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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 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 bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 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. HOÀNG VỊ THÁI NGUYÊN, NĂM 2010 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP Độc lập – Tự do – 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 TS. HOÀNG VỊ HỌC VIÊN LÃ ĐỖ KHÁNH LINH DUYỆT BGH KHOA SAU ĐẠI HỌC Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên cứu. Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo nhƣ đã nêu trong phần tài liệu tham khảo đã đƣợc trích dẫn. Các kết quả kết quả tính toán, mô phỏng đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn của TS. Hoàng Vị là trung thực và chƣa tng đƣợc công bố trong bấ t kỳ công trì nh nà o khá c. Tác giả Lã Đỗ Khánh Linh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Lời cảm ơn Bằng tất cả sự kính trọng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Hoàng Vị- người đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn 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 đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện bản luận văn này. Xin cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và người thân đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Lã Đỗ Khánh Linh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa 2 Lời cam đoan 3 Lời cảm ơn 4 Mục lục 5 Danh mục chữ viết tắt 9 Danh mục các hình vẽ, ảnh chụp 10 Phần mở đầu 13 1. Tính cấp thiết của đề tài. 13 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài. 13 3. Phƣơng pháp nghiên cứu. 14 4. Nội dung nghiên cứu. 14 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐỊNH VỊ VÀ KẸP CHẶT 15 1.1. Đồ gá gia công cơ. 15 1.1.1. Giới thiệu về đồ gá gia công cơ. 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 không gian. 16 1.2. Mô hình và nguyên lý hoạt động của đồ gá N chiều. 20 1.3. Kết luận. 21 CHƢƠNG 2. CƠ CẤU BÁNH RĂNG CẦU VÀNH RĂNG THÂN KHAI 22 2.1. Sự hình thành cơ cấu bánh răng cầu. 23 2.1.1. Sự hình thành bề mặt vành răng cầu thân khai. 23 2.1.2. Sự hình thành bánh răng cầu vành răng cầu thân khai. 24 2.2. Đặc điểm kết cấu và lắp ghép của cơ cấu bánh răng cầu. 25 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 2.3. Đặc điểm truyền động của cơ cấu bánh răng cầu. 27 2.4. Điều kiện ăn khớp đúng của cơ cấu bánh răng cầu. 27 2.5. Điều kiện truyền động liên tục của cơ cấu bánh răng cầu. 28 2.6. Phƣơng trình tham số biên dạng răng ∑1 của bánh răng thứ nhất. 28 2.7. Phân tích động học của bánh răng cầu. 33 2.7.1. Mô hình toán học chuyển động của cơ cấu bánh răng cầu. 33 2.7.2. Phân tích động học của bánh răng cầu. 34 2.7.3. Phân tích động học của cơ cấu đĩa răng - bánh răng cầu. 38 2.8. Kết luận. 39 CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU ĐĨA RĂNG - BÁNH RĂNG CẦU 41 3.1. Tính toán thông số bộ truyền. 41 3.1.1. Tính toán thông số biên dạng bánh răng cầu. 42 3.1.2. Tính toán thông số biên dạng đĩa răng. 43 3.2. Thiết kế bộ truyền đĩa răng – bánh răng cầu. 45 3.2.1. Giới thiệu phần mềm Pro/Engineer Wildfile 3.0. 45 3.2.2. Thiết kế bánh răng cầu. 46 3.2.3. Thiết kế đĩa răng. 49 3.3. Phƣơng pháp chế tạo bộ truyền. 51 3.3.1 .Phƣơng pháp chép hình. 