Đồ án Nguyên lý máy Nguyên lí máy cơ cấu động cơ chữ V

Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC
I. NHIỆM VỤ 1:
Cho cơ cấu động cơ chữ V như hình vẽ với các thông số (bỏ qua khối lượng
các khâu):
lAB = 75 mm,
lBC = 225 mm,
lBD = 50 mm
lDE = 180 mm,
ω1 = 60П rad/s,
α = 550
β = 650,
PC = 5400 N,
PE = 5600 N
Góc hợp bởi tay quay và phương ngang γ:
Vị trí 1: γ = 0o
Vị trí 5: γ = 180o

Vị trí 2: γ = 45o
Vị trí 6: γ = 225o

Vị trí 3: γ = 90o
Vị trí 7: γ = 270o
5


PE

4

3

Vị trí 4: γ = 135o
Vị trí 8: γ = 315o

PC
C

E

2
D





1

B


1

A

1. Phân tích động học cơ cấu chính (01 bản vẽ A1)
a) Phân tích cơ cấu, xếp loại và nguyên lý làm việc.

b) Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu.
c) Hoạ đồ chuyển vị cơ cấu tại 8 vị trí.
d) Hoạ đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí.
2. Phân tích lực cơ cấu chính (01 bản vẽ A1)
a) Tính áp lực khớp động tại 2 vị trí
Vị trí thứ nhất: Vị trí 1: γ = 0o
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

1

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Vị trí thứ hai: Vị trí 2: γ = 45o
b) Xác định mômen cân bằng tác dụng lên khâu dẫn bằng hai phương pháp:
phân tích lực và di chuyển khả dĩ .
II. NHIỆM VỤ 2:
Cho cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng với các thông số sau:
1. Quy luật gia tốc của cần đẩy cho như đường “a” của hình vẽ sau

2. Hành trình cần đẩy cam: s = 6 mm
3. Góc hợp lực của cơ cấu cam cần đẩy đáy bằng: α = 100
4. Các góc định kỳ: đi = về = 350
xa = 50 ÷ 150
Thiết kế cơ cấu cam (01 bản vẽ A1)
1. Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần ds / d và s().

2. Tìm tâm cam.
3. Xác định biên dạng cam lý thuyết, biên dạng cam thực tế.

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

2

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

MỤC LỤC
Chương 1. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH
1.1. Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc ........................... 5
1.2. Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu ........................... 6
1.3. Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí ........................................................ 6
1.4. Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí ............................................... 6
1.5. Bài toán vận tốc ............................................................................... 6
1.6. Bài toán gia tốc ................................................................................ 9
Chương 2. PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH
2.1. Vị trí 1 ............................................................................................ 13
2.1.1. Áp lực khớp động........................................................................ 13
2.1.2. Tính mômen cân bằng ................................................................. 17
2.2. Vị trí 2 ............................................................................................ 18
2.2.1. Áp lực khớp động ....................................................................... 18
2.2.2. Tính mômen cân bằng................................................................. 23
Chương 3. THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM

3.1. Quy luật gia tốc của cần đẩy .......................................................... 24
3.2. Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần ................ 24
3.3. Xác định vị trí tâm cam.................................................................. 27
3.4. Cách vẽ biên dạng cam .................................................................. 29
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................ 30

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

3

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

LỜI NÓI ĐẦU
Môn học nguyên lý máy là một trong những môn học cơ sở không thể thiếu
được đối với các ngành kỹ thuật, vì thế làm đồ án môn học là công việc rất quan
trọng và cần thiết để chúng ta hiểu sâu, hiểu rộng những kiến thức đã được học ở
cả lý thuyết lẫn thực tiễn, tạo tiền đề cho những môn học sau này.
Với những kiến thức đã học, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo
trong thời gian qua tôi đã hoàn thành nhiệm vụ đồ án của môn học này. Nhưng do
đây là lần đầu tiên làm đồ án môn học nên không tránh khỏi những thiếu sót.Tôi
rất mong được sự góp ý của thầy giáo để đồ án môn học của tôi được hoàn thiện
hơn. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy giáo trong Tổ
bộ môn.
Học viên: Đặng Bá Lưu

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

4

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Chương 1. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH
1.1. Phân tích cấu tạo, xếp loại và nguyên lý làm việc của cơ cấu
1.1.1. Phân tích cấu tạo cơ cấu:
- Tay quay AB;
- Thanh truyền chính BC;
- Thanh truyền phụ DE;
- Con trượt C và E;
- α: góc giữa hành trình của piston C
và E;
- β: góc giữa BC và BD;
- γ: góc hợp bởi tay quay AB và
phương ngang.

Hình 1.1: Họa đồ cơ cấu

1.1.2. Xếp loại cơ cấu:
- Số khâu động: n = 5 (1, 2, 3, 4, 5);
- Số khớp loại 5:
p5 = 7 (A, B, C2, C3, D, E4, E5);

- Số khớp loại 4: p4 = 0;
- Số ràng buộc trùng: R0 = 0;
- Số ràng buộc thừa rth = 0;
- Số bậc tự do thừa: Wth = 0;
Áp dụng công thức:
W= 3n - (2 p5 + p4) + rth - Wth
⇒ W= 3.5 – (2.7 + 0) + 0 = 1
Vậy cơ cấu có 1 bậc tự do.
Xếp hạng cơ cấu: Cơ cấu có hạng 2.

