Đồ án công nghệ chế tạo máy

V Văn Thế Đồ án môn học Nguyên Lý Máy

Vũ văn thế

Phần I : tổng hợp cơ cấu
1.Cấu trúc và nguyên lý làm việc
1.1 Cấu trúc
Cơ cấu đợc bố trí ở vị trí thẳng đứng nh hình vẽ:
Gồm 3 khâu (n=3)
Khâu o Gía cố định
1- Tay quay OA
2- Thanh truyền AB
3- Con trợt B
1.2 Các khớp động:
Khớp O : nối giữa giá O tay quay OA(tay quay 1)
Khớp A : khớp quay giữa khâu 1(tay quay OA) và khâu 2 (thanh truyền AB)
Khớp B : khớp quay giữa khâu 2 (thanh truyền AB) và khâu 3 (con trợt B)
Khớp C : khớp trợt (tịnh tiến) giữa khâu 3 (con trợt B) và đờng hành trình(B
1
B
2
=H).
1.3 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu
_Động cơ làm việc có tác dụng truyền động ra ngoài nhờ tay quay OA. Dới tác dụng của khí đốt trong
các buồng xi lanh ứng với pittông B.
_Dới tác dụng của khí đốt, pittông B chuyển động và chuyển động này đợc truyền tới tay quay OA thông
qua thanh truyền AB .
1
V Văn Thế Đồ án môn học Nguyên Lý Máy
_ở xi lanh có chu kì làm việc 2 vòng quay của OA.
+Vòng quay đầu (02) ứng với quá trình hút và nén nhiên liệu.

+ Vòng tiếp theo (24) ứng với quá trình nổ và xả nhiên liệu ra ngoài.

2.Phân tích cấu trúc cơ cấu thanh phẳng toàn khớp thấp :
2.1. Số bậc tự do:
- Số khâu động n=3 (khâu 1,2,3)
- Số khớp thấp P
5
=4 (khớp O,A,B,C )
- Số khớp cao P
4
=0
- S r ng buộc trùng R=0
- Số bậc tự do thừa R=0
- Số ràng buộc thừa S=0
Vậy, số bậc tự do của cơ cấu là: W=3n-(P
4
+2P
5
)+R+R-S=3x3-2x 4=1
2.2Xếp hạng cơ cấu:
*Chọn khâu1 là khâu dẫn
Cơ cấu = khâu dẫn 1+ nhóm Axua 2 tay(khâu 2,3 và khớp A,B,C).
=1 khâu dẫn + 1 nhóm Axua hạng 2 Cơ cấu có hạng 2.
*Chọn khâu 3 làm khâu dẫn.
Cơ cấu = khâu dẫn3 + nhóm Axua 2 tay(khâu 1,2 và khớp O,A,B).
=1 khâu dẫn + nhóm Axua hạng 2. Cơ cấu có hạng 2.
Vậy, cơ cấu động cơ đốt trong 1 xilanh là cơ cấu hạng 2.
3.Tổng hợp cơ cấu thanh phẳng toàn khớp thấp:
3.1.Nghiên cứu các thông số động học,động lực học và quan hệ giữa chúng,lập bảng các thông số cho
trớc

2
V Văn Thế Đồ án môn học Nguyên Lý Máy
1 Hành trình của pittông B, H mm 215
2 Đờng kính của xi lanh, D mm 170
3 Hệ số tăng tốc: k 1,04
4 Độ lệch tâm, e mm 45
5 Tỷ số giữa khoảng cách từ đầu A đến trọng tâm S của thanh truyền AB với độ
dài thanh truyền AB: l
AS
/ l
AB
0,35
6 Tỷ số giữa bán kính quán tính của thanh truyền với trục đi qua trọng tâm của
nó với bình phơng cần lắc AB:

2
s / l
2
AB
0,16
7 Mômen quán tính của trục khuỷu với tay quay: J
01
kgm
2
0,11
8 Tốc độ quay trục khuỷu OA: n vòng/phút 1400
9
Hệ số chuyển động không đều của động cơ:

1/90

10 Khối lợng tay quay OA, m
1
kg 15
11 Khối lợng cần lắc AB, m
2
kg 12
12 Khối lợng con trợt B, m
1
kg 20
13 Hành trình của cần cam, h mm 15
14 Chiều dài cần l(m) hay độ lệch tâm e(mm)

