thiết kế máy bào ngang loại 3 phương án 5

Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Lời nói đầu

Môn học nguyên lý máy là môn học cơ sở không thể thiếu đợc đối với
ngành cơ khí. Ngành chế tạo máy nói riêng và các ngành khác nói chung.
Đây là môn học đầu tiên đặt nền móng cho những kiến thức về máy, là cơ sở
cần thiết cho các môn học khác nh chi tiết máy, máy cắt...
Thiết kế đồ án môn học nguyên lý máy là một khâu rất quan trọng nó
nhằm mục đích giúp cho sinh vieen tổng kết lại những kiến thức đã đợc trình
bày trong khi học lý thuyết, mặt khác thiết kế đồ án giúp cho sinh viên củng
cố và mở rộng thêm kiến thức về lý thuyết, thực tiễn.
Để làm quen với công việc thiết kế em đã đợc giao đề bài thiết kế máy
bào ngang loại 3 phơng án 5. Trong thời gian làm đồ án em đã đợc sự giúp
đỡ của các thầy giáo hớng dẫn và sự tìm tòi học hỏi bạn bè. Em đã hoàn
thành đồ án môn học nguyên lý máy.
Lần đầu làm quen với công việc thiết kế nên em còn có nhiều sai sót,
thiếu kinh nghiệm thực tiễn. Nên em kính mong các thầy, cô giáo giúp đỡ và
chỉ bảo thêm để em nắm vững và hiểu một cách thấu đáo hơn các kiến thức.
Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn Lê
Quý Đạc trong suốt quá trình hớng dẫn đồ án môn học này.
Sinh viên thiết kế
Nguyễn Mậu Diệp

Phần I
Phân tích động học cơ cấu chính
A. Giới thiệu nguyên lý làm việc:
Máy bào ngang loại 3 là một trong các loại máy cắt gọt thông dụng nhất,
đây là loại máy công tác. Cơ cấu chính gồm 5 khâu 7 khớp, nguyên lý làm

việc sơ bộ nh sau: khi khâu dẫn (1) quay đều (dẫn động bằng động cơ điện)
nhờ cơ cấu culít (3) chuyển động lắc qua lắc lại trong phạm vi góc lắc nào
đó. Qua khâu (4) chuyển động vừa quay quanh khớp B vừa chuyển động tịnh
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
1


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

tiến. Khâu (5) mang đầu bào chuyển động qua lại nhờ khớp định vị C (khớp
trợt) theo phơng ngang.
Hình vẽ:

Pc

O1

B. Phân tích động học cơ cấu:
I. Tính bậc tự do của cơ cấu và xếp loại cơ cấu.
1. Tính bậc tự do của cơ cấu:
Theo công thức: W=3n-(2p5+p4)-s-Wđ
Trong đó:
n
: số khâu động của cơ cấu. n=5.
p4=0 : số khớp loại cao.
p5=7 : số khớp loại thấp.
s=0 : số ràng buộc thừa.
Wđ=0 : số bậc tự do thừa.

Vậy: W=3.5-2.7=1 => cơ cấu có một bậc tự do.
2. Xếp loại cơ cấu:
Tách nhóm axua: gồm 2 nhóm loại 2, ở đây khâu (1) đợc chọn làm khâu
dẫn.
Nhóm 1: gồm khâu (4) và khâu (5) loại 2 khâu 3 khớp, nhóm loại 2.
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
2


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Nhóm 2: gồm khâu (2) và khâu (3) loại 2 khâu 3 khớp, nhóm loại 2.
Vậy cơ cấu loại 2. Các nhóm đợc biểu diễn nh hình vẽ.

II. Tính toán động học cơ cấu - vẽ hoạ đồ chuyển vị:
để vẽ đợc hoạ đồ chuyển vị theo các số liệu đã cho ta phải tính đợc các
kích thớc cha biết.
1800 +
180 0 + 64 0
Từ công thức: K =
=>
K
=
= 2,1
1800 -
180 0 - 64 0
v.k
52.2,1

=
= 78,279(v / ph)
(k + 1).H (2,1 + 1).0,45
.n 1 3,14.78,279
1 =
=
= 8,139(1 / s )
30
30
n1 =

tính chiều dài tay quay LO1A xét tam giác O2DB
Trong đó:
DB=H/2=225(mm).
=>
O2D=O2B.cos(/2)=360,075(mm).
O2B=DB/sin(/2)=424,593(mm)
Xét tam giác vuông đồng dạng O1O2ABO2D.
Ta có góc:
BDO2=O1AO2=900
và có chung góc: DO2B=/2
O 1 O 2 O1 A
=
=>
O2B
DB
Trong đó:
O1O2=DO2-1,2R
O2B=424,593
DB=225

