Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - 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
B
C

b

S5

A
O2

n1

O2

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 1A 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

GVHD: Phan Quang Thế

1


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

Để tính bậc tự do ta áp dụng công thức:
W = 3n (2P5 + P4 R + S) (1)
ở đây n là số khâu động
P5 là số khớp thấp loại 5
P4 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;

P5 = 7;

P4 = 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 thớc các khâu
Theo bảng số liệu (số liệu 1):
H = 460 mm
k = 1,62

GVHD: Phan Quang Thế

2


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

lO1O2 = 400 mm
l BC
= 0,25
lO2 B
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 O3B tiếp tuyến với vòng tròn quỹ đạo của tâm
chốt tay quay. Vẽ hành trình H của đầu bào 5.
0,05H

Góc lắc = B1O2 B2 của culits 3 xác định theo hệ số về nhanh k đẫ
cho theo công thức:
= 180 0

k 1
1,62 1
= 180 0
42,5950
k +1
1,62 + 1

Vì trục đối xứng O2E của góc culits thẳng góc với phơng chuyển động
xx của đầu bào 5 cho nên chiều dài dây cung B 1B2 bằng hành trình của đầu
bào. Từ các tam giác vuông O2DB1 và O2A1O1 xác định chiều dài lO2 B của
culits O2B và chiều dài R của tay quay O1A theo công thức:

GVHD: Phan Quang Thế

3


Đồ án môn học - Nguyên lý máy
l O 2B =

H

2 sin
2

R = l O1O2 sin

=

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

460
633,2241
42,595 0
2 sin
2

mm


42,595
400 sin
145,284 mm
2
2

Chiều dài lBC của thanh truyền BC bằng:
l BC
= 0,25
l O2B
l BC = 0,25l O2B = 0,25.633,241 158,310

mm

Đờng chuyển động xx của đầu bào đặt ở giữa đoạn biểu thị độ võng DE
của cung B1B2 có bán kính O2B1 (theo giả thiết). Khi đó khoảng cách h từ trục
xx tới tâm quay của culits:

DE
2 = l O2B 1 + cos
h = O2M = O2B
= l O2B
2
2
2
2
633,241
42,595
=
mm
1 + cos
611,618
2
2
l O2B l O2B cos

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 đợc 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: 1' = A1O1 A1'' 28,7 0 , còn góc ứng với khoảng chừa trớc trong hành trình

về không là: 1'' = A1O1 A1' 24,10 ; Còn góc ứng với khoảng chừa sau trong
hành trình làm việc là: 2' = A2O1 A2' 27,4 0 , góc ứng với khoảng chừa sau
trong hành trình về không là : 2'' = A2O1 A2'' 23,2 0 .
b.Vẽ hoạ đồ vị trí

GVHD: Phan Quang Thế

4


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

Để vẽ đợc hoạ đồ vị trí ta chọn một tỷ xích chiều dài à L . Ta chọn đoạn
biểu diễn chiều dài tay quay lO1A là O1 A = 50mm . Nh vậy ta tính đợc tỷ lệ
chiều dài

àL =

lO A 145,284
Đ ộ dài thực
= 1 =
0,0029
Đ oạn biểu diễn O1A
50

m

mm

bảNG KíCH THƯớC Và BIểU DIễn CáC KHÂU
m
THEO à L = 0,0029 mm

Kích

thớc

thực (m)
đoạn
biểu
diễn (mm)

.

H

l O1A

l O 2B

l BC

l O1O2

H

b

l CS5

0,46

0,145

0,633

0,158

0,4

0,612

0,16

0,250

158,621

50

218,358

54,590

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 O1 bất kỳ, dựng đờng tròn tâm O1 bán kính O1 A = 50mm .
Từ O1 dựng hệ trục toạ độ O1xy, trên chiều âm trục O1y ta xác định đợc
O2 với khoảng cách: O1O2 = 137,931mm và trên chiều dơng trục O1y ta lấy
O2 M = 210,903mm . Từ M kẻ đoạn x1x1, , 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.

GVHD: Phan Quang Thế

5


Đồ án môn học - Nguyên lý máy
Từ O2 dựng cung tròn bán kính

O2 B

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA
với vị trí đầu và vị trí cuối là 2 vị trí chết t-

ơng ứng (2 vị trí tiếp xúc của culits 3 với đờng tròn tâm O1 bán kính
Chia đờng tròn tâm O1 bán kính

O1 A

O1 A ).