Hình 1.2: Xếp loại cơ cấu
1.1.3. Nguyên lý làm việc.
- Dưới tác dụng của lực nén gây ra bởi khối khí nén piston C và E chuyển
động dọc theo giá đi qua CA và EA, chuyển động này được truyền tới trục quay
AB qua các thanh truyền BC và DE.
- Tay quay AB chuyển động có tác dụng truyền lực ra ngoài để máy làm việc.
- Ở mỗi xilanh có chu kỳ làm việc là 2 vòng quay của AB.
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

5

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

+ Vòng quay đầu từ 0 → 2π ứng với quá trình hút và nén nhiên liệu.
+ Vòng tiếp theo từ 2π → 4π ứng với quá trình nổ và xả nhiên liệu sau khi

đốt cháy ra ngoài.
1.2. Xác định các thông số và cách vẽ lược đồ cơ cấu
1.2.1. Các thông số:
- Chiều dài: lAB = 75 (mm); lBC = 225 (mm); lBD = 50 (mm); lDE = 180 (mm).
- Góc: α = 550 ; β = 650.
- Xác định thông số chưa biết: chiều dài đoạn DC:
Áp dụng định lý cosin trong tam giác BCD, ta có:
̂=
Cos 𝐷𝐵𝐶

𝐵𝐷2 + 𝐵𝐶 2 − 𝐷𝐶 2
2𝐵𝐷.𝐵𝐶

 DC = √𝐵𝐷2 + 𝐵𝐶 2 − 2 BD. BC. cos 𝐷𝐵𝐶
 DC = √2252 + 502 − 2 . 225.50. cos 650 = 208,84 (mm).
1.2.2. Cách vẽ lược đồ cơ cấu:
Chọn tỷ lệ xích l = 0,003 (

𝑚

𝑚𝑚

)

- Cho trước 2 phương Ax và Ay đối xứng nhau qua trục thẳng đứng và tạo
với nhau 1 góc α làm 2 phương trượt của piston C và E.
- Dựng AB tạo với phương ngang 1 góc γ cho trước (chọn vị trí ban đầu γ = 00).
Ta có:
AB =

𝑙𝐴𝐵
𝜇𝑙

=

0,075
0,003

= 25 (mm)

Tương tự, ta tính được:
BC = 75 (mm);
BD = 16,667 (mm);
DE = 60 (mm);
DC = 69,613 (mm).
- Vẽ đường tròn tâm B bán kính R1 = BC = 75 (mm) cắt Ax tại C.
- Vẽ BD hợp với BC 1 góc  = 650 với BD = 16,667 (mm)
- Nối C với D ta được khâu 2.
- Từ D vẽ đường tròn tâm D bán kính R2 = DE = 60 (mm) cắt phương Ay tại E.
- Quỹ đạo điểm B là đường tròn tâm A bán kính AB. Chia đường tròn làm 8
vị trí cách nhau 450 (với B1 tại γ = 00).
1. 3. Họa đồ chuyển vị của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản vẽ A1 kèm theo)
1. 4. Họa đồ vận tốc, gia tốc của cơ cấu tại 8 vị trí (thể hiện trên bản vẽ A1 kèm
theo)
1. 5. Bài toán vận tốc:
Cho

ω1 = 60П (rad/s), γ = 00

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

6

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Xác định: VC, VD, VE, ω2, ω4
* Phương trình vận tốc điểm C:
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶
=
𝑉𝐵
Độ lớn:
Phương, chiều:

?
// AC

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐵
?
 BC

+
1.lAB = 4,5П (m/s)

 AB, phù hợp 1

(1.1)

𝜇𝑣 = 0,075𝜋 (m/mm.s)

Hình 1.3: Họa đồ vận tốc
Vẽ họa đồ vận tốc theo phương trình (1): chọn điểm p làm gốc và biểu diễn
⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐵 bằng đoạn pb = 60 mm có phương vuông góc AB, chiều phù hợp chiều quay 1.
Vậy tỉ lệ xích của họa đồ vận tốc là:

𝜇𝑣

=

𝑉𝐵

=
𝑝𝑏

4,5П
60

𝑚

= 0,075П (𝑚𝑚.𝑠)

Từ b vẽ đường thẳng ∆1 vuông góc BC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐵

Từ p vẽ đường thẳng ∆2 song song AC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶
Giao điểm c của ∆1 và ∆2 chính là mút của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐵 và ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶
Từ họa đồ vận tốc, ta có:
- ⃗⃗⃗⃗
𝑝𝑏 biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐵
- 𝑝𝑐
⃗⃗⃗⃗ biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶
- ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑐 biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐵

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

7

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

* ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶 :{

Đồ án môn học Nguyên lý máy

// AC, chiều theo 𝑝𝑐
⃗⃗⃗⃗
̅̅̅̅
Độ lớn: 𝑉𝐶 = 𝜇𝑣 . 𝑝𝑐

=

 BC, theo chiều ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑐
* ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐵 :{
Độ lớn: 𝑉𝐶𝐵 = 𝜇𝑣 . ̅̅̅̅
𝑏𝑐

0,075П . 61,7956 = 14,551 (m/s).

=

* Phương trình vận tốc điểm D:
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗𝐵
𝑉𝐷 =
𝑉
+

0,075П . 29,0016 = 6,8367 (m/s).

⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷𝐵 =

𝑉𝐶
+
?
14,551 (m/s)
 BD // AC, theo 𝑝𝑐
⃗⃗⃗⃗

Độ lớn:
?
Phương, chiều: ?

