bài thuyết minh động cơ đốt trong song hành

Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Khoa Cơ khí – Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí
THUYẾT MINH
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
Máy: Động Cơ Đốt Trong Song Hành(1) Phương án:5
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Nam
Mã số: DTK0851010698
Lớp sinh viên: K44CCM6 Lớp học phần: 44C
Email liên hệ:
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Quý Đạc
Thái Nguyên, năm 2011
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
1
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Muc lục
trang:
Lời nói đầu… 4
Phần 1: Tổng hợp và phân tích động học cơ cấu phẳng 5
1. Tính bậc tự do 5
2. Phân tích chuyển động của cơ cấu… 6
3. Tổng hợp động học cơ cấu… 6
4. Phân tích động học cơ cấu… 7
Phần 2: Phân tích áp lực khớp động của nhóm (4.5) bằng phương
pháp vẽ và tính Mcb trên khâu dẫn bằng phương pháp
di chuyển khả dĩ 16
1.Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (4,5)và (2,3) 16
2.tính mômen cân bằng trên khâu dẫn 24
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
2
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy

Lời nói đầu
Nguyên Lý Máy là một trong những môn học cơ sở rất quan trọng cho
các chuyên ngành cơ khí. Việc hoàn thành bài tập lớn là một khâu rất quan
trọng trong quá trình học tập môn học Nguyên Lý Máy, nó giúp cho người sinh
viên hiểu sâu hơn về những kiến thức của môn học.
Qua thời gian học tập, em đã được giao bài tập lớn về “động cơ đốt
trong song hành”. Với bài tập lớn này, qua một thời gian tìm hiểu tài liệu kết
hợp với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Vũ Quý Đạc và các thầy
cô trong tổ môn đến nay em đã hoàn thành về cơ bản bài tập lớn của mình.
Mặc dù em đã cố gắng học hỏi để làm tốt bài tập lớn của mình, nhưng
do kiến thức còn hạn chế nên bài tập lớn của em không tránh khỏi những sai
sót.Vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để bài tập lớn
cũng như kiến thức của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!.
Thái Nguyên, ngày 24 tháng 3 năm 2011
Sinh viên:
Nguyễn Thành Nam
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
3
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Phần I - Tổng hợp và phân tích động học cơ cấu phẳng
1. Tính bậc tự do của cơ cấu .
Ta có công thức tính bậc tự do của cơ cấu là:
W = 3n-(c+2t)+R
td
-S
W: số bậc tự do của cơ cấu
n =5 :số khâu động
t =7 : số khớp thấp
c =0 : số khớp cao

R
td
=0: số ràng buộc thụ động
S =0: số bậc tự do thừa .
⇒ W= 3.5-(0+2.7)+0-0=1
Vậy cơ cấu có một bậc tự do.
Từ lược đồ cơ cấu ta thấy khâu 1 quay quanh khớp O
1
với vận tốc góc
ω
1
và
ta chọn khâu 1 làm khâu dẫn.
∗ Phân loại cơ cấu .
Ta thấy cơ cấu bao gồm khâu 1 và 2
nhóm atxua loại 2
Nhóm 1: gồm 2 khâu: khâu 2 và khâu 3
Nhóm 2: gồm 2 khâu: khâu 4 và khâu 5
⇒ Đây là cơ cấu loại 2
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
4
5
4
3
2
Tách Nhóm Atxua
B
A
D
C

S
2
S
4
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
2.Phân tích chuyển động của cơ cấu.
Cơ cấu động cơ đốt trong song hành là cơ cấu tay quay con trượt chính
tâm. Dùng cơ cấu này trong động cơ để biến chuyển động qua lại của pistons
thành chuyển động quay của trục khuỷu và từ chuyển động này để dẫn đến máy
công tác.
Trong động cơ đốt trong song hành này khâu dẫn (trục khuỷ) có chuyển
động là chuyển động quay tròn quanh một trục cố định mà giả thiết là đều. Con
trượt 3 (pistons) và con trượt 5 (pistons) chuyển động tịnh tiến thẳng . Thanh
truyền 2 và 4 chuyển động song phẳng
3. Tổng hợp động học cơ cấu
Xác định kích thước động của các khâu trong cơ cấu
Từ thông số dã cho ta có :
)(027,0)(
45,1
40
)(04,0)(40
2
80
2
2
mmm
R
L
L
R

mmm
H
RRH
===⇒=
====⇒=
λ
λ
L
AS2
= L
CS4
= 0,35L= 0,35.27,58 = 9,653(mm) = 0,0096 (m)
Để vẽ được cơ cấu ta chọn đoạn biểu diễn O
1
A=50(mm)
Chọn tỉ lệ xích chiều dài là
µ
L
:
)(00095,0
50
0475,0
mm
m
OA
L
OA
L
===
µ

