Bài tập lớn nguyên lý máy

Chia sẻ: Le Tan Tn | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

2.348
lượt xem 564
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài toán vận tốc: 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.

Chủ đề:

Bình luận(1) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn nguyên lý máy

BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 2 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
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 3 * Đề bài: Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 1. Các thông số cho trước. n S D STT λ= r/ l δ (vg/ph) (mm) (mm) 44 2800 175 1/ 4 152 1/85 Trong do n:vòng quay trục khuỷu D: đường kính xilanh. S: hành trình pittong. θ max: gia tốc lớn nhất của biên δ: 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 B 3 p m ax 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 - Bán kính quán tính khâu 2: ρ 22 = 0,17. lAB2 - Áp suất lớn nhất: pmax = 50 KG/cm2
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 4 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- 2p 5 - p 4 + r +r th - w th 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 p 5 = 4. • p 4 _ Số khớp loại 4. Cơ cấu không có khớp loại 4 nên p 4 = 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 -2p 5 = 3. 2- 2 .3 = 0 B 3 2 A ⇒ Nhóm tách ra là nhóm Axua loại 2
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 5 O 1 - Cơ cấu còn lại là khâu dẫn 1 nối với giá bằng khớp quay: 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 S: hành trình của pittông, do S = 2r nên r = = = 87,5(mm) 2 2 Có λ = r/l = 1/4 ⇒ l = 4r = 4.87,5 = 350 (mm) * Tính vận tốc góc khâu 1: π .n 3,14.2800 Ta lại có: ω1 = = = 293,07( s −1 ) 30 30 PHẦN II : PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC 1. Bài toán vị trí: * Trình tự giải: r 87,5 - Chọn tỉ lệ xích hoạ đồ vị trí µ l = = = 1,75 (mm/mm). 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 l AB 350 AB = = = 200(mm) µ 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. - Vị trí trọng tâm của khâu 2 là S2i được xác định: AiS2i = 0,35.AB = 0,35.200 = 70 (mm) - Nối các S2i 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 π/4 trong một chu kì chuyển vị (một vòng quay của khâu dẫn φ = 2π). Xác định quỹ đạo của các điểm S2 trong chu kì
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 6 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. 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= ω 1.lOA = 293,07.87,5= 25644(mm/s)=25,644(m/s) - Phương vuông góc với OA. - Chiều theo ω 1, quay cùng chiều kim đồng hồ.   Xét tại A: VA 2 = VA1 .    Xét khâu 2: ta có VB 2 = VA 2 + VB 2 A 2 (1) - = -  VB 2 A 2 : Biết phương của nó vuông góc với AB   Tại khâu 3: Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên VB 2 = VB 3 Giải phương trình (1) bằng phương pháp vẽ hoạ đồ: - Chọn cực pi. V 25,644 - Chọn tỉ lệ xích µ v = pb = = 0,513(ms −1 / mm) A1 1 50  - Vẽ pa1 biểu thị V A1 .  - Từ các điểm a1i vẽ đường thẳng ∆ 1 ⊥ AB biểu diễn phương của VB 2 A 2  - Từ các điểm pi vẽ đường thẳng ∆ 2 // yy biểu diễn phương VB 3 ⇒ Giao điểm của ∆ 1 và ∆ 2 là b = b2 = b3. Kết quả là : VB3 = µ v. pib VB2A2 = µ v. aib VA2 B 2 ⇒ Vận tốc góc của khâu 2 là: ω 2 = (s-1) l AB
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 7 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 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 = µ 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 Các 8 8=0 0 1 2 3 4 5 6 7 đại lượn g 50 VA pa(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 25,644 VA(m/s) 0 VB pb(mm) 0 28,39 50 41,12 0 41,12 50 28,39 0 VB(m/s) 0 14,564 25,644 21,094 0 21,094 25,644 14,564 32,5 VS ps(mm) 32,5 40,29 50 44,12 32,5 44,12 50 40,29 16,673 VS(m/s) 16,673 20,669 25,644 22,634 16,673 22,634 25,644 20,669 50 VBA ab(mm) 50 35,98 0 36 50 36 0 35,98 25,644 VAB(m/s) 25,644 18,458 0 18,468 25,644 18,468 0 18,458 ω 2 (s- 52,737 73,268 1 73,268 73,268 52,737 0 52,765 73,268 52,737 0 ) 3. Bài toán gia tốc Lập phương trình gia tốc:   n Ta có: a A1 = a A1 . Có độ lớn ω 12. lOA = 293,072. 0,0875 = 7515,38 (m/s2) Phương song song với OA. Chiều hướng từ A về O   Tại A: a A 2 = aA1   n t Xét khâu 2: a B 2 = aA2 + a B 2 A 2 + a B 2 A 2 .  a n B 2 A 2 có độ lớn: ω 22. lAB, phương song song với AB. Chiều hướng từ B về A  a t B 2 A 2 biết phương vuông góc với AB.
