Cơ cấu máy xọc

Tài liệu tham khảo Cơ cấu máy xọc

Häc viÖn kü thuËt qu©n sù Khoa C¬ KhÝ - Bé M«N C¬ Häc M¸Y

§Ò bµi : C¬ cÊu m¸y xäc Ph¬ng ¸n : I-A

cần hoàn thành:

Phần I : Tổng hợp cơ cấu thanh toàn khớp thấp

Phần II : Phân tích động học cơ cấu thanh toàn khớp thấp tại 14 vi trí

Phần III : Phân tích lực học cơ cấu tại các vị trí đã cho

Phần IV : Phân tích động lực học cơ cấu tại các vị trí đã cho

Phần I : Tổng hợp cơ cấu toàn khớp thấp I.1 Cấu trúc cơ cấu:

 Khâu 3: Culit ACB

 Khâu 4: Thanh truyền BC

 Khâu 5: Dao xọc CD

I.1.2 Các khớp động:

 Khớp 1 : khớp quay giữa giá với tay quay O2A

 Khớp 2 : khớp quay giữa tay quay O2A với con trợt A

 Khớp 3 : khớp trợt giữa con trợt A với culit A O3B

 Khớp 4 : khớp quay giữa culit A O3B với giá

 Khớp 5 : khớp quay giữa culit A O3B với thanh truyền BC

 Khớp 6 : khớp quay giữa thanh truyền BC với dao xọc D

 Khớp 7 : khớp trợt giữa dao xọc với giá

I.1.3 Bậc tự do:

Cơ cấu có : số khớp thấp p5 =7; số khớp cao p4 =0

Vậy bậc tự do của cơ cấu là: W = 3n - 2p5 - p4 = 3.5 - 2.7 = 1

I.1.4 Xếp hạng cơ cấu:

Cơ cầu gồm các nhóm axua :

 Nhóm 2 tay (khâu 4, khâu 5, khớp 5, khớp 6, khớp 7): hạng 2

 Nhóm 2 tay (khâu 2, khâu 3, khớp 2, khớp 3, khớp 4): hạng 2

Vậy cơ cấu máy xọc là cơ cấu hạng 2

I.1.5 Hoạt động của máy và lợc đồ cơ cấu:

Dẩn động từ động cơ vào bánh răng z4 của hệ vi sai, làm bánh răng z5 quay, con trợt A đợclắp vào bánh răng z5 bằng khớp loại 5 Chuyển động quay của bánh răng z5 gây chuyển động lắccho thanh lắc AO3B qua khâu BC làm đầu xọc chuyển động lên xuống.( Cam O2 tạo chuyển

động lắc cho hệ thống các thanh CO4 O4D và DE và bánh cóc Do đó sau một hành trình của

đầu bào, có một chuyển động đa phôi P vào vị trí cắt

Theo dữ kiện đầu bài, quy luật của lực cắt tác dụng lên đầu bào (lực cản) đợc coi là hằng số

và quy luật biến thiên gia tốc góc của cần lắc CO4 là quy luật hình sin Trong quá trình làm việc

sẽ xuất hiện lực quán tính ở các khâu, đặc biệt là ở đầu bào Các khớp quay cũng chịu áp lực

động nên khâu dẫn không còn quay đều nh giả thuyết nữa.)

Chiều dài culit đoạn O3B ( lO3B)

Chiều dài tay quay O3A ( lO2A)

Chiều dài của giá BC (lBC)

Khoảng cách từ C đến phơng trợt xx của dao xọc ( lO2D= h)

I.2.2 Thực hiện:

Phơng trợt xx của con trợt F đợc đặt ở giữa đoạn biểu thị độ võng NQ của cung quay của B,vì khi đó giá trợt chịu áp lực pháp tuyến nhỏ nhất Khi cần lắc ở vị trí biên thì đầu xọc cũng ở vịtrí biên tơng ứng Vậy ta có thể tính đợc nh sau:

0203 02

Khi đầu xọc chuyển động xuống cách vị trí biên trên một đoạn bằng 0.05H

(vị trí 10) thì xuất hiện lực cắt và cách biên dới một đoạn 0.05H (vị trí 2 ) thì kết thúc lực cắt

Các vị trí khác chọn sao cho con trợt A phân bố tơng đối đều trên quỹ đạo của nó

Có thể vẽ cơ cấu ứng với vị trí bất kỳ của tay quay O2A nh sau:

Chọn tâm 02 phù hợp với bản vẽ Từ 02 dựng đờng tròn tâm 02 , bán kính 02A= 75 mm

Dựng 0203 theo phơng ngang có chiều dài 100 mm

Từ 03 dựng tiếp tuyến với đờng tròn (02; 02A) lần lợt các tiếp điểm là A1 và A9

Từ 03 dựng đờng tròn bán kính 80 mm Nó sẽ cắt A103 tại B1 và cắt A903 tại B9

Dựng đờng thẳng đứng yy cách 03 một khoảng 80mm về phía điểm B

Từ B1 và B vẽ các đờng tròn bán kính 74,64 mm cắt yy tại các điểm C1 và C9

B9 là vị trí cao nhất của B. C9 là vị trí cao nhất của C.

Vậy C1C9 là hành trình của khâu 5

Trên C1C9 lấy C1C2= d =4 mm.Đờng C203 cắt đờng tròn (02;02A) tại A2

Trên C9C1 lấy C9C8=d=4 mm.Đờng C9C8 cắt đờng tròn (02;02A) tại A8

0203 cắt đờng tròn (02;02A) tại 2 diểm là A5 và A11

Ta tìm đợc C5 trùng với C11

Chia cung A1A11 thành 2cung bằng nhau bởi điểm 12

Chia cung A9 A11 thành 2 cung bằng nhau bởi điểm 10

Chia cung A2A5 thành 3 cung bằng nhau bởi điểm 3; 4

Chia cung A5A8 thành 3 cung bằng nhau bởi điểm 6; 7

Từ các điểm 3; 4; 6; 7; 10 và 12 ta tìm đợc các điểm C tơng ứng

Vậy ta có 12 vị trí của C tơng đơng với 12 vị trí của A

Bản vẽ họa đồ 12 vị trí của máy xọc đợc xác lập

Giả sử vẽ vị trí 1 của cơ cấu khi, đó OA hợp với phơng ngang góc  = 60 : Hình vẽ: Vị trí 1 của cơ cấu

Chọn khâu dẫn là tay quay OA

Chiều quay của tay quay OA đợc chọn sao cho trong quá trình thanh truyền BC chịu lực kéo, quá trình

đợc tiến hành từ trái sang phải vậy chọn tay quay OA quay ngợc chiều kim đồng hồ

Ta dựng hoạ đồ vận tốc và họa đồ gia tốc cho vị trí 3, các vị trí khác có thể làm tơng tự

 Vận tốc:

Xét cơ cấu ở vị trí 2

03A = 2 2 2 . 2 3 cos 

3 2 2

2A O O O A O O

Ta cã: 0 , 075 0 , 785

3 10

2 1

Vu«ng gãc víi 03A Vu«ng gãc víi 02A Song song víi 03A

Theo chiÒu quay  1

3.l03A 1 l02A (? ) 0,785 (m/s) ( ?)

A

V A

03

3 3

Dựng xx’ qua b4 vuông góc với BC

Qua p dựng yy’ theo phơng thẳng đứng

a 2 3 + r

A A

a 2 3 (1.3)Chiều từ A đến 03 Vuông góc Từ A đến 02 Chiều V A 3 A2 quay Song song

với A03 theo chiều  2 90 0 theo chiều  2

Chọn tỉ xích gia tốc a = 0,274 ( m/s2

/ mm)

Ta vẽ hoạ đồ theo (1.3)

Chọn diểm p phù hợp trên bản vẽ.Từ p dựng p a2 = 30 mm hớng từ A vào 02

Từ a2 dựng a2c theo chiều VA3A2 quay 900 độ theo 2 với a2c = 10,65 mm

Qua c dựng cc’ // 03A

Từ p dựng pan = 2,55 mm theo chiều từ A tới 03

Qua n3 dựng đờng nn’ vuông góc với 03A

Giao điểm cc’ với nn’ là a3

4, 48

26,880,16665

t A A

a l

Véc tơ pc5 biểu diễn a C5

Từ hoạ đồ ta có pc5 = 9,32 (mm)

vậysuy ra aC 5  9,32 0,274 = 2,55(m/s2

) Gia tốc của điểm S3 xác định bằng đồng dạng thuận _biểu diễn trên học đồ

Đo đợc trên học đồ ps3 =12,38 Vậy aS312,38.0, 274 3,39 (m/s2

) Làm tơng tự đối với 12 vị trí còn lại của cơ cấu Ta có bảng tổng hợp vận tốc và gia tốc 12 vị trí

R34 : áp lực của khâu 3 lên khâu 4.

