Cơ cấu dẫn động băng tải lắc

Trong thời đài ngày nay nền khoa học tiên tiến đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới trong đó ngành công nghiệp đóng một vai trò rất quan trọng, các hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đài ngày nay nền khoa học tiên tiến đang phát triển mạnh mẽ trên toàn thế giới trong đó ngành công nghiệp đóng một vai trò rất quan trọng, các

hệ thống máy móc ngày càng trở nên phổ biến và từng bước thay thế sức người, để tạo ra được những máy móc ngày càng hoàn thiện và hiện đại hơn thì bộ môn Nguyên lý máy đóng vai trò rất quan trọng

Với một nền công nghiệp hoá và hiện đại hoá thì chúng ta phải chế tạo được ra các thiết bị máy móc, công cụ để đáp ứng cho mọi ngành sản xuất

Việc thiết kế đồ án hoặc hoàn thành bài tập lớn là một khâu rất quan trọng trong quá trình học tập và nghiên cứu môn học Nguyên lý máy, nó giúp cho người sinh viên hiểu sâu và đúc được những kiến thức

cơ bản của môn học

Qua thời gian học tập, nghiên cứu lý thuyết và

thực tế em đã được giao đề tài thiết kế “Cơ cấu dẫn

động băng tải lắc” Với đề tài này qua một thời gian

tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu kết hợp với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Quý Đạc và các thầy cô trong tổ môn đến nay về cơ bản đồ án của em đã hoàn thành.

Mặc dù trong thời gian khá dài em đã nghiên cứu

kỹ nhưng do kiến thức còn hạn chế nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót

Vậy em rất mong được sự chỉ bảo và giúp đỡ của các thầy cô để cho đề tài cũng như môn học của em được hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2002

Sinh viên

Nguyễn Thanh Sơn

Phân tích lược đồ cơ cấu chính.

Cơ cấu gồm 5 khâu,cơ cấu chính của hai tay quay con trượt là cơ cấu tổng hợp từ cơ cấu 4 khâu bản lề và

cơ cấu tay quay con trượt

Công dụng của cơ cấu 2 tay quay con trượt là biến chuyển của bộ phận dẫn động thành bộ phận tịnh tiến của bộ phận công tác

Đặc điểm của chuyển động và ta phải thiết kế quay toàn vòng đều với vận tốc góc , truyền chuyển động cho khâu 4 (thanh truyền) và biến chuyển động quay toàn vòng thành chuyển động tịnh tiến của khâu 5

Lược đồ cơ cấu chính:

Tính bậc tự do của cơ cấu : w=3n-(2P5+P4)+R-S

n:số khâu động ; S:số bậc tự do thừa; P4:số khớp cao loại 4; R:số ràng buộc thụ động;

A O L

1

1 = 040,09 = 0,00225m/mmĐoạn biểu diễn các khâu trên hoạ đồ:

AB = 0,000225,144 =64mm; O2B = 60mm;

A = 18mm; B = 22m;

BC = 6,5O2B =390mm;

II) HOẠ ĐỒ VẬN TỐC:

Biết : ω1 = nπ30 = 7.85 rad/s

Lập phương trình: V B2 =V A2 +V B 2A2 (1)

Trong đó: V B2 vuông góc với O2B biết phương chưa

biết giá trị; V A2 phương vuông góc với O1A, chiều

V B4 = V B2 = V B3 đã biết theo phương trình (1)

V C4B4 phương vuông góc với C4B4,chưa biết giá trị

Chọn tỉ lệ xích: µv = ω1 µl =0,0073m/mms

Cách vẽ :

Gọi p là tâm vận tốc tức thời Từ tâm p kẻ

pa1=70mm phương vuông góc O1A, chiều ω1, từ đầu mút a1kẻ đoạn thẳng m có phương vuông góc với AB

Từ p kẻ đoạn thẳng n phương vuông góc O2B ,chiều

ω3 khi đó giao của m và n tại điểm đó chính là điểm b1

≡ b2 Với điểm c : từ tâm phương vuông góc ta kẻ đường thẳng l theo phương ngang biểu diễm V C , Từ mút b1 kẻ đường thẳng kcó phương vuông góc với CB biểu diễn V CB Giao của l và k là c4 ≡ c5,theo cách tương tự ta vẽ hoạ đồ cho các vị chí còn lại Kích thước các đoạn biểu diễn trên hoạ đồ đem nhân với µv.Vận tốc các khâu :

vị trí 1 2 3 4 5 6 7 8 9pb2

VC 0 0.657 0.252 0.142 0.024 0 0.21

1

0.492

0.594

VAB 1.693 0.779 0.508 0.38 0.249 0.54

77

0.233

0.234

0.101

VCB 2.1 0.048 0.21 0.283 0.407 0.42

2

0.446

0.226

0.184

9.071 6.786 4.446 9.78

6

4.161

4.179

1.804

0.404

0.329

III) VẼ HOẠ ĐỒ GIA TỐC :

Tại các vị trí khác nhau phương trình véc tơ hoàn toàn giống nhau nên ta vẽ hoạ đồ gia tốc cho hai vị trí

4 + + =a C5 (5)Trong đó: a C4 có phương ngang là phương con trượt,

nB=

a

n B

µ =0.05732.579 = 45 mm,

nCB=

a

n CB

a

µ =0.05730.143 =2.5 (mm) Tịnh toán cho vị trí 8

a

µ =0,05730,0914= 1.6 mmĐoạn biểu diễn gia tốc các điểm trên các khâu tại hai vị trí số 4 và số 8

tạI khớp quoay O Cơ cấu đang xét có 1 bậc tự do và gồm 2 nhóm loại 2:là ( 4-5) , (2-3) , khâu dẫn 1.

m4 = G g4 =19600 (kg); m5 = G g5 =78400 (kg).

a) Phân tích lực tại vị trí số 4:

Đặt lực :

Lực cản kỹ thuật đặt tạI khâu 5

Trọng lượng các khâu G3 , G2 , G4 , G5 đặt tạI trọng tâm các khâu,

Khối lượng các khâu : m2 ;m3 ;m4 ;m5

Lực quán tính : Lực quán tính của thanh truyền BC (do chuyển động song phẳng):Pq4 có trị số

Pq4=m4 as’4 =19600.1,03=20188(N)

Đặt tại T là giao đIểm giữa đường thẳng kẻ qua K

và song song với véc tơ πs’2 trên hoạ đồ gia tốc và đường thẳng kẻ qua s2 song song với véc tơ πa’

BK4 = BS4 +

4

4

4

BS m

4

.

2

= BC6 =602,2/6 = 100,4 mm Xác định áp lực khớp động :

Tách nhóm Axua 4-5 , đặt các lực Pc ,G5, Pq5,G4, Pq4,kẻ phương R05 ,áp lực khớp động R234 tạI B được phân ra làm hai thành phần

Rt

234 và Rn

234.để tính Rt

234 ta tách riêng khâu 4 và lấy

mô men với điểm C

Rt

234=

BC

H q P H

G4. 1+ 4. 2

=20188.84+560196000.299,54 =111558,7 N

Vậy phương trình lực của nhóm 4-5 là :

Để xác định R54 ta dựa vào phương trình cân bằng lực riêng của khâu 4.

15

Tương tự tách khâu BO2 ta xác định được Rt

03

Rt

03=

2 0

6 3 5

3

B

H q P H

Cuối cùng còn lại khâu dẫn o1A chịu tác dụng của lực

R21=-R12 đặt tại A và một mô men cân bằng

Lấy tổng mô men đối với điểm o1 ta có:

MCB=(R21.h1-G1.h2)µL= (108,3.19-31500 4,88) 0,00225

µv/ω1 ta được mô men cân bằng

1

1 ∑  →  → + →  →

k k

M k

V x

ω

=-µL (G1.h6 –G2.h3 –(G3 + G4) h5 + (Pq5–Pc ) p4c4-

Pq2 h4

Pq3 h2 +Pq4 h1 )

=-0,00225.(31500.4,8-50400.8-(47250+307125) 12,88+

(58746,6-1000).6,34-15624.10,8-4016,25.3,5+44330,9.2,3)

G4. 1+ 4. 2

−

= 390

3318 , 229 5 , 148648 0398

, 192

=−37094,4.26,539664+50400.23,697 =3279mm

Rt

03 =

2 0

6 3 5 3

B

H q P H

G +

= 47250.7,591160−21735.7,5591 = 3239,707mm

MCB=(R21.h1-G1.h2)µL

= (327,0094.36,1182+31500 4,88) 0,00225

17

Rn12

,8

129,4

103,2

184,8

107,7

108,3

3 ,4 ,4 54 78

1)Tính mô men cản thay thế

a)vẽ biểu đồ mô men thay thế

Tính mô men cản thay thế theo phương pháp đòn jucopky ta xoay 9 vị trí hoạ đồ vận tốc của cơ cấu theo chiều ω1 1 góc 900,sau đó đặt trọng lực của các khâu G1, G2, G3, G4,G5 vào trọng tâm các đoạn trên hoạ

đồ vận tốc ,đặt lực cản kỹ thuật Pc tạI C sau đó lấy mô men vơI gốc hoạ đồ P ta được :

19

28.54 27.45 37.1807

1

55.03906

64.79212

b)vẽ đồ thị công Ac ,Ađ và mô men phát động Mđ

Tích phân đồ thị Mctt ta được đồ thị công cản , chọn cực tích phân H=70 mm

µA = µM µϕ H = 294,4 0,0314.70=646.212 mm Nm

Phương pháp tích phân :

Trên trục hoành của đồ thị Mctt chia làm 9 đoạn bằng nhau tạI các trung đIểm của các đoạn dóng song song với trục tung cắt đường cong tạI các đIểm

a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9, trên đường cong Mctt ,lấy một đIểm H trên trục oϕ cách o một khoảng 60 mm gọi là cực tích phân ,từ các điểm a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9 ta dóng song song trục hoành cắt trục tung tạI các vị trí tương ứng b1,b2,b3,b4,b5,b6,b7,b8,b9 ,nối các vị trí tương

21

ứng này với đầu mút H ta được các đường thẳng có độ nghiêng khác nhau

Trên biểu đồ vẽ Ac cũng chia trục hoành như biểu

đồ Mctt

Từ diểm gốc 1 và trong phạm vi khoảng chia đầu tiên

ta vẽ một đoạn 1C1 song song Hb1 cắt đường thẳng song song với trục tung kẻ từ 2 tạI C1 sau đó từ C1 lạI lặp lạI cho hết 9 khoảng chia cuối cùng ta vẽ được Ac Nối đIểm đầu và đIểm cuối của đồ thị công cản

Ac=f(ϕ) ta được đồ thị công phát động Ađ =f(ϕ) vì rằng mô men động thay thế là hằng số :Mđ=const (chưa biết trị số mô men động ) Nhưng công của mô men không đổi bằng

Ađ = Mđ.ϕ

Nghĩa là công của lực phát động Ađ tỷ lệ với góc ϕ

và trên trục toạ độ Ađ - góc ϕ phải được biểu thị bằng đường thẳng

ngoài ra , sau toàn bộ chu kỳ làm việccủa máy , công động bằng công cản: Ađ=Ac

Vì vậy đường thẳng Ađ =f(ϕ) sẽ nối điểm đầu và điểm cuối đường cong Ac=f(ϕ) (ở đầu và ở cuối chu

2) Vẽ biểu đồ mô men quán tính thay thế :Jtt

23

Các kết quả tính toán đối với các thành phần của công thức và toàn bộ, nêu trong bảng dựa vào bảng số liệu xây dựng đồ thị Jtt= Jtt (ϕ)

Lập hệ trục toạ độ với tỷ lệ xích µJ = 35,63 kg.m2/mm

µϕ = 0,0314 rad/mm

[δ ] =1/30

Ta tính vận tốc góc cho phép lớn nhất và nhỏ nhất của khâu một

ω1max = ω1[ 1+[δ2]]=2,5.π[1+1/(30.2)]=7.87 rad

ω1min = ω1[ 1-[δ2]]=2,5.π[1-1/(30.2)]=7.723 rad

Tính các góc nghiêng ψmax và ψmin hợp với tiếp tuyến của đồ thị

Dựa vào các góc đó , ta kẻ các tiếp tuyến tương ứng với đường cong ∆E = f(Jtt) tới cắt trục ∆Εvà đo đoạn

µ

2

_

tb

E b

27

=661910 (kg)VI) THIẾT KẾ BÁNH RĂNG :

a) tính toán để vẽ bánh răngvà vẽ đường cong trượt: Thiết kế cặp bánh răng hình trụ ,răng thẳng ,được cắt với chế độ dịch chỉnh đều bằng dao thanh răng có góc αL=α0=200 ,

,λ=γ=0 .Biết mô đun m=5 mm và số răng Z1=14 ,

Z2=40

Tra bảng ứng với Z1 và Z2 có ξ=ξ1=-ξ2=0,395 > 0

Thiết kế phải thoả mãn :

-Mô đun chọn theo tiêu chuẩn

-Tỷ xích của bản vẽ phải sao cho chiều cao răng lớn hơn 50mm

-mỗi bánh răng vẽ ít nhất là 3 răng đang trong giai đoạn ăn khớp ,biên dang răng phải bảo đảm đúng đường thân khai

-tính toán và vẽ lên bản vẽ cặp bánh răng đang ăn khớp:

+chiều dài đường ăn khớp lý thuyết

+chiều dài đường ăn khớp thực

+Chiều dài cung ăn khớp

+Hệ số trùng khớp

+Chiều dày răng trên các vòng

+Biểu đồ hệ số trượi biên dạng răngµ1 , µ2

Khoảng cách trục:

A0 =A=m2 (Z1+Z2)=123 mm

Tính kích thước của hai bánh răng:

-Bước răng trên vòng chia t=m.π15,7mm

-Bán kính vong chia(lăn) R1=RL =m.Z1/2=35mm

R2=RL=m.Z2/2=100mm

-Bán kính vòng cơ sở

R01 = R1.cosα0 = 35.0,9396 = 32,89mm

R02 = R2.cosα0 =1 00.0,9396 = 93,969 mm Chiều dày trên vòng chia (lăn):

Ri1 = R1 – m (f”-ξ1) =35-5(1,25-0,395) = 30,725 mm

Ri2 = R2 – m (f”-ξ2)=100-5(1,25-(-0,395))= 91,775 mm

Chiều cao răng:

Chiều cao đỉnh răng : h’=(f’+ξ).m=6,975 mm

Chiều cao chân răng : h”=(f”-ξ).m=4,275 mm

Chiều cao toàn bộ răng: h=h’+h”=11,25mm

Bán kính vòng đỉnh

Re1 = Ri1 + h = 30,725 +11,25 = 41,975 mm

Re2= Ri2 + h = 91,775 + 11,25 = 103,025 mm

Để kiểm tra việc thiết kế ta tính các thông số sau :

Chiều dày trên vòng lăn: SL = S

Chiều dày răng trên vòng đỉnh:

cosαe1=

1

01

e R

+invα - invαe1)

= 2.41,975(92,.3529+0,0149-0,122515)= 1,91mm

cosαe2 =

2

02

e R

Hệ số trùng khớp:

ξ=

0 cos

sin

2 02

2 2

2 01

2 1

α π

α

A R R R

R e − + e − −

=26,079+1541,708,5448.0,−9397135.0,34202=1,455

31

µ1=1-i21 N K

K N

1

2

; µ2=1-i12 N K

K N

2

1

; c) Hệ số áp lực riêng :

Hệ số này có ý nghĩa trong khi tính sức bền của răng

nó được xác đinh theo công thức:

γ=m/ρ với ρ=

2 1

2

1 ρ ρ

ρ

ρ + :là bán kính cong của cạnh răng tại điểm ăn khớp K

có giá trị cực tiểu tại trung điểm đường ăn khớp lý thuyết N1N2

TÀI LIỆU THAM KHẢO :

Bài tập nguyên lý máy (Tạ Ngọc Hải xuất bản

Và một số giáo trình nguyên lý máy khác

33

MỤC LỤC

Trang

ChươngIII Vẽ hoạ đồ gia tốc 6

ChươngIV Phân tích lực cơ cấu 9

35

Chương V .Thiết kế bánh đà 13

ChươngVI .Thiết kế bánh răng 20