Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự

đầu đề 6 : MáY BàO Ngang
Ph ơng án :

tìm hiểu đề bài và sự hoạt động của các cơ cấu
1 Bảng các số liệu:

Stt Thông số Ký hiệu Giá trị đơn vị
1 Hành trình đầu bào H 430 mm
2 Hệ số tăng tốc k 1.4
3 Chiều dài giá O
2
O
5
lo
2
o
5
450 mm
4 Tỷ số chiều dài
=
BO
BF
5
0.35
5 Tỷ số chiều dài xác định trọng tâm
Blo
slo

5
35
0.5
lBF
lBS
4
0.5
6 Vận tốc góc tay quay O
2
A

1
=
30
1
n


12.566 .s
-1
7 Khối lợng culít (khâu 3) m
3
13 kg
8
Mô men quán tính khâu 3 đối với trục đi qua trọng
tâm
Js
3
1.1 kg.m
2

9 Khối lợng thanh truyền (khâu 4) m
4
5 kg
10
Mô men quán tính khâu 4 đối với trục đi qua trọng
tâm
Js
4
0.04 kg.m
2
11 Khối lợng đầu bào m
5
72 kg
12 Lực cắt xác định theo đầu bào P
ci
4000 N
13 Tọa độ điểm đặt lực cắt Y
P
170 mm
14 Tọa độ trọng tâm đầu bào X
S
180 mm
15 Mô đun cặp bánh răng
m
I
3.5
mm
m
II
13

16 Số răng của các bánh răng
z
4
14
z
5
55
17 Chiều dài cần lắc lo
4
c 135 mm
18 Góc lắc của cần lắc cơ cấu cản dao ngang

max
18 độ
19 Góc truyền động nhỏ nhất cho phép

min
65 độ
20 Góc quay của cam

đ
64
độ

x
28

v
64
21 Hệ số không đều cho phép


1/30
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
1
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự


Phần 2.2: phân tích cấu trúc cơ cấu thanh phẳng toàn khớp
thấp
I.Cấu trúc cơ cấu:
I.1Các khâu:
Số luợng khâu n =5, ta quy ớc nh sau: Lợc đồ động học cơ cấu máy bào ngang
Khâu 0: Giá.
Khâu 1: Tay quay O
2
A.
Khâu 2: Con trợt A.
Khâu 3: Culit O
5
B.
Khâu 4: Thanh truyền BF.
Khâu 5: Thanh trợt F.
I.2 Các khớp động:
Khớp 1 : Khớp quay giữa giá với tay quay O
2
A.
Khớp 2 : Khớp quay giữa tay quay O
2

A với con trợt A.
Khớp 3 : Khớp trợt giữa con trợt A với culit O
5
B.
Khớp 4 : Khớp quay giữa culit O
5
B với giá.
Khớp 5 : Khớp quay giữa culit O
5
B với thanh truyền BF.
Khớp 6 : Khớp quay giữa thanh truyền BF với con trợt F.
Khớp 7 : Khớp trợt giữa con trợt F với giá.
II.2 Bậc tự do:
Cơ cấu có : Số khớp thấp p
5
=7; số khớp cao p
4
=0
Vậy bậc tự do của cơ cấu là: W =3n-2p
5
-p
4
=3.5-2.7 =1
III.Xếp hạng cơ cấu:
Nếu coi khâu 1 là khâu dẫn thì cơ cầu gồm các nhóm axua:
Nhóm 2 tay (khâu 4, khâu 5, khớp 5, khớp 6, khớp 7): hạng 2.
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
2
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ

thuật quân sự

Nhóm 2 tay (khâu 2, khâu 3, khớp 2, khớp 3, khớp 4): hạng 2.
Khi thay khâu dãn là khâu khác ta vẫn chỉ đợc cơ cấu hạng hai.
Vậy cơ cấu máy bào ngang là cơ cấu hạng 2.
IV.Hoạt động của máy và lợc đồ cơ cấu:
Dẫn động từ động cơ vào bánh răng z
4
của hệ vi sai, làm bánh răng z
5
quay, con trợt A
đợc lắp vào bánh răng z
5
bằng khớp loại 5. Chuyển động quay của bánh răng z
5
gây chuyển
động lắc cho thanh lắc O
5
B qua khâu BF làm đầu bào chuyển động qua lại. Cam O
2
tạo
chuyển động lắc cho hệ thống các thanh CO
4
, O
4
D và DE và bánh cóc. Do đó sau một hành
trình của đầu bào, có một chuyển động đa phôi P vào vị trí cắt.
Theo dữ kiện đầu bài, quy luật của lực cắt tác dụng lên đầu bào (lực cản) đợc coi là
hằng số và quy luật biến thiên gia tốc góc của cần lắc O
2

A là quy luật hình sin. Trong quá
trình làm việc sẽ xuất hiện lực quán tính ở các khâu, đặc biệt là ở đầu bào. Các khớp quay
cũng chịu áp lực động nên khâu dẫn không còn quay đều nh giả thuyết
PHầN 2.3 : TổNG HợP CƠ CấU thanh phẳng toàn khớp thấp
I.Tóm tắt yêu cầu:
a)Các số liệu đã biết:
Hành trình đầu bào: H =430).
Chiều dài giá: lo
2
o
5
= 450)
Hệ số tăng tốc: k = 1.4
Tỉ số chiều dài =
BO
BF
5
= 0.35
b)Cần xác định :
Góc lắc của cần lắc O
5
B (

) .
Chiều dài tay quay O
2
A ( l
O2A
)
Chiều dài cần lắc O

5
B ( l
O5B
).
Chiều dài thanh truyền BF ( l
BF
)
Khoảng cách từ O
5
đến phơng trợt xx của con trợt F ( l
O5M
)
II.Thực hiện:
Theo lợc đồ cấu tạo đã cho của cơ cấu ta vẽ lợt đồ động ( hình 2) biểu diễn cơ cấu ở 3
vị trí : 1 vị trí trung gian và hai vị trí giới hạn (vị trí biên). ở hai vị trí biên đờng tâm của Culít
O
5
B tiếp tuyến với vòng tròn quĩ đạo của con trợt A. Vẽ hành trình F
1
F
2
= H của con trợt F.
Góc lắc của Culít O
5
B tính nh sau:
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
3
)(696,830
0,259.2
430

15sin2
430
2
sin2
5
mm
H
l
BO
==

==

Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự


0
30
14,1
14,1
180
1
1
180
=
+

=

+

=
k
k


Vì trục đối xứng O
5
E của góc lắc

vuông góc với phơng chuyển động xx của con trợt F,
nên B
1
B
2
= H. Trong các tam giác vuông O
5
DB
1
và O
5
A
1
O
2
,chiều dài của Culít O
5
B và tay
quay O

2
A đợc tính nh sau:
)(469,116259,0.45015sin.450
2
sin.
522
mmll
OOAO
====

Chiều dài thanh truyền BF lấy bằng:
)(744,290696,830.35,0
5
mmll
BOBF
===

Phơng trợt xx của con trợt F đợc đặt ở giữa đoạn biểu thị độ võng DE của cung quay của B,
vì khi đó giá trợt chịu áp lực pháp tuyến nhỏ nhất. Khi đó khoảng cách từ xx đến tâm quay
O
5
tính nh sau:
5 5
5
5 5
cos
2
(1 cos )
2 2 2
O B O B

O B
O M O B
l l
l
l l



= = +
574,816)0,9661(
2
696,830
=+=
(mm
)
Chiều quay của tay quay OA đợc chọn sao cho trong quá trình bào thanh truyền BF chịu
lực kéo, trong quá trình làm việc (bào) tay quay quay một góc lớn hơn khi về không, và quá
trình bào phải tiến hành theo chiều từ trái sang phải do đó phải chọn tay quay O
2
A quay theo
chiều kim đồng hồ.
ở đầu và cuối hành trình làm việc và không của dao đều có một khoảng chừa là phần
hành trình mà dao không tiếp xúc với sản phẩm gia công. Khoảng chừa đó bằng 0,05H =
0,05.430=21,5(mm). Góc quay của tay quay O
2
A ứng với các vị trí đợc xác định bằng phơng
pháp vẽ.

