Thuyết Minh Đồ Án Máy Chính Xác

Trong đồ án này , tôi đã tính toán,thiết kế đồng hồ so chân thẳng với độ phân giải 0.01mm và phạm vi đo là 0 - 10mm.Đồ án này giúp cho sinh viên ngành máy chính xác có tư duy trong thiết kế dụng cụ đo,có hiểu biết sâu ,tỉ mỉ từng chi tiết,cơ cầu hoạt động.Bên cạnh đó còn tìm hiểu biết về ứng dụng thực tế của đồng hồ so trong đo lường .

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍ

BỘ MÔN CƠ KHÍ CHÍNH XÁC & QUANG HỌC

ĐỒ ÁN MÁY CHÍNH XÁC

HỌC KÌ: 2023-1

ĐẦU ĐỀ: THIẾT KẾ ĐỒNG HỒ SO CHÂN THẲNG

Người hướng dẫn:

TS.Nguyễn Văn A

Sinh viên thực hiện:

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngành cơ khí nói riêng, và các ngành công nghiệp nói chung, thiết bị đo trong cơ khí là dụng cụ dùng để đo đạc, kiểm tra các thông số chế tạo nhằm đảm bảo độ tin cậy, an toàn khi sử dụng của các chi tiết và máy móc cơ khí Các thông

số cần kiểm tra như: Kích thước, khe hở, độ sâu, độ cao, tính đồng nhất của vật liệu chế tạo chi tiết cơ khí, khả năng dẫn điện, khả năng chịu lực nén, kéo, xoắn, đo chân không, đo áp suất, đo nhiệt độ Tùy theo các loại máy móc và chi tiết cơ khíđược ứng dụng ở các môi trường khác nhau, sẽ đòi hỏi dụng cụ

đo cơ khí chuyên dùng có tính chính xác khác nhau để đảm bảođược độ an toàn khi máy móc cơ khí hoạt động

Có nhiều loại thiết bị đo khác nhau, tùy theo từng mục đích sử dụng khác nhau, mà được phân chia thành các nhóm, loại khác nhau, như các dụng cụ đo kích thước cơ bản, các dụng

cụ đo dung sai kích thước, các dụng cụ đo độ cứng, độ bền Sau thời gian học xong môn học “Chi tiết cơ cấu chính xác

“ Đến học kì này em được phân công nhiệm vụ thiết kế đồng

hồ so phần trăm chân thẳng Dưới sự hướng dẫn của thầy

Nguyễn Văn A đến nay em đã hoàn thành được phần thiết kế vàbản vẽ lắp của chiếc đồng hồ này Vì thời gian và trình độ có hạn, nên không thể tránh khỏi những thiếu xót Em xin chân thành cảm ơn những ý kiến, phê bình của thầy cô để ngày một hoàn thiện hơn

III.Nội dung thực hiện:

a Bản vẽ sơ đồ nguyên lý và tính toán hàm truyền của kết cấu

b Tính toán kích thước các cơ cấu của dụng cụ

c Tính toán các sai số của dụng cụ

d Bản vẽ lắp dụng cụ và bản vẽ chế tạo một số cơ cấu trong dụng cụ

Đồ án bao gồm: 1 quyển thuyết minh, bản vẽ sơ đồ nguyên lý,

bản vẽ lắp, bản vẽ chế tạo một số cơ cấu trong dụng cụ

YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐỒ ÁN

1 Đầu đề thiết kế:

Thiết kế đồng hồ so chân thẳng (phần trăm milimet)

2 Yêu cầu thiết kế:

- Bán kính bánh răng lớn : R2 ,R4

- Bán kính bánh răng nhỏ là : R1 ,R3

- Số răng Z1, Z2, Z3, Z4

- Chiều dài kim : L1, L2

- Dịch chuyển của đầu đo là: s

- Dịch chuyển của kim chỉ thị là: y

3 Các thông số cho trước:

4 Nội dung các phần tính toán và thiết kế:

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý và tính toán hàm truyền của kết cấu

- Tính toán kích thước các cơ cấu của dụng cụ

- Tính toán các sai số của dụng cụ

- Bản vẽ lắp dụng cụ và bản vẽ chế tạo một số cơ cấu trong dụng cụ

5 Đồ án bao gồm:

01 quyển thuyết minh, bản vẽ sơ đồ nguyên lý, bản vẽ lắp,bản vẽ chế tạo

một số cơ cấu trong dụng cụ.

Chương 1:Tổng Quan Về Đồng Hồ So

1 Đồng hồ so là gì?