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 8   Tại B: a B 2 = a B 3 . 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: - Chọn cực p' . a A2 7515,38 - Chọn tỉ xích µ a = = = 150,308 (m/s2/mm) 50 50  - Ta vẽ p'ai biểu diễn a A 2 có p'ai = 50 (mm),  - Từ ai vẽ ain biểu diễn a n B 2 A 2 ; a n B 2 A2 ai n = , có phương song song AB, có chiều hướng từ B về A. µa  - Từ n vẽ ∆ 1⊥ AB biểu diễn phương của a t B 2 A 2  - Từ p' vẽ ∆ 2 // yy biểu diễn phương của a B 3 ⇒ ∆ 1×∆ 2 = b = b2 = b3  a t ⇒ a t B 2 A 2 =ε 2.lAB →ε 2 = B 2 A2 l AB - Khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên ε 3 = 0. Như bài toán vận tốc ta cũng có : as = 0,35.ab, dựa vào hoạ đồ ta có : Vị trí Các 0 1 2 3 4 5 6 7 8=0 đai lượng p'a (mm) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 aA 7515, 7515,3 7515, 7515, 7515, 7515, 7515,3 7515, 7515,3 aA1 (m/s2) 38 8 38 38 38 38 8 38 8 an (mm) 12,5 6,24 0 6,24 12,5 6,24 0 6,24 12,5 anBA anBA (m/ 1878, 937,9 1878, 937,9 937,9 1878,8 937,92 0 0 s2) 85 2 85 2 2 5 nb (mm) 0 34,36 52,7 34,36 0 34,36 52,7 34,36 0 atBA atBA 5164,5 7921, 5164, 5164, 7921,2 5164, 0 0 0 (m/s ) 2 8 23 58 58 3 58
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang : 9 p'b 37,47 35,4 12,91 35,4 62,5 35,4 12,91 35,4 37,47 (mm) aB aB(m/s2 1904, 9394, 1904,4 ) 5632 5321 5321 5321 5321 5632 47 25 7 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, 6341, 8173, 6341, 4931,6 6341, 6863,0 aS(m/s2) 06 9 61 49 75 49 1 49 6 14755, 22632 14755 14755 22632, 14755 ε 2 (s-2) 0 0 0 94 ,1 ,94 ,94 1 ,94 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: Pi 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
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 10 : 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 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 4' đến 8 lấy là hành tình nổ giãn nở. 5' Từ các Bi vẽ các tia song song với trục hoành ta được những mức áp suất y 6' m ax khác nhau. Ứng với các hành trình piston, 3' áp suất tác dụng ứng với các góc quay ϕ i . 7' 2' 1' p(ϕi) = ii’.µ P với ii’ (mm) 4 3 2 1 Bo §CT §CD s pmax 500 B1=B7 µP = = = 4 ( N/cm2/mm ) B2=B6 ymax 125 B3=B5 B4 pmax = 500 (N/cm2 ) : Là áp suất lớn nhất. ymax = 125 (mm) : Đo được trên đồ thị. π .D 2 Công thức tính áp lực: Pi = pi . với D = 152 (mm) , Pi (N) 4 Ta có bảng kết quả sau : 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ii’ (mm) 7 15,6 19,27 38,19 125 81,03 30,89 18,52 7 pi (N/cm2) 28 62,4 77,08 152,76 500 324,12 155,56 74 28 π .D 2 4 181,366 (cm2) 1132 1342 Pi (N) 5081 13987 27720 90730 58815 28228 5081 3 8
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 11 : 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 ε 3 = 0 suy ra Mqt3  = 0 , Fqt 3 = −m3.aB . - Khâu 2: Là khâu chuyển động song phẳng, lực quán tính khâu 2 bao gồm     một lực Fqt 2 = −m2 .aS 2 đặt tại trọng tâm S2 và một mô men M qt 2 = −ε 2 .J S 2 với JS2 = m2 . ρ 22 = m2. 0,17. lAB2 = 3,15.0,17.0,352 = 0,066 (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   Fqt 2 đặt tại S2 và M qt 2 . * Tìm tâm quán tính khâu 2 : O h a.Tâm quán tính của một khâu chuyển động quay quanh một điểm không qua trọng tâm. M qt a S2 J Si Fqt l AKi = l ASi + . h mi .l ASi  F' qt K Nên nếu dời Fqt đến K thì ta không phải quên tâm đến  M qt (K là tâm va đập) qt M Khoảng cách từ Si đến K là h : h = F . qt 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: aS 2 = a A2 + aS 2 A2       → − m2 .aS 2 = −m2 .aB 2 + (−m2 ).aS 2 B 2 Vậy Fqt 2 = F qt 2 + F qt 2 ' ''  F ' qt 2 : lực quán tính trong chuyển động theo cùng với điểm cực.  F '' qt 2 : lực quán tính trong chuyển động quay của khâu quanh điểm cực. 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