4,5П (m/s)
 AB, phù hợp 1
- Vẽ họa đồ vận tốc xác định ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷 :

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐷
?
 CD

Từ b vẽ đường thẳng 𝛿1  BD biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷𝐵
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Từ c vẽ đường thẳng 𝛿2  CD biểu diễn cho phương của 𝑉
𝐶𝐷
Giao điểm d của 𝛿1 và 𝛿2 chính là mút của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷𝐵 và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶𝐷 (ta có thể xác định
điểm d bằng phương pháp sử dụng định lí đồng dạng thuận cho 2 tam giác là

∆BCD và ∆bcd)
Từ họa đồ vận tốc (hình 1.3), ta có:
- ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑑 biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷𝐵
⃗⃗⃗⃗ biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
- 𝑐𝑑
𝑉𝐷𝐶
- ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑝𝑑 biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷
Theo phương chiều ⃗⃗⃗⃗
𝑝𝑑
⃗⃗⃗⃗
* 𝑉𝐷 : {
Độ lớn: 𝑉𝐷 = 𝜇𝑣 . ̅̅̅̅̅
𝑝𝑑

=

 BD, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑑
* ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷𝐵 :{
Độ lớn: 𝑉𝐷𝐵 = 𝜇𝑣 . ̅̅̅̅̅
𝑏𝑑
* ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐷𝐶 :{

0,075П . 65,3659 = 15,4015 (m/s).

=

0,075П . 6,4448 = 1,5185 (m/s).

 CD, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑐𝑑
Độ lớn: 𝑉𝐷𝐶 =

𝜇𝑣 . ̅̅̅̅
𝑐𝑑 =

0,075П . 26,9192 = 6,3427 (m/s).

* Phương trình vận tốc điểm E:
⃗⃗⃗⃗𝐸
⃗⃗⃗⃗𝐷
𝑉
=
𝑉
Độ lớn:
?
Phương, chiều: // AE

15,4015 (m/s)
đã biết
- Vẽ họa đồ vận tốc xác định ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸 :

+

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸𝐷
?
 DE

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Từ d vẽ đường thẳng 𝛿3  DE biểu diễn cho phương của 𝑉
𝐸𝐷
Từ p vẽ đường thẳng 𝛿4 // AE biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

8

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Giao điểm e của 𝛿3 và 𝛿4 chính là mút của ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸 và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸𝐷
Từ họa đồ vận tốc (hình 1.3), ta có:
⃗⃗⃗⃗𝐸
- 𝑝𝑒
⃗⃗⃗⃗ biểu thị cho 𝑉
⃗⃗⃗⃗ biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗

- 𝑑𝑒
𝑉𝐸𝐷
// AE , chiều theo 𝑝𝑒
⃗⃗⃗⃗
* ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸 : {
Độ lớn: 𝑉𝐸 = 𝜇𝑣 . ̅̅̅̅
𝑝𝑒

=

 DE, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑑𝑒
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
* 𝑉𝐸𝐷 : {
Độ lớn: 𝑉𝐸𝐷 = 𝜇𝑣 . ̅̅̅̅
𝑑𝑒

0,075П . 47,6394 = 11,2247 (m/s).

=

0,075П . 35,1643 = 8,2854 (m/s).

Ta tính được:
2 =
4 =

𝑉𝐶𝐵
𝑙𝐶𝐵

𝑉𝐸𝐷
𝑙𝐷𝐸

=
=

6,8367
0,225
8,2854
0,18

= 30,3853 (rad/s)
= 46,03 (rad/s)

1. 6. Bài toán gia tốc:

𝑎𝐵 = 12 . lAB = (60П)2 . 0,075 = 270 П2 (m/s2)
𝑛
𝑎𝐶𝐵
= 22 . lCB = (30,3853)2 . 0,225 = 207,735 (m/s2)
* Phương trình gia tốc điểm C:
𝑎𝐶
⃗⃗⃗⃗
= ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐵

+

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎

𝐶𝐵
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝑛

𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⟺ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐶
= ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐵
+
+
𝑎𝐶𝐵
(1.2)
𝐶𝐵
2
2
2
Độ lớn:
?
270 П (m/s )
207,735 (m/s )
?
Phương, chiều: //AC
B →A
// BC
 BC
Giải (2.2) bằng phương pháp họa đồ gia tốc:
- Chọn 𝑝′ làm gốc của họa đồ. Từ 𝑝′ vẽ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑝′𝑏′ biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗

𝑎𝐵 = 270𝜋 2
(m/s2) đã biết với 𝑝′ 𝑏′ = 54 mm, phương // AB, chiều hướng từ B → A
Tỷ lệ xích của họa đồ gia tốc là:

𝜇𝑎

=

𝑎𝐵
𝑝′ 𝑏 ′

=

270𝜋2
54

=

5𝜋 2 (

𝑚
𝑚𝑚.𝑠2

)

𝑛
Từ 𝑏 ′ vẽ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑏′𝑛𝐶𝐵 biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐶𝐵
= 207,735 (m/s2) đã biết, phương //BC,

chiều hướng từ C → B.
Từ 𝑛𝐶𝐵 vẽ đường thẳng x1  BC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝜏
𝐶𝐵

′

Từ 𝑝 vẽ đường thẳng x2 // AC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐶
Giao điểm 𝑐 ′ của x1 và x2 chính là mút của ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐶 và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝜏
𝐶𝐵

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

9

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

𝜇𝑎 = 5𝜋 2 (m/mm.𝑠 2 )

Hình 1.4: Họa đồ gia tốc
Từ họa đồ gia tốc, ta có:
𝑝′ 𝑐′ biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗

𝑎𝐶
𝜏
′
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑛
𝐶𝐵 𝑐 biểu thị cho 𝑎
𝐶𝐵

// AC , chiều theo 𝑝′ 𝑐 ′
* ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝑐 : {
Độ lớn: 𝑎𝐶 = 𝜇𝑎 . 𝑝′ 𝑐′ = 5𝜋 2 . 14,5116 = 716,12 (m/𝑠 2 )
 BC, chiều theo ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑛𝐶𝐵 𝑐 ′
𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
* 𝑎𝐶𝐵 :{
𝜏
Độ lớn: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐶𝐵
= 𝜇𝑎 . 𝑛𝐶𝐵 𝑐′ = 5𝜋 2 . 48,8388 = 2410,1 (m/𝑠 2 )
Ta có: 𝜀2

