Bài tập môn Cơ học máy

Chia sẻ: Thuong Nhan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

760
lượt xem 98
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài tập môn Cơ học máy được thực hiện nhằm giải quyết yêu cầu như Xác định bậc tự do cơ cấu phẳng, tính bậc tự do, xếp loại cơ cấu; xác định hành trình con trượt; xác định và vẽ quỹ đạo điểm M trung điểm BC bằng phương pháp đồ thị; xác định phương trình quỹ đạo và phương trình chuyển động của điểm M; vẽ Hodograph của vận tốc điểm M.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập môn Cơ học máy

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: W = 3 3 - 2 4 - 0 + 0 + 0 - 0 = 1. Bậc tự do cơ cấu bằng 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 0 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. 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 l AB 400 BC    40(mm) l 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 0.2 B4 B5 B3 C7 C5,9 C4,10 C2,12 C6,8 C3,11 C1 M4 B6 B2 M5 M3 M6 M2 O B1 M7 M1 x 0.1 B7 M8 M9 M12 B8 M11 B12 M10 B9 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: 0,2 μv = = = 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: M1 C1 B12 B1 P1 M12 P12 B2 B11 P2 C12 M2 M11 C2 B3 P3 C11 B10 P11 C10 M3 M10 C3 P4 P10 B9 C4 M9 M4 P9 B4 P5 C5 C9 B8 M5 M8 C6 P8 B5 P6 M6 C8 B7 P7 C7 B6 M7 Hình 5 :Họa đồ vận tốc của cơ cấu tại 12 vị trí. μV =0,05
Vị trí TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thông số 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 pm 5 2 2,82 3,82 4 3,84 2,68 2 3,96 3,42 4 3,82 3,42 (mm) 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 vCB 0,2 0,175 0,103 0 0,138 0,193 0,2 0,186 0,106 0 0,191 0,198 8 (m/s) 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 =0 do đó ⃗⃗⃗⃗ =0 ) ⃗⃗⃗⃗ hướng từ B về A = .r =22.0,1 =0,4 m/s2
-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: 0,4 μa = = = 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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Thông số 1 P’b’(mm) 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 aB (m/s2) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 3 0,1 0,076 0,026 0 0,0473 0,092 0,1 0,086 0,028 0 0,087 0,098 2 (m/s ) 5 P’c’ 5 3,98 1,5 1,07 2,08 2,79 5 4,58 3,06 1,03 0,34 2,22 (mm) 6 aC(m/s2) 0,5 0,398 0,15 0,107 0,208 0,279 0,5 0,458 0,306 0,103 0,034 0,222 11 p’M(mm) 4,5 3,85 2,46 2,07 2,75 3,28 4,5 4,15 3,06 2,07 2,09 3,01 12 aM(m/s2) 0,45 0,385 0,246 0,207 0,275 0,328 0,45 0,415 0,306 0,207 0,209 0,301
P1 C1 P2 C12 P12 C2 M1 M2 M12 B2 B1 C11 P3 C3 P11 B12 M3 M11 B3 B11 A B4 C4 M10 P4 P10 M4 C10 B10 B5 B9 M5 M9 C5 P5 B8 C9 P9 B6 B7 M6 M8 M7 C6 C8 P6 P8 C7 P7 𝑚 𝑠 Hình 2.6:Hodograph gia tốc của cơ cấu tại 12 vị trí μa= 0,1 𝑚𝑚 * HODOGRAPH gia tốc điểm M: