ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
BÀI TẬP MÔN
CƠ HỌC MÁY
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Giáo viên hướng dẫn:TS – PHẠM HOÀI THANH
Học viên thực hiện: NGUYỄN THƯỢNG NHÂN
ĐỖ KỲ VINH
LÊ QUANG HUY
HUẾ - 2013
Hình 1 :cơ cấu tay quay con lắc
Tay quay OB = R = 0,1m
BC = 0,4m
ω = 2s-1
Câu 1/ Xác định bậc tự do cơ cấu phẳng: .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. 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:
Bậc tự do cơ cấu bằng 1.
W = 3 3 - 2 4 - 0 + 0 + 0 - 0 = 1.
Câu 2/ Xác định hành trình con trượt.
Do là cơ cấu tay quay con trượt chính tâm nên hành trình: S = 2r = 0,2m
Câu 3/ Xác định và vẽ quỹ đạo điểm M trung điểm BC. Bằng phương pháp đồ
thị:
Chia vòng tròn tâm o bán kính r ra 12 phần bằng nhau mỗi phần tương ứng 1 góc
30 . Đánh số thứ tự từ 1 đến 12 như hình vẽ theo chiều quay. Dựng hệ trục S0t. Trên
trục hoành Ot chọn 12 khoảng bằng nhau bằng OL biểu diển một vòng quay của tay
quay OB.
0
Tỷ lệ xích họa đồ vị trí:
(mm/mm)
Vẽ vòng tròn tâm O bán kính OA = 10 mm, chia vòng tròn thành 12 phần bằng
nhau, được xác định bởi mỗi điểm chia nên được các điểm tương ứng la: B1, B2, B3, B4,
B5, B6, B7, B8, B9, B10, B11, B12.
- Từ các điểm Bi làm tâm quay các cung tròn có bán kính là BC
BC
l AB
l
400
40(mm)
10
- Các cung này cắt theo phương trượt của con trượt C tại các điểm tương ứng là
Ci. Tương ứng mỗi điểm Bi ta xác định các điểm Ci tương ứng. Nối các điểm Bi với Ci ta
được vị trí của cơ cấu tại các góc quay OBiCi.
- Vị trí trung điểm của khâu 2 là M2i được xác định:
BiM2i = 0,5. BC = 0,5.400 = 200 (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 12 vị trí của khâu dẫn
sau những khoả
6 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.
y
0.1
B4
B5
B6
0.2
C7
B3
M5
B2
M4
0.1
M1
M9
B8
B12
B9
C2,12
C3,11
C1
M2
B1 M7
M8
O
C4,10
M3
M6
B7
C5,9
C6,8
x
M12
M10
M11
B11
B10
Hình 2: Quỷ đạo điểm M của cơ cấu tại 12 vị trí
Ta dựng các tung độ điểm M tướng ứng với khoảng cách điểm M với trục Ox tại
các vị trí 1,2,…12. Trên đồ thị SOt ta nối các điểm tung độ này lại ta được đường cong
chuyển vị của điểm M
Câu 4/ Xác định phương trình quỹ đạo và phương trình chuyển động của điểm M:
Hình 3: cơ cấu tay quay con trượt
Ta có 3 khâu OB, BC, OC
Với các kích thước sau:
OB= R = 0,1m
BC =0,4 m
Vậy trung điểm M có vị trí như sau
{
(1)
Ta có đoạn BH có kích thước
(2)
Từ (1) và (2)
Ta có:
(*)
(*) Là phương trình quỷ đạo của M.
