Muèn thùc hiÖn ®îc ®iÒu ®ã mét trong nh÷ng ngµnh cÇn quan t©m ph¸t triÓn nhÊt ®ã lµ ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y v× ngµnh c¬ khÝ chÕ t¹o m¸y ®ãng vai trß quan träng trong viÖc s¶n xuÊt ra c¸c thiÕt bÞ c«ng cô cho mäi ngµnh kinh tÕ quèc d©n. §Ó thùc hiÖn viÖc ph¸t triÓn ngµnh c¬ khÝ cÇn ®Èy m¹nh ®µo t¹o ®éi ngò c¸n bé kü thuËt cã tr×nh ®é chuyªn m«n cao, ®ång thêi ph¶i ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu cña c«ng nghÖ tiªn tiÕn, c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ theo d©y truyÒn trong s¶n xuÊt . ChÝnh v× vËy thiÕt kÕ Nguyªn Lý M¸y hiÖn nay rÊt quan träng. ViÖc thiÕt kÕ Nguyªn Lý M¸y kÕt hîp víi c«ng nghÖ th«ng tin vµ vÏ tay truyÒn thèng gióp ta cã nh÷ng c¸i nh×n trùc quan h¬n vÒ nghµnh chÕ t¹o m¸y nãi chung vµ bé m«n Nguyªn Lý m¸y nãi chung. §å ¸n nguyªn lý m¸y lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu trong bé m«n nguyªn lý m¸y, nã gióp ta hiÓu s©u h¬n vÒ bé m«n nguyªn lý m¸y.
Trang 1Lời nói đầu
Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển nh vũ bão, mang lại những lợi ích cho con ngời về tất cả nhữnh lĩnh vực tinh thần và vật chất Để nâng cao đời sống nhân dân, để hoà nhập vào sự phát triển chung của các nớc trong khu vực cũng nh trên thế giới Đảng và Nhà nớc ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là
phải công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc.
Thực hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá chuẩn bị cho đất nớc bớc những
b-ớc đi vững chắc sang một thiên niên kỉ mới với một nền công nghiệp hiện đại, kinh tế phát triển, trong đó công nghiệp nặng đóng vai trò rất quan trọng trong sự phát triển
đó.
Muốn thực hiện đợc điều đó một trong những ngành cần quan tâm phát triển nhất đó là ngành cơ khí chế tạo máy vì ngành cơ khí chế tạo máy đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất ra các thiết bị công cụ cho mọi ngành kinh tế quốc dân Để thực hiện việc phát triển ngành cơ khí cần đẩy mạnh đào tạo đội ngũ cán bộ
kỹ thuật có trình độ chuyên môn cao, đồng thời phải đáp ứng đợc các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất
Chính vì vậy thiết kế Nguyên Lý Máy hiện nay rất quan trọng Việc thiết kế Nguyên Lý Máy kết hợp với công nghệ thông tin và vẽ tay truyền thống giúp ta có những cái nhìn trực quan hơn về nghành chế tạo máy nói chung và bộ môn Nguyên Lý máy nói chung Đồ án nguyên lý máy là một phần không thể thiếu trong bộ môn nguyên lý máy, nó giúp ta hiểu sâu hơn về bộ môn nguyên lý máy.
Sau một thời gian làm việc cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo TS.VŨ Q Y ÚY ĐẠC và sự nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành đồ án môn học với đề tài thiết kế nguyên lý hoạt động của máy xọc “thiết kế nguyên lý hoạt động của máy xọc” ”
Vì thời gian có hạn, tài liệu tham khảo và khả năng còn hạn chế, đồ án không tránh khỏi những sai sót Em rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn.
Một lần nữa em xin cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Nguyên lý máy- Chi tiết máy đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáoTS.VŨ Q Y ÚY ĐẠC đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Ngày 15tháng 1 năm 2007
Sinh viên
Phần 1 : phân tích động học và cấu trúc cơ cấu
1 Phân tích chuyển động
- Cơ cấu máy xọc có nguyên lý hoạt động nh sau:
+ Khâu 1 là khâu dẫn chuyển động quay đều quanh O1 với vận tốc góc 1 truyền chuyển động sang khâu 2 và khâu 3 làm khâu 3 chuyển động lắc qua lắc lại Khâu 3 truyền chuyển động sang khâu 4 bằng khớp bản lề B, khâu 4 chuyển động song phẳng tác động vào khâu 5 tại C làm khâu 5 chuyển động tịnh tiến lên xuống Dao cắt đợc gắn vào 5 và chuyển động của khâu 5 chính là chuyển động để thực hiện cắt gọt.
