Bài tập cơ học máy lại khắc liễm

LẠI KHẮC LIỄM : T BẢI TẬP Cơ HỌC MÁY ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Lại Khắc Liễm BÀI TẬP c HỌC MẤY (Tái lần thứ tư) TRƯƠNG BẠI HỌC NHATRANG Ti H s Ỉw ĩ * -1 s – ( 30034394 NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP PIỒ CHÍ MINH – 2013 GT.05.VL(V) DHQG.HCM-13 155-2012/CXB/08-08 GT.VL 20-13(T) MỤC LỤC Lời nói đầu C hương m ột CẤU TRÚC C CẤU 1.1 Phân loại khớp động 1.2 Vẽ lược đồ – Tính bậc tự – Tách nhóm 11 C hương hai PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC c CẤU 31 2.1 Phân tích động học cấu hạng 31 2.2 Phân tích động học cấu hạng 53 Chương ba PHÂN TÍCH L ự c C CẤU 58 C hương bốn MA SÁT – HIỆU SUẤT 72 Chương năm CHUYỂN ĐỘNG THựC VÀ LÀM ĐỂU CHUYỂN ĐỘNG MÁY 85 Chương sáu Cơ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP 98 Chương bảy THIẾT KẾ Cơ CẤU CAM 106 7.1 Thiết kế cấu cam 106 7.2 Xác địilh qui luật chuyển động cấu cam 112 Chương tám HỆ THỐNG 3ÁNH RÀNG Phụ lục 122 132 Giải toán tỉ lệ phương pháp vẽ 132 Chọn tỉ lệ xích 136 ịiv, ịla Thu gọn lực quán tính 140 Tích phân đồ thị 143 Đáp s ố n h ữ ng tập chưa giải 147 Tài liệu th a m khảo 153 t Lời nói đầu B À I T Ậ P C H Ọ C M Ả Y biên soạn theo nội d u n g chương tr ìn h đào tạo n g n h Cơ k h í Trường Đại học B ách k h o a – Đ ại học Quốc g ia TP H C M S c h tài liệ u đ i k èm với Giáo trìn h c H Ọ C M Ả Y – tài liệ u th a m kh ả o [1] nên k h ô n g có p h ầ n tóm tắt lý th u yết N goài m ụ c đ ích g iú p s in h viên g iả i tập trìn h học c H Ọ C M Á Y, sách lậ p lu ậ n, đ ặ t vấn đề, hướng dẫn đ ể người đọc h iể u rõ lý th u y ế t m ôn C H Ọ C M Á Y Đ ể g iả i m ộ t số tập, người đọc cần q u a n tâ m đến p h ầ n p h ụ lục S ch c ũ n g có th ể làm tài liệu th a m k h ả o cho sin h viễn đ a n g m lu ậ n án tốt nghiệp hay tr ìn h công tác sau k h i có n h u cầu quan tâ m đến nội dung c HỌ C M A Y T ác g iả cảm ơn a n h P h m H uy H oàng – cán g iả n g d y m ô n c H Ọ C M Á Y đọc toàn sách cho n h ậ n xét L ầ n đ ầ u x u ấ t chắn sách n hiều th iế u sót, n h ầ m lẫn Tác g iả m ong n h ậ n n h iề u ý kiến đóng góp bạn đọc đ ể lầ n tái sau sách hoàn th iện Đ ịa ch ỉ liề n hệ: B ộ m ôn T h iế t k ế m áy – Khoa Cơ k h í T rư n g Đ ại học B ách kh o a – Đ ại học Quốc gia TPHCM, 268 Lý T hư ng K iệ t Q.10 L i K h ắ c L iễ m Chương CẤU TRÚC CẤU 1.1 PHÂN LOẠI KHỚP ĐỘNG T heo tín h c h ấ t tiếp xúc, khớ p động ch ia ra: khớp cao kh p có th n h p h ầ n tiế p xúc đường điểm khớp loại th