bài tập nguyên lý máy

Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
i. tổng hợp cơ cấu chính - vẽ hoạ đồ vị trí
1. Phân tích cấu trúc cơ cấu chính
Đây là lợc đồ chính của cơ cấu Máy Bào Loại I
Cơ cấu chính của máy bào loại 1 đợc tổ chức từ cơ cấu culits, gồm có 6
khâu. Công dụng của máy bào là biến chuyển động quay của bộ phận dẫn động
(thờng là máy điện) thành chuyển động tịnh tiến thẳng của bộ phận công tác (đầu
bào). Trên đầu bào ta lắp dao bào để bào các dạng chi tiết khác nhau.
Đặc điểm truyền động của các khâu: Khâu dẫn O
1
A ta phải giả thiết quay
đều với vận tốc góc
1
truyền chuyển động cho con trợt 2 (khâu này chuyển động
song phẳng). Con trợt 2 truyền chuyển động cho culits 3 (culits 3 có chuyển động
quay không toàn vòng) lắc qua lại truyền chuyển động cho thanh truyền 4 (thanh
truyền 4 chuyển động song phẳng) và thanh truyền 4 truyền chuyển động cho đầu
bào 5 (đầu bào 5 có chuyển động là tịnh tiến thẳng và khứ hồi).
2. Tính bậc tự do - Xếp loại cơ cấu
a. Tính bậc tự do
Để tính bậc tự do ta áp dụng công thức:
W = 3n (2P
5
+ P
4
R + S) (1)
1
GVHD: Trần Văn Lầm
O
1
n

1
5
4
2
1
3
O
2
P
C
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
ở đây n là số khâu động
P
5
là số khớp thấp loại 5
P
4
là số khớp cao loại 4
R là số ràng buộc thừa
S là số bậc tự do thừa
Ta thấy đây là cơ cấu phẳng toàn khớp thấp nên:
n = 5; P
5
= 7; P
4
= 0; R = 0; S = 0;
Vậy thay vào (1) ta tính đợc bậc tự do của cơ cấu chính là:
W = 3.5 (2.7 + 0 0 + 0) = 15 14 = 1
b. Xếp loại cơ cấu
Chọn khâu 1 làm khâu dẫn.Ta tách cơ cấu này thành 2 nhóm Axua:

+ Nhóm 4-5 gồm đầu bào 5 và thanh truyền 4.
+ Nhóm 2-3 gồm culits 3 và con trợt 2.
Cả 2 nhóm này đều thuộc nhóm loại 2. Vậy cơ cấu là cơ cấu loại 2.
3. Tổng hợp cơ cấu chính và vẽ hoạ đồ vị trí
a. Xác định kích th ớc các khâu
Theo bảng số liệu (số liệu 1):
H = 460 mm
k = 1,62
mm400l
21
OO
=
2
GVHD: Trần Văn Lầm
1
2
3
5
4
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
25,0
l
l
BO
BC
2
=
Theo lợc đồ cấu tạo đã cho của cơ cấu, ta vẽ lợc đồ động biểu diễn cơ cấu ở
3 vị trí: một vị trí trung gian và hai vị trí giới hạn (vị trí biên). ở những vị trí giới
hạn, đờng tâm của culits O

3
B tiếp tuyến với vòng tròn quỹ đạo của tâm chốt tay
quay.
Góc lắc
221
BOB=
của culits 3 xác định theo hệ số về nhanh k đã cho
theo công thức:
000
595,42
162,1
162,1
180
1k
1k
180
+

=
+

=
Vì trục đối xứng O
2
E của góc culits thẳng góc với phơng chuyển động xx
của đầu bào 5 cho nên chiều dài dây cung B
1
B
2
bằng hành trình của đầu bào. Từ

các tam giác vuông O
2
DB
1
và O
2
A
1
O
1
xác định chiều dài
BO
2
l
của culits O
2
B và
chiều dài R của tay quay O
1
A theo công thức:
3
GVHD: Trần Văn Lầm
0,05H
H
0,05H
x
x
B
2
A

2
A
1
B
1
O
1
O
2


2

2

1
A
1
A
1
A
2
E
M

1
D
A
2
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA

mm2241,633
2
595,42
sin2
460
2
sin2
H
l
0
BO
2
=

=
mm284,145
2
595,42
sin400
2
sinlR
21
OO


=
Chiều dài l
BC
của thanh truyền BC bằng:
25,0

l
l
BO
BC
2
=
mm310,158241,633.25,0l25,0l
BOBC
2
==
Đờng chuyển động
xx

của đầu bào đặt ở giữa đoạn biểu thị độ võng DE
của cung B
1
B
2
có bán kính O
2
B
1
(theo giả thiết). Khi đó khoảng cách
h
từ trục
xx