Trang 2Xếp loại cơ cấu : Chọn khâu 1 là khâu dẫn ta tách đợc nhóm Atxua là các nhóm:
Khâu 4-5 : gồm đầu xọc và thanh truyền
Khâu 3-2 : gồm thanh Culit và con trợt.
Nh vậy cơ cấu của máy xọc là cơ cấu loại 2
3 Tổng hợp cơ cấu chính và vẽ hoạ đồ vị trí
Xác định kích thớc các khâu.
Theo bảng số liệu ta có:
H = 150 mm LO1O2 =150 mm
C = 120 mm
B O
BC l
) 1 (
) 1 1 2 (
Trang 352896
0
= 0.001133 m/mm Kích thớc các đoạn biểu diễn của các khâu khác:
O2O1 =
L
O O l
1 2
=
001133
0
15 0
= 132.39 mm
O2B =
L
B O l
2
=
001133
0
14179
0
= 125.15 mm
BC =
L BC l
=0 001133
14179
0
= 125.15 mm Sau khi tính đợc các đoạn biểu diễn ta tiến hành vẽ hoạ đồ vị trí cho 11 vị trí -Chọn hệ trục toạ độ O2xy bất kì, từ O2 ta lấy một điểm O1 theo chiều dơng sao cho O1O2 = 132.39 mm , từ O1 dựng đờng tròn bán kính O1A = 70 mm (với O1A là biểu diễn khâu 2) một đầu của khâu 2 ta lắp con trợt đầu còn lại tại một vị trí bất kì
ta lấy điểm B sao cho O2B = 125.15 mm.
Dựng khâu 5 đi qua trung điểm chiều cao cung quỹ tích điểm B Từ đầu B trên khâu 1+2 ta dựng đoạn BC sao cho điểm C thuộc khâu 5 , khâu BC chính là khâu 4 Tiến hành dựng 11 vị trí cụ thể nh sau:
Đầu tiên ta tìm điểm chết trên và điểm chết dới của khâu 1 ( điểm vuông góc giữa
khâu 1+2 và khâu 3) từ điểm chết dới ta chia đờng tròn thành 8 phần bằng nhau, nh vậy ta đã có 9 vị trí, 2 vị trí còn lại đợc xác định từ đồ thị lực cản đầu xọc.
Với 11 vị trí nh trên thì máy đã thực hiện đợc 1 hành trình H
* 2
= 30.37 (
s
rad
) 1 có chiều ngợc chiều kim đồng hồ
Ta có khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên:
VA1 = VA2 = 1 lO1A
-phơng vuông góc O1A
-chiều thuận chiều 1
Mặt khác ta có :
VA3 = VA2 + VA3A2 (1)
- VA2 hoàn toàn biết
- VA3 vận tốc tuyệt đối khâu 3 có +phơng vuông góc O2A
Trang 4- VA3A2 vận tốc khâu 3 trợt trên khâu 2
tại A, có +Phơng song song O2A
+Trị số cha biết Phơng trình (1) có 2 ẩn là trị số của VA3 và của VA3A2 nên ta có thể giải đợc bằng phơng pháp vẽ.
Vì khâu 3 chuyển động lắc qua lắc lại quanh O2 nên bằng phơng pháp đồng dạng ta có :
B O
A O
B O l
l
2
2
Pa3 Mặt khác vì khâu 3 nối với khâu 4 bằng khớp bản lề nên ta có
VB3 = VB4 =VB
VB = V * Pb3 Tại điểm C ta có :
+ phơng thẳng đứng
+chiều từ B dến C + trị số cha biết VB4 ta hoàn toàn biết VC4B4là vận tốc tơng
đối của điểm B với điểm C trên khâu4
+phơng vuông góc với BC.
+trị số cha biết
Nh vậy phơng trình (2) có 2 ẩn có 2 ẩn số là VC4 và VC4B4, ta giải đợc bằng phơng
pháp vẽ
Trên hoạ đồ vị trí ta thấy chỉ có đoạn O2A thay đổi theo các vị trí.
