Bài tập lớn nguyên lý máy

Trường ĐH GTVT Khoa Cơ Khí
BÀI TẬP LỚN
NGUYÊN LÝ MÁY
******************
I> Nội dung
1. Phân Tích cấu tạo và phân loại cơ cấu:
Tính Bậc tự do của cơ cấu, tách nhóm phân tích cấu trúc cơ cấu, phân loại cơ cấu.
2. Phân tích động học cơ cấu:
Xác định vị trí cơ cấu ứng với 12 vị trí của khâu dẫn, quỹ đạo của điểm T thuộc cơ cấu.
Xác định vận tốc và gia tốc của các điểm đặc trưng của cơ cấu, vận tốc góc và gia tốc
góc của các khâu tại 2 vị trí của khâu dẫn ứng với
21
,
ϕϕ
.
3. Phân tích lực cơ cấu:
Xác định lực quán tính, mômen lực quán tính và hợp lực quán tính của các khâu thuộc
cơ cấu tại 2 vị trí của khâu dẫn ứng với
21
,
ϕϕ
.
Xác định áp lực lên các khớp động và lực cân bằng cần đặt lên khâu dẫn của cơ cấu tại
2 vị trí của khâu dẫn ứng với
21
,
ϕϕ
.
II> Đề Bài
1. Khâu dẫn – tay quay OA quay đều.
2. Trọng lượng các khâu tính theo chiều

dài: G/l = 500N/m
3. Trọng tâm của các khâu đặt tại điểm giữa
các khâu.
4. Trọng lượng con trượt bằng ½ trọng
lượng tay quay.
5. Mômen quán tính các khâu đối với trục đi qua trọng tâm các khâu :
2
..15,0
ii
lmJi
=
6. Với: l
OA
= 200 mm; l
AC
= 750 mm; l
AT
= 400 mm; l
CO1
= l
O1D
= 300 mm; l
BD
= 500
mm; a = 250 mm; b = 750 mm; c = 250 mm;
30;0
21
==
ϕϕ
; n

1
= 700 vòng/ phút.
Mai Văn Tiên Lớp TĐHTK Cơ khí
1
Trường ĐH GTVT Khoa Cơ Khí
III> Bài làm
1. Phân Tích cấu tạo và phân loại cơ cấu:
a. Tính bậc tự do của cơ cấu:
Ta có công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng là: W = 3n – (2K
T
– K
C
- r) –S
Với n: là số khâu động
K
T
: Số khớp thấp
K
C
: Số khớp cao
r: Số rằng buộc trùng.
S: Số bậc tự do thừa.
Trong trường hợp này ta có:
r = 0; S = 0; n = 5; K
T
= 7; K
C
= 0;
10)007.2(5.3
=−−−−=⇒

W
Vậy bậc tự do của cơ cấu này bằng 1.
b. Tách nhóm phân tích cấu trúc cơ cấu, phân loại cơ cấu:
chọn khâu 1 làm khâu dẫn ( Hình 1). tách phần còn lại. (Hinh 2)


Hình 1
Hìn
h 2
Nhóm tĩnh định loại II
Nhóm tĩnh định loại II
Như vậy cơ cấu thuộc loại II.
Mai Văn Tiên Lớp TĐHTK Cơ khí
2
Trường ĐH GTVT Khoa Cơ Khí
2. Phân tích động học cơ cấu:
A. Xác định vị trí cơ cấu ứng với 12 vị trí của khâu dẫn, quỹ đạo của điểm T thuộc cơ
cấu.
Mai Văn Tiên Lớp TĐHTK Cơ khí
3
Trường ĐH GTVT Khoa Cơ Khí
B. Xác định vận tốc và gia tốc của các điểm đặc trưng của cơ cấu, vận tốc góc và gia
tốc góc của các khâu tại 2 vị trí của khâu dẫn ứng với
21
,
ϕϕ
.
• Với
30
=

ϕ
:
1. Vận tốc:
-) Chọn tỷ lệ xích vận tốc
mm
sm
2.0=
µ
-) Lấy P làm gốc.
-) Ta có:
6533,14
60
2.
.2,0.
1
===
π
ω
n
lv
OAA
(m/s)
-)
Pa
biểu diễn vận tốc điểm A.

Pa
có phương vuông góc với OA chiều theo chiều của
1
ω

.

2667,73=Pa
mm.
-)
ACAC
vvv +=
với
C
v
có phương vuông góc DC.
AC
v
có phương vuông góc với AC.
Từ a kẻ ∆
AC
chỉ phương của
CA
v
, từ P kẻ ∆
C
chỉ phương của
C
v
. ∆
AC
cắt ∆
C
ở c.
vậy

Pc
biểu diễn vận tốc điểm C.
Ta có vận tốc điểm D có độ lớn bằng vận tốc điểm C, cùng phương ngược chiều với
vận tốc điểm C.
-)
DBDB
vvv
+=
với
D
v
có phương vuông góc DC.
BD
v
có phương vuông góc với DB.
Từ d kẻ ∆
DB
chỉ phương của
BD
v
, từ P kẻ ∆
B
chỉ phương của
B
v
. ∆
DB
cắt ∆
B
ở b.

vậy
Pb
biểu diễn vận tốc điểm B.
-) Ta có
5842,59== PdPc
mm.
91684,11
5
5842,59
===⇒
DC
vv
(m/s)
-)
7228,39
3,0
97684,11
3
==⇒
ω
(rad/s)
-) Ta có
3959,97=ac
mm.
47981,1953959,97 ==⇒
AC
v
(m/s)
Mai Văn Tiên Lớp TĐHTK Cơ khí
4

Trường ĐH GTVT Khoa Cơ Khí
-)
97221,25
75,0
47981,19
2
==⇒
ω
(rad/s)
-) Ta có
5225,49=Pb
mm.
9045,9
5
5225,49
==⇒
B
v
(m/s)
-) Ta có
0841,33=bd
mm.
61682,650841,33
==⇒
BD
v
(m/s)
-)
234,13
5,0

61682,6
4
==⇒
ω
(rad/s)
2. Gia tốc
-) Chọn tỷ lệ xích gia tốc
mm
sm
2
5=
µ

-) Lấy
π
làm gốc.
-) Ta có :
t
A
n
AA
aaa +=

Với
0=
t
A
a

6,1073.

2
1
===⇒
OA
n
AA
laa
ω
(m/s
2
)
a
π
biểu diễn gia tốc điểm A.
a
π
có phương trùng với OA chiều hướng từ A đến O.
72,214
=
a
π
mm.
ACAC
aaa
+=
mặt khác
n
C
t
CC

aaa +=

A
n
CA
t
CA
n
C
t
C
aaaaa ++=+⇒
37,473.
1
1
1
2
2
==








=
CO
C

CO
CO
C
n
C
l
v
l
l
v
a
(m/s
2
);
95,505.
2
2
==








=
CA
CA
CA

CA
CA
n
CA
l
v
l
l
v
a
(m/s
2
);
với
t
C
a
có phương vuông góc DC;
n
C
a
có phương trùng với DC, chiều hướng từ C
vào D.
t
CA
a
có phương vuông góc với AC;
n
CA
a

có phương trùng với CA, chiều hướng từ C
vào A.
Mai Văn Tiên Lớp TĐHTK Cơ khí
5