Nguyên lý máy bào ngang loại 2 - Đề án môn Nguyên lí máy

Máy bào ngang loại 2 là loại máy cắt gọt thông dụng, là loại máy công tác. Cơ cấu chính gồm 5 khâu 7 khớp.

Phần I

Phân tích động học cơ cấu chính

A Giới thiệu nguyên lý làm việc:

Máy bào ngang loại 2 là một trong các loại máy cắt gọt thông dụng nhất, đây là loại máy công tác Cơ cấu chính gồm 5 khâu 7 khớp, nguyên lý làm việc sơ bộ nh sau: khi khâu dẫn (1) quay đều (dẫn động bằng động cơ điện) nhờ cơ cấu culít (3) chuyển động lắc qua lắc lại trong phạm vi góc lắc  nào đó Qua khâu (4) chuyển động vừa quay quanh khớp B vừa chuyển động tịnh tiến Khâu (5) mang đầu bào chuyển động qua lại nhờ khớp định vị C (khớp trợt) theo phơng ngang

Hình vẽ :

P c

D B

s=0 : số ràng buộc thừa.

2 Xếp loại cơ cấu:

Tách nhóm axua: gồm 2 nhóm loại 2, ở đây khâu (1) đợc chọn làm khâu dẫn

Nhóm 1: gồm khâu (4) và khâu (5) loại 2 khâu 3 khớp, nhóm loại 2

Nhóm 2: gồm khâu (2) và khâu (3) loại 2 khâu 3 khớp, nhóm loại 2

Vậy cơ cấu loại 2 Các nhóm đợc biểu diễn nh hình vẽ

II Tính toán động học cơ cấu - vẽ hoạ đồ chuyển vị:

để vẽ đợc hoạ đồ chuyển vị theo các số liệu đã cho ta phải tính đợc các kích thớc cha biết

Từ công thức:



180

-ψ 180

55 180

0 0

0 0

1 88 , 1 (

88 , 1 90 ).

1 (

.

H k

k v

88 , 139 14 , 3 60

4

Xét hai tam giác vuông đồng dạng O1O2A và BO2D.

=>

DB

A O B O

4 , 403 210

mm m



Nên ta có các đoạn biểu diễn:

) ( 4 , 227 002

, 0

02 , 0 05

,

) ( 210 002

, 0

259578 ,

, 0

403404 ,

0

Vậy ta có thể dựng cơ cấu trên bản vẽ Ao Đầu tiên lấy điểm O1 bất kỳ, lập hệ trục toạ

độ O1xy với trục O1x nằm ngang, trục O1y thẳng đứng Lấy điểm O2 sao cho

O1O2=129,789 (mm) Tại tâm O1 quay một vòng tròn bán kính R=60 (mm), qua O2 kẻ

2 tiếp tuyến với vòng tròn O1 bán kính R Từ hai tiếp điểm đó ta chia đờng tròn thành 8 phần bằng nhau Qua đó ta xác định đợc 8 vị trí ,cộng với hai vị trí 0,05H và một vị trí

biên phải Nh vậy ta có 11 vị trí và ta vẽ hoạ đồ cho 11 vị trí đó ta đánh số sao cho đầu tiên là điểm xuất phát của quá trình làm việc Trên đờng tiếp tuyến ta lấy đoạn

O2B=227.4 (mm).Từ cách vẽ trên ta có cơ cấu máy bào ngang loại 2 hoàn toàn xác địnhvới 11 vị trí

Từ hoạ đồ chuyển vị và từ các số liệu đã biết ta vẽ đợc hoạ đồ vận tốc ứng với 11 vị trí trên hoạ đồ chuyển vị Giả thiết của bài toán này đã biết đợc vận tốc của các khâu tạitừng thời điểm khâu dẫn quay đều cùng chiều kim đồng hồ 1=const.

1 1.phơng trình véc tơ vận tốc :

Với máy bào kiểu này cách vẽ ở các vị trí tơng tự nhau nên ta chỉ nêu cách vẽ ở 1 vị trí Xét vận tốc tại điểm A ,ta có :

A1 A2  VA1=VA2

Trong đó VA1 có: - Phơng vuông góc với O1A

- Chiều cùng chiều với w1

- Trị số : VA1=VA2=1LO1A=8,55.70 =598,5 (mm/s)

Xác định vận tốc điểm A trên khâu (3) ,ta thấy khâu (3) trợt so với khâu (2) do đó ta

có :

VA3 VA2  VA3/A2 (1)

Trong đó VA2 có : - Phơng vuông góc với O1A

- Chiều cùng chiều với w1

Vậy ta có thể giải đợc phơng trình (1) bằng phơng pháp hoạ đồ

Trên thanh O2B ta biết O2 có VO2=0 là điểm thứ 2 Vậy để xác định vận tốc

của điểm B ta áp dụng định lý đồng dạng thuận Ta đợc:

