Đang tải... (xem toàn văn)
Nguyên lý máy là môn học cơ sở kỹ thuật của các ngành cơ khí chế tạo máy, cơ khí động lực, cơ điện tử… Là môn học chuyên ngành của ngành cơ kỹ thuật, thiết kế máy.
ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP NGUYÊN LÝ MÁY F1Chương 1 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CƠ CẤU Khâu: Khâu do 1 hoặc 1 số chi tiết máy nối cứng với nhau tạo thành. Khâu là đơn vị cđ, còn chi tiết máy là đvị chế tạo. Bất cứ cơ cấu hoặc máy nào đều chỉ gồm 1 khâu cố định nối với 1 hoặc 1 số khâu động. Khớp động: Khớp động là 1 liên kết động của 2 khâu. Điểm, đường, mặt theo đó hai khâu tiếp xúc với nhau khi tạo thành khớp động gọi là thành phần của khớp. Chuỗi động: Hệ thống các khâu được nối với nhau bằng khớp động gọi là chuỗi động. Cơ cấu: Cơ cấu là 1 chuỗi động có 1 khâu cố định và các khâu còn lại là các khâu động có quy luật cđ hoàn toàn xác định. Khâu của cơ cấu có quy luật cđ cho trước gọi là khâu dẫn. Các khâu động còn lại của cơ cấu gọi là khâu bị dẫn. Quy luật cđ của các khâu bị dẫn phụ thuộc vào quy luật cđ của các khâu dẫn và cấu trúc của cơ cấu. Máy: Là tập hợp các vật thể liên kết với nhau cđ theo quy luật xác định, dùng để truyền biến đổi hoặc sử dụng năng lượng, tập hợp và xử lý các thông tin nhằm mục đích nâng cao năng suất, thay thế hoặc giảm nhẹ lao động chân tay và lao động trí óc của con người. Các phương pháp phân loại và các loại khớp: + Phân loại khớp động theo dạng tiếp xúc của thành phần khớp: - Khớp loại cao: là khớp động có thành phần của khớp là điểm hoặc đường- Khớp loại thấp: là khớp động có thành phần của khớp là mặt+ Phân loại khớp động theo tính chất cđ tương đối của các khâu:- Khớp không gian: Là khớp động có các điểm thuộc khâu trong cđ tương đối vạch nên các đường cong không gian.- Khớp phẳng: Là khớp động có các điểm thuộc khâu di chuyển trong các mặt phẳng song song khi cđ tương đối, nghĩa là quỹ đạo của chúng là các đường cong phẳng.+ Phân loại khớp động theo số điều kiện ràng buộc: Loại của khớp động tương ứng với số điều kiện ràng buộc hoặc số bậc tự do khi bị hạn chế trong cđ tương đối của các khâu tạo thành khớp. Theo đó khớp động có 5 loại: Khớp loại I, II, III, IV, V. Phân loại chuỗi động: + Chuỗi kín: là chuỗi động có các khâu tham gia ít nhất từ 2 khớp động trở lên.+ Chuỗi hở: là chuỗi động chỉ có 1 khâu tham gia 1 khớp động.+ Chuỗi phẳng: là chuỗi động có tất cả các điểm thuộc tất cả các khâu động của chuỗi có thể cđ trong cùng 1 mặt phẳng hoặc trong các mặt phẳng song song với nhau.+ Chuỗi không gian: là chuỗi động khi các điểm thuộc các khâu của chuỗi vạch nên quỹ đạo là nhưng đường cong nằm trong các mặt phẳng không song song với nhau. Phân loại cơ cấu:+ Các cơ cấu truyền cđ: Nhiệm vụ chủ yếu là truyền cđ quay giữa các trục quay theo nhưng tỉ số truyền nhất định.VD: bộ truyền bánh răng, bộ truyền động ma sát…+ Các cơ cấu biến đổi cđ: Có nhiệm vụ biến đổi cđ từ dạng này sang dạng khác. Biến đổi cđ quay thành cđ tịnh tiến và ngược lại, biến đổi cđ quay thành cđ lắc và ngược lại…1 Xây dựng công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng và cơ cấu không gian:+ Bậc tự do của cơ cấu không gian:Giả sử W0 : là số các khâu để rời bậc tự do trong không giann : là số khâu động. W0 = 6nR : là số ràng buộc của các khớp động hay số bậc tự do bị hạn chếk1 ; k2 … k5 là số khớp động loại 1; 2; …; 5. R = k1.1 + k2.2 + … + k5.5 = ∑=51.iiik ( i là số khớp loại i) bậc tự do của cơ cấu không gian là: W = W0 – R = 6n - ∑=51.iiik+ Bậc tự do của cơ cấu phẳng: Gọi W0 là số bậc tự do của các khâu động để rời so với giá.n : là số khâu động. W0 = 3nGọi kt là số khớp thấp số bậc tự do khớp thấp hạn chế là 2.kt kc là số khớp cao số bậc tự do của khớp cáo hạn chế là 1.kc số bậc tự do của cơ cấu phẳng là : W = W0 – (2kt + kc) = 3n - (2kt + kc) Các khái niệm: ràng buộc trùng, ràng buộc thừa và bậc tự do thừa:+ Ràng buộc trùng: Ràng buộc xuất hiện trước khi ghép kín chuỗi động được gọi là ràng buộc trùng. W = W0 – R (R: là số ràng buộc trùng)+ Ràng buộc thừa: Là ràng buộc xuất hiện khi hệ cho là 1 khung tĩnh định+ Bậc tự do thừa: là số bậc tự do mà khi thêm vào hay bớt đi thì không làm ảnh hưởng đến quy luật cđ của cơ cấu. Nguyên lý tạo thành cơ cấu: Cơ cấu hình thành theo nguyên lý sau: Bất cứ cơ cấu nào cùng có thể hình thành bằng cách nối lần lượt các nhóm chuỗi có bậc tự do bằng 0 với 1 hoặc 1 số khâu dẫn với giá cố định. Số khâu dẫn phải bằng số bậc tự do của cơ cấu.2 Chương 2 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU Nội dung và mục đich phân tích động học cơ cấu: + Nội dung: Nội dung phân tích động lực học cơ cấu gồm 3 bài toán cơ bản sau:- Xác định vị trí các khâu và quỹ đạo các điểm đặc trưng trên các khâu của cơ cấu.- Xác đinh vận tốc của các điểm đặc trưng trên các khâu và vận tốc góc của các khâu.- Xác định gia tốc của các điểm đặc trưng trên các khâu và gia tốc góc của các khâu.+ Mục đích: Phân tích động lực học cơ cấu nhằm MĐ nghiên cứu cđ của cơ cấu khi biết trước lược đồ cơ cấu, kích thước các khâu và quy luật cđ của khâu dẫn.Chương 3 PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU Nội dung, mục đích và phương pháp phân tích lực cơ cấu:3 Mục đích: + Xác định cđ thực của cơ cấu+ Tính toán các kích thước, độ bền của các khâu+ Quy định được chế độ bôi trơn hợp lý cho các khớp động và xác định công suất cho máy. Phương pháp: có 2 phương pháp + Phương pháp đồ giải (họa đồ)+ Phương pháp giải tích Nguyên lý Ddalambe và phương pháp động tĩnh học trong bài toán động lực cơ cấu và máy: 4 Các loại lực tác dụng lên cơ cấu và máy:+ Lực phát động: là lực làm cho cơ cấu cđ. Lực phát động sinh công dương, nghĩa là tăng động năng của máy.+ Lực cản có ích: còn gọi là lực cản sản xuất hay lực cản công nghệ phát sinh khi máy thực hiện chức năng của mình.+ Lực cản có hại: là lực cản mà cơ cấu hoặc máy buộc phải khắc phục khi cđ. Đó là lực ma sát trong các khớp động, lực cản của môi trường trong đó các khâu của cơ cấu cđCả lực cản có ích và có hại đều sinh công âm, nghĩa là làm tiêu hao năng lượng của máy.