Fqt 5: Lực quán tính của khâu 5

Fqt 4: Lực quán tính của khâu 4

M qt 4: Mô men quán tính của khâu 4 Trong đó ta có nh sau:

+ G4,G5 phơng thẳng đứng

Tởng tợng tách khớp quay 4, xuất hiện R45

 Xét cân bằng của khâu 4

R34 :Đợc phân tích thành 2 thành phần

Xét cân bằng của cả nhóm 4-5 tacó: Fqt = m5.a5 = 40.0,7188 = 28,752 (N)

R34n + N05 + R34t +F5qt + F4qt + G4 +G5 = 0 (1)

Vẽ hoạ đồ cho phơng trình (1) Chọn P= 10 ( N/mm)

Từ hoạ đồ ta có đoạn ga biểu diễn R34n ,đoạn fg biểu diễn N05

Theo họa đồ ta đo đợc fe=44,97357 ;fa=129,8882

Rn

34 =449,7357 N ; NO5= 129,8882 N

Từ đó ta có R34= 2

34 2

Vẽ họa đồ cho phơng trình (2) chọn P= 10 ( N/mm) Ta có đoạn da trên hoạ đồ biểu diễn R45

Trên hoạ đồ ta đo đợc da= 44,07266 mm

Do đó độ lớn của lực R45 là: R45 = 44,07266.10 = 440,7266 (N)

b Với nhóm3-2

C¸c lùc t¸c dông:

R43 :¸p lùc cña kh©u 4 lªn kh©u 3 R03 :¸p lùc cña gi¸ lªn kh©u 3

R23 : ¸p lùc cña kh©u 2 lªn kh©u 3 R32 : ¸p lùc cña kh©u 3 lªn kh©u 2

G3 :Träng lùc cña kh©u 3 M qt3:M« men qu¸n tÝnh cña kh©u 3

Fqt 3 : Lùc qu¸n tÝnh cña kh©u 3

R12 :¸p lùc cña kh©u 1 lªn kh©u 2

Kh©u 2 chØ cã 2 lùc tÊc dông lµ: R12 vµ R32

Mµ lùc R32 vu«ng gãc víi O3A nªn R12 còng vu«ng gãc víi O3A vµ ngù¬c híng víi R32

R21 : áp lực của khâu 2 lên khâu 1

R01 : áp lực của giá lên khâu 1

- Dùng nguyên ly khả dĩ để kiểm tralại kết quả

Ta có:

O V P V P M

V P V P M

V F V P

L G M L

4 5 4 34

05

34n N R t G G F qtF qtP CN 

Vẽ hoạ đồ cho phơng trình (2) Chọn P= 10 ( N/mm)

Do R34t ,F4qt,F5qt nhỏ nên ta không biểu diễn trên hoạ đồ

Từ hoạ đồ ta có đoạn de biểu diễn R34n , đoạn ea biểu diễn N05

Theo họa đồ ta đo đợc de=209,23995 ; ea=10,057143

R43:áp lực của khâu 4 lên khâu 3 R03 :áp lực của giá lên khâu 3

R23 :áp lực của khâu 2 lên khâu 3 R32 :áp lực của khâu 3 lên khâu 2

G3 :Trọng lực của khâu 3 F3qt :Lực quán tính của khâu 3

M3qt:Mô men quán tính của khâu 3

Khâu 2 chỉ có 2 lực tấc dụng là: R12 và R32

Mà lực R32 vuông góc với O3A nên R12 cũng vuông góc với O3A và ngựơc hớng với R32

R21 : áp lực của khâu 2 lên khâu 1

R01 : áp lực của giá lên khâu 1

 Dùng nguyên ly khả dĩ để kiểm tra lại kết quả

Ta có:

O V P V G V F M

V F V G M

V F V G

qt S

qt S

cb  1  3 3 3 . 3 3  3  4 4  4 . 4  4 4  5 . 5  5. 5  5 

) ( 9873 , 69 472

, 10 9065 , 732

3297 , 0 2500 3297

, 0 4 , 392 3297 , 0 184 , 3 5873 , 0 0209 , 0 14 , 42 cos 3324 , 0 73 , 1

06 , 5 cos 3324 , 0 62 , 19 3784 , 3 6623 , 0 68 cos 4222 , 0 1664 25 58 , 33 cos 4222 , 0 96 , 156 472

, 10 1

0

0 0

0

Nm M

v m

1

2 2

1  =>  Max =10,6814 (1/S)

Kẻ tiếp tuyến trên và dới với đờng cong  E(J) taọ với trục hoành góc   Max   Min

Hai tiếp tuyến cắt trục  E tại a và b

Ta đo đợc ab = 29,8425 (mm)

tg tg

8425 , 29 008 , 0

69.92

2 2 2 2 2 2 2 2 0

0 0

4,5

46223

z i

z i

Suy ra kết quả cuối cùng:

 

m e e





Với từng giá trị của  ta thu đợ kết quả theo bản sau:1

Phần v tổng hợp cơ cấu cam Cho: Cơ cấu cam cần lắc,đáy con lăn.

Dạng quy luật chuyển động của cần lắc theo phơng án A.

Ta đã có đồ thị gia tốc của cần O4D

Chiều quay của cam:Theo chiều kim đồng hồ

Góc lắc cực đại: Max  15o

Góc truền động cực tiển: min  50o

Chiều dài cần: lcần = lO4D = 125 (mm)

Chọn =

180

 (rad / mm )

Trên hình vẽ 5.1 đờng cong trong khoảng d, v có trục đối xứng // với trục tung và chia đôi khoảng đó.

Dựng 1 trục toạ độ  O ' mới với trục tung biểu diễn ', trục hoành biểu diễn .

-Ta tích phân đoạn đồ thị ab.

Nối từ điểm a đến H,từ điểm O của hệ trục  O ' vẽ đờng thẳng song song với aH ở đồ thị '' ''( ), ta nhận đựơc đoạn thẳng Ob’ là đoạn tích phân từ đoạn đồ thị ab

Từ điểm O2 của khoảng O11 kẻ đoạn O1b’’ song song với tia H2b’ Trong khoảng 12: kẻ

đoạn b’’d’’ song song với tai H2d’ v.v

Đờng gấp khúc vừa vẽ biểu diễn dới dạng đồ thị tich phân thứ hai của hàm số  '' ''( )

180

 =0,03274 ( )

I Ta xác định r Min

Chọn l= 1 (mm /mm )

1 Chọn một điểm Bo tuỳ y làm tâm quay của cần lắc

Lấy Bo CI = l/ l = 125(mm) làm bán kính vẽ cung tròn CIC0 chứa góc tâm

3.Qua các điểm C0, 2, 3 … kẻ các tia B kẻ các tia B0C0, B0C2 … kẻ các tia B

4 Từ các điểm C0, 2, 3 … kẻ các tia B đặt các đoạn 0 , 2b2, 3b3 , 4b4, 5b5 ,6b6 trên đờng kéo dài các tia nói trên khi cần đi xa, đặt các đoạn 10b10, 11b11, 12b12, 13b13,14b14 cũng trên các tia đó nhng theo chiều ngợc lại ( tức là về hớng tâm B) khi cần về gần.Độ dài của các

5 Qua bi ta kẻ các đờng thẳng làm với các cạnh B0bi một góc min  50o

- Với các điểm nằm ngoài hình quạt thì kẻ từ trên xuống sang phải

- Với các điểm trong hình quạt thì kẻ từ trên xuống sang trái

6 Lấy miền gạch bởi các đờng thẳng kẻ trên

Bất cứ điểm 0 nào nằm trong hoặc trên niềm gạch đó với khoảng cách

d = 600

x = 00

v = 600

g = 2300

Theo thứ tự ngợc chiều quay của cam.

Chia d , v thành 16 phần bằng nhau bởi các điểm chia B1… kẻ các tia B B16

4.Lấy B0 làm tâm và B0 C0 làm bán kính,vẽ cung tròn C0C8 chứa góc tâm

IV Vẽ biên dạng thực của cam.

vẽ các đờng tròn bán kính r do có tâm nằm trên biên dạng ly thuyết của cam vừa xác

định trên Nối đờng trơn các điểm ta đợc biên dạng của cam cần tìm.