Khảo sát và thiết kế Mày bào hai tay quay

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay đất nước ta đã và đang thực hiện công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước nên cần tiến hành xây dựng và sử dụng các loại máy công nghiệp hiện đại. Tuy nhiên trong quá trình học tập và nghiên cứu của sinh viên chúng ta phải nghiên cứu từ những máy công cụ để làm nền tảng sau này. Vì vậy môn học Nguyên lý máy là một môn học cơ sở, là chiếc chìa khoá để mở cánh cửa đi vào lĩnh vực cơ khí chế tạo. Đồ án môn học Nguyên lý máy là một khâu quan trọng, nó giúp em hiểu và đúc kết ra những kiến thức của môn học, mặt khác quá trình nghiên cứu đọc tài liệu đã giúp em mở rộng tầm hểu biết của mình về môn học. Trong thời gian vừa qua em được tham gia khảo sát và thiết kế Mày bào hai tay quay do thầy TS. Phan Quang Thế hướng dẫn . Qua một thời gian tuy không dài xong với sự nghiêm túc và nỗ lực của bản thân cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô giáo trong bộ môn nên tới này em đã bước đầu hoàn thành được đồ án được giao. Xong do lần đầu tiên băt tay vào công việc không ít khó khăn này, mặt khác năng lực và vốn kiến thức thực tế còn có hạn nên em chăc răng không thể tránh khỏi những thiếu xót. Vậy em rất mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn để em hoàn thành được đồ án của mình đúng thời gian và đạt được kết quả tốt. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của các thầy trong tổ bộ môn. thai nguyên, ngày..... tháng........năm... sinh viên Lưu Hồng Quý  PHẦN I: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH I: TỔNG HỢP ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH. I.1 Phân tích chuyển động. - Lược đồ cơ cấu máy bào hai tay quay như hình vẽ. Từ lược đồ cơ cấu ta thấy cơ cấu chính của máy bào hai tay quay được tổ hợp từ cơ cấu culít và cơ cấu tay quay con trượt , cơ cấu gồm 5 khâu động nối với nhau bằng khớp thấp là các khớp bản lề và các khớp trượt. Khâu 1 nối với khâu 2, khâu 3 nối với khâu 4, khâu 4 nối với khâu 5 đều là những khớp bản lề. Khâu 2 nối với khâu 3 bằng khớp trượt hay khớp tịnh tiến. Công dụng của máy bào là biến chuyển động quay của bộ phận dẫn động thành chuyển động tịnh tiến thẳng của bộ phận công tác (đầu bào). Trên đầu bào có lắp dao bào để bào các dạng chi tiết khác nhau. - Nguyên lý làm việc: Gọi khâu 1 quay đều xung quanh trục cố định qua 0 với vận tốc góc w1 = const. Khâu 1 quay toàn vòng truyền chuyển động cho con trượt 2 (khâu 2 chuyển động song phẳng). Con trượt 2 truyền chuyển động cho khâu 3 làm khâu 3 chuyển động quay xung quanh trục cố định qua B. Khâu 3 quay toàn vòng truyền chuyển động cho thanh truyền 4, thanh truyền 4 chuyển động song phẳng truyền chuyển động cho đầu bào 5. Đầu bào 5 chuyển động tịnh tiến khứ hồi, trên đầu bào lắp dao để bào các dạng chi tiết khác nhau. I.2Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu. Cơ cấu máy bào hai tay quay gồm 5 khâu động, nên có n=5. Các cơ cấu được nối với nhau bằng 7 khớp thấp, nên có T=7 và không có khớp cao nên C=0.Cơ cấu không có ràng buộc thừa và số bậc tự do thừa, nên Rt=0, S=0 Do đó để tính bậc tự do của cơ cấu ta áp dụng công thức: W=3.n-(2.T+C)- S - Rt. Trong đó : W là số bậc tự do của cơ cấu. N là số khâu động T là số khớp thấp C là số khớp cao Rt,,S là số ràng buộc thừa và số bậc tự do thừa. Thay vào công thức trên ta có : W=3.5- (2.7+0) =1. Vậy số bậc tự do của cơ cấu là 1. I.3 Xếp loại cơ cấu. Vì số bậc tự do