O1A=R
=>

360,075 1,2 R
R
=
424,593
225

225.360,075
= 116 ,639(mm )
1,2.225 + 424,593
Xét tam giác vuông O1AO2:
Có: O1O2=R/sin(/2)=116,639/sin(320)=220(mm)
* Vẽ hoạ đồ vị trí:
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
=>

R=

3


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Chọn đoạn biểu diễn tay quay:
O1A=60(mm)
Vậy ta có tỷ lệ xích:

àl =

0,116639
= 0,00194(m / mm)
60

Nên ta có các đoạn biểu diễn:
0,4246
O2B =
= 218,417( mm )
0,00194
0,0225
0,05H =
= 11,574(mm )
0,00194
0,45
H=
= 231,483(mm )
0,00194
0,22
O1 O 2 =
= 113,17(mm )
0,00194
0,360075
O2D =
= 185,225(mm )
0,00194
vậy ta có thể dựng cơ cấu trên bản vẽ Ao. Đầu tiên lấy điểm O1 bất kỳ lập
hệ trục toạ độ O1xy với trục O1x nằm ngang, trục O1y thẳng đứng. Lấy điểm

O2 sao cho O1O2=113,17 (mm). Tại tâm O1 quay 1 vòng tròn bán kính R=60
(mm) từ O2 kẻ 2 tiếp tuyến với vòng tròn O 1 bán kính R. Trên tiếp tuyến lấy
đoạn O2D=185,225. Vậy cơ cấu máy bào ngang loại 2 hoàn toàn xác định .
phần II

hoạ đồ vận tốc.

Từ hoạ đồ chuyển vị và từ các số liệu đã biết ta vẽ đợc hoạ đồ vận tốc ứng
với 11 vị trí trên hoạ đồ chuyển vị. Giả thiết của bài toán này đã biết đợc của
các khâu tại từng thời điểm khâu dẫn quay đều cùng chiều kim đồng hồ
1=const.
Với máy bào kiểu này 5cách vẽ ở các vị trí 4tơng tự nhau nên ta chỉ nêu
cách vẽ ở 1 vị trí : Cụ thể là vị trí 5.
2
1

3

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
4


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

-Điểm A1 A2 nên ta có: VA1=VA2=1LO1A=8,193.0,116639=0,9556(m/s).
VA1 có:
- phơng vuông góc với O1A, chiều cùng chiều với w1.
- điểm đặt ở A

VA 3 = VA 2 + VA 3 / A 2 (1)
Trong phơng trình (1) ta biết:
-VA1 cả phơng, chiều và trị số.
VA3/A2 song song với O2A.
Phơng trình (1) chỉ còn 2 ẩn. Vậy ta có thể giải bằng họ đồ vận tốc.
Tơng tự :
VA3/A2
Trên thanh O2B ta biết O2 có VO2=0 là điểm thứ 2.Vậy để xác định vận tốc
của điểm B ta áp dụng định lý đòng dạng thuận. Ta đợc:
VB 3 LO 2 B
L V
=
VB 3 = O 2 B . A3
V A3 LO 2 A
LO 2 A

VB3 có phơng chiều cùng với VA3.
Lại có: khâu (3) nối vơí khâu (4) bằng khớp trợt, khâu (4) nối với khâu(5)
bằng khớp quay nên:
VB4=VB3+VB4/B3
(2)
VB4=VB5
VB3 đã biết hoàn toàn.
VB4 có phơng song song với phơng trợt đầu bào (phơng ngang).
VB4/B3 có phơng song song với O2B.
Phơng trình (2) có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ.
Đo trên hoạ đồ nhân với àv ta đợc:
VB4=VB5
Bằng hoạ đồ vận tốc ta xác định đợc vận tốc của tất cả các điểm thuộc các
khâu, đồng thời ta cũng tính đợc vận tốc góc của các khâu. Ví dụ: do khâu

(1) quay đều làm cho khâu (2) chuyển động tịnh tiến trên khâu (3) làm khâu
(3) lắc qua lắc lại quanh O2 với vận tốc góc 3=VA3/LO2A=VB3/LO2B
Sau khi vẽ hoạ đồ vận tốc ta xác định đợc Vận tốc các điểm trên các
khâu,chúng đợc biểu diễn trong bảng 1, 2 .
Bảng 1: Biểu diễn vận tốc các điểm trên các khâu. (mm)
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
5


Đồ án Máy bào loại 3.
VT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

Pa1,2
60
60
60
60
60
60

60
60
60
60
60

Pa3
0
23.13
36.74
56.11
59.34
46.86
23.13
17.85
0
30.64
53.54

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Pb3
0
40.31
53.73
63.24
64.03
61.01
40.31
33.35

0
94.86
181.26

Pb4,5
0
46.22
59.18
64.42
64.21
63.53
46.22
38.66
0
102