Thiết kế, mô phỏng cơ cấu bánh răng cầu cho đồ gá n chiều

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG CẦU CHO ĐỒ GÁ N CHIỀU LÃ ĐỖ KHÁNH LINH THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG CẦU CHO ĐỒ GÁ N CHIỀU Ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY Mã số: Học viên: LÃ ĐỖ KHÁNH LINH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS HỒNG VỊ THÁI NGUN, NĂM 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự – Hạnh phúc THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI THIẾT KẾ, MÔ PHỎNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG CẦU CHO ĐỒ GÁ N CHIỀU Học viên: Lã Đỗ Khánh Linh Lớp: K11 - CNCTM Chuyên ngành: Công nghệ Chế tạo máy Ngƣời HD khoa học: TS Hoàng Vị Ngày giao đề tài: 01/11/2009 Ngày hoàn thành: 30/08/2010 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC HỌC VIÊN TS HOÀNG VỊ LÃ ĐỖ KHÁNH LINH DUYỆT BGH KHOA SAU ĐẠI HỌC Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn cơng trình tơi tổng hợp nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nhƣ nêu phần tài liệu tham khảo đƣợc trích dẫn Các kết kết tính tốn, mơ đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn TS Hoàng Vị trung thực chƣa từng đƣợc công bố bất kỳ công trì nh nào khác Tác giả Lã Đỗ Khánh Linh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời cảm ơn Bằng tất kính trọng em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Hồng Vị- người tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu hồn thành luận văn Đồng thời, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp, Khoa Đào tạo sau đại học, Ban giám hiệu trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập, nghiên cứu thực luận văn Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp người thân động viên giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Lã Đỗ Khánh Linh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục hình vẽ, ảnh chụp 10 Phần mở đầu 13 Tính cấp thiết đề tài 13 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 13 Phƣơng pháp nghiên cứu 14 Nội dung nghiên cứu 14 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ VÀ KẸP CHẶT 1.1 Đồ gá gia công 15 15 1.1.1 Giới thiệu đồ gá gia công 15 1.1.2 Các dạng đồ gá phân độ 15 1.1.2.1 Đồ gá phân độ trụ 15 1.1.2.2 Đồ gá phân độ khơng gian 16 1.2 Mơ hình ngun lý hoạt động đồ gá N chiều 20 1.3 Kết luận 21 CHƢƠNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG CẦU VÀNH RĂNG THÂN KHAI 22 2.1 Sự hình thành cấu bánh cầu 23 2.1.1 Sự hình thành bề mặt vành cầu thân khai 23 2.1.2 Sự hình thành bánh cầu vành cầu thân khai 24 2.2 Đặc điểm kết cấu lắp ghép cấu bánh cầu Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 25 http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.3 Đặc điểm truyền động cấu bánh cầu 27 2.4 Điều kiện ăn khớp cấu bánh cầu 27 2.5 Điều kiện truyền động liên tục cấu bánh cầu 28 2.6 Phƣơng trình tham số biên dạng ∑1 bánh thứ 28 2.7 Phân tích động học bánh cầu 33 2.8 2.7.1 Mơ hình tốn học chuyển động cấu bánh cầu 33 2.7.2 Phân tích động học bánh cầu 34 2.7.3 Phân tích động học cấu đĩa - bánh cầu 38 Kết luận 39 CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐĨA RĂNG - BÁNH RĂNG CẦU 3.1 Tính tốn thơng số truyền 41 41 3.1.1 Tính tốn thơng số biên dạng bánh cầu 42 3.1.2 Tính tốn thơng số biên dạng đĩa 43 3.2 Thiết kế truyền đĩa – bánh cầu 45 3.2.1 Giới thiệu phần mềm Pro/Engineer Wildfile 3.0 