ấ p khớp có th n h p h ầ n tiế p xúc m ặt T heo sô r n g buộc khớp, người ta gọi khớ p loại k kh p có k rà n g buộc Chỉ có th ê có khớ p loại 1, 2,, 5, k h ô n g th ế có khớp loại k h ô n g (vì chưa tiế p xúc với n h a u để tạ o th n h khớp); k h ô n g th ể có khớp loại sáu (vì nôi cứng với nhau) Việc x é t khớ p th ấ p hay khớp cao khòng có gi khó k h ă n Đ ể x é t loại khớ p ta p h x é t số rà n g buộc khớp tức cố định m ột khâu đ ặ t lên k h â u cô đ ịn h hệ trụ c toạ độ O xyz x ét n h ữ ng chuyến động khâu k ia bị m ấ t liê n k ế t h a i k h âu (đê tạo th n h khớp) T ro n g k h i x é t chuyến động tương đối độc lập cần lưu ý: 1- Việc đ ặ t trụ c toạ độ nh th ế không ả n h hưởng đến số rà n g buộc n h n g đế dễ n h ậ n b iế t chuyển động, nên đ ặ t hệ toạ độ O xyz cho: – Gôc o tạ i điểm tiếp xúc h a y tr ê n đường tiế p xúc hay tr ê n tâ m đôi xứng m ặ t tiế p xúc – Các trụ c to độ trù n g với tâ m h ìn h học th n h p h ầ n kh p động n h iề u tô t 2- Gôc ta chọn n ê n k h i n iệm ”quay quanh trục x ” v k h i n iệm “quay q u a n h trục song song với trụ c x ” n h Sau ta x ét loại khớp qua m ộ t sô’ b ài tập : CHƯƠNG MỘT H ìn h b i 1-1 CẤU TRÚC C CẤU B i g iả i: T r ê n h ệ to độ Oxỵz g ắ n cứng trê n v ậ t B, ta x é t chuyển động tương đối, độc lập v ậ t A: H ìn h a: V ậ t A chuyển động quay quan h trụ c Qx, Qy, Qz ), tịn h tiế n th eo trụ c X X, y, z (ký h iệ u (Tx ) tịn h tiế n theo trụ c ( Tz ) Thực r a k h i v ậ t tịn h tiế n th eo trụ c có làm cho vị tr í v ậ t A trê n trụ c y th a y đổi n h n g th a y đổi n y liê n quan đến Tz (do m ặ t cong v ậ t B định) K hi dừng chuyển đ ộ n g Tz th ì k h ô n g th ể có chuyển động Ty n ê n kh p h ìn h a có m ộ t rà n g buộc (m ấ t ch u y ển động Ty ) n ê n khớ p h ìn h a khớp loại H ìn h b: V ậ t A có chuyển động Qx, Qy, Qz, TX,TZ có m ột rà n g buộc (m ấ t Ty ) n ê n k h p h ìn h b khớp loại H ìn h c: V ậ t A có chuyển động Qx, Qy, Tx, Tz có hai rà n g buộc (m ấ t Ty, Qz ) n ê n khớp loại H ìn h d: V ậ t A có chuyển động Qx, Tz có bốn rà n g buộc Qy, Qz, Ty, Tx (xin lưu ý: Ở đ â y v ậ t A, B có bề dày n h cho n ên để đ ảm bảo tín h c h ấ t tiế p xúc h a i v ậ t k h ô n g th ể có chuyển động Qy, Tx ) n ê n khớ p loại H ìn h e: Đ ây h a i m ặ t trụ c trò n xoay tiế p xúc với n h au vị tr í h a i đường tâ m h a i m ặ t trụ trự c giao K hi cố định v ật B, v ậ t A có chuyển động: Qz, Tz (h o ặc Ty ) tức có bốn rà n g buộc: Qy, Qx, Tx, Ty (hoặc Tz kh p loại ) – H ìn h f: Đ ây