=

𝜏
𝑎𝐶𝐵

𝑙𝐶𝐵

=

2410,1
0,225

= 10711,56 (rad/s2)

* Phương trình gia tốc điểm D:
𝑎𝐷
⃗⃗⃗⃗
= ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐵
+ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐷𝐵 = ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐶 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐷𝐶
(1.3)
Sử dụng định lý tam giác đồng dạng thuận trong gia tốc, ta có ∆BCD đồng
̂ = 𝐵̂ = 𝛽 = 650 ; 𝑐′
̂ = 𝐶̂
dạng thuận với ∆𝑏′ 𝑐 ′ 𝑑′ . Vì ∆BCD ∽ ∆𝑏′ 𝑐 ′ 𝑑′ ⇒ 𝑏′
Từ đó ta vẽ được điểm 𝑑 ′

⇒ ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐷 {

phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑝′𝑑′
Độ lớn: 𝑎𝐷 = 𝜇𝑎 . 𝑝′ 𝑑′ = 5𝜋 2 . 47,6388 = 2350,88 (m/𝑠 2 )

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

10

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

* Phương trình gia tốc điểm E:
𝑛
𝑎𝐸𝐷
= 42 . lDE = (46,03)2 . 0,18 = 381,377 (m/s2)
𝑛
𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗𝐸
𝑎
= ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐷
+
𝑎
+
𝑎
(1.4)
𝐸𝐷

𝐸𝐷
Độ lớn:
?
2350.88 (m/s2) 381,377 (m/s2)
?
Phương, chiều:
//AE
đã biết
// DE, E → D
 DE
Vẽ họa đồ gia tốc xác định ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐸
𝑛
Từ 𝑑 ′ vẽ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑑′𝑛𝐸𝐷 biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐸𝐷
đã biết, phương // DE, chiều từ E → D
Từ 𝑛𝐸𝐷 vẽ đường thẳng y1  DE biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝜏
𝐷𝐸

′

Từ 𝑝 vẽ đường thẳng y2 // AE biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐸
Giao điểm 𝑒 ′ của y1 và y2 chính là mút của ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐸 và⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑎𝜏
𝐸𝐷

′

𝑝 𝑒′ biểu thị cho ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐸
𝜏
′
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑛
𝐸𝐷 𝑒 biểu thị cho 𝑎𝐸𝐷
* ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝐸 : {

phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑝′𝑒′
Độ lớn: 𝑎𝐸 = 𝜇𝑎 . 𝑝′ 𝑒′ = 5𝜋 2 . 30,6259 = 1511,327 (m/𝑠 2 )

𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
*𝑎
𝐸𝐷 : {

𝜀4 =

phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑛𝐸𝐷
𝜏
2
2
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗

Độ lớn: 𝑎
𝐸𝐷 = 𝜇𝑎 . 𝑛𝐸𝐷 𝑒′ = 5𝜋 . 36,8787 = 1819,891 (m/𝑠 )

𝜏
𝑎𝐸𝐷

𝑙𝐸𝐷

=

1819,891

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

0,18

= 10110,5 (rad/s2)

11

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Chèn bang tinh

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

12

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Chương 2. PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CHÍNH
Tính áp lực khớp động và momen cân bằng tại hai vị trí:
- Vị trí 1 = Phương án – k.8 = 9 – 1.8 = 1 (k = 1 ứng với γ = 00)
- Vị trí 2 = (Phương án – k.8) + 1 = (9 – 1.8) +1 = 2 (k = 1 ứng với γ = 450)
2.1.Vị trí 1 (γ = 00)
2.1.1. Tính áp lực khớp động:

Hình 2.1: Tách nhóm Axua

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

13

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Hình 2.2 : Phân tích lực
Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và 2 nhóm tĩnh định:
- Nhóm 1 gồm: khâu 2, khâu 3 và các khớp B, C, M.
- Nhóm 2 gồm: khâu 4, khâu 5 và các khớp D, E, N.
Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu.
+ Khâu 2: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅32
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
+ Khâu 3: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 , ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 (𝑅
03 : lực do giá tác động lên khâu 3)
+ Khâu 4: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

14

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

⃗⃗⃗⃗⃗⃗

+ Khâu 5: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅45 , ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐸 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 (𝑅
05 : lực do giá tác động lên khâu 5)
* Phương trình cân bằng cho khâu 4:
Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 = 0
{
⃗⃗𝑖 ) = 𝑅24 . ℎ1 + 𝑅54 .0 = 0
Σ 𝑀𝐸 (𝐹
Phân tích ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 thành 2 thành phần: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝜏 vuông góc DE và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝑛 // DE
24

𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24

𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24

Thay vào (2) ta được
. h1 = 0 ⇒
= 0 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 =

𝑛
𝑛
được: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24
+ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 = 0 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24
= - ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅 và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 cùng phương, ngược chiều.
⇒ { 24
Độ lớn 𝑅24 = 𝑅54
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Do đó 𝑅
54 và 𝑅45 có phương // DE

24
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 thay

(2.1)
(2.2)

vào (1), ta

* Phương trình cân bằng cho khâu 5:

⃗⃗⃗⃗𝐸 = 0
Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅45 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 + 𝑃
(2.3)
{
⃗⃗𝑖 ) = 𝑅45 .0 + 𝑅05 . 𝑥1 + 𝑃𝐸 . 0 = 0
Σ 𝑀𝐸 (𝐹
(2.4)
Từ (2.4) ⇒ x1 = 0. Vì ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 là lực của giá tác dụng lên khâu 5 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 đi qua E
và có phương ⊥ AE
Chiếu (2.3) lên phương AE ta được:
̂ + PE = 0 ⟺ R45 = PE ∕ cos 𝐴𝐸𝐷
̂ = 5600∕ cos 140 = 5771,436 N.
- R45 .cos 𝐴𝐸𝐷
Chiếu (3) lên phương ⊥ AE ta được:
̂ = 0 ⟺ R05 = R45 . sin 140 = 1396,237 N.
R05 - R45 .sin 𝐴𝐸𝐷
Phương ⊥ AE, chiều từ phải sang trái.
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 {
Độ lớn: 𝑅05 = 1396,237 N.
Phương // DE, chiều từ D → E
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅45 {
Độ lớn 𝑅45 = 5771,436 N
Phương // DE, chiều từ E → D
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗

𝑅54 {
Độ lớn 𝑅54 = 𝑅45 = 5771,436 N
Phương // DE, chiều từ D → E
𝑛
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24
{
𝑛
Độ lớn 𝑅24
= 𝑅54 = 5771,436 N.
* Phương trình cân bằng cho khâu 2:
Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅32 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 = 0
{
⃗⃗𝑖 ) = − 𝑅12 . 𝑙𝐵𝐶 + 𝑅42 . ℎ2 = 0
Σ𝑀𝐶 (𝐹
𝜏
𝑛
Phân tích ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 thành 2 thành phần: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
vuông góc BC và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
// BC.
Từ (6) ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝜏 .lBC + R42 .h2 = 0

(2.5)

(2.6)

12

Ta có:

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

15

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Phương // DE, chiều từ E → D
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 {
Độ lớn 𝑅42 = 𝑅24 = 5771,436 N.
h2 = CI (với I là hình chiếu ⊥ của C lên DE)
⇒ h2 = 62,7054 . 0,003 = 0,1881 (m).
⇒ Rτ12 =

𝑅42 ℎ2
𝑙𝐵𝐶

=

5771,436 .0,1881

= 4824,92 N

0,225

Phương ⊥ 𝐵𝐶, chiều từ phải sang trái
𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⇒ 𝑅
𝜏
12 {
Độ lớn: 𝑅12
= 4824,92 N
* Phương trình cân bằng cho khâu 3:
Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 + ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 = 0
(2.7)
{
⃗⃗𝑖 ) = 𝑅23 .0 + 𝑅03 . 𝑥2 + 𝑃𝐶 . 0 = 0
Σ𝑀𝐶 (𝐹
(2.8)
Từ (2.8) ⇒ x2 = 0
Vì ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 là lực của giá tác dụng lên khâu 3 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 đi qua C và có phương ⊥ AC
Lấy (2.5) cộng (2.7) ta được:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
𝑅
12 + 𝑅32 + 𝑅42 + 𝑅23 + 𝑅03 + 𝑃𝐶 = 0
𝜏
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
⟺ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
+ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
+𝑅
03 + 𝑅42 + 𝑃𝐶 = 0

(2.9)
𝜏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑛
Phương trình (2.9) có ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
, 𝑅42 và ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 đã biết, còn 2 ẩn chưa biết là ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03
Do đó ta có thể xác định được bằng cách vẽ họa đồ lực:
- Chọn 1 điểm a bất kì, từ a vẽ véc tơ ⃗⃗⃗⃗

𝑎𝑏 biểu diễn cho 𝑝𝑐
⃗⃗⃗⃗ với ab = 54mm,
phương // AC, chiều từ C → A
⇒ Tỷ lệ xích của họa đồ lực 𝜇𝑃

𝑝𝑐

= 𝑎𝑏 =

5400
54

= 100 (N/mm)

- Từ b vẽ ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑐 biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 , bc = 57,71436 mm, phương //DE, chiều từ
E → D.
𝜏
⃗⃗⃗⃗ biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
- Từ c vẽ 𝑐𝑑
𝑅12
, cd = 48,2492 mm, phương ⊥ 𝐵𝐶, chiều từ
phải qua trái.
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
- Từ d vẽ ∆1 // BC biểu diễn cho phương của 𝑅
.
12

- Từ a vẽ ∆2 ⊥ AC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 .
𝑛
- Giao điểm e của ∆1 và ∆2 là điểm đầu của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
và điểm cuối của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03
Từ (7): ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 + ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 = 0 nên từ họa đồ lực ⇒ ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑒 biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

16

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

𝜇𝑃 = 100 (N/mm)

Hình 2.3: Họa đồ lực

Từ họa đồ lực ta có:

Phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑑𝑒
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
{
𝑛
Độ lớn: 𝑅12 = 𝜇𝑃 . de = 100 . 93,0589 = 9305,89 N
Phương, chiều theo 𝑐𝑒
⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 {
Độ lớn: 𝑅12 = 𝜇𝑃 . ce = 100 . 104,8055 = 10480,55 N
Phương ⊥ AC, chiều từ trái qua phải
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 {
Độ lớn: 𝑅03 = 𝜇𝑃 . ea = 100 . 19,6736 = 1967,36 N
Phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑒
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 {
Độ lớn 𝑅23 = 𝜇𝑃 . be = 100 . 57,4722 = 5747,22 N
Phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑒𝑏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅32 {
Độ lớn: 𝑅32 = 𝑅23 = 5747,22 N
Cùng phương, ngược chiều ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
⃗⃗⃗⃗⃗⃗

𝑅21 {
Độ lớn: 𝑅21 = 𝑅12 = 10480,55 N
2.1.2. Tính mômen cân bằng:
2.1.2.1. Phương pháp phân tích lực:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Giả sử momen cân bằng 𝑀
𝑐𝑏 có chiều như hình vẽ

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

17

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Phương trình momen cân bằng đối với
điểm A:
Mcb – R21 . h3 = 0 ⟺ Mcb = R21 . h3
= 10480,55 . 23,8728. 0,003 = 750,6 Nm
(Với h3 = AK, K là hình chiếu ⊥ của A
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
lên đường thẳng 𝛿1 qua B và // 𝑅
21 )
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⇒ Mcb > 0 (chứng tỏ 𝑀
𝑐𝑏 cùng chiều 𝜔1 )

Tách khâu dẫn ra khỏi giá, phương trình
cân bằng cho khâu 1:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅
01 + 𝑅21 = 0 ⟺ 𝑅01 = - 𝑅21
Hình 2.4: Momen cân bằng
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Phương //𝑅
21 ngược chiều 𝑅21
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅01 {
Độ lớn: 𝑅01 = 𝑅21 = 9364,63 N
2.1.2.2. Phương pháp di chuyển khả dĩ:
Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶
⃗⃗⃗⃗𝐸 tương ứng trên
, ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐸 rồi chiếu các vận tốc ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶 , 𝑉
phương lực tác dụng. Ta có phương trình momen
cân bằng trên khâu dẫn:
Mcb . 𝜔1 + PC . VC . cos𝜑1 + PE . VE . cos𝜑2
=0
⟹ Mcb = −

𝑃𝐶.𝑉𝐶.cos𝜑1 + 𝑃𝐸.𝑉𝐸 .cos𝜑2

𝜔1

=

−

5400.14,551.𝑐𝑜𝑠1800 +5600.11,2247𝑐𝑜𝑠1800
60𝜋

⟹ Mcb = 750,329 (Nm)

Hình 2.5:Hình chiếu vectơ vận tốc
lên phương lực tác dụng
⃗⃗⃗⃗𝐶 và 𝑃
⃗⃗⃗⃗𝐶 ; ⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗𝐸 )
(Với 𝜑1 , 𝜑2 là góc hợp bởi 𝑉
𝑉𝐸 và 𝑃
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⇒Mcb > 0 ( chứng tỏ 𝑀
𝑐𝑏 cùng chiều 𝜔1 )
2.2. Vị trí 2 (γ = 450)
2.2.1. Tính áp lực khớp động:
Cơ cấu gồm: khâu dẫn 1 và 2 nhóm tĩnh định:
- Nhóm 1 gồm: khâu 2, khâu 3 và các khớp B, C, M.
- Nhóm 2 gồm: khâu 4, khâu 5 và các khớp D, E, N.

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

18

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Hình 2.6: Tách nhóm Axua
Khi tách các khâu thì áp lực khớp động trở thành ngoại lực tác dụng lên các khâu.
+ Khâu 2: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅32
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
+ Khâu 3: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 , ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 (𝑅
03 : lực do giá tác động lên khâu 3)
+ Khâu 4: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
+ Khâu 5: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅45 , ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐸 , ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 (𝑅
05 : lực do giá tác động lên khâu 5)
* Phương trình cân bằng cho khâu 4:

Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 = 0
(2.10)
{
⃗⃗𝑖 ) = 𝑅24 . ℎ1 + 𝑅54 .0 = 0
Σ 𝑀𝐸 (𝐹
(2.11)
Phân tích ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 thành 2 thành phần: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝜏 vuông góc DE và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝑛 // DE
𝜏
Thay vào (2) ta được ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24
. h1 = 0 ⇒
được: ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝑛 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 = 0 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝑛 = - ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54
24

24
𝜏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24

24

𝑛
= 0 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24
thay vào (2.10), ta

24

⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24 và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 cùng phương, ngược chiều.
Độ lớn 𝑅24 = 𝑅54
Do đó ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅45 có phương // DE
⇒ {

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

19

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Hình 2.7: Phân tích lực
* Phương trình cân bằng cho khâu 5:

⃗⃗𝑖 = 𝑅
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
Σ𝐹
(2.12)
45 + 𝑅05 + 𝑃𝐸 = 0
{
⃗⃗𝑖 ) = 𝑅45 .0 + 𝑅05 . 𝑥1 + 𝑃𝐸 . 0 = 0
Σ 𝑀𝐸 (𝐹
(2.13)
Từ (2.13) ⇒ x1 = 0. Vì ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 là lực của giá tác dụng lên khâu 5 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 đi qua
E và có phương ⊥ AE
Chiếu (2.12) lên phương AE ta được:
̂ + PE = 0 ⟺ R45 = PE ∕ cos 𝐴𝐸𝐷
̂ = 5600∕ cos 190 = 5922,675 N.
- R45 .cos 𝐴𝐸𝐷
Chiếu (3) lên phương ⊥ AE ta được:
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

20

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

̂ = 0 ⟺ R05 = R45 . sin 190 = 1928,235 N.
R05 - R45 .sin 𝐴𝐸𝐷
Phương ⊥ AE, chiều từ phải sang trái.
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅05 {
Độ lớn: 𝑅05 = 1928,235 N.
Phương // AE, chiều từ A → E
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅45 {
Độ lớn 𝑅45 = 5922,675 N
Phương // DE, chiều từ E → D
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅54 {
Độ lớn 𝑅54 = 𝑅45 = 5922,675 N.
Phương // DE, chiều từ D → E
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅24
{
𝑛
Độ lớn 𝑅24
= 𝑅54 R54 = 5922,675 N.
* Phương trình cân bằng cho khâu 2:
Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅32 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 = 0
(2.14)
{

⃗⃗𝑖 ) = − 𝑅12 . 𝑙𝐵𝐶 + 𝑅42 . ℎ2 = 0
Σ𝑀𝐶 (𝐹
(2.15)
𝜏
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Phân tích ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 thành 2 thành phần: 𝑅
12 vuông góc BC và 𝑅12 // BC.
Từ (6) ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅𝜏 .lBC + R42 .h2 = 0
12

