CHƯƠNG 3 THIẾT kế hệ THỐNG cơ KHÍ

CHƯƠNG 3- THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ KHÍ 3.1- Tính tốn, thiết kế khâu Khâu khâu có tác dụng làm xoay bàn tay kẹp nhờ động thông qua dẫn động bánh Yêu cầu toán áp dụng khâu là: - Tải trọng: 10 (N); - Góc quay tối đa bàn tay kẹp: 180 độ 3.1.1- Chọn vật liệu, tính tốn đường kính trục Ngồi u cầu độ bền, vật liệu làm trục cần phải có độ bền mịn cao dễ gia công Trục không làm thép CT5, 35, 45, 50 Bạc dẫn hướng thường làm thép không gỉ Trong đồ án này, sử dụng vật liệu sau: a- Trục khâu Thép C45 Thép C45 loại thép hợp kim có hàm lượng Cacbon 0,45% Ngồi loại thép chứa số tạp chất khác silic, lưu huỳnh, mangan, crom,… (H3.2) Có độ cứng, độ kéo phù hợp ứng dụng khí chế tạo máy, chi tiết chịu tải va đập mạnh Hình 3.2- Bảng hàm lượng chất thép C45 Dựa vào đặc tính thép C45, ta tính thơng số trục vit nhằm đáp ứng tải trọng đề đặt Đặc biệt thông số giới hạn chảy thép (H3.3) Hình 3.3- Bảng thơng số tính chất học thép C45 b- Xác định đường kính trục d2 ≥ Trong đó: [ σ K ]=[ σ ch ] /3 √ 4.1,3 F a π [σ K] ([ σ ch ] - ứng suất chảy cho phép vật liệu làm vít me) Với tải trọng yêu cầu (kg) F a=30(N ) Tra bảng (H3.3) giới hạn chảy thép C45 [ σ ch ]=360( MPa) Thay vào (3.1), suy ra: d2 ≥ Chọn: d 2=8(mm) √ 4.1,3 F a π [σ K] = √ 4.1,3 10 −4 =3,7.10 ( m )=0,37( mm) 360 10 π Vậy ta chọn trục làm thép C45 có đường kính 8mm 3.1.2- Lựa chọn động tính tốn, thiết kế truyền bánh Nhóm lựa chọn sử dụng truyền bánh nghiêng bánh nghiêng giúp làm việc êm hơn, truyền lực tốt (do nhiều ăn khớp, ăn khớp chưa hết vào ăn khớp) CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI Với tải trọng vật nâng tương đối nhẹ (1kg), nhóm lựa chọn sử dụng động NEMA17 sử dụng động truyền động cho khâu robot Scara Hình 3.1- Động NEMA17 Động NEMA17 có số thơng số kỹ thuật sau: - Kích thước mặt bích: 42*42mm - Chiều dài thân: 48mm - Dòng chịu tải: 1,5A - Momen xoắn: 0,55Nm - Góc bước: 1,8 độ/ bước 3.2- Tính tốn thiết kế khâu Trong cấu robot Scara, khâu khâu có chuyển động dạng chuyển động tịnh tiến Và để truyền động cho khâu mà sử dụng động bước ta cần cấu nhằm biến chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Đáp ứng nhu cầu truyền vít me đai ốc bi lựa chọn phù hợp Bộ truyền vít me đai ốc bi hệ thống truyền động, gia cơng với độ xác cao nhằm tạo khả biến đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến Tùy theo dạng chuyển động vít đai ốc chia loại: vít quay tịnh tiến, đai ốc cố định với giá, trường hợp vít ép hình 3.1a, đai ốc quay cịn vít tịnh tiến (H3.1b) vít quay đai ốc tịnh tiến (H3.1c) CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI Hình 3.1- Một số dạng vít me đai ốc Yêu cầu toán áp dụng khâu robot Scara: - Chịu tải trọng dọc trục: 30 (N) (bao gồm toàn khâu động khâu 3) - Quãng đường dịch chuyển: l0=230 mm 3.2.1- Chọn vật liệu vít me đai ốc Chọn tương tự trục khâu 3.2.2- Xác định đường kính chân ren d2 ≥ Trong đó: [ σ K ]=[ σ ch ] /3 √ 4.1,3 F a π [σ K] ([ σ ch ] - ứng suất chảy cho phép vật liệu làm vít me) Với tải trọng yêu cầu (kg) F a=30(N ) Tra bảng (H3.3) giới hạn chảy thép C45 [ σ ch ]=360( MPa) Thay vào, suy ra: d2 ≥ √ Chọn: d 2=8(mm) 4.1,3 F a π [σ K] = √ 4.1,3 30 =6,4.10−4 ( m )=0,64 (mm) 360 10 π c Sơ đồ truyền động CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI Hình 3.5 – Sơ đồ truyền động trục vit me Các thông số đầu vào: Tải khối lượng m=3 kg Vận tốc lớn đai ốc: v=2780 mm/ s Đồ thị vận tốc có dạng hình thang, tốc độ ban đầu 0, gia tốc số giai đoạn khởi đầu hãm (Thời gian khởi động xấp xỉ 20% thời gian vịng chu kì) Hình 3.6 – Đồ thị vận tốc khâu Thời gian thực hết chu trình là: t=0,29 ÷ 20 %=1,45 s v max=amax t v 2780 mm max Từ ta có: a max= t = 0,29 =9600 =9,6 m/s s Lực dọc trục lớn nhất: F amax=F qt + Pt =m a max +mg=3 ( 9,6+10 )=58,8 ( N ) Chọn trục vít me theo tiêu chuẩn SKF: CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI Từ thống số ta chọn trục vít me bi hỗ trợ gối đỡ cố định đầu (H3.7) Hình 3.8 –Thơng số hình học trục vít me SD/BD 8x2 Lựa chọn gối đỡ cho trục vít me đầu dùng gối đỡ cố định Hình 3.11 – Gối đỡ cố định Theo [giáo trình chi tiết máy], + Tuổi bền cấu: ( ) L10= Ca Fm Trong đó: L10- Tuổi thọ (triệu vịng quay) C a - Tải trọng động bản, C a=10,7 kN F m- Lực dọc trục trung bình (kN) CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI CHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHICHUONG.3.THIET.ke.he.THONG.co.KHI F m= Fmin +2 F max 30+2.58,8 = =49,2 ( N )=0,0492 ( kN ) 3 Thay vào công thức (3.): L10=0,35 ×10 (triệu vịng) Tốc độ giới hạn trục vít me (rpm): n cr=49.10 f d2 l Trong đó: f 1- Hệ số tốc độ Với kết cấu đầu gối tựa, đầu cố định; f 1=3,8 d 2- Đường kính chân ren trục vít, d 2=5,6 ( mm ) l - Khoảng cách hai gối đỡ l - Tổng hành trình l=300 (mm) Thay vào, n cr=49.10 f d2 l =49 106 3,8.5,6 =301597 58,8 Vận tốc thiết kế lớn nhất: 60=4170 rpm