Bài tập lớn Nguyên lý máy
2
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
BỘ MÔN NGUYÊN LÝ - CHI TIẾT MÁY
BÀI TẬP LỚN
NGUYÊN LÝ MÁY
Giáo viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:DTA49-DH1
Hải Phòng năm:2009-2010
3
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
* Đề bài: Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
1. Các thông số cho trước.
n
S
D
STT
44
= r/ l
(vg/ph)
(mm)
(mm)
2800
175
1/ 4
152
1/85
Trong do n:vòng quay trục khuỷu
D: đường kính xilanh.
S: hành trình pittong.
max: gia tốc lớn nhất của biên
: hệ số không đề cho phép vận tốc khâu dẫn.
R: bán kính tay quay.
L: chiều dài tay quay.
2. Lược đồ chung của cơ cấu tay quay con trượt.
p
3
B
pmax
2
A
O
1
s
§ CT
§ CD
3. Các gia trị của khâu.
- Trọng lượng khâu 2: G2 = 90 (KG/m) x l (m)
- Trọng lượng khâu 3: G3 = 0,35G2
- Trọng tâm khâu 2 (S2): lAS = 0,35lAB
2
- Bán kính quán tính khâu 2: 22 = 0,17. lAB
- Áp suất lớn nhất: pmax = 50 KG/cm2
4
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
PHẦN I : PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
1.Tính bậc tự do, xếp loại cơ cấu:
Công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng
W = 3n- 2p5 - p4 + r +rth - wth
Trong đó:
n _ số khâu động. Trong động cơ đốt trong hai kì thì thực chất áp lực của
khí đốt cháy sinh công đẩy pít tông (khâu 3) trượt thông qua tay biên
(khâu 2). Khiến trục khuỷu (tay quay- khâu 1) quay, cơ cấu có ba khâu
động nên n = 3.
P5 _ Số khớp loại 5
Khâu 1 nối với giá bằmg khớp quay
Khâu 2 nối với khâu 1 bằng khớp quay
Khâu 2 nối với khâu 3 bằng khớp quay
Khâu 3 nối với giá bằng khớp trượt
Cả bốn khớp đều là khớp thấp loại 5 nên có p5 = 4.
p4 _ Số khớp loại 4. Cơ cấu không có khớp loại 4 nên p4 = 0.
r_ Số ràng buộc trùng, r = 0.
rth_ Số ràng buộc thừa, rth = 0.
Wth _ Số bậc tự do thừa, trong tất cả các khâu khi tham gia chuyển động
đều làm thay đổi cấu hình của cơ cấu nên không có chuyển động thừa.
Vậy số bậc tự do:
W = 3 3 - 2 4 - 0 + 0 + 0 - 0 = 1.
* Tách nhóm :
- Tách nhóm gồm khâu ( 2 và 3 ): nhóm tách ra có hai khớp chờ là A và khớp
trượt ở B . Cả hai khớp A, B có vị trí xác định khi cơ cấu chuyển động. Khớp trong
là khớp quay tại B, bậc tự do của nhóm tách là W = 3n -2p5 = 3. 2- 2 .3 = 0
3
B
2
A
Nhóm tách ra là nhóm Axua loại 2
O
1
- Cơ cấu còn lại là khâu dẫn 1 nối với giá bằng khớp quay:
5
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
KL: Cơ cấu động cơ đốt trong gồm một nhóm Axua loại 2 và một khâu dẫn
hợp thành nên cơ cấu thuộc loại 2.
2. Tính kích thước thực của cơ cấu:
Ta có OA = r
S 175
r
87,5(mm)
S: hành trình của pittông, do S = 2r nên
2
2
Có = r/l = 1/4 l = 4r = 4.87,5 = 350 (mm)
* Tính vận tốc góc khâu 1:
.n 3,14.2800
293,07(s1)
Ta lại có:
1
30
30
PHẦN II : PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC
1. Bài toán vị trí:
* Trình tự giải:
r
87,5
l
1,75
(mm/mm).
- Chọn tỉ lệ xích hoạ đồ vị trí
OA 50
- Vẽ vòng tròn tâm O bán kính OA = 50 mm, chia vòng tròn thành tám phần
bằng nhau, được xác định bởi mỗi điểm chia nên dược các điểm tương ứng la: A0,
A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7.