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.
Tơng ứng với từng vị trí của khâu dẫn O 1A ta xác định đợc vị trí của
culits 3. Từ Bi ta dựng đờng tròn bán kính BC . Đờng tròn này xẽ cắt trục x1x1,
tại 2 điểm, điểm Ci 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.

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:

(Hình vẽ)
GVHD: Phan Quang Thế

6


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

- Vận tốc tại điểm A:


v A 2 = v A1 (do khâu 1 và khâu 2 đợc nối bằng khớp quay)



v A 3 = v A 2 + v A 3A 2
(2)
Trong đó :


+ v A có chiều thuận với 1 , phơng vuông góc với O1A, và có trị số:
1

v A1 = 1.l O1A

+ v A 2 có phơng vuông góc với O1A, chiều cùng chiều với 1, có trị số:
v A 2 = v A1 = 1 .l O1A

+ v A 3 có phơng vuông góc với O2B, trị số cha biết.

+ v A3A2 có phơng song song với O2B, trị số cha biết.


Vậy (2) còn 2 ẩn số là trị số của v A3 và trị số của v A3A2 . Nên (2) có thể
giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ véc tơ.
- Vận tốc tại điểm B:

Biết vận tốc tại điểm A3 dùng định lý đồng dạng ta tìm đợc vận tốc tại
điểm B3:
v B3 = 3 .l O2B
v A3 = 3 .l O2A


v B3 = v A3 .


v B3 = v B4

l O 2B
l O2A
(vì tại B thanh truyền 4 và culits 3 đợc nối với nhau

bằng 1 khớp quay).

+ v B3 có phơng vuông góc với O2B, có chiều theo chiều 3.
- Vận tốc tại điểm C:

GVHD: Phan Quang Thế

7


Đồ án môn học - Nguyên lý máy


v C 4 = v C5

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

(vì tại C thanh truyền 4 nối với đầu bào 5 bằng 1 khớp

quay).



vC4 = v B4 + vC4 B4

(3)


+ v C5 có phơng song song với x1x1, , trị số cha biết.

+ vC4 B4 có phơng vuông góc với BC, trị số cha biết.


Vậy phơng trình (3) còn 2 ẩn là trị số của v C4 và vC4 B4 . Nên (3) có thể
giải đợc bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ véctơ.
Vận tốc trọng tâm S3 của culit 3 và S4 của thanh truyền 4 đợc xác định
theo định lý đồng dạng:

lO S
vS3 = v B3 2 3
lO2 B
l BS


vS4 = v B4C4 4

l BC
Do đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang. Nên vận tốc
trọng tâm S5 của đầu bào có cùng vận tốc với đầu bào:


v S5 = vC5
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.

(Hình vẽ)
b. Vẽ hoạ đồ vận tốc
Để vẽ đợc hoạ đồ vận tốc ta phải chọn tỉ lệ xích àv:

GVHD: Phan Quang Thế

8


Đồ án môn học - Nguyên lý máy
à v = 1.à L =

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

.n1
.100
àL =
0,0029 0,0304
30
30

m s.mm

Chọn điểm P bất kỳ làm gốc của hoạ đồ vận tốc.

Gọi Pa1 là đoạn biểu diễn vận tốc của v A1 ta có:
v A1 = 1.lO1A = Pa1.à v = Pa1.1.à L


Pa1 =

lO1 A

àL

= O1 A = 50

(mm)

Từ điểm a1 (vì a2 a1) 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 a3. Từ điểm P
kẻ một đoạn có độ dài bằng Pa1.

O2 B
theo phơng Pa1, ta đợc điểm b3.
O2 A

Từ điểm b3 (vì b4 b3) 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 c4 và
c5 (vì c4 c5).
Hoạ đồ vận tốc của 11 vị trí đợc vẽ trong bản vẽ.