Bảng số liệu đoạn O2A trên các vị trí:
Vị trí Đoạn biểu diễn (mm)
Khâu 3 : 3 =
A O
A l
V =
L
V BC
bc*1
Khâu 5 : 5 = 0 (chuyển động tịnh tiến).
Trang 5-Tính các đoạn biểu diễn các vận tốc.
VA1 = 1*O1A*L =Pa1*V
Pa1 =
V L A O
= O1A VA3A2 =a2a3*V đoạn biểu diễn là a2a3
VA3 = Pa3*V đoạn biểu diễn là Pa3
VB3 đợc tính nh trên
VC3 = Pc3*V đoạn biểu diễn là Pc3
VC3B3 =c3b3*V đoạn biểu diễn là C3B3
Từ P dựng Pa1 song song với O1A vì a1=a2
Từ mút Pa1 kẻ phơng của VA3A2, từ P kẻ phơng của VA3 chúng cắt nhau tại 1
điểm ta tìm đợc đoạn biểu diễn a3a2 và Pa3 Từ P dựng Pb3 cùng phơng nhng ngựoc chiều với Pa3, từ mút Pb3 dựng phơng của VB3C3 Từ gốc P ta dựng phơng của VC3 Cả 2 phơng cắt nhau tại một điểm từ đó ta đợc các đoạn biểu diễn Pc3 , b3c3.
Từ một vị trí bất kì ta suy ra cách vẽ cho 11 vị trí
Hoạ đồ vận tốc của 11 vị trí đợc biểu diễn nh sau :
Trang 6Vì khâu 1 gắn chặt với khâu 2 bằng khớp quay nên ta có a1 = a2
Ta có phơng trình liên hệ gia tốc tại điểm A là :
Véctơ aA1 :
+có phơng từ A đến O1
Trang 7Véctơ
3
A a +Phơng vuông góc với AB
a
2
3 Vì vậy bằng phơng pháp vẽ ta hoàn toàn xác định đợc.
Bằng phơng pháp đồng dạng thuận ta có:
3
3
' '
A O
2
2
’b3 =
A O
Tại điểm B có aB3 = aB4
Trên khâu 4 có mối quan hệ giữa gia tốc 2 điểm B & C là:
Ta có:
K A A
a a
P a
2
3 2
*
*2
3
-Đoạn biểu diễn a A R A
2
3 và a A3là a’2a’3 và 'a3 sẽ đợc xác định trên hoạ đồ gia tốc.
-Đoạn 'b3 biểu diễn gia tốc a B3 đợc xác định theo quy tắc tam giác đồng dạng.
Trang 8B O
A O l
B O
4 4
2 4
=
CB
cb) 2
(
-Đoạn biểu diễn a C n4B4 và a C4 sẽ đợc xác định trên hoạ đồ gia tốc.
Tính gia tốc của các khâu :
- Vì khâu 1 quay đều với 1 = const nên 1 = 0.
-Khâu 2 chuyển động nh một chất điểm trên khâu 1 nên 2=0
-Khâu 3 chuyển động quay quanh O2 : 3 =
Trang 10- Đã cho: G=ql; G2 =0; G5=6G4; jS =(m.L 2 )/12; Trọng tâm của khâu nằm ở trung
điểm kích thớc động Phơng trợt khâu 5 đi qua trung điểm chiều cao cung quỹ tích
Đặt lực :
Lực cản kỹ thuật đặt tại khâu 5
Trọng lợng các khâu G3 , G2 , G4 , G5 đặt tại trọng tâm các khâu,
Khối lợng các khâu : m2 ;m3 ;m4 ;m5
Lực quán tính :
+ Xác định P qt5
) ( 141 , 575 9
16
* 032 , 34
5
P qt S dấu - chứng tỏ “thiết kế nguyên lý hoạt động của máy xọc” ” P qt5có chiều
ng-ợc với chiều aS5 Mặt khác ta có : as5 = aC5 = 16,9 (m/s 2 )
Lực quán tính của thanh truyền BC (do chuyển động song phẳng):Pq4 có trị số
Trang 11BK4 = BS4 +
4 4
4
BS m S
J
BC m
BC m
4 12
2
4 2
+
6
15,125
= 84,43 mm Xác định áp lực khớp động :
P q4. 2 4. 1
=
15 , 125
14 , 2 72 , 56 62 , 2 96 ,
=1,52(N) Vậy phơng trình lực của nhóm 4-5 là :
p45= R05 +
5
Trang 122
Mà ta có
S O L m s J
2
S O
k mL
mL
2
3 2
K L
2 12 3 2
LO2K =47,81 +
81 , 47
* 12
93 ,
R và R12 cha biết cả trị số và phơng nên Phơng trình lực còn 4 ẩn ta khử ẩn
số bằng cách tách con trợt 2 ra , con trợt 2 chịu tác dụng lực R32 và R12 cân băng nhau trên khâu 3 con trợt 2 tác dụng vào một lực R32=R12 để xác định R32 ta lấy mômen đối với 02 ta có:
Trang 13
R12= R h P q A h G h
2 0
.
