Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Cơ cấu máy xọc có thanh truyền
Học viện kỹ thuật quân sự Khoa Cơ Khí - Bộ MôN Cơ Học MáY ---oOo--- Thuyết minh đồ án môn học Giáo viên hớng dẫn : Ts. Nguyễn Đức Chấn Học viên thực hiện : NGUYễN VĂN THắNG Lớp : XE MáY CÔNG BINH _ CƠ 39B Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy hà nội 06/2006 Bản thuyết minh Chủ đề : cơ cấu máy xọc có thanh truyền. đề số : 8_Phong án 1.A.1.7 Nội dung Các số liệu cho trớc: - Số vòng quay của khâu dẫn: n AO2 =100 (vòng/phút) - Hành trình của dao xọc : H =100 (mm) - Khối lợng khâu 3: m 3 =16 (kg) - Mô men quán tính đối với trục đi qua trọng tâm khâu 3: J s3 =0,14 (kgm 2 ) - Khối lợng khâu 4: m 4 = 2 ( kg) - Mô men quán tính đối với trục đi qua trọng tâm khâu 4: J s4 =0,002(kgm 2 ) - Góc truyền động cực tiểu: min = 50 0 - Góc quay của cam tơng ứng với các đoạn đi xa, đứng xa và về gần là: +) đ =60 o +) x =0 0 +) v =60 o - lực cản kỹ thuật P= )(44011.40. Nl p == à Phần 2.1 tìm hiểu đề bài và sự hoạt động của cơ cấu Máy xọc gồm có 3 cơ cấu cơ bản : + Cơ cấu thanh phẳng , khớp phẳng. + Cơ cấu bánh răng. + Cơ cấu cam. Hoạt động : Dẫn động từ động cơ vào bánh răng Z 4 của hệ vi sai làm bánh răng Z 5 quay, con trợt A đợc gắn vào bánh răng Z 5 bằng khớp loại 5. Chuyển động quay của bánh răng Z 5 gây chuyển động lắc cho culit O 3 B, chuyển động lắc của culit O 3 B thông qua thanh truyền BC làm cho dao xọc Dy chuyển động lên xuống. Thông qua cơ cấu cam tạo chuyển động tịnh tiến của bàn trợt đa phôi vào ra theo hành trình của dao xọc. 2 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Phần 2.2 phân tích cấu trúc cơ cấu thanh phẳng toàn khớp thấp 1- Sơ đồ động học của cơ cấu: ` 2- Khảo sát cơ cấu thanh phẳng khớp phẳng: a- Tính số bậc tự do của cơ cấu: Ta có: n= 5 với 0 _ giá. 1 _ tay quay O 2 A. 2 _ con trợt. 3 _ cần lắc O 3 B. 4 _ thanh truyền BC. 5 _ dao xọc. Cơ cấu có 7 khớp loại 5 P 5 = 7 ; Các khớp cụ thể nh sau : O 2 : Khớp quay nối tay quay O 2 A với giá. A 1 : Khớp quay nối tay quay O 2 A với con trợt A. A 2 : Khớp tịnh tiến giữa con trợt với culit O 3 B. O 3 : Khớp quay nối culit với giá. B : Khớp quay nối culit với thanh truyền BC. C : Khớp quay nối thanh tuyền BC với dao xọc. 3 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy D : Khớp tịnh tiến nối dao xọc với giá. Số khớp cao P 4 = 0 và W t = R t = 0. Ta có số bậc tựu do của cơ cấu : W = 3n (2P 5 + P 4 R t ) W t W = 3.5 (2.7 + 0 0 ) 0 W = 1. Vậy số bậc tự do của cơ cấu là :1 b- Xếp hạng cơ cấu : Vì cơ cấu có 3 khâu nối giá bằng khớp loại 5 nên ta có 3 cách chọn khâu dẫn chọn 1 làm khâu dẫn: Tách nhóm 1 : gồm khâu 5, 4 khớp (D, C, B ); Tách nhóm 2 : gồm khâu 3, 2 khớp (O 3 , A 1 , A 2 ); Vậy : Cơ cấu = Khâu 1 + 5, 4 khớp (D, C, B ) + khâu 3, 2 khớp (O 3 , A 1 , A 2 ). Cơ cấu hạng 2 với 1 là khâu dẫn. chọn 3 làm khâu dẫn : Tách nhóm 1: Khâu 1, 2 Khớp ( O 2 , A 1 , A 2 ); Tách nhóm 2: Khâu 5, 4 Khớp(D, C, B ); 4 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Vậy:Cơ cấu = Khâu 3+ Khâu 1, 2 Khớp (O 2 , A 1 , A 2 )+Khâu 5, 4 Khớp(D, C, B ). Cơ cấu hạng 2 với 3 là khâu dẫn. Chọn 5 làm khâu dần : Tách nhóm 1 :Khâu 1, 2 khớp (O 2 ,A 1 , A 2 ) ; Tách nhóm 2 :Khâu 3, 4 khớp (O 2 ,B, C ); 5 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Vậy: Cơ cấu=Khâu5+Khâu1, 2 khớp(O 2 ,A 1 , A 2 )+ Khâu3, 4 khớp(O 2 ,B, C ) Cơ cấu hạng 2 với 5 là khâu dẫn. Vậy với cả 3 cách chọn khâu dẫn trên ta đều đợc cơ cấu loại 2. Phần 2.3 tổng hợp cơ cấu thanh phẳng toàn khớp thấp Ta có : k = 2 mặt khác lại có k = + 180 180 o o = 180. 1 1 + k k = 180. 12 12 + = 60 o ; Từ hình vẽ ta có: L O2A = l O3O2 . sin 2 =150.sin30 = 75 (mm); L O3B = 2 sin2 H = 30sin2 100 = 100 (mm); l l BO BC 3 = 1 L BC = l O3B = 100 (mm); 6 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Tìm vị trí khâu 5: Từ hình vẽ ta có khâu 5 là trung điểm đoạn HI. Khi đó ta có : L = 2 3 l BO .(1+cos 2 ) = 2 100 .(1+cos 30 ) = 93,3 (mm); L ợc đồ cơ cấu tại 12 vị trí đ ợc trình bày trong bản vẽ số 1 Phần 2.4 phân tích động học cơ cấu thanh phẳng toàn khớp thấp I- họa đồ vận tốc : Xét cơ cấu tại vị trí 1: Theo giả thiết ta có: n O2A = 100 ( vòng/ phút); O2A = 60 2.100 = 10,47 (rad ); Nhận xét: - Khâu 1 quay quanh O 2 . - Khâu 2 chuyển động phức tạp. - Khâu 3 lắc quanh O 3. - Khâu 4 chuyển động song phẳng. - Khâu 5 chuyển động qua lại theo phơng Dy. + Khâu 1 nối khâu 2 bằng khớp quay loại 5 nên ta có: V A1 = V A2 và a A1 = a A2 1 2 và 1 2 ; +Khâu 2 nối khâu 3 bằng khớp tịnh tiến ta có: V A2 V A3 và a A2 a A3 2 = 3 và 2 = 3 ; Theo quan hệ vận tốc áp dụng cho điểm A ta có : V A3 = V A2 + V A3A2 AB phơng V A1 // AB Theo 3 O 2 A chiều , giá trị (?) 3 . O 3 A (?) 1 .O 2 A 0,78525 m/s Phơng trình 2 ẩn GiảI đợc bằng cách vẽ Chọn P v bất kỳ và chọn à v = 0,02 mm ms 1 ; Biểu diễn vế phảI của phơng trình : Từ P v kẻ P a2 O 2 A có độ dài 39,26 (mm); Nh vậy 2Pva 2Va = 1Va ; Qua a 2 kẻ 1 // AB (phơng của V A3A2 ); 7 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Biểu diễn vế phải phơng trình: Từ P v kẻ 2 AB ( phơng của V A3 ) 1 2 = a 3 3Pva V A3 = 0 2 = 3 = 2 3 AO V = 0. Xác định vận tốc điểm B 3 , S 3 : Theo nguyên lý đồng dạng thuận ta có b 3 =s 3 =p v 3B V = 3S V =0. Xác định 4C V và 5C V : Xét khâu 4 chuyển động song phẳng, khi đó ta có: 4C V = 5C V + 44BC V theo khâu 5 theo 3 BC . chiều , giá trị O 3 B theo 4 (?) l O3B . 3 giá trị (?) Từ b 3 vẽ 3 BC , từ p v vẽ 4 theo phơng thẳng đứng 3 4 = c 4 , từ hình vẽ ta có c 4 =c 5 =s 4 =p v p v c 4 4C V = 0, p v s 4 4S V = 0, 4 = 0. (t ơng tự ta tiến hành với cácvị trí từ 1 ữ 12 xem hình vẽ trong các bản vẽ số 2, 3,4.) II- họa đồ gia tốc: Theo quan hệ gia tốc tên khâu 2 ta có: A a 3 = A a 2 + 23 AA c a + 2 3 A r A a A n a 3 + A t a 3 = A n a 2 + 23 AA c a + 2 3 A r A a chiều A 3 O 3 theo 3 chiều A 2 O 2 chiều V A3A2 / /A 3 O 3 2 3 .l O3A3 l O3A3 . 3 (?) l A2O2 . 2 1 quay 90 0 theo 2 (?) 8.22156 ms -2 2. 2 . V A3A2 chọn à a = 5 1 = 0.2 ms -2 /mm . Từ p a bất kỳ kẻ p a a 2 = 41.1078 mm theo phơng hớng từ A 2 O 2 . Từ a 2 vẽ c a2a3 theo phơng V A3A2 quay 90 0 theo chiều quay của 2 chiều dài bằng a v aa à à 322 .2 . Từ c a2a3 kẻ 1 // A 3 O 3 (phơng của 2 3 A r A a ). 8 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Từ p a kẻ p a n a3 theo phơng A 3 O 3 chiều dài bằng a lAO l à à 33 2 3 . Từ n A3 kẻ 2 A 3 O 3 (phơng của A t a 3 ) . khi đó ta có 1 2 = a 3. Theo hình vẽ ta có : 33 an a A t a 3 2 = 3 = a lAO a l an à à . 33 33 =63.288 s -2 . * Xác định a S3 : theo nguyên lý đồng dạng thuận từ hình vẽ ta có a S 3 = 7.9325 ms -2 . Mặt khác trong chuyển động song phẳng trên khâu 4 tao có: C a 4 = B a 4 + 44 BC a C a 4 = n a OB 33 + a t OB #3 + BC n a 4 3 + BC t a 4 3 // Dy B 3 O 3 O 3 B 3 // CB CB (?) 2 3 .l BO3 l BO3 . 3 2 4 .l BC 4 .l BC Từ p v kẻ p v n b3 .Từ n b3 kẻ n b3 b 3 p v n b3 ,từ b 3 kẻ n b3c4 //CB chiều dài bằng à à a l BC l 2 4 . Từ n b3c4 kẻ 3 CB (phơng của a t OB #3 ).Từ p v kẻ 4 theo phơng thẳng đứng. 3 4 = c 4 =c 5 . từ hình vẽ ta có c p v 5 C a 4 = a 5 = 7.26844 ms -2 . 4 = 31.7152 s -2 . Theo nguyên lý đồng dạng thuận ta có a S 4 = 5.6027 ms -2 . ( T ơng tự ta tiến hành với các vị trí từ 1 ữ 12 trình bày trong các bản vẽ 2, 3, 4). Theo các kết quả tính toán ta co bảng số liệu sau: ĐL VT 3 (s -1 ) 4 (s -1 ) V S3 (ms -1 ) V S4 (ms -1 ) V 5 (ms -1 ) 3 (s -2 ) 4 (s -2 ) 3S a (ms -2 ) 4S a (ms -2 ) 5 a (ms -2 ) 1 0 0 0 0 0 63.288 -31.715 7.933 5.6027 7.2684 2 2.105 - 0.946 0.262 0.192 0.184 23.760 -6.7018 3.0213 2.334 2.296 3 2.9858 - 0.984 0.373 0.287 0.283 11.71 4.569 1.84 1.42 1.394 4 3.123 -0.54 0.39 0.312 0.329 4.718 10.4 1.42 0.862 0.714 5 3.49 0 0.436 0.349 0.34 0 12.18 1.53 0.609 0 6 3.123 0.54 0.39 0.312 0.329 -4.718 10.4 1.42 0.862 -0.714 7 2.983 0.984 0.373 0.284 0.283 -11.71 4.569 1.84 1.43 -1.394 8 2.105 0.946 0.262 0.192 0.184 -23.76 -6.7018 3.0213 2.334 -2.296 9 0 0 0 0 0 -63.288 -31.715 7.933 5.603 -7.268 10 -4.99 -2.014 0.624 0.469 -0.46 -139.36 -33.365 17.42 13.448 -12.41 9 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy 11 -10.47 0 1.31 1.05 -1.05 0 109.85 11.06 5.49 0.736 12 -4.99 2.014 0.624 0.469 -0.46 139.36 -33.365 17.42 13.448 12.41 PHầN 2.5 phân tích lực học cơ cấu tại hai vị trí : A- vị trí 1. 1/ Xác định lực công nghệ : Từ biểu đồ Cn P = Cn P (s) ta thấy lực cản chỉ tác động trên khâu 5 ở các vị trí từ 2 đến 8 và ở tất cả vị trí đó đều bằng hằng số. Tọa độ điểm đặt lực trên khâu 5 theo phơng thẳng đứng cách phơng xọc đi qua C một khoảng là c =120(mm) có giá trị bằng: P= p à .h=40.11=440(N) Trong đó h- là khoảng đo đợc trên đồ thị (P,H) Trong máy xọc đây chính là lực cản tác dụng lên đầu dao xọc Để giả bài toán phân tích lực trớc tiên ta nhận thấy rằng theo nh phân tích cấu trúc cơ cấu nếu chọn khâu 1 lầm khâu dẫn thì ta có : Cơ cấu =khâu dẫn 1 + nhóm 4,5(D,C,B) + nhóm 2,3 (O 3 ,A 2 ,A 3 ) Cơ cấu đã cho là cơ cấu hạng 2 2/ Xác định áp lực khớp động và lực cân bằng khâu dẫn : Thứ tự tính toán bằng cách tách các nhóm axua (4, 5) và (2, 3). Tính nhóm xa khâu dẫn trớc, gần khâu dẫn sau: a/Trớc tiên ta tính lực cho nhóm (4,5). Sơ đồ các lực tác dụng lên nhóm (4, 5) nh hình vẽ. Gồm có ( , 05 N ),,,,,,,, 343444455 tnqtqtqt RRFMGFG ; ta có phơng trình: tnqtqtqt RRFMGFGN 34344445505 +++++++ = 0 ; (1) Trong đó: 05 N Vuông góc với phơng xọc Điểm đặt, độ lớn và chiều (?) 5 G === )(6.31381,9.32. // 55 NgmG Chieu CDPhuong 4 G === )(6,198,9.2. // 45 NgmG Chieu CDPhuong 5 G Có phơng cách CD một đoạn b =50(mm) 10 [...]... án Nguyên Lý Máy Chọn D = 1(m) ,suy ra M = 4.J d 4.10,756 = = 43,024(kg ) (bản vẽ số 9) 1 D2 Phần 2.7 tổng hợp cơ cấu cam phẳng d 1-lập sơ đồ chuyển động của cần: =f( ); d từ đồ thị d 2 d 2 Loại cam là cam cần lắc đáy con lăn, các số liệu bài toán tổng hợp cơ cấu cam đã cho d 2 trong đề bài Quy luật chuyển động của cần đợc cho ở dạng đồ thị d2 là dạng gia tốc không đổi Để tổng hơp cơ cấu cam ta phải... bán kinh nhỏ nhất rmin=29,0493(mm) ta có đợc bán kính con lăn sẽ bằng r=0,2r =6(mm) Từ bán kính con lăn ta vẽ biên dạng cam thực tế Nh vậy ta đã tổng hợp đợc cơ cấu cam thoã mãn có quy luật chuyển động của cần đã cho (xem bản vẽ số 11) phần 2- 8 tổng hợp cơ cấu bánh răng thân khai phẳng: Trớc hết ta tính toán các thông số của cặp bánh răng 4-5: với các thông của dao thanh răng f0 = 1 ; c0 = 0,25 ; 0 =200... từ N 05 đến C khi đó ta có tổng mo men với điểm C trên khâu 5 ta đợc X= ( Fqt 5 c G5 ).b N 05 = (232,589 313,6).0,05 = 1,4119( m) 2,8688 (Xem hình 1.2 bản vẽ số 7) 11 Nguyễn Văn Thắng b/ qt 3 (G3 , F Đồ án Nguyên Lý Máy Xét nhóm (2, 3) : ta có các lực tác dụng lên nhóm gồm có : qt n t , M 3 , R03 , R03 , R43 ) là hệ lực tơng đơng 0.hay ta có phơng trình: = 0 (3)trong đó G3 có phơng thẳng dứng hớng... 2.6 phân tích động lực học cơ cấu phẳng toàn khớp thấp Trớc hết, ta tính mômen quán tính thu gọn của cơ cấu theo công thức : v J t = mi ( Si ) 2 + J Si ( i ) 2 1 1 i =3 5 trong đó J Si : là mômen quán tính của khối tâm của khâu i mi : khối lợng của khâu i 15 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy v Si : vân tốc dài khối tâm của khâu i i : vận tốc góc của khâu dẫn ta có bảng giá trị của mômen... R có phơng dọc theo thanh AB đặt tại B Bây giờ trên nhóm 2,3 ta tách tiếp khâu 2 ra để xét cân bằng lc của khâu này Khâu này chịu n t tác dụng của 3 lực đó là : R12 , R12 va R32 ba lực đồng quy này muốn cân bằng thì bắt n t buộc thành phần R12 = 0 và R12 = R32 vậy R có phơng O3A Bây giờ ta xét riêng n t khâu 3 ta có : G3 + F3qt + M 3qt + R03 + R03 + R43 + R23 = 0.Lấy tổng momen đối với điểm A ta có: ... = 33,79990 Mặt khác theo đầu bài ta có hệ số truyền động không đều của máy là: = 1 max = tb (1 + ) = 10,47(1 + ) = 10,6794( s 1 ) 2 min 2.25 1 = tb (1 ) = 10,47(1 ) = 10,2606( s 1 ) 2 2.25 1 25 ,vậy ; (tb = 1) *Tính toán bánh đà: Từ biểu đồ E(J) ta xác địnhđợc giá trị của đoạn FN = 60,0042 (mm), gọi 0 là giao điểm của tiếp tuyến AF và tiếp tuyến BN, khi đó ta có đoạn 0 H trục tung là đoạn biểu... Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy n t bây giờ ta xét cả nhóm (4,5) ta có hệ ( N 05 , F5qt , G5 , G 4 , M 4qt , F4qt , R34 , R34 ) Còn 2 ẩn là n N 05 va R34 mới chỉ biết phơng Vậy ta dùng phơng pháp đa giác lực cho phơng trình (1) ta hoàn toàn có thể giải đợc hệ trên Chọn à P = 2,5 (N/mm), chọn một điểm a bất kì làm gốc đa giác lực ta biểu diễn các lực theo tỷ lệ xích Từ hoạ đồ ta có : n R34 = 58,4335 (N);... đồ M = M C () ta đợc biểu đồ AC = AC () :là công của lực cản có ích.Tỷ lệ xích àA của biểu đồ AC = AC () đợc chọn : MC = MC C à A = àM à OH = 0,3.0,0524.50 = 0,786( Nm ) mm Để đơn giản ,ta sử mômen lực phát động có trị số không đổi tại mọi vị trí của khâu dẫn trong một chu kỳ chuyển động bình ổn của máy và tổng công động và công cản của máy là bằng không.Quy luật của Ađ là tuyến tính,nên ta nối điểm... với vòng tròn cơ sở r04 trên đó đặt các đoạn 20 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy 11;221010 lần lợt bằng 1P;2P;3P10P Nối các điểm 1;28 ta đợc đờng thân khai biên dạng răng của bánh răng 4.Tơng tự ta cũng vẽ đợc đờng thân khai biên dạng răng của bánh răng 5 Ta vẽ góc lợn của răng nối liền đờng thân khai và đờng tròn chân răng có hai trờng hợp xảy ra ri r0 Đối với bánh răng 4 ta có ri 4 < r04... vẽ số 7) B/ Tại vị trí 7: 12 pv ( Fi ) =0 Nguyễn Văn Thắng Đồ án Nguyên Lý Máy Điểm cần chú ý tại vị trí 7 là có lực công nghệ (lực cản của đầu bào), a/ Trớc tiên ta tính lực cho nhóm 4,5 Sơ đồ các lực tác dụng lên nhóm (4, 5) nh hình vẽ qt n t G5 + G4 + M 4 + F4qt + R34 + R34 + N 05 Trong đó: N 05 =0 (1) Vuông góc với phơng xọc Điểm đặt, độ lớn và chiều (?) G5 Phuong // CD Chieu G = m g = 32.9,81