Thuyet minh do an nguyen ly may

Thùc hiÖn c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ chuÈn bÞ cho ®Êt n­íc b­íc nh÷ng b­íc ®i v÷ng ch¾c sang mét thiªn niªn kØ míi víi mét nÒn c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i, kinh tÕ ph¸t triÓn, trong ®ã c«ng nghiÖp nÆng ®ãng vai trß rÊt quan träng trong sù ph¸t triÓn ®ã. 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 .

Lời 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 bớc 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 QÚY 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”

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 QÚY 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 O 1 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

Xếp 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

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 O 2 xy bất kì, từ O 2 ta lấy một điểm O 1

theo chiều dơng sao cho O 1 O 2 = 132.39 mm , từ O 1 dựng đờng tròn bán kính O 1 A = 70 mm (với O 1 A 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 O 2 B = 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

 1 có chiều ngợc chiều kim đồng hồ

Ta có khâu 1 nối với khâu 2 bằng khớp bản lề nên:

- V A2 hoàn toàn biết

- V A3 vận tốc tuyệt đối khâu 3có +phơng vuông góc O 2 A

+Trị số cha biết

khâu 2 tại A, có +Phơng song song O 2 A

+Trị số cha biết

Phơng trình (1) có 2 ẩn là trị số của V A3 và của V A3A2 nên ta

V B4 ta hoàn toàn biết

V C4B4 là vận tốc tơng đối của điểm B với điểm C trên khâu4

-Chọn 1 điểm P bất kì làm gốc hoạ đồ.

-Tính các đoạn biểu diễn các vận tốc.

V A1 =  1 *O 1 A* L =Pa 1 * V

V A3A2 =a 2 a 3 * V đoạn biểu diễn là a 2 a 3

V A3 = Pa 3 * V đoạn biểu diễn là Pa 3

V B3 đợc tính nh trên

V C3 = Pc 3 * V đoạn biểu diễn là Pc 3

V C3B3 =c 3 b 3 * V đoạn biểu diễn là C 3 B 3

Từ P dựng Pa 1 song song với O 1 A vì a 1 =a 2

Từ mút Pa 1 kẻ phơng của V A3A2 , từ P kẻ phơng của V A3 chúng cắt nhau tại 1 điểm ta tìm đợc đoạn biểu diễn a a và Pa Từ P

dựng Pb 3 cùng phơng nhng ngựoc chiều với Pa 3 , từ mút Pb 3 dựng

ph-ơng của V B3C3 Từ gốc P ta dựng phơng của V C3 Cả 2 phơng cắt nhau tại một điểm từ đó ta đợc các đoạn biểu diễn Pc 3 , b 3 c 3

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 :

Bằng phơng pháp đồng dạng thuận ta có:

=  ’ b3 = Tại điểm B có a B3 = a B4

Trên khâu 4 có mối quan hệ giữa gia tốc 2 điểm B & C là:

a = 1 *  L =1,045 m/mm.s 2

Để vẽ đợc hoạ đồ gia tốc ta đi xác định độ dài các đoạn biểu diễn:

=  2 * = * a  = * = O 1 A

Với là đoạ biểu diễn véctơ gia tốc

Ta có:

= 2 *  3 * V =a’ 2 a’ 3 *  a

 a’ 2 a’ 3 = = -Đoạn biểu diễn và là a’ 2 a’ 3 và sẽ đợc xác định trên hoạ đồ gia tốc.

-Đoạn biểu diễn gia tốc đợc xác định theo quy tắc tam giác đồng dạng.

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 O 2 :  3 =

-Khâu 4 chuyển động song phẳng  4  0 ;  4 =

-Khâu 5 chuyển động song phẳng nên  5 = 0.

Cách dựng hoạ đồ gia tốc.

Chọn  làm gốc toạ độ, dựng đoạn biểu diễn gia tốc của

là có phơng song song với O 1 A hớng từ A đến O 1 , từ mút của

dựng véctơ với đoạn biểu diễn là a’ 2 a’ 3 có phơng chiều là

ph-ơng chiều của quay đi một góc 90 0 theo chiều  1 , từ mút của a’ 2 a’ 3 ta dựng phơng của Từ  dựng phơng của Hai phơng này cắt nhau tại một điểm, vậy ta tìm đợc a’ 2 a’ 3 và

Một cách tơng tự từ , dựng lân lợt ta cũng tìm đợc c’ 4 b’ 4

và

Đối với trờng hợp phức tạp của gia tốc ta chỉ chọn 2 điểm là

vị trí 3 và vị trí 11 làm ví dụ điển hình.

Díi ®©y lµ b¶ng sè liÖu cô thÓ cña hai vÞ trÝ trªn:

Phần 3 Phân Tích Lực

Ta tiến hành phân tích áp lực khớp động cho cơ cấu tại 2 vị trí làm việc đó là vị trí 3 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 tơng tự nhau nên ta chỉ tiến hành cho một vị trí 3 (riêng vị trí 11 không có lực cản p c ).

- Đã cho: G=ql; G 2 =0; G 5 =6G 4 ; j S =(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 điểm B.

Đặt lực :

Lực cản kỹ thuật đặt tại khâu 5

Trọng lợng các khâu G 3 , G 2 , G 4 , G 5 đặt tại trọng tâm các khâu, Khối lợng các khâu : m 2 ;m 3 ;m 4 ;m 5

Lực quán tính :

+ Xác định

dấu “-”chứng tỏ có chiều ngợc với chiều a S5 Mặt khác ta có : a s5 = a C5 = 16,9 (m/s 2 )

Lực quán tính của thanh truyền BC (do chuyển động song phẳng):P q4 có trị số

P qt 4 =m 4 a s’4 = m 4 Ps 4  a = 5,672 20.07 1.045 = 118,96 (N) Đặt tại tâm va đập T là giao điểm giữa đờng thẳng kẻ qua K

và song song với véc tơ s’ 2 trên hoạ đồ gia tốc và đờng thẳng kẻ qua s 2 song song với véc tơ b’

Cách xác định tâm va đập K:

Chọn đIểm B làm cực

BK 4 = BS 4 + =

= + = + = 84,43 mm Xác định áp lực khớp động :

Tiếp tục tách nhóm Axua 2-3

Có P qt3 = m 3 a s3 = m 3  s3  a = 14,07(N) đặt trên  tâm va đập K (xác định theo công thức đã có ở trên) của khâu 3 cách 0 2 khoảng

0 2 K =35,2 (mm)

và 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 R 32 và R 12 cân băng nhau trên khâu 3 con trợt 2 tác dụng vào một lực R 32 =R 12 để xác định R 32 ta lấy mômen đối với 0 2

Ta có R 03 = 3779,9(N)

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

K T

(291,24+219,84).62,49-NhËn xÐt : tÝnh m« men c©n b»ng theo hai ph¬ng ph¸p th× kh«ng chªnh lÖch nhau nhiÒu l¾m

VÞ trÝ 2 sai lÖch lµ .100 0 / 0 =5,24 0 / 0

VÞ trÝ 10 sai lÖch lµ .100 0 / 0 =4,9 0 / 0

LËp b¶ng:

34 ta cần tìm

- Vẽ cho nhóm 2-3 :

Đầu tiên vẽ véc tơ R 43 sau đó R 23 , G 3 ,P q3 nối điểm đầu và

điếm cuối ta đơc giá trị cần tìm

IV) bánh đà.

1)Tính mô men cản thay thế

a)vẽ biểu đồ mô men thay thế

Tính mô men cản thay thế theo phơng pháp đòn jucopky ta xoay 9 vị trí hoạ đồ vận tốc của cơ cấu theo chiều 1 1 góc 90 ,sau đó đặt trọng lực của các khâu G 1 , G 2 , G 3 , G 4 , G 5 vào trọng tâm các đoạn trên hoạ đồ vận tốc ,đặt lực cản kỹ thuật P c tại C sau đó lấy mô men với gốc hoạ đồ P ta đợc :

Vẽ đồ thị M c tt ,từ các giá trị ta tìm đợc

Trục tung biểu thị M c tt với tỷ lệ xích  M = 0,4

Ta có bảng đoạn biểu diễn của M ctt

Trục hoành biểu thị góc quay với tỷ lệ xích   = 0,025

Ta có bảng giá trị biểu diễn góc và giá trị thực của góc :

A =  M   H = 0,025*0,4*60 = 0,6

Phơng pháp tích phân đồ thị :

Trên đồ thị M ctt trên trục hoành ta lần lợt lấy các điển

a 1 ,a 2 ,a 3 ,a 4 ,a 5 ,a 6 ,a 7 ,a 8 ,a 9 ,a 10 là trung điển các đoạn 1.2 , 2.3 , 3.4 , 4.5 , 5.6 , 6.7 , 7.8 , 8.9 , 9.10 , 10.11 , 11.1 từ các điểm

a 1 ,a 2 ,a 3 ,a 4 ,a 5 ,a 6 ,a 7 ,a 8 ,a 9 ,a 10 dóng các đờng thẳng song song với trục tung cắt đồ thị M ctt tại các điểm a 1 , ,a 2 , ,a 3 , ,a 4 , ,a 5 , ,a 6 , ,a 7 , ,a 8 , ,a 9 , ,a 10 , từ các điểm này ta dóng song song với trục hoành cắt trục tung tại các

điểm b 1 ,b 2 ,b 3 ,b 4 ,b 5 ,b 6 ,b 7 ,b 8 ,b 9 ,b 10 .Từ gốc toạ độ 1 ta lấy điểm P cách 1 một khoảng bằng H=60 mm vuông góc với trục tung và ngợc chiều vơí chiều dơng của  lần lợt nối P với

b 1 ,b 2 ,b 3 ,b 4 ,b 5 ,b 6 ,b 7 ,b 8 ,b 9 ,b 10 Trên biểu đồ vẽ A c cũng chia trục hoành

nh biểu đồ M c tt.Từ diểm gốc 1 và trong phạm vi khoảng chia đầu tiên ta vẽ một đoạn 1C 1 song song với Hb 1 cắt đờng thẳng đứng 2 tại C 1 và cứ làm nh thế ta đợc các điểm C 2 ,C 3 ,C 4 ,C 5 ,C 6 ,C 7 ,C 8 ,C 9 ,C 10 Nối các điểm C 1 , C 2 ,C 3 ,C 4 ,C 5 ,C 6 ,C 7 ,C 8 ,C 9 ,C 10 ta đợc đồ thị của A c =f() khi đã đợc đồ thị A c =f() ta đi xác định đồ thị A d bằng cách: Nối điểm đầu và điểm cuối của đồ thị công cản A c =f() ta đợc

đồ thị công phát động A đ =f() vì rằng mô men động thay thế

là hằng số :M đ =const (cha biết trị số mô men động ) Nhng công của mô men thay đổi và bằng :

A đ =

Sau một chu kỳ làm việc của máy , công động bằng công cản:

A đ =A c

Vì vậy đờng thẳng A đ =f() sẽ nối điểm đầu và điểm cuối

đờng cong A c =f() (ở đầu và ở cuối chu kỳ A đ =A c ).

Trị số của mô men phát động xác định bằng cách vi phân đồ thị.

A đ =f()

Muốn thế ,từ điểm p của đồ thị M=f( ) ta kẻ tia song song với đờng thẳng A đ = f() tới cắt trục tung tai M Tung độ sẽ biểu thị mô men phát động M đ với tỷ lệ xích  M

c)Xây dựng đồ thị đồ thị E = f():

E = A = A đ + A c

Bằng cách cộng đại số đồ thị A đ và A c ta đợc đồ thị E với chú

ý chiều của E là chiều của A d Xây dựng đồ thị E = f() với tỷ

Biến đổi  = = v ta đợc :

Jtt= (m 1 ps 1 +m 2 ps 2 +m 3 ps 3 +m 4 ps 4 +m 5 ps 5

+J s1 ( ) 2 +J s3 ( ) 2 +J s4 ( ) 2L 2

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 ()

Lập hệ trục toạ độ với tỷ lệ xích  J = 0,0014 kg.m 2 /mm  = 0,0025 rad/mm

Vị trí 1 2 3 4 5 Giá trị thực (Jtt) 0,0016 0,023 0,033 0,06 0,057

Vẽ đồ thị Jtt=f() xây dựng hệ trục với trục Jtt là trục lằm ngang trục  là trục thẳng đứng trên trục  ta cũng chia ra những khoảng cách nh ta đã chia trên các đồ thị Mctt Ađ E Tìm đợc điểm có toạ độ tơng ứng ,nối những điểm đó lại ta đợc đồ thị Jtt.

Trên đồ thị E và Jtt từ các điểm tơng ứng dóng các đờng thẳng song song với trục  chúng căt nhau tại điểm tơng ứng nối những

điểm lại ta đợc đờng cong vittenbao lằm trong hệ trục với trục lằm ngang là trục J trục thẳng đứng là trục  vậy ta đã xây dựng đơc

đờng cong vittenbao.

Cuối cùng ta tính đợc mômen quán tính của vô lăng :

J d = = =5466,67 (kg.m 2 )

Chọn đờng kính bánh đà là D = 0,7 (m) khối lợng của bánh đà là:

R 02 = R 2 *cos = 84.572 (mm)

* B¸n kÝnh vßng ch©n:

R i1 = R 1 – m *(f”-  1 ) = 34.785 (mm)

Cặp bánh răng thiết kế thoả mãn các điều kiện ăn khớp

đều vì các cặp biên dạng đối tiếp của hai bánh răng liên tục

kế tiếp nhau, vào khớp trên đờng ăn khớp N1N2.

Ăn khớp trùng vì  >1,1 nên có ít nhất hai đôi răng vào khớp trên đoạn ăn khớp thực ab.

Cặp bánh răng thiết kế có tỉ số truyền không đổi.

R e2 97.965 320.15 Bán kính vòng chân R i1 34.785 113.68

Chiều dầy răng trên vòng chia S S 1 2 9.984 8.932 32.63 29.19

N 2 tiếp xúc với hai vòng tròn cơ sở.

Để vẽ đờng thân khai của đờng tròn, ta đặt trên vòng tròn cơ sở bánh 1 từ điểm N 1 một cung N 1 P' có chiều dài bằng chiều dài

N 1 P Chia N 1 P thành 4 phần bằng nhau N 1 B = BC = CD = DP từ B vẽ cung tròn bán kính BP cho cắt vòng tròn cơ sở tại P' lúc này N 1 P' =

N 1 P Sau đó lại chia đoạn PN 1 thành một số phần tuỳ ý bằng nhau P1=12=23= Trên đờng thẳng PN 1 về phía ngoài điểm N 1 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.

tuyến với vòng cơ sở R o1 Các pháp tuyến này cắt R L1 tại a 1 b 1 Cung

a 1 b 1 là cung ăn khớp trên vòng tròn lăn của bánh 1.

Tơng tự xác định đợc cung a 2 b 2 là cung ăn khớp trên vòng lăn của bánh răng số 2.

4 Xác định hệ số trợt tơng đối.

Đồ thị đờng cong trợt: Khi hai bánh răng làm việc, các cặp biên dạng

đối tiếp vừa lăn vừa trợt với nhau trên đoạn làm việc của biên dạng răng Sự trợt tơng đối

này là hiện tợng trợt biên dạng răng Để đánh giá sự trợt tại từng thời điểm trên biên dạng làm việc của cạnh răng ngời ta đa ra hệ

số trợt tơng đối  1 và  1 Ta có  1 = 1- i 21 (N 2 K/N 1 K) ;  2 = 1-

i 12 (N 1 K/N 2 K)

Trong đó :

N 1 K là khoảng cách từ tiếp điểm N 1 đến tiếp điểm ăn khớp,

N 2 K là khoảng cách từ tiếp điểm N 2 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