43
=
24 , 175
56 , 43 76 , 156 19 , 236 62 , 132 29 , 109 29 ,
=1588,07(N)
Ta đã khử bớt đi 2 ẩn ở phơng trình cân bằng lực cho nhóm 2-3 khi đó phơng trình chỉ còn 2 ẩn là trị và phơng của R03 Bằng phơng phát hoạ đồ lực Vẽ đa giác lực ta xẽ tìm đợc R03
Ta có R03 = 3407.828(N)
R 03
P 4 qt
G 3
Cuối cùng còn lại khâu dẫn 01A chịu tác dụng của lực R21=-R12 đặt tại A và một mô men cân bằng
Trang 14Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn bằng phơng pháp đòn jucopki:
Cách làm xoay hoạ đồ vận tốc đi 1 góc 90 0 đặt các lực vào các điểm tơng ứng trên hoạ đồ vận tốc lấy mô men với gốc p những lực nào chống lại chiều xoay hoạ đồ vận tốc sẽ mang dấu dơng sau đó nhân với -v/1 ta đợc mô men cân bằng
Pl
M k V xp
Trang 15Ta còng tiÕn hµnh nh ë vÞ trÝ sè 3
Cã Pq3 = m3.as3= 15,676 43,71=681.876(N) Pq4 = m4.as4=5,672.201,95=1145.46(N) Pq5=m5.as5=34,032.198,40=6751.95(N) T¸ch nhãm axua 4-5 cã
RT
34 =
BC
H q P H
=
15 , 125
15 , 17 46 , 1145 88
, 2 72 ,
R 34
B 11
T 4
P 4 qt
R 45
cã R05= 706,74 (N), R34=7000, 6 (N)
Trang 16R n 34
P 4 qt
P 4 qt
R n 34
R t 34
G 4
G 5
P 5 qt
2
Mà ta có
S O L m s J
2
S O
k mL
mL
2 3 2
K L
2 12 3 2
LO2K =49,45 +
45 , 49
* 12
93 ,
R và R12 cha biết cả trị số và phơng nên Phơng trình lực còn 4 ẩn ta khử ẩn
số bằng cách tách con trợt 2 ra , con trợt 2 chịu tác dụng lực R32 và R12 cân băng nhau trên khâu 3 con trợt 2 tác dụng vào một lực R32=R12 để xác định R32 ta lấy mômen đối với 02 ta có:
2 0
.
43
=
13 , 66
01 , 48 76 , 156 35 , 210 876 , 681 52 ,
Trang 18=-0,001133.(1145,46.52,12-(340,32-6751,95).51,96-Nhận xét : tính mô men cân bằng theo hai phơng pháp thì không chênh lệch nhau nhiều lắm
Vị trí 3 sai lệch là
17 , 76
68 , 72 17 ,
.100 0 /0 =4,59 0 /0
Vị trí 10 sai lệch là
9 , 1000
980 9 ,
1000
.100 0 /0 =0.15/0 + Vẽ đợc hoạ đồ lực
- Vẽ cho nhóm 4-5 :
Đầu tiên ta lấy một điểm bất kỳ làm tâm hoạ đồ vẽ một đờng xx thẳng song song với
R n 34 sau đó từ gốc vẽ véc tơ Pq4 , R t 34 , G4 , Pc , G5 , Pq5 sau đó từ điểm cuối cùng trong phép cộng véc tơ trên kẻ một đờng thẳng vuông góc với Pc đơng thẳng này cắt xx tại
* 2
*0,364 + 0,014094 = 0.032311 Vậy L = 25 0 35 ’
Khoảng cách trục:
A = m.(ZC/2 + ) = 4*(60/2 + 1.315) = 125.26 (mm)
Trang 19) = 29,23(mm)
RL2 = R2(1+
Zc
2
) = 96,03 (mm)
* Bán kính vòng cơ sở
R01 = R1*cos = 26,31 (mm) R02 = R2*cos = 86,45 (mm)
01 2 1
A R R R
= 1.255 Vậy > 1,1 => đảm bảo sự làm việc tốt của bộ truyền.