→
Bảng kích thước động các khâu
Đoạn biểu diễn O
1
A AC AB CD AS
2
CS
4
Giá trị thực (m) 0,0475 0,095 0,171 0,171 0,05985 0,05985
Giá tri biểu diễn (mm) 50 100 180 180 63 63
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
5
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
4. Phân tích động học cơ cấu
4.1.Vẽ họa đồ chuyển vị
Trên phương thẳng đứng lấy
điểm O
1
làm tâm, dựng đường tròn
tâm O
1
bán kính R=50 mm . Chia
dường tròn làm 8 phần đều nhau
tương ứng với các điểm A
1
,A
2
,…A

8
theo chiều quay ω
1
bắt đầu từ điểm
chết trên, các điểm C
1
,C
2
,…C
8
lần
lượt đối xứng với các điểm A
1
, A
2
,…
A
8
. Lần lượt từ các điểm A
1
,A
2
,…A
8
,
vẽ cung tròn bán kính A
i
B =180
mm ,cắt đường thẳng đứng đi qua O
tại B. Ta được 8 vị trí tương ứng của

con trượt 3 (điểm B). Tương tự với
các điểm C
1
,C
2
,…C
8
vẽ cung tròn bán
kính C
i
B =180 mm , cắt đường thẳng
đứng đi qua O tại C. Ta được 8 vị trí
tương ứng của con trượt 5 (điểm D).
Trong xilanh có 2 điểm chết :
điểm chết trên ứng với vị trí B
1
≡
D
5
và điểm chết dưới ứng với vị trí B
5

≡
D
1
. vì đây là động cơ đốt trong song
hành nên 2 pistons 3 và 5 cùng thực
hiện ở hai điểm chết .khi pistons 3
nằm ở điểm chết trên thì pistons 5
nằm ở điểm chết dưới và sau nửa

vòng quay của trục khuỷu thì pistons
3 ở điểm chết dưới còn pistons 5 ở
điểm chết trên.
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
6
B
1
D
5
B
2
8
B
6
D
4
D
D
3
D
7
B
7
3
B
1
D
5
B
B

4
6
B
8
D
2
D
A
8
C
4
3
C
7
A
2
C
6
A
1
C
5
A
5
C
1
A
6
C
2

A
7
C
8
C
4
A
Häa §å ChuyÓn VÞ
TØ xÝch
µ
L

=0.00095 (m/mm)
2
s
4
s
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
4.2 Xác định vận tốc tại vị trí 4
Vận tốc góc của khâu 1
)/(38,230
60
2200 2
60
2
1
sRad
n
===
ππ

ω
Chọn tỉ xích vẽ họa đồ vận tốc là
µ
v
papa
L
pa
V
L
AO
A
v
OA
1
1
1
1
1
1
1

.
µ
ω
ω
µ
===
ta chọn pa
1
= O

1
A ⇒
µ
ω
µ
Lv
.
1
=

⇒
( )
mmsm
v
./2189,0
00095,0.38,230
==
µ
Ta có :
VV
AA 21
=

phương vuông góc với O
1
A

V
A1
có Chiều phù hợp

ω
1
Trị số
( )
sm
L
V
AO
A
/94,10
0475,0.38,230
1
11
.
===
ω
VVV
ABAB 2222
+=
(1) ,
V
AB 22
có phương vuông góc với AB
Trị số chưa biết
VV
BB 32
=
,
V
B3

có phương thẳng đứng
Trị số chưa biết
Phương trình (1) còn 2 ẩn chưa biết là trị số của
V
AB 22
và
V
B2
, hai ẩn này sẽ
đươc xác định bằng phương pháp vẽ.
phương vuông góc với O
1
C

