Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên
Khoa Cơ khí – Bộ môn Kỹ thuật Cơ khí
THUYẾT MINH
BÀI TẬP LỚN NGUYÊN LÝ MÁY
Máy: Động Cơ Đốt Trong Song Hành(1) Phương án:5
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Nam
Mã số: DTK0851010698
Lớp sinh viên: K44CCM6 Lớp học phần: 44C
Email liên hệ:
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Vũ Quý Đạc
Thái Nguyên, năm 2011
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
1
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Muc lục
trang:
Lời nói đầu… 4
Phần 1: Tổng hợp và phân tích động học cơ cấu phẳng 5
1. Tính bậc tự do 5
2. Phân tích chuyển động của cơ cấu… 6
3. Tổng hợp động học cơ cấu… 6
4. Phân tích động học cơ cấu… 7
Phần 2: Phân tích áp lực khớp động của nhóm (4.5) bằng phương
pháp vẽ và tính Mcb trên khâu dẫn bằng phương pháp
di chuyển khả dĩ 16
1.Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (4,5)và (2,3) 16
2.tính mômen cân bằng trên khâu dẫn 24
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
2
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy

R
td
=0: số ràng buộc thụ động
S =0: số bậc tự do thừa .
⇒ W= 3.5-(0+2.7)+0-0=1
Vậy cơ cấu có một bậc tự do.
Từ lược đồ cơ cấu ta thấy khâu 1 quay quanh khớp O
1
với vận tốc góc
ω
1
và
ta chọn khâu 1 làm khâu dẫn.
∗ Phân loại cơ cấu .
Ta thấy cơ cấu bao gồm khâu 1 và 2
nhóm atxua loại 2
Nhóm 1: gồm 2 khâu: khâu 2 và khâu 3
Nhóm 2: gồm 2 khâu: khâu 4 và khâu 5
⇒ Đây là cơ cấu loại 2
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
4
5
4
3
2
Tách Nhóm Atxua
B
A
D
C

mmm
H
RRH
===⇒=
====⇒=
λ
λ
L
AS2
= L
CS4
= 0,35L= 0,35.27,58 = 9,653(mm) = 0,0096 (m)
Để vẽ được cơ cấu ta chọn đoạn biểu diễn O
1
A=50(mm)
Chọn tỉ lệ xích chiều dài là
µ
L
:
)(00095,0
50
0475,0
mm
m
OA
L
OA
L
===
µ

8
theo chiều quay ω
1
bắt đầu từ điểm
chết trên, các điểm C
1
,C
2
,…C
8
lần
lượt đối xứng với các điểm A
1
, A
2
,…
A
8
. Lần lượt từ các điểm A
1
,A
2
,…A
8
,
vẽ cung tròn bán kính A
i
B =180
mm ,cắt đường thẳng đứng đi qua O
tại B. Ta được 8 vị trí tương ứng của

vòng quay của trục khuỷu thì pistons
3 ở điểm chết dưới còn pistons 5 ở
điểm chết trên.
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
6
B
1
D
5
B
2
8
B
6
D
4
D
D
3
D
7
B
7
3
B
1
D
5
B
B

A
7
C
8
C
4
A
Häa §å ChuyÓn VÞ
TØ xÝch
µ
L

=0.00095 (m/mm)
2
s
4
s
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
4.2 Xác định vận tốc tại vị trí 4
Vận tốc góc của khâu 1
)/(38,230
60
2200 2
60
2
1
sRad
n
===
ππ

1
A ⇒
µ
ω
µ
Lv
.
1
=

⇒
( )
mmsm
v
./2189,0
00095,0.38,230
==
µ
Ta có :
VV
AA 21
=

phương vuông góc với O
1
A

V
A1
có Chiều phù hợp

có phương thẳng đứng
Trị số chưa biết
Phương trình (1) còn 2 ẩn chưa biết là trị số của
V
AB 22
và
V
B2
, hai ẩn này sẽ
đươc xác định bằng phương pháp vẽ.
phương vuông góc với O
1
C