bằng số khâu dẫn nên ta chọn khâu 1 là khâu dẫn, ta tách được 2 nhóm Axua loại 2 (là nhóm có 2 khâu 3 khớp) là 4- 5 và 2-3. Vậy cơ cấu máy bào hai tay quay là cơ cấu loại 2 I.4 Vẽ hoạ đồ vị chí. I.4.1Xác định kích thước. Theo bài ra ta có H=430 mm ; Trong đó : R bán kính tay quay L chiều dài thanh truyền e = 0B  Từ lược đồ động máy bào hai tay quay ta nhận thấy sau một hành trình H( hành trình làm việc hoặc chạy không của đầu bào ) thì khâu 3 quay được một góc 1800. Vậy ta có H=2R Þ Mặt khác để con trượt làm việc bình thương thì chiều dài của khâu có con trượt phải thoả mãn điều kiện : L ≥ e + R=71.7 + 215=286.7(mm). Chọn L=300(mm) Dựa vào đề bài và kích thước các khâu ta tìm được hai vị tri chết của cơ cấu như hình vẽ Ta có: Þ trong đó : jlv : Góc làm việc jcl : Góc chạy không Vậy ta có hệ số về nhanh: Vậy k=1.55 > 1 I.4.2 Vẽ hoạ đồ chuyển vị. Chọn đoạn biểu diễn tay quay 0A =80(mm) Vậy ta có tỷ lệ xích Vậy chiều dài biểu diễn của các khâu là: CD =L = OB =e = - Cách dựng hoạ đồ chuyển vị: +Trước tiên lấy điểm O bất kỳ lập hệ trục tạo độ OXY , trên chiều dương trục X lấy điểm B sao cho LOB=26.7(mm) . Lấy tâm O vàB lần lượt vẽ hai đường tròn bán kính R=80mm. nối hai điểm O và B kéo dài ta được phương trượt của khâu 5. +Đầu tiên ta xác định hai điểm chết của cơ cấu. Giả sử hành trình lam việc của cơ cấu bắt đầu từ điển A1. Kéo dài A1O cắt đường tron tâm O ta được một vị trí nữa. Tiếp theo kẻ đường vuông góc với OA1 ta được thêm hai vị trí nữa. Đường OA1 và đường vuông goc với no chia đường tròn tâm ra làm 4 phấn bằng nhau và khi đó ta chia mỗi phần ra làm hai phần bằng nhau vây ta đươc 4 vị trí nữa. Vậy ta được 9 vị trí . Xác định hai vi trí cách vị trí hai điểm chết một đoạn 0.05H. Cuối cùng ta được 11 vị trí các vị trí đó đươc đánh sơths tự từ 1 đến 11. + Kích thước động đoạn AB và CD được đo trực tiếp trên hoạ đồ vị trí Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Kích thước đo (mm) AB 75,4 90,2 94,6 105,5 104,7 92,4 86,3 75,4 72,6 55,5 57,1 AC 109,9 120,7 123,9 132,4 131,8 122,2 117,7 110 102 97,4 98,3 Kích thước thực (mm) AB 202,6 242,4 254,2 283,5 281,4 248,3 231,9 202,6 195,1 149,2 153,5 AC 295,4 324,4 333 355,8 354,2 328,4 316,3 295,6 274,1 261,8 264,2  II: ĐỘNG HỌC CƠ CẤU II.1 Vẽ hoạ đồ vận tốc, xác định vận tốc các điểm và vận tốc góc của các khâu. II.1.1 Vẽ hoạ đồ vận tốc. Ta có: Mặt khác ta có: Thay vào w1 ta được: Giả sử vẽ hoạ đồ vận tốc và gia tốc của cơ cấu tại vị trí như hình vẽ: -Phương trình véc tơ vận tốc. Chọn khâu 1 là khâu dẫn quay quanh trục cố định qua O với vận tốc góc w1 =const. +Tai điểm A: Ta có : : +phương vuông góc với OA. +chiều thuận chiều theo w1. +giá trị vA1=w1.. l0A. Vì khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên ta có: Khâu 2 trượt tương đối với khâu 3 nên ta có: Trong đó: : phương vuông góc với ,giá trị chưa xách định. : đã xác định hoàn toàn từ phương trình trên. +có phương song song với AB. +trị số chưa xác định. Như vậy phương trình trên còn 2 ẩn nên giải được bằng phương pháp hoạ đồ véc tơ. +Tai điểm C: Ta có: Trong đó: : được xác định từ trên : phương vuông góc với BC : phương vuông góc với AC Như vậy phương trình trên còn hai ẩn ta giải được bằng phương pháp hoạ đồ véc tơ. Vì khâu 4 nối với khâu 3 bằng khớp bản lề nên ta có: +Tại điểm D: Ta có: Trong đó: : đã xác định hoàn toàn. : phương vuông góc với CD. Như vậy phương trình trên còn 2 ẩn nên giải được bằng phương pháp vẽ hoạ đồ véc tơ. - . Cách vẽ : Chọn