằng khớp quay tại X;

-

Khi viết: (j, k) = TT(X) hoặc (j+k) = TT(X) hoặc (j/k) = TT(X) được hiểu là khâu j nối với khâu k bằng khớp tịnh tiên tại X;

Với lược đồ cơ cấu chính như hình vẽ, ta thấy cơ cấu là gồm giá (giả sử kí hiệu là khâu 0) và các khâu động (1, 2, 3) với khâu dẫn là khâu 1: (0, 1) =Q(A); (1, 2) = Q(B); (2, 3) = Q(C); (3, 0) = Q(D).

Bậc tự do của cơ cấu: W = 3.n – (2.T + 1.C) = 3.3 – (2.4 + 1.0) = 1 Khi khâu 1 quay quanh A:

-

Quỹ đạo điểm B vẽ thành vòng tròn (A, AB);

-

Với kích thước sơ bộ như hình vẽ thì khâu 3 (CD) khơng quay được tồn vịng nên chuyển động lắc qua lại quanh C.

-

Khâu 2 chuyển động song phẳng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

-

Góc 𝜃<small>𝑚𝑎𝑥</small> ứng với trường hợp khâu 1 duỗi thẳng với khâu 2:

-

𝜃<small>𝑚𝑎𝑥 </small>= 𝛾<small>𝑚𝑎𝑥 </small>− 𝜃 = 104° − 66° = 38°

-

𝐴𝐶′′ = 𝐵′′𝐶′′ + 𝐴𝐵′′ = + = 𝑙<small>2</small> 𝑙<small>1</small> √𝐴𝐷 + 𝐶′′𝐷 − 2. AD. C′′D . cos θmax → 𝐴𝐶<small>′′ </small>= 467,26 (𝑚𝑚)

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

- Chọn tỉ lệ xích 𝜇 = (^/). 𝑙 =^0,155

0,1 ^{= 1,55(𝑐𝑚)}𝑙 =^0,313

0,1 ^{= 3,13(𝑐𝑚)}𝑙 = ^0,655

0,1 ^{= 6,55 (𝑐𝑚)}𝑎 =0,695

0,1 ^{= 6,95 (𝑐𝑚)}𝑏 =0,305

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

7 Vẽ các vòng tròn biểu diễn các khớp quay, giá; Nối tâm các khớp thể hiện các khâu.

Hình vẽ:

CHƯƠNG 2: BÀI TOÁN VẬN TỐC

2.1: Xác định các đại lượng từ các từ liệu đã cho

Vận tốc góc khâu 1 (khâu dẫn, đã cho n nên tính được ω ): ω = n * <small>1111</small> = n * <small>1</small> = (rad/s) Gọi giá là khâu 0

• Tại A: có thuộc khâu 1; 𝐴 𝐴 thuộc giá

𝑣 = 𝑣 = 0 hay 𝑣 = 0 • Tại D: có 𝐷 thuộc khâu 3; 𝐷 thuộc giá

𝑣 = 𝑣 = 0 hay 𝑣 = 0 • Tại B: có 𝐵 thuộc khâu 1; 𝐵 thuộc khâu 2

𝑣 = 𝑣 hay 𝑣

Phương trình vec tơ vận tốc điểm 𝐵 và 𝐴 (hai điểm trên cùng khâu 1): 𝒗_𝑩𝟏= 𝒗_𝑨𝟏+ 𝒗_{𝑩𝟏𝑨𝟏} hay 𝑣 = 𝑣 + 𝑣 Trong đó: 𝑣 = 𝑣 = 0 hay 𝑣 = 0

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

8 𝑣 = 𝑣 hay 𝑣 = 𝑣 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝜔

𝑔𝑖á 𝑡𝑟ị: 𝜔 . 𝑙 = 3,98

2.2: Giải bài toán vận tốc bằng họa đồ véctơ

Tại C: có 𝐶 thuộc khâu 2; 𝐶 thuộc khâu 3

𝑣 = 𝑣 hay 𝑣 (1)