tới tâm quay của culits:
mm618,611

2
595,42
cos1
2
241,633
2
cos1
2
l
2
2
cosll
l
2
DE
BOMOh
BO
BOBO
BO22
2
22
2







+=

+=


===
Trong bài này, khoảng chừa trớc và khoảng chừa sau bằng nhau. Mỗi
khoảng ấy bằng 0,05H = 0,05 x 460 = 23 mm. Bằng phơng pháp vẽ ta xác định đ-
ợc các góc ứng với các khoảng chừa trong hanh trình làm việc và hành trình về
không.
Góc quay của tay quay ứng với khoảng chừa trong hành trình làm việc là:
0''
111
'
1
7,28AOA =
, còn góc ứng với khoảng chừa trớc trong hành trình về
không là:
0'
111
''
1
1,24AOA =
; Còn góc ứng với khoảng chừa sau trong hành
trình làm việc là:

0'
212
'
2
4,27AOA =
, góc ứng với khoảng chừa sau trong
hành trình về không là :
0''
212
''
2
2,23AOA =
.
b.Vẽ hoạ đồ vị trí
Để vẽ đợc hoạ đồ vị trí ta chọn một tỷ xích chiều dài
L
à
. Ta chọn đoạn biểu
diễn chiều dài tay quay
AO
1
l
là
mm50AO
1
=
. Nh vậy ta tính đợc tỷ lệ chiều dài:
4
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA

mm
m
0029,0
50
284,145
l
AO
L
1
===à
AO
diễn biểu oạnĐ
thực dài ộĐ
1
bảNG KíCH THƯớC Và BIểU DIễn CáC KHÂU
THEO
mm
m
0029,0
L
=à
.
H
AO
1
l
BO
2
l
BC

l
21
OO
l
H b
5
CS
l
KT thực
(m)
0,46 0,1453 0,6332 0,1583 0,4 0,612 0,16 0,250
KT b.diễn
(mm)
158,621 50 218,358 54,589 137,931 210,903 55,172 86,207
Với cơ cấu máy bào loại một ta xác định đợc 11 vị trí biểu diễn hoạ đồ
chuyển vị. Vị trí các khâu trong hoạ đồ chuyển vị đợc xác định theo phơng pháp
giao điểm.
Cách dựng hoạ đồ vị trí:
Lấy một điểm O
1
bất kỳ, dựng đờng tròn tâm O
1
bán kính
mm50AO
1
=
.
Từ O
1
dựng hệ trục toạ độ O

1
xy, trên chiều âm trục O
1
y ta xác định đợc O
2
với khoảng cách:
mm931,137OO
21
=
và trên chiều dơng trục O
1
y ta lấy
mm903,210MO
2
=
. Từ M kẻ đoạn
x

x
, trên đó lấy một đoạn có độ dài bằng đoạn
biễu diễn của hành trình H với M là trung điểm của đoạn biểu diễn đó. Từ O
2
dựng
cung tròn bán kính
BO
2
với vị trí đầu và vị trí cuối là 2 vị trí chết tơng ứng (2 vị
trí tiếp xúc của culits 3 với đờng tròn tâm O
1
bán kính

AO
1
).
Chia đờng tròn tâm O
1
bán kính
AO
1
ra làm 8 phần bằng nhau tơng ứng với
8 vị trí, và trên đờng tròn đó ta lấy thêm 3 điểm đặc biệt nữa đó là: vị trí chết bên
phải của culits 3 và 2 vị trí khi đầu bào 5 cách vị trí chết tơng ứng một khoảng
0,05H. Đánh số từ 1 đến 11 theo chiều quay của khâu dẫn bắt đầu từ vị trí chết bên
trái của culits 3.
5
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Tơng ứng với từng vị trí của khâu dẫn O
1
A ta xác định đợc vị trí của culits
3. Từ B
i
ta dựng đờng tròn bán kính
BC
. Đờng tròn này xẽ cắt trục
x

x
tại 2 điểm,
điểm C
i

của khâu 4 luôn là điểm nằm bên trái của đờng tròn đó.
Từ cách xác định nh trên ta xác định đợc hoạ đồ vị trí của cơ cấu Máy Bào
Loại I.
6
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
II. Động học cơ cấu
1. Xác định vận tốc của các điểm ,vận tốc góc của các khâu và vẽ hoạ đồ vận tốc
a. Xác định vận tốc của các điểm
Giả sử vẽ hoạ đồ vận tốc tại vị trí nh hình dới đây:
- Vận tốc tại điểm A:
12
AA
vv