Trị số các đoạn biểu diễn vận tốc các điểm
trên các khâu của cơ cấu với tỉ xích àv

Vị trí
Pa3, mm
Pb, mm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

0

22,304
31,896

32,069
42,553

48,148
56,70

47,688
56,384

30,7
41,16

0
0

2,193
3,789

21,407
42,918

42,180
98,915

40,415

93,28

Pc, mm

0

29,789

40,623

1
57,08

55,316

39,80

0

3,719

41,737

95,865

92,031

a3a2, mm
c4b4, mm
Pa1, mm

50
0

44,927
10,390

38,362
11,838

5
13,483
5,581

15,028
6,179

1
39,465
11,782
50

50
0

49,952
1,385

45,186
14,11

26,843
19,289

29,438
20,264

c. Vận tốc góc của các khâu
Để xác định vận tốc góc ta dựa vào biểu thức:
v = .l



=

v
l

GVHD: Phan Quang Thế

9


Đồ án môn học - Nguyên lý máy
Trong đó:

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

v: vận tốc của khâu.
l: độ dài của khâu.

+ Vận tốc góc của khâu 3 là:
3 =

v B3
l O 2B

=

v A3
l O2A

+ Vận tốc thanh truyền 4 là:
4 =

v C 4 / B4
l BC

Trị số vận tốc góc của culit và thanh tryền

Vị trí
3, rad/s
4, rad/s

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

0

1,529

2,157

2,932

2,974

1,979

0

0,377

2,063

4,744

4,482

0

0,187

0,229

0,110

0,125

0,216

0

0,053

0,259

0,353

0,366

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 nh hình vẽ dới đây:

(Hình vẽ)
Phơng trình quan hệ gia tốc trên các khâu:
- Tại điểm A ta có:



a A1 = a A1 + a nA1


a A2 = a A1 (do khâu 2 và khâu 1 nối với nhau nhờ 1 khớp quay)

GVHD: Phan Quang Thế

10


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

a A3 = a A 2 + a kA3A 2 + a rA3A2







a A + a nA = a A 2 + a kA3A2 + a rA3A2 (4)
3
3

Trong đó:
+ a nA1 = 12 .l O1A , chiều hớng từ AO1.
+ a A1 = 0 do O1A quay đều.


+ a A2 có cùng phơng, chiều và độ lớn với a A1


+ a kA3A 2 có chiều là chiều của véc tơ vận tốc v A3A 2 quay đi một góc 900 thuận
theo chiều 3 trị số:

a kA3A 2 = 23 .v A3A 2


+ a rA3A 2 có phơng song song O2B, trị số cha biết.

+ a A3 có phơng vuông góc O2B, trị số cha biết.
n

n
2
+ a A3 chiều từ A B, có trị số a A3 = 3 l BA


Vậy (4) còn hai ẩn là trị số của a rA3A 2 và a A3 nên có thể giải đợc bằng
phơng pháp hoạ đồ véc tơ.
- Tại điểm B ta có:


a B3 = a B4 (do khâu 3 và khâu 4 nối với nhau bằng một khớp
quay).

+ a B3 có phơng vuông góc với O2B, và có trị số xác định theo định lý đồng
dạng
a B3 = a A3 .

l O 2B
l O 2A

- Tại điểm C ta có:




aC4 = a B4 + aC 4 B4 + aCn4 B4 (5)


a C 4 = a C5
Trong đó:

GVHD: Phan Quang Thế

11


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA


+ aCn4 B4 có chiều hớng từ C B có trị số bằng 24 .l BC .

+ aC 4 B4 có phơng vuông góc với BC, trị số cha biết.

+ a C5 có phơng trùng với phơng chuyển động của đầu bào 5 (phơng x1x1, ), trị
số cha biết.


Vậy (5) còn 2 ẩn là trị số của a C5 và aC 4 B4 nên ta có thể giải đợc bằng
phơng pháp hoạ đồ véctơ.
Gia tốc trọng tâm S3 và S4 cảu các khâu 3 và 4 xác định theo định lý
đồng dạng nh khi xác định vận tốc:

lO S
a S3 = a B3 2 3
lO2 B
l BS

a S4 = a B4C4 4
l BC
Và do đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến theo phơng ngang. Nên gia tốc
trọng tâm S5 của đầu bào có cùng gia tốc với đầu bào:


a S5 = aC5
Vậy ta đợc hoạ đồ gia tốc nh hình vẽ:

(Hình vẽ)
b. Vẽ hoạ đồ gia tốc của cơ cấu
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.
Chọn tỷ xích gia tốc là àa.