VV
CC 41
=
,
V
C1
có Chiều phù hợp
ω
1
Trị số
( )
sm
L
V
CO
C

/94,10
1
11
. ==
ω
VVV
CDCD 4444
+=
(2) ,
V
CD 44
có phương vuông góc với DC
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
7
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Trị số chưa biết
VV
DD 54
=
,
V
D5
có phương thẳng đứng
Trị số chưa biết
Phương trình (2) còn 2 ẩn chưa biết là trị số của
V
CD 44
và
V
D4

, hai ẩn
này sẽ đươc xác định bằng phương pháp vẽ.
Trọng tâm S
2
và S
4
được xác định bằng định lí đồng dạng thuận
* Vẽ họa đồ vận tốc
Chọn điểm P là gốc của họa đồ vận tốc, khi đó ta dựng các véctơ
PaPa
21
=
có phương vuông góc với O
1
A, có chiều phù hợp chiều
ω
1
và có
độ dài là
( )
mm
papa
50
21
==
. Từ mút véctơ
pa
2
ta kẻ 1 đường thẳng
theo phương vuông góc với AB biểu diễn cho phương của véctơ

V
AB 22
.Tiếp
theo từ gốc p của họa đồ vận tốc ta kẻ một dường thẳng theo phương thẳng
đứng biểu diễn cho phương của véctơ
VV
BB 32
=
. Khi đó giao điểm của 2
đường thẳng này cắt nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm
bb
32
≡
.
Vận tốc của trọng tâm S
2
của khâu 2 được xác định bằng phương pháp
đồng dạng thuận.
Theo đầu bài ta có:
LL
ABAS
35.0
2
=
basa
2222
35.0
=⇒
Dựng họa đồ vận tốc điểm C, D
Từ gốc p của họa đồ vận tốc ta dựng các véctơ

pcpc
41
=
có phương
vuông góc với với O
1
C, có chiều phù hợp chiều
ω
1
và có giá trị là
( )
mm
pcpc
50
41
=
=
. Từ mút véctơ
pc
4
ta kẻ 1 đường thẳng theo phương
vuông góc với CD biểu diễn cho phương của véctơ
V
CD 44
. Tiếp theo từ gốc p
của họa đồ vận tốc ta kẻ một dường thẳng theo phương thẳng đứng biểu diễn
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
8
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
cho phương của véctơ

VV
DD 54
=
. Khi đó giao điểm của 2 đường thẳng này cắt
nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm
dd
54
≡
.
Vận tốc của trọng tâm S
4
của khâu 4 được xác định bằng phương pháp
đồng dạng.
Theo đầu bài ta có:
LL
CDCS
35.0
4
=
dcsc
4444
35.0
=⇒
1
4
4
5
p
1
2

2
3
AB
Häa §å VËn Tèc
TØ xÝch
µ
v
=0.2189 (m/s.mm)
(t¹i vÞ trÝ sè 4)
s
2
s
4
c

c
d

d
b

b
a

a
CD
Vận tốc các điểm:
)(284,941,42.2189,0
)(780,8
11,40.2189,0

)(861,7
91,35.2189,0
)(173,620,28.2189,0
4
54
2
2
2222
2
32
.
.
.
.
s
m
pd
VV
s
m
ps
V
s
m
baV
s
m
pb
VV
v

DD
v
S
v
AB
v
BB
====
===
===
====
µ
µ
µ
µ
)(861,7
91,35.2189,0
4444
.
s
m
dcV
v
CD
===
µ
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
9
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
)(689,9

26,44.2189,0
4
2
.
s
m
ps
V
v
S
===
µ
Xác định vận tốc góc khâu 2:






====
s
rad
L
ba
L
V
AB
v
AB
AB

0,46
171.0
2189,0.91,35
.
22
22
2
µ
ω
Xác định vận tốc góc khâu 4:






====
s
rad
L
dc
L
V
CD
v
CD
DC
0,46
171.0
2189,0.91,35

.
44
44
4
µ
ω
Bảng vận tốc góc của các khâu quay
Vận tốc góc Trị số (rad/s) Chiều quay
ω
1
230,38 Ngược chiều kim đồng hồ
ω
2
46,0 Ngược chiều kim đồng hồ
ω
4
46,0 Theo chiều kim đồng hồ
4.3 Xác định gia tốc của các điểm:
Chọn điểm π là gốc của họa đồ gia tốc
Chọn tỉ xích vẽ họa đồ gia tốc
µ
a