=
(do khâu 1 và khâu 2 đợc nối bằng khớp quay)
2323
AAAA
vvv

+=
(2)
Trong đó :
+

1
A
v
có chiều thuận với

1

, phơng vuông góc với O
1
A, và có trị số:
AO1A
11
l.v =
+
2
A
v

có phơng vuông góc với O
1
A, chiều cùng chiều với
1
, có trị số:
AO1AA
112
l.vv ==
+
3
A
v

có phơng vuông góc với O
2
B, trị số cha biết.
+

23
AA
v

có phơng song song với O
2
B, trị số cha biết.
7
GVHD: Trần Văn Lầm
C
B
A
O
1
n
1
P
C
O
2
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Vậy (2) còn 2 ẩn số là trị số của
3
A
v

và trị số của
23
AA
v

. Nên (2) có thể giải
đợc bằng phơng pháp hoạ đồ véc tơ.
- Vận tốc tại điểm B:
Biết vận tốc tại điểm A
3
dùng định lý đồng dạng ta tìm đợc vận tốc tại điểm
B
3
:
BO3B
23
l.v =
AO3A
23
l.v =

AO
BO
AB
2
2
33
l
l
.vv =
43
BB
vv

=
(vì tại B thanh truyền 4 và culits 3 đợc nối với nhau bằng
1 khớp quay).
+
3
B
v

có phơng vuông góc với O
2
B, có chiều theo chiều
3
.
- Vận tốc tại điểm C:
54
CC
vv

=
(vì tại C thanh truyền 4 nối với đầu bào 5 bằng 1 khớp quay).
4444
BCBC
vvv

+=
(3)
+
5
C
v

có phơng song song với
,
11
xx
, trị số cha biết.
+
44
BC
v

có phơng vuông góc với BC, trị số cha biết.
Vậy phơng trình (3) còn 2 ẩn là trị số của
4
C
v

và
44
BC
v

. Nên (3) có thể giải
đợc bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ véctơ.
Vận tốc trọng tâm S
3
của culit 3 và S
4
của thanh truyền 4 đợc xác định theo
định lý đồng dạng:

BO
SO
BS
2
32
33
l
l
vv

=
BC
BS
BCS
l
l
vv
4
444

=
Do đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang. Nên vận tốc trọng
tâm S
5
của đầu bào có cùng vận tốc với đầu bào:
8
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
55
CS

vv

=
Vậy hoạ đồ vận tốc cho vị trí trên nh hình vẽ. Từ đó ta đi vẽ hoạ đồ vận tốc
cho 11 vị trí.
b. Vẽ hoạ đồ vận tốc
Để vẽ đợc hoạ đồ vận tốc ta phải chọn tỉ lệ xích à
v
:
mm.sm0304,00029,0
30
100.
30
n.
.
L
1
L1v


=à

=à=à

Chọn điểm P bất kỳ làm gốc của hoạ đồ vận tốc.
Gọi
1
Pa
là đoạn biểu diễn vận tốc của
1

A
v

ta có:
)mm(50AO
l
Pa
Pa.Pal.v
1
L
AO
1
L11v1AO1A
1
11
==
à
=
à=à==
Từ điểm a
1
(vì a
2
a
1
) kẻ đờng thẳng song song với AB và từ P kẻ đờng
thẳng vuông góc với AB, giao của hai đờng thẳng này là điểm a
3
. Từ điểm P kẻ
một đoạn có độ dài bằng

AO
BO
.Pa
2
2
1
theo phơng Pa
1
, ta đợc điểm b
3
.
Từ điểm b
3
(vì b
4
b
3
) kẻ đờng thẳng vông góc với BC và từ P kẻ đờng
thẳng song song với phơng ngang. Giao của hai đờng thẳng này là điểm c
4
và c
5
(vì
c
4
c
5
).
Hoạ đồ vận tốc của 11 vị trí đợc vẽ trong bản vẽ.
9

GVHD: Trần Văn Lầm
p
b
3
c
4

b
4
a
3
a
1

a
2
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Trị số các đoạn biểu diễn vận tốc các điểm
trên các khâu của cơ cấu với tỉ xích à
v
Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
pa
3
, mm
0 22,234 32,069 48,148 47,688 30,7 21,407 0 2,193 42,180 40,415
pb, mm
0 32,372 42,553 56,70
1
56,348 41,16 30,80
7

0 3,789 98,915 93,28
pc, mm
0 29,768 40,623 57,08
5
55,316 39,80
1
29,959 0 3,719 95,794 92,016
a
2
a
3
, mm
50 44,785 38,362 13,483 15,028 39,465 45,186 50 49,952 26,843 29,438
b
4
c
4
, mm
0 10,54
5
11,838 5,581 6,179 11,782 10,128 0 1,385 19,294 19,928
pa
1
, mm
50
c. Vận tốc góc của culít
Vận tốc góc của khâu 3 là:
AO
A
BO

B
3
2
3
2
3
l
v
l
v
==
Trị số vận tốc góc của culit
Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