VV
CC 41
=
,
V
C1
có Chiều phù hợp
ω
1
Trị số
( )
sm
L
V
CO
C

, hai ẩn
này sẽ đươc xác định bằng phương pháp vẽ.
Trọng tâm S
2
và S
4
được xác định bằng định lí đồng dạng thuận
* Vẽ họa đồ vận tốc
Chọn điểm P là gốc của họa đồ vận tốc, khi đó ta dựng các véctơ
PaPa
21
=
có phương vuông góc với O
1
A, có chiều phù hợp chiều
ω
1
và có
độ dài là
( )
mm
papa
50
21
==
. Từ mút véctơ
pa
2
ta kẻ 1 đường thẳng
theo phương vuông góc với AB biểu diễn cho phương của véctơ

pcpc
41
=
có phương
vuông góc với với O
1
C, có chiều phù hợp chiều
ω
1
và có giá trị là
( )
mm
pcpc
50
41
=
=
. Từ mút véctơ
pc
4
ta kẻ 1 đường thẳng theo phương
vuông góc với CD biểu diễn cho phương của véctơ
V
CD 44
. Tiếp theo từ gốc p
của họa đồ vận tốc ta kẻ một dường thẳng theo phương thẳng đứng biểu diễn
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
8
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
cho phương của véctơ

2
3
AB
Häa §å VËn Tèc
TØ xÝch
µ
v
=0.2189 (m/s.mm)
(t¹i vÞ trÝ sè 4)
s
2
s
4
c

c
d

d
b

b
a

a
CD
Vận tốc các điểm:
)(284,941,42.2189,0
)(780,8
11,40.2189,0

DD
v
S
v
AB
v
BB
====
===
===
====
µ
µ
µ
µ
)(861,7
91,35.2189,0
4444
.
s
m
dcV
v
CD
===
µ
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
9
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
)(689,9

0,46
171.0
2189,0.91,35
.
22
22
2
µ
ω
Xác định vận tốc góc khâu 4:






====
s
rad
L
dc
L
V
CD
v
CD
DC
0,46
171.0
2189,0.91,35

s
m
a
AO
a
L
a
a
L
AO
A
a
.
'''
2

.
1
1
2
1
1
1
2
1
1
1
π
µ
ω

ω
µ
Ta có:
aaaa
n
AA
n
AA 1111
=+=
τ
(vì
0
11
=→=
aconst
A
τ
ω
)
a
n
A1

được xác định bằng phương pháp dựng hình học (dựng trên họa đồ vị trí):
µ
µ
ω
ν
L
AO

ν
L
a
n
A
aaa
2
111

''
==
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
10
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
AO
pa
a
1
2
1
1
'
=⇒
π

aa
AA 21
=
aaaa
AB

a
2
2
2
22
22
.
22
2
2
==
=
,
µ
µ
µ
ν
L
AB
a
AB
n
AB
nna
2
222222
==
AB
ab
n

22
và
a
B2
, 2 ẩn này sẽ được xác
định bằng phương pháp vẽ.
aaaaa
n
CC
n
CCC 11141
=+==
τ

a
n
C1
được xác định bằng phương pháp dựng hình học(dựng trên họa đồ vị trí):
µ
µ
ω
ν
L
CO
C
CO
n
C
CO
pc

2
111

''
==
CO
pc
c
1
2
1
1
'
=⇒
π
aaaa
CD
n
CDCD
τ
444444
++=
(4)
aa
DD 54
=
,

a
n

==
=
,
µ
µ
µ
ν
L
CD
a
CD
n
CD
nna
2
444422

==

DC
cd
n
CD
44
2
44
=⇒
a
CD
τ

1
a
π
từ họa đồ
chuyể n vị sang) biểu diễn véctơ gia tốc
aa
AA 21
=

( )
''
21
aa
≡
. Từ mút véctơ
'
2
a
π
vẽ véctơ
n
AB 22
( chuyển
n
AB 22
từ họa đồ chuyển vị sang) biểudiễn cho
véctơ gia tốc
a
n
AB 22

ABAS
35.0
2
=
''35.0''
2222
basa
=⇒
Từ gốc họa đồ ta dựng 1 véctơ
''
41
cc
ππ
=
( chuyển
'
1
c
π
từ họa đồ
chuyển vị sang) biểu diễn véctơ gia tốc
aa
CC 41
=
. Từ mút véctơ
'
4
c
π
vẽ

nhau tại đâu thì điểm đó chính là điểm
''
54
dd
≡
.
Gia tốc trọng tâm
'
4
S
của khâu 4 được xác định bằng phương pháp đồng
dạng:
Theo bài ta có:
LL
CDCS
35.0
4
=
''35.0''
4444
dcsc
=⇒
CD
5
4
p
s'
AB
s'
2



















===
====
===
s
m
na
s
m
baa
s
m
na

§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
13
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy












====
====
s
m
daa
s
m
L
aa
a
DD
AO
AA
2
.