Cùng với thước cặp và panme, đồng hồ so giúp chúng ta kiểm tra độ chính

xác của phôi và các chi tiết của thiết bị máy móc

Đồng hồ so là thiết bị dùng để gắn vào đầu đo của thước

đo cao hoặc các

thiết bị khác để hỗ trợ kiểm tra mặt phẳng Ngoài ra còn dùng

để kiểm tra độ sai

lệch hình dạng, hình học và vị chí của các chi tiết như: độ côn,

- Cách đặt đồng hồ đo: tùy thuộc vào vị trí của chi tiết đo

và ta tiến hành điều chỉnh vị trí của đồng hồ đo thích hợp, thanh đo cần đặt vuông góc với bề mặt đo

- Cách đọc số: số nguyên mm được đọc theo kim chỉ số vòng trên thước nhỏ

Khi kim chỉ được 1 vạch thì thanh đo dịch chuyển 1mm Phần trăm mm đọc theo kim chỉ kích thước lớn (Đồng hồ

so phần trăm dải đo 0-10mm)

3 Khảo sát đồng hồ so

- Khảo sát nhằm mục đích trực tiếp quan sát và nghiên cứucác mẫu đồng hồ so khác nhau Bằng cách nắm bắt được cấu trúc,nguyên lý, chất liệu, và các tính năng của đồng

hồ, giúp cái nhìn tổng quan và hiểu rõ hơn về cách nó hoạtđộng

- Khảo sát thực tế :

Hình 1.Mẫu đồng hồ so 0.01 thực tế tại PTN đo lường cơ bản,NCM

CKCX-QH

- Tham khảo Catalog Mitutoyo :

Phân tích cơ cấu :

- Cơ cấu trục vít - bánh vít

- Cơ cấu bánh răng - bánh căng

- Cơ cấu kim chỉ thị

Phân tích cấu tạo , thông số :

- Hình dáng,cấu tạo,vị trí các chi tiết bên ngoài cơ bản là giống nhau.Cùng phạm vi đo thì cả hai có kích thước vỏ gần tương đương nhau

- Các thông số về trục dẫn hướng trục đo là như nhau giúp tiêu chuẩn trong việc gá đặt đo đường

Chương 2: Sơ đồ nguyên lý làm việc và hàm

- Đầu đo dịch chuyển một đoạn s, thanh răng chuyển

động ăn khớp với bánh răng Z 1 => Kim ngắn quay thể

hiện giá trị y 1

- Bánh răng lớn Z 2 đồng tâm với bánh răng nhỏ Z 1 và ăn

khớp với bánh răng nhỏ Z 3 => Kim dài quay thể hiện

- Ta có tỉ số truyền từ bánh răng Z 2 đến bánh răng Z 3 là:

Ở đây, Z 1 và Z 2 đồng tâm với nhau, xét tại cơ cấu

thanh răng – bánh răng Z 1 có modul m’, cơ cấu bánh

răng Z 2 – bánh răng Z 3 ăn khớp với nhau bởi modul m,

Chương 3: Tính toán kích thước các cơ cấu dụng

cụ

2.1 Phân phối tỉ số truyền

- Tỉ số truyền sơ bộ:

Ta có : + Độ phân giải: 0,01 mm

+ Khoảng cách giữa hai vạch kim dài: 1 mm

Tỉ số truyền sơ bộ được tính: i= ∆ y

∆ s=

1 0,01=100

- Chọn chiều dài kim đồng hồ: L1= 5 mm, L2 = 25 mm

- Tỷ số truyền của hệ bánh răng - thanh răng:

Ta có hàm truyền của kim dài: y2=s R2 L2

- Chọn modul cho bánh răng Z1 và thanh răng là m’ = 0,5

- Chọn modul cho bánh răng Z2, Z3, Z4 là m = 0,2

m' =

2,5.2 0,5 =10 (răng)Kết hợp với điều kiện: Z2

2.3 Lò xò xoắn Acsimet

2.3.1 Chọn vật liệu

Lò xo xoắn acsimet là băng kim loại được cuốn theo đường xoắn acsimet, tọa thành momen quay tác dụng trong mặt phẳng vuông góc với trục lò xo Lò xo xoắn

acsimet hay còn gọi là lò xo momen là một trong những chi tiết quan trọng nhất xác định chất lượng và độ chính xác của dụng cụ, vì thế cần phải thỏa mãn các yêu cầu:

- Momen M , góc xoắn 𝜑 cần phải tỷ lệ bậc nhất theo thời

gian với nhau

- Tính chất đàn hồi không thay đổi theo thời gian

- Hệ số dãn nở nhiệt của vật liệu nhỏ

→Ta chọn mác thép lò xo y10A có mô đun đàn hồi E= 2,2.1011 N.𝑚 2

2.3.2 Xác định kích thước lò xo.

Áp lực lò xo cần thiết cho cơ cấu bánh răng: F= 0,1 N

Mô men áp lực cần thiết: M = F R4 = 0,1 × 12 10-3 = 12.10-4 (N.m)

Từ điều kiện bền của lò xo: M =W.[𝜎]𝑢

Trong đó:

W- Mô men chống uốn của tiết diện lò xo

[𝜎]𝑢 - Ứng suất uốn cho phép [𝜎]𝑢 = 1000 MPa = 109

c- Bước của lò xo Với 𝑐 = 𝑘1 ℎ

𝑘1 – Hệ số tránh sự tiếp xúc giữa các vòng xoắn

Thường: 𝑘1=10 đến 13, đối với các lò xo có mô men nhỏ

Chiều rộng b của lò xo xoắn Acsimet:

Sử dụng lò xo xoắn trụ chịu xoắn để tạo áp lực đo Lò

xo có đỉnh được gắn với trục đo chứa thanh răng, chân của lò xo được gắn chặt với 1 điểm cố định trên vỏ đồng

hồ

Cấu tạo lò xo có các vòng lò xo được cuộn có khe hở khoảng 0,5mm tránh cọ sát khi chịu tải Khi chịu tải, trên mỗi tiết diện lò xo chịu mômen M bằng với mômen xoắn lò xo tác dụng từ bên ngoài Véctơ mômen M

hướng dọc trục lò xo Phân tích mômen M thành 2 thànhphần: mômen uốn các vòng lò xo 𝑀𝑢 = 𝑀 𝑐𝑜𝑠𝛼 và

mômen xoắn các vòng lò xo 𝑀𝑥 = 𝑀 𝑠𝑖𝑛𝛼 Vì đối với các lò xo chịu xoắn, thông thường góc nâng của vòng lò

xo 𝛼 ≤ 12 ÷ 15°, trong tính toán có thể lấy gần đúng

𝑀𝑢 = 𝑀 và bỏ qua mômen xoắn vòng lò xo 𝑀𝑥

Khi lò xo chịu mô men xoắn T, dây lò xo bị uồn bởi mômen M = T.cos𝛼 Vì góc 𝛼 tương đối nhỏ, nên lấy gầnđúng cos𝛼 = 1 M = T = 𝐹𝑚𝑎𝑥.𝑐

Lực kéo lò xo trong khoảng 1→2N

Có:

d-đường kính dây quấn lò xo

k-hệ số kể đến độ cong của vòng lò xo: k = 4 c−1

4 c−4

c- hệ số tỉ lệ giữa đường kính dây quấn lò xo và lõi xo (tra bảng trang 22 sách “Chi tiết cơ cấu chính xác I”) ta chọn c=8 và k=1,17

- Ta chọn vật liệu làm lò xo là inox có  =400 (MPa)

- Công thức tính đường kính dây lò xo:

Trong đó:

x- Chuyển vị của lò xo, x = 7,67 (mm)

G- momen đàn hồi trượt, lò xo làm bằng thép nên G

= 8.104 (MPa)

Chương 4: Tính toán các sai số của dụng cụ

3.1 Sai số sơ đồ

- Sai số sơ đồ là sai số xuất hiện do việc sử dụng sơ đồ có

cơ cấu hàm vị trí gần đúng, hàm vị trí cho trước giữa truyền động của khâu bị dẫn và khâu dẫn cơ cấu

Vì hàm truyền trong bài

F ir ,- Sai số động học của bánh răng.

1

2)với F ir ' =10 μmm

- Mối lắp giữa bạc và vỏ là lắp chặt ta chọn kiểu lắp : H 5 p 6

3.4 Sai số khe hở khớp trượt

Sai số khe hở khớp trượt: P = s.(1 – cos α))

∆ s=l−l cos∆ α=l(1−cos(arctanS max

KẾT LUẬN

Đồ án máy chính xác nằm trong chương trình đào tạo bắt buộc của một kỹ sư cơ khí máy chính xác Đây như là bước chuẩn bị cho một sinh viên trước khi tốt nghiệp Đồ án máy chính xác giúp sinh viên nắm bắt và vận dụng các kỹ năng và kiến thức đã thu lượm từ khi bước chân vào giảng đường đại học cho đến nay

Tuy nhiên, do một số khó khăn nhất định cũng như điều kiện chưa cho phép đồ án của chúng em vẫn cò một số hạn chế

và thiếu sót như sau Còn chưa thực sự chi tiết và đi sâu vào từng phần (một phần do yêu cầu của đồ án, một phần do chưa nắm bắt hết được) Chưa có các thực nghiệm kiểm nghiệp thực

tế, chưa làm thật mà chủ yếu chỉ là lý thuyết Do đó trong đồ

án không thể tránh khỏi những thiếu sót Thông qua đồ án này chúng em cũng muốn được sự đóng góp và giúp đỡ của thầy cô,

để chúng em có thể hoàn thiện hơn các kiến thức của bản thân,cũng như có thể phát triển hơn vấn đề (có thể là cho đồ án tốt nghiệp) Em xin chân thành cảm ơn

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Ninh Đức Tốn (2000), Dung sai và lắp ghép, Nhà xuất bản Giáo Dục,

4.Mitutiyo Catalog No.US-1005

5.Đồ hồ so tại PTN đo lường cơ bản của NCM Cơ Khí Chính Xác và Quang Học