A 2 O

3 A B 2 O 3 B A

VB4/B3 có - Phơng song song với O2B

- Trị số cha biết

Phơng trình (2) còn 2 ẩn ta có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ

2 Cách vẽ hoạ đồ :

Ta chọn một tỷ lệ xích v  l 1  0 , 00205 8 , 55  0 , 0175275m/mm

Chọn một điểm P bất kỳ làm gốc hoạ đồ Từ P vẽ các véctơ p a 1 , 2 biểu thị véctơ V A 1 , 2

.Từ a1kẻ một đờng thẳng 1song song với phơng trợt O2B

Từ P kẻ đờng thẳng  3vuông góc với phơng trợt O2B.Hai đờng thẳng đó cắt nhau tại

3

a Khi đó Pa3 biểu diễn vận tốc VA3

Kéo dài Pa3 với quan hệ vận tốc

A O

B O 3 3

2

2

l

l V

Qua b3 kẻ một đờng thẳng 2song song với phơng trợt O2B Qua P kẻ đờng

thẳng song song với phơng tịnh tiến của đầu bàocắt đờng  2 tại b  4 b 5 Khi đó

3 Tính vận tốc góc của các khâu quay

Vì khâu 2 và 3 nối với nhau bằng khớp tịnh tiến nên:  2   3

Măt khác khâu 3và 4 nối với nhau bằng khớp tịnh tiến nên  4   3 Do

đó ta có

L

v i

A

a p

.

2

3 4 3

2   

Chiều xác định bằng cách đặt p i a3 vào điểm A và so với 02

Bằng hoạ đồ vận tốc ta xác định đợc vận tốc của tất cả các điểm thuộc các khâu, đồng thời ta cũng tính đợc vận tốc góc của các khâu

Sau khi vẽ hoạ đồ vận tốc ta xác định đợc Vận tốc các điểm trên các khâu,chúng đợc biểu diễn trong bảng 1, 2

Bảng 1: Biểu diễn vận tốc các điểm trên các khâu (mm)

Giả thiết 1= const ta vẽ hoạ đồ cho hai vị trí là vị trí 6 và vị trí 11 Trong đó ở vị trí

số 6 máy đang ở chế độ làm việc và vị trí số 11 ứng với hành trình chạy không

Để tiện tính toán và vẽ biểu đồ ta chọn tỷ lệ xích a:

a= 1 L=8,552.0,00205= 0,14986m.s2)

1 Phơng trình quan hệ gia tốc trên các khâu:

- Tại điểm A ta có:

n A A

k A A A

2 3

a  

Vậy phơng trình (4) còn hai ẩn là trị số của arA3A2 và 

3 A

a nên có thể giải đợc bằng

ph-ơng pháp hoạ đồ véc tơ

- Tại điểm B ta có:

r 3 B 4 B

k 3 B 4 B 3 B

B O 3 A

2

2 3

l a

a có chiều song song với O2B, trị số cha biết.

Vậy phơng trình (5) còn hai ẩn ta có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ véc tơ.Gia tốc trọng tâm S3 cảu các khâu 3 xác định theo định lý đồng dạng nh khi xác định vận tốc:

B O

S O B S

2

3 2 3

3 l

l a

2 1 1

A O

2 1 1

A a

a

A O a

30

.

2 2

1 2

a1   70



+ Tính :akA3A2:

A O

a a Pa 2 A

O

a a

Pa

2

A O

a a Pa 2 l

v v 2 v

L

2 3 2 3 3

2 L

2 3

2 v 3 A

O

A A A A

A 3

3 2

a a Pa 2 k a

2

2 3 3

Pa A O

Pa A O

Pa l

Pa l.

l

v l.

a

2 a

2 3 2

L

2 1 2 3 2

l

2 L

2 1 2 3 A

O

2 v

2 3 A O 2 A O

2 A A

2

3 2

A O

Pa

n

2

2 3

b b Pa 2 A O

b b Pa 2 l

b b v 2 v

L

4 3

2 v 3 A

O

v 4 3 A B

B 3

4 3

b b Pa

L k

2

4 3

2 1 3 2

1

'

3

2

b b Pa

2

2

4 3 3

3 Cách dựng họa đồ gia tốc

Tại các vị trí khác nhau phơng trình véctơ gia tốc hoàn toàn giống nhau và cách

vẽ cũng giống nhau Vì vậy ta chỉ vẽ hoạ đồ gia tốc ở một vị trí Chọn  làm gốc dựng

a , giao của 2 đờng này là

điểm a3 Từ a3 kéo dài với quan hệ

A O

B O ' 3 '

2

2

3 l

l a

rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/shoạ đồ gia tốc

4.Gia tốc góc các khâu

Vì khâu 2 và 3 nối với nhau bằng khớp tịnh tiến nên: 2   3

Măt khác khâu 3và 4 nối với nhau bằng khớp tịnh tiến nên 3   4

Do đó ta có

l

a i

.