(1) Là phương trình chuyển động của M
Tại vị trí khảo sát góc φ hoàn toàn xác định nên điểm M hoàn toàn xác định
Câu 5/ Vẽ Hodograph của vận tốc điểm M:
5.2 Vẽ họa đồ vận tốc:
Xét 1 vị trí bất kì của cơ cấu(hình 2.3)
Trị số vận tốc góc của khâu 1 xác định
theo công thức;
ω1 =2 s-1
-xác định vận tốc điểm B:
{
⃗
Hình 4: Họa đồ vận
tốc ở vị trí bất kì
-Xác định vận tốc điểm C
⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
//xx
┴CB
Phương trình trên có 2 ẩn là trị số của 2 vecto đã biết phương ,có thể giải bằng họa đồ
vectơ
- Tỉ lệ xích họa đồ vận tốc được chọn như sau:
μv =
=
0,2
= 0,05
4
pb- độ dài đoạn thẳng biểu diễn vecto vận tốc ⃗⃗⃗⃗ trên họa đồ vận tốc
(chọn pb = 4 mm)
- Họa đồ vận tốc của cơ cấu tai 12 vị trí đặc biệt được vẽ như hình dưới đây:
B1
B2
B12
P1
M12
M1 C1
P2
P12
B11
C12
M2
M11
C2
B3
P3
C11
P11
M3
C3
B10
C10
M10
P4
P10
B9
C4
M9
M4
B4 P5
P9
C5
B8
M5
M8
P8
C6
B5
P6
C9
C8
M6
B6
P7
B7
C7
M7
Hình 5 :Họa đồ vận tốc của cơ cấu tại 12 vị trí. μV =0,05
Vị trí
TT
Thông
số
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
pb (mm)
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
2
vB (m/s)
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
0,2
3
pc (mm)
0
2,24
3,9
4
3,02
1,564
0
1,564
3,02
4
2,24
3,9
4
vC (m/s)
0
0,122
0,195
0,2
0,151
0,0782
0
0,0782
0,151
0,2
0,122
0,195
5
pm
(mm)
2
2,82
3,82
4
3,84
2,68
2
3,96
3,42
4
3,82
3,42
6
VM (m/s)
0,1
0,141
0,191
0,2
0,192
0,134
0,1
0,198
0,171
0,2
0,191
0,171
7
bc (mm)
4
3,49
2,05
0
2,75
3,85
4
3,71
2,12
0
3,81
3,95
8
vCB
(m/s)
0,2
0,175
0,103
0
0,138
0,193
0,2
0,186
0,106
0
0,191
0,198
9
ω2 (s-1)
0,5
0,436
0,256
0
0,344
0,481
0,5
0,464
0,265
0
0,476
0,494
Bảng 1 : kết quả tính toán vận tốc tại 12 vị trí
5.2 Vẽ HODOGRAPH gia tốc:
Hình 6 : họa đồ gia tốc của cơ cấu tại vị trí bất kì
Xét một vị trí bất kì của cớ cấu
Xác định gia tốc điểm B:
⃗⃗⃗⃗ =⃗⃗⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗
(vì khâu 1 quay đều nên gia tốc góc
=
.r =22.0,1 =0,4 m/s2
=0 do đó
⃗⃗⃗⃗ =0 ) ⃗⃗⃗⃗ hướng từ B về A
-Gia tốc điểm C
⃗⃗⃗⃗ = ⃗⃗⃗⃗ + ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ +⃗⃗⃗⃗⃗⃗
// xx
CB
⃗⃗⃗⃗⃗⃗ hướng từ C về B :
⃗⃗⃗⃗⃗⃗
=
CB ; ⃗⃗⃗⃗ // xx
Phương trình trên có 2 ẩn là trị số của 2 vecto đã biết phương ,có thể giải được
bằng họa đồ vecto
Tỉ lệ xích họa đồ gia tốc được chọn như sau:
μa =
=
0,4
= 0,1
4
b’ : độ dài đoạn thẳng biểu diễn vecto ⃗⃗⃗⃗ trên họa đồ gia tốc ,
chọn
b’ = 4 mm.
-Họa đồ cơ cấu tại vị trí bất kì được trình bày trên hình 2.5
-Trị số gia tốc góc của khâu 2 xác định theo công thức
ε2 =
-Bằng cách tương tự như vậy ta vẽ họa đồ gia tốc của cơ cấu tại 12 vị trí (hình
2.6)
-sau đó tính gia tốc của các điểm và gia tốc góc của khâu 2
kết quả tính toán gia tốc ghi trong bảng 2.2
-từ cách vẽ họa đồ gia tốc ta thấy tại các vị trí 2 va 8 , 3 và 7 , 4 va 6 các gia tốc
tương ứng có trị số bằng nhau
Bảng 2 : kết quả tính toán gia tốc tại 12 vị trí
TT
vị trí
1
Thông
số
P’b’(mm)
2
aB (m/s2)
3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,4
0,1
0,076 0,026
0
0,0473 0,092
0,1
0,086 0,028
0
0,087 0,098
2
5
6
(m/s )
P’c’
(mm)
aC(m/s2)
11 p’M(mm)
12
aM(m/s2)
5
3,98
1,5
1,07
0,5 0,398
0,15 0,107
4,5
2,46
3,85
2,07
0,45 0,385 0,246 0,207
2,08
2,79
0,208 0,279
2,75
3,28
5
4,58
3,06
1,03
0,34
2,22
0,5 0,458 0,306 0,103 0,034 0,222
4,5
4,15
3,06
2,07
2,09
3,01
0,275 0,328 0,45 0,415 0,306 0,207 0,209 0,301
P1
P2
C1
P12
C12
C2
M1
M12
M2
P3
B2
C3
M3
C11
B1
B12
P11
M11
B3
B11
A
M10
B4 C4
P4
P10
C10 B10
M4
B5
B9
M5
C5
B6
P5
P9
B7
M6
M7
P6
M9
C9
B8
C6
M8
C8
C7
P8
P7
Hình 2.6:Hodograph gia tốc của cơ cấu tại 12 vị trí μa= 0,1
* HODOGRAPH gia tốc điểm M:
𝑚 𝑠
𝑚𝑚
- Xem thêm -