45 3.2.2 Thiết kế bánh cầu 46 3.2.3 Thiết kế đĩa 49 3.3 Phƣơng pháp chế tạo truyền 3.3.1 Phƣơng pháp chép hình 51 51 3.3.1.1 Phƣơng pháp tiện chép hình 51 3.3.1.2 Phƣơng pháp phay chép hình 52 3.3.2 Phƣơng pháp bao hình 3.3.2.1 Phƣơng pháp tiện bao hình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 53 53 http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.3.2.2 Phƣơng pháp phay bao hình 55 3.3.2.3 Phƣơng pháp mài bao hình 57 3.4 Kết luận 58 CHƢƠNG THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN PHÂN ĐỘ CHO ĐỒ GÁ N CHIỀU 4.1 59 Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công pháp tuyến mặt phẳng gia công giao với trục Z hệ thống 59 4.1.1 Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị 61 trí thẳng đứng 4.1.2 Tính tốn điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị 62 trí tâm dụng cụ cắt Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo 4.2 với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng Y 1O1Z1 64 4.2.1 Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị 65 trí thẳng đứng 4.2.2 Tính tốn điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị 66 trí tâm dụng cụ cắt Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia cơng chéo 4.3 với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng X 1O1Z1 67 Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia cơng chéo 4.4 với trục Z hệ thống không song song với mặt phẳng X1O1Z1 Y1O1Z1 68 4.2.1 Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị 70 trí thẳng đứng 4.2.2 Tính tốn điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công trùng vị trí tâm dụng cụ cắt 70 4.5 Thiết kế mơ hình đồ gá 72 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4.6 Kết luận 73 CHƢƠNG KẾT LUẬN 75 5.1 Kết nghiên cứu 75 5.2 Hƣớng phát triển đề tài 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing CAE Computer Aided Engineering Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 62   Tƣơng ứng với hai thành phần OP x OP y đĩa phải dịch chuyển theo hai trục OX OY lƣợng tƣơng ứng OPx OPy Trong tam giác O0O1P có: OP=O0O.tgα = R.tgα  OPx=OP.cosβ= R.tgα.cosβ  OPy=OP.cos(  (46) -β)=R.tgα.cos(  -β)=R.tgα.sinβ (47) Trên biểu thức xác định lƣợng dịch chuyển đĩa theo hai trục OX OY để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công vị trí thẳng đứng 4.1.2 Tính tốn điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt Đồ gá đƣợc lắp bàn máy máy phay đứng vạn Quá trình gá đặt đồ gá cần đảm bảo tọa độ dụng cụ cắt trùng với gốc O hệ tọa độ OXY Khi quay cấu góc α quanh tâm O0 điểm K di chuyển đến vị trí K1, lúc đƣờng tâm lỗ gia cơng có phƣơng thẳng đứng trùng với phƣơng dụng cụ gia công Tuy nhiên vị trí dụng cụ gia cơng vị trí lỗ gia cơng chƣa trùng Điểm K hệ tọa độ XOY có tọa độ K1x K1y, để tiến hành gia công đƣợc ta phải đƣa K1 trùng tọa độ với dụng cụ gia công tức trùng tọa độ với gốc O Việc đƣa K1 trùng tọa độ với dụng cụ gia công đƣợc tiến hành nhờ cấu chạy dao bàn dao dọc bàn dao ngang Trƣờng hợp cần nâng cao độ xác dịch chuyển bàn dao dọc bàn dao ngang lắp thêm thƣớc số để xác định đƣợc xác lƣợng dịch chuyển bàn dao Theo biểu thức (45) xác định đƣợc: O2 K1 = H  A2  sin(α+ arctg A ) H Lần lƣợt chiếu K1 lên hai mặt phẳng OXZ OYZ ta đƣợc K1X K1Y Có O2K1X O2K1Y giá trị hoành độ tung độ điểm K1 hệ trục tọa độ OXYZ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 Hình 4.2 Mơ hình tính tốn điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt  O2K1X = O2K1.cos( -β) = H  A2  sin(α+ arctg A  ).cos( -β) H = H  A2  sin(α+ arctg A ).sinβ H O2K1Y = O2K1.cosβ = H  A2  sin(α+ arctg A ).cosβ H = H  A2  sin(α+ arctg A ).cosβ H (48) (49) (48) (49) biểu thức xác định lƣợng dịch chuyển bàn dao dọc bàn dao ngang để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 4.2 Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng Y1O1Z1 Hình 4.3 Mơ hình tính tốn phân độ cho chi tiết có tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng Y1O1Z1 Trƣờng hợp đƣờng tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng Y1O1Z1, đồng thời giao với mặt phẳng gá kẹp chi tiết X1O1Y1 đồ gá điểm K Để tính tốn phân độ cần xác định đƣợc thơng số đầu vào, cụ thể cần xác định đƣợc góc α hợp đƣờng tâm lỗ gia công chiều dƣơng trục Z Thông   số thứ hai A= O1K thơng số thứ ba góc β hợp O1 K O1 X Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 Trên hình 4.3 khoảng cách từ tâm quay bánh cầu đến mặt phẳng mặt phẳng gá kẹp chi tiết đồ gá O0O1=H (Thông số chế tạo) Xác định góc γ: tgγ = tg( K X O'0 K ) = KK X KK O K sin  A.sin  => γ = arctg , X = arctg , = arctg O0 K X O0 K X O '0 K X H Mặt khác: O'0 K = O'0 K1 = O K ' X  KK X  = = H H 2  (OK sin  )2   A2 sin   (50) Từ xác định đƣợc: K1K1X= O'0 K1 sin(α+γ) = H = H 2  A2 sin   sin(α+ arctg KK X ) O0, K X  A2 sin   sin(α+ arctg A.sin  ) H (51) (K1 vị trí K sau xoay cấu góc α quanh trục O0O0' ) Cơng việc tính toán phân độ bao gồm hai nhiệm vụ Thứ tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng (đang nằm xiên góc) vị trí thẳng đứng để gia cơng máy phay đứng vạn Thứ hai xác định tọa độ của tâm lỗ gia công so với tọa độ tâm dụng cụ cắt để điều chỉnh vị trí tâm lỗ trùng vị trí tâm dụng cụ gia cơng 4.2.1.Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị trí thẳng đứng Để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công t trị trí thẳng đứng cần xoay cấu góc α quanh trục O0O0' Sau xoay cấu góc α quanh trục O0O0' trục Z1 lúc di chuyển đến vị trí Z’1 Để cấu xoay góc α quanh trục O0O0'  bánh cầu phải quay quanh tâm góc ứng với vectơ vận tốc dài OP vị trí ăn khớp tƣơng ứng với đĩa phải dịch chuyển đƣợc lƣợng OP theo   phƣơng véc tơ OP Tƣơng ứng với thành phần OP y đĩa phải dịch chuyển theo trục OY lƣợng tƣơng ứng OP y Trong tam giác O0OP có: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 OP=O0O.tgα = R.tgα Vậy: OPy= OP = R.tgα (52) Trên biểu thức xác định lƣợng dịch chuyển đĩa theo trục OY để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công vị trí thẳng đứng 4.2.2 Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công trùng vị trí tâm dụng cụ cắt Hình 4.4 Mơ hình tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt Đồ gá đƣợc lắp bàn máy máy phay đứng vạn Quá trình gá đặt đồ gá cần đảm bảo tọa độ dụng cụ cắt trùng với gốc O hệ tọa độ OXY Khi quay cấu góc α quanh trục O0O0' điểm K di chuyển đến vị trí K1, lúc đƣờng tâm Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 lỗ gia cơng có phƣơng thẳng đứng trùng với phƣơng dụng cụ gia công Tuy nhiên vị trí dụng cụ gia cơng vị trí lỗ gia cơng chƣa trùng Điểm K hệ tọa độ XOY có tọa độ K1x K1y, để tiến hành gia công đƣợc ta phải đƣa K1 trùng tọa độ với dụng cụ gia công tức trùng tọa độ với gốc O Việc đƣa K trùng tọa độ với dụng cụ gia công đƣợc tiến hành nhờ cấu chạy dao bàn dao dọc bàn dao ngang Trƣờng hợp cần