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. 53 3.3.2.1. Phƣơng pháp tiện bao hình. 53 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 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 4. THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN PHÂN ĐỘ CHO ĐỒ GÁ N CHIỀU 59 4.1. Tính toán phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công hoặc pháp tuyến của mặt phẳng gia công giao nhau với trục Z của hệ thống. 59 4.1.1. Tính toán điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công về vị trí thẳng đứng. 61 4.1.2. Tính toán điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công về trùng vị trí tâm dụng cụ cắt. 62 4.2. Tính toán phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo nhau với trục Z của hệ thống và song song với mặt phẳng Y 1 O 1 Z 1. 64 4.2.1. Tính toán điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công về vị trí thẳng đứng. 65 4.2.2. Tính toán điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công về trùng vị trí tâm dụng cụ cắt. 66 4.3. Tính toán phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo nhau với trục Z của hệ thống và song song với mặt phẳng X 1 O 1 Z 1. 67 4.4. Tính toán phân độ cho chi tiết có đƣờng tâm lỗ gia công chéo nhau với trục Z của hệ thống và không song song với mặt phẳng X 1 O 1 Z 1 và Y 1 O 1 Z 1. 68 4.2.1 Tính toán điều chỉnh đồ gá để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công về vị trí thẳng đứng. 70 4.2.2. Tính toán điều chỉnh để đƣa đƣờng tâm lỗ gia công về trùng vị trí tâm dụng cụ cắt. 70 4.5. Thiết kế mô hình đồ gá. 72 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 4.6. Kết luận. 73 CHƢƠNG 5. KẾT LUẬN 75 5.1. Kết quả nghiên cứu. 75 5.2. Hƣớng phát triển của đề tài. 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CNC Computer Numerical Control CAD Computer Aided Design CAM Computer Aided Manufacturing CAE Computer Aided Engineering [...]... đƣờng tác dụng phải tạo thành hai bề mặt n n đối đỉnh nhau đƣợc gọi đây là c n n khớp, nhƣ trong hình 2.6 2.4 Điều ki n n khớp đúng của cơ cấu bánh răng cầu Một bánh răng cầu đƣợc hình thành từ một bánh răng trụ răng thẳng Hình dạng răng của bánh răng trụ răng thẳng giống nhƣ hình dạng răng pháp tuy n của bánh răng cầu Vì vậy, chúng ta xác định rằng bánh răng trụ răng thẳng là bánh răng tƣơng đƣơng... Phƣơng pháp nghi n cứu lý thuyết kết hợp với xây dựng và mơ phỏng mơ hình - Khảo sát mơ hình t n học của cơ cấu bánh răng cầu, sự hình thành bề mặt của bánh răng cầu, những đặc điểm về kết cấu và truy n động của cơ cấu bánh răng cầu Ph n tích động học cơ cấu bánh răng cầu và đĩa răng - Tính t n thiết kế cơ cấu đĩa răng - bánh răng cầu - Thiết kế mơ hình và tính t n ph n độ cho đồ gá N chiều 4 N i dung... trung điểm ch n răng tr n bi n dạng hình thành n n bánh răng cầu số 1 và đi qua trung điểm đỉnh răng tr n bi n dạng hình thành n n bánh răng cầu số 2 Đo n O1O2 có giá trị bằng a, đây chính là khoảng cách tâm của hai bánh răng cầu Hình 2.4 Sự hình thành bánh răng cầu vành răng th n khai Khi quay hai bi n dạng răng th n khai xung quanh trục quay nhƣ tr n hình 2.4 tất cả các điểm đỉnh răng hoặc ch n răng. .. trong khơng gian Q trình ph n độ phải đ n gi n thu n ti n Đồ gá sử dụng cơ cấu bánh răng cầu làm cơ cấu chủ đạo Đồ gá đƣợc thiết kế nhằm mục