2 3 , 4 3 2

2    

Chiều xác định bằng cách đặt i a3, vào điểm A và so với 02

Bảng 3: Biểu diễn gia tốc các điểm trên các khâu, gia tốc trọng tâm tại vị trí số 6 và

Ta tiến hành phân tích áp lực khớp động cho cơ cấu tại 2 vị trí làm việc đó là vị trí 6

và vị trí chạy không 11 Đồng thời xác định mômen cân bằng đặt vào khâu dẫn Việc tiến hành phân tích áp lực khớp động đối với 2 vị trí tơng tự nhau nên ta chỉ tiến hành cho một vị trí 6 ( riêng vị trí 11 không có lực cản pc )

Lực cản có ích chỉ tác động trên khâu 5 ở các vị trí 2  6 và ở tất cả vị trí đó đều bằng hằng số Trị số của lực này bằng:Pci = Pc = 2900 N

- Đã cho: G=ql; q=30 (Kg/m); G2=G4=0; G5=4G3 ; jS =(m.L2)/12; Trọng tâm của khâu nằm ở trung điểm kích thớc động

1: Tính khối lợng và trọng lợng các khâu :

Chọn g=10 m/s 2  q=300(N/m) Trong đó :

G: Trọng lợng khâu

L: Chiều dài khâu

q: Trọng lơng phân bố theo chiều dài

) ( 029 , 43 14343 , 0 300

) ( 6 , 699 9 , 174 4

Do khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên bs

 Fqt5 co phơng ngang có chiều ngợc chiều với chiều s5,co giá trị

Fqt5 =m 5 a =m 5 s5,.a

Vị trí số 6 : Fqt5 =69,96.11,86.0,14986 = 124,34 ( N )

3 3

2 3 3 3

2

3

2

S O 3

S S

O K S S

l l

c O

l m

J S 

Thay số vào phơng trình trên ta đợc:

m mm

l l

l m

l m l

S O

S O S

O

K

O

3886 , 0 6

, 388 3

4

12

2

2 3

2 3

2

3 2 3

O

R c phơng vuông góc với phơng trợt R34 cha xác định Ta tách riêng khâu 4: Các lực tác dụng là : (R34 ,R45 )  0 ta thấy rằng R34 ,R45 có phơng vuông gócvới con trợt và ta có : R54 + R34 = 0 (2)

.Vậy hệ phơng trình (1) (2) giải đợc bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ lực và ta sẽ xác định

đợc R34 và R05 nhờ vào hoạ đồ

rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/sVị trí số 6: rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/sR05 rad/s= rad/s rad/s1623,6 rad/s(N) rad/s

rad/s rad/sVị trí số 11: rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/sR05 rad/s= rad/s116,2 rad/s(N) rad/s

* xác định điểm đặt của R05

- Tách riêng khâu (5) đặt các lực (G5,Pqt5,PC,R05,R45)

Xác định các điểm đặt củaR05 lấy mô men đối với điểm D ta đợc

M D R05.x G5.h P C.y C  0



rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/sVÞ trÝ sè 6: rad/s0,406 rad/s( rad/sm rad/s rad/s rad/s) rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s

rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/sVÞ trÝ sè 11: 0,076 (m) rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s rad/s

b, Xác định Mômen cân bằng khâu dẫn bằng phơng pháp đòn Jucôpski

Dựa vào phơng pháp di chuyển khả dĩ

{ Trong 1 hệ lực cân bằng , tổng công suất tức thời của tất cả các lực =0 trong mọi di chuyển khả dĩ}

Xoay hoạ đồ vận tốc đi 900 theo chiều 1 và đặt tất cả các lực tơng ứng

Mcb = [( -Pc + P5

qt ) h + P3

qt L3 +G1 h1 + G3 h3 ] l

=-0,00205.[ (-2900+124,34).72,12+ 48,88.42,66 +43,02.30,31 +174,9.72,12]=398,65Phần trăm sai số vị tri số 6 là 398,65393,97393,97 100%=1,18% Đạt yêu cầu

b, Xác định Mômen cân bằng khâu dẫn bằng phơng pháp đòn Jucôpski

Xoay hoạ đồ vận tốc đi 900 theo chiều 1 và đặt tất cả các lực tơng ứng

Mcb = [ P5

qt h + P3

qt L3- G1 h1 + G3 h3 ] l

= 0,00205.[ 2331,058.194,9 +535,55.55,42 +174,9.27,46- 43,02.9,6 ] =1001,17 Phần trăm sai số vị tri số 6 là 10931093,21,100121 ,17.100%=2,9 % Đạt yêu cầu

Bảng giá trị lực tại hai vị trí số 6 và 11:

VÞ trÝ 6

(Thùc)

11(Thùc)

diÔn)

11 (BiÓudiÔn)