may bao loai 2.1

Môn học nguyên lý máy là môn học cơ sở không thể thiếu được đối với ngành cơ khí, ngành chế tạo máy nói riêng và các ngành công nghiệp khác nói chung. Đây là môn học đầu tiên đặt nền móng cho n

LỜI NÓI ĐẦU

Môn học nguyên lý máy là môn học cơ sở không thể thiếu được đối với ngành cơ khí, ngành chế tạo máy nói riêng và các ngành công nghiệp khác nói chung Đây là môn học đầu tiên đặt nền móng cho những kiến thức về máy, là cơ sở cần thiết cho các môn học khác như chi tiết máy, máy cắt

Thiết kế đồ án môn học nguyên lý máy là một khâu rất quan trọng nhằm mục đích giúp cho sinh viên tổng kết lại những kiến thức đã được trình bày trong khi học lý thuyết, mặt khác thiết kế đồ án giúp cho sinh viên củng cố và mở rộng thêm kiến thức

về lý thuyết và thực tiễn.

Để làm quen với công việc thiết kế em đã được giao đề bài thiết kế “Máy bào ngang loại 2” phương án 2 Trong thời gian làm đồ án em đã được sự giúp đỡ của các thầy giáo hướng dẫn và sự tìm tòi học hỏi bạn bè Em đã hoàn thành đồ án môn học nguyên lý máy.

Lần đầu làm quen với công việc thiết kế nên em còn có nhiều sai sót, thiếu kinh nghiệm thực tiễn Vậy nên em kính mong các thầy, cô giáo giúp đỡ và chỉ bảo thêm để

em nắm vững và hiểu một cách thấu đáo hơn các kiến thức.

Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hướng dẫn Trần Văn

Lầm trong suốt quá trình hướng dẫn đồ án môn học này.

Sinh viên thiết kế

Trịnh văn vĩnh

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 như sau: khikhâu 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 trượt) theo phương ngang

Hình vẽ :

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

P c

D B

B Phân tích động học cơ cấu:

I Tính bậc tự do của cơ cấu và xếp loại cơ cấu.

1 Tính bậc tự do của cơ cấu:

Theo công thức : W=3n-(2p5+p4)-s-Wđ

p4=0 : số khớp loại cao.

Wđ=0 : số bậc tự do thừa

2 Xếp loại cơ cấu:

Tách nhóm axua: gồm 2 nhóm loại 2, ở đây khâu (1) được 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 được biểu diễn như hình vẽ

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

Để vẽ được hoạ đồ chuyển vị theo các số liệu đã cho ta phải tính được các kích thước chưa biết

60 180

0 0

0 0

4

) / ( 76 , 81 53 , 0 ).

1 2 (

2 65 ).

1 (

.

H k

k v

76 , 81 14 , 3 60

99 , 458 265

mm m



Nên ta có các đoạn biểu diễn:

) ( 53 , 258 00205

,

0

53 , 0

) ( 92 , 12 00205 , 0

0265 , 0 05

,

) ( 53 , 258 00205

, 0

288687 ,

,

0

45899 ,

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=139,93 (mm) Tại tâm O1 quay một vòng tròn bán kính R=70 (mm), qua O2 kẻ 2 tiếp tuyến với vòng tròn O1 bán kính R Từ hai tiếp điểm đó ta chia đường tròn thành 8 phần bằng nhau Qua đó ta xác định được 8 vị trí ,cộng với hai vị trí 0,05H và một vị trí biên phải Như vậy ta có 11 vị trí và ta vẽ hoạ đồ cho 11 vị trí đó ta đánh số sao chođầu tiên là điểm xuất phát của quá trình làm việc Trên đường tiếp tuyến ta lấy đoạn

O2B=258,53 (mm).Từ cách vẽ trên ta có cơ cấu máy bào ngang loại 2 hoàn toàn xác định với 11 vị trí

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

PHẦN IIHOẠ ĐỒ VẬN TỐC.