h a i b n h ră n g h ìn h trụ ră n g th ẳ n g ă n khớp với Sự tiế p xúc h a i b n h ră n g h ìn h trụ ră n g th ẳ n g tiế p xúc h a i m ặ t tr ụ có đường sin h so ng song với n hau- để đảm bảo độ dài tiế p xúc (đảm bảo b ề n ) b n h r ă n g k h ô n g dịch chuyển theo dọc đường sin h (m ất Tz ) b n h r ă n g A lại h chuyển động độc lập Qz Tx (hoặc Ty ) N hư khớ p h ìn h f có b ố n rà n g buộc: Qx, Qy, Tz, Ty (hoặc Tx )- khớp loại N ếu x é t th eo tín h c h ấ t tiế p xúc th ì khớp ỏ’ h ìn h a, b, e tiế p xúc th eo điểm ; k h p h ìn h c tiế p xúc th eo đường; khớp h ìn h d, f tiế p xúc th eo đường n ế u bề d ày v ậ t A, B đ n g k ể có th ể coi tiế p xúc đ iểm bề dày v ậ t k h ô n g đ n g kể N hư v ậ y khớp h ìn h vẽ b ài 1-1 khớp loại cao 10 CHƯƠNG MỘT ■ X BAI 1-2: X ét loại khớp cho khớp động biểu d iên h ìn h vẽ b i 1-2 H ìn h b i 1-2 11 CẤU TRÚC C CẤU 1.2 VẼ LƯỢC ĐỔ – TÍNH BẬC Tự DO – TÁCH NHÓM Đ ể vẽ, đọc h iểu lược đồ la p h ả i n ắm vừng qui ước vẽ lược đồ khớp đ ộ n g v ý th êm điểm sau đây: 1Đ iều q u a n trọ n g p h ải hiếu rà n g buộc m ột khớ p phụ thuộc vào k h p k ề với Cụ th ế: trê n h ìn h 0-1, biểu diễn khâu (giá) nối với khâu b n g k h p A nh h ìn h a th ì ta hiếu khớ p loại (còn h a i chuyển động tư n g đôi quay tịn h tiến); m uôn th ể h iệ n m ấ t th ê m chuyến động quay phải vẽ n h h ìn h b N hư ng khâu nôi với k h â u b ằ n g khớp b ả n lề tạ i Cn g h ĩa k h â u chuyến động quay q u an h tâm c (vuông góc với m ặ t p h a n g giấy- k h ô n g quay q uanh đường tâm tro n g m ặ t p h ẳ n g giấy) nên nôi k h â u với giá b ằ n g k h p tịn h tiế n D th ì cần vẽ nh h ìn h d- n g h ỉa k h ô n g cần gạch chéo tr ê n k h â u (như ng tác dụng khó’p b ả n lề c, khớp D khớ p tịn h tiế n loại n h khớ p B) .2 A /7777777″ B /7777777 a) b) c) d) Hình 0-1 2P h ả i b iế t đặc điểm làm việc k h âu tạo n ê n khớp đế b iết chuyên động (các r n g buộc) Ví dụ: trê n h ìn h vè 0-2, khớp A h ìn h a nôi k h â u với k h k h p loại (còn chuyên động quay tịn h tiên ); khớp B h ìn h b khớp b ản lề (chỉ quay) N hưng khâu m ột b n h ră n g ã n khớp với m ột b n h ră n g k h c (không th ề có chuyên động dọc trục tro n g trìn h chuyến động) th ì cần vê n h h ìn h c (giông h ìn h a) m khớp c, D hiểu khớ p b ản lề (loại 5) c) H ìn h 0-2 140 PHỤ LỤC lệ xích th ỏ a m ãn (p-7) T rê n h ìn h vẽ p -6 ta đ ã chọn k – 1, tức p b = p ‘ b ‘ = A tì v tỉ lệ xích \xa, (Iò tín h th eo biểu th ứ c (a) (b) THU GỌN Lực QUÁN TÍNH V ậ t r ắ n có khối