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 12 : - Qua S2 vẽ phương của F’qt2 : ∆ 1 // p’b2 . - Qua K ( KB ) vẽ ∆ 2 // b2s2 biểu thị phương của F’’qt2 . JS ρ 2 0,17.l 2 AB 0,17.(350) 2 l SK B = = = = = 91,538 (mm) m.l BS l BS l BS 227,5 ⇒ T giao của ∆ 1 và ∆ 2.  Tại T vẽ Fqt 2 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 aB3 (m/ 1904,4 1904,4 5632 5321 5321 9394,25 5321 5321 5632 s2) 7 7 6209,2 10337,1 Fqt3(N) 5866,4 2099,68 5866,4 5866,4 2099,47 5866,4 6209,28 8 6 aS2 (m/ 6863,0 6341,4 4931,6 6341,4 6341,4 4931,6 6341,4 8187,75 6863,06 s2) 6 9 1 9 9 1 9 19975, 15534, 19975, 19975, 15534, 19975, Fqt2(N) 21618 25747,3 21618 7 6 7 7 6 7 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.
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 13 : P 3 B G3 2 Fqt3 Fqt2 S T N12t G2 A N12 N12n 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:        N12 + G2 + Fqt 2 + G3 + Fqt 3 + P + N 03 = 0     → N12 + Fqt 2 + Q + N 03 = 0      Có: Q = G3 + Fqt 3 + P + G2  N 03 ta đã biết phương vuông góc với phương trượt OB. + Giải phương trình:    Chia N12 = N t 12 + N n12 sau đó ta xác định Nt12. Xét riêng cho khâu 2 ta có : ∑mB(F) = Fqt2 . hqt2 – G2 . h2 - Nt12 . AB = 0 . Fqt 2 .hqt 2 − G2 .h2 ⇒ N t 12 = (N) với G2 = 31,5 (N) 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 µ N = 300 (N/mm)
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 14 : Vẽ ∆ 1 biểu diễn phương Nn12 (∆ 1 // AB). Lấy a bất kì trên ∆ 1, vẽ ab ⊥ AB  biểu diễn N t 12 . 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 = µ n. eb, N43 = µ n . de, Nn12 = µ n . ea Tách riêng khâu 3 :    Lập phương trình cân bằng : Q + N 03 + N 23 = 0 Từ hoạ đồ đo đoạn ec ⇒ N23 = µ n . ec Kết quả các nội lực: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 45286, Q (N) 3613 4937,9 11204 20862 37133 17782 8053 3613 8 eb 53 96 98 73 76 141 59 89 53 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 22 19 9 0 17 11 12 0 N03(N) 0 6600 5700 2700 0 5100 3300 3600 0 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 µ 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. µ l
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 15 : - 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 2280 1770 N21 (N) 15900 28800 29400 21900 42300 26700 15900 0 0 hi21 0 14 46 42 0 42 49 28 0 (mm) 2028, 1379, 2664, Micb(Nm) 0 604,8 0 1301 1121,4 0 6 7 9 PHẦN IV: TÍNH MÔMEN QUÁN TÍNH BÁNH ĐÀ 1.Xây dựng đường cong J(ϕ). Ta thay thế khối lượng, mômen quán tính các khâu về khâu 1: vS 2 2 ω v J tt = m2 .( ) + J 2 .( 2 ) 2 + m3 .( B 2 ) 2 ω1 ω1 ω1 Để xác định cho cả chu kỳ động lực học ta lập bảng tính : 157 Vtrí 0 1 2 3 4 5 6 7 8 m2 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 vS 2 0,048 0,061 0,064 0,048 0,061 ω1 0,075 0,0645 0,075 0,0487 7 2 5 7 2 0,005 0,009 0,013 0,005 0,013 0,009 Tích 1 0,01 0,01 0,0057 7 1 7 7 7 1 J2 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 ω2 0,277 0,277 ω1 0,2 0 0,2 0,2 0 0,2 0,2777 7 7 0,002 0,001 0,001 0,002 0,001 Tích 2 0 0,0012 0 0,0023 3 2 2 3 2 1,102 1,102 1,102 1,102 1,102 1,102 1,102 m3 1,1025 1,1025 5 5 5 5 5 5 5 vB 0 0,059 0,075 0,061 0 0,0615 0,075 0,059 0 ω1
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 16 : 5 5 5 0,004 0,003 0,004 Tich 3 0 0,003 0 0,0032 0,003 0 8 2 8 0,013 0,018 0,014 0,018 0,013 Jtt 0,008 0,008 0,0144 0,008 3 5 4 5 3 2.Xây dựng đường cong Mđ(ϕ). 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  v   v M tt = P. cos( P, vB ) + G3 . B cos(G3 , vB ) + G2 . S 2 cos(G2 , vS 2 ) ω1 ω1 ω1 Mđ thay đổi theo góc quay ϕ , 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 0,059 0,059 ω1 0 0,075 0,0615 0 0,0615 0,075 0 5 5   cos(v B , P ) 0 -1 -1 -1 0 1 1 1 0 Tích 1 0 -226,5 -804,8 -1213,5 0 2214 1298 412 0 11,02 11,02 11,02 11,02 11,02 11,02 G3 11,025 11,025 11,025 5 5 5 5 5 5   cos(G3 , v B ) 0 -1 -1 -1 0 1 1 1 0 Tích 2 0 -0,506 -0,64 -0,52 0 0,52 0,64 0,506 0 G2 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 vS 2 0,048 0,061 0,048 0,061 ω1 0,075 0,0645 0,0645 0,075 0,0487 7 2 7 2   cos(G2 , v S 2 ) 0 -0,82 1 -0,83 0 0,83 1 0,82 0 Tích 3 0 -1,219 -1,822 -1,3 0 1,3 1,822 1,219 0 Mtt (Nm) 0 -228,2 -807,2 -1215,3 0 2215,8 1300, 413,7 0
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 17 : 4 3.Vẽ đồ thị Mđ(ϕ) theo số liệu trong bảng tính. Ta lập hệ trục: Mđ thẳng đứng, ϕ nằm ngang M max 2215,8 Chọn tỉ xích µ M = = = 44,316 (Nm/mm) 150 150 µ ϕ = 2π/150 = 0,042 (rad/mm) 4.Tích phân đường cong Mđ(ϕ)để được Ađ(ϕ) 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 ϕ 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(ϕ) có trục A ≡ M ,ϕ // ϕ ở trên và giữ các khoảng chia góc ϕ như đã chia ở đồ thị M(ϕ). Bắt đầu từ O vẽ các tia O1’’// P1’, . . . i’’(i+1)’’// P(i+1)’. µ A= H.µ M.µ ϕ= 30.44,316.0,042= 55,838 (radNm/mm) 5.Vẽ đường Ac (ϕ). 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 . 7.Vẽ đường cong J(ϕ). J max 0,0185 µJ = = = 1,2333.10 −4 (kgm2/mm) 150 150 µ ϕ = 0,042 (rad/mm) 8.Xây dựng đường cong ∆ E (J). * Lập hệ trục ∆E-J. Có trục ϕ trên đồ thị J-ϕ, trục J // J trên đồ thị J-ϕ.
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY Trang 18 : Tại một góc quay nào đó ta có trị số của J tương ứng trên đồ thị J- ϕ giống tia song song trục tung và trị số ∆ E tương ứng góc ϕ đã chọn trên đồ thị ∆ E (ϕ) 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 ω max ,ω min theo góc ψKmax, ψKmin. Vận tốc góc này không thoả mãn điều kiện làm đều. ω max − ω min δ= > [δ ] ω tb Để máy chuyển động đều theo yêu cầu người ta phải lắp bánh đà để : ω min = [ω min ], ω max = [ ω 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 [ ψKmin ], [ ψKmax ]. µJ 1,2333.10 −4 [ψKmin] tính theo tg [ψ K min ] = 2µ E .ω 2 tb (1 − [δ ]) = 2.55,838 157 2 (1 − 0,01111) = 0,0269 µJ 1,2333.10 −4 [ψKmax] tính theo tg [ψ K max ] = 2µ E .ω 2 tb (1 + [δ )]) = 2.55,838 157 2 (1 + 0,01111) = 0,0275 • Các bước vẽ : - Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của ∆ E (J) tạo với trục hoành [ψmin] - Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của ∆ E (J) tạo với trục hoành [ψmax] Giao của hai tiếp tuyến này chính là O’ Jđ = O’H .µ J ab = O’H .tg[ψmax] - O’H. tg[ψmin] ab 56 ⇒ O H = tg [ψ ] − tg [ψ ] = 0,0275 − 0,0269 = 93333 ' max min ⇒ Jđ = 93333.1,2333.10-4 = 11,51 (kgm2)