421,50.08,42
'
22
µ
π


















===
===
===
s
m
dna
s

π
τ
τ
Gia tốc góc






====
s
rad
L
a
AB
AB
2
10205
171,0
1745
22
24
τ
εε
Bảng gia tốc góc của các khâu
Gia tốc góc Trị số




mm
81,9
22
81,981,9
81,9
20
81,981,9
53
53
42
42
====
====
- Xác định tâm va đập
k
2
và
k
4
lần lượt trên khâu 2 và khâu 4 (ở vị trí số 4)
chuyển động song phẳng
( )
m
L
L
m
L
m
L
m

tính
P
qt 4
trên khâu 4 là Q
Tại trọng tâm S
4
của khâu 4 ta kẻ phương song song với
'
4
c
π
. tại tâm va
đập
k
4
ta kẻ phương song song với
''
44
cs
.2 phương này gặp nhau ở đâu thì đó
chính là điểm Q.
P
qt 4
cùng phương , ngược chiều với
'
4
s
π
.
Tương tự Tại trọng tâm S

N
smam
P
a
S
qt
a
S
qt
4326
421,50.08,42.
81,9
20
'
4341
421,50.23,42.
81,9
20
'2222
2
4444
4
====
====
µ
π
µ

.
===
P
qt3
cựng phng , ngc chiu vi
'
3
b

,
P
qt5
cựng phng , ngc chiu
vi
'
5
d

- Xỏc nh lc tỏc ng lờn pistons
xỏc nh lc tỏc ng lờn pistons ta phi da vo biu cụng v cỏc
quỏ trỡnh lm vic ca ng c
Chn t xớch th ch th cụng






=
cm

A
7
C
3
A
8
C
4
A
Họa Đồ chuyển vị
Tỉ xích
à
L

=0.00095 (m/mm)
10
20
30
40
0
p(N/cm
)
Hút
N
é
n
N
ổ
Xả
S

D
D
3
D
7
B
7
3
B
1
D
5
B
B
4
6
B
8
D
2
Đ Trng i Hc K Thut Cụng Nghip Thỏi Nguyờn Đ
16
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
Ta biết cứ sau 2 vòng quay của trục khuỷu động cơ ( tay quay) hoàn thành một
chu kỳ sinh công.Dựa vào đồ thị chỉ thị công và vì đây là động cơ đốt trong
song hành do đó quá trình phối hợp chuyển động giữa 2 pistons:
1-5 5-9 9-13 13-1
Pistons 3 Hút Nén Nổ Xả
Pistons 5 Nén Nổ Xả Hút
Như vậy ứng với vị trí số 4 , pistons 3 đang là hành trình hút , pistons 5 đang là

4
8,9 5,2
2
2
2
55
5
2
2
1
33
3
4

4

−=−===
=−===
−
π
π
π
π
P
3
có phương thẳng đứng ,hướng lên trên
P
5
có phương thẳng đứng , hướng xuống dưới
(dấu – vì áp suất ngược chiều chuyển động của pistons)

14
n
G
4
P
qt4
D
C
k
4
h
1
h
2
T¸ch Kh©u 4
R
54
Q'
Q
Q'
Đặt các lực ta có phương trình cân bằng lực :
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
17
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
0
4
414
5
5505
=++++++

LL
qt
qtCDD
2252
171,0
00095,0.23.2000095,0.5,93.4341
14
241
4
14
241
414

0
==
−
=⇒
=−+=
−
−
∑
τ
τ
τ
µµ

Phương trình (*) được viết lại :
`
0
4

N
P
R
92,20
50
1046
50
5
µ
Vẽ họa đồ lực:
Chọn 1 điểm e bất kì.từ điểm e vẽ
ef
biểu diễn cho
P
pt5
, từ mút của
ef
, vẽ
fg
biểu diễn cho
P
p5
, từ mút của
fg
, vẽ
gh
biểu diễn cho
G
5
, từ mút của

