Cơ cấu máy xọc

Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn
Học viện kỹ thuật quân sự
Khoa Cơ Khí - Bộ MôN Cơ Học MáY
---oOo---
Thuyết minh đồ án môn học
nguyên lý máy
Giáo viên hớng dẩn : Ts. Nguyễn Đức Chấn
Học viên thực hiện : Phan Nguyên Nhuệ
Lớp : KTQK38
Đề bài : Cơ cấu máy xọc
Phơng án : I-A
Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn


Học viên : Vũ Mạnh Thắng
STT Thông số Ký
hiệu
Giá tri Đơn vị
1 Mô đun bánh răng 1 mI 3 mm
2 Mô đun bánh răng 2 mII 9 mm
3 Số bánh răng 1 Z4 23
4 Số bánh răng 2 Z5 46
5 Hệ số tăng tốc k 2
6 Hành trình đầu xọc H 100 mm
7 Chiều dài giá 02 và 03 lO203 150 mm
8 Khoảng cách giữa 03 và S3 l03S3 125 mm
9 a 50 mm
10 Khối lợng khâu 3
2
o

3
m
16 kg
11 Js3 0,14 Kg.m
12 Tỷ lệ khoảng cách
l
l
BO
BC
3
1
13 Tỷ lệ khoảng cách
l
l
BC
Bs4
0.5
14
Khối lợng khâu 4

4
m
2 kg
15 Khối lợng khâu 5

5
m
32 kg
16 b 50 mm
17 c 120 mm

18 Hệ số chuyển động không đều

1/25
19 Hành trình của cần lắc
max

15 Độ
20
Góc truyền động cực tiểu

min


45 Độ
21 Góc đi xa


d
60 Độ
22 Góc đứng xa


x
0 Độ
23 Góc về gần

v
60 Độ
24 Chiều dài cần lắc
l

D04
125 mm
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn
Nội dung cần hoàn thành:
Phần I : Tổng hợp cơ cấu thanh toàn khớp thấp.
Phần II : Phân tích động học cơ cấu thanh toàn khớp thấp tại 14 vi trí.
Phần III : Phân tích lực học cơ cấu tại các vị trí đã cho.
Phần IV : Phân tích động lực học cơ cấu tại các vị trí đã cho.
Phần V : Tổng hợp cơ cấu cam phẳng.
Phần VI : Nghiên cứu hệ bánh răng dẫn động
Phần I :
Tổng hợp cơ cấu toàn khớp thấp
I.1.Cấu trúc cơ cấu:
I.1.1. Các khâu:
Số luợng khâu n =5, ta quy ớc nh sau:
Khâu 0: giá.
Khâu 1: tay quay OA.
Khâu 2: con trợt A.
Khâu 3: Culit ACB.
Khâu 4: Thanh truyền BC
Khâu 5: Dao xọc CD.
I.1.2. Các khớp động:
Khớp 1 : khớp quay giữa giá với tay quay O
2
A.
Khớp 2 : khớp quay giữa tay quay O
2
A với con trợt A.
Khớp 3 : khớp trợt giữa con trợt A với culit A O
3

B.
Khớp 4 : khớp quay giữa culit A O
3
B với giá.
Khớp 5 : khớp quay giữa culit A O
3
B với thanh truyền BC.
Khớp 6 : khớp quay giữa thanh truyền BC với dao xọc D.
Khớp 7 : khớp trợt giữa dao xọc với giá.
I.1.3. Bậc tự do:
Cơ cấu có : số khớp thấp p
5
=7; số khớp cao p
4
=0
Vậy bậc tự do của cơ cấu là: W = 3n - 2p
5
- p
4
= 3.5 - 2.7 = 1
I.1.4. Xếp hạng cơ cấu:
Cơ cầu gồm các nhóm axua :
Nhóm 2 tay (khâu 4, khâu 5, khớp 5, khớp 6, khớp 7): hạng 2.
Nhóm 2 tay (khâu 2, khâu 3, khớp 2, khớp 3, khớp 4): hạng 2.
Vậy cơ cấu máy xọc là cơ cấu hạng 2.
I.1.5. Hoạt động của máy và lợc đồ cơ cấu:
Dẩn động từ động cơ vào bánh răng z
4
của hệ vi sai, làm bánh răng z
5