===
mm

s
m
a
AO
a
L
a
a
L
AO
A
a
.
'''
2

.
1
1
2
1
1
1
2
1
1
1
π
µ
ω

π
ω
π
µ
Chọn
AOa
11
'
=
π







===⇒
mm
s
m
La
.
421,50 .0,00095230,38
2
.
2
2
1
µ

ω
µ
Ta có:
aaaa
n
AA
n
AA 1111
=+=
τ
(vì
0
11
=→=
aconst
A
τ
ω
)
a
n
A1

được xác định bằng phương pháp dựng hình học (dựng trên họa đồ vị trí):
µ
µ
ω
ν
L
AO

A
AO
n
A
AO
pa
L
V
L
a
2
1
2
1
1
2
1
1
1
.
2
1
==
=
,
µ
µ
π
µ
π

ν
L
a
n
A
aaa
2
111

''
==
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
10
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
AO
pa
a
1
2
1
1
'
=⇒
π

aa
AA 21
=
aaaa
AB

n
ABAB
τ
222222
++=
(3)
aa
BB 23
=

a
n
AB 22
được xác định bằng phương pháp dựng hình học(dựng trên họa đồ vị
trí):
µ
µ
ω
ν
L
BA
AB
BA
n
AB
AB
ba
L
V
L

a
2
2
2
22
22
.
22
2
2
==
=
,
µ
µ
µ
ν
L
AB
a
AB
n
AB
nna
2
222222
==
AB
ab
n

AB
22
2
22
=⇒
a
AB
τ
22
phương
⊥
BA
Trị số
L
a
AB
AB
.
222
ε
τ
=
a
B3
phương thẳng đứng
Trị số chưa biết.
Phương trình (3) còn lại 2 ẩn là trị số của
a
AB
τ

22
và
a
B2
, 2 ẩn này sẽ được xác
định bằng phương pháp vẽ.
aaaaa
n
CC
n
CCC 11141
=+==
τ

a
n
C1
được xác định bằng phương pháp dựng hình học(dựng trên họa đồ vị trí):
µ
µ
ω
ν
L
CO
C
CO
n
C
CO
pc

L
V
L
a
2
1
2
1
1
2
1
1
1
.
2
1
==
=
,
µ
µ
π
µ
π
ν
L
a
n
C
cca

2
111

''
==
CO
pc
c
1
2
1
1
'
=⇒
π
aaaa
CD
n
CDCD
τ
444444
++=
(4)
aa
DD 54
=
,

a
n

CD 44
được xác định bằng phương pháp dựng hình học(dựng trên họa đồ vị trí):
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
11
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
µ
µ
ω
ν
L
BA
CD
DC
n
CD
DC
cd
L
V
L
a
2
2
2
22
44
.
44
2
4

==
=
,
µ
µ
µ
ν
L
CD
a
CD
n
CD
nna
2
444422

==

DC
cd
n
CD
44
2
44
=⇒
a
CD
τ

44
hướng
⊥
CD
Trị số
L
a
CD
CD
.
444
ε
τ
=
a
D5
phương thẳng đứng
Trị số chưa biết.
Phương trình (4) có 2 ẩn
⇒
có thể giải bằng phương pháp vẽ.
*Vẽ họa đồ gia tốc:
Từ gốc họa đồ π ta dựng 1 véctơ
''
21
aa
ππ
=
( chuyển
'

1
a
π
từ họa đồ
chuyể n vị sang) biểu diễn véctơ gia tốc
aa
AA 21
=

( )
''
21
aa
≡
. Từ mút véctơ
'
2
a
π
vẽ véctơ
n
AB 22
( chuyển
n
AB 22
từ họa đồ chuyển vị sang) biểudiễn cho
véctơ gia tốc
a
n
AB 22

. Từ mút véctơ
n
AB 22
kẻ đường vuông góc với AB biểu diễn
phương của véctơ
a
AB
τ
22
.Tiếp theo, từ gốc họa đồ gia tốc
π
ta kẻ một đường
thẳng theo phương thẳng đứng biểu diễn cho véctơ gia tốc
a
B3
. 2 đường này
cắt nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm
''
32
bb
≡
.
Gia tốc trọng tâm
'
2
S
của khâu 2 được xác định bằng phương pháp đồng
dạng.
Theo bài ta có:
LL