, hai
đường này cắt nhau ở đâu thì đó là điểm n,
ne
biểu diễn cho
R
05
,
jn
biểu
diễn cho
R
14
,
nh
biểu diễn cho
R
54
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
18
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
P
qt4
P
qt5
P
5
R
14
τ
R

R
( )
N
ne
R
r
1411
92,20.46,67
.
05
===⇒
µ
, chiều từ
phải sang trái
Để xác định điểm đặt của
R
05
ta tách riêng khâu 5:
∑
=
⇒==
00
.
055
xx
RM
D
Vậy
R
05

µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác
lực.
( )
N
nh
R
r
3279
92,0.72,156
.
54
===
µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác
lực.
1.3 Phân tích áp lực khớp động của các nhóm (2,3)
Tách nhóm atxua (2,3)
S
2
B
A
G
2
G
3
P
qt3
R
03

k
2
P
P
P'
P'
Đặt các lực ta có phương trình cân bằng lực :
0
2
212
3
3303
=++++++
G
PR
G
PPR
qtqt
(**)
Phương trình trên còn 3 ẩn đó là chiều và độ lớn của
R
12
và độ lớn của
R
03
,để
khử tiếp ẩn của phương trình (**) ta tách khâu 2 và phân tích :
RRR
n
τ

==⇔
−
=⇒
=+−=
−
∑
τ
τ
τ
µµ

Phương trình (**) được viết lại :
`
0
2
21212
3
3303
=+++++++
G
PRR
G
PPR
qt
n
qt
τ
Phương trình trên còn 2 ẩn là trị số của
R
03

biểu diễn cho
G
2
, từ mút của
''ih
, vẽ
'' ji
biểu
diễn cho
P
qt 2
, từ mút của
'' ji
, vẽ
''kj
biểu diễn cho
R
τ
12
, từ mút của
''kj
,vẽ 1 đường thẳng theo phương của vectơ
R
n
12
, từ điểm e vẽ 1 đường
thẳng theo phương của
R
03
, hai đường này cắt nhau ở đâu thì đó là điểm n’,

n'
j'
i'
G
2
R
12
τ
R
12
n
g'
§a Gi¸c Lùc Nhãm Atxua (2,3)
Tû XÝch

µ
=20,92(N/mm)
h'
R
32
G
3
P
3
TØ lÖ 20:1
R
( )
N
on
R

3
)
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
22
G
3
P
qt3
R
03
B
P
3
R
23
y
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy
( )
N
nj
R
r
7968
92,20.87,380
''
.
12
===
µ
, chiều như trên hình vẽ đa giác

h
RM
CB
LL
CB
LL
CB
.3,333
00095,0.9,19.796700095,0.9,28.6653
'''
0'''2141
2141
=+=⇔
+⇒
=++−
=
µµ
µµ
Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp dựa trên
nguyên lý di chuyển khả dĩ : Xoay họa đồ vận tốc vẽ trong phần phân tích
động học cơ cấu đi 90° theo chiều ω
1
.Đặt các lực trọng lượng khâu, lực quán
tính, lực phát động tác dụng trên hai pistons vào mút các véc tơ vận tốc của
điểm đặt lực tương ứng trên họa đồ vận tốc đã xoay giữ nguyên phương chiều
của chúng
Giả sử

kCB
h
PM
L
ab
M
h
PM
§ Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên §
23
1
4
4
5
1
2
2
3
s
2
c

c
d
d
b


7
h
6
h
8
p'
q'
Xoay Häa §å VËn Tèc §i 90°
Vµ §Æt C¸c Lùc
1
O
ω
1
R
41
R
21
Kh©u DÉn
M
CB
h'
h''
Thuyết minh bài tập lớn :Nguyên Lý Máy

( )
( ) ( )
[
P
G
P

hGh
P
qtqt
645
4
827
2

−++
+
[
( ) ( )
1046224028.41,42189223969.20,28.00095,0
−−+−+−
=
M
CB
]
8,37.203,16.43418,32.208,11.4326
−+++
( )
mN
M
CB
.6,336
−
=
Dấu – có nghĩa là mô men cân bằng
M
CB