nâng cao độ xác dịch chuyển bàn dao dọc bàn dao ngang lắp thêm thƣớc số để xác định đƣợc xác lƣợng dịch chuyển bàn dao Lần lƣợt chiếu K1 lên hai mặt phẳng OXZ OYZ ta đƣợc K1X K1Y Có O2K1X O2K1Y giá trị hoành độ tung độ điểm K1 hệ trục tọa độ OXYZ O2K1X =O1KX = O1 K cos  = A.cos  O2K1Y = K1K1X = O'0 K1 sin(α+γ) = = H (53) H  A2 sin   sin(α+ arctg  A2 sin   sin(α+ arctg KK X ) O0, K X A.sin  ) H (54) (53) (54) biểu thức xác định lƣợng dịch chuyển bàn dao dọc bàn dao ngang để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt 4.3 Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng X1O1Z1 Trƣờng hợp đƣờng tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng X1O1Z1, đồng thời giao với mặt phẳng gá kẹp chi tiết X1O1Y1 đồ gá điểm K Tƣơng tự trƣờng hợp tính tốn phân độ cho chi tiết có tâm lỗ gia cơng chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng Y1O1Z1 xác định đƣợc lƣợng điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị trí thẳng đứng: OPX=O0O.tgα = R.tgα (55) Và lƣợng điều chỉnh bàn dao dọc bàn dao ngang để đƣa vị trí tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt O2K1Y = O1KY = O1 K sin  = A.sin  Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (56) http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 O2K1Y = K1K1X = O'0 K1 sin(α+γ) = = H H  A2 cos2   sin(α+ arctg  A2 cos2   sin(α+ arctg KK X ) O0, K X A.cos  ) H (57) 4.4 Tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống không song song với mặt phẳng X1O1Z1 Y1O1Z1 Hình 4.5 Mơ hình tính tốn phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia cơng chéo với trục Z hệ thống không song song với mặt phẳng X1O1Z1 Y1 O1 Z Trƣờng hợp đƣờng tâm lỗ gia công (t) chéo với trục Z hệ thống không song song với mặt phẳng X1O1Z1 Y1O1Z1 đồng thời (t) giao với mặt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 69 phẳng gá kẹp chi tiết X1O1Y1 đồ gá điểm K Trên hinh 4.5 O gốc hệ trục tọa độ OXYZ đồng thời điểm tiếp xúc mặt cầu chia bánh cầu với mặt phẳng chia đĩa Quá trình gá đặt đồ gá lên bàn máy cần đảm bảo trục OZ trùng với trục máy O1 gốc hệ trục tọa độ O1X1Y1Z1 hệ trục tọa độ bàn kẹp đồ gá Trục OX O1X1 song song với bàn dao dọc, trục OY O1Y1 song song với bàn dao ngang máy phay O0 tâm quay bánh cầu Đƣờng thẳng PQ hình chiếu (t) lên mặt phẳng X1O1Y1 Để tính tốn phân độ cần xác định đƣợc thông số đầu vào, cụ thể cần xác định đƣợc góc α hợp đƣờng tâm lỗ gia công chiều dƣơng trục Z Thông   số thứ hai A=O1K thông số thứ ba góc β hợp O1 K O1 X Thơng số thứ tƣ: góc δ hợp hình chiếu đƣờng tâm lỗ gia cơng lên mặt phẳng X1O1Y1 với trục X1 Hiện việc thiết kế chi tiết thƣờng đƣợc tiến hành phần mềm CAD nên ta xác định đƣợc thông số cách đơn giản Trên hình 4.5 khoảng cách từ tâm quay bánh cầu đến mặt phẳng mặt phẳng gá kẹp chi tiết đồ gá O0O1=H (Thông số chế tạo) Trong ∆O1KKX có: KKX = O1K.sinβ = A.sinβ Trong ∆O1KQ có: O1Q = O1K.sin(Π-(δ+β)) = O1K.sin(δ+β)=A.sin(δ+β) KQ = O1 K  O1Q = (58) A2   A.sin(   )  = A  sin (   ) = A.cos(δ+β) (59) Trong ∆ O0' KQ có: tgγ = KQ A.cos(   ) = O0' Q H O0' K = O0' Q  KQ = H  A2cos (   ) Mặt khác: O0' K = O0' K1 Suy ra: K1R= O0' K1 sin(γ+ α)= H  A2cos (   ) sin(γ+ α) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên (60) http://www.lrc-tnu.edu.vn 70 4.4.1.Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị trí thẳng đứng Để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công t trị trí thẳng đứng cần xoay cấu góc α quanh trục O0O0' Sau xoay cấu góc α quanh trục O0O0' trục Z1 lúc di chuyển đến vị trí Z’1 Để cấu xoay góc α quanh trục O0O0'  bánh cầu phải quay quanh tâm góc ứng với vectơ vận tốc dài OP vị trí ăn khớp tƣơng ứng với đĩa phải dịch chuyển đƣợc lƣợng OP theo  phƣơng véc tơ OP nhƣng bánh cầu quay quanh hai trục 1-1     OP  OPx  OP y 2-2 vectơ OP đƣợc phân tích thành hai thành phần:   Tƣơng ứng với hai thành phần OP x OP y đĩa phải dịch chuyển theo hai trục OX OY lƣợng tƣơng ứng OPx OPy Trong tam giác O0OP có: OP=O0O.tgα = R.tgα  OPx=OP.cosδ = R.tgα.cosδ    OPy=OP.cos( -δ)=R.tgα.cos( -δ)=R.tgα.sinδ (61) (62) Trên biểu thức xác định lƣợng dịch chuyển đĩa theo hai trục OX OY để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng vị trí thẳng đứng 4.4.2 Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt Đồ gá đƣợc lắp bàn máy máy phay đứng vạn Quá trình gá đặt đồ gá cần đảm bảo tọa độ dụng cụ cắt trùng với gốc O hệ tọa độ OXY Khi quay cấu góc α quanh tâm O0 điểm K di chuyển đến vị trí K1, lúc đƣờng tâm lỗ gia cơng có phƣơng thẳng đứng trùng với phƣơng dụng cụ gia công Tuy nhiên vị trí dụng cụ gia cơng vị trí lỗ gia cơng chƣa trùng Điểm K hệ tọa độ XOY có tọa độ K1x K1y, để tiến hành gia công đƣợc ta phải đƣa K1 trùng tọa độ với dụng cụ gia công tức trùng tọa độ với gốc O Việc đƣa K trùng tọa độ với dụng cụ gia công đƣợc tiến hành nhờ cấu chạy dao bàn dao dọc bàn dao ngang Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 71 Hình 4.6 Tính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công trùng vị trí tâm dụng cụ cắt Trong tam giác O1PQ có: PQ= O1Q tg Mặt khác từ biểu thức (125) có: O1Q =A.sin(δ+β) Suy ra: PQ= A.sin(   ) tg Theo biểu thức (127) có: K1R= Suy ra: K1T= PQ + K1R= H  A2cos (   ) sin(γ+ α) A.sin(   ) + H  A2cos2 (   ) sin(γ+ α) tg Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 72 Lần lƣợt chiếu K1 lên hai mặt phẳng OXZ OYZ ta đƣợc K1X K1Y Có O2K1X O2K1Y giá trị hồnh độ tung độ điểm K1 hệ trục tọa độ OXYZ O2K1Y = K1K1X= K1T.sinδ =[ A.sin(   ) + H  A2cos2 (   ) sin(γ+ α)].sinδ tg (63) O2K1X = K1K1Y= K1T.cosδ =[ A.sin(   ) + H  A2cos2 (   ) sin(γ+ α)].cosδ tg (64) (63) (64) biểu thức xác định lƣợng dịch chuyển bàn dao dọc bàn dao ngang để đƣa đƣờng tâm lỗ gia cơng trùng vị trí tâm dụng cụ cắt 4.5 Thiết kế lắp ráp mô chuyển động đồ gá N chiều Mơ hình đồ gá N chiều đƣợc thiết kế lắp ráp modul Asembly phần mềm Pro/E Wildfile 3.0 Hình 4.7 Mơ hình phía trƣớc đồ gá N chiều Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 73 Hình 4.8 Mơ hình phía sau đồ gá N chiều 4.6 Kết luận Q trình phân tích, tính tốn điều chỉnh đồ gá N chiều cho thấy đƣờng tâm lỗ gia cơng nằm vị trí thính tốn điều chỉnh đồ gá để đƣa trở vị trí thẳng đứng để đảm bảo song song với đƣờng tâm dụng cụ cắt Đồng thời tiến hành điều chỉnh dịch chuyển bàn dao dọc bàn dao ngang để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công trùng vị trí dụng cụ cắt Q trình điều chỉnh thông qua thông số đồ gá thông số đƣờng tâm lỗ gia công Cụ thể kết tính tốn điều chỉnh cho trƣờng hợp nhƣ sau: + Trƣờng hợp thứ nhất: Tâm lỗ gia công pháp tuyến mặt phẳng gia công giao với trục Z hệ thống cho công thức (46), (47), (48), (49) + Trƣờng hợp thứ hai: Tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng Y1O1Z1 cho công thức (52), (53), (54) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 74 + Trƣờng