- Từ các điểm Ai làm tâm quay các cung tròn có bán kính là AB
lAB
350
AB
200(mm)
l 1,75
- Các cung này cắt theo phương trượt của piston yy tại các điểm tương ứng là
Bi. Tương ứng mỗi điểm Ai ta xác định các điểm Bi tương ứng. Nối các điểm Ai với
Bi ta được vị trí của cơ cấu tại các góc quay OAiBi.
i
- Vị trí trọng tâm của khâu 2 là S2 được xác định:
i
AiS2 = 0,35.AB = 0,35.200 = 70 (mm)
i
- Nối các S2 bằng đường cong trơn ta được quỹ đạo của S2 trong chu kì chuyển
động của cơ cấu.
Bài toán vị trí cơ cấu của động cơ hai kì được xác định bởi tám vị trí của khâu
dẫn sau những khoảng góc quay /4 trong một chu kì chuyển vị (một vòng quay của
khâu dẫn = 2). Xác định quỹ đạo của các điểm S2 trong chu kì chuyển động của
cơ cấu. Ta được hoạ đồ vị trí cơ cấu của động cơ hai kì như hình vẽ.
2. Bài toán vận tốc.
6
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
Ta giải bài toán vận tốc theo phương pháp vẽ hoạ đồ và vẽ tám hoạ đồ ứng tám
vị trí của cơ cấu:
Nhận xét: Cơ cấu có một bậc tự do loại 2 dạng 2.
* Giải bài toán vận tốc :
Tại các điểm Ai trên chu kì chuyển động của khâu dẫn ta có vận tốc của chúng
được xác định như nhau, nhưng khi vẽ trên hoạ đồ chúng được xác định bởi các
điểm Ai tương ứng.
Giải phương trình véc tơ.
VA1 có:
- VA1= 1.lOA = 293,07.87,5= 25644(mm/s)=25,644(m/s)
- Phương vuông góc với OA.
- Chiều theo 1, quay cùng chiều kim đồng hồ.
Xét tại A: VA2 VA1
.
Xét khâu 2: ta có VB2 VA2 VB2A2 (1)
-
=
-
VB2 A2 : Biết phương của nó vuông góc với AB
Tại khâu 3: Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên VB2 VB3
Giải phương trình (1) bằng phương pháp vẽ hoạ đồ:
- Chọn cực pi.
VA1
pb1
25,644
50
- Chọn tỉ lệ xích v
0,513(ms1 / mm)
- Vẽ pa1 biểu thị VA1
.
- Từ các điểm a1i vẽ đường thẳng 1 AB biểu diễn phương của VB2 A2
- Từ các điểm pi vẽ đường thẳng 2 // yy biểu diễn phương VB3
Giao điểm của 1 và 2 là b = b2 = b3.
Kết quả là : VB3 = v. pib
VB2A2 = v. aib
VA2B2
Vận tốc góc của khâu 2 là: 2
(s-1)
lAB
Như ở bài toán vị trí ta xác định S theo công thức AiS = 0,35.AiBi nhưng do kích
thước thực và kích thước trên hoạ đồ vận tốc tỉ lệ với nhau (người ta đã chứng minh
7
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
được kích thước thực và kích thước trên hoạ đồ đồng dạng với nhau). Nên ta cũng
có: as = 0,35. ab (mm)
Ta tìm được điểm s trên hoạ đồ vận tốc, nối pi với s ta có véc tơ pis. Ta xác định vS theo công
thức sau:
VS = v. pis.
Dựa vào hoạ đồ vận tốc và các công thức tính ở trên ta tìm được các đại lượng,
tổng hợp thành bảng kết quả như sau
:
Vị trí
8
Các
8 = 0
0
1
2
3
4
5
6
7
đại
lượng
50
25,644
0
VA
VB
pa(mm)
VA(m/s)
pb(mm)
VB(m/s)
ps(mm)
50
50
50
50
50
50
50
50
25,644 25,644 25,644 25,644
25,644 25,644 25,644 25,644
0
0
28,39
14,564 25,644
40,29 50
50
41,12
21,094
44,12
22,634
36
0
0
41,12
21,094 25,644 14,564
44,12 50 40,29
50
28,39
0
32,5
16,673
50
VS
32,5
32,5
VS(m/s) 16,673 20,669 25,644
16,673 22,634 25,644 20,669
VBA
2 (s-
ab(mm)
VAB(m/s) 25,644 18,458
73,268 73,268 52,737
50
35,98
0
0
50
36
0
0
35,98
18,458
52,737
25,644
18,468
25,644 18,468
73,268 52,737
73,268
0
52,765
0
1
)
3. Bài toán gia tốc
Lập phương trình gia tốc:
n
Ta có: aA1 aA1 . Có độ lớn 12. lOA = 293,072. 0,0875 = 7515,38 (m/s2)
Phương song song với OA. Chiều hướng từ A về O
Tại A: aA2 aA1
at
B2A2
Xét khâu 2: aB2 aA2 an
.
B2A2
an
có độ lớn: 22. lAB, phương song song với AB. Chiều hướng từ B về A
B2 A2
at
biết phương vuông góc với AB.
B2 A2
Tại B: aB2 aB3 . Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên gia tốc mọi điểm bằng
nhau và có phương song song yy.
Vậy phương trình trên giải được bằng phương pháp hoạ đồ:
8
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
- Chọn cực p' .
aA2
7515,38
- Chọn tỉ xích a
150,308 (m/s2/mm)
50
50
- Ta vẽ p'ai biểu diễn aA2 có p'ai = 50 (mm),
- Từ ai vẽ ain biểu diễn an
;
B2 A2
an
B2 A2
ai n
, có phương song song AB, có chiều hướng từ B về A.
a
- Từ n vẽ 1 AB biểu diễn phương của at
B2 A2
- Từ p' vẽ 2 // yy biểu diễn phương của aB3
12 = b = b2 = b3
at
B2 A2
at B2 A2 =2.lAB 2
lAB
- Khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên 3 = 0.
Như bài toán vận tốc ta cũng có : as = 0,35.ab, dựa vào hoạ đồ ta có :
Vị trí
Các
đai lượng
p'a (mm)
0
1
2
3
4
5
6
7
8=0
50
50
50
50
50
50
50
50
50
aA
7515, 7515,3 7515,3 7515,3 7515,3 7515, 7515,3 7515, 7515,3
aA1 (m/s2)
38
8
8
8
8
38
8
38
6,24
937,9 1878,8
8
an (mm) 12,5
6,24
0
6,24
12,5
6,24
0
12,5
an
an
1878,
85
1878,8 937,9
BA
BA
937,92
34,36
0
937,92
34,36
0
(m/s2)
5
2
2
5
nb (mm)
0
0
52,7
0
34,36
52,7
34,36
0
atBA
atBA
(m/s2)
5164,5 7921,2 5164,5
5164, 7921,2 5164,
0
0
8
3
8
58
3
58
p'b
37,47
5632
35,4
12,91
35,4
62,5
35,4
12,91
35,4
37,47
5632
(mm)
aB
aB(m/s2
)
1904,4
7
9394,2
5
1904,4
7
5321
5321
5321
5321
9
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
p's(mm) 45,66 42,19
32,81 42,19 54,38 42,19 32,81 42,19 45,66
aS
6863, 6341,4 4931,6 6341,4 8173,7 6341, 4931,6 6341, 6863,0
aS(m/s2)
2 (s-2)
06
0
9
1
9
5
0
49
1
49
6
0
14755, 22632, 14755,
94 94
14755 22632, 14755
,94 ,94
1
1
PHẦN III : PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU
* Nhiệm vụ: Ta xác định các áp lực tại các khớp động (khớp A, B, O) và mô
men cân bằng đặt trên khâu dẫn.
I. Xác định các ngoại lực tác dụng.
1. Trọng lượng các khâu:
G1 = 0.