lượng m m o m e n t q u án tín h J g khối tâ m s ch u y ển động song p h ẳ n g với gia tốc k h ố i tâ m ãg gia tốc góc £ th ì sin h r a lực q u n tín h Pqt = – m a s m o m en t lực quán tín h Mqt = ~ J g £ Coi m o m en t lực quán tín h lực quán tín h n hư ngoại lực, ta h o n to n xác đ ịn h áp lực khớp động cấu th e o nguyên lý D’A lem bert T ro n g n h iều trư n g hợp, để th u ậ n tiệ n có th ể th u gọn lực quán tín h m o m en t lực q u án tín h th n h m ột lực n h ấ t Sau lầ n lượt x é t việc th u gọn lực q u án tín h tro n g trư n g hợp chuyến động cụ th ể k h â u tro n g co’ cấu 1- L ự c q u n t ín h c ủ a k h â u c h u y ể n đ ộ n g đ n g iả n a) K hâu chuyến động tịn h tiế n : tro n g trư n g hợp n y gia tốc góc £ = n ê n m o m en t lực quán tín h M ị = có lực quán tín h Pqt = – m ã g, tức Pqt có giá tr ị b ằ n g m a s đ ặ t tạ i khối tâ m, phương ngược chiều với a s ■ b) K hâu quay quanh m ột trụ c cố đ ịn h qua khối tâ m : tâ m quay trù n g với khôi tâ m n ên ã s =, lực q u n tín h Pqt = có m o m en t lực q u án tín h M qt = – J g £ tức m o m en t lực q u n tín h M ị có g iá tr ị b ằ n g J g £ ngược chiều với gia tôc góc 2- L ự c q u n tín h c ủ a k h â u q u a y q u a n h t r ụ c c ố đ ịn h k h ô n g d i q u a k h ố i tâ m X ét k h âu A B có khối tâ m s quay q u a n h điểm A n h h ìn h vẽ p-7 H ìn h p – 141 PHỤ LỤC G ia tốc a s khối tâ m s p h â n làm h th n h p h ầ n : tiế p tuyến a’s p h p tu y ế n agi a s —ữ g CLg tr ê n h ìn h vẽ ta th ấ y a ‘s = as s i n a, tro n g a góc ãs ăg G ia tốc góc k h âu A B là: a ‘s _ as s in a ^AS ¡AS có chiều ngược chiều kim đồng hồ Các lực q u n tín h tác dụng lên khâu A B : – Lực qu án tín h Pqt = – m ã s (đ ặt tạ i khối tâ m S v ngược chiều với ã s ); M o m en t lực q u án tín h Mqt = – J s ẽ có giá trị b ằ n g J s ữs sin(X chiều ‘AB kim đồng hồ – Có th ê hợ p M qt Pqt th n h m ôt lực n h ấ t b ằ n g c h ín h Pqt (có giá trị phương chiều với Pqt) đ ặ t tạ i điểm K A tr ê n đường A S kéo d i p h ía s Vị tr í Pqt c c h S m ột đoạn: J as J _ ~ _ Pqt ~ sin« Iab m as _ £ s _s i n a m l AB Vị t r í điểm K A xác định nhò’ doạn: ¿AK* – lA S + ^SKi – lAS + s in a – / + – l AS + m l AB m l\s + JS _ J A rnl mlíl,AS ” ” ÍI’AS tro n g J A = J s + m l \ s m om ent quán tín h k h â u A B (p -1 ) điểm A Đ iểm K a gọi tâ m dao động khâu A B đ iểm A Ý n g h ĩa tâ m dao động K a đ ặ t to n khối lượng cùa k h â u vào đ iếm K A th ì đặc tín h động lực học n h chu kỳ dao động, lực quán tín h