+ Trọng lực của các khâu: Trọng lực là lực hút của trọng trường tác dụng lên trọng tâm của khâu. Độ lớn và phương chiều của trọng lực không đổi. Công của trọng lực là âm hay dương tùy theo hướng cđ của trọng tâm khâu lên cao hay xuống thấp. Khi tăng độ cao trọng tâm của khâu, trọng lực là lực cản, còn khi hạ thấp trong tâm của khâu trọng lực là lực phát động. Cong của trọng lực sau 1 chu kỳ cđ bằng 0+ Lực quán tính: Xuất hiện khi các khâu cđ với vận tốc biến đổi, nghĩa là có gia tốc. Lực quán tính gây nên các áp lực động phụ và lực ma sát phụ trong các khớp trong. Trong cđ chu kỳ công của lực quán tính sau 1 chy kỳ cđ bằng 0.+ Phản lực khớp động: Dưới tác dụng của các lực trên, trong các khớp động của cơ cấu phát sinh phải lực. Phản lực khớp động là lực từ mỗi thành phần khớp động tác động lên thành phần khớp động liên kết với nó.Phản lực khớp động gồm 2 thành phần: thành phần phản lực pháp tuyến được gọi là áp lực khớp động không sinh công trong cđ tương đối nên không ảnh hưởng trực tiếp đến tc cđ của cơ cấu nhưng lại gây ra thành phần thứ 2 của phản lực là ma sát tại các bề mặt tiếp xúc của thành phần khớp động. Cách xác định hợp lực của lực quán tính tác động lên khâu cđ quay quanh trục cố định không đi qua trọng tâm: +) Khâu quay đều: (ε = 0)Lực quán tính: OSnssqtlmamamP 2ω−=−=−=Lực QT Pqt ngược chiều với gia tốc hướng tâm asn nên thường được gọi là lực quán tính ly tâm.Mô men của lực quán tính Mqt = 0 vì gia tốc góc ε = 0.+) Khâu quay không đều: (ε # 0)sqtsamP .−=; Mqts = Js. εs Dời lực qtsP từ S tới K5 Véc tơ Pqt đặt tại K là hợp lực của qtsP và Mqt Xác định SK?ssqtsqtamJsPMh ε==; SK = h/sinα; sinα ast/as = ε.lOS/as .Vậy SK = (J. ε)/(m.as. ε.(lOS/as)) = Js/m.lOS .Điểm K gọi là điểm lắc (hoặc tâm va đập)Chương 4 MA SÁT Mục đích nghiên cứu ma sát trong các khớp động: Phát biểu nội dung định luật về ma sát trượt:+ Lực ma sát trượt luôn ngược chiều với cđ tương đối và tỉ lệ thuận với áp lực pháp tuyếnFms = f.N+ Hệ số ma sát phụ thuộc vào tính chất của bề mặt tiếp xúc, vật liệu, trạng thái bề mặt tiếp xúc…+ Hệ số ma sát tĩnh lớn hơn hệ số ma sát động (ft > fđ) Hiện tượng tự hãm:+ Nếu hợp lực S (véc tơ) nằm ngoài góc ma sát. Khi đó A sẽ có xu hướng cđ nhanh dần so với B.6 + Nếu đường tác dụng lực S (véc tơ) nằm trên mép góc ma sát (đường td của S và R là trùng nhau) khi đó vật A sẽ đứng yên hoặc cđ đều.+ Nếu S nằm trong góc ms khi đó A sẽ đứng yên . Hiện tượng này gọi là hiện tượng tự hãm.Chương 5 CÂN BẰNG MÁY Mục đích và nội dung của cân bằng máy:+) Mục đích: nghiên cứu các biện pháp nhằm triệt tiêu hoàn toàn hoặc từng phần các áp lực động phụ và hiện tượng rung trong máy và của máy.