quay, con trợt A đợc
lắp vào bánh răng z
5
bằng khớp loại 5. Chuyển động quay của bánh răng z
5
gây chuyển động lắc
cho thanh lắc AO
3
B qua khâu BC làm đầu xọc chuyển động lên xuống.( Cam O
2
tạo chuyển
động lắc cho hệ thống các thanh CO
4
O
4
D và DE và bánh cóc. Do đó sau một hành trình của
đầu bào, có một chuyển động đa phôi P vào vị trí cắt.
Theo dữ kiện đầu bài, quy luật của lực cắt tác dụng lên đầu bào (lực cản) đợc coi là hằng số
và quy luật biến thiên gia tốc góc của cần lắc CO
4
là quy luật hình sin. Trong quá trình làm việc
Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn
sẽ xuất hiện lực quán tính ở các khâu, đặc biệt là ở đầu bào. Các khớp quay cũng chịu áp lực
động nên khâu dẫn không còn quay đều nh giả thuyết nữa.)
I.2.Tổng hợp hình học :
I.2.1. Tóm tắc yêu cầu:
a) Các số liệu đã biết:
Hành trình đầu dao xọc: H = 100(mm)
Tỉ số chiều dài =

l
l
BO
BC
3
= 1
Tỉ số chiều dài
P
=
4
Bs
BC
l
l
= 0,5.
b) Cần xác định :
Chiều dài culit đoạn O
3
B ( l
O3B
).
Chiều dài tay quay O
3
A ( l
O2A
).
Chiều dài của giá BC (l
BC
) .
Khoảng cách từ C đến phơng trợt xx của dao xọc ( l

O2D
= h)
I.2.2. Thực hiện:
Phơng trợt xx của con trợt F đợc đặt ở giữa đoạn biểu thị độ võng NQ của cung quay của B,
vì khi đó giá trợt chịu áp lực pháp tuyến nhỏ nhất. Khi cần lắc ở vị trí biên thì đầu xọc cũng ở vị
trí biên tơng ứng. Vậy ta có thể tính đợc nh sau:

Hệ số khâu k=2
Hành trình của khâu 5 là H=100mm

0203
150
l
=
mm

03 3
125
S
l
=
mm
Khoảng cách từ
3
S
đến
3
O A
là a= 50 m
Trong đó

3
S
là khối tâm của khâu 3
Tính hệ số năng suất : K=



+
0
0
180
180



1
1
.180
0
+

=
k
k

60

=
o
Ta có:

2
sin.
020302

ll
A
=


0
02
150.sin 30
A
l
=



l
A02
=75mm

0
03
sin2

H
l
B
=

0
03
100
2sin 30
B
l
=

03
100
B
l
=
mm

BC
l =
3O B
l
=100 mm
d = 0.05H = 5 mm
Khoảng cách từ 03 đến phơng trợt của khâu 5:
h=
+
o
3 3
.cos30
2
o b o b

=
+
o
100 100 cos30
2
= 93,3(mm)
Kết quả ta thu đợc bảng sau:
Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn
Thông số l
O2A
(mm) l
O3B
(mm) l
BC
(mm) d(mm) h(mm)

(độ)
Giá trị
75 100 100 5 93,3 60
Chọn à
l
= 0.00125 (m/mm) ta đợc :
Khoảng
cách
l
O2A
(mm)
l
O3B

(mm)
l
BC
(mm)
d
(mm)
h
(mm)
l
O2O3
(mm)
Giá trị
60 80 80 4 74,64 120

Bài toán vị trí:
Ta xét 12 vị trí của cơ cấu.
2 vị trí biên là 2 vị trí ứng với lúc xuất hiện và kết thúc lực công nghệ.
(Tơng ứng vị trí 9 và 1)
Khi đầu xọc chuyển động xuống cách vị trí biên trên một đoạn bằng 0.05H
(vị trí 10) thì xuất hiện lực cắt và cách biên dới một đoạn 0.05H (vị trí 2 ) thì kết thúc lực cắt.
Các vị trí khác chọn sao cho con trợt A phân bố tơng đối đều trên quỹ đạo của nó.
Có thể vẽ cơ cấu ứng với vị trí bất kỳ của tay quay O
2
A nh sau:
Chọn tâm 02 phù hợp với bản vẽ .Từ 02 dựng đờng tròn tâm 02 , bán kính 02A= 75 mm
Dựng 0203 theo phơng ngang có chiều dài 100 mm
Từ 03 dựng tiếp tuyến với đờng tròn (02; 02A) lần lợt các tiếp điểm là A1 và A9
Từ 03 dựng đờng tròn bán kính 80 mm .Nó sẽ cắt A103 tại B1 và cắt A903 tại B
9
Dựng đờng thẳng đứng yy cách 03 một khoảng 80mm về phía điểm B.

Từ B1 và B
9
vẽ các đờng tròn bán kính 74,64 mm cắt yy tại các điểm C1 và C9.
B1 là vị trí thấp nhất của B.

C1 là vị trí thấp nhất của C. .
B
9
là vị trí cao nhất của B.

C9 là vị trí cao nhất của C.
Vậy C1C9 là hành trình của khâu 5
Trên C1C9 lấy C1C2= d =4 mm.Đờng C203 cắt đờng tròn (02;02A) tại A2
Trên C9C1 lấy C9C8=d=4 mm.Đờng C9C8 cắt đờng tròn (02;02A) tại A8
0203 cắt đờng tròn (02;02A) tại 2 diểm là A5 và A11
Ta tìm đợc C
5
trùng với C
11
Chia cung A1A11 thành 2cung bằng nhau bởi điểm 12.
Chia cung A9 A11 thành 2 cung bằng nhau bởi điểm 10.
Chia cung A2A5 thành 3 cung bằng nhau bởi điểm 3; 4.
Chia cung A5A8 thành 3 cung bằng nhau bởi điểm 6; 7.
Từ các điểm 3; 4; 6; 7; 10 và 12 ta tìm đợc các điểm C tơng ứng.
Vậy ta có 12 vị trí của C tơng đơng với 12 vị trí của A
Bản vẽ họa đồ 12 vị trí của máy xọc đợc xác lập.
Giả sử vẽ vị trí 1 của cơ cấu khi, đó OA hợp với phơng ngang góc = 60 :
Hình vẽ: Vị trí 1 của cơ cấu
Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn

phần II:
Phân tích động học cơ cấu thanh toàn khớp thấp
Các số liệu đã biết:
Vận tốc góc tay quay O
2
A:
1
=
10
30
n


=
/3 (m.s
-1
)
Cần xác định:
Vận tốc các điểm trên cơ cấu.
Gia tốc các điểm trên cơ cấu.
Phơng pháp: sử dụng phơng pháp véctơ họa đồ.
Thực hiện:
Chọn khâu dẫn là tay quay OA.
Chiều quay của tay quay OA đợc chọn sao cho trong quá trình thanh truyền BC chịu lực kéo, quá trình
đợc tiến hành từ trái sang phải vậy chọn tay quay OA quay ngợc chiều kim đồng hồ.
Ta dựng hoạ đồ vận tốc và họa đồ gia tốc cho vị trí 3, các vị trí khác có thể làm tơng tự.
Vận tốc:
Xét cơ cấu ở vị trí 2.
0
3

A =

cos..2
322
2
32
2
2
OOAOOOAO
+
= 0,16665 (mm).
Ta có:
785,0075,0.
3
.10
211
===


AOV
A
(m/s)


3A
V
=
2A
V
+

23 AA
V
(1.1)
Vuông góc với 03A Vuông góc với 02A Song song với 03A
Theo chiều quay
1




3
.
l
A03

l
A021
.


Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn
(? ) 0,785 (m/s) ( ?)
Chọn tỷ lệ xích
=
à
v
0,0262 ( ms
-1
/mm)

Lấy điểm p bất kỳ .Dựng pa
2

0
2
A. Véc tơ
2
pa
biểu diễn vận tốc
2A
V
pa
2
= 30 (mm)
từ a
2
dựng a
2
x // 0
3
A
từ p dựng pt

0
3
A
a
2
x

pt = a
3

2
pa
biểu diễn
2A
V

Vẽ họa đồ vận tốc vị trí 2:

Trên hoạ đồ đo đợc a
2
a
3
= 27(mm)
pa
3
= 13,08 (mm)
Vậy
V
A3
= 13,08. 0,0262 = 0,3427 ( m/s)

A
V
A
03
3
32

==

=
0,3427
2,056(1/ )
0,16665
s=

V
AA 23
= 27 . 0,0263 = 0,71 ( m/s)
Mặt khác

3B
V
=
4B
V
Do đó

Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn

5C
V
=
4B
V
+
45BC

V
(1.2)
Thẳng đứng Xác định bằng Vuông góc BC
(?) đồng dạng thuận ( ?)
Dựng pb
4
= 7,85 (mm ) theo phơng vuông góc với 03B .

4B
pb
biểu diễn
4B
V

Dựng xx qua b
4
vuông góc với BC
Qua p dựng yy theo phơng thẳng đứng
xx

yy = c

5C
pc
biểu diễn
C
V
Vẽ họa đồ vận tốc của phơng trình 1
Theo hoạ đồ ta đo đợc
5C

pc
= 6,86(mm);
54
cb
= 3,54 (mm)
Vậy
V
C
= 6,86 . 0,0263 = 0,18 (m/ s)


CB
=
=
3,54.0,0262
0,93(1/ )
0,1
s
Tâm S
3
của khâu 3 có 0
3
S
3
= 0,125( m)
Suy ra
V
S 3
= 0
3

S
3
.

3
= 0,125 . 2,056

V
S 3

= 0,257 ( m/s).

Bài toán gia tốc:

n
A
a
3
+
t
A
a
3
=
n
A
a
2
+
c

AA
a
32
+
r
AA
a
32
(1.3)
Chiều từ A đến 0
3
Vuông góc Từ A đến 0
2
Chiều
23 AA
V
quay Song
song
với A0
3
theo chiều

2
0
90
theo chiều
2


với A0

3

l
A03
2
3
.

( m/
s
2
)
l
A033
.


l
A02
2
1
.


V
AA 232
.
.2

0,7m/

s
2
) (?) 8,22(m/
s
2
) 2,89(m/
s
2
) (?)

Chọn tỉ xích gia tốc
à
a
= 0,274 ( m/
s
2
/ mm)
Ta vẽ hoạ đồ theo (1.3)
Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn

Chọn diểm p phù hợp trên bản vẽ.Từ p dựng p a
2
= 30 mm hớng từ A vào 0
2
Từ a
2
dựng a
2
c theo chiều VA3A2 quay 90

0
độ theo

2
với a
2
c = 10,65 mm
Qua c dựng cc // 0
3
A
Từ p dựng pa
n
3
= 2,55 mm theo chiều từ A tới 0
3
Qua n
3
dựng đờng nn vuông góc với 0
3
A
Giao điểm cc với nn là a
3
Véc tơ
33
aa
n
biểu diễn
t
A
a

3
Từ hoạ đồ ta có đợc
33
aa
n
= 16,35mm
Vậy
=
a
t
A3
16,35 . 0,274 = 4,48 (m/
s
2
)
Do đó
3
3
03
4,48
26,88
0,16665
t
A
A
a
l

= = =
(1/

s
2
)

Mặt khác ta lại có

c
a
=
n
B
a
4
+
n
CB
a
+
t
CB
a
(1.4)
Học viên : Vũ Mạnh Thắng
Hớng dẫn : Nguyễn Đức Chấn
Thẳng đứng Xác định bằng Từ C tới B Vuông góc CB
đồng dạng thuận
l
CBCB
.
2

(?)
(?) 0,086( m/
s
2
)
Vẽ hoạ đồ theo (1.4)
Dựng pb = 9,93 (mm) .Xác định theo đồng dạng thuận , chiều từ B tới 0
3
Vì
a
n
CB
rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua thành phần này khi biểu diễn nó trên học đồ
Qua b dựng nn vuông góc với CB
Từ p dung p c theo phơng thẳng đứng
Giao điểm của nn và p c là c
5
Véc tơ
5
pc
biểu diễn
5C
a
Từ hoạ đồ ta có
5
pc
= 9,32 (mm)
vậysuy ra
=

a
C5
9,32. 0,274 = 2,55(m/
s
2
)
Gia tốc của điểm S
3
xác định bằng đồng dạng thuận _biểu diễn trên học đồ
Đo đợc trên học đồ
3
ps
=12,38. Vậy
3
12,38.0,274 3,39
S
a
= =
(m/
s
2
)
Làm tơng tự đối với 12 vị trí còn lại của cơ cấu. Ta có bảng tổng hợp vận tốc và gia tốc 12 vị trí
Học viên : Vũ Mạnh Thắng