GVHD: Phan Quang Thế

12


Đồ án môn học - Nguyên lý máy
àa =

a A1

a1,

=

12 .lO1 A
a1,

=

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA
12 .O1 A.à L
a1,

Chọn a1, = 50 mm bằng đoạn biểu diễn O1 A trên hoạ đồ vị trí.
2

2

.n
.100
2
à a = à L = 1 .à L =
.0,0029 0.318 m s .mm
30
30
2
1.



- Tính các đoạn biểu diễn :


a A1

+

a1 = OA = 50mm


a kA 2 A 3

+

a Ak 2 A3 = 2 3 .v A2 A3 =

2v A3 .v A2 A3
lO2 A

=

2 Pa3 .à v2 .a2 a3
à L .O2 A

2 Pa3 .a2 a3 .12 .à L 2 Pa3 .a2 a 3 .à a
=
=
O2 A
O2 A
Mặt khác : a Ak 2 A3 = a1, k .à a
,
=> a1k =

2 Pa3 .a2 a3

O2 A

Vậy dựng đợc đoạn a 1, k .
+


a nA 3

a An3

=

2
3 .lO2 A

=

v A23
lO22 A

2

.lO2 A

2

2
2
2
2 1 .à L

2 1 .à L
Pa3 .à v2
Pa .à
=
= Pa3
= Pa3
= 3 a
lO2 A
à l .O2 A
O2 A
O2 A

Mà a An3 = n3 .à a
2

=>
+

Pa
n 3 = 3
O2 A


a nC B

4 4

GVHD: Phan Quang Thế

13

§å ¸n m«n häc - Nguyªn lý m¸y

Ph¹m Xu©n §iÖp - Líp K36MA

aCn 4 B4 = ω 42 .l BC = πn4 .µ a
2

2
2
2
ω 42 .l BC vC4 B4 .l BC c4b4 .µ v
c4b4 ω12 .µ L2
⇒ πn4 =
= 2
=
=
µa
l BC .µ a
l BC .µ a
BC.µ L .ω12 µ L

cb
⇒ πn4 = 4 4
BC

2

-TÝnh c¸c gi¸ trÞ cña gia tèc ë vÞ trÝ 3vµ 11.

+VÞ trÝ 3
k
• §o¹n biÓu diÔn a A2 A3

a1, k =

2 Pa3 .a2 a3 2.32,069.38,362
=
= 14,952( mm )
164,558
O2 A

n
• §o¹n biÓu diÔn a A3
2

32,069 2
π 3n3 =
=
= 6,250( mm )
O2 A 164,558
Pa3

n
• §o¹n biÓu diÔn aC4 B4
2

b4, n4

c4b4

11,838 2
=
=
= 2,567( mm )
54,590
BC

+VÞ trÝ 11
k
• §o¹n biÓu diÔn a A2 A3

a1, k =

2 Pa3 .a2 a3 2.40,415.29,438
=
= 25,223( mm )
94,338
O2 A

n
• §o¹n biÓu diÔn a A3
2

Pa3
40,4152
π 11n 3 =
=
= 17,314( mm )
94,338
O2 A

n
• §o¹n biÓu diÔn aC4 B4

GVHD: Phan Quang ThÕ

14


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

2

b4, n4

c4b4
20,264 2
=
=
= 7,522( mm )
54,590
BC

cách dựng nh sau:
Chọn làm gốc dựng a 1, ( a 1, a ,2 ) từ mút a 1, dựng a 1, k , từ mút k kẻ
phơng a RA3 / A 2 . Từ gốc dựng n 3 , từ mút n A3 kẻ phơng a A3 2 đờng này cắt
nhau ta đợc a ,3 .
Từ dựng b ,3 ( b ,3 b ,4 ), từ b ,4 dựng b ,4 n 4 , từ mút n4 kẻ phơng a C 4B4 .
Từ gốc kẻ phơng a C5 2 đờng này cắt nhau ta đợc c ,5 .

c. Gia tốc góc của các khâu
Gia tốc góc của culit 3 đợc xác định theo công thức:
3 =

a A3
l O3A

= 2

Gia tốc góc của thanh truyền 4 đợc xác định theo công thức:
4 =

a C 4B4
l BC

đoạn biểu diễn gia tốc các điểm trên các khâu tại hai vị trí số 3 và số 11.
Vị trí
3
11

a1
50

a3

b3

c5

a2 a3

c4b4

s3

s 4
58,109

s5

đoạn biểu thị trị số thực của gia tốc các điểm và gia tốc các khâu tại hai vị trí
số 3 và số 11.