3
, rad/s
0 1,554 2,043 2,722 2,705 1,976 1,479 0 -0,182 -4,749 -4,478
2. Vẽ hoạ đồ gia tốc
a. Xác định gia tốc của các điểm
Dựa vào phơng trình véctơ gia tốc ta đi lập các phơng trình và vẽ hoạ đồ gia
tốc.
Giả sử vẽ hoạ đồ gia tốc cho vị trí bất kỳ nh hình vẽ:
Phơng trình quan hệ gia tốc trên các khâu:
- Tại điểm A ta có:
n
AAA
111
aaa

+=

12
AA
aa

=
(do khâu 2 và khâu 1 nối với nhau nhờ 1 khớp quay)
r
AA
k
AAAA
232323
aaaa

++=

r
AA
k
AAA
n
23232
3
A
3
A
aaaaa

++=+

(4)
10
GVHD: Trần Văn Lầm
C
B
A
O
1
n
1
P
C
O
2
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Trong đó:
+
AO
2
1
n
A
11
l.a =
, chiều hớng từ AO
1
.
+
0a
1

A
=

do khâu dẫn O
1
A quay đều.
+
2
A
a

có cùng phơng, chiều và độ lớn với
1
A
a

+
k
AA
23
a

có chiều là chiều của véc tơ vận tốc
23
AA
v

quay đi một góc 90
0
thuận theo

chiều
1
trị số:
232323
AA3AA2
k
AA
v.2v.2a ==
+
r
AA
23
a

có phơng song song O
2
B, trị số cha biết.
11
GVHD: Trần Văn Lầm
k
b
3
c
4

b
4
a
3
a

1

a
2

s
3
n
3
n
4
s
4
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
+

3
A
a

có phơng vuông góc O
2
B, trị số cha biết.
+
n
3
A
a

chiều từ A B, có trị số

BA
2
3
n
la
3
A
=
Vậy (4) còn hai ẩn là trị số của
r
AA
23
a

và

3
A
a

nên có thể giải đợc bằng ph-
ơng pháp hoạ đồ véc tơ.
- Tại điểm B ta có:
43
BB
aa

=
(do khâu 3 và khâu 4 nối với nhau bằng một khớp quay).
+

3
B
a

có phơng vuông góc với O
2
B, và có trị số xác định theo định lý đồng dạng
AO
O
AB
2
2
33
l
l
.aa
B
=
- Tại điểm C ta có:
n
BCBCBC
444444
aaaa

++=

(5)
54
CC
aa

=
Trong đó:
+
n
BC
44
a

có chiều hớng từ C B có trị số bằng
BC
2
4
l.
.
+

44
BC
a

có phơng vuông góc với BC, trị số cha biết.
+
5
C
a

có phơng trùng với phơng chuyển động của đầu bào 5 (phơng
xx

), trị số
cha biết.
Vậy (5) còn 2 ẩn là trị số của
5
C
a

và

44
BC
a

nên ta có thể giải đợc bằng ph-
ơng pháp hoạ đồ véctơ.
Gia tốc trọng tâm S
3
và S
4
cảu các khâu 3 và 4 xác định theo định lý đồng
dạng nh khi xác định vận tốc:
BO
SO
BS
2
32
33
l
l
aa

=
BC
BS
BCS
l
l
aa
4
444

=
12
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Và do đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang. Nên gia tốc trọng
tâm S
5
của đầu bào có cùng gia tốc với đầu bào:
55
CS
aa

=
b. Vẽ hoạ đồ gia tốc của cơ cấu
Chọn tỷ xích gia tốc là à
a
.
1
L1

2
1
1
AO
2
1
1
A
a
a
.AO.
a
l.
a
a
11


à
=



=


=à
Chọn
mm50a
1

=


bằng đoạn biểu diễn
AO
1
trên hoạ đồ vị trí.

mm.sm318.00029,0.
30
100.
.
30
n.
.
2
2
L
2
1
L
2
1a

=à







=à=à
- Tính các đoạn biểu diễn :
+
1
A
a



mm50OAa
1
==
+
k
AA
23
a


AO
.aa.Pa2

AO
aa.Pa2
AO.
aa Pa2
l
v.v2
v.2a
2
a
2
33
2
L
2
3233
2L
23
2
v3
AO
AAA
AA3
k
AA
2
233
2323
à
=
à

=
à
à
===
Mặt khác :
a1
k
AA
.kaa
23
à

=
=>
AO
aa.Pa2
ka
2
233
1
=

Vậy dựng đợc đoạn
ka
1

.
+
n
A

3
a


AO
.Pa
AO
.
Pa
AO.
.
Pa
l
.Pa
l.
l
v
l.a
2
a
2
3
2
L
2
1
2
3
2l
2

L
2
1
2
3
AO
2
v
2
3
AO
2
AO
2
A
AO
2
3
n
A
2
2
2
3
23
à
=
à
=
à

à
=
à
===
13
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Mà
a3
n
A
.na
3
à=
=>
AO
Pa
n
2
2
3
3
=
+
n
4
B
4
C
a

a4BC
2
4
n
BC
.nl.a
44
à==

L
2
1L
2
L
2
1
2
44
aBC
2
2
44
a
2
BC
BC
2
BC
a

BC
2
4
4
BC
cb
.l
.cb
.l
l.v
l.
n
v
44
àà
à
=
à
à
=
à
=
à

=

BC
cb
n
2

44
4
=
Tại các vị trí khác nhau phơng trình véctơ gia tốc hoàn toàn giống nhau và
cách vẽ cũng giống nhau. Vì vậy ta chỉ vẽ hoạ đồ gia tốc ở vị trí số 3 và số 11.
-Tính các giá trị của gia tốc ở vị trí 3 và 11.
+Vị trí 3
Đoạn biểu diễn
k
AA
23
a
( )
mm952,14
558,164
362,38.069,32.2
AO
aa.Pa2
ka
2
233
1
===

Đoạn biểu diễn
n
A
3
a
( )

mm250,6
558,164
069,32
AO
Pa
n
2
2
2
3
3
3
===
Đoạn biểu diễn
n
BC
44
a
( )
mm567,2
589,54
838,11
BC
cb
nb
2
2
44
44
===

+Vị trí 11
Đoạn biểu diễn
k
AA
23
a
( )
mm223,25
338,94
438,29.415,40.2
AO
aa.Pa2
ka
2
233
1
===

14
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Đoạn biểu diễn
n
A
3
a
( )
mm314,17
338,94

AO
Pa
n
2
2
2
3
11
3
===
40,415
Đoạn biểu diễn
n
BC
44
a
( )
mm275,7
589,54
928,19
BC
cb
nb
2
2
44
44
===

cách dựng nh sau:

Chọn làm gốc dựng
1
a


(
21
aa



) từ mút
1
a

dựng
ka
1

. Từ gốc dựng
3
n
. Từ mút k kẻ phơng
r
AA
23
a
và từ mút
3
n

kẻ phơng

3
A
a
, giao của 2 đờng này
là điểm
3
a

.
Từ dựng
3
b


(
43
bb



), từ
4
b

dựng
44
nb

. Từ mút n
4
kẻ phơng

44
BC
a
và
từ gốc kẻ phơng
5
C
a
giao của 2 đờng này là điểm
5
c

.
c. Gia tốc góc của culít
Gia tốc góc của culit 3 đợc xác định theo công thức:
L3
a33
AO
A
3
.AO
.an
l
a
3
3

à
à

==

trị số thực và trị số biểu diễn của gia tốc các điểm và
gia tốc các khâu tại hai vị trí số 3 và số 11
Vị trí
1
A
a
1
a


3
A
a
3
a


3
B
a
3
b


5

C
a
,
5
S
a
5
c


23
AA
a
32
aa

44
BC
a
44
bc

3
S
a
3
s


4

S
a
4
s


3
15,9
50
7,705
24,229
10,224
32,151
11,034
34,697
9,488
29,836
0,840
2,641
5,112
16,076
10,635
33,422
11
18,233
57,338
42,204
132,716
44,171
138,901

18,358
57,729
4,418
13,895
21,102
66,358
43,35
136,321
15
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Trị số gia tốc góc của culít tại hai vị trí số 3 và số 11
Vị trí
33
an

, mm
2
a
s.mmm,à
O
3
A, mm
2
3
srad,
3 23,410
0,318
164,558 15,6
11 54,661 94,338 63,536

16
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
III. Phân tích áp lực
Nội dung của bài toán phân tích động học cơ cấu chính là đi xác định áp lực
tại các khớp động và tính mô men cân bằng trên khâu dẫn. Cơ sở để giải là nguyên
lý Đalambe. Khi ta thêm các lực quán tính ta sẽ lập đợc các phơng trình cân bằng
lực của các khâu, của cơ cấu và của máy. Dựa vào các phơng trình cân bằng lực
này, bằng phơng pháp vẽ đa giác lực ta giải ra các lực cha biết đó là áp lực tại các
khớp động. Cuối cùng còn lại khâu dẫn ta sẽ tính đợc mô men cân bằng.
1. Xác định lực cản kỹ thuật P
ci
Lực cản có ích chỉ tác động trên khâu 5 ở các vị trí 2 ữ 6 và ở tất cả vị trí đó,
đều bằng hằng số. Trị số của lực này bằng: P
ci
= P
c
= 2600 N.
2. Xác định trọng l ợng, khối l ợng
a. Trọng l ợng của các khâu
Lực phân bố trên các khâu : q = 30KG/m.
Trọng lợng của các khâu:
G
1
= q.l
1
= q.
AO
1
l