Cặp bánh răng thiết kế có tỉ số truyền không đổi.
Không cắt chân răng vì đoạn ăn khớp thực ab nằm trong đoạn ăn khớp lý thuyết N1N2
Ta có bảng thông số bánh răng nh sau:
Trang 20Thông số hiệu Kí Giá trị thực Giá trị biểu diễn Bớc răng trên vòng tròn chia t 12.566 76.25
Bán kính vòng cơ sở R01 R02 26.31 86.45 159.64 524.58 Bán kính vòng lăn RL1 RL2 29.23 96.03 177.37 582.70 Bán kính vòng đỉnh Re1 Re2 34.68 97.82 210.44 593.57 Bán kính vòng chân Ri1 Ri2 26.44 89.58 160.44 543.57 Chiều dầy răng trên vòng
Để vẽ đờng thân khai của đờng tròn, ta đặt trên vòng tròn cơ sở bánh 1 từ điểm N1 một cung N1P' có chiều dài bằng chiều dài N1P Chia N1P thành 4 phần bằng nhau N1B = BC = CD = DP từ B vẽ cung tròn bán kính BP cho cắt vòng tròn cơ sở tại P' lúc này N1P' = N1P Sau đó lại chia đoạn PN1 thành một số phần tuỳ ý bằng nhau P1=12=23= Trên đờng thẳng PN1 về phía ngoài điểm N1 ta đặt tiếp các đoạn 45=56= =P1 và trên vòng tròn cơ sở đặt các cung tơng ứng 4'5'=5'6'= =P'1'
Qua các điểm 1',2',3',4',5' ta kẻ những đờng tiếp tuyến với vòng tròn cơ sở, và trên các đơng tiếp tuyến này ta đặt các đoạn 1'1'', 2'2'', 3'3'', bằng đoạn 1P, 2P, 3P sau đó ta nối các điểm P'1''2''3'' thành đờng cong thân khai là biên dạng răng của răng thứ nhất Cũng băng cách tơng tự ta vẽ đợc biên dạng răng của bánh răng thứ 2.
2 Xác định phần làm việc của cạnh răng.
Phần làm việc của cạnh răng là phần cạnh răng tiếp xúc nhau trong quá trình
ăn khớp Đoạn ăn khớp thực ab đợc xác định là giao điểm của đờng ăn khớp lý thuyết
và vòng đỉnh của hai bánh răng Sau đó vẽ một cung tròn bán kính O 1a căt cạnh răng của bánh 1 tại A1, tơng tự vẽ cung O2b ta sẽ xác định đợc B2 Các phần cung A1B1 và A2B2 là phần làm việc của cạnh răng.
3 Xác định cung ăn khớp.
Trang 21Trên vòng lăn các cung lăn không trợt với nhau trong thời gian ăn khớp của một
đôi răng gọi là cung ăn khớp Qua điểm A1 , B1 của phần làm việc của bánh 1 ta vẽ các pháp tuyến A1a'1và B1b'1 là tiếp tuyến với vòng cơ sở Ro1 Các pháp tuyến này cắt RL1 tại a1b1 Cung a1b1 là cung ăn khớp trên vòng tròn lăn của bánh 1.
Tơng tự xác định đợc cung a2b2 là cung ăn khớp trên vòng lăn của bánh răng số 2.
N1K là khoảng cách từ tiếp điểm N1 đến tiếp điểm ăn khớp, N2K là khoảng cách
từ tiếp điểm N2 đến điểm ăn khớp Dựa vào hệ số trợt của từng bánh răng theo điểm
ăn khớp K trên đờng ăn khớp ta vẽ đợc đờng cong trợt với tỷ xích M = 0,02
i