Bài tập lớn nguyên lý máy - P4: Hướng dẫn bài tập lớn

Hớng dẫn giải bài tập lớn Nguyên lý máy - Bài tập số 1 - Phân tích động học và phân tích lực cơ cấu phẳng
4
Hớng dẫn bàI TậP LớN Nguyên lý máy - bài tập số I
nội dung : Phân tích động học và phân tích lực cơ cấu phẳng
******
Tài liệu tham khảo
[1] Nguyên lý máy. Đinh Gia Tờng, Trần Doãn Tiến, Nguyễn Xuân Lạc. Nhà xuất bản Đại học và Trung học
chuyên nhgiệp, Hà nội 1970.
[2] Bài tập Nguyên lý máy. Phan Văn Đồng, Tạ Ngọc Hải. Nxb Khoa học và Kĩ thuật 2002.
[3] Bài giảng Nguyên lý máy, Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật, Trờng Đại học Bách khoa Đà Nẵng, Lu hành nội
bộ, 2008

CÂU I : XáC Định các kích thớc còn lại của cơ cấu
Cơ cấu máy bào ngang là cơ cấu phẳng toàn khớp thấp, gồm 6 khâu, 7 khớp thấp, bậc tự do của cơ cấu W = 1.
Việc xác định các kích thớc còn lại của cơ cấu là một bài toán dựng hình đơn giản.
Trình tự tiến hành :
Phơng án A : Từ biểu thức của hệ số về nhanh :
0
0
180
180
K


+
=



Góc lắc

của khâu 3 (góc giữa hai vị trí
biên của cơ cấu culít. Từ

, dựng hai vị trí biên của khâu 3. Đặt hành trình H vào

kích thớc l
CD
, b và c


2
bc
a
+
=



2
AC
a
l =


l
DE
=0.25.l
CD
.
Cách xác định l

AB
: Từ A hạ
,
AB
và
,,
AB
vuông góc với hai vị trí biên của khâu 3

,,
AB
AB AB
ll l==

Phơng án B : Từ
0
0
180
180
k


+
=



Góc lắc

của khâu 3. Từ

, dựng 2 vị trí biên của khâu 3. Đặt H vào


l
CD
, b và c


2
bc
a
+
=



2
AC
a
l =
. Các xác định l
AB
tơng tự nh phơng án A.
Phơng án C : Từ
0
0
180
180
k

+
=



Góc lắc

của khâu 3. Từ

dựng hai vị trí biên của khâu 3. Đặt hành trình
H vào

a


2
AC
a
l =
.
Các xác định l
AB
tơng tự nh phơng án A.
Ghi chú : Khi dựng hình, ta dùng tỷ xích là :
L
à=
(đoạn biển diễn hành trình H/hành trình H). Các kích thớc l
CD

, b,
c, l
AB
đợc xác định bằng cách đo các kích thớc này trên bản vẽ và sau đó nhân với tỷ xích
L
à
).
CÂU II : Vẽ HOạ Đồ VậN TốC Và GIA TốC của cơ cấu
Trình tự tiến hành :
1) Dựng hoạ đồ cơ cấu :
Hoạ đồ cơ cấu là hình vẽ biểu diễn vị trí tơng đối của các khâu ứng với một vị trí của khâu dẫn AB.
Dựng hoạ đồ cơ cấu ứng với vị trí đã cho của khâu dẫn AB. Họa đồ cơ cấu đợc vẽ với tỉ xích :
[]
AB
L
l
m/mm
AB
à=

2) Bài toán vận tốc : Phơng trình vận tốc nh sau :
Phơng án A :
3232BBBB
VVV=+
GGG
(1)
EDED
VVV=+
G GG
(2)