hợp thứ ba: Tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống song song với mặt phẳng X1O1Z1 cho công thức (55), (56), (57) + Trƣờng hợp thứ tƣ: Tâm lỗ gia công chéo với trục Z hệ thống không song song với mặt phẳng X1O1Z1 Y1O1Z (61), (62), (63), (64 Ngồi mơ đồ gá N chiều đƣợc xây dựng, lắp ráp mô chuyển động modul Asembly Mechanism phần mềm Pro/E Wildfile 3.0 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 75 CHƢƠNG V KẾT LUẬN 5.1 Kết nghiên cứu Nghiên cứu cấu bánh cầu cho đồ gá N chiều cho thấy cấu bánh cầu có khả chuyển động linh hoạt khơng gian, đặc biệt bánh cầu với đƣờng kính tiến đến vô suy biến thành đĩa Việc điều khiển hai bậc tự cấu bánh cầu hai chuyển động quay đƣợc thay hai chuyển động thẳng Đây thành phần chuyển động đơn giản, xác thuận tiện cho trình điều khiển Các nghiên cứu trình bày đạt đƣợc mục tiêu đề tài cới kết sau:  Mơ hình hóa hình học bề mặt bánh cầu, đặc điểm truyền động cấu bánh cầu cấu đĩa – bánh cầu  Đƣa phƣơng án thiết kế mơ hình cấu đĩa - bánh cầu theo hai tham số modul số kết hợp với việc xây dựng biên dạng thân khai phƣơng trình đảm bảo độ biên dạng cấu  Thiết kế hoàn chỉnh cấu đĩa – bánh cầu phần mềm Pro/Engineer Wildfile 3.0  Đề xuất số giải pháp gia công chế tạo chi tiết bánh cầu  Thiết kế, lắp ráp mô chuyển động đồ gá N chiều, tính tốn phân độ đƣa phƣơng pháp điều chỉnh đồ gá vị trí khác đƣờng tâm lỗ gia công 5.2 Hƣớng phát triển đề tài Một số hƣớng nghiên cứu cần thiết để tiếp tục phát triển đề tài:  Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh đồ gá N chiều với hệ thống điều khiển tự động điều khiển thông qua giao diện ghép nối với máy tính  Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy điều khiển số gia công bánh cầu theo phƣơng pháp bao hình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đinh Gia Tƣờng, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến (1970), Nguyên lý máy, Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội [2] PGS.TS Trịnh Chất, TS Lê Văn Uyển (2001), Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, Nhà xuất Giáo dục Tiếng Anh [1] L Hu ran (2008), “A new kind of spherical gear and its application in a robot’s wrist joint,” Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol 25, no.4 [2].Li Ting , Pan Cunyun (2009), “On grinding manufacture technique and tooth contact and stress analysis of ring-involute spherical gears”, Mechanism and Machine Theory 44, pp 1807–1825 [3] Zhang Kun, Liqun Feng (1994), “The research of the design of spherical gear transmissin used in the flexible wrist of robots,” Journal of Tsinghua University, Vol 34, no 2, pp 1–7 [4] S C Yang (2002), “Mathematical model of a ring-involute teeth spherical gear with a double degree of freedom,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol 20, pp 865–870 [5] Pan Cunyun, Wen Xisen (2005), “Research on transmission principle and kinematic analysis for involute spherical gear,” Journal of Mechanical Engineering, Vol 41, no 5, pp 1–9 [6] S C Yang et al.(2002), “A geometric model of a spherical gear with a double degree of freedom,” Journal of Materials Processing Technology, Vol 123, no 2, pp 219–224 [7] Qiang Li, Cunyun Pan and Xiang Zhang (2009), “Kinematics of a Wrist Based on Spherical Gear & Ring-rack”, International Conference on Robotics and Biomimetics, pp 19 -23 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn