Máy bào loại 3

Muốn thực hiện được 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 thiế

Trang 1

THUYẾT MINH

ĐỒ ÁN NGUYÊN LÝ MÁY

MÁY BÀO LOẠI 3

Thuyết minh đồ án gồm 7 phần:

Phần I – Phân tích cơ cấu chính.

Phần II – Tổng hợp cơ cấu chính – Hoạ đồ vị trí.

Tài liệu tham khảo:

1 Hướng dẫn thiết kế đồ án Nguyên Lý Máy

2 Nguyên lý Máy - Nhà xuất bản Khoa Học

Trưòng ĐHKTCN - Khoa Cơ khí 1 Bộ môn: NL - CTM

Trang 2

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật đang phát triển như vũ bão, mang lại những lợi ích cho con người 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 nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra những mục tiêu trong những năm tới là nước công nghiệp hoá hiện đại hoá

Muốn thực hiện được 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 được các yêu cầu của công nghệ tiên tiến, công nghệ tự động hoá theo dây truyền trong sản xuất

Nhằm thực hiện mục tiêu đó, chúng Em là sinh viên trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp - Thái Nguyên nói riêng và những sinh viên của các trường kỹ thuật nói chung trong cả nước luôn cố gắng phấn đấu trong học tập và rèn luyện, trau dồi những kiến thức đã được dạy trong trường để sau khi ra trường có thể đóng góp một phần trí tuệ

và sức lực của mình vào công cuộc đổi mới của đất nước trong thế kỷ mới

Qua đồ án này Em đã tổng hợp được nhiều kiến thức chuyên môn, giúp Em hiểu rõ hơn những công việc của một kỹ sư tương lai Song với những hiểu biết còn hạn chế cùng với kinh nghiệm thực tế chưa nhiều nên đồ án của Em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn Nguyên Lý Máy – Chi Tiết Máy và các Thầy Cô giáo trong khoa để đồ án của Em được hoàn thiện hơn Cuối cùng Em xin chân thành cảm ơn sự quan tâm chỉ bảo của các Thầy Cô trong khoa và bộ môn Nguyên Lý Máy – Chi Tiết Máy trường Đại Học Kỹ Thuật Công

Nghiệp và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo :

Trang 3

Phần I

PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CHÍNH

1 Ph ân tích chuyển động: Lược đồ động cơ cấu máy bào loại 3 ở vị trí như hình vẽ

Từ lược đồ cơ cấu chính của bào loại 3 ta thấy cơ cấu được tổ hợp từ cơ cấu culits: Gồm 5 khâu động được nối với nhau bằng các khớp trượt và khớp quay nhưng là khớp thấp Công dụng của máy bào là biến chuyển động quay của bộ phận dẫn động (thường là động cơ) thành chuyển động tịnh tiến thẳng của bộ phận công tác ( đầu bào) trên đầu bào ta lắp dao bào để bào các dạng chi tiết khác nhau

Đặc điểm chuyển động của các khâu: Khâu dẫn 1 ta giả thiết là quay đều với vận tốc góc ω1 truyền chuyển động cho con trượt 2 ( Khâu 2 chuyển động song phẳng) Con trượt 2 truyền động cho culits 3 có chuyển động quay không toàn vòng lắc qua lắc lại truyền động cho con trượt 4 là chuyển động tịnh tiến và truyền chuyển động cho đầu bào 5 là chuyển động tịnh tiến thẳng theo phương ngang

2 Tính bậc tự do:

B A

O 1 n 1

O 2

Ψ

Trang 4

Cơ cấu máy bào gồm 5 khâu động vậy n = 5 (số khâu động) nối với nhau bằng 7 khớp thấp: p5 = 7 (số khớp thấp) không có khớp cao: p4 = 0 (số khớp cao) không

có ràng buộc thừa và bậc tự do thừa Do đó để tính bậc tự do của cơ cấu ta áp dụng công thức sau:

W = 3n - ( 2P5 + P4 ) - S + Rt = 3.5 - ( 2.7 + 0 ) - 0 + 0 = 1

Vậy số bậc tự do của cơ cấu là 1:

3 Xếp loại cơ cấu :

Ta chọn khâu 1 làm khâu dẫn ta tách được 2 nhóm axua loại 2 ( nhóm có 2 khâu 3 khớp là nhóm 4-5 và nhóm 2-3) Do cơ cấu có 2 nhóm đều là nhóm loại hai vậy

cơ cấu là cơ cấu loại 2.(hình vẽ)

O 2

Trang 5

Phần II

TỔNG HỢP CƠ CẤU CHÍNH – HOẠ ĐỒ VỊ TRÍ

Từ các số liệu đầu bài đã cho ta xác định được các thông số cần thiết

Từ các số liệu đầu bài đã cho ta xác định được các thông số cần thiết để xây dựng cơ cấu :

Góc lắc Ψ:

Ta có

Biết được góc lắc Ψ và khoảng cách Lo1o2 Từ O2 ta kẻ 2 tia x và x’ hợp với đường nối giá O1O2 một góc 180 Từ O1 ta vẽ vòng tròn tiếp xúc với hai tia O2X và O2X’ ta

sẽ xác định được 2 vị trí chết của cơ cấu

Xét cơ cấu tại hai vị trí này ta dễ dàng tính được:

Để dựng được hoạ đồ vị trí ta chọn tỷ lệ xích chiều dài µL : µL = LO1A / O1 A ta chọn

O1A = 87,2 (m) vậy µL = 0,218 / 87,2 = 0,0025 (m/mm) Vậy các đoạn biểu của cơ cấu là O1O2 = LO1O2/µL = 0,58/ 0,0025 = 232 (mm)

0 0

1 1

1 65 1

1 65 1 180

Trang 6

O2B = L02B / µL = 330(mm)

Vẽ họa đồ vị trí : Từ vị trí chết bên trái ta chia vòng tròn tâm O1 bán kính O1A thành 8 phần bằng nhau Vậy ta đã có 8 vị trí chia đều cộng với 3 vị trí đặc biệt ( đó là vị trí biên phải và hai vị trí 0,05H tổng cộng ta có được 11 vị trí

Họa đồ vị trí được vẽ như trên hình vẽ

Chọn khâu 1 là khâu dẫn quay đều quanh trục cố định qua O1 với vận tốc góc

ω1 = const nên VA1 có phương vuông góc với O1A chiều thuận theo chiều ω1 có

độ lớn : VA1 = LO1A ω1 vì khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên ta có :

VA1 = VA2 , khâu 2 trượt tương đối so với khâu 3 nên ta có :

Trong đó VA3 có phương vuông góc với O2B trị số chưa xác định : VA3 = Pa3

µV , VA2 đã xác định hoàn toàn , VA3/A2 có phương song song với O2B trị số chưa xác định Như vậy phương trình trên còn hai ẩn nên giải được bằng phương pháp hoạ đồ véctơ

Vận tốc của điểm VB3 được xác định theo định lý đồng dạng thuận ,trị số

VB3 = pb3.µV vì khâu 4 nối với khâu 3 nhờ khớp bản lề nên ta có VB3 = VB4 Do khâu 4 nối với khâu 5 bằng khớp tịnh tiến nên ta có :

.Trong đó VB4 =VB3đã xác định hoàn toàn và VB5/B4 có phương theo phương thẳng đứng giá trị chưa xác định ,khâu 5 chuyển độnh tịnh tiến theo phương ngang ,giá

2 / 3 2

3 A A A

4 / 5 4

Trang 7

trị chưa xác định : VB5 = pb5.µV Phương trình này còn hai ẩn nên giải được bằng cách vẽ hoạ đồ véctơ.

b Hình vẽ:

Ta chọn một điểm P bất kỳ làm gốc hoạ đồ, từ P vẽ đoạn Pa1 (Pa1//O1A) biểu diễn vận tốc : VA1 = VA2 Từ mút véctơ pa1 vẽ đường chỉ phương ∆ của VA3/A2 ( ∆//O2B)

từ P vẽ đường chỉ phương ∆’ của VA3 (∆’ ⊥ O2B) khi đó ta thấy ∆ cắt ∆’ tại a3

biểu thị vận tốc VA3 , dùng tỷ số đồng dạng ta xác định được Pb3 biểu thị vận tốc của VB3 = VB4 từ b3 = b4 kẻ đường chỉ phương ∆’1 của VB5/B4 theo phương thẳng đứng Từ P vẽ ∆’2 theo phương ngang cắt ∆’1 tại b5 vậy Pb5 biểu diễn vận tốc của VB5

c Vận tốc các điểm thuộc cơ cấu, vận tốc trọng tâm, vận tốc góc:

Trang 8

ω5=ω4 = 0 vì khâu4, 5 chuyển động tịnh tiến Vận tốc các điểm, các trọng tâm, vận tốc góc được biểu diễn trong bảng 1

.

2 1 2

1

2 1

A O

O O

L a

L c

L b

1 2

2 1

=

Trang 9

Bảng 1: Trị số các đoạn biểu diễn vận tốc các đIún trên các khâu với tỉ xích µV

TA VẼ HOẠ ĐỒ GIA TỐC CHO HAI VỊ TRÍ SỐ 3 VÀ SỐ 10

a, Phương trình véctơ gia tốc

Trang 10

Ta có véc tơ aA1 (do khâu 1 quay đều quanh trục cố định nên nó có phương theo

đường thẳng AO1, chiều hướng từ Atới O1, và có độ lớn là: ω12 LO1A ) vì khâu 1 nối với khâ2 bằng khớp bản lề ta có aA1 = aA2 mặt khác khâu 2 trượt tương đối so với khâu

3 nên:

Trong đó aA2 đã xác định hoàn toàn ar

A3/A2 có phương // O2A, giá trị chưa biết, ak

A3/ A2 có chiều thuận theo chiều VA3/A2 quay đi 900 theo chiều ω3 giá trị: ak

Vậy ta có :

Phương trình 4 còn 2 ẩn nên giải được bằng phương pháp hoạ đồ véctơ gia tốc Giá trị aB3 được xác định theo định lý đồng dạng thuận

O2A/O2B = Πa’3/Πb’3 =>Πb’3 =O2B.Πa’3/O2A

Vì khâu 3 nối với khâu 4 bằng khớp bản lề nên : aB3 = aB4

Mặt khác vì khâu 4 nối với khâu 5 bằng khớp tịnh tiến nên ta có :

Trong đó aB4 đã xác định hoàn toàn , ar

B5/B4 có phương theo phương thẳng đứng giá trị chưa xác định , ak

B5/B4 = 0 (do ω4 = 0) Khâu 5 chuyển động tịnh tiến theo phương

0

) 1 (

2 / 3 2

/ 3 2

r A

A

k A

a  =  +  + 

) 3 (

2 / 3 2

/ 3 2

3 3

t A

n

) 4 (

4 / 5 4

/ 5 4

r B

B

k B

Trang 11

ngang

Phương trình này còn hai ẩn nên giải được bằng hoạ đồ gia tốc

b, Cách vẽ hoạ đồ gia tốc:

Ta chọn tỷ lệ xích gia tốc µa = ω12 µL =(40,82)2 0,0025 = 4,166 ( m/mms2)

Tính các đoạn biểu diễn: πa’1,2 là đoạn biểu diễn véctơ gia tốc aA1,2 nên :

πa’1,2 =.O1A ; a’k là đoạn biểu diễn ak

A3/A2 nên : a’k = 2ω3.a2a3 ; πn’ là đoạn biểu diễn của an

A3 nên : πn’ = ω32 LO2A /µa Đoạn πb’4 là đoạn biểu diễn của aB4 có giá trị bằng với aB3 Đoạn πb’5 là đoạn biểu diễn của a B5

Chọn π làm gốc hoạ đồ, từ π vẽ πa’1,2 biểu thị véctơ gia tốc aA1,2 (πa’1,2// O1A) từ a’2

O2A ) khi đó ∆’cắt ∆ tại a’3 nối πa’3 biểu thị aA3 Gia tốc aB3 được xác định theo định

lý đồng dạng thuận của hoạ đồ gia tốc

Ta có b’4≡ b’3.Từ b4’ kẻ đường thẳng d theo phương thẳng đứng cắt đường thẳng d’ theo phương ngang tạI b4’ đường thẳng πb5’ biểu thị gia tốc aB5

*, Xác định gia tốc trọng tâm các khâu:

Gia tốc trọng tâm S3 : ta có S3 là trọng tâm của khâu 3 nên : πs’3 = πa’3 / 2

Trang 12

Gia tốc trọng tâm S4 : ta có khâu 4 chuyển động tịnh tiến nên : πs’4 = πb’4

Gia tốc trọng tâm S5 : vì khâu 5 chuyển động tịnh tiến nên : πs’5 = πb’5

1 Phương pháp chung để vẽ hoạ đồ :

Cơ sở để giải là nguyên lý Đalămbe :Khi ta thêm vào các lực quán tính ta sẽ lập được phương trình cân bằng lực của các khâu,các cơ cấu và máy.Dựa vào các phương trình cân bằng lực này,bằng phương pháp vẽ đa giác lực ta giải ra được các lực chưa biết,đó là áp lực tại các khớp động Cuối cùng còn lại khâu dẫn ta sẽ tính được mômen cân bằng

a) Ngoại lực tác dụg lên cơ cấu gồm :

- Lực cản kỹ thuật PC (có ích) đặt tại khâu 5

- Trọng lượng các khâu G1,G3 ,G4 ,G5 đặt tại trọng tâm các khâu ( riêng khâu 5 thì G5 đạt tại S5 với LCS5 = 300 (mm)

- Lực quán tính các khâu :

+) Lực quán tính của Culits 3 có trị số : Pqt3= m3 as’3 đặt tại tâm va đập

K3 , K3 được xác định theo cách tính sau

LO2K3 = LO2S3 + LS3K3 = LO2B / 2 + LO2B / 6 =

R54) ,R23 tạI B ,R12 (R21) tại khớp quay A,phản lực R01 tại khớp quay O Cơ cấu đang xét có 1 bậc tự do và gồm 2 nhóm loại 2:là ( 4-5) , (2-3) , khâu dẫn 1

PC = 1900 N ;

2

Trang 13

Lực cản kỹ thuật đặt tại khâu 5

Trọng lượng các khâu G3 , G4 ,G5 đặt tại trọng tâm các khâu, đặt mômen quán tính tạI trọng tâm S của các khâu tách cơ cấu thành các nhóm át xua : (4-5) , (2-3) và bắt đầu

từ nhóm (4-5)

Tách nhóm Axua 4-5 , đặt các lực Pc ,G5, Pq5,G4, Pq4,kẻ phương R05 ,áp lực khớp động Vậy phương trình lực của nhóm 4-5 là :

Phương trình có 3 ẩn chưa giảI được ta phảI khử ẩn bằng cách tách riêng khâu 5 :

3

0 34 4 4 5 05

R 05

P c

Trang 14

Ta có phương trình lực cho khâu 5:

Phương trình lực còn hai ẩn ta giảI được bằng phương pháp vẽ Chọn tỉ lệ µP = 80 (N/mm).Vẽ hoạ đồ lực và ta xác định được R05 ,R45

R05 = ed µP = G5 =784,8 (N/mm)

R45 = de µP = 247,25.80 =19780 (N/mm)

Để xác định R34 ta dựa vào phương trình cân bằng lực riêng của khâu 4

Phương trình lực còn hai ẩn ta giảI được bằng phương pháp vẽ Chọn tỉ lệ µP = 80 (N/mm).Vẽ hoạ đồ lực và ta xác định được R34

R34 = da µP = 275.80 = 22000 (N)

Tiếp tục tách nhóm Axua 2-3 Các lực tác động vào các khâu của nhóm gồm : R12 ,

R03 ,R43 ,G3 ,Pq3 Ta viết được phương trình lực của khâu 2-3

Ta cóR12 , R03 chưa biết cả trị số và phương nên Phương trình lực còn 4 ẩn Ta khử ẩn

số bằng cách tách con trượt 2 ra , con trượt 2 chịu tác dụng của lực R12 và R32 đã biết phương nên ta xác định được phương của R12 là vuông góc với O2A đi qua A

4

0 45 5

4

R q  

0 43 3 03 3

Trang 15

R12 được xác định từ phương trình cân bằng mômen của khâu 2-3 :

R43.H2 + R12.O2A + Pq3.H1 + G3.H = 0

R12

=-2 0

2 43 1 3

3

A

H R H q P H

Tính mô men cân bằng trên khâu dẫn bằng phương pháp đòn jucopki:

Cách làm xoay hoạ đồ vận tốc đi 1 góc 900 đặt các lực vào các điểm tương 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 dương sau đó nhân với -µv/ω1 ta được mô men cân bằng

MCB=− ∑ ( + )

M V

h2 h1

Trang 16

=-0,0025.(- 330.8 - 98,1.19,14 - 1900.63,37 – 3717,56.42,8 – 2237,1.64,19 – 17880.63,37)

= 3901,71 Nm

b Phân tích lực tại vị trí số 10:

Ta cũng tiến hành như ở vị trí số 3 TạI vị trí 10 máy chạy không nên không có PC :

Tính lực quán tính và mômen lực quán tính:

Pqt5 = -m5aS5 = -33,64.447,93 = -15068,37 N

Pqt4 = -m4aS4 = -10.895,85 = -8958,5 N

Pqt3 = -m3aS3 = -33,64.888,13 = -71050,4 N

Đặt lực :

Lực cản kỹ thuật đặt tại khâu 5

Trọng lượng các khâu G3 , G4 ,G5 đặt tại trọng tâm các khâu, đặt mômen quán tính tại trọng tâm S của các khâu Tách cơ cấu thành các nhóm át xua : (4-5) , (2-3) và bắt đầu

từ nhóm (4-5)

Tách nhóm Axua 4-5 , đặt các lực G5, Pq5,G4, Pq4,kẻ phương R05 ,áp lực khớp động Vậy phương trình lực của nhóm 4-5 là :

Phương trình có 3 ẩn chưa giảI được ta phảI khử ẩn bằng cách tách riêng khâu 5 :

Ta có phương trình lực cho khâu 5:

Phương trình lực còn hai ẩn ta giảI được bằng phương pháp vẽ Chọn tỉ lệ µP = 200 (N/mm).Vẽ hoạ đồ lực và ta xác định được R05 ,R45

R05 = 784,8 (N/mm)

R45 =71050,4 (N/mm)

Để xác định R34 ta dựa vào phương trình cân bằng lực riêng của khâu 4

Phương trình lực còn hai ẩn ta giảI được bằng phương pháp vẽ Vẽ hoạ đồ lực và ta xác định được R34

R34 = 79932,66(N)

Tiếp tục tách nhóm Axua 2-3 Các lực tác động vào các khâu của nhóm gồm : R12 ,

R03 ,R43 ,G3 ,Pq3 Ta viết được phương trình lực của khâu 2-3

Phương trình cân bằng mômen của khâu 2-3 :

6

0 34 4 4 5 05

5 +R +G +P +G +R =

0

34 4

03 3

12 +P +R +G +R =

0 45 5 05

5 +R +G +R =

Trang 17

R43.H2 + R12.O2A + Pq3.H1 + G3.H = 0

R12 = 185756,54 N

Vẽ đa giác lực ta suy được R03

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:

1

= - µv/ω1 (-G3.h1 –G4.h2 - Pq3 h3- Pq4 h4 – Pq5.h5)

=-0,0025.(- 330.16,27 - 98,1.32,55 – 15068,37.91,88 – 8958,5.144,59 –71050,4.150,14)

Trang 18

Nhận xét : tính mô men cân bằng theo hai phương pháp thì không chênh lệch nhau nhiều lắm

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 :

kỹ thuật Pc tại b5 sau đó lấy mô men vơi 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 chết ta tính mômen cản cho hai trường hợp là có lực cản PC và không có PC

Trang 19

Ta có bảng trị số mô men cản thay thế:

b)vẽ đồ thị công A c , A đ và mô men phát động M đ

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

µA = µM µϕ H = 4 0,0349.70 = 9,772 (mm Nm)

Phương pháp tích phân:

Trên trục hoành của đồ thị Mctt chia làm 16 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,a10,a11,a12,a13,a14,a15,a16 trên đường cong Mctt Lấy một điểm H

9

Tiêu đề	Máy Bào Loại 3
Người hướng dẫn	Trưởng ĐHKTCN - Khoa Cơ Khí
Trường học	Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp
Chuyên ngành	Nguyên Lý Máy - Chi Tiết Máy
Thể loại	Đồ án

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	695 KB