G2 = m2 .g = 90lAB = 90.0,35 = 31,5 (N) m2 = 3,15 (kg)
G3 = m3. g = 0,35G2 = 0,35.31,5 = 11,025 ( N ) m3 = 1,1025 (kg)
2. Xác định áp lực khí cháy:
P
i
pi
D
Lực khí cháy là ngoại lực chủ yếu được coi là lực phát động chính của động
cơ. Loại lực này thường xác định từ đồ thị công là đồ thị phụ thuộc giữa áp suất
trong buồng đốt theo hành trình piston , để giải bài toán lực theo góc quay khâu dẫn
ta phải xác định được áp suất tác dụng lên piston ứng với các góc quay ta đã chọn.
Cơ sở chuyển từ áp suất hành trình sang áp suất góc quay có liên hệ từ hoạ đồ vị trí
cơ cấu tức là ta có quan hệ góc quay-hành trình.
* Các bước thực hiện tiến hành như sau :
- Vẽ đồ thị áp suất hành trình lấy điểm chết dưới làm mốc đặt hành trình của
piston theo góc quay đã chọn (ở bài toán vị trí ) nghiêng một góc bất kì so với hành
trình đồ thị . Nối B4 với điểm chết trên , từ các Bi vẽ các tia song song với đường nối
10
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
vừa vẽ được các điểm 1 , 2, 3, 4 .Từ các điểm i vẽ các tia song song với trục tung cắt
đường cong tại các điểm i’.
p
Từ 1 đến 4 lấy hành trình nén còn từ 4 đến
8 lấy là hành tình nổ giãn nở.
4'
5'
Từ các Bi vẽ các tia song song với
trục hoành ta được những mức áp suất
khác nhau. Ứng với các hành trình piston,
áp suất tác dụng ứng với các góc quay i .
6'
ymax
3'
7'
2'
p(i) = ii’.P với ii’ (mm)
1'
B
4
3
2
1
o
pmax 500
s
2
P
4
( N/cm /mm )
§ CT
§ CD
B=B
1
7
ymax 125
B2=B6
B3=B5
pmax = 500 (N/cm2 ) : Là áp suất lớn nhất.
ymax = 125 (mm) : Đo được trên đồ thị.
B4
.D2
Công thức tính áp lực: P pi .
với D = 152 (mm) , Pi (N)
i
4
Ta có bảng kết quả sau :
0
7
1
2
3
4
5
6
7
8
7
ii’ (mm)
15,6 19,27
38,19
125
500
81,03
30,89 18,52
74
pi (N/cm2)
28
62,4 77,08 152,76
324,12 155,56
28
.D2
4
181,366
(cm2)
Pi (N)
5081
11323 13987 27720 90730 58815 28228 13428 5081
3. Lực quán tính của các khâu:
- Khâu 1: Có S1 O nên Fqt1 = 0 , Mqt1 = 0.
- Khâu 3: Có S3 B , do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên 3 = 0 suy ra Mqt3 =
0 , F m3.aB
.
qt3
- Khâu 2: Là khâu chuyển động song phẳng, lực quán tính khâu 2 bao gồm
qt2
một lực F m2.aS2 đặt tại trọng tâm S2 và một mô men Mqt2 2.JS2
11
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
với JS2 = m2 . 2 = m2. 0,17. lAB = 3,15.0,17.0,352 = 0,066
2
2
(kgm2-)
Tuy nhiên các bài toán được chọn giải theo hướng tìm vị trí đặt lực quán tính
gọi là tâm quán tính T để lực quán tính đặt tại đó tương đương với hệ lực Fqt2 đặt tại
S2 và Mqt2
.
* Tìm tâm quán tính khâu 2 :
h
O
a. Tâm quán tính của một khâu chuyển động quay
quanh một điểm không qua trọng tâm.
Mqt
aS2
JSi
F
lAKi lASi
.
h
qt
mi .lASi
'
K
Fqt
Nên nếu dời Fqt đến K thì ta không phải quên tâm đến
Mqt (K là tâm va đập)
Mqt
Khoảng cách từ Si đến K là h : h
.
Fqt
b. Tâm quán tính của khâu chuyển động song phẳng .
Chuyển động song phẳng được coi như là chuyển động tịnh tiến theo cực và
chuyển động quay quanh trục đi qua điểm cực. Hợp lực quán tính là hợp của lực
quán tính và mômen quán tính.