ABAS
35.0
2
=
''35.0''
2222
basa
=⇒
Từ gốc họa đồ ta dựng 1 véctơ
''
41
cc
ππ
=
( chuyển
'
1
c
π
từ họa đồ
chuyển vị sang) biểu diễn véctơ gia tốc
aa
CC 41
=
. Từ mút véctơ
'
4
c
π
vẽ

véctơ
n
CD 44
( chuyển
n
CD 44
từ họa đồ chuyển vị sang) biểudiễn cho véctơ gia
tốc
a
n
CD 44
. Từ mút véctơ
n
CD 44
kẻ đường vuông góc với CD biểu diễn phương
của véctơ
a
CD
τ
44
. Tiếp theo, từ gốc họa đồ gia tốc
π
ta kẻ một đường thẳng
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
12
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
theo phương thẳng đứng biểu diễn cho véctơ gia tốc
a
D5
. 2 đường này cắt

nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm
''
54
dd
≡
.
Gia tốc trọng tâm
'
4
S
của khâu 4 được xác định bằng phương pháp đồng
dạng:
Theo bài ta có:
LL
CDCS
35.0
4
=
''35.0''
4444
dcsc
=⇒
CD
5
4
p
s'
AB
s'
2

2
4
Häa §å Gia Tèc
TØ xÝch
µ
a
=
50,421
(m/s
²
.mm)
(t¹i vÞ trÝ sè 4)
3
b' b'
d'

d'
2
1
a' a'
n
B2A2
TØ lÖ 2:1
n
D4C4
4
1
c' c'
TØ lÖ 2:1
Gia tốc của các điểm tại vị trí 4:



















===
====
===
s
m
na
s
m
baa
s
m
na

a
CD
n
CD
a
BB
a
AB
n
AB
2
2
2
363
421,50.20,7
.
1770
421,50.10,35
.
'
363
421,50.20,7
.
4444
332
2222
µ
µ
π
µ

§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
13
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy












====
====
s
m
daa
s
m
L
aa
a
DD
AO
AA
2
.

2

1796
421,50.62,35
'
2521
0475,038,230
454
2
1
2
121
µ
π
ω






===
s
m
sa
a
S
2
.
2122

421,50.08,42
'
22
µ
π


















===
===
===
s
m
dna
s

m
bna
s
m
sa
a
CDCD
a
ABAB
a
S
2
.
2
.
2
.
1745
421,50.61,34
1745
421,50.61,34
2129
421,50.23,42
'
44444
22222
44
µ
µ
µ

π
τ
τ
Gia tốc góc






====
s
rad
L
a
AB
AB
2
10205
171,0
1745
22
24
τ
εε
Bảng gia tốc góc của các khâu
Gia tốc góc Trị số







s
rad
2
Chiều
ε
2
10205
Ngược chiều kim đồng hồ
ε
4
10205
Theo chiều kim đồng hồ
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
14
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Phần 2: Phân tích áp lực khớp động của nhóm (4.5) bằng
phương pháp vẽ và tính Mcb trên khâu dẫn bằng phương
pháp di chuyển khả dĩ
1.Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (4,5) và (2,3)
- Xác định khối lượng các khâu
( )
( )
kg
GG
mm
kg
GG

mm
81,9
22
81,981,9
81,9
20
81,981,9
53
53
42
42
====
====
- Xác định tâm va đập
k
2
và
k
4
lần lượt trên khâu 2 và khâu 4 (ở vị trí số 4)
chuyển động song phẳng
( )
m
L
L
m
L
m
L
m

J
LL
AB
SA
AB
SA
S
KSKS
0396,0
36,0.12
171,0
36,0.12
12
22
2
2
2
22
2
2
4422
.
.
.
======
-Xác định điểm đặt lực quán tính
Gọi điểm đặt lực quán tính
P
qt 2
trên khâu 2 là P và điểm đặt lực quán

tính
P
qt 4
trên khâu 4 là Q
Tại trọng tâm S
4
của khâu 4 ta kẻ phương song song với
'
4
c
π
. tại tâm va
đập
k
4
ta kẻ phương song song với
''
44
cs
.2 phương này gặp nhau ở đâu thì đó
chính là điểm Q.
P
qt 4
cùng phương , ngược chiều với
'
4
s
π
.
Tương tự Tại trọng tâm S