Ta có:
Phương // DE, chiều từ E → D
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 {
Độ lớn 𝑅42 = 𝑅24 = 5922,675 N.
h2 = CI (với I là hình chiếu ⊥ của C lên DE)
⇒ h2 = 68,6037 . 0,003 = 0,206 (m).
⇒ Rτ12 =
𝜏
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
{

𝑅42. ℎ2
𝑙𝐵𝐶

=

5922,675.0,206
0,225

= 5422,538 N

Phương ⊥ 𝐵𝐶, chiều từ phải sang trái
𝜏
Độ lớn: 𝑅12
= 5422,538 N

* Phương trình cân bằng cho khâu 3:
Σ ⃗⃗𝐹𝑖 = ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 + ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 = 0
(2.16)
{
⃗⃗𝑖 ) = 𝑅23 .0 + 𝑅03 . 𝑥2 + 𝑃𝐶 . 0 = 0
ΣMC (𝐹
(2.17)
Từ (8) ⇒ x2 = 0. Vì ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 là lực của giá tác dụng lên khâu 3 ⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 đi qua C
và có phương ⊥ AC
Lấy (2.14) cộng (2.16) ta được:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗

⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗ = 0
𝑅12 + 𝑅
32 + 𝑅42 + 𝑅23 + 𝑅03 + 𝑃𝐶
𝜏
𝑛
⟺ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
+ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
+ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 + ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 = 0
(2.18)
𝜏 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑛
Phương trình (9) có ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
, 𝑅42 và ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 đã biết, còn 2 ẩn chưa biết là ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
và ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03
Do đó ta có thể xác định được bằng cách vẽ họa đồ lực:

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

21

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

- Chọn 1 điểm a bất kì, từ a vẽ véc tơ ⃗⃗⃗⃗
𝑎𝑏 biểu diễn cho 𝑝𝑐
⃗⃗⃗⃗ với ab = 54mm,
phương //AC, chiều từ C → A
⇒ Tỷ lệ xích của họa đồ lực 𝜇𝑃 =

𝑝𝑐
𝑎𝑏

=

5400
54

= 100 (N/mm)

- Từ b vẽ ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑐 biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅42 , bc = 59,22675 mm, phương //DE, chiều từ E → D.
𝜏
⃗⃗⃗⃗ biểu diễn cho ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
- Từ c vẽ 𝑐𝑑
𝑅12

, cd = 54,22538 mm, phương ⊥ 𝐵𝐶, chiều từ
phải qua trái.
𝑛
- Từ d vẽ ∆1 // BC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
.
- Từ a vẽ ∆2 ⊥ AC biểu diễn cho phương của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 .
𝑛
- Giao điểm e của ∆1 và ∆2 là điểm đầu của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
và điểm cuối của ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Từ (7): 𝑅
23 + 𝑅03 + 𝑃𝐶 = 0 nên từ họa đồ lực ⇒ 𝑏𝑒 biểu diễn cho 𝑅23

𝜇𝑃 = 100 (N/mm)
Hình 2.8: Họa đồ lực
Từ họa đồ lực (Hình 2.8), ta có:
⃗⃗⃗⃗
Phương, chiều theo 𝑑𝑒
𝑛
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
{

Độ lớn: Rn12 = 𝜇𝑃 . de = 100 . 76,3462 = 7634,62 N
Phương, chiều theo 𝑒𝑐
⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12 {
Độ lớn: R12 = 𝜇𝑃 . ec = 100 . 93,6463 = 9364,63 N
Phương ⊥ AC, chiều từ trái qua phải
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅03 {
Độ lớn: R03 = 𝜇𝑃 . ea = 100 . 3,4426 = 344,26 N

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

22

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗
𝑏𝑒
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅23 {
Độ lớn 𝑅23 = 𝜇𝑃 . be = 100 . 54,1921 = 5419,21 N
Phương, chiều theo ⃗⃗⃗⃗⃗
𝑒𝑏
⃗⃗⃗⃗⃗⃗

𝑅32 {
Độ lớn: 𝑅32 = 𝑅23 = 5419,21 N
Cùng phương, ngược chiều ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅12
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅21 {
Độ lớn: 𝑅21 = 𝑅12 = 9364,63 N
2.2.2. Tính mômen cân bằng:
2.2.2.1. Phương pháp phân tích lực:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Giả sử momen cân bằng 𝑀
𝑐𝑏 có chiều như hình vẽ
Phương trình momen cân bằng đối với điểm A:
Mcb – R21 . h3 = 0 ⟺ Mcb = R21 . h3
= 9364,63 . 21,3264. 0,003 = 599,14 Nm
(h3 là hình chiếu ⊥ của A lên đường thẳng 𝛿1
qua B và // ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅21

Hình 2.9: Momen cân bằng

⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⇒ Mcb > 0 ( chứng tỏ 𝑀
𝑐𝑏 cùng chiều 𝜔1 )
Tách khâu dẫn ra khỏi giá, phương trình cân
bằng cho khâu 1:
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗

𝑅
01 + 𝑅21 = 0 ⟺ 𝑅01 = - 𝑅21
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Phương //𝑅
21 ngược chiều 𝑅21
⇒ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝑅01 {
Độ lớn: 𝑅01 = 𝑅21 = 9364,63 N
2.2.2.2. Phương pháp di chuyển khả dĩ:
Từ tâm họa đồ vận tốc, kẻ phương các lực ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 , ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐸
rồi chiếu các vận tốc ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶 , ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸 tương ứng trên phương lực
tác dụng. Ta có phương trình momen cân bằng trên khâu
dẫn:
Mcb . 𝜔1 + PC . VC . cos𝜑1 + PE . VE . cos𝜑2 = 0
⇒ Mcb = −
=−