Phương trình véc tơ vận tốc điểm 𝐶 và điểm 𝐵 (hai điểm trên cùng khâu 2) 𝑣 = 𝑣 + 𝑣 hay 𝑣 = 𝑣 + 𝑣 (2) Trong đó: 𝑣 = 𝑣 đã 𝑥á𝑐 đị𝑛ℎ

𝑣 = 𝑣

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝐶𝐵 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝜔

𝑔𝑖á 𝑡𝑟ị: 𝜔 . 𝑙

Phương trình véc tơ vận tốc điểm 𝐶 và điểm 𝐷 (hai điểm trên cùng khâu 3) 𝒗<small>𝑪𝟑</small>= 𝒗<small>𝑫𝟑</small>+ 𝒗<small>𝑪𝟑𝑫𝟑</small> hay 𝑣 = 𝑣 + 𝑣 (3) Trong đó: 𝑣 = 𝑣 = 0 ℎ𝑎𝑦 𝑣 = 0

𝑣 = 𝑣 hay 𝑣 = 𝑣

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝐶𝐷 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝜔

𝑔𝑖á 𝑡𝑟ị: 𝜔 . 𝑙Từ (1), (2) và (3) ta có: 𝒗<small>𝑪𝟐</small>= 𝒗<small>𝑪𝟑</small>= 𝒗<small>𝑩𝟐</small>+ 𝒗<small>𝑪𝟐𝑩𝟐</small> = 𝒗<small>𝑫𝟑</small>+ 𝒗<small>𝑪𝟑𝑫𝟑</small>Hay: 𝑣 = 𝑣 + 𝑣 = 𝑣 + 𝑣

góc khâu 3

Vẽ họa đồ cơ cấu bằng geogebra.

Lấy điểm gốc chung p rồi tiến hành vẽ họa đồ vecto vận tốc theo các bước : - Tại p, vẽ vòng tròn quỹ đạo bán kính 3,98 cm

- Qua p, vẽ đường thẳng vng góc với AB.

- Lấy điểm E là giao điểm của đường thẳng với đường tròn .

𝐸 = 𝐸 = 𝐸 ( 𝑝𝐸 = 𝑝𝐸 = 𝑝𝐸 ).

Từ gốc chung p vẽ phương 𝑣 ⊥ 𝐶𝐷 gọi là đường thẳng ∆ .

Xác đinh vận tốc góc các khâu và vận tốc dài các điểm:

| 𝑝𝐿 | .

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

9

tương đối của điểm 𝐶 đối với điểm 𝐵 .

vận tốc tuyệt đối của điểm 𝐶 , vừa là vecto vận tốc tương đối của điểm 𝐶 so với điểm 𝐷 .

Vận tốc trọng tâm khâu 2:

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

10

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝑆 𝐵 ℎ𝑎𝑦 ⊥ 𝐶𝐵𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝜔

Vẽ tiếp họa đồ vận tốc

Véc tơ vận tốc 𝑣 sẽ được biểu diễn bằng 𝑝𝐹 trên họa đồ véc tơ Véc tơ vận tốc 𝑣 sẽ được biểu diễn bằng 𝑝𝑀 trên họa đồ véc tơ Véc tơ vận tốc 𝑣 sẽ được biểu diễn bằng 𝑝𝑁 trên họa đồ véc tơ

Bảng 2.1: Số liệu bài tốn vận tốc

CHƯƠNG 3: BÀI TỐN GIA TỐC

3.1: XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG TỪ CÁC DỮ LIỆU ĐÃ CHO Gọi giá là khâu 0

• Tại A: có 𝐴 thuộc khâu 1; 𝐴 thuộc giá

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

11

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝐵𝐴 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝜀

3.2: GIẢI BÀI TOÁN GIA TỐC BẰNG HỌA ĐỒ VÉCTƠ

Tại C: có 𝐶 thuộc khâu 2; 𝐶 thuộc khâu 3

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝐶𝐵 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝜀

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝐶𝐵 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝜀

- Lấy điểm gốc chung G rồi tiến hành vẽ họa đồ véctơ gia tốc theo các bước:

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

12

là điểm H và cũng là điểm H và H ( véctơ <small>12</small> 𝐺𝐻 = 𝐺𝐻 = 𝐺𝐻 )