= 30.0,1453= 4,359 KG = 43,59 N
G
2
= 0 N
N96,189KG996,186332,0.30l.ql.qG
BO33
2
=====
N49,47KG749,41583,0.30l.ql.qG
BC44
=====
N94,284KG494,28749,4.6G6G
45
====
b. Khối l ợng của các khâu
Ta có
gGm =
, ta lấy
2
sm10g =
Vậy khối lợng của các khâu là:
m
1
= 4,359 Kg.
m
2
= 0 Kg.
m
3
= 18,996 Kg.

m
4
= 4,749 Kg.
m
5
= 28,494 Kg.
3. Xác định lực quán tính
17
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
* Xét khâu 3
Hợp lực quán tính của culit O
2
B là:
3
S33q
a.mP


=
Lực quán tính này có trị số là:
3
S33q
a.mP =
, đặt tại tâm va đập K
3
ở phía
ngoài đoạn O
2
S

3
và cách S
3
một khoảng
33
KS
l
. Có phơng song song và ngợc chiều
với
3
S
a

.
Khoảng cách từ O
2
đến K là:
32
3
32333232
SO3
S
SOKSSOKO
l.m
J
llll +=+=
(6)
Với
12
l.m

J
2
3
S
B
2
O
3
=
Thay vào (6) ta đợc:
( )
m422,0mm157,422
3
236,633.2
l
3
2
l
3
4
l.m.12
l2.m
ll
BOSO
SO3
2
SO3
SOKO
232
32

32
3232
=
==+=
* Xét khâu 4
Lực quán tính của khâu thanh truyền 4 là:
4
S44q
a.mP


=
Lực quán tính này có trị số:
4
S44q
a.mP =
, có phơng song song và ngợc
chiều với
4
S
a

. Đợc đặt tại T, giao điểm giữa đờng thẳng kẻ qua K
4
song song với
44
cb

và đờng thẳng kẻ qua S
4

song song với
4
b


trên hoạ đồ gia tốc. Với tâm va
đập K
4
của khâu 4 đợc xác định nh sau:
4
4
44444
BS4
S
BSKSBSBK
l.m
J
llll +=+=
(7)
Với:
( )
3
l.m
12
l2.m
12
l.m
J
2
4

2
BS4
2
BC4
S
4
BS
4
4
===
18
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Thay vào (7) ta đợc:
m106,0mm539,105
3
309,158.2
l
3
2
l
3
4
l.m.3
l.m
l
l.m
J
ll
BCBS

BS4
2
4
BS
BS4
S
BSBK
4
4
4
BS
4
4
4
44
=
==+=+=
* Xét khâu 5
Lực quán tính của đầu bào 5 là:
55
C5S55q
a.ma.mP


==
Lực quán tính này có trị số:
55
C5S55q
a.ma.mP ==
và đợc đặt ở trọng tâm

S
5
. Có phơng song song và ngợc chiều với
5
C
a

.
Trị số các lực quán tính của các khâu tại vị trí 3 và vị trí 11
Vị trí P
q3
(N) P
q4
(N) P
q5
(N)
3 97,111 50,473 314,393
11 400,851 205,87 1258,595
4. Xác định áp lực khớp động cho cơ cấu tại trí 3
a. Phân tích lực
- Tách nhóm Axua 4-5. Đặt các lực
c
P

,
5
G

,
4

G

,
4q
P

,
5q
P

,
34
R

,
05
R

lên
các khâu nh hình vẽ.
áp dụng phơng trình cân bằng lực cho nhóm 4-5 ta có:
0RPGPGPRP
344q45q5c0545
=++++++=

(8)
19
GVHD: Trần Văn Lầm
P
C
b
R
05
C
G
4
R
34
P
q5
G
5
B
K
4
T
P
q4
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Các lực
c
P

,
5

G

,
4
G

,
4q
P

,
5q
P

đã biết phơng chiều và trị số; lực
34
R

cha
biết phơng chiều và trị số; lực
05
R

thẳng góc với trục
xx

của khớp tịnh tiến. Nên
phơng trình (8) có 3 ẩn số đó là trị số của
05
R

, phơng chiều và trị số của
34
R

.
Trị số của các lực đ biết tại vị trí 3ã
Để giải đợc ta tách khâu 4 ra và
34
R

đợc phân tích thành hai thành phần

34
R

và
n
34
R

:
n
34
3434
RRR

+=

Lấy mô men đối với điểm C:

( )
0.h.Ph.GBC.RM
L14q24C
34
=à=


trong đó:
mm939,0h
1
=
;
mm289,27h
2
=
.