GVHD: Phan Quang Thế

15


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

III. Phân tích động tĩnh học
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 Pci
Lực cản có ích chỉ tác động trên khâu 5 ở các vị trí 2 ữ 5 và ở tất cả vị

trí đó, đều bằng hằng số. Trị số của lực này bằng: Pci = Pc = 2600 N.
2. Xác định trọng lợng, khối lợng
a. Trọng lợng của các khâu
Lực phân bố trên các khâu

:

q = 30KG/m.

Trọng lợng của các khâu:
G1 = q.l1 = q. lO1A = 30.0,1453= 4,359 KG = 43,59 N
G2 = 0 N
G 31 = q.l O2A = 30.0,4772 = 14,316KG = 143,16 N
G 32 = q.l AB = 30.0,156 = 4,68KG = 46,8N
G 3 = G 31 + G 32 = 46,8 + 143,16 = 189,96 N
b. Khối lợng của các khâu
Ta có m = G g , ta lấy g = 10 m s 2
Vậy khối lợng của các khâu là:

GVHD: Phan Quang Thế

16


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

m1 = 4,359 Kg.
m2 = 0 Kg.

m3 = 18,996 Kg.
m31 = 14,316 Kg.
m32 = 4,68 Kg.
m4 = 4,749 Kg.
m5 = 284,94 Kg.
3. Xác định lực quán tính
* Xét khâu 3
Hợp lực quán tính của culit O2B là:


Pq 3 = m3 .a S3
Lực quán tính này có trị số là: Pq 3 = m3 .a S3 , đặt tại tâm va đập K3 ở phía
ngoài đoạn O2S3 và cách S3 một khoảng l S3K3 . Có phơng song song và ngợc

chiều với a S3 .
Khoảng cách từ O2 đến K là:
l O2K3 = l O2S3 + lS3K3 = l O2S3 +

J S3
m 3 .l O2S3

=

J O2
m 3 .l O2S3

Với J O2 = J O21 + J O22
Trong đó:
+ J O21 = J S31 + m 31.l O2 2S31 =

m 31.l O2A
12

+ m 31.l O2 2S31

14,316.( 0,1453)
0,1453
=
+ 14,316
= 0,1763
12
2
m .l
+ J O22 = J S32 + m 32 .l O2 2S31 = 31 O2A + m 31.l O2 2S31
12
2
+ JB2 = JS32 + m32.l BS32
2

2

m32l322
2
=
+ m32 .l BS
32
12
9,75(0,195) 2
JB2 =
+ 9,75(0,0975)

12
Jb2 = 0,1235 Kgm2

2

GVHD: Phan Quang Thế

17


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

Vởy JB = JB1 + JB2 = 0,3216 + 0, 1235 = 0,4451
lBK =

0,4451
32,17.0,0878

lBK = 219 (mm)
Đoạn biểu diễn BK = 0,219 / 0,00244 = 90(mm)
- Xác định lực quaná tính cho khâu 4.
Là klhâu chuyển động song phẳng Pqt4
+ Trị số Pqt4 = m4.aS4 = 23,92.7,21 = 172,5 (N)
+ Điểm đặt tại T là giao điểm giữa đờng thẳng kẻ qua K và song song c 3d4
trên hoạ đồ gia tốc , và đờng thẳng kẻ qua S4 song song với c3. Cách dựng đợc biểu diễn trên bản vẽ A0 .
Với tâm va đập K của khâu (4) đợc xác định nh sau
LCK = lCS4 + lS4K
J S4

l
+
= CS 4
m4 l CS 4
Ta có

J S4 =

1
1
2
m4 l CD
=
23,42(0,4785) 2 = 0,4564
4
12
12

0,1826
= 0,319(m)
23,92(0,2393)

lCK = 0,2393 +

Đoạn biểu diễn
0,319
= 130,7(mm)
CK =
0,00244
**************************************************

Với

J S3 =

m3 .l O2 S

2 3

12

Thay vào (6) ta đợc:
lO2 K3 = lO2S3 +
=

(

m3 . 2lO2S3

)

2

12.m3 .lO2S3

4
2
= lO2S3 = lO2 B
3
3

2.633,236
422,157mm 0,422m
3

* Xét khâu 4
Lực quán tính của khâu thanh truyền 4 là:

GVHD: Phan Quang Thế

18


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA



Pq 4 = m4 .a S4
Lực quán tính này có trị số: Pq 4 = m4 .a S4 , có phơng song song và ngợc

chiều với a S4 . Và đợc đặt tại T, giao điểm giữa đờng thẳng kẻ qua K4 song
song với c4, b4, và đờng thẳng kẻ qua S4 song song với b4, trên hoạ đồ gia tốc.
Với tâm va đập K4 của khâu 4 đợc xác định nh sau:
l BK4 = l BS4 + l S4 K 4 = l BS4 +
Với: J S
4

(

2
m4 . 2l BS4
m4 .l BC
=
=
12
12

)

J S4

(7)

m4 .l BS4
2

=

2
m4 .l BS

4

3

Thay vào (7) ta đợc:
l BK4 = l BS4 +
=

J S4
m4 .l BS4

= l BS4 +

2
m4 .l BS

4

3.m4 .l BS4

4
2
= l BS4 = l BC
3
3

2.158,309
105,539mm 0,106m
3

* Xét khâu 5
Lực quán tính của đầu bào 5 là:



Pq 5 = m5 .a S5 = m5 .aC5
Lực quán tính này có trị số: Pq 5 = m5 .a S5 = m5 .aC5 và đợc đặt ở trọng

tâm S5. Có phơng song song và ngợc chiều với aC5 .
4. Xác định áp lực khớp động cho cơ cấu tại trí 3
a. Phân tích lực



P
P
- Tách nhóm Axua 4-5. Đặt các lực Pc , G5 , G4 , q 4 , q 5 , R34 , R05 lên
các khâu nh hình vẽ.

(Hình vẽ)
GVHD: Phan Quang Thế

19


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

áp dụng phơng trình cân bằng lực cho nhóm 4-5 ta có:







P

=
R
+
R
+
G
+
G
+
P
+
P
+
P
45 34 05 5 4 c q 4 q5 = 0 (8)


Các lực Pc , G5 , G4 , Pq 4 , Pq 5 đã biết phơng chiều và trị số; lực R34 cha

biết phơng chiều và trị số; lực R05 trẳng góc với trục x1 x1 của khớp tịnh tiến.

Nên phơng trình (8) có 3 ẩn số đó là trị số của R05 , phơng chiều và trị số của

R34 .

Để giải đợc ta tách khâu 4 ra và R34 đợc phân tích thành hai thành phần

R34 và R 34n : R34 = R34 + R 34n

(Hình vẽ)

Lấy mô men đối với điểm C:

M C = R .lCB G4 .h2 + Pq 4 .h1 = 0
34




R34
=

G4 .h2 Pq 4 .h1
lCB

=

Vậy (8) đợc viết lại nh sau:







Pc + G5 + Pq 5 + Pq 4 + G4 + R 34n + R34 + R05 = 0

GVHD: Phan Quang Thế

(9)

20


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA



Phơng trình (9) còn 2 ẩn là trị số của R 34n và R05 . Nên (9) có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ vectơ. P2


Để xác định trị số lực R 34n và R05 ta dựng hoạ đồ lực. Chọn tỉ xích hoạ
đồ lực à P = 10 N mm và đặt các véctơ lực theo trình tự đã nêu trong phơng

trình (9). Sau đó, qua gốc a của véc tơ Pc kẻ đờng song song với đờng tác



dụng của phản lực R05 , còn qua mút f của véctơ R34 kẻ đờng song song với


phơng R 34n . Giao điểm i của đờng thẳng này xác định gốc véctơ lực R05 và

mút của véctơ R 34n . Nối gốc e của véctơ R34 với mút i của véc tơ R 34n , ta đợc

phản lực toàn phần R34 ở khớp 3-4.

Phản lực R54 ở khớp 4-5 xác định từ điều kiện cân bằng lực của thanh
truyền BF.




Pq 4 + G4 + R34 + R54 = 0

Để giải phơng trình này, chỉ cần nối mút i của véctơ R34 trên hoạ đồ lực


đã vẽ với gốc c của véctơ Pq 4 , đó chính là véctơ cần tìm R54 .


Muốn xác định điểm đặt lực R05 . Ta tách riêng khâu 5 và đặt các lực Pc


, G5 , Pq 5 , R45 , R05 lên khâu 5 nh hình vẽ.