Ta có quan hệ gia tốc sau: aS2 aA2 aS2A2
m2.aS2 m2.aB2 (m2 ).aS2B2 Vậy Fqt2 F' F''
qt2
qt2
F 'qt2 : lực quán tính trong chuyển động theo cùng với điểm cực.
F '' : lực quán tính trong chuyển động quay của khâu quanh điểm cực.
qt2
Tóm lại :
Hợp lực quán tính sẽ là tổng của hai lực quán tính thành phần này nên quy tắc
xác định hợp lực quán tính như sau :
- Vẽ vị trí khâu 2.
- Chọn B làm điểm cực và xác định vị trí tâm va đập K theo cực bằng khoảng
cách lBK
- Qua S2 vẽ phương của F’qt2 : 1 // p’b2 .
- Qua K ( KB ) vẽ 2 // b2s2 biểu thị phương của F’’
.
qt2
2 0,17.l2
0,17.(350)2
227,5
JS
AB
lSK
91,538 (mm)
B
m.lBS lBS
lBS
12
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
T giao của 1 và 2.
Tại T vẽ Fqt2 song song và ngược chiều vớivéc tơ p’s2 .
Ta có bảng trị số các lực quán tính : Với m2 = 3,15 (kg), m3 = 1,1025 (kg)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
aB
3
5632
5321 1904,47 5321
9394,25
5321 1904,47 5321
5632
(m/s2)
Fqt3(N) 6209,28 5866,4 2099,68 5866,4 10337,16 5866,4 2099,47 5866,4 6209,28
aS2
6863,06 6341,49 4931,61 6341,49 8187,75 6341,49 4931,61 6341,49 6863,06
(m/s2)
Fqt2(N) 21618
19975,7 15534,6 19975,7 25747,3 19975,7 15534,6 19975,7 21618
II. Xác định áp lực khớp động.
1. Lập phương trình xác định các áp lực khớp động.
+ Tách nhóm gồm khâu (2,3), áp lực khớp động tại các khớp chờ trở thành
ngoại lực tác dụng vào nhóm.
P
3
B
G3
F
2
F
qt2
S
qt3
t
T
N12
G2
A
N12
n
N12
Ứng với mỗi vị trí bất kì ta có lực tác dụng lên nhóm gồm: N03, N12, Fqt2, G2,
G3, Fqt3, P.
+ Viết phương trình cân bằng lực cho nhóm:
13
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
N12 G2 Fqt2 G3 Fqt3 P N03 0
N12 Fqt2 Q N03 0
Có: Q G3 Fqt3 P G2
N03 ta đã biết phương vuông góc với phương trượt OB.
+ Giải phương trình:
Chia N12 Nt12 N n sau đó ta xác định Nt12.
12
Xét riêng cho khâu 2 ta có : mB(F) = Fqt2 . hqt2 – G2 . h2 - Nt12 . AB = 0 .
Fqt2 .hqt2 G2 .h2
Nt
(N) với G2 = 31,5 (N)
12
AB
hqt2 _ đo trên hoạ đồ, là khoảng cách từ Fqt2 đến điểm B.
h2 _ đo trên hoạ đồ, là khoảng cách từ G2 đến B.
AB_ độ dài thanh truyền AB trên hình vẽ.
+ Chọn tỉ xích N = 300 (N/mm)
Vẽ 1 biểu diễn phương Nn (1 // AB). Lấy a bất kì trên 1, vẽ ab AB biểu
12
diễn N t12 . Từ b vẽ bc biểu diễn Fqt2, từ c vẽ cd biểu diễn Q từ d vẽ 2 vuông góc với
yy biểu thị phương của N03, 2 cắt 1 tại e.
Từ hoạ đồ đo các đoạn eb, de, ea.
