tính toán và thiết kế dụng cụ đo cơ khí phần nghìn milimét

Nhiệm vụ : Thiết kế môn học
1. Đầu đề thiết kế:
Tớnh toỏn v thit k dng c o c khớ phn nghỡn milimột
2.Các số liệu ban đầu:
Giới hạn đo l = 0 ữ 1mm
Giá trị chia một vạch chia C = 2àm
Đờng kính thang chia D = 50 mm
Khoảng cách giữa hai vạch chia =1,2mm
Sai số cho phép [] = 1 àm
Lực đo P
max
=1 ,5 N
Giới hạn thay đổi lực đo P = 0,6 N
Kích thớc dụng cụ L * B * H = 100 * 60 * 30
Sơ đồ nguyên lý cho trớc
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Giới thiệu nguyên lý làm việc
- Tính toán cơ cấu đòn theo điều kiện sai số lý thuyết nhỏ nhất
- Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng
- Tính toán lò xo lực và lò xo tóc
- Xác định sai số đo
5.Các bản vẽ (ghi rõ các loại bản vẽ và kích thớc bản vẽ )
- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý (A
1
).
- Bản vẽ kết cấu (A
0
).
- Bản vẽ chi tiết (A
4
).

LờI NóI ĐầU
Ngày nay do khoa học phát triển với trình độ cao nên các loại máy móc hiện đã
suất hiện ngày càng nhiều đặc biệt là trong vấn đề cơ khí chế tạo máy. Do áp
1
dụng đợc nhiều phơng pháp tiên tiến vào sản xuất để nâng cao năng suất lao
động cũng nh chất lợng sản phẩm. Do đó các chi tiết sản xuất ra rất đa dạng và
phong phú mặt khác các chiết máy đợc gia công với yêu cầu là phải đạt độ chính
xác nhất định. Đó là một yêu cầu hết sức quan trọng bởi vì độ chính xác của chi
tiết máy ảnh hởng trực tiếp tới chất lợng và tuổi thọ của toàn máy móc mặt khác
nó đánh giá sự phát triển của nền sản xuất công nghiệp chế tạo nói chung. Để
đáp ứng nhu cầu sản xuất cơ khí nhằm đạt đợc năng suất lao động ngày càng
cao. Để giải quyết vấn đề đó ngành Chế tạo máy nói chung và ngành Máy
chính xác nói riêng đã chế tạo ra nhiều máy móc và dụng cụ khác nhau có độ
chính xác và độ tin cậy cao nhằm mục đích để kiểm tra chất lợng của chi tiết
sau khi gia công (Kiểm tra đọ chính xác sau khi gia công).
Một trong những dụng cụ đó là đồng hồ so cơ khí phần nghìn milimét
(Đồng hồ so Mỉcômét). Đồng hồ so Mỉcômét có nhiệm vụ biến dịch chuyển
thẳng ở đầu đo thành dịch chuyển góc của kim chỉ thị.
Bằng những kiến thức đã tiếp thu đợc cùng với sự hớngdẫn nhiệt tình của thâỳ
giáo em đã nắm đợc phơng pháp thiết kế dụng cụ và thiết bị chính xác
Qua đó em đã tính toán thiết kế dụng cụ đo cơ khí phần nghìn milimét
Tính toán thiết kế các thông số hình học vá động học sao cho sai số hệ thống ảnh
hởng không lớn đến độ chính xác của phép đo
Dụng cụ đo phảI có khích thớc gọn nhẹ,thao tác dễ dàng

Phần thứ nhất: Sơ đồ nguyên lý và thuyết minh tóm tắt
1. Sơ đồ nguyên lý của đồng hồ so Micrômét có dạng nh hình vẽ.
2

z

3
6
10
9
8
7
5
4
z
2
2
1
2'
3
z
1

2. Thuyết minh tóm tắt nguyên lý làm việc của đồng hồ so.
Đồng hồ so cơ khí phần nghìn minimet dùng để đo với độ chính xác rất cao.
Khi thay đổi kích thớc đo làm cho trục đo 1 dịch chuyển theo .
Việc truyền chuyển động từ trục đo 1 tới kim chỉ thị 4 đợc thực hiện nhờ xích
động học gồm có:
- Cơ cấu sin 1-2.
- Cơ cấu cu lít có tay quay chủ động, đIểm tiếp xúc của đòn bẩy với bề mặt làm
việc của cu lít ở phía ngoài khoảng cách giữa hai trục quay 2-3.
- Bộ truyền bánh răng Z
1
Z
2
và Z

3
Z
4
. Kim chỉ thị 4 đợc gắn với bánh răng Z
4
, khi
kim chỉ thị 4 quay đi một vòng thì trên bảng chia phụ kim chỉ thị 5 quay đi một
vạch. Kim chỉ thị 5 đợc gắn với bánh răng Z
5
và ăn khớp với bánh răng Z
4
.
Sự khép kín lực của chuỗi động học đợc thực hiện nhờ lò xo xoắn acximét 6 và
lực đo đợc tạo thành bởi lò xo tạo áp lực 8.
Các cơ cấu đợc lắp trên bảng máy và đợc gắn trên vỏ 7. Việc đIều chỉnh cơ cấu
đợc thực hiện bởi chốt lệnh tâm đợc gắn trên đòn 2 và làm thay đổi chiều dài
đòn của cơ cấu sin và tấm gá. Do đó làm thay đổi vị trí góc của đòn 3 của cơ cấu
cu lít. Việc nâng hạ đầu đo 1 đợc thực hiện nhờ cơ cấu chêm 10 và thanh đẩy 9.
3









Phần thứ hai : Tính toán cơ cấu đòn theo điều kiện sai số nhỏ
nhất

1. Xác định hàm vị trí của cơ cấu.
Để tìm hàm vị trí của cơ cấu, tức là quan hệ giữa dịch chuyển của khâu
dẫn S (dịch chuyển của trục đo 1) và dịch chuyển của khâu bị dẫn S
bd
(dịch
chuyển của kim chỉ thị 3).
Xem hình vẽ dới đây.
Trong đó:
- r : Bán kính tay quay của cơ cấu sin.
- R : Bán kính đòn của cơ cấu cu lít.
- 1 : Khoảng cách giữa hai trục quay.
- : Góc quay của cơ cấu sin.
- : Góc quay của cơ cấu cu lít.
Xét cơ cấu sin ta có:
Theo công thức II 2 . (I/16)
Ta có: =arcsin
r
S
(1)

Xét cơ cấu cu lít:
Ta thấy cơ cấu cu lít có đòn bẩy chủ động, đIểm tiếp xúc ở phía ngoài khoảng
cách giữa hai trục quay.
Do đó theo công thức: II 25 (độ chính xác truyền động cơ cấu)
4

= arctg


cos

sin*
lR
l

+ (2)

Từ phơng trình (1) và phơng trình (2) ta có quan hệ giữa và nh sau:
= arctg


cos
sin*
lR
l

+ = arctg
r
S
r
S
R
r
S
l
arcsin
11
2
2
2
+

Khai triển biểu thức trên theo chuỗi Taylor ta có:
=
( ) ( )
*
1
*
3
1
1
*
2
1
*
1
3
3
3
32
++

+

r
S
R
R
R
R
r
S
R
R

Quan hệ gia dịch chuyển đầu kim S
bd
và dịch chuyển của trục đo S là:
S
bd
= L
k

. i
41.

Trong đó:
L
k
: Chiều dài của kim chỉ thị.
I
41
: Tỷ số truyền của các cặp bánh răng ăn khớp.
I
41
=
42
31
*
*
ZZ
ZZ

Vậy ta có:
S
bd
= L
k
*
42
31
*
*

ZZ
ZZ
* (3)

Vậy hàm vị trí của cơ cấu có dạng:
S
bd
=L
k
*
42
31
*
*
ZZ
ZZ
*
( ) ( )






+



+

*]
1
*
3
1
1
*
2
1
[*
1
3
3
3
3
2
2
r
S
R
R
R
R
r
S
R
R
5
Theo đề ra ta có S = [- 0.5 0.5] mà r >> S do đó ta có thể bỏ các thành
phần có số mũ lớn hơn 3 của biểu thức hàm vị trí của cơ cấu khai triển theo

chuỗi Taylor.
Vậy hàm vị trí của cơ cấu có dạng:
S
bd
=L
k
*
42
31
*
*
ZZ
ZZ
*
( ) ( )






+



+

*]
1
*

3
1
1
*
2
1
[*
1
3
3
3
3
2
2
r
S
R
R
R
R
r
S
R
R
(4)

2.Biểu thức sai số lý thuyết (Sai số sơ đồ) của cơ cấu:
Theo công thức II (I/10).
S
sd

= S
bd
S
0bd
(5)
Trong đó:
S
bd
: Chuyển vị của khâu bị dẫn thực hiện.
S
0bd
: Chuyển vị của khâu bị dẫn yêu cầu.
Theo đề ra ta có: = 1200 àm, C = 2 àm.
S
0bd
= K .S =
SSS
C
*600*
2
1200
*
==

(6)

Mặt khác ta có:
S
sd
= S

bd
S
0bd


S
bd
= L
k
*
42
31
*
*
ZZ
ZZ
*
( ) ( )






+



+

*]
1
*
3
1
1
*
2
1
[*
1
3
3
3
3
2
2
r
S
R
R
R
R
r
S
R
R
- 600*S (7)

Trong biểu thức của sai số sơ đồ ta chọn trớc các thông số sau đây:
- Chiều dài kim chỉ thị : L
k
- Bán kính đòn của cơ cấu cu lít : R
- Khoảng cách giữa hai trục quay : l
- Số răng của các bánh răng : Z
1
, Z
2
, Z
3
, Z
4.
Dựa vào số liệu cho trớc và tỷ số truyền giới hạn của bộ truyền bánh răng. Chọn
loại bánh răng ăn khớp thân khai vì có tỷ số truyền cố định không có dao động
gây sai số.
6
Giả sử ta chọn :
Tên gọi Ký hiệu Chỉ số Đơn vị
Bán kính kim L
k
25 Mm
Bán kính đòn của cơ cấu cu lít R 20 Mm
Khoảng cách giữa hai trục quay L 10 Mm
Số răng của các bánh răng
Z
1
240 Răng
Z

2
20 Răng
Z
3
100 Răng
Z
4
20 Răng
Thông số còn lại ta cần phải tính là bán kính tay quay của cơ cấu sin: r
3.Chọn kiểu đa thức Trebsép.
Qua biểu thức sai số sơ đồ của cơ cấu :
S
r
S
R
R
r
S
R
R
R
R
ZZ
ZZ
L
S
k
sd
600}**
3

1
*
2
1
*
1
{*
*
*
*
3
3
3
3
2
2
42
31
)1()1(









+

=


Ta thấy biểu thức sai số sơ đồ đối xứng lẻ và bằng 0 tại điểm giữa miền làm
việc.
(S
bd
= 0 khi S = 0) nên ta chọn kiểu đa thức Trebsép P
n
(x) với số bậc n = 3.
Tra bảng III 2 (I/63 - Độ chính xác truyền động cơ cấu)
P
n
(x) = P
3
(x) = x
3
- 0,75 . x
Miền làm việc của x là: x [-1, 1].
4. Giải bài toán theo phơng pháp nội suy:
Ta có: P(x) = X
3
0,75 X
X
1
= 0 ; X
2
= 0.866 ; X
3
=- 0.866

Giá trị dịch chuyển kim tại điểm X
23
là lớn nhất:
Ta có:
S = 0.866 * S
m
= 0.866 * 0.5 = 0.433 (mm).
Kết hợp với: R = 20 (mm)
L = 10 (mm)
Thay vào phơng trình sai số sơ đồ (7).
7
( )
S
r
S
lR
R
lR
R
r
S
lR
R
ZZ
ZZ
LS
ksd
*600}*])(*
3
1

*
2
1
[**
.
.
{*
3
3
3
2
2
42
31




+

=
Thay các số liệu vào biểu thức sai số sơ đồ ta có:
]
S
r
S
r
S
S
sd

600}*
1020
20
*
3
1
)
1020
20
(*
2
1
[*
1020
20
{
20*20
100*240
*25
3
3
3
2

+

=
Giải phơng trình
0)(
=
Ksd
SS
để tìm thông số r.
Một cách gần đúng (bỏ qua thành phần bậc 3 của r) ta có: r= 5,72958 (mm).
Thay r = 5,72958(mm) vào thành phần bậc 3 tính lại ta đợc giá trị của thông số
r:
r = 5,74599(mm)
Vậy ta lấy: r = 5,746(mm).
5. Xác định sai số sơ đồ lớn nhất (
max
sd
S
) và đánh giá kết quả.
Vì dùng phơng pháp nội suy nên điều kiện để đánh giá kết quả là:
[ ]
ữ
*)
5
2
3
2
(max
sd

S
Theo đề ra ta có:
[ ]
1
=
(
m
à
)
Thay các thông số cơ cấu vào biểu thức
SSiLSS
Ksd
*600)(*)(
41
=

Thay số và khảo sát giá trị của sai số sơ đồ trong miền làm việc của S
S = [-1 1]
Ta thấy giá trị lớn nhất tại 2 giá trị lớn nhất của S.
Vậy sai số sơ đồ lớn nhất là:

)4,06667,0()
5
2
3
2
(37997,0
max
ữ=ữ<=
sd

S
Tên gọi Ký hiệu Chỉ số Đơn vị
Bán kính kim L
k
25 mm
Bán kính đòn của cơ cấu cu lít R 20 mm
Khoảng cách giữa hai trục quay l 10 mm
Bán kính tay quay của cơ cấu sin r 5,746 mm
Số răng của các bánh răng
Z
1
240 răng
Z
2
20 răng
Z
3
100 răng
8
Z
4
20 răng

Phần thứ ba: Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng
Chọn tất cả các bánh răng trong cơ cấu là loại bánh răng ăn khớp thân khai.
Chọn mô đun của bánh răng là: m = 0,2 (mm). Theo công thức trong phần tính
toán bộ truyền bánh răng Chi tiết máy ta có.
Bớc răng trên vòng chia của các bánh răng là:
T =

.m = 3,1415 . 0,2 = 0,628.
1. Tính toán các thông số của bánh răng S
1.
Số răng: Z
1
= 240 ; m = 0,2.
Khi S
d
= [00,5] thì kim quay đi 5 vòng ứng với góc quay là:
0
0
41
0
30
60
18005360
==

=
i
Nh vậy ta chọn góc ở tâm cung răng Z
1
là 40
o
.
Đờng kính vòng chân của bánh răng Z
1
là:
D
1

= m . Z
1
= 0,2 . 240 = 48 (mm)
Bán kính vòng chân của bánh răng Z
1
là:
R
i1
=
75,232,0*25,1
2
48
.25,1
2
1
==
m
D
. (mm)
Bán kính vòng đỉnh của bánh răng Z
1
là:
R
e1
=
)(25,242,0
2
48
2
1

mmm
D
=+=+
Chiều cao của răng là: h = 2,25 . m (mm)
H = 2,25 . 0,2 = 0,45 (mm)
2.Tính toán bánh răng Z
2
Số răng: Z
2
= 20
Đờng kính vòng chia: D
2
= m . Z = 0,2 . 20 = 4 (mm)
Bán kính vòng chân răng: R
12
=
)(75,125,00,2.25,1
2
2
mmm
D
==
.
Bán kính vòng đỉnh: R
e2 =
)(2,22,00,2
2
2
mmm
D

=+=+
Chiều cao của răng: h = 2,25 . m = 2,25 . 0,2 = 0,45 (mm)
9
3.Tính toán bánh răng Z
3
Số răng: Z
3
= 100
Đờng kính vòng chia: D
3
= m . Z
3
= 0,2 . 100 = 20 (mm)
Bán kính vòng chân răng: R
i3
=
2
3
D
- 1,25 . m = 9,75 (mm)
Bán kính vòng đỉnh: R
e3 =
2,10
2
3
=+
m
D
(mm)
4.Tính toán bánh răng Z

4
Số răng: Z
4
= 20
Đờng kính vòng chia: D
4
= m . Z
4
= 0,2 . 20 = 4 (mm)
Bán kính vòng chân răng: R
i4
=
2
4
D
+ m = 2,0 + 0,2 = 2,2 (mm)
Chiều cao của răng: h = 2,25 . m = 2,25 . 0,2 = 0,45 (mm)
Bán kính vòng đỉnh: R
e3 =
2,10
2
3
=+
m
D

(mm)
5. Kiểm nghiệm độ bền bánh răng Z
1
,Z

2.
Tính mô men xoắn:
Vì áp lực trên đầu đo là 1,5 N và áp lực lớn nhất là P = 1,5 + 0,6= 2,1 N
Mô men xoắn trên bánh răng 1 là:
M
1
=
)(033,6
20
)1020.(746,5
1,2
)1.(.
Nmm
R
RrP
=

=

Tính cả tổn hao do ma sát trong các cơ cấu và ổ trục, ta lấy M
1
= 10 Nmm
b) Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:
Khoảng cách trục: a = r
1
+ r
2
=
26
2

448
2
21
=
+
=
+
DD
(mm)
Chọn vật liệu: Đồng thanh
E = 10
5
(N/mm
2
)
b

= 100 (N/mm
2
).
[
k

] =145 (N/mm
2
) [
1


] =35 (N/mm

2
)
Mô đun đàn hồi tơng đơng: E
n =
5
10
2
==
+
E
EE
EE
(
N/mm
2
)
Chọn
05,0
==
a
b
10
)(3,126.05,0. mmab
===
lấy b = 2,5 (mm)
Hệ số phân bố không đều tải trọng K
K
= 1 với HB < 350
Hệ số tải trọng động:
Chọn v = 1m/sm, cấp chính xác chế tạo là 8

K
a
= 1,2
Công thức kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc:
o
ka
k
bia
KKMEi
40sin
)1(
59,0
2
12
2
1
3
12
+
=

Với

= 20
o
I
12
=
12

20
240
2
1
==
Z
Z

6,71
40sin.5,2.12.26
2,1.1.1.10.10.)112(
59,0
22
53
=
+
=
o
k

(N/mm
2
)
Để đảm bảo độ bền tiếp xúc :

k

[
k

]
Ta thấy:
<= 6,71
k

[
k

] =145 (N/mm)

Bánh răng đảm độ bền tiếp xúc.
c, Kiểm nghiệm độ bền uốn:
Công thức tính độ bền uốn:
[ ]



h
ak
h
Zbmy
KKM
=
cos
2
2
2
1
Với:
Z

2
= 20 Chọn y = 0,372
o
h
20cos.20.5,2.2,0.372,0
2,1.1.10.2
2
=

=79 (N\mm
2
)
Ta thấy
[ ]
h
h


<
= 145 (N\mm
2
)
11
Bánh răng đảm bảo độ bền uốn.
Phần thứ t: Tính toán lò xo lực và lò so xoắn acsimet.
1.Tính lò xo lực chịu kéo:
Chọn vật liệu: Thép crômvanađi 50X4 có:

b
= 1300

2
mm
N
G = 20.10
4






2
mm
N
[ ]
33,433
3
1300
===
r
b
n

2
mm
N
(9)
Chọn n =3
Theo đề ra ta có P
max
=1,5 Niu tơn (N) giới hạn thay đổi lực đo là P = 0,6 (N).
Vậy ta có điều kiện bền của lò xo là:
[ ]
33,433
.
8
.
2
max
==

Dr
CP
K

2
mm
N
P
max
.=
[ ]
[ ]


.
8
8

max
2

=

PCK
d
CK
d

(10)

Trong đó: C =
d
D
.(Với D là đờng kính vòng tròn của lò xo, d là tiết diện của lò
xo). Chọn tỷ số C =
d
D
=10
Tính K theo công thức gần đúng.
K=
135,1
37
42
3.4
2.4
==

+
C
C
Do vậy thay số vào biểu thức (10) ta có.
d =
33,433.1415,3
2.10.135,1.8
=0,36 mm.
Chọn d = 0,4 (mm)
Đờng kính vòng của lò xo là: D =10.0,4 = 4 (mm)
Tính số vòng của lò xo:
12
n =

PD
dG

8
2
3
4
Thay số vào ta có:
n =
[ ]
33.33
6,0.8
1,0.4,010.20.2
.
.8
4,0.10.20.2
34
3
4
==






D
d
P
(vòng).

Chọn n= 30 (vòng)
Công thức tính độ dãn của lò xo là:
f = f
max
f
min
Mặt khác: f=
4
3
.
8
dG
nPD
; P = P
max
- P
min

Ta có:
f = f
max
f
min
=
8,16,0.
4,0.10.20
30.4.8
.
.
8

44
.3
4
3
==
P
dG
nD
(mm)
Vậy ta có các thông số của lò xo xoắn trụ chịu kéo là:
Đờng kính vòng của lò xo xoắn trụ: D = 4 (mm)
Tiết diện của lò xo xoắn trụ: d = 0,4 (mm)
Số vòng của lò xo: n= 30 (mm)
2.Tính toán lò xo xoắn acsimet.
Chọn vật liệu là đồng thanh Aatyh. 180 tra bảng 3-1 giáo trình cơ khí ta có:

b
.= 640






2
mm
N
E = 11,6 .10
4
Ta có: h =

[ ]


2
) (
1
2
2
2
1
EK
DDr
n


Chọn: D
1
= 20 (mm)
D
2
.= 5 (mm)
K
1
= 6
[ ]

===
2
320
2
640
mm
N
n
r
n
b


13
Kim quay đi 5 vòng thì lò xo quay đi 1 vòng xoắn, do vậy ta có:
= 1. 2. = 2.
Vậy ta có:
h =


.2.10.6,11.6.2
320).520.(
4
22

= 0.2 (mm)
Chọn: h=0,5(mm)
Chiều rộng b của lò xo tóc là : b =
[ ]

n
h
M

*
*6
2
(mm)
Trong đó M là mô men ma sát tổng cộng trong các ổ trợt. Trong đồng hồ so, yêu
cầu lò xo xoắn acsimet tạo ra mô men lớn hơn mô men ma sát gây ra trong các
ổ. Từ điều kiện bài ra P=1.5(N) và bù cả mất mát trên đờng truyền ta tính đợc M
=3 (N.mm)
Vậy ta có : b =
23.0
320*5.0
3*6
2
=
(mm)
Chọn b = 0.6 (mm)
Chiều dài của lò xo xoắn là : L =
C
DD
*4
)(*
2
2
1
2

Trong đó: C = K
1
* h
L =
5.0*6*4
)520(*14159.3
22

=51 (mm)
vậy các thông số của lò xo xoắn acsimet là
Thông số Độ lớn Đơn vị
Đờng kính vòng ngoài D
1
= 20 Mm
Đờng kính vòng trong D
2
= 5 Mm
Chiều dầy h =0,5 Mm
Chiều rộng b =0,6 Mm
Chiều dài L = 51 mm
3.Tính chính xác đờng kính thang chia.
Tính toán thang chia chính.
14
Theo yêu cầu của đề ra đờng kính của thang chia là: D= 50 milimét.
Do đó chu vi của bảng chia là: C = * D = 3,1415 * 50 = 157 milimét
Mặt khác khoảng cách giữa hai vạch chia là : = 1,2 milimét. Do vậy ta
chọn bảng chia có 120 vạch. Vậy đờng kính chính xác của thang chia chọn bảng
có:
D=

)(84.45
14159,3
2,1*120
mm
=
Tính toán thang chia phụ:
Vì đồng hồ quay đi tổng cộng là 5 vòng do đó ta cần chọn một cơ cấu
đếm số vòng quay khi kim dài quay kết 1 vòng.
Ta chia bảng chia phụ thành 12 phần, khi kim dài quay hết 1 vòng thì kim
ngắn quay đi 2 vạch (đánh số từ 0 đến 6).
Chọn kim ngắn có bán kính là 5 (mm), do vậy ta chọn đờng kính bảng
chia phụ la 12 (mm).
Sau khi tính toán và thiết kế ta có hình vẽ sau:
15

0

Phần thứ năm: Tính sai số đo
1.Đối với cơ cấu sin:
Sai số chiều dài cánh tay đòn
r,
, Theo công thức phần 5 quyển (I/165).
Ta có:
rr
P
o
x





*






=
(11)
Trong đó:
o
r

Là tỷ số truyền của khâu bị dẫn của cơ cấu sin với toàn bộ cơ
cấu đòn và cơ cấu bánh răng.
r
P
Li
R
l
r
x
k
o





*2100
210025*60*1
25
10
**1
41

=
=






+=






+=






Với cơ cấu sin khâu dẫn là con trợt. Do đó theo công thức IV-19 (I/116) ta có:
4
3
2
.2 r
S
r
S

r
=


Vậy từ công thức (11) ta có:
rr
P
o
x





*






=
=2100 *
r


=2100 *

4
3
2
*2 r
S
r
S
Thay r = 5,746 vào biểu thức trên ta có:
rr
P
o
x





*

=
=2100 *
r


= 2100 *









4
3
2
746,5*2746,5
SS
P

x
= - 63,605*S- 0,963*S
3
- Sai số do độ nghiêng mặt phẳng Cu lít P

1
: (theo công thức trang 166 quyển I)
16

11
1
*






o
P








=
(13)
150060*25*
41
1
===

iL
K
o



Mặt khác theo công thức IV 23(I/117) thì:
4
4
2
2
1
.8
.3
.2 r
S
r
S
=



Vậy ta có :

=








=
4
42
11
1
*8
*3
*2
*1500*
r
S
r
S
P
o

=1500 *









4
3
2
2
7465,5*8746,5*2
SS
=-22,715*S
2
-0,172*S
4
(14)
- Sai số vị trí ban đầu của đòn


(Theo công thức trang 166 quyển I)

*
1
o
P








==
Mặt khác theo công thức IV-21-(I/116) thì:
4
4
2
2
.8
.3

.2 r
S
r
S
+=




Vậy ta có:











*
1
o
P

==
=1500*








+
4
4
2
2
*8
*3
*2 r
S
r
S
17
=22,715*S
2
+ 0,516*S
4
(16)

2.Đối với cu lít:
Sai số chiều dài cánh tay đòn P

r
, (theo công thức trang 166 quyển I)
P

R
=
RRR
Ri
R
S
k
bd








*1500*25*60**
41
===
(17)
Cơ cấu culít có tay quay chủ động do đó theo công thức IV- 47 (I/122) ta có:
( ) ( )
( )

+




=
lR
lR
lR
lR
lR
R **6
1*
**
2
4
33
2



Với = 0 ; đặt =
r

S
( )
( )







+

=
lR
lR
lRr
lSR
R **6
1*
*
**
2
4
3
23


( )
( )

+

=
10*25*6
1025
1*
1025*746,5
10**25
2
4
3
23
S
R


= - 0,000299 * S
3
P

R
=
)*000299,0(*1500**
3

41
S
R
Ri
R
S
k
bd
==





= - 0,449*S
3
(18)
- Sai số khoảng cách giữa hai trục của cu lít l.
Theo công thức IV 50-(I/122) ta có:
P

l
=
ll
k
l
Ri

*1500**
41
==
(19)
P

l

( )
( )







+

+

=
lR
lR
lRr
lSR
lRr
lSR
**6
1*
*
**
)(*
**
*1500
2
4
2
2
18
P

l

( )
( )

+







+

=
10*25*6
1025
1*
)1025(*746,5
*10*25
1025*746,5
10**25
*1500
2
42
22
4
SS
P

l
=-1,4825*S+ 6,45*S
2
(20)
- Sai số độ nghiêng mặt phẳng culít P

2
P

2
=
2
**
41





k
l
Ri
=
(21)
Theo công thức IV- 55 (I/123) ta có:
P

2

( )

( )







+

+

=
}
**9
1{*
8**
***3
2*)(*
**
*1500
2
4
4
242
22
2
lR
lR
lRr

lSR
lRr
SlR
Thay số vào ta đợc:
P

2

( )
( )







+

+

=
}
10*25*9
1025
1{*
8*1025*746,5
10**25*3
2*)1025(*746,5
*10*25

*1500
2
4
4
242
22
2
SS
P

2
= -25,24*S
2
+ 0,7*S
4

Sai số vị trí ban đầu cánh tay đòn R của khâu dẫn cơ cấu cu lit cũng nh tay
đòn r của cơ cấu sin (do gắn cứng vói đòn r của cơ cấu sin)




=22,715*S
2
+ 0,516*S
4
3. Sai số động học tổng cộng của bồ truyền bánh răng ảnh hởng đến dịch
chuyển của kim chỉ thị là:

=

*R
k
Chọn


= 25 *
0073,0
180*60
14159,3*25
=
Vậy

=0,0073 *25 = 0,182
19
4.Biểu thức sai số tổng cộng của cơ cấu là:



= S
sd
+

++++++
*)(*****
02
2
1
1
l
l
R
R
r
r
(25)
Thay các biểu thức (12) (24) Vào biểu thức (25) ta có biểu thức sai số
tổng cộng của cơ cấu là:

=
sd
+ (- 63,605*S- 0,963*S
3
) * r + (-22,715*S
2
-0,172*S
4
) *
1
+ 1500*
+ (- 0,000299 * S
3
) * R + (-15,525 * S+3,726 * S
2
) * l + + (-25,24*S
2
+
0,7*S
4
) *
2
+ 0,182.
Chuyển đổi biến số S = x và biến đổi ta có :



=
sd

+ (- 63,605*x- 0,963*x
3
) * r + (-22,715*x
2
-0,172*x
4
) *
1
+ 1500 *
+ (- 0,000299 * x
3
) * R + (-15,525 * x + 3,726 * x
2
) * l + + (-25,24*x
2
+
0,7*x
4
) *
2
+ 0,182.


=(- 0,172 *
1
+ 0,7 *
2
) * x
4
+ (- 0,963 * r - 0,000299 * R ) * x

3
+ (-
22,715 *
1
+ 3,726 * l - 25,24 *
2
) * x
2
+ (- 63,605 * r - 15,525 * l) * x
+ 1500 * + 0,182.
Bỏ qua thứ hạng bậc 3 và bậc 4


= (-22,715 *
1

+ 3,726 * l - 25,24 *
2
) * x
2
+ (- 63,605 * r - 15,525 *
l) * x + 1500 + 0,182.
5.Chọn khâu bồi thờng .
Với mục tiêu chọn khâu bồi thờng là số khâu bồi thờng ít nhất mà hiệu quả
bồi thờng các sai số thuộc nhóm một là tốt nhất, sao cho dụng cụ đạt độ chính
xác yêu cầu. Theo công thức V.9 (I/137) chọn kiểu đa thức Trebsep với n =3,số
khâu bồi thờng là 2, khi đó sai á khâu bồi thờng đợc xác định theo công thức:
I =
sdmax
+ C

0
+ C
1
* x + C
2
* x
2
C
0
= 1500
20
C
1
= -63,605 * r - 15,525 * l
C
2
= -22,715 *
1

+ 3,726 * l - 25,24 *
2
Ta chọn hai khâu bồi thờng là:
- Khâu bồi thờng góc để làm cho C
1
=0
- Khâu bồi thờng sai lệch cánh tay đòn để làm cho C
1
=0
Trên hình vẽ 1 là mô tả khâu bồi thờng cánh tay đòn dùng để thay cánh tay đòn
trong phạm vi không lớn của tay đòn 1 bằng cách xoay chốt 2 có viên bi lệch

tâm.
Trên hình vẽ II là mô tả khâu bồi thờng góc dùng để thay đổi góc nghiêng
của bề mặt làm việc của đòn 4 bằng cách xoay tâm 5 đợc kẹp bằng vít 6 khi quay
đến một góc không lớn khoảng cách L không đổi.
Để hiệu quả điều chỉnh là tốt nhất ta hiệu chỉnh I tại hai nút xa nhất bằng 0
I (x
k
= +0,866) = 0
I (x
k
= -0,866) = 0
Tại điểm đó S
sd
= 0
Sai số còn lại là :
I = S
sdmax
+ 0,75C
2
Mặt khác ta chọn cấp chính xác 11 đối với kích thớc dài:
R = 0,12mm và sai lệch R = 60,06 (mm)
l = 0,1 mm và sai lệch l = 60,05 (mm)
Chọn cấp chính xác 8 đối với kích thớc góc :

1
=
2
=20

=

0058,0
180*60
14159,3*20
=
Rad
Vậy ta có hệ phơng trình sau:
I(x
k
= +0,866) = 0
I(x
k
= -0,866) = 0
21


= (-22,715 * 0,0058 + 3,726 * 0,05 - 25,24 * 0,0058) * (+0,866)
2
+ (- 63,605
* r - 15,525 * 0,05) * (+0,866) + 1500 + 0,182 + S
sdmax


= (-22,715 * 0,0058 + 3,726 * 0,05 - 25,24 * 0,0058) * (-0,866)
2
+ (- 63,605
* r - 15,525 * 0,05) * (-0,866) + 1500 + 0,182 + S
sdmax
S
sdmax
= 0,37997

1500* + 55,08*r = 0,74
1500* - 55,08*r = -1,165
Giải hệ phơng trình trên ta có nghiệm là :
=- 1,416*10
-4
(rad)
r = 0,017 r =6 0,017
Thay các vị trí vừa tìm đợc vào biểu thức :
C
2
= -22,715 *
1

+ 3,726 * l - 25,24 *
2

C
2
= -22,715 *0,0058+ 3,726 * 0,05 - 25,24 * 0,0058 =0,082
Vậy sai số tổng cộng của cơ cấu là:


= S
sdmax
+ 0,75*C
2
= 0,379 + 0,75*(0,082)
=0,4405 (àm)
Ta thấy

<[] =1 (àm)
Vậy việc ta chọn trớc các thông số của cơ cấu là tơng đối hợp lý.
Mục lục
Nhiệm vụ : Thiết kế môn học 1
LờI NóI ĐầU 1
Phần thứ nhất: Sơ đồ nguyên lý và thuyết minh tóm tắt 2
4
22
Phần thứ hai : Tính toán cơ cấu đòn theo điều kiện sai số nhỏ nhất 4
1. Xác định hàm vị trí của cơ cấu 4
2.Biểu thức sai số lý thuyết (Sai số sơ đồ) của cơ cấu: 6
3.Chọn kiểu đa thức Trebsép 7
4. Giải bài toán theo phơng pháp nội suy: 7
9
Phần thứ ba: Tính toán các thông số của bộ truyền bánh răng 9
1. Tính toán các thông số của bánh răng S1 9
2.Tính toán bánh răng Z2 9
3.Tính toán bánh răng Z3 10
4.Tính toán bánh răng Z4 10
5. Kiểm nghiệm độ bền bánh răng Z1,Z2 10
Phần thứ t: Tính toán lò xo lực và lò so xoắn acsimet 12
1.Tính lò xo lực chịu kéo: 12
2.Tính toán lò xo xoắn acsimet 13
3.Tính chính xác đờng kính thang chia 14
Phần thứ năm: Tính sai số đo 16
1.Đối với cơ cấu sin: 16
2.Đối với cu lít: 18
3. Sai số động học tổng cộng của bồ truyền bánh răng ảnh hởng đến dịch chuyển
của kim chỉ thị là: 19
4.Biểu thức sai số tổng cộng của cơ cấu là: 20

5.Chọn khâu bồi thờng 20
= (-22,715 * 0,0058 + 3,726 * 0,05 - 25,24 * 0,0058) * (+0,866)2 + (- 63,605
* - 15,525 * 0,05) * (+0,866) + 1500 + 0,182 + Ss max 22
= (-22,715 * 0,0058 + 3,726 * 0,05 - 25,24 * 0,0058) * (-0,866)2 + (- 63,605
* - 15,525 * 0,05) * (-0,866) + 1500 + 0,182 + Ssd àax 22
Mục lục 22
23
20100507570808590956560554530354025