Thuyết minh đồ án môn học Bộ môn Nguyên lý - Chi tiết máy

Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy
LỜI NÓI ĐẦU
rong thời đài ngày nay nền khoa học tiên tiến đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế
giới trong đó ngành công nghiệp đóng một vai trò rất quan trọng, các hệ thống máy móc
ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sức người, để tạo ra được những máy móc
ngày càng hoàn thiện và hiện đại hơn thì bộ môn Nguyên lý máy đóng vai trò rất quan trọng.
Với một nền công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì chúng ta phải chế tạo được ra các
thiết bị máy móc, công cụ để đáp ứng cho mọi ngành sản xuất.
Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập lớn là một khâu rất quan trọng trong quá
trình học tập và nghiên cứu môn học Nguyên lý máy, nó giúp cho người sinh viên hiểu sâu
và đúc được những kiến thức cơ bản của môn học.
Qua thời gian học tập, nghiên cứu lý thuyết và thực tế em đã được giao đề tài thiết kế
“Cơ cấu dẫn động băng tải lắc”. Với đề tài này qua một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu
tài liệu kết hợp với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Quý Đạc và các thầy cô trong tổ
môn đến nay về cơ bản đồ án của em đã hoàn thành.
Mặc dù trong thời gian khá dài em đã nghiên cứu kỹ nhưng do kiến thức còn hạn chế
nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót.
Vậy em rất mong được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để cho đề tài cũng như
môn học của em được hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!.
Thái Nguyên, ngày . . . tháng . . . năm 2002
Sinh viên
Nguyễn Thanh Sơn
I) CƠ CẤU DẪN ĐỘNG BĂNG TẢI LẮC :
Phân tích lược đồ cơ cấu chính.
Cơ cấu gồm 5 khâu,cơ cấu chính của hai tay quay con trượt là cơ cấu tổng hợp từ cơ cấu
4 khâu bản lề và cơ cấu tay quay con trượt.
Công dụng của cơ cấu 2 tay quay con trượt là biến chuyển của bộ phận dẫn động thành bộ
phận tịnh tiến của bộ phận công tác.
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB

Trang 1
A
B
01
02
C
Pc
1
2
3
4
5
01
02
B
C
2
3
1
4
5
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy
Đặc điểm của chuyển động và ta phải thiết kế quay toàn vòng đều với vận tốc góc , truyền
chuyển động cho khâu 4 (thanh truyền). và biến chuyển động quay toàn vòng thành chuyển
động tịnh tiến của khâu 5.
Lược đồ cơ cấu chính:
Tính bậc tự do của cơ cấu : w=3n-(2P
5
+P

4
)+R-S
n:số khâu động ; S:số bậc tự do thừa;
P4:số khớp cao loại 4; R:số ràng buộc thụ động;
P
5
:số khớp loại 5;

⇒
cơ ấu có một bậc tự do.
Tách nhóm Axua:
Tổng hợp cơ cấu chính và vẽ hoạ đồ vị trí.
a = 26mm; b = 30mm; ϕ = 260

;
n
1
= 75(vg/phút); ω
3min
= 3rad/s;
Để xác định kích thước các cơ cấu ta dựa vào dữ liệu đầu bài:
AB = l
2
: kích thước khâu 2
BO
2
= l
3
: kích thước khâu 3
l

0
= o
1
o
2
=
22
ba +
= 39,7mm .
Xác định l
2
, l
3
ta dựa theo điều kiện quay toàn vòng của cơ cấu 4 khâu bản lề : O
1
AO
2
B.
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 2
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy
Điều kiện quay toàn vòng của khâu 1
l
0
+l
1
≤
l
2

+l
3

10
LL −
≥
32
LL −
Điều kiện quay toàn vòng của khâu 3
l
0
+l
3
≤
l
1
+l
2

30
LL −
≥
21
LL −
Từ hai điều kiện đó ta tìm được:
l
2
= 56mm, l
3
= 80mm,

λ =
BO
L
BC
L
2
=
3
4
L
L
= 7
⇒
l
4
= 7l
3
= 560 mm
Vẽ hoạ đồ : chọn tỷ lệ sích:

µ
l
=
AO
AO
L
1
1
=
40

09,0
= 0,00225m/mm
Đoạn biểu diễn các khâu trên hoạ đồ:
AB =
00225,0
144,0
=64mm; O
2
B = 60mm;
A = 18mm; B = 22m;
BC = 6,5O
2
B =390mm;
II) HOẠ ĐỒ VẬN TỐC:
Biết : ω
1
=
30
n
π
= 7.85 rad/s.
Lập phương trình:
2
B
V
=
2
A
V
+

22
AB
V
(1)
Trong đó:

2B
V

vuông góc với O
2
B biết phương chưa biết giá trị;
2
A
V

phương vuông
góc với O
1
A, chiều ω
1
,có giá trị
V
A1
= V
A2
= ω
1
l
01A

=0,51m/s
22
AB
V
có phương vuông góc với B
2
A
2
,giá trị chưa biết
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 3
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy

4
C
V
=
4
B
V
+
44
BC
V
(2)
Trong đó:


4

B
V
=
2
B
V
=
3
B
V

đã biết theo phương trình (1)

44
BC
V

phương vuông góc với C
4
B
4
,chưa biết giá trị.
Chọn tỉ lệ xích: µ
v
= ω
1
.
µ
l
=0,0073m/mms

Cách vẽ :
Gọi p là tâm vận tốc tức thời. Từ tâm p kẻ pa
1
=70mm phương vuông góc O
1
A, chiều
ω
1
, từ đầu mút a
1
kẻ đoạn thẳng m có phương vuông góc với AB. Từ p kẻ đoạn thẳng n
phương vuông góc O
2
B ,chiều ω
3
khi đó giao của m và n tại điểm đó chính là điểm b1 ≡ b2.
Với điểm c : từ tâm phương vuông góc ta kẻ đường thẳng l theo phương ngang biểu diễm
C
V
, Từ mút b
1
kẻ đường thẳng kcó phương vuông góc với CB biểu diễn
CB
V
. Giao của l
và k là c4 ≡ c5,theo cách tương tự ta vẽ hoạ đồ cho các vị chí còn lại . Kích thước các đoạn
biểu diễn trên hoạ đồ đem nhân với µ
v
.
Vận tốc các khâu :

V
B
= µ
v
.pb; V
C
= µ
v
.pc;
V
BA
= µ
v
.ba; V
CB
= µ
v
.cb;
Vận tốc góc các khâu:
ω
2
=
AB
BA
L
V
; ω
3
=

BO
B
L
V
2
;

ω
4
=
CB
CB
L
V
;
Lập bảng trị số các đoạ biểu diễn vận tốc và vận tốc góc:
vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9
pa12 70 70 70 70 70 70 70 70 70
pb234 287.7 91.2 47.3 44.5 56 57.8 68.5 77.8 81.8
pc45 0 90 34.5 19.4 3.3 0 28.9 67.4 81.4
bc 287.7 6.6 28.7 38.7 55.8 57.8 61.1 31 25.2
ab 231.9 106.7 69.6 52 34.1 31.9 20 32 13.8
V
A
5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1 5.1
V
B
2.1 0.666 0.345 0.325 0.409 0.422 0.5 0.568 0.594
V
C

0 0.657 0.252 0.142 0.024 0 0.211 0.492 0.594
V
AB
1.693 0.779 0.508 0.38 0.249 0.5477 0.233 0.234 0.101
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 4
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy
vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9
V
CB
2.1 0.048 0.21 0.283 0.407 0.422 0.446 0.226 0.184
ω
2
(rad)
30.232 13.911 9.071 6.786 4.446 9.786 4.161 4.179 1.804
ω
3
(rad)
26.25 8.325 4.313 4.063 5.113 5.275 6.25 7.1 7.425
ω
4
(rad)
3.75 0.086 0.375 0.505 0.727 0.754 0.796 0.404 0.329
III) VẼ HOẠ ĐỒ GIA TỐC :
Tại các vị trí khác nhau phương trình véc tơ hoàn toàn giống nhau nên ta vẽ hoạ đồ gia
tốc cho hai vị trí là vị trí 4 và 8.
1) Tính toán cho vị trí 4.
Lập phương trình gia tốc :

1
A
a
=
n
A
a
1
+
t
A
a
1
=
2A
a
(3)
Trong đó
n
A
a
1
có phương AO
1
,chiều từ A→O
1
,vì khâu quay đều ω
1
= const →
t

A
a
1
= 0
;→có giá trị
==
n
A
a
A
a
11
ω
1
2
.l
O1A
=61,6225.0,065=4.005 m\
2
s

2
B
a
=
n
A
a
2
+

t
A
a
22
B
+
n
AB
a
22
(4)

2
B
a
=
t
a
2
B
+
n
B
a
2
=
3
B
a
=

4
B
a
Trong đó
n
a
22
AB
có phương chiều từ B→A
Giá trị được xác định theo biểu thức

n
AB
a
22
= ω
2
2
.l
AB
= (6.786)
2
.0,056=2,579 m\
2
s
;

t
A
a

22
B
có phương vuông góc với AB và giá trị chưa xác định

t
AB
a
22
= ξ
2
.l
AB
2
B
a
có phương vuông góc với O
2
B có chiều phụ thuộc chiều ω
3
giá trị xác định
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 5
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy

22
B
n
a
B

a =
= ω
3
2
.l
O2B
= (4.063)
2
.0,08 = 1,321 m\
2
s
;

4
C
a
=
t
BC
a
BC
n
a
B
a
44
44
4
++
=

5
C
a
(5)
Trong đó:
4
C
a
có phương ngang là phương con trượt,
44
bc
n
a
có phương chiều B→C và
có giá trị:

n
BC
a
44
= ω
4
2
. l
BC
= (0,505)
2
.0,56

= 0,143 m\

2
s
;

t
bc
a
44
có phương vuông góc với BC và có chiều phụ phuộc chiều ε
4
giá trị chưa biết
t
BC
a
44
=
44
BC
l
.ε
4
Chọn tỷ lệ xích: µ
a
=ω
1
2
.µ
l
=(7.85)
2

.0,00093=0,0573
Đoạn biểu diễn thực trên bản vẽ:
n
B
=
a
n
B
a
µ
=
0,0573
1.321
= 23 mm,
n
BA
=
a
n
BA
a
µ
=
0.0573
2.579
= 45 mm,
n
CB
=
a

n
CB
a
µ
=
0.0573
0.143
=2.5 (mm)
Tịnh toán cho vị trí 8.

n
AB
a
22
=ω
2
2
.l
AB
=(4,179)
2
.0,056=0.978 m\
2
s

2
2
B
n
a

B
a =
= ω
3
2
.l
O2B
= (7,1)
2
.0,08=4,033 m\
2
s

n
BC
a
44
= ω
4
2
. l
BC
= (0,404)
2
.0,56

= 0,0914 m\
2
s
Đoạn biểu diễn thực trên bản vẽ:

SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 6
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy
n
B
=
a
n
B
a
µ
=
0,0573
4,033
= 70,4 mm
n
BA
=
a
n
BA
a
µ
=
0,0573
0,978
= 17,1 mm,
n
BC

=
a
n
CB
a
µ
=
0,0573
0,0914
= 1.6 mm
Đoạn biểu diễn gia tốc các điểm trên các khâu tại hai vị trí số 4 và số 8
Vị TRí
πa’
1-2
πb’
3-4-5
πc’
4-5
a
2
’b
2
’ b’
4
c’
4
πs’
2
πs’
3