Từ hoạ đồ chuyển vị và từ các số liệu đã biết ta vẽ được hoạ đồ vận tốc ứng với 11

vị trí trên hoạ đồ chuyển vị Giả thiết của bài toán này đã biết được vận tốc của các khâu tại từng thời điểm khâu dẫn quay đều cùng chiều kim đồng hồ 1=const

Trong đó V A 1 có: - Phương vuông góc với O1A

- Chiều cùng chiều với 1

- 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) trượt so với khâu (2) do đó ta

có :

V A 3  V A 2  V A 3 / A 2 (1)

Trong đó V A 2 có : - Phương vuông góc với O1A

- Chiều cùng chiều với 1

Vậy ta có thể giải được phương trình (1) bằng phương pháp hoạ đồ

Trong đó V B 4 có:

- Phương trùng với phương trượt của đầu bào (phương ngang )

- Trị số chưa biết

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 được:

A 2 O

3 A B 2 O 3 B A

V có -Phương chiều cùng với V A 3

V B 4 / B 3 có - Phương song song với O2B

V Từ a 1kẻ một đường thẳng  1song song với phương trượt O2B

Từ P kẻ đường thẳng  3vuông góc với phương trượt O2B.Hai đường thẳng đó cắt nhau tại a 3 Khi đó P a 3 biểu diễn vận tốc V A 3

Kéo dài P a 3với quan hệ vận tốc

A O

B O 3 3

2

2 l

l V

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

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

Bằng hoạ đồ vận tốc ta xác định được vận tốc của tất cả các điểm thuộc các khâu, đồngthời ta cũng tính được vận tốc góc của các khâu

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

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

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

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= 12 L=8,552.0,00205= 0,14986m.s2)

1 Phương trình quan hệ gia tốc trên các khâu:

- Tại điểm A ta có:

n A A

k A A A

+ aA 2 có cùng phương, chiều và trị số với aA 1

a nên có thể giải được bằng phương pháp hoạ đồ véc tơ

- Tại điểm B ta có:

r 3 B 4 B

k 3 B 4 B 3 B

+ aB 3 Có chiều cùng chiều với aA 3

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

Trị số

A O

B O 3 A

2

2 3

l a

a có chiều song song với O2B, trị số chưa biết

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

B O

S O B S

2

3 2 3

l a

2 1 1

A O

2 1 1

A a

a

A O a

l.

a

a

1 1

30

.

2 2

1 2

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



Vậy dựng được đoạn a1 k.

Có thể dựng đoạn biểu diễn a1 k ngay trên hoạ đồ cơ cấu theo tỉ lệ cuả phương trình trên chỉ ra trên họa đồ vị trí

Tính n

A3

a :

A O

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

Pa

n

2

2 3

A3 



Có thể dựng đoạn biểu diễn n3 ngay trên hoạ đồ cơ cấu theo tỉ lệ cuả phương

trình trên chỉ ra trên họa đồ vị trí như trên

+Tính '

3k

b :

A O

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

2

4 3

2 1 3 2

1

'

3

2

3 Cách dựng họa đồ gia tốc

Tại các vị trí khác nhau phương 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

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

là điểm a 3 Từ a 3 kéo dài với quan hệ

A O

B O ' 3 '

2

2

l a

b  

 b'3 biểu thị gia tốc    

3 B

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

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

PHÂN TÍCH LỰC HỌC CƠ CẤU

Nội dung của bài toán phân tích động học cơ cấu chính là đi xác định áp lực tại các khớp động và tính mô men cân bằng trên khâu dẫn Cơ sở để giải là nguyên lý

Đalambe Khi ta thêm các lực quán tính ta sẽ lập được các phương trình cân bằng lực của các khâu, của cơ cấu và của máy Dựa vào các phương trình cân bằng lực này, bằng phương pháp vẽ đa giác lực ta giải ra các lực chưa biết đó là áp lực tại các khớp động Cuối cùng còn lại khâu dẫn ta sẽ tính được mô men cân bằng