Với
21
BB
VV AB=
GG
;
211
BB AB
VV l

==
;
32
//
BB
VCD
G
;
3
B
VCD

G
;
ED
VDE
G
;
E
V

G
nằm ngang
Từ phơng trình (1), vẽ hoạ đồ vận tốc, suy đợc
3
B
V
G



D
V
G
bằng định lý đồng dạng thuận :
3
D
B
VCD
CB
V
=
G
G

Từ phơng trình (2), tiếp tục vẽ hoạ đồ vận tốc, suy đợc
E
V
G

Phơng án B :

3232BBBB
VVV=+
GGG
(1)
5454D DDD
VVV=+
G GG
(2)
Với
21BB
VV AB=
GG
;
211BB AB
VV l

==
;
32
//
BB
VCD
G
;
3B
VCD
G
;
54D D
V

G
thẳng đứng;
E
V
G
nằm ngang
Từ phơng trình (1), vẽ hoạ đồ vận tốc, suy đợc
3B
V
G



43D D
VV=
G G
bằng định lý đồng dạng thuận
3
3
D
B
V
CD
CB
V
=
G
G

Từ phơng trình (2), tiếp tục vẽ hoạ đồ vận tốc, suy đợc

E
V
G

Hớng dẫn giải bài tập lớn Nguyên lý máy - Bài tập số 1 - Phân tích động học và phân tích lực cơ cấu phẳng
5
Phơng án C :
3232BBBB
VVV=+
GGG
(1)
54343D DDDD
VVVV==+
G GGG
(2)
Với
21BB
VV AB=
GG
;
211BB AB
VV l

==
;
32
//
BB
VCD
G

;
3B
VCD
G
;
43
//
DD
VCD
G
;
5D
V
G
nằm ngang
Từ phơng trình (1), vẽ hoạ đồ vận tốc, suy đợc
3B
V
G



3E
V
G
bằng định lý đồng dạng thuận :
3
3
D
B

V
CD
CB
V
=
G
G

Từ phơng trình (2), tiếp tục vẽ hoạ đồ vận tốc, suy đợc
E
V
G

Tỉ xích của hoạ đồ vận tốc:
[]
AB
V
V
m/s.mm
pb
à=

b
2
k
B3B2
n
B3
b
3
d
n
ed
e

Hoạ đồ gia tốc - Phơng án A

Hoạ đồ cơ cấu - Phơng án A

C

A
B
D
E
1
2
3
4
5
B
B
H

p
b
1
= b
2
b
3
d

e

Hoạ đồ vận tốc - Phơng án A

Hớng dẫn giải bài tập lớn Nguyên lý máy - Bài tập số 1 - Phân tích động học và phân tích lực cơ cấu phẳng
6

2) Bài toán gia tốc :
Phơng trình gia tốc nh sau :
Phơng án A :
3 3 3 2 32 32
tn r k
BB B BBBBB
aaaaa a+==+ +
GG G GG G
(1)
nt
EDEDED
aaa a=+ +
GGG G
(2)
Với :
21BB
aa=
GG
;
2
211BB AB

aa l

==
;
1
B
a
G
hớng từ B về A;
32
//
r
BB
aCD
G
;
32 3 32
2.
k
BB BB
aV

=
,
3
3
B
CB
V
l

=
; chiều của
32
k
BB
a
G
là chiều của
32BB
V
G
quay 90
0
theo chiều
3

; chiều của
3

suy từ chiều của
3B
V
G
;
2
3
3
n
B

B
CD
V
a
l
=
;
3
n
B
a
G
hớng từ
B về C;
3
t
B
aCB
G
;
E
a
G
nằm ngang.
Từ (1), vẽ hoạ đồ gia tốc, suy đợc
3B
a
G