5
15 Các góc

d
-

x
-

v
độ
60-30-60
16 Mô đun hệ bánh răng, m mm 3
17 Số răng của bánh răng 1, z
1
20
18 Số răng của bánh răng 2 và 2, z
2

=z
2
14
19 Số răng của bánh răng 3 và 3, z
3
=z
3
40
20 Góc truyền động cực tiểu

min


độ 50
21 Tỷ lệ xích biểu đồ công chỉ thị
à
p
bar/mm 0,75
3.1 Xác định các thông số còn lại:
Các thông số động học, động lực học cho trớc đợc ghi trong đề bài (có kèm theo)
Theo đầu bài ta có:
- Hành trình của pittông B: H =215 (mm)
- Hệ số tăng tốc: k=1,04
- Tâm sai (khoảng lệch tâm): e=45 mm
Vậy, góc lắc là:



=180
o

1
1
+

K
K
=180
o
104,1
104,1
+

=3,5294
o
Tính chiều dài thanh truyền AB (l) và tay quay OA (r) :
Gọi B
1
, B
2
là các điểm tới hạn trên và dới (điểm chết trên và dới) mà con trợt B có thể dịch chuyển trên giá. Khi
đó, tay quay OA và thanh truyền AB trùng nhau.
Khi đó OB
1
= l+r ; OB
2
=l-r
Xét diện tích tam giác O B
1
B
2

:
S O B
1
B
2
= eH / 2 = (OB
1
. OB
2
)/2

. sin



e x H = OB
1
. OB
2
. sin

Lại có theo định lý hàm số cos:
H
2
=(OB
1
)
2
+ (OB
2

)
2
- 2.OB
1
.OB
2
. cos

Với OB
1
= l+r ; OB
2
=l-r ta có:
l
2
- r
2
=
sin
eH

l
2
+ r
2
=
2
2 .cot
2
H eH g

+
3
V Văn Thế Đồ án môn học Nguyên Lý Máy
Vậy, ta có:
Chiều dài tay quay OA:
r
2
=
2
2 cot
2sin 4
eH H eH g


+
+


r= 106,8045 mm = 0,1068045m
Chiều dài thanh truyền AB:
l
2
=
2
2 .cot
4 2sin
H eH g eH

+
+


l= 410,5717mm = 0,4105717m
Khoảng cách từ đầu A đến trọng tâm S của thanh truyền AB:
L
AS
/ L
AB
=0,35 vậy l
AS
= 143,7000 mm = 0,1437 m
3.2 Xây dựng hoạ đồ cơ cấu và hoạ đồ chuyển vị theo tỷ lệ xích xác định.
-Từ các số liệu đã cho ta chọn tỷ lệ xích à
l
=0,004(
mm
m
), tính đợc:
+ OA = l
OA
/à
l
= 53,4022 (mm).
+ AB = l
AB
/à
l
= 205,2858(mm).

+ AS = l
AS
/à
l
= 35,925 (mm).
+ e = e/à
l
= 22,5 (mm).
+ H = 107,5 (mm) .
*Ta xác định 14 vị trí các khâu và khớp khi động cơ làm việc nh sau:

-Vẽ đờng tròn (

) tâm O bán kính OA= 53,4022(mm) chính là quỹ đạo của A.
4
V Văn Thế Đồ án môn học Nguyên Lý Máy
-Từ O dựng đờng thẳng đứng Oy cắt đờng tròn tâm O ở trên tại điểm A
2
. Vẽ đờng lệch tâm tt thẳng đứng
sao cho khoảng cách từ Oy đến tt là e=22,5mm. Từ A
2
vẽ đờng tròn tâm A
2
bán kính l=205,2858 mm cắt tt (là
giá chạy của con trợt B) ở đâu thì đó là B
2
.
- Từ A
2
lần lợt lấy các điểm A