𝑃𝐶 .𝑉𝐶.cos𝜑1 + 𝑃𝐸.𝑉𝐸 .cos𝜑2
𝜔1

Hình 2.10: Hình chiếu vectơ vận tốc

5400.5,6094.𝑐𝑜𝑠1800 +5600.14,7605𝑐𝑜𝑠1800
60𝜋

⇒ Mcb = 599,216 (Nm)
⃗⃗⃗⃗𝐸 )
(Với 𝜑1 , 𝜑2 là góc hợp bởi ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐶 và ⃗⃗⃗⃗
𝑃𝐶 ; ⃗⃗⃗⃗
𝑉𝐸 và 𝑃
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⇒ Mcb > 0 ( chứng tỏ 𝑀
𝑐𝑏 cùng chiều 𝜔1 )

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

23

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM
3.1. Quy luật gia tốc của cần đẩy:

Hình 3.1: Quy luật gia tốc
- Hành trình cần đẩy của cam s = 6mm.
- Góc áp lực của cấu cam cần đẩy đáy bằng 𝛼 = 100 .
- Các góc định kỳ: 𝜑đ𝑖 = 𝜑𝑣ề = 350 ; 𝜑𝑥𝑎 = 50 ÷ 150
3.2. Lập đồ thị biểu diễn các quy luật chuyển động của cần:
Bằng phương pháp tích phân đồ thị, từ đồ thị

𝑑𝑠
𝑑𝜑

𝑑2 𝑠
𝑑𝜑2

(𝜑) ta nhận được đồ thị

(𝜑) và đồ thị s (𝜑). Ta chọn tỷ lệ xích trên trục 𝜑 𝑙à:

𝜋
80180
𝑟𝑎𝑑
𝜇𝜑 =
= 0,00873 (
) trên cả 3 đồ thị.
160
𝑚𝑚

Các bước tiến hành tích phân đồ thị:
- Trên trục Ο𝜑 của đồ thị

𝑑2 𝑠
𝑑𝜑2

(𝜑) ta chia các đoạn O𝑥1 , 𝑥1 𝑥2 , 𝑥1 𝑥2 …

𝑥𝑛−1 𝑥𝑛 có độ dài bằng nhau và bằng 5 mm.
Chọn điểm P nằm bên trái 𝑂𝜑 với 𝑃𝑂 = h1 = 30mm.
Đồ thị

𝑑2 𝑠
𝑑𝜑2

(𝜑) cắt các đường dóng xi lần lượt tại các điểm Ai. từ trung

điểm của các đoạn 𝐴𝑖−1 𝐴𝑖 vẽ các đường thẳng cắt trục
GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

24

𝑑2𝑠
𝑑𝜑2

tại các điểm ai.
HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU


Trường Sỹ quan KTQS

Đồ án môn học Nguyên lý máy

Nối P với 𝑎𝑖 ta được các đoạn P𝑎𝑖
- Trên hệ trục của đồ thị

𝑑𝑠
𝑑𝜑

ta vẽ đồ thị

𝑑𝑠
𝑑𝜑

(𝜑) như sau:

Từ 𝑂1 các đường thẳng // 𝑃𝑎1 cắt đường dóng x1 tại B1, từ B1 vẽ đường
thẳng // 𝑃𝑎2 cắt đường dóng x2 tại B2. Cứ tiếp tục như vậy ta xác định được các
𝑑𝑠

điểm Bi của đồ thị

𝑑𝜑

(𝜑). Nối 𝑂2 𝐵1 , 𝐵1 𝐵2 ,… 𝐵𝑛−1 𝐵𝑛 ta được đồ thị

Sau khi vẽ được đồ thị

𝑑𝑠
𝑑𝜑

𝑑𝑠
𝑑𝜑

(𝜑)

(𝜑) ta tiến hành tích phân đồ thị này thu được đồ

thị s (𝜑). Chọn điểm P1 nằm trên trục 𝑂2 𝜑 về phía trái với P1O1= H1 = 15mm.
Thực hiện tương tự như trên ta xác định được các điểm Ci trên đồ thị s (𝜑). Nối
các điểm 𝑂2 𝐶1 , 𝐶1 𝐶2 ,… 𝐶𝑛−1 𝐶𝑛 ta được đồ thị s (𝜑).

Gọi h là tung độ lớn nhất trên đồ thị s (𝜑), ta có tỷ lệ xích của trục s là:
𝜇𝑠 =
trục

𝑠
𝑠𝑚𝑎𝑥
𝑑𝑠
𝑑𝜑

=

6

𝑚𝑚

44,64

= 0,1344 (

là: 𝜇 𝑑𝑠 =
𝑑𝜑

𝑚𝑚

𝜇𝑠
𝐻2. 𝜇𝜑

Tỷ lệ xích trục

𝑑2 𝑠

𝑑𝜑2

𝜇 𝑑𝑠

𝜇 𝑑2 𝑠 =
𝑑𝜑2

𝑑𝜑

ℎ1. 𝜇𝜑

=

=

). Theo quan hệ tích phân đồ thị ta có tỷ lệ xích

0,1344
40.0,00873

= 0,385 (

𝑚𝑚

𝑚𝑚.𝑟𝑎𝑑

).

là:
0,385

40.0,00873

= 1,1 (

𝑚𝑚

𝑚𝑚.𝑟𝑎𝑑 2

).

Hình 3.2: Đồ thị gia tốc

GVHD: HUỲNH ĐỨC THUẬN

25

HVTH: ĐẶNG BÁ LƯU