N411,25
589,54
939,0.473,50289,27.49,47
BC
h.Ph.G
R
14q24
34
=
+
=
+
=

Vậy (8) đợc viết lại nh sau:
0RRPGPGPR
n
4q45q5c05
3434
=+++++++






(9)
Phơng trình (9) còn 2 ẩn là trị số của
n
34
R

và
05
R

. Nên (9) có thể giải đợc
bằng phơng pháp hoạ đồ vectơ.
20
GVHD: Trần Văn Lầm
B
R
54

t
R
34
n
G
4
T
P
q4
K
4
h
2
h
1
C
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
* Dựng hoạ đồ lực
Chọn tỉ xích hoạ đồ lực cho vị trí 3 là
mm
N
10
P
=à
và đặt các véctơ lực
theo trình tự đã nêu trong phơng trình (9). Sau đó, qua gốc a của véc tơ
c
P

kẻ đờng

song song với đờng tác dụng của phản lực
05
R

, còn qua mút g của véctơ

34
R

kẻ đ-
ờng song song với phơng
n
34
R

. Giao điểm h của 2 đờng thẳng này xác định gốc
véctơ lực
05
R

và mút của véctơ
n
34
R

. Nối gốc f của véctơ

34
R

với mút h của véc tơ
n
34
R

, ta đợc phản lực toàn phần
34
R

ở khớp 3-4.
Phản lực
54
R

ở khớp 4-5 xác định từ điều kiện cân bằng lực của thanh
truyền BF.
0RRGP
543444q
=+++



Để giải phơng trình này, chỉ cần nối mút h của véctơ
34
R

trên hoạ đồ lực đã
vẽ với gốc d của véctơ
4q
P

, đó chính là véctơ cần tìm
54
R

.
Muốn xác định điểm đặt lực
05
R

. Ta tách riêng khâu 5 và đặt các lực
c
P

,
5
G

,
5q
P

,
45
R

,
05
R

lên khâu 5 nh hình vẽ.
Lấy mômen với điểm C ta đợc:
( )
0b.Pl.Gx.RM
cCS505C
5
=++=


m315,1
16,0.260025,0.94,284
R
b.Pl.G
x
05
cCS5
5
=
+
=
+
=
370,541
21
GVHD: Trần Văn Lầm
P
C
b
R
05

C
P
q5
G
5
R
45
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Vậy
05
R

phải ở cùng phía với
c
P

và
5
G

qua điểm
C và cách C một khoảng là: x = 0,1671m.
- Tách nhóm Axua 2-3 và đặt các lực
3
G

,
3q
P

,
43
R

,
03
R

,
03
R

lên nhóm. Phản lực
43
R

đặt ở B và có trị số
bằng
34
R
nhng ngợc chiều với
34
R

. Phản
lực
03
R

đi qua tâm khớp quay O

2
, cha biết phơng chiều và trị số. Phản lực
03
R

đi
qua tâm khớp quay A, cha biết phơng chiều và trị số.
Viết phơng trình cân bằng lực cho nhóm 2-3 ta đợc:
0RGPRRP
1233q430323
=++++=




(10)
Phơng trình (10) còn 4 ẩn số là trị số và phơng chiều của
12
R

; trị số và ph-
ơng chiều của
03
R

.
Ta tách riêng khâu 2 rồi đặt các lực
12
R

và
32
R

lên khâu nh hình vẽ.
Phơng trình cân bằng lực của khâu 2 sẽ là:
0RR
1232
=+

.
Trong đó,
32
R

là áp lực từ culit lên con trợt.
22
GVHD: Trần Văn Lầm
R
43
B
R
12
P
q3
G
3
A
K
3

S
3
R
03
O
2
h
3
h
5
h
4
R
12
R
32
A
M
CB
R
21
A
O
1
G
1
h
6
h
7

Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
Vì culit và con trợt tạo thành một khớp tịnh tiến cho nên nếu không kể đến
lực ma sát, véctơ
32
R

sẽ thẳng góc với đờng tâm của culit. Do đó véctơ
03
R

cũng
thẳng góc với đờng tâm culit và:
233212
RRR

==
Lấy mô men các lực đối với điểm O
2
:
( )
0.AO.Rh.Rh.Ph.GM
L21254343q33O
2
=à++=

trong đó:
mm365,30h
3
=
;

mm645,140h
4
=
;
mm952,208h
5
=
.
N07,3883
558,164
952,208.102,2965645,140.111,97365,30.96,189
AO
h.Rh.Ph.G
R
2
54343q33
12
=
++
=
++
=
Vậy phơng trình cân bằng lực của nhóm axua 2-3 chỉ còn
03
R

là cha biết
nên ta xác định bằng phơng pháp đa giác lực với tỷ lệ xích
mmN10
P

=à
ta vẽ đ-
ợc hoạ đồ lực của cơ cấu tại vị trí 3.
b. Xác định mômen cân bằng
Khâu dẫn O
1
A chịu tác dụng của trọng l-
ợng
1
G

và phản lực
1221
RR

=
đặt tại A và một
mô men cân bằng. Lấy mô men với điểm O
1
ta
có:
( )
L71612CB
.h.Gh.RM à+=
trong đó:
mm069,32h
6
=
;
mm884,22h