+ Qua ngọn của 𝑎 = 𝑎 = 𝑎_. (điểm H trên họa đồ) vẽ biểu diễn tiếp 𝑎 bằng véctơ Hu + Tại ngọn của véctơ 𝑎 (điểm u trên họa đồ), vẽ tiếp phương của 𝑎 ⊥ CB gọi là đường thẳng ∆′

Đến đây đã vẽ biểu diễn một phương trình trong hệ phương trình trên;

+ Từ gốc chung G, vẽ biểu diễn a = a = 0 chỉ là một điểm nên d G trên họa đồ; vẽ biểu <small>3 </small>≡diễn 𝑎 bằng véctơ có gốc là G và ngọn là điểm J ( véctơ 𝐺𝐽 ) , từ đây vẽ tiếp phương của 𝑎 ⊥ CD gọi là đường thẳng ∆′

Phương (∆′ ) x (∆′) = K; véctơ a = a = a_. = a được thể hiện bằng véctơ 𝐺𝐾 trên họa đồ gia tốc.

Gia tốc điểm C cũng là điểm C : véctơ <small>23</small> a = a được thể hiện bằng véctơ 𝐺𝐾 trên họa đồ gia tốc;

Gia tốc 𝑎 là véctơ Hu trên họa đồ gia tốc; Gia tốc 𝑎 =

a

là véctơ uK trên họa đồ gia tốc; Gia tốc góc khâu 2: 𝜀 = = 328,37 ( ) Gia tốc

a= a

là véctơ JK trên họa đồ gia tốc; Gia tốc góc khâu 3: 𝜀 = = 161,95 ( ) => Hình vẽ:

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

𝑎= 0

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝑆 𝐴 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝜀

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

14

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝑆 𝐵 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝜀

𝑝ℎươ𝑛𝑔: ⊥ 𝑆 𝐷 𝑐ℎ𝑖ề𝑢: 𝜀

Vẽ tiếp họa đồ gia tốc:

Véc tơ vận tốc 𝑎 sẽ được biểu diễn bằng 𝐺𝐼 trên họa đồ véc tơ Véc tơ vận tốc 𝑎 sẽ được biểu diễn bằng 𝐺𝑄 trên họa đồ véc tơ Véc tơ vận tốc 𝑎 sẽ được biểu diễn bằng 𝐺𝑆 trên họa đồ véc tơ

Bảng 3.1: Số liệu bài toán gia tốc

𝜑 [°] 𝑎 [𝑚 𝑠⁄ ] 𝑎 [𝑚 𝑠⁄ ] 𝑎 [𝑚 𝑠⁄ ] 𝜀 [𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ ] 𝜀 [ 𝑟𝑎𝑑 𝑠⁄ ] 𝜀 [𝑟𝑎𝑑 𝑠 ]⁄

CHƯƠNG 4: BÀI TOÁN ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

4.1: Xác định gia tốc góc các khâu, gia tốc dài các điểm trên các khâu

𝒂_𝑪𝟑= 𝒂_𝑪𝟐

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

15 𝒂_𝑺𝟑

= 𝒂

𝑫𝟑

+ 𝒂

𝑺𝟑𝑫𝟑

= 𝟎 + 𝒂

𝑺𝟑𝑫𝟑

+ 𝒂

𝑺𝟑𝑫𝟑 𝜺_𝟑= 161,95 𝒓𝒂𝒅 𝒔⁄ <small>𝟐</small>

4.2: Xác định các ngoại lực tác động trên cơ cấu

- Lực cản kĩ thuật:

𝐺 = 𝑚 . 𝑔 = 6.10 = 60 (𝑁) 𝐺 = 𝑚 . 𝑔 = 5.10 = 50 (𝑁) 𝐺 = 𝑚 . 𝑔 = 8.10 = 80 (𝑁) 𝐽 = ^. = ^{. ,} = 0,041(𝑘𝑔𝑚 ) 𝐽 = ^. = ^{. ,} = 0,286(𝑘𝑔𝑚 ) Dựa vào hình 3.1 họa đồ gia tốc ta xác định được: 𝑎 = 61,22( )

𝑎 = 89,84 ( ) 𝑎 = 74,32 ( )

4.3: Xác định lực quán tính trên các khâu: 𝑃 ^{𝑚 . 𝑎} ^{= 367,32(𝑁)}

𝑁𝑔ượ𝑐 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝑎 𝑃 ^{𝑚 . 𝑎} ^{= 449,2(𝑁)}

𝑁𝑔ượ𝑐 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝑎 𝑃 ^{𝑚 . 𝑎} ^{= 594,56(𝑁)}

𝑁𝑔ượ𝑐 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝑎 𝑀 ^𝐽 ^{. 𝜀 = 13,46(𝑘𝑔𝑚 )}

𝑁𝑔ượ𝑐 𝑐ℎ𝑖ề𝑢 𝜀 𝑀 ^𝐽 ^{. 𝜀 = 46,32(𝑘𝑔𝑚 )}

+ Tại khớp quay B trên khâu 2 sẽ có áp lực khớp động là 𝑁 . + Tại khớp quay D trên khâu 3 sẽ có khớp động là 𝑁 .

- Tách cơ cấu thành nhóm tĩnh định BCD (2 khâu 3 khớp). Khi đó phần cịn lại của cơ cấu là khâu dẫn 1 nối với giá bằng khớp loại 5 (cơ cấu loại 1). Các vector chỉ minh họa cho lực về

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

16 phương, chiều, khơng chính xác về độ lớn.

Như vậy, xuất hiện ngoại lực N của khâu (1) tác dụng vào khâu (2), N của giá 0 tác dụng <small>1203</small>vào khâu (3) tại các khớp B và khớp D. Ta có phương trình cân bằng lực cho cả nhóm: ∑ 𝑃 = 𝑁 + 𝑃 + 𝑃 + 𝑃 + 𝑃 + 𝑁 = 0 (1)

∑ 𝑀 = −𝑁 . 𝑙 + 𝐺 . 𝑙 + 𝑃 . 𝑙 − 𝑀 = 0 → 𝑁 = ^.  ^.= ^,  _,^{. ,}  ^{, . ,} → 𝑁 = 36,6(𝑁) → 𝑁 mang giá trị dương

Chiều thực là chiều đã chọn . → Xác định 𝑵_𝟎𝟑^𝒕:

Tách khâu (3) ra khỏi khâu (2) → xuất hiện ngoại lực N của khâu (2) tác dụng vào khâu (3). Phân <small>23</small>tích N thành 2 thành phần tiếp tuyến và pháp tuyến. <small>03</small>

Ta có phương trình cân bằng momen cho khâu 3 đối với khớp C:

Tại ngọn của 𝐺 . ta vẽ 𝑃 . Tại ngọn của 𝑃 ta vẽ 𝐺 . Tại ngọn của 𝐺 . ta vẽ 𝑃 . Tại ngọn của 𝑃 ta vẽ 𝑁 .

Tại ngọn của 𝑁 vẽ đường thẳng ∆ // BC biểu diễn phương 𝑁 . Tại gốc của 𝑁 vẽ đường thẳng ∆// CD biểu diễn phương 𝑁 Đường thẳng ∆ 𝑐ắ𝑡 ∆ tại ngọn 𝑁 và cũng là điểm gốc của 𝑁 .

Bảng 4.1 số liệu áp lực khớp động

𝜑[°] CP(m) CJ(m) CQ(m) CT(m) N12(N) N03(N) N<small>12t </small>(N)

N<small>03t </small>(N)

N<small>03n </small>(N)50<small>o </small> 0,041 0.013 0,196 0,044 1287,1 787,24 36.6 1286,6 97,3 781,2

Hình vẽ áp lực khớp động

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

17

4.5 Xác định momen cân bằng trên khâu dẫn 4.5.1 Bảng số liệu momen cân bằng

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

18 Ta có lực khâu (2) tác động lên khâu (1) là 𝑁 tại 𝐵 : 𝑁 = − 𝑁

Trên khâu dẫn (1) cần đặt mô men cân bằng 𝑀 sao cho: 𝑀 = − 𝑀 (𝑁 ) ( momen tại A của lực N21) Với

M = N<small>CB 21</small>. 𝑙 + G<small>1</small>. 𝑙

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

19

</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">

Họ và tên Trương Văn

Đề 01

</div>