3
, A
4
, a
5
, a
6
, A
7
, a
9
, a
10
, A
11
, a
12
, a
13
, A
14


theo chiều kim đồng hồ chia (O)
thành những cung nhìn tâm O dới góc 30
0
. Vẽ B
3
bằng cách lấy A
3

làm tâm và vẽ đờng tròn có bán kính
l=205,2858 mm; cắt đờng lệch tâm tt (là giá chạy của con trợt B) ở đâu thì đó là điểm B
3
cần tìm. Các vị trí B
4
;
B
5
.B
14
đợc xác định bằng cách vẽ tơng tự.
-Vị trí chết trên của B đợc xác định bằng cách dựng đờng tròn tâm O bán kính (l + r), cắt đờng lệch tâm tt
(là giá chạy của con trợt B)ở đâu, thì đó là điểm chết trên B
1
phải tìm. Nối B
1
với O, cắt đờng tròn (

) ở đâu
thì đó là vị trí A
1
.
-Vị trí chết dới của B đợc xác định bằng cách dựng đờng tròn tâm O bán kính (l - r), cắt đờng lệch tâm tt
(là giá chạy của con trợt B)ở đâu, thì đó là điểm chết dới B
8
phải tìm. Nối B
8
với O, cắt đờng tròn (

) ở đâu thì

đó là vị trí A
8
.

Nh vậy, ta đã xác định 14 vị trí của động cơ, trong đó có vị trí chết trên và chết dới của 2 pittông. Bản vẽ
số 01 thể hiện với vị trí thứ 1 đợc tô đậm.
Phần II: phân tích động học cơ cấu
-Nhận xét :Các khâu 1 nối với 2 , 2 nối với 3 bằng khớp quay nên :
v
A1
=v
A2
, a
A1
=a
A2
v
B2
=v
B3
, a
B2
= a
B3
Ta có vận tốc góc tay quay OA:
1
=

ì
n/30 = 1400

ì

/30 = 146,5333 (s
-1
)
-Phơng pháp: sử dụng phơng pháp véctơ họa đồ.
Để thuận tiện khi vẽ, chọn tỷ lệ xích
- Của vận tốc là: à
v
= 0,2609 (ms
-1
/mm).
- Của gia tốc là: à
a
= 32,76153 (ms
-2
/mm)
1. Bài toán vận tốc
Xét tại vận tốc các khâu của cơ cấu ở vị trí 3, các vị trí khác làm tơng tự.


Từ định lý hợp vận tốc ta có:
5
V Văn Thế Đồ án môn học Nguyên Lý Máy

V
uv
B2
=
V

uv
B3
=
V
uv
A2
+
V
uv
B2A2

// tt thẳng đứng

OA

AB
(?) (?) theo chiều w
1
(?)

1
.l
OA

AB
.l
AB
(?)
Ta có vận tốc của V
A2

là:
V
A2
=
1
.l
OA
= 146,5333.106,8045= 15650,4158 ( mm/s) = 15,6504158 ( m/s)
Chiều dài của véc tơ vận tốc V
A2
trên họa đồ vận tốc là:
pa = V
A2
/ à
v
= 15,6504158/0,2609 = 59,9862 ( mm)
- Chọn một điểm p làm tâm vận tốc tức thời.
- Từ p vẽ véc tơ pa vuông góc với OA biểu diễn giá trị của
V
uv
A2
đã biết.
- Qua a vẽ đờng d
1
vuông góc AB biểu diễn phơng của
V
uv
B2A2
.
- Từ p vẽ đờng d

2
thẳng đứng biểu diễn phơng của
V
uv
B3
.
- Khi đó d
1


d
2
= b, véc tơ pb
V
uv
B3
, véc tơ ab
V
uv
B2A2
- Dựa vào định lý đồng dạng thuận ta có: với S là trọng tâm AB
Thì as/ab =AS/AB=0,35 as=ab
ì
AS/AB, từ đó xác định đợc s trên hoạ đồ, véc tơ ps
V
uv
S
.
Đo chiều dài các véc tơ trên hoạ đồ ta đợc giá trị các vận tốc cần tính :
V

B
= pb
ì
à
v
= 42,8177.0,2609 = 11,1711 (m/s)
V
BA
= ab
ì
à
v
= 53,5091.0,2609 = 13,9605 (m/s)
V
S
= ps
ì
à
v
= 48,2619.0,2609 = 12,5915 (m/s)

AB
= V
BA
/ l
AB
= 13960,5 / 410,5717

= 34,0025 (1/s)

2. Bài toán gia tốc
Xét tại vị trí 3 của cơ cấu. Các vị trí khác làm tơng tự.


6