7
=
.
( )
Nm02,3640029,0.884,22.59,43069,32.07,3883M
CB
=+=
Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn bằng phơng pháp đòn Dukôspki:
[ ]
LCc5q44q343323q11
kkkk
1
CB
.v).PP(hPhGhGhPhG
.Mv.P
1
M
à+=
+

=





23
GVHD: Trần Văn Lầm
P
q4

P
q5
P
C
T
h
4
h
2
a
1
G
1
p
h
3
h
1
P
q3
a
3
G
4
G
3
b
3
G
5

c
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
trong đó:
h
1
= 22,884; h
2
= 20,557;
h
3
= 5,917; h
4
= 40,824; v
C
= 40,623;
( )
[
( )
]
N067,3620029,0.623,402600393,314824,40.473,50
557,20.111,97917,5.49,4796,189884,22.59,43M
CB
=+
+=
Vậy M
CB
phải có chiều ngợc với chiều xoay của hoạ đồ vận tốc.
So sánh hai cách tính mômen cân bằng ta có sai số là:
%537,0
02,364

067,36202,364
=

5. Xác định áp lực khớp động cho cơ cấu tại vị trí 11
a. Xác định áp lực khớp động
Làm tơng tự nh ở vị trí 3. Đối với vị trí 11 không có lực cản P
c
ta cũng xác
định đợc kết quả nh sau:
( )
0.h.Ph.GBC.RM
L14q24C
34
=à+=


trong đó:
mm636,3h
1
=
;
mm268,27h
2
=
.

N01,10
589,54
636,3.87,205268,27.49,47
BC

h.Ph.G
R
14q24
34
=

=

=

Vậy áp dụng phơng trình cân bằng lực cho nhóm axua 4-5 ta có:
0RRPGGPR
n
4q455q05
3434
=++++++




(11)
Phơng trình (11) còn 2 ẩn là trị số của
n
34
R

và
05
R

. Nên (11) có thể giải đợc
bằng phơng pháp hoạ đồ vectơ.
* Dựng hoạ đồ lực
Chọn tỉ xích hoạ đồ lực cho vị trí 11 là
mm
N
10
P
=à
và đặt các véctơ lực
theo trình tự đã nêu trong phơng trình (11). Sau đó, qua gốc a của véc tơ
5q
P

kẻ đ-
24
GVHD: Trần Văn Lầm
Đồ án môn học - Nguyên lý máy Bùi Văn Tuệ - Lớp K36MA
ờng song song với đờng tác dụng của phản lực
05
R

, còn qua mút f của véctơ

34
R


kẻ đờng song song với phơng
n

34
R

. Giao điểm h của 2 đờng thẳng này xác định
gốc véctơ lực
05
R

và mút của véctơ
n
34
R

. Nối gốc e của véctơ

34
R

với mút g của
véc tơ
n
34
R

, ta đợc phản lực toàn phần
34
R

ở khớp 3-4.
Phản lực

54
R

ở khớp 4-5 xác định từ điều kiện cân bằng lực của thanh
truyền BF.
0RRPG
54344q4
=+++


Để giải phơng trình này, chỉ cần nối mút g của véctơ
34
R

trên hoạ đồ lực đã
vẽ với gốc c của véctơ
4
G

, đó chính là véctơ
54
R

cần tìm.
Muốn xác định điểm đặt lực
05
R

. Ta tách riêng khâu 5 và đặt các lực
5

G

,
5q
P

,
45
R

,
05
R

lên khâu 5.
Lấy mômen với điểm C ta đợc:
( )
0l.Gx.RM
5
CS505C
=+=


m298,0
25,0.94,284
R
l.G
x
05
CS5

5
===
239,192
Vậy
05
R

phải ở cùng phía với
c
P

và
5
G

qua điểm C và cách C một khoảng
là: x = 0,0565m.
- Tách nhóm Axua 2-3 và đặt các lực
3
G

,
3q
P

,
43
R

,

03
R

,
03
R

lên nhóm.
Phản lực
43
R

đặt ở B và có trị số bằng
34
R
nhng ngợc chiều với
34
R

. Phản lực
03
R

đi qua tâm khớp quay O
2
, cha biết phơng chiều và trị số. Phản lực
03
R

đi qua

tâm khớp quay A, cha biết phơng chiều và trị số.
Viết phơng trình cân bằng lực cho nhóm 2-3 ta đợc:
0RGPRRP
1233q430323
=++++=




(12)
25
GVHD: Trần Văn Lầm