một tỉ lệ xích Trước tiên chọn một điểm P bất kỳ làm gốc hoạ đồ. Từ P vẽ đoạn pa1 có phương vuông góc vơí OA biểu diễn từ a1 kẻ đường thẳng // với AB biểu diễn . Từ P vẽ đường thẳng vuông góc vơi AB. KHi đó ta thấy đường thẳng này cắt đường // AB tại a3 ta được. Vận tốc được xác định theo định lý đồng dạng.Tam giác vuông ABC đồng dạng với tam giác vuông a3b3c3, nên từ p ta vẽ đương thẳng vuông góc với pa3 từ ta kẻ đường thẳng vuông góc với AC hai đườn thẳng này cắt nhau tại C3, từ đó ta có pc3 biểu thị vận tốc , , từ c4 ta kẻ đường thẳng vuông góc với CD biểu diễn . Từ p kẻ đường thẳng song song với OB biêu diễn . Khi đó hai đường thẳng này cắt nhau tại .Ta biểu diễn vận tốc. Hoạ đồ vận tốc của 11 vị trí được vẽ tương tự như vị trí trên. II.1..2 Vận tốc các điểm thuộc cơ cấu, vận tốc góc. Ta có : ; ; ; ; . -Vận tốc các điểm thuộc cơ cấu được biểu diễn dưới bảng sau. +Bảng số liệu kích thước đo (mm). Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pa1=pa2 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 pa3 75,43 76,63 77,37 79,72 79,27 76,96 76,1 75,41 75,45 78,96 78,57 pc3=pc4 80,02 67,87 65,42 60,43 60,74 66,63 70,38 80 83,12 113,9 110,2 pd4=pd5 0 25,33 31,98 53,60 63,5 48,49 34,92 75,41 11,62 115,3 70,72 a3a2 26,64 22,93 20,33 6,71 8,85 21,83 24,76 26,7 26,59 12,86 16,07 c4d4 80,02 59,04 50,97 16,04 20,89 55,29 65,45 80 82,69 56,89 68,65 a3c3 110 102,4 101,3 100 99,87 101,8 103,7 109,9 112,3 138,8 135,3 +Bảng giá trị thực(m/s). Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 vA1=vA2 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 3,01 vA3 2,84 2,88 2,91 3 2,98 2,89 2,86 2,84 2,83 2,97 2,95 vC3=vC4 3,01 2,55 2,46 2,27 2,28 2,5 2,65 3,01 3,12 4,28 4,14 vD4=vD5 0 0,95 1,2 2,02 2,39 1,82 1,31 2,84 0,44 4,33 2,66 vA3/A2 1 0,86 0,76 0,25 0,33 0,82 0,93 1 1 0,48 0,6 vC4D4 3,01 2,22 1,92 0,6 0,78 2,08 2,46 3,01 3,11 2,14 2,58 vA3C3 4,14 3,85 3,8 3,76 3,75 3,83 4 4,13 4,22 5,22 5,09 + Xác định vận tốc góc các khâu: Ta đã xác định được w1 =14(rad/s) chiều w1 giả thiết theo chiều kim đông hồ. Vì khâu 2 nối với khâu 3 bằng khớp tịnh tiến nên ta có : Vậy Chiều của w3 theo chiểu kim đông hồ. chiều w4 ngược chiều kim đồng hồ. +Vận tốc góc của các khâu được biểu diễn dưới bảng sau. Vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 w1 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 14 w2=w3 14 11,86 11,44 10,56 10,6 11,63 12,33 14 14,5 19,9 19,26 w4 4,38 3,23 2,79 0,87 1,13 3,02 3,58 4,38 4,52 3,11 3,75 II.2 Vẽ hoạ đồ gia tốc. Ta vẽ hoạ đồ gia tốc của cơ cấu tại vị trí bất kỳ. II.2.1 Phương trình véc tơ gia tốc. Ta có : Vì khâu 1 quay đều xung quanh trục cố định qua O với vận tốc góc w1= const nên , do đó = 0. hướng từ A đến 0; có giá trị 142.0,215=42,14(m/mm.s). Vì khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên ta có: . (*) Trong đó : phương song song với AB có chiều thuận chiều theo chiều quay đi 900 theo chiều w3 giá trị là . Tuy nhiên cũng được xác định theo phương pháp hình học được biểu diễn trên bản vẽ A0. Vì khâu 3 chuyển động quay xung quanh trục cố định qua B nên ta có : (**) Trong đó: hương từ A đến B, giá trị . Và ta cũng có thể xác định được theo phương pháp hình học đươc biểu diễn trên bản vẽ A0 có phương vuông góc với AB Từ (*) và (**) ta có : Như vậy phương trình còn 2 ẩn ta xác định được trên hoạ đồ gia tốc. Gia tốc được xác định theo định lý đồng dạng thuận hoạ đồ gia tốc, tam giác ABC đồng dạng với tam giác . Vì khâu 3 nối với khâu 4 bằng khớp bản lề nên ta có : (***) Trong đó: đã xác định hoàn toàn. hướng từ D đến C và có giá trị , tuy nhiên cũng được xác định theo phương pháp vẽ trên bản vẽ A0. có phương vuông góc với DC. Vì khâu 4 nối với khâu 5 bằng khớp bản lề nên ta có : . có phương song song với phương trượt. Kết hợp với phương trình (***) ta có: . Như vậy phương trình trên còn 2 ẩn ta xác định được trên hoạ đồ gia tốc. II.2.2 Cách vẽ hoạ đồ gia tốc. Chọn tỉ lệ xích - Ta có là đoạn biểu diễn . Ta có: * Tính đoạn . Mặt khác: Vậy hay Như vậy được xác định theo tam giác đồng dạng. Cách xác định : Trước tiên ta xác định kích thước AB trên hoạ đồ vị trí. Sau đó xác định đoạn pa3 và a2a3 trên hoạ đồ vận tốc ứng với vị trí 6 và vị trí 11. Cách xác định được thể hiện trên bản vẽ, sau đó ta đo được đoạn xác định giá trị của . * Tính đoạn . Ta có: Mặt khác: => hay Như vậy được xác định theo tam giác đồng dạng . Cách xác định : Từ AB trên hoạ đồ vị trí vẽ vòng tròn đường kính AB. Từ A vẽ cung tròn bán kính pa3, cung này cắt vòng tròn đường kính AB tại điểm F, từ F hạ đường vuông góc với AB cắt AB tại I . Khi đó ta có AH’=p. F pa3 A H’ B Ta có tam giác ABF đồng dạng với tam giác AFI. Vậy hay Vị trí 11: Vì AB < pa3 nên hai đường tròn này không căt nhau ta có thể vẽ như sau: Vẽ vòng tròn đường kính 4AB và cung tròn bán kính 2pa3 , khi đó hai đường tròn sẽ căt nhau tại một điểm, từ điểm đó dóng vuông góc xuống AB ta được điểm H’. Khi đó khoảng các AH’ chính là . + Tính đoạn . Ta có: Mặt khác ta có: => Như vậy đoạn d'4c'4 cũng được xác định theo tam giác đồng dang. * Cách vẽ hoạ đồ gia tốc: Chọn p làm gốc họa đồ gia tốc và một tỉ lệ xích . Từ p vẽ pa'1 biểu thị gia tốc (pa'1 // OA). Từ a'2 vẽ phương chiều giá trị đã được xác định theo phương pháp dựng hình. Từ mút k vẽ đường chỉ phương D của (D// AB). Từ mút p vẽ biểu thị gia tốc (p//AB), giá trị được xác định theo phương pháp dựng hình. Từ mút vẽ đường chỉ phương D' của gia tốc (D'vuông góc AB). Khi đó D cắt D' tại a'3 , nối pa'3 biểu thị gia tốc . Gia tốc được xác định theo tam giác đồng dạng DABC đồng dạng với D a'3b'3c'3 . Từ c'4 º c'3 vẽ phương song song với DC, giá trị được xác định theo phương pháp dựng hình (D ->C). Từ mút vẽ đường chỉ phương D1 của (D1 ^ DC). Từ p vẽ đường chỉ phương D'1 của (D'1// BD). Khi đó D1 ´ D'1 tại d'4 ºd'5 , nối pd'4 biểu thị gia tốc Vậy gia tốc của các điẻm trên cơ cấu được biểu diễn dưới bảng sau. Số liệu cho trên bản vẽ Ao(mm) và giỏ trị thực. Vị trí gt 6 Bd mm 65,83 80 57 42,37 64,2 36,4 11,93 Thực m/s.mm 34,68 42,14 30,02 22,32 33,82 19,17 6,28 11 Bd mm 111,7 80 156,7 128,4 108,2 44,26 18,41 Thực m/s.mm 58,84 42,14 82,54 67,63 57 23,31 9,7 * Xác định gia tốc trọng tâm của các khâu: Gia tốc trọng tâm của các khâu được xác định theo tam giác đồng dạng thuận. Vì trọng tâm các khâu nằm ở trung điểm kích thước động nên theo định lý đồng dạng ta có : Gia tốc trọng tâm khâu 4 (s'4): Ta có . Đo trên hoạ đồ gia tốc ta xác định được: Gia tốc trọng tâm khâu 3: Trên khâu 3 ta tách thành 2 khâu 3 và 3' nên tương ứng ta có : Vì khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên ps'5 = pd'5. * xác định gia tốc góc các khâu: - Vì khâu 1 quay đều nên w1= const nên e1=0. - Khâu 2 và khâu 3 nối với nhau bằng khớp trượt nên e2= e3 ta có : - Khâu 4 chuyển động song phẳng nên ta có: - Khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên e5=0. PHẦN II: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU. Nội dung của bài toán phân tích lực cơ cấu chính là đi xác định áp lực khớp động và tính mô men cân bằng trên khâu dẫn. Cơ sở để giải là nguyên lý Đalămbe. Khi ta thêm vào các lực quán tính ta sẽ lập được phương trình cân bằng lực của các khâu, các cơ cấu và của máy. Dựa vào các phương trình csan bằng lực này bằng phương pháp vẽ đa giác lực tại các khớp động. Cuối cùng còn lại khâu dẫn ta sẽ tính được mô men cân bằng. I Tính trọng lượng, khối lượng các khâu và lực quán tính. I.1 Tính trọng lượng các khâu. Theo đầu vào ta có q=3(kG/ cm)=3.102(KG/m). Ta có công thức tính trọng lượng các khâu là: G = q.l Vậy : G1= q. l1 = 300.0,215 = 64,5 kG = 645(N). G3=G’3+G’’3=300(0,3+0,215)=154,5(KG)=1545(N) G2=0 G4=q.l4=300.0,688=206,4KG=2064(N) G5= 2G4= 2064.2 = 4128 (N) I.2 Khối lượng các khâu : Chọn g = 10 m/s2. I.3 Gia tốc các khâu. Vị trí số 6: Vị tri số 11: I.4 Tính lực quán tính. Phân tích lực quán tính tại vị trí số 6 và số 11 nên ta tính lực quán tính cho 2 vị trí này. Ta có: Pqt= m. as - Vị trí số 6: - Vị trí số 11: II. Phân tích áp lực khớp động. II.1 Đặt lực: Lực cản kỹ thuật ( lực cản có ích) đặt tại khâu 5. Trọng lượng các khâu G3, G4, G5 đặt tại trọng tâm các khâu . Lực quán tính: Vì khâu 3 quay quanh trục cố định không đi qua trọng tâm nên Fqt3 đặt tại tâm va đập k . (*) Xác định tâm va đập: Ta có: Vậy ta có : => Tương tự ta cũng có: Đoạn biểu diễn của khâu 4 là: Vì khâu 4 chuyển động song phẳng nên lực quán tính Pqt4 đặt tại T. Trong đó T là giao điểm của 2 phương, phương chuyển động tịnh tiến đi qua trọng tâm và phương chuyển động theo đi qua điểm K. ở đây T4 được xác định như sau: +Từ trọng tâm S4 kẻ đường thẳng D// pc'4. + Từ K4 kẻ đường thẳng D' song song với C4'S'4 trên hoạ đồ gia tốc. Khi đó D cắt D' tại T4. Qua T4 ta xác định được Fqt4 có phương song song với ps'4 trên họa đồ gia tốcvà có chiều ngược với aS4. Lực quán tính Fpt5 đặt tại S5 vì khâu 5 chuyển động tịnh tiến. III Phân tích lực tại vị trí làm việc số 6 và 11. III.1 Phân tích lực tại vị trí làm việc số 6. Tách nhóm axua (4-5). Đặt các lực vào các vị trí tương ứng ta có: Viết phương trình cân bằng lực của nhóm 4-5 là: (*) Trong phương trình trên: + đã xách định hoàn toàn Pc= 1590(N)=>=22,71(mm) + đặt tại trọng tâm khâu 4 và khâu 5. Giá trị G4= 2064(N)=>=29,49(mm); G5=4128(N)=>58,97(mm) + Fqt5 = 9213,696(N)=>=131,62(mm), có chiều ngược với ,điểm đặt tại S5. + Fqt4 = 4942,661(N)=>=70,61(mm), điểm đặt tại T4, ngược chiều với + có phương vuông góc với phương trượt, trị số chưa xác định. + chưa xác định cả phương, chiều, trị số. Tách riêng khâu 4 để xác định . Đặt lực. Ta phân làm hai thành phần . Phương trình cân bằng lực khâu 4 là: Để tính ta lấy mô men với điểm D ta có: Phương trình trên còn 2 ẩn là trị số của nên giải được bằng phương pháp vẽ đa giác lực. Hoạ đồ lực trên hình vẽ minh hoạ vơí tỷ lệ xích mp= 70 (N/mm). Sau khi vẽ đa giác lực ta xác định được . Để xác định phản lực ở các khớp A và B ta xét nhóm axua 2-3. Các lực tác dụng vào các khâu của nhóm là . Vì G2 = 0 nên Fqt2 = 0. Phương trình cân bằng lực của nhóm là : (*) Trong phương trình trên đã xác định hoàn toàn cả về phương chiều, trị số. Còn chưa xác định. Để xác định ta tách riêng khâu 2. Các lực tác dụng vào khâu 2 là ()= 0. Ta thấy tạo thành một hệ lực cân bằng mà đặt tại điểm A, nên ta suy ra được phương phải vuông góc với phương trượt . Để xác định giá trị của ta lấy mô men đối với điểm B. Vậy R21=6548,73(N)=93,55(mm). R43=12065,2(N)=172,36(mm). Như