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