D
a
G
bằng định lý đồng dạng thuận :
3
D
B
aCD
aCB
=
G
G

Từ (2), tiếp tục vẽ hoạ đồ gia tốc, suy đợc
E
a
G



4
2
1
5

C
B
D
H

A
3
x
x
Ha c cu Phng ỏn B
p
b
1
= b
2
b
3
d
3
= d
4
d
5
Ha vn tc Phng ỏn B
Ha gia tc Phng ỏn B
b
1
= b
2

k
B3B2
n
B3
b

3
d
3
d
4
= d
5
Hớng dẫn giải bài tập lớn Nguyên lý máy - Bài tập số 1 - Phân tích động học và phân tích lực cơ cấu phẳng
7

Họa đồ cơ cấu :
Phơng án C
C
B B
A
B
D
5
4
3
2
1
H
Họa đồ gia tốc :
Phơng án C



b
1

= b
2
k
B3B2
b
3
n
B3
d
3
k
D4D3
p
b
1
= b
2
b
3
d
3
d
4
= d
5
Họa đồ vận tốc : Phơng án C


Hớng dẫn giải bài tập lớn Nguyên lý máy - Bài tập số 1 - Phân tích động học và phân tích lực cơ cấu phẳng
8

Phơng án B :
3 3 3 2 32 32
tn r k
BB B BBBBB
aaaaa a+==+ +
GG G GG G
(1)
5 4 54 54
rk
D DDDDD
aaa a=+ +
GGG G
(2)
Với :
21BB
aa=
GG
;
2
211BB AB
aa l

==
;
1B
a
G

hớng từ B về A;
32
//
r
BB
aCD
G
;
32 3 32
2.
k
BB BB
aV

=
,
3
3
B
CB
V
l

=
; chiều của
32
k
BB
a
G

là chiều của
32BB
V
G
quay 90
0
theo chiều
3

; chiều của
3

suy từ chiều của
3B
V
G
;
43D D
aa=
GG
;
54
0
k
DD
a =
G
;
54
r

D D
a
G
thẳng đứng;
5D
a
G
nằm ngang.
Từ (1), vẽ hoạ đồ gia tốc, suy đợc
3B
a
G



43D D
aa=
GG
bằng định lý đồng dạng thuận :
3
3
D
B
a
CD
aCB
=
G
G

Từ (2), tiếp tục vẽ hoạ đồ gia tốc, suy đợc
5D
a
G

Phơng án C :
3 2 32 32
rk
B B BB BB
aaa a=+ +
GGG G
(1)
5434343
rk
D DDDDDD
aaaa a==+ +
GGGG G

Với :
21BB
aa=
GG
;
2
211BB AB
aa l

==
;
1B

a
G
hớng từ B về A;
32
//
r
BB
aCD
G
;
32 3 32
2.
k
BB BB
aV

=
;
3
3
B
CB
V
l

=
; chiều của
32
k
BB

a
G
là chiều của
32BB
V
G
quay 90
0
theo chiều
3

; chiều của
3

suy từ chiều của
3B
V
G
;
43
//
r
DD
aCD
G
;
43 3 43
2.
k
D DDD

aV

=
; chiều của
43
k
D D
a
G
là chiều của
43D D
V
G
quay 90
0
theo chiều của
3

;
54D D
aa=
GG
nằm ngang.
Từ (1), vẽ hoạ đồ gia tốc, suy đợc
3B
a
G

3D
a
G
bằng định lý đồng dạng thuận :
3
3
D
B
a
CD
aCB
=
G
G

Từ (2), tiếp tục vẽ hoạ đồ gia tốc, suy đợc
54D D
aa=
GG

Tỉ xích của hoạ đồ gia tốc:
2
B
a
a
m/s .mm
b '

à=

Lp bng kt qu tớnh toỏn :
Phng ỏn A :

Thụng s Giỏ tr o trờn bn v (mm) Giỏ tr thc (m/s
hay m/s
2
)
V
B3

V
D

V
E

a
B3

a
D

a
E

Phng ỏn B v C :

Thụng s Giỏ tr o trờn bn v (mm) Giỏ tr thc (m/s
hay m/s
2
)
V
B3

V
D3

V
E

a
B3

a
D3

a
E