vậy phương trình (*) cón 2 ẩn là nên giải được bằng phương pháp vẽ đa giác lực. Hoạ đồ được minh hoạ trên hình với tỉ lệ mp=70 (N/mm). Như vậy ta đã tính được áp lực tại các khớp động A,B,C,D. Cuối cùng còn lại khâu dẫn OA chịu tác dụng của lực đặt tại A và một mô men cân bằng. Lấy mô men với điểm O ta có: => Mặt khác theo phương pháp đòn Jucôpski ta có thể tính mômen cân bằng bằng cách xoay hoạ đồ vận tốc đi 900 và đặt các lực lên. Sau đó ta lấy mômen đối với điểm gốc hoạ đồ P6 ta được: So xánh hai cách tính momen cân bằng ta có sai số là: So sánh hai cách tính mômen cân bằng ta có hai số là: III.2 phân tích lực tại vị trí 11. Tương tự vị trí 6 ta có: Tách nhóm axua gồm khâu 4-5 rồi đặt các lực vào các khâu ta có: =0 Viết phương trình cân bằng lực của nhóm 4-5 là: (*) Trong phương trình trên: + đặt tại trọng tâm khâu 4 và khâu 5. Giá trị G4= 2064(N)=>=13,76(mm); G5=4128(N)=>=27,52(mm) + Fqt5 = 27943,67(N)=>=186,29(mm), có chiều ngược với ,điểm đặt tại S5. + Fqt4 = 14652,955(N)=>=97,686(mm), điểm đặt tại T4, ngược chiều với + có phương vuông góc với phương trượt, trị số chưa xác định. + chưa xác định cả phương, chiều, trị số. Tách riêng khâu 4 để xác định . Đặt lực. Ta phân làm hai thành phần . Phương trình cân bằng lực khâu 4 là: Để tính ta lấy mô men với điểm D ta có: Vậy Rt34=2716,595(N)=>=18,1(mm) Phương trình trên còn hai ẩn ta có thể xác định bằng họa đồ lực: Họa đồ lực chọn tỉ lệ xích Sau khi vẽ đa giác lực ta xác định được . Để xác định phản lực ở các khớp A và B ta xét nhóm axua 2-3. Các lực tác dụng vào các khâu của nhóm là . Vì G2 = 0 nên Fqt2 = 0. Phương trình cân bằng lực của nhóm là : (*) Trong phương trình trên đã xác định hoàn toàn cả về phương chiều, trị số. Còn chưa xác định. Để xác định ta tách riêng khâu 2. Các lực tác dụng vào khâu 2 là ()= 0. Ta thấy tạo thành một hệ lực cân bằng mà đặt tại điểm A, nên ta suy ra được phương phải vuông góc với phương trượt . Để xác định giá trị của ta lấy mô men đối với điểm B. Như vậy phương trình (*) cón 2 ẩn là nên giải được bằng phương pháp vẽ đa giác lực. Hoạ đồ được minh hoạ trên hình với tỉ lệ mp=150 (N/mm). Như vậy ta đã tính được áp lực tại các khớp động A,B,C,D. Cuối cùng còn lại khâu dẫn OA chịu tác dụng của lực đặt tại A và một mô men cân bằng. Lấy mô men với điểm O ta có: => Mặt khác theo phương pháp đòn Jucôpski ta có thể tính mômen cân bằng bằng cách xoay hoạ đồ vận tốc đi 900 và đặt các lực lên. Sau đó ta lấy mômen đối với điểm gốc hoạ đồ P11 ta được: So xánh hai cách tính momen cân bằng ta có sai số là: PHẦN III: CHYỂN ĐỘNG THỰC CỦA MÁY . TÍNH TOÁN BÁNH ĐÀ. I. Yêu cầu của việc làm đều chuyển động của máy. Như đã biết để nghiên cứu chuyển động thực của máy ta đưa về nghiên cứu chuyển động của khâu dẫn trong đó vận tốc của khâu dẫn thực tế không phải là hằng số mà có sự thay đổi trong một phạm vi nào đó, đây là điều không thể tránh khỏi. Tuy nhiên không thể cho phép vận tốc dao động với một biên độ vượt quá giới hạn nào đó vì khi đó những điều kiện làm việc và yêu cầu công nghệ không được đảm bảo nữa dẫn tới độ chính xác của máy bị giảm. ứng với từng loại máy người ta khống chế sự dao động vận tốc góc khâu dẫn ở một giới hạn nhất định. Đặc trưng cho sự khống chế đó ta dùng hệ số không đều cho phép . Khi thiết kế phải thiết kế sao cho máy đảm bảo có . Khi đó máy được gọi là máy có chuyển động đều. Để thực hiện được điều này người ta phải lắp thêm bánh đà. II. Xách định các đại lượng thay thế. II.1. Vẽ biểu đồ mômen cản thay thế: Là mômen của lực cản và trọng lượng các khâu thu về khâu dẫn. Mômen cản thay thế được tính theo công thức: trong đó là lực cản và mômen cản ở khâu thứ k. Cách làm: Xoay hoạ đồ vận tốc đi 900 đặt các lực vào các điểm tương ứng và lấy mômen đối với gốc hoạ đồ theo phương pháp đòn Jucôpxki. Tại các vị trí làm việc thì có lực cản còn các vị trí chạy không thì không có lực cản . Bảng trị số mômen cản thay thế: vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Mctt(Nm) -12,9 -59,8 -91,5 -95,9 -56,8 13,3 16,4 16,3 -2,6 -51 -29,1 Mctt(mm) -6,5 -29,9 -45,8 -47,9 -28,4 6,7 8,2 8,1 -1,3 -25,5 -14,6 Biểu đồ mômen cản thay thế được vẽ trên hình. Lập hệ trục vuông góc trục tung biểu thị Mctt với tỉ lệ xích mM=2 Nm/mm. Trục hoành biểu thị góc quay với tỉ lệ xích mj =0,03925 (1/mm). Vì nên tích phân đồ thị Mctt được AC. Chọn cực tính tích phân H= 50 mm nên mA= mE = mM mj .H =0,03925.50.2 =3,925 Nm/mm. Vì giai đoạn máy chuyển động bình ổn sau một chu kỳ thì công động bằng công cản nên công động và công cản ở đầu và cuối chu kỳ như sau. Nối điểm đầu và điểm cuối đồ thị Ac ta được đồ thị Ađ là đường bậc nhất. Vi phân Ađ ta xác định được Mđ là đường hằng số.. Cộng hai đồ thị công động và công cản ta được đồ thị DE(j). 2. Vẽ biểu đồ mômen quán tính thay thế. Mô men quán tính thay thế được xác định theo công thức sau: Lần lượt tính Jtt tại các vị trí từ 1 đến 8, sau khi tính được Jtt ta vẽ đồ thị Jtt=Jtt(j) bằng cách lập hệ trục đềcác với tỉ lệ xích mJ= 0,05 kgm2/mm. Từ đồ thị DE(j) và đồ thị Jtt(j) khư thông số j ta được đồ thị DE(J) trong giai đoạn máy chuyển động bình ổn nó là một đường cong kín như hình vẽ. Ta có bảng mômen quán tính thay thê: Vị trí 1 2 3 4 5 7 8 9 pd5 0 32 57 65 44 36 113 56 ps3 58 51 48 45 53 65 80 75 ps3' 39 34 32 30 36 43 53 51 ps4 39 45 60 61 50 52 108 74 dc 78 53 15 27 65 82 37 70 pa3 78 80 80 74 78 76 80 78 pc3 78 68 62 60 72 86 106 102 Jtt 0,52 0,774 1,52 1,76 1,09 1,86 5,4 2,06 III. Xác định mômen quán tính bánh đà. Dựa vào đồ thị Jtt(j) và DE(j) khử thông số j từ hai biểu đồ này ta được đồ thị DE(J) gọi là đương cong Vitenbao. Kẻ hai tiếp tuyến với đường Vitenbao làm với trục hoành các góc Ymax và Ymin xác định theo công thức sau: trong đó mJ=0,05 kgm2/mm; mE= mA= 3,925 Nm/mm; thay vào ta có: vậy vậy Từ đó ta kẻ hai tiếp tuyến với đường cong Vitenbao làm với trục hoành các góc là Ymax và Ymin căt trục DE tại a và b, ta đo được đoạn ab=144 mm. Nếu ta lắp bánh đà tại khâu dẫn và chọn đường kính bánh đà D=0,7m ta tính được khối lượng bánh đà là : PHẦN IV: THIẾT KẾ CƠ CẤU BÁNH RĂNG PHẲNG. I. Tính toán các thông số của bánh răng. Số liệu đã cho : Z1=16; Z2=47; m=9 bộ truyền bánh răng không có yêu cầu gì về khoảng các trục nên ta sẽ chọn cặp bắnh răng dịch chỉnh dương là cặp bánh răng có nhiều ưu điểm. Đầu tiên ta tra bảng và chọn được hệ số dịch chỉnh dao. x1=0,98; x2=0,6452; g=0,21 vậy xc=x1+x2=0,98+0,6452=1,6252. + Hệ số phân ly được tính theo công thức: l=xc-g=1,6252-0,21 =1,4152 + Góc ăn khớp dựa vào phương trình ăn khớp: ta tính và tra bảng ra được aL=25055'. + Bán kính vòng chia: +Bán kinh vòng cơ sở: R01=R1..cosa= 72.cos200= 67,6 mm. R02=R2..cosa= 221,5.cos200= 198,6 mm. + Bán kính vòng lăn: + Khoảng các tâm: + Bán kính vòng chân: + Chiều cao răng: h= m(f'+f''-g)=9(1+1,25-0,21)=18,36 mm. + Bán kính vòng đỉnh: Re1=Ri1+h=87,93 mm Re2=Ri2+h=224,4 mm + Bước răng: t= p.m= 3,14.9=28,26. + Chiều dầy răng trên vòng chia: +Hệ số trùng khớp: Vậy e =1,15 thoả mãn điều kiện e ³ 1,1 Kết luận: Cặp bánh răng thiết kế thoả mãn các điều kiện ăn khớp đều vì các cặp biên dạng đối tiếp của hai bánh răng liên tục kế tiếp nhau, vào khớp trên đường ăn khớp N1N2. Ăn khớp trùng vì e ³ 1,1 nên có ít nhất hai đôi răng vào khớp trên đoạn ăn khớp thực ab. Cặp bánh răng thiết kế có tỉ số truyền không đổi. Không cắt chân răng vì đoạn ăn khớp thực ab nằm trong đoạn ăn khớp lý thuyết N1N2. Ta có bảng thông số bánh răng như sau: Thông số Kí hiệu Giá trị thực Giá trị biểu diễn Bước răng trên vòng tròn chia t 28,26 76,96 Khoảng cách tâm A 295 803,37 Bán kính vòng chia R1 72 196 R2 211,5 576 Bán kính vòng cơ sở R01 67,6 184,26 R02 198,6 541,23 Bán kính vòng lăn RL1 75 204,25 RL2 220 599,13 Bán kính vòng chân Re1 87,93 239,5 Re2 224,42 611 Bán kính vòng đỉnh Ri1 69,57 561,2 Ri2 206,06 189,5 Chiều dầy răng trên vòng chia S1 20,55 56 S2 18,36 50 Chiều cao răng h 18,36 50 II. Vẽ bánh răng. Chọn 1. vẽ biên dạng răng. Từ điểm ăn khớp P ta vẽ hai vòng tròn lăn bán kính RL1 và RL2.Vẽ hai vòng cơ sở R01; Ro2. Sau đó xác định đoạn ăn khớp lý thuyết N1 N2 tiếp xúc với hai vòng tròn cơ sở. Để vẽ đường thân khai của đường tròn, ta đặt trên vòng tròn cơ sở bánh 1 từ điểm N1 một cung N1P' có chiều dài bằng chiều dài N1P . Chia N1P thành 4 phần bằng nhau N1B = BC = CD = DP từ B vẽ cung tròn bán kính BP cho cắt vòng tròn cơ sở tại P' lúc này N1P' = N1P. Sau đó lại chia đoạn PN1 thành một số phần tuỳ ý bằng nhau P1=12=23=... Trên đường thẳng PN1 về phía ngoài điểm N1 ta đặt tiếp các đoạn 45=56=... =P1 và trên vòng tròn cơ sở đặt các cung tương ứng 4'5'=5'6'=... =P'1' . Qua các điểm 1',2',3',4',5' ta kẻ những đường tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở, và trên các đương tiếp tuyến này ta đặt các đoạn 1'1'', 2'2'', 3'3'', ... bằng đoạn 1P, 2P, 3P... sau đó ta nối các điểm P'1''2''3''... thành đường cong thân khai là biên dạng răng của răng thứ nhất. Cũng băng cách tương tự ta vẽ được biên dạng răng của bánh răng thứ 2. 2. Xác định phần làm việc của cạnh răng. Phần làm việc của cạnh răng là phần cạnh răng tiếp xúc nhau trong quá trình ăn khớp. Đoạn ăn khớp thực ab được xác định là giao điểm của đường ăn khớp lý thuyết và vòng đỉnh của hai bánh răng. Sau đó vẽ một cung tròn bán kính O1a căt cạnh răng của bánh 1 tại A1, tương tự vẽ cung O2b ta sẽ xác định được B2. Các phần cung A1B1 và A2B2 là phần làm việc của cạnh răng. 3. Xác địnhcung ăn khớp. Trên vòng lăn các cung lăn không trượt với nhau trong thời gian ăn khớp của một đôi răng gọi là cung ăn khớp. Qua điểm A1 , B1 của phần làm việc của bánh 1 ta vẽ các pháp tuyến A1a'1và B1b'1 là tiếp tuyến với vòng cơ sở Ro1. Các pháp tuyến này cắt RL1 tại a1b1. Cung a1b1 là cung ăn khớp trên vòng tròn lăn của bánh 1. Tương tự xác định được cung a2b2 là cung ăn khớp trên vòng lăn của bánh răng số 2. 4. Xác định hệ số trượt tương đối. Đồ thị đường cong trượt: Khi hai bánh răng làm việc, các cặp biên dạng đối tiếp vừa lăn vừa trượt với nhau trên đoạn làm việc của biên dạng răng. Sự trượt tương đối này là hiện tượng trượt biên dạng răng. Để đánh giá sự trượt tại từng thời điểm trên biên dạng làm việc của cạnh răng người ta đưa ra hệ số trượt tương đối m1 và m1. Ta có Trong đó : N1K là khoảng cách từ tiếp điểm N1 đến tiếp điểm ăn khớp, N2K là khoảng cách từ tiếp điểm N2 đến điểm ăn khớp. Dựa vào hệ số trượt của từng bánh răng theo điểm ăn khớp K trên đường ăn khớp đường cong này là đường cong trượt.