k h â u A B tro n g chuyển đ ộ n g quay q u a n h A khô n g th a y đổi Từ công thứ c (p-10) ta th ấ y rõ tâm dao đ ộ n g /fA phụ thuộc vào cấu tạo ( m, J s, J Ag ) k h ô n g phụ thuộc vào chuyến động khâu Tóm lại: m ộ t k h â u qua m ột trụ c cố đ ịn h qua đ iểm A k h ô n g trù n g với trọ n g tâ m s có lực quán tín h tổ n g hợp Pqt = – m ã s đ ặ t tạ i K A xác đ ịn h th eo (p -10) PHỤ LỤC 142 3- L ự c q u n t ín h c ủ a k h â u c h u y ê n đ ộ n g s o n g p h ẳ n g T h a n h tru y ề n A B tro n g cấu tay quay-con trư ợ t t r ê n h ìn h p -8 có chuyển động so n g p h ẳ n g T h a n h tru y ề n có khối lượng m, khối tâ m S v m o m e n t quán tín h k h ố i tâ m J s c ầ n xác đ ịn h véctơ tổng hợp lực q u án tín h Pqt m ô m e n t lực q u n tín h M ị khâu A B H ìn h p-8b h ọ a đồ gia tốc cấu tay quay-con trư ợ t T rê n h ọ a dồ gia tốc th ể h iện rõ: p ‘ s ‘ = p’a’+ a ‘ s ‘2 tức : õg2 = ãA + ãs2A (p -11) N h chuyển động k h âu A B hai chuyển động hợ p th n h : H ì n h p-8 – C h u y ển động tịn h tiế n điểm A với gia tốc ã A, – C h u y ển động quay tương đôi q u an h A với gia tốc ãg A N h â n h a i v ế (p-11) với ~ m ta có: (~m 2as2 ) = (~m 2aA ) + (~m 2^S2A ) (p-12) N ếu d ặ t P ‘ t = – rn aA ch ín h lực q uán tín h k h â u A B tro n g c h u y ển động tịn h tiế n với g ia tốc ãA n ê n P’ ị p h ả i song song ngược chiều với p ’a ‘ tr ê n họa đồ gia tốc, P ”qt = chín h lực quán tín h k h â u A B tro n g c h u y ển động quay q u a n h trụ c qua điểm A (không trù n g với khối tâ m S ) n ê n p h ả i song song ngược chiều với a ‘ s ‘ trê n họa đồ gia tốc qua điểm K A tr ê n họa đồ 143 PHỤ LỤC cấu, Pqt = —m2 as lưc quán tín h to n p h ầ n k h â u A B, p h n g t r ìn h (p- 12) có th ế v iế t tro n g dạng: Pq ( ~ P ‘ q t + P”qt (p-13) n h v ậ y Pqt p h ả i qua giao điểm T P ‘ t P”qtT óm lạ i : lực quán tín h Pqt k h â u chuyến động song p h ẩ n g A B có: – G iá t r ị b ằ n g m 2% = m 2ịxap ‘ s ‘, tro n g p ’s ‘2 đoạn biểu d iễ n g ia tốc as tr ê n h ọ a đồ g ia tốc – P hư n g song song chiều ngược ã s tức song song ngược ch iề u với p ‘ s ‘ tr ê n h ọ a đồ g ia tốc – Đ iếm đ ặ t tạ i T tâm quán tín h xác định nh sau: Xác đ ịn h tâ m dao động K A theo công thức (p-10) Từ K A (trê n h ọ a đồ cấu) kẻ đường A song song với a’s’ọ (trê n họ a đồ gia tốc), từ S2 kẻ đường A2 song song với p ‘ a ‘ Giao điếm cua đường A] đường A ch ín h T – đ iể m đ ặ t lực q u án tín h P q t H o àn to n tương tự, v iết phương trìn h gia tốc đ iểm S th e o m ột đ iếm tuỳ ý chọn dó khác điểm A, ví dụ v iế t theo điểm B n h sau: “ s2 tức : + Ts2b p ‘ s ‘ = p ‘b ‘+ b ‘s ‘2 (p-14) P hư ng tr ìn h (p-14) tương ứng với phương trìn h (p-11) tiế n h n h h o n to n tư ng tự ta xác định phương chiều, giá tr ị lực q u n tín h Pqt cùa k h â u A B k h ô n g khác trước đ ặ t tạ i tâ m quán tín h T ‘ Vì T v T ‘ n ằ m tr ê n đường g iá lực quán tín h Pqt n ê n tá c dụng lực q u án tín h đôi với k h â u A B k h ô n g có k h ác trước TÍCH PHÂN ĐỒ THỊ T ro n g kỹ th u ậ t nói chung n h tro n g việc giải tậ p Cơ học m áy nói ‘ riê n g, người ta h a y sứ dụng phương p h p tích p h â n đồ th ị Đ ây phư ng p h p to n học g ầ n b iế t tro n g giáo tr ìn h to n học; tà i liệu n y n h ắ c lại m ột cách v ắ n t ắ t đế’ sử dụng B ài to n đ ặ t là: Cho đồ th ị y = f ( x ), cần tìm đồ th ị Y = ị f ( x ) d x 1- N g u y ên tắc tích phân đồ th ị ch ia trụ c h oành th n h n h ữ n g p h ầ n nhỏ đ ế n mức m tro n g p h ần n y có th ế coi g ầ n h m f ( x ) h ằ n g số X b ằ n g g iá t r ị tru n g b ìn h tro n g p h ầ n đ a n g xét Nói cách khác: m ộ t cách g ầ n đúng, PHỤ LỰC 144 có th ể th a y đường f ( x ) b ằ n g đường bậc th a n g n h h ìn h vẽ p-9a T rong m ỗi p h ầ n n h ỏ, f ( x ) h ằ n g số n ê n tíc h p h â n Y p h ả i đ o ạn th ẳ n g có h ệ số góc b ằ n g t r ị số tru n g b ìn h y tro n g m ỗi p h ầ n tư ng ứng 2- Cách xác định tích phân đồ thị C h ia trụ c X làm n h iề u p h ầ n nhỏ xác đ ịn h b ằ n g điểm Xị{i = l,2 ,n) cho tro n g k h o ả n g Axt = Xị – xí_1 có th ể coi g ầ n h m y có g iá tr ị k h ô n g đổi y t = T rê n trụ c X lấy đoạn OịP = H tuỳ ý Đ iểm p gọi cực tíc h p h â n T rê n hệ trụ c Y 2x h ìn h p-9b dùng đ ể vẽ đồ th ị Y = ị f ( x ) d x cũ n g ch ia ch ia trụ c X làm n h iều p h ầ n nhỏ tương ứng xác đ ịn h b ằ n g điếm Xị H ình p-9 T ro n g k h o ản g AX’ đồ th ị Y đ o ạn th ẳ n g song song với Pa-ị tr ê n h ìn h a N hư v ậy tr ê n h ìn h b tro n g k h o ản g đầu tiê n 2x l ta vẽ đoạn 2Bị song so n g với P a ỵ, sau tro n g k h o ả n g x xx2 vẽ đoạn ^ ^ Đường cong qua điểm Y =ịf(x)d x song song với Pa2 tiế p tục B ị( i = l ,2 , n ) đồ th ị tíc h p h â n c ầ n tìm 145 PHỤ LỤC 3- X c đ ị n h t ỉ lệ x íc h c c tr ụ c G iả sử đồ th ị V = f ( x ) biếu diễn cho h m M(cpì với tỉ lệ xích trụ c M PM – y ( x i) V t ỉ lệ xích trụ c (p : (p-15) Aọ, n

– Xem thêm –

Xem thêm: Bài tập cơ học máy lại khắc liễm, Bài tập cơ học máy lại khắc liễm,

Source: https://mix166.vn
Category: Hỏi Đáp