+) Nội dung: Nội dung, cách tính cân bằng tĩnh, cân bằng động và cân bằng máy trên nền+) Cân bằng tĩnh: Đối với các khâu quay có độ dày hướng trục b nhỏ hơn đáng kể so với đường kính D (b/D < 0,2) khối lượng của chúng có thể được xem như phân bố trong mặt phẳng đối xứng vuông góc với trục quay. Nguyên nhân mất cân bằng của các vật quay này là trọng tâm của chúng không trùng với trục quay.Để cân bằng các khâu quay đó cần phải phân bố lại khối lượng sao cho trọng tâm chung trùng với trục quay. Đó là nội dung của bài toán cân bằng tĩnh.Điều kiện cân bằng tĩnh của khâu quay là: Tổng véc tơ của các lực quán tính của khâu quay phải bằng 0 hoặc tổng véc tơ của các mô men tĩnh của các khối lượng đối với trục quay phải bằng 0, nghĩa là: ∑= 0iP hoặc ∑= 0.iirm+) Cân bằng động:Đối với các khâu quay có độ dày hướng trục b lớn hơn đáng kể so với đường kính D (b/D ≥ 0,2) các khối lượng mất cân bằng của chúng nằm trong các mặt phẳng song song cùng vuông góc với trục quay. Trong trường hợp đó không chỉ cân bằng lực quán tính do các khối lượng mất cân bằng gây nên mà các mô men của các lực quán tính đó, đây là nội dung của bài toán cân bằng động.Điều kiện cân bằng động của khâu quay là: Tổng các lực quán tính và mô men của các lực đó đều bằng 0, nghĩa là: ∑= 0iP hoặc ∑= 0iMTrong trường hợp đó bài toán cân bằng động của cơ hệ có thể giải nhờ hai khối lượng cân bằng thích hợp gắn lên trục nằm trong hai mặt phẳng cân bằng cùng vuông góc với trục quay. Các khối 7 lượng đó cần được đặt sao cho các lực quán tính ly tâm của chúng bằng và ngược chiều với các hợp lực quán tính thành phần đặt trong các mặt phẳng đó.+) Cân bằng máy trên nền:- Cơ cấu trong đó các loại lực qtính và mô men quán tính của các lực quán tính đều được cân bằng gọi là cơ cấu cân bằng hoàn toàn. Trong trường hợp đó tổng tất cả các lực quán tính (kể cá các lực quán tính của đối trọng) và tổng mô men của các lực đó đới với điểm chọn tùy ý phải bằng 0.Trong thực tế, tùy theo yêu cầu của từng bài toán cụ thể, người ta chỉ cân bằng hoặc các lực quán tính hoặc mô men quán tính của các lực quán tính.- Điều kiện cân bằng tĩnh của cơ cấu phẳng trên nền máy.Cân bằng chỉ các lực quán tính của cơ cấu được gọi là cân bằng tĩnh.Cơ cấu sẽ cân bằng tĩnh nếu hợp lực các lực quán tính của các khâu đối với vị trí bất kỳ của cơ cấu bằng không cụ thể là:∑== 0.siamPTrong đó: m - khối lượng của tất cả các khâu động của cơ cấu.as – gia tốc khối tâm chung của cơ cấu.Vì khối lượng của các khâu không thể bằng 0 nên cơ cấu chỉ có thể cân bằng tĩnh khi cố định vị trí khối tâm chung để (véc tơ) as = 0- Xác định vị trí trọng tâm của cơ cấu phẳng.Vị trí trọng tâm của cơ cấu phẳng có thể xđ theo hệ thức sau:∑==niishr1Trong đó: rs - là bán kính véc tơ của vị trí trọng tâm của cơ cấu.hi – là véc tơ chính của các khâu động.8 . ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP NGUYÊN LÝ MÁY F1Chương 1 PHÂN TÍCH CẤU TRÚC CƠ CẤU Khâu: Khâu do 1 hoặc 1 số chi tiết máy nối cứng với nhau tạo. cấu. Máy: Là tập hợp các vật thể liên kết với nhau cđ theo quy luật xác định, dùng để truyền biến đổi hoặc sử dụng năng lượng, tập hợp và xử lý các thông