III.Kết quả ta thu đợc bảng sau:
Thông

số

( )
l
O2A
(mm)
l
O5B
(mm)
l
BF
(mm)
l
O5M

Giá trị 30 116,469 830,696 290,744 816,574
à
l
= 0.005 (m/mm) ta có :
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
Khoảng
cách
O
2
O
5
(mm) O
2
A (mm) O
5

B (mm) BF (mm) O
5
M (mm)
Giá trị 90 23.294 166,139 58,149 163,30
4
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự

Phần 2.4: Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng toàn khớp
thấp :
i- Bài toán vị trí: Vẽ họa đồ vị trí cơ cấu.
Khâu dẫn là tay quay O
2
A, ta khảo sát 16 vị trí của cơ cấu ứng với 16 vị trí của tay quay
O
2
A nh sau :
vị trí biên trái (vị trí 1) và biên phải (vị trí 11) của con trợt A ; 2 vị trí khi đầu bào chuyển
động sang phải cách vị trí biên trái một đoạn bằng 0.05H (vị trí 3, xuất hiện lực cắt) và cách
biên phải một đoạn 0.05H (vị trí 9, kết thúc lực cắt). vị trí 6 và 14 (khi Cu lít O
5
B thẳng đứng
phía ở trên và dới ).Các vị trí còn lại xác định bằng cách quay đờng thẳng nối vị trí 6 và 14
một góc 30
0
.Từ đó ta vẽ đợc lợc đồ chuyển vị của cơ cấu tại 16 vị trí trình bày trong bản vẽ.
Ii - Bài toán vận tốc:
Các số liệu đã biết:Vận tốc góc tay quay O
2

A:

1
=
30
1
n

= 12,566(s
-1
). Cần xác định:
- Vận tốc các điểm trên cơ cấu.
- Gia tốc các điểm trên cơ cấu.
- Phơng pháp: Sử dụng phơng pháp véctơ họa đồ.
Thực hiện:Chọn khâu dẫn là tay quay O
2
A.Chiều quay của tay quay O
2
A đợc chọn sao cho
trong quá trình bào O
2
Aquay trên cung lớn, quá trình bào đợc tiến hành từ trái sang
phải vậy chọn tay quayO
2
A quay theo chiều kim đồng hồ.
Nhận xét
Kết luận
Biểu diển trên họa
đồ
1

Khâu 1 nối khâu 2 bằng khớp
quay
21 AA
vv
=
21
papa

2
Khâu 2 nối khâu 3 bằng khớp
trợt
3A
v
=
2A
v
+
23AA
v
3
pa
=
2
pa
+
23
aa
3
Điểm A
3

và điểm B
3
cùng
thuộc khâu 3
B
v
uur
=
3
5
5
A
AO
BO
v
l
l

3
pb
=
3
pa
AO
BO
l
l
5
5


Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
5
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự

4
Khâu 4 nối khâu 5 nối bằng
khớp trợt
F
v
=
B
v
+
FB
v
pf
=
pb
+
bf
5
Điểm S
3
và điểm B
3
cùng
thuộc khâu 3
3S

v
=
BO
SO
l
l
5
35
3B
v

3
ps
=
BO
SO
l
l
5
35
3
pb

6 Điểm S
4
thuộc khâu 4
4S B
v
=
4BS

BF
l
l
FB
v
4
bs
=
4BS
BF
l
l
bf

Phơng
Chiều Cách tính độ dài
1
2
pa
Vuông góc
O
2
A
Theo chiều
2

2

.
2

O A
l
2
23
aa
Song song O
5
B Xác dịnh trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ
3
3
pa
Vuông góc O
5
B Cùng chiều
3
pa
Đo trên hoạ đồ
4
pb
Cùng phơng
3
pa
Xác dịnh trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ
5
bf
Vuông góc BF Xác định trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ
6
pf
Song song xx Xác định trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ
7

3
ps
Cùng phơng
pb
Cùng phơng
pb
3
ps
=
5 3
5
O S
O B
l
l
3
pb
8
4
ps
Xác định trên hoạ đồ Xác định trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ

Ta khảo sát trình tự dựng họa đồ vận tốc cho cơ cấu ở vị trí 4, các vị trí khác tiến hành
tơng tự.
Tay quay O
2
A quay đều với vận tốc góc
1
=
30

1
n

=12,566 (s
-1
)và ta có: v
A1
= v
A2
=
1
.l
O2A
=
12,566*0,116469 = 1,46355 (m.s
-1)
)
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
6
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự

Chọn tỷ xích họa đồ vận tốc à
v
= 0,040
)
/
(
mm

sm
.
Vận tốc của điểm A
3
của Culít trùng với điểm A
2
của con trợt xác định theo pt:
Đại lợng
3A
v
=
2A
v
+
23 AA
v
(*)

Phơng O
5
A O
1
A // O
5
A
Chiều (?)
2

.
AO

l
2
(?)
Độ lớn ( 1,46355/s)
hay
3
pa
=
2
pa
+
32
aa
(pa
3
O
5
A, a
2
a
3
// O
5
A).
Biểu diển trên họa đồ:
)(589,36
2
2
mm
v

pa
v
A
==
à
, (pa
2
O
2
A theo chiều
1
).
Chọn điểm p tùy ý làm gốc, vẽ
2
pa
O
2
A theo chiều
1
, pa
2
=36,589(mm).
Qua p kẻ
1
O
5
B, qua a
2
kẻ
2

//O
5
B, a
3
là giao của
1
và
2
,vẽ
3
pa
và
32
aa
.
Đo trên họa đồ ta đợc: pa
3
=24,133(mm).
Vận tốc điểm B của Culít xác định theo định lý đồng dạng:
659,38
5
5
3
==
AO
BO
papb
(mm)
Vận tốc điểm F xác theo phơng trình:
F

v
=
B
v
+
FB
v
hay
pf
=
pb
+
bf
(bf BF, pf // xx)
Trên tia pa
3
lấy điểm b sao cho pb = 38,659vẽ
pb
.
Qua p kẻ
3
//xx, qua b kẻ
4
BF, f là giao của
3
và
4
, vẽ
pf
và

bf
.
Lấy s
3
, s
4
là trung điểm của pb và bf, vẽ
3
ps
và
4
ps
.
Đo trên họa đồ ta đợc: pf = 37,874:bf =7,525.
Vận tốc trọng tâm S
3
của Culít 3 và S
4
của thanh truyền 4 xác định theo định lý đồng dạng:
3295,19
5
5
3
3
==
BO
SO
l
l
pbps

(mm)
Trên họa đồ vận tốc, nối p với s
4
ta đợc véctơ vận tốc tuyệt đối
4
ps
của S
4
.
Đo trên họa đồ ta đợc ps
4
= 37,897(mm)
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
7
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự

Vận tốc góc Culít 3 và thanh truyền 4 ở vị trí này là
862,1
.
55
3
===
BO
v
BO
B
l
pb

l
v
à

(s
-1
)
)(035,1
281,0
025,0*299,4*
1
4

====
s
l
fb
FB
v
fb
v
fb
à


Chọn chiều dơng của

cùng chiều kim đồng hồ. Muốn xác định chiều

3

và

4
ta tịnh tiến
véctơ
pb
và
bf
đến B.
Chọn chiều dơng của

cùng chiều kim đồng hồ. Muốn xác định chiều

3
và

4
ta tịnh tiến véctơ
pb
và
bf
đến B.Trị số

3
và

4
của tất cả các vị trí của cơ cấu ghi trong bảng
Kết quả đo trên hoạ đồ
Vị trí O

5
A
pa
3
pb pf
ps
3
ps
4
bf
1 86,933 0 0 0 0 0 0
2 92,966 9,168 16,384 15,687 8,192 15,967 4,109
3 97,732 16,024 27,298 27,305 13,649 27.589 6,341
4 103,629 24,113 38,659 37,874 19,3295 37,897 7,525
5 110,787 33,435 50,140 50,034 25,070 50,019 5,274
6 113,294 36,590 53,657 53,657 26,8285 53,657 0
7 110,787 33,435 50,140 50,034 25,070 50,019 5,274
8 103,629 24,113 38,659 38,010 19,3295 37,897 7,525
9 97,732 16,024 27,298 27,589 13,649 27.589 6,341
10 92,966 9,168 16,384 16,036 8,192 15,967 4,109
11 86,933 0 0 0 0 0
12 80,908 9,816 20,156 19,728 10,078 19,784 5,030
13 70,792 28,246 66,290 65,278 33,145 65,560 10,907
14 66,706 36,590 91,130 91,130 45,565 91,130 0
15 70,792 28,246 66,290 65,492 33,145 65,666 10,907
16 80,908 9,816 20,156 19,312 10,078 19,578 5,030
Công thức xác định vận tốc

3
=

2
= pa
3
à
v
/O
5
A.

à
l
,
4
= bf.
à
v
/BF.

à
l ,

5
=0 , v
s4
=ps
4
.
à
v
, v

s3
=ps
3
.
à
v
,
v
5
=pf
Dấu các đại lợng đợc quy ớc cùng chiều
1
mang dấu (+) ngợc mang dấu (-)
Vị trí
à
v
3
=
2

4

v
s3


à
l

v

s4
v
5
1
0.040 0 0 0 0,005 0 0
2
0.040 0,7889 -0,5653 0,3277 0,005 0,6387 0,6275
3
0.040 1,3117 -0,8724 0,5460 0,005 1,0636 1,0522
4
0.040 1,8615 -1,0353 0,7732 0,005 1,5159 1,515
5
0.040 2,4144 -0,7256 1,0028 0,005 2,0007 2,0014
6
0.040 2,5837 0 1,0731 0,005 2,1463 2.1463
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
8
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ
thuật quân sự

7
0.040 2,4144 0,7254 1,0028 0,005 2,0007 2,0014
8
0.040 1,8615 1,0356 0,7732 0,005 1,5159 1.5204
9
0.040 1,3117 0,8725 0,5460 0,005 1,0636 1,0635
10
0.040 0,7889 0,5631 0,3277 0,005 0,6387 0,6414
11

0.040 0 0 0 0,005 0 0
12
0.040 -0,9706 -0,6920 0,4031 0,005 0,7914 -0,7891
13
0.040 -3,1920 -1,5005 1,3258 0,005 2,6224 -2,6111
14
0.040 -4,3882 0 1,8226 0,005 3.6452 -3.6452
15
0.040 -3,1920 1,5005 1,3258 0,005 2,6266 -2.6197
16
0.040 -0,9706 0,6920 0,4031 0,005 0,7831 -0,7725
Iii - Bài toán gia tốc:
Nhận xét Kết luận Biểu diển trên họa đồ
1
Vận tốc góc tay quay O
2
A không
đổi

1
A
a
=
1
t
A
a

2
qa

2
Khâu 1 và 2 nối với nhau bằng
khớp quay
2
A
qn
=
1
qa
4 Khâu 2 nối khâu 3 bằng khớp trợt
3
A
a
=
2 3 2
A A A
a a+
Biểu diễn trên hoạ đồ
5
Điểm A
3
và điểm B
3
cùng thuộc
khâu 3
3
B
a
=
AO

BO
l
l
5
5
3
A
a
qb
=
AO
BO
l
l
5
5
3
qa
6
Khâu 4 nối khâu 3 bằng khớp
quay
3
B
a
=
4
B
a
3
qb

=
4
qb
=
qb
7
Trọng tâm S
4
của khâu 4
3434
BSBS
aaa
+=
44
bsqbqs
+=
4
4
BS
B
BF
l
as
l
=
FB
a
bf
l
l

bs
BF
BS
4
4
=
8 Trọng tâm S
3
của khâu 3
3
S
a
=
BO
SO
l
l
5
35
.
3
B
a
Biểu diễn trên hoạ đồ

Phơng chiều,giá trị các gia tốc : (Trong bảng cho dới đây )
Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
9
Đồ án nguyên lý máy
Học viện kỹ

thuật quân sự

Vectơ Phơng Chiều Giá trị
1

n
A
a
2
Song song O
2
A Từ A đến O
2

.
2
1

l
O2A

2
t
A
a
3
Vuông góc O
5
B Theo chiều
3


3

.lO5A

3
n
A
a
3
Song song O
5
B T B đến O
5

.
2
3

l
O5A

4
c
AA
a
23
Vuông góc O
5
B

Khi
23
aa
quay góc 90 theo
chiều
3
.

2.
23AA
v
.
2


5
r
AA
a
23
Song song A
3
A2 Biểu diễn trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ

6

F
a
Song song xx Xác định trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ


7
n
B
a
Song song O
5
B Từ B đến O
5

.
2
3

l
O5A

8
t
B
a
Vuông góc O
5
B
Theo
3

3

.lO5B
9

n
FB
a
Song songFB Từ F đến B
2
4
.

l
FB

10
t
FB
a
Vuông gócFB Xác định trên hoạ đồ Đo trên hoạ đồ

Ta cũng khảo sát trình tự dựng họa đồ gia tốc cho cơ cấu ở vị trí 4, các vị trí khác tiến
hành tơng tự:
Chọn tỷ xích họa đồ gia tốc à
a
= 0,25(ms2/mm)
Do vận tốc góc tay quay O
2
A không đổi nên A
1
và A
2
chỉ có gia tốc pháp tuyến.
Biểu diển trên họa đồ:

568,73
.
22
2
2
1
===
a
AO
a
n
A
A
la
qn
à

à
(mm). Điểm A
3
trên Culít chuyển động
phức tạp nên ta chia gia tốc của nó thành 2 thành phần:
3
A
a
=
n
A
a
3

+
t
A
a
3
(
n
A
a
3
//O
5
B,
t
A
a
3
O
5
B)

Chu Mạnh Trờng: Lớp Xe-Tăng K40 - -
10