πs’
4
4 70 24,4 14,8 50 18,4 46,1 12,2 17,9
8 70 85,6 76,9 151,9 45,7 18,6 42,8 78,1
Vị TRí a
A1-2
a
B2-3-4
a
C4-5
a
AB
a
BC
a
S’2
a
S’3
a
S’4
4 4,01 1,4 0,85 2,87 1,05 2,64 0,7 1,03
8 4,01 4,9 4,4 8,7 2,62 1,07 2,45 4,47
IV) HOẠ ĐỒ LỰC.
Những phản lực cần xác định là :phản lực R
05
tạI khớp trượt o; phản lực R
45
(hoặc R
54
) tạI

chốt pistông (c) ,R
234
tạI B ,R
12
(R
21
) tạI khớp quay A,phản lực R
51
tạI khớp quoay O . Cơ cấu
đang xét có 1 bậc tự do và gồm 2 nhóm loại 2:là ( 4-5) , (2-3) , khâu dẫn 1.
P
C
= 950 N ;
G
1
= q.L
1
= 350000.0,09 = 27750 N
G
2
= q.L
2
= 350000 .0,056 = 19600 N;
G
3
= q.L
3
= 350000 .0,08 = 28000 N;
G
4

= q.L
4
= 350000.0,56 = 196000 N;
G
5
= 4G
4
= 4.196000 = 784000 N;
m
2
=
g
G
2
= 1960 (kg); m
3
=
g
G3
= 2800 (kg);
m
4
=
g
G
4
=19600 (kg); m
5
=
g

G
5
=78400 (kg).
a) Phân tích lực tại vị trí số 4:
Đặt lực :
Lực cản kỹ thuật đặt tạI khâu 5 .
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 7
Thuyết minh đồ án môn học  Bộ môn Nguyên
lý - Chi tiết máy
Trọng lượng các khâu G
3
, G
2
,

G
4
,

G
5
đặt tạI trọng tâm các khâu,
Khối lượng các khâu : m
2
;m
3
;m
4
;m

5

Lực quán tính : Lực quán tính của thanh truyền BC (do chuyển động song phẳng):P
q4
có trị
số
P
q4
=m
4
. a
s’4
=19600.1,03=20188(N)
Đặt tại T là giao đIểm giữa đường thẳng kẻ qua K và song song với véc tơ πs’
2
trên hoạ
đồ gia tốc và đường thẳng kẻ qua s
2
song song với véc tơ πa’
(
 → → → +=
4
4
4
4
B
s
a
A
a

s
a
)
Cách xác định tâm va đập K:
Chọn đIểm B làm cực
BK
4
= BS
4
+
4
.
4
4
BSm
S
J
=
( )
BCm
BCm
4
.12
2
.
4
.2

=
6

BC
=602,2/6 = 100,4 mm
Xác định áp lực khớp động :
Tách nhóm Axua 4-5 , đặt các lực P
c
,G
5
, P
q5
,G
4
, P
q4
,kẻ phương R
05
,áp lực khớp động R
234
tạI
B được phân ra làm hai thành phần
R
t
234
và R
n
234
.để tính R
t
234
ta tách riêng khâu 4 và lấy mô men với điểm C .
R

t
234
=
BC
H
q
PHG
2
.
41
.
4
+
=
560
54,299.19600084.20188 +

=111558,7 N
Vậy phương trình lực của nhóm 4-5 là :

∑
45
p
=
 →
05
R
+
 →
C

P
+
 →
5
G
+
 →
5
P
+
 →
4
G
+
 →
t
R
234
+ +
 →
n
R
234
Vẽ hoạ đồ lực và ta xác định được R
05
,R
n
234
, R
234

,
Để xác định R
54
ta dựa vào phương trình cân bằng lực riêng của khâu 4.
 → → → → +++
2344
4
54
R
q
P
G
R
= 0
Với tỷ lệ xích:µ
p
=1900 N/mm
SVTH: Nguyễn thanh Sơn - Lớp K35MB
Trang 8