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 tương tự nhau nên ta chỉ tiến hànhcho 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 thước động

1: Tính khối lượng và trọng lượng các khâu :

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

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

G: Trọng lượng khâu

L: Chiều dài khâu

q: Trọng lương phân bố theo chiều dài

) ( 029 , 43 14343 , 0 300 1

m2 = m4 = 0

) ( 9 , 174 583 , 0 300 02

) ( 6 , 699 9 , 174 4

Do khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên bs

 Fqt5 co phương ngang có chiều ngược chiều với chiều ,

Do khâu 3chuyển động quay quanh trục cố định qua 0 nên lưc quán tính co điểm đặt

3 2

3 3

2 3 3 3

2

3

2

S O 3

S S

O K S S

l l

l m

J S 

Thay số vào phương trình trên ta được:

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

.Vậy hệ phương trình (1) (2) giải được bằng phương pháp vẽ hoạ đồ lực và ta sẽ xác định được R34 và R05 nhờ vào hoạ đồ

Ta chọn tỷ lệ xích P = 10 N/mm

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

P có điểm đặt tại K3, phương song song với S’3 , chiều ngược lại.

Tách riêng khâu 2, các lực đặt lên là : (R 32 ,R 12)  0

Do đó R32 ,R12 tạo thành hệ lực cân bằng nên chúng phải trực đối :

32

R = - R 12, có phương vuông góc với phương trượt

Tách riêng khâu 3 và lấy Momen với điểm O2 ,ta có :

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

Dựa vào phương 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 tương 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 phương pháp đòn Jucôpski

Xoay hoạ đồ vận tốc đi 900 theo chiều  1 và đặt tất cả các lực tương 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 Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

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:

(Thực)

11(Thực)

Đơn vị 6 (Biểu

diễn)

11 (Biểudiễn)

đó thiết kế máy phải thiết kế sao cho máy đảm bảo có   [] Khi đó máy được gọi là máy có chuyển động đều Để thực hiện được điều này người ta phải lắp thêm bánh đà.

Ta dùng phương pháp đồ thị đường cong Vittenbao

1) Vẽ biểu đồ mô men cản thay thế :

a) Vẽ biểu đồ mô men thay thế :

MCtt = k (Pk.Vk + Mk .k) 11

 = (PCi.hPC + G3.h3 + G1.h1).LTính mô men cản thay thế theo phương pháp đòn Jucopky Cách làm như sau xoay 11 vị trí hoạ đồ vận tốc của cơ cấu theo chiều 1 một góc 90o , sau đó đặt trọng lựơng của các khâu G1, 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 với gốc hoạ đồ P Những lực nào gây ra mô men chống lại chiều xoay hoạ đồ vận tốc ta lấy dấu (+), lực nào gây ra mômen cùng chiều xoay vận tốc ta lấy dấu (-)

Chú ý : Tại hai vị trí 0,05H ta tính mômen cản cho hai trường hợp là có lực cản PC và không có PC

Ta có G4 , G5 đi qua tâm hoạ đồ vận tốc nên Mtt

c = o

Gọi cánh tay đòn của lực cản là L , và cánh tay đòn của Gk là h thì mô men thay thế ở

11 vị trí được tính như sau

c 4 = - 0,00205 ( 2900 74,07 +43,02 17,5 + 174,9.7,89) = - 444,71(N.m)+Mtt

c 5 = 0,00205 ( -2900 74,03 + 43,02 9,02+174,9.4,09) = - 437,84 (N.m)+Mtt

c 6 = 0,00205 ( -2900 71,12 +43,02.30,31 +174,913,11 ) = - 415,43(N.m)+Mtt

(bd)(mm)

- 308,45

3,64-154,22

Trên trục hoành tương ứng với điểm chia ( các vị trí ) ta vẽ các đoạn thẳng song song với trục tung và có giá trị bằng đoạn biểu diễn Mctt Sau đó ta nối chúng bằng đường cong trơn ta sẽ được đồ thị đường cong Mctt

Tích phân đồ thị Mctt ta được đồ thị công cản ,

đường thẳng có độ nghiêng khác nhau

Trên đồ thị 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 11 khoảng chia cuối cùng ta vẽ được Ac

Nối điểm đầu và điểm cuối của đồ thị công cản Ac=f() ta được đồ thị công phát động

Ađ =f() 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 và bằng

Ađ = Mđ.

Nghĩa là công của lực phát động Ađ tỷ lệ với góc  và trên trục toạ độ Ađ góc

 phải được biểu thị bằng đường thẳng

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB

Ngoài ra , sau toàn bộ chu kỳ làm việc của máy , công động bằng công cản : Ađ=Ac

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

Trị số của mô men phát động xác định bằng cách vi phân đồ thị : Ađ=f()

Muốn thế ,từ điểm P của đồ thị M = f() ta kẻ tia song song với đường thẳng Ađ= f() tới cắt trục M Tung độ sẽ biểu thị mô men phát động Mđ với tỷ lệ xích M

a) Xác định mômen quán tính thay thế và vẽ biểu đồ Jtg

Mômen quán tính xác định theo công thức :

= J01+ ( m5.vs52 + +m3.vs32+ + JS3.32 )

= J01 + ( m5.ps2 ++m3.ps2

3+ Js3.pa2

3/L2 O2A).2

L = J01 + Js3

pa

+( m5 ps2 +m3.ps2

3 ).2 L Với :

1

3

) 14343 , 0 (

029 , 4 3

. 1

m Kg l

m

J  O A  

   2

2 2

3 3

12

583 , 0 49 , 17 12

.

m Kg l

08 , 27

73 , 65

93 , 68

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 ()

và J của đồ thị Jtt = f() Đường cong trơn đó ta gọi là đường cong Vítten bao c) Xác định mô men quán tính bánh đà :

Theo đầu bài ra thì hệ số không đều cho phép là : [ ] =

30 1

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

2 30

1

] = 8,4 (rad/s)Tính các góc nghiêng max và min hợp với tiếp tuyến của đồ thị

E = f(Jtt) với trục Jtt :

tg( max) =

E

55 , 8 6895 , 6 2

1 ,

55 , 8 6895 , 6 2

1 ,

 min = 27,87o

Dựa vào các góc đó , ta kẻ các tiếp tuyến tương ứng với đường cong E

= f(Jtt) với các góc max= 29,51o ; min = 27,87o tới cắt trục  và đo đoạn ab giới hạn bởi hai giao điểm của 2 tiếp tuyến với trục tung () ta được : ab= 150,455 ( mm)

Cuối cùng ta tính được mômen quán tính của bánh đà :

) (

32 , 25 52 , 0 56 , 0

1 , 0 28 , 101

min max

m Kg tg

4.J

= 0,7 2

25,32 4

mômen ngoại lực, làm việc cần đảm bảo các chỉ tiêu ăn khớp Vì vậy ta có thể chia ra làm hai bước: Bước một là tính toán thiết kế sức bền bánh răng Qua bước này ta có thể

sơ bộ định ra kích thước bánh răng và các thông số kích thước như môđuyn, khoảng cách trục A, số răng Z1, Z2 Bước tiếp theo là căn cứ vào các thông số như tỷ số truyền, số răng môđuyn, khoảng cách trục ta tính toán và thiết kế bánh răng về mặt hình học (hay còn gọi là tổng hợp hình học) cặp bánh răng

Vậy nhiệm vụ của việc tổng hợp hình học cặp bánh răng là xác định các thông số kích thước và xác định các chỉ tiêu chất lượng của cặp bánh răng, vẽ cặp bánh răng đó

1 Tính toán các thông số của bánh răng

Sinh viên :Nguyễn Hữu Tình – Lớp K39MB