2
của khâu 2 ta kẻ phương song song với
'
2
a
π
.
tại tâm va đập
k
2
ta kẻ phương song song với
''
22
as
.2 phương này gặp nhau ở
đâu thì đó chính là điểm P.
P
qt 2
cùng phương , ngược chiều với
'
2
s
π
.
-Xác định giá trị các lực quán tính
( )
( )
N
smam
P

N
smam
P
a
S
qt
a
S
qt
4326
421,50.08,42.
81,9
20
'
4341
421,50.23,42.
81,9
20
'


2222
2
4444
4
====
====
µ
π
µ

π
( )
N
am
P
D
qt
4028
421,50.62,35.
81,9
22
55
5
.
===
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
15
Thuyt minh bi tp ln :Nguyờn Lý Mỏy
( )
N
am
P
B
qt
3969
421,50.10,35.
81,9
22
33
3

.
===
P
qt3
cựng phng , ngc chiu vi
'
3
b

,
P
qt5
cựng phng , ngc chiu
vi
'
5
d

- Xỏc nh lc tỏc ng lờn pistons
xỏc nh lc tỏc ng lờn pistons ta phi da vo biu cụng v cỏc
quỏ trỡnh lm vic ca ng c
Chn t xớch th ch th cụng






=
cm

N
p
3
4
à
Vẽ đồ thị chỉ thị công
D
A
8
C
4
3
C
7
A
2
C
6
A
1
C
5
A
5
C
1
A
6
C
2

A
7
C
3
A
8
C
4
A
Họa Đồ chuyển vị
Tỉ xích
à
L

=0.00095 (m/mm)
10
20
30
40
0
p(N/cm
)
Hút
N
é
n
N
ổ
Xả
S

Đồ Thị Chỉ Thị Công
Tỉ xích
à
p
=4 (N/cm

)
S
2
S
4
a
b
2
2
n
D4C4
n
B2A2
B
1
D
5
B
2
8
B
6
D
4

D
D
3
D
7
B
7
3
B
1
D
5
B
B
4
6
B
8
D
2
Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ
16
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Ta biết cứ sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ ( tay quay) hoàn thành một
chu kỳ sinh công.Dựa vào đồ thị chỉ thị công và vì đây là động cơ đốt trong
song hành do đó quá trình phối hợp chuyển động giữa 2 pistons:
1-5 5-9 9-13 13-1
Pistons 3 Hút Nén Nổ Xả
Pistons 5 Nén Nổ Xả Hút
Như vậy ứng với vị trí số 4 , pistons 3 đang là hành trình hút , pistons 5 đang là

hành trình nén, lần lượt dóng sang đồ thị chỉ thị công ta dược giá tri áp suất
p
3
=2,5 (N/cm
2
), p
5
=13,87 (N/cm
2
)
Vậy lực tác động lên pistons 3 và pistons 5 là:

( )
( )
N
D
p
F
p
P
N
D
p
F
p
P
1046
4
8,9 87,13
189

4
8,9 5,2
2
2
2
55
5
2
2
1
33
3
4

4

−=−===
=−===
−
π
π
π
π
P
3
có phương thẳng đứng ,hướng lên trên
P
5
có phương thẳng đứng , hướng xuống dưới
(dấu – vì áp suất ngược chiều chuyển động của pistons)

1.2 Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (4,5)
Tách nhóm atxua (4,5)
S
4
R
14
G
4
Q
G
5
P
qt5
R
05
D
C
k
4
P
5
P
qt4
T¸ch Nhãm Atxua (4,5)
S
4
R
14
τ
R

14
n
G
4
P
qt4
D
C
k
4
h
1
h
2
T¸ch Kh©u 4
R
54
Q'
Q
Q'
Đặt các lực ta có phương trình cân bằng lực :
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
17
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
0
4
414
5
5505
=++++++

G
PR
G
PPR
qtqt
(*)
Phương trình trên còn 3 ẩn đó là chiều và độ lớn của
R
14
và độ lớn của
R
05
,để
khử tiếp ẩn của phương trình (∗) ta tách khâu 4 và phân tích :
RRR
n
τ
141414
+=
Viết phương trình momen cho điểm D ta được:
( )
N
R
L
hGh
P
R
hGh
PLRM
CD

LL
qt
qtCDD
2252
171,0
00095,0.23.2000095,0.5,93.4341
14
241
4
14
241
414

0
==
−
=⇒
=−+=
−
−
∑
τ
τ
τ
µµ

Phương trình (*) được viết lại :
`
0
4

41414
5
5505
=+++++++
G
PRR
G
PPR
qt
n
qt
τ
Phương trình trên còn 2 ẩn là trị số của
R
05
và
R
n
14
ta giải được bằng phương
pháp vẽ
Chọn tỉ xích vẽ đa giác lực:






===
mm

N
P
R
92,20
50
1046
50
5
µ
Vẽ họa đồ lực:
Chọn 1 điểm e bất kì.từ điểm e vẽ
ef
biểu diễn cho
P
pt5
, từ mút của
ef
, vẽ
fg
biểu diễn cho
P
p5
, từ mút của
fg
, vẽ
gh
biểu diễn cho
G
5
, từ mút của

gh
, vẽ
hi
biểu diễn cho
G
4
, từ mút của
hi
, vẽ
ij
biểu diễn cho
P
pt 4
, từ
mút của
ij
vẽ
jk
biểu diễn cho vectơ
R
τ
14
, từ điểm k vẽ 1 đường thẳng theo
phương của vectơ
R
n
14
, từ điểm e vẽ 1 đường thẳng theo phương của
R
05

, hai
đường này cắt nhau ở đâu thì đó là điểm n,
ne
biểu diễn cho
R
05
,
jn
biểu
diễn cho
R
14
,
nh
biểu diễn cho
R
54
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
18
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
P
qt4
P
qt5
P
5
R
14
τ
R

14
n
R
05
R
14
h
P
5
G
5
e
k
j
n
§a Gi¸c Lùc Nhãm Atxua (4,5)
Tû XÝch

µ
=20,92(N/mm)
R
54
f
g
R
54
i
G
4
TØ lÖ 20:1

R
( )
N
ne
R
r
1411
92,20.46,67
.
05
===⇒
µ
, chiều từ
phải sang trái
Để xác định điểm đặt của
R
05
ta tách riêng khâu 5:
∑
=
⇒==
00
.
055
xx
RM
D
Vậy
R
05

có điểm đặt tại trọng tâm khâu 5( S
5
≡D
5
)
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
19
G
5
P
qt5
R
05
D
P
5
R
45
x
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
( )
N
jn
R
r
6653
92,20.04,318
.
14
===

µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác
lực.
( )
N
nh
R
r
3279
92,0.72,156
.
54
===
µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác
lực.
1.3 Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (2,3)
Tách nhóm atxua (2,3)
S
2
B
A
G
2
G
3
P
qt3
R
03

P
3
S
2
G
2
R
12
T¸ch Nhãm Atxua (2,3)
R
12
τ
R
12
n
T¸ch Kh©u 2
R
32
A
B
k
2
P
qt2
h
3
h
4
P
qt2

k
2
P
P
P'
P'
Đặt các lực ta có phương trình cân bằng lực :
0
2
212
3
3303
=++++++
G
PR
G
PPR
qtqt
(**)
Phương trình trên còn 3 ẩn đó là chiều và độ lớn của
R
12
và độ lớn của
R
03
,để
khử tiếp ẩn của phương trình (**) ta tách khâu 2 và phân tích :
RRR
n
τ

121212
+=
Viết phương trình momen cho điểm B ta được:
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
20
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
( )
N
R
L
hGh
P
R
hGh
PLRM
AB
LL
qt
qtABB
1334
171,0
00095,0.23.2000095,0.6,55.4326
12
423
2
12
423
212

0

==⇔
−
=⇒
=+−=
−
∑
τ
τ
τ
µµ

Phương trình (**) được viết lại :
`
0
2
21212
3
3303
=+++++++
G
PRR
G
PPR
qt
n
qt
τ
Phương trình trên còn 2 ẩn là trị số của
R
03

và
R
n
12
ta giải được bằng
phương pháp vẽ
Vẽ đa giác lực
Chọn 1 điểm o bất kì.từ điểm o vẽ
'of
biểu diễn cho
P
pt3
, từ mút của
'of
, vẽ
''gf
biểu diễn cho
P
3
, từ mút của
''gf
, vẽ
''hg
biểu diễn cho
G
3
, từ mút của
''hg
, vẽ
''ih

biểu diễn cho
G
2
, từ mút của
''ih
, vẽ
'' ji
biểu
diễn cho
P
qt 2
, từ mút của
'' ji
, vẽ
''kj
biểu diễn cho
R
τ
12
, từ mút của
''kj
,vẽ 1 đường thẳng theo phương của vectơ
R
n
12
, từ điểm e vẽ 1 đường
thẳng theo phương của
R
03
, hai đường này cắt nhau ở đâu thì đó là điểm n’,

on'
biểu diễn cho
R
03
,
''nj
biểu diễn cho
R
12
,
''hn
biểu diễn cho
R
32
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
21
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
P
qt3
P
qt2
R
12
R
32
R
03
o
f'
k'

n'
j'
i'
G
2
R
12
τ
R
12
n
g'
§a Gi¸c Lùc Nhãm Atxua (2,3)
Tû XÝch

µ
=20,92(N/mm)
h'
R
32
G
3
P
3
TØ lÖ 20:1
R
( )
N
on
R

R
475
92,20.71,22
'
.
03
===⇒
µ
, chiều từ phải
sang trái
Để xác định điểm đặt của
R
03
ta tách riêng khâu 3:
∑
=
⇒==
0
0
.
053
yy
RM
S
Vậy
R
03
có điểm đặt tại trọng tâm khâu 3( S
3
≡B

3
)
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
22
G
3
P
qt3
R
03
B
P
3
R
23
y
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
( )
N
nj
R
r
7968
92,20.87,380
''
.
12
===
µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác

lực
( )
N
hn
R
r
3837
92,20.41,183
''
.
32
===
µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác
lực
2 . Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn
Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp lực :Tách
riêng khâu dẫn.
Lấy mô men đối với O
1
ta có:
( )
mN
M
h
R
h
RM
h
R

h
RM
CB
LL
CB
LL
CB
.3,333
00095,0.9,19.796700095,0.9,28.6653
'''
0'''


2141
2141
=+=⇔
+⇒
=++−
=
µµ
µµ
Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp dựa trên
nguyên lý di chuyển khả dĩ : Xoay họa đồ vận tốc vẽ trong phần phân tích
động học cơ cấu đi 90° theo chiều ω
1
.Đặt các lực trọng lượng khâu, lực quán
tính, lực phát động tác dụng trên hai pistons vào mút các véc tơ vận tốc của
điểm đặt lực tương ứng trên họa đồ vận tốc đã xoay giữ nguyên phương chiều
của chúng
Giả sử

M
CB
cùng chiều ω
1 .
Lấy mô men với gốc họa đồ p ta có:
( )
0
0
.

.
.
1
1
=±⇔
=±±
µ
ω
µ
µ
ω
v
k
kCB
ABk
v
k
k
v
k

kCB
h
PM
L
ab
M
h
PM
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
23
1
4
4
5
1
2
2
3
s
2
c

c
d



d
b

b
a

a
P
qt5
P
qt4
P
5
G
5
s
4
G
4
P
qt2
G
2
P
3
P
qt3
G
3
p
h
5
h

7
h
6
h
8
p'
q'
Xoay Häa §å VËn Tèc §i 90°
Vµ §Æt C¸c Lùc
1
O
ω
1
R
41
R
21
Kh©u DÉn
M
CB
h'
h''
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy

( )
( ) ( )
[
P
G
P

pd
P
G
P
pb
h
PM
qtqt
L
k
k
v
CB 5
5
5
4
3
3
3
2
1

−−+−+−=−=
±
µ
ω
µ
]
hGh
P

hGh
P
qtqt
645
4
827
2

−++
+
[
( ) ( )
1046224028.41,42189223969.20,28.00095,0
−−+−+−
=
M
CB
]
8,37.203,16.43418,32.208,11.4326
−+++
( )
mN
M
CB
.6,336
−
=
Dấu – có nghĩa là mô men cân bằng
M
CB

ngược chiều ω
1.
So sánh kết quả của hai phương pháp
(%)99,0%100.
4,333
3,3336,336
=
−
=
η
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
24