đích mở rộng khả n ng cơng nghệ của máy phay v n năng đặc biệt là máy phay đứng v n năng Bộ ph n cơ b n của đồ gá là cơ cấu bánh răng cầu vành răng th n khai n khớp với đĩa răng Đĩa răng n m tr n hai cơ cấu d n hƣớng theo hai trục OX và OY l n lƣợt song song... một bánh răng lõm 2.5 Điều ki n truy n động li n tục của cơ cấu bánh răng cầu Đối với bánh răng cầu, điểm n khớp n m tr n đƣờng cong giao nhau của răng đỉnh cầu bánh răng cầu bị động và mặt c n n khớp Dễ dàng biết đƣợc đƣờng cong giao nhau là một đƣờng tr n Điểm ra khớp cũng nhƣ nhau và đƣờng cong giao nhau cũng là một đƣờng tr n Khi bánh răng cầu khơng đối xứng theo hƣớng n o, trong mặt nghiêng dịch... thành các vòng tr n đỉnh răng hoặc ch n răng của bánh răng cầu c n các vòng tr n đỉnh răng, ch n răng hoặc vòng chia lúc n y trở thành các mặt cầu đỉnh, ch n răng hoặc mặt cầu chia của bánh răng cầu N u lắp ghép hai bánh răng cầu số 1 và số 2 l n một cặp giá v n năng có hai bậc tƣ do thì hai bánh răng cầu số 1 và số 2 sẽ quay xung quanh hai tâm cầu O 1 và O2 Hình 2.2 c là mơ hình của cơ cấu bánh răng. .. n y khơng đáp ứng đƣợc và cơ cấu bánh răng cầu vành răng th n khai (hình 2.2) đã ra đời vào những n m 90 của thế kỷ trƣớc Cơ cấu bánh răng cầu vành răng th n khai [5] đƣợc ứng dụng vào các lĩnh vực nhƣ: cổ tay và cánh tay rơbơt, hàng khơng vũ trụ, cơ cấu d n hƣớng trong t n lửa, hệ thống điều khi n ăng ten vệ tinh Bánh răng cầu vành răng th n khai có vành răng ph n bố li n tục tr n bề mặt cầu Số hóa... quanh trục cực 7 Cầu chia: Là hình cầu do vòng chia của bề mặt bánh răng quay 3600 xung quanh trục cực 8 Cầu cơ sở: Là hình cầu đường do vòng tr n cơ sở của bề mặt răng quay 3600 xung quanh trục cực 9 Hình c n hoạt động: Là tập hợp điểm của bánh răng cầu hoạt động 10 Chiều dày răng: là chiều dày răng của một bánh răng trụ có cùng bi n dạng răng như bánh răng cầu 2.1.2 Sự hình thành bánh răng cầu vành... một răng quay 360 0 xung quanh trục cực + Bánh răng lồi: Một bánh răng cầu ở phía cuối của trục cực răng là một răng lồi tr n xoay + Bánh răng lõm: Một bánh răng cầu ở phía cuối của trục cực răng là một rãnh răng tr n xoay + Đỉnh răng cầu: Là hình cầu tạo bởi vòng tr n đỉnh răng của bề mặt răng quay 3600 xung quanh trục cực + Ch n răng cầu : Là hình cầu tạo bởi vòng tr n ch n răng của bề mặt răng quay... quan hệ của góc quay và tọa độ trong truy n 35 19 Hình 2.11 Hệ trục tọa độ của cơ cấu đĩa răng – bánh răng cầu 38 20 Hình 3.1 Cơ cấu đĩa răng – bánh răng cầu 41 21 Hình 3.2a Bánh răng cầu lồi 42 22 Hình 3.2b Bánh răng cầu lõm 42 23 Hình 3.3 Bi n dạng bánh răng th n khai 43 Hệ trục tọa độ của bánh răng cầu vành răng th n khai 29 động của bánh răng cầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun . bánh răng cầu, sự hình thành bề mặt của bánh răng cầu, những đặc điểm về kết cấu và truy n động của cơ cấu bánh răng cầu. Ph n tích động học cơ cấu bánh răng cầu và đĩa răng. - Tính to n thiết. của cơ cấu đĩa răng – bánh răng cầu 38 20 Hình 3.1. Cơ cấu đĩa răng – bánh răng cầu 41 21 Hình 3.2a. Bánh răng cầu lồi 42 22 Hình 3.2b. Bánh răng cầu lõm 42 23 Hình 3.3. Bi n dạng. Khảo sát mô hình hình học bề mặt bánh răng cầu. - Tính to n, thiết kế cơ cấu đĩa răng - bánh răng cầu. - Thiết kế mô hình và tính to n ph n độ cho đồ gá N chiều. - Kết lu n và đánh giá kết