=>N12 = n. eb, N43 = n . de, Nn = n . ea
12
Tách riêng khâu 3 :
Lập phương trình cân bằng : Q N03 N23 0
Từ hoạ đồ đo đoạn ec N23 = n . ec
Kết quả các nội lực:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Q (N) 3613 4937,9 11204 20862 45286,8 37133 17782 8053 3613
eb 53 96 98 73 76 141 59 89 53
14
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
N12(N) 15900 28800 29400 21900 22800 42300 17700 26700 15900
ec 38,3 40 111 93 120 103 80 82 38,3
N23(N) 11490 12000 33300 27900 36000 30900 24000 24600 11490
de
0
0
22
19
9
0
0
17
11
12
0
0
N03(N)
6600
5700
2700
5100 3300 3600
III. Xác định mô men cân bằng :
* Mô men cân bằng là mômen ngoại lực đặt lên khâu dẫn để cân bằng với các
ngoại lực khác tác dụng vào cơ cấu để động cơ làm việc ở chế độ cân bằng. Ta phải
tìm tám vị trí ứng với tám vị trí khác nhau của khâu dẫn.
Xác định mômen cân bằng bằng phương pháp phân tích áp lực khớp động:
- Vẽ vị trí khâu dẫn (có tám vị trí) chung một gốc O, có tỉ lệ xích l = 1,5
(mm/mm). Ta dời lực N21 về các điểm Ai tương ứng .
- Từ O vẽ các đường vuông góc với các N21, xác định h21, h21 được đo trên
hình vẽ sau đó nhân với tỉ lệ xích.
Micb = Ni21 . hi21. l
- Khi đó ứng với 8 vị trí ta sẽ có 8 giá trị của Mcb.
Bảng kết quả :
0
1
2
3
4
5
6
7
8
N21 (N) 15900 28800 29400 21900 22800 42300 17700 26700 15900
hi21
0
14
46
42
0
42
49
28
0
(mm)
Micb(Nm)
0
604,8 2028,6 1379,7
0
2664,9 1301 1121,4
0
PHẦN IV: TÍNH MÔMEN QUÁN TÍNH BÁNH ĐÀ
1. Xây dựng đường cong J().
Ta thay thế khối lượng, mômen quán tính các khâu về khâu 1:
v
vB2
2
Jtt m2 .( S 2 )2 J2 .( 2 )2 m3.(
)
1 1
1
Để xác định cho cả chu kỳ động lực học ta lập bảng tính : 157
15
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
Vtrí
m2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
3,15
vS 2
0,0487 0,0612 0,075 0,0645 0,0487 0,0645 0,075 0,0612 0,0487
1
Tích 1 0,0057 0,0091 0,0137 0,01 0,0057
0,01
0,0137 0,0091 0,0057
0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03
J2
2
1
0,2777
0,2
0
0
0,2
0,2777
0,2
0
0
0,2
0,2777
Tích 2 0,0023 0,0012
0,0012 0,0023 0,0012
0,0012 0,0023
m3
1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025
vB
0
0
0,0595 0,075 0,0615
0,003 0,0048 0,0032
0
0
0,0615 0,075 0,0595
0,0032 0,0048 0,003
0
0
1
Tich 3
Jtt
0,008 0,0133 0,0185 0,0144 0,008 0,0144 0,0185 0,0133 0,008
2. Xây dựng đường cong Mđ().
Cơ cấu ta xét là một động cơ có một mômen cản đặt tại khâu dẫn coi như không
đổi, tất cả các lực khác gọi là lực động bao gồm áp lực khí cháy , trọng lượng các
khâu được thay thế bằng một mômen động đặt tại khâu dẫn có trị số xác định theo
góc quay theo cách xác định mômen thay thế:
vB
Mtt P. cos(P,vB ) G3. cos(G3,vB ) G2. S2 cos(G2,vS2 )
1 1 1
vB
v
Mđ thay đổi theo góc quay , để tính Mđ cho cả chu kỳ ta lập bảng:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
P
2423
3808 10731 19732 43273 36003 17309 6923
2423
vB
0
0,0595 0,075 0,0615
-1 -1 -1
-226,5 -804,8 -1213,5
0
0,0615 0,075 0,0595
0
1
cos(vB , P)
0
0
0
0
1
1
1
0
0
Tích 1
2214
1298
412
16
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
G3
11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025
cos(G3 ,vB )
0
0
-1
-1
-1
0
0
1
1
1
0
0
Tích 2
G2
-0,506 -0,64
31,5 31,5
-0,52
31,5
0,52
31,5
0,64
31,5
0,506
31,5
31,5
31,5
31,5
vS 2
0,0487 0,0612 0,075 0,0645 0,0487 0,0645 0,075 0,0612 0,0487
1
cos(G2 ,vS2 )
0
0
0
-0,82
1
-0,83
-1,3
0
0
0
0,83
1,3
1
0,82
0
0
0
Tích 3
-1,219 -1,822
1,822 1,219
Mtt (Nm)
-228,2 -807,2 -1215,3
2215,8 1300,4 413,7
3. Vẽ đồ thị Mđ() theo số liệu trong bảng tính.
Ta lập hệ trục: Mđ thẳng đứng, nằm ngang
Mmax
2215,8
150
Chọn tỉ xích M
44,316 (Nm/mm)
150
= 2/150 = 0,042 (rad/mm)
4. Tích phân đường cong Mđ()để được Ađ() bằng phương pháp đồ thị.
Cơ sở của tích phân đồ thị là đơn giản hoá đường cong M ,nếu M là hằng số
thì Ađ là đường bậc nhất nên người ta tiến hành tích phân gần đúng như sau:
Chia trục làm nhiều đoạn bằng nhau: 16 khoảng, đánh dấu khoảng chia từ 0
,1 . . . 16
Trong mỗi đoạn này M là hằng số và là trị số trung bình của M trong khoảng,
kết quả là ta được M là dạng bậc thang . Từ các giá trị trung bình này vẽ các tia
song song trục hoành cắt trục tung tại các điểm i’. Lấy về phía trái của góc O
điểm P cách O một khoảng H, gọi P là cực tích phân nối P với các điểm i’.
Lập hệ trục Ađ() có trục A M , // ở trên và giữ các khoảng chia góc
như đã chia ở đồ thị M(). Bắt đầu từ O vẽ các tia O1’’// P1’,
. . . i’’(i+1)’’//
P(i+1)’.
A= H.M.= 30.44,316.0,042= 55,838 (radNm/mm)
5. Vẽ đường Ac ().
Vì MC là một hằng số nên AC là một đường bậc nhất cần hai điểm để vẽ , điểm
đầu O , điểm cuối như Ađ .
6. Vẽ đường E = Ađ – AC .
17
Trang :
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
1,2333.104 (kgm2/mm)
7. Vẽ đường cong J().
Jmax
0,0185
150
J
150
= 0,042 (rad/mm)
8. Xây dựng đường cong E (J).
* Lập hệ trục E-J.
Có trục trên đồ thị J-, trục J // J trên đồ thị J-.
Tại một góc quay nào đó ta có trị số của J tương ứng trên đồ thị J- giống tia
song song trục tung và trị số E tương ứng góc đã chọn trên đồ thị E () giống
tia nằm ngang (là giao E với J của hai đồ thị).
Đường cong E-J xây dựng được cũng là đường cong E-J, khác là trục toạ độ
là trục J dời xuống một khoảng E0.
Với hệ trục O1 ta tính được max ,min theo góc Kmax, Kmin
Vận tốc góc này không thoả mãn điều kiện làm đều.
max min
.
tb
Để máy chuyển động đều theo yêu cầu người ta phải lắp bánh đà để :
min = min , max = max .
Khi đó gốc toạ độ của hệ trục E’(J’) là O’ là hệ trục E-J sau khi đã lắp bánh đà.
Jđ có thể tính được khi ta biết Kmin , Kmax .
1,2333.104
J
2E
Kmin tính theo tg
K min
.2 (1
)
1572 (1 0,01111) 0,0269
tb
2.55,838
1,2333.104
2.55,838
J
2E
Kmax tính theo tg
Các bước vẽ :
K max
.2 (1
)
)
1572 (1 0,01111) 0,0275
tb
- Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của E (J) tạo với trục hoành min
- Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của E (J) tạo với trục hoành max
Giao của hai tiếp tuyến này chính là O’
Jđ = O’H .J
ab = O’H .tgmax - O’H. tgmin
ab
tg
56
O' H
93333
tg
max
min
0,0275 0,0269
Jđ = 93333.1,2333.10-4 = 11,51 (kgm2)
16 trang
24521
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập lớn Nguyên lý máy", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_tap_lon_nguyen_ly_may.pdf