(Hình vẽ)
GVHD: Phan Quang Thế

21

Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

Lấy mômen với điểm C ta đợc:

M C = R05 .x G5 .S5C + Pc .b = 0


x=

G5 .S 5C Pc .b
=
R05



- Tách nhóm Axua 2-3 và đặt các lực G3 , Pq 3 , R43 , R03 , R12 lên nhóm.


Phản lực R43 đặt ở B và có trị số bằng R34 nhng ngợc chiều với R34 . Phản lực


R03 đi qua tâm khớp quay O2, cha biết phơng chiều và trị số. Phản lực R12 đi
qua tâm khớp quay A, cha biết phơng chiều và trị số.

(Hình vẽ)
Viết phơng trình cân bằng lực cho nhóm 2-3 ta đợc:

P
=
R
+
P
+
G
+
R
+
R
(10)
23 43 q3 3 12 03 = 0


Phơng trình (10) còn 4 ẩn số là trị số và phơng chiều của R12 ; trị số và

phơng chiều của R03 .


Ta tách riêng khâu 2 rồi đặt các lực R12 và R32 lên khâu nh hình vẽ.

(Hình vẽ)
Phơng trình cân bằng lực của khâu 2 sẽ là:

R32 + R12 = 0

trong đó, R32 là áp lực từ culit lên con trợt.

GVHD: Phan Quang Thế

22


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

Vì culit và con trợt tạo thành một khớp tịnh tiến cho nên nếu không kể

đến lực ma sát, véctơ R32 sẽ thẳng góc với đờng tâm của culit. Do đó véctơ




R12 cũng thẳng góc với đờng tâm culit và:
R12 = R32 = R23
Lấy mô men các lực đối với điểm O2:

MO

2

R12 =

= G3 .h3 + Pq 3 .h4 + R43 .h5 R12 .O2 A = 0

G3 .h3 + Pq 3 .h4 + R43 .h5
O2 A


Vậy phơng trình cân bằng lực của nhóm axua 2-3 chỉ còn R03 là cha
biết nên ta xác định bằng phơng pháp đa giác lực với tỷ lệ xích à P = 10 N mm
ta vẽ đợc hoạ đồ lực của cơ cấu tại vị trí 3.
b. Xác định mômen cân bằng


Khâu dẫn O1A chịu tác dụng của lực R21 = R12 đặt tại A và một mô
men cân bằng. Lấy mômen với điểm O1 ta có:
M CB = R12 .h.à L =
5. Xác định áp lực khớp động cho cơ cấu tại vị trí 11
a. Xác định áp lực khớp động
Tơng tự

Thiết Kế Bánh Răng
Z1 = 14;

Z2 = 17;

m = 7 (mm)

Với yêu cầu thiết kế bánh răng cho sẵn những số liệu trên, do không có
yêu cầu gì về khoảng cách trục. Mặt khác ta có số răng của bánh 1 là Z 1 = 14

< 17. Nên ta chọn thiết kế cặp bánh răng là bánh răng dịch chỉnh dơng với

GVHD: Phan Quang Thế

23


Đồ án môn học - Nguyên lý máy

Phạm Xuân Điệp - Lớp K36MA

những yêu điểm: Kết cấu nhỏ gọn, khoảng cach trục có thể điều chỉnh tuỳ ý,
khi cần có thể cân bằng hệ số trợt, thuận tiện hơn cặp bánh răng dịch chỉnh
đều.
+ Tỉ số truyền của cặp bánh răng:
i12 =


Z 2 30
=
2,143
Z1 14

2 < i12 < 5

+ Theo bảng 8.3 và 8.4 (HDTKNLM)
= 0,19
1 = 0,86
2 = 0,463
c = 1 + 2 = 0,86 + 0,463 = 1,323

= c - = 1,323 019 = 1,133
Trong đó:
: hệ số phân ly.
: hệ số giảm đỉnh răng
1 : Hệ số giảm đỉnh răng bánh 1.
2 : Hệ số giảm đỉnh răng bánh 2.
Zc = Z1 + Z2 = 14 + 30 = 44
+ Để tránh hiện tợng cắt chân răng ta kiểm tra hệ số dịch dao (min) nhỏ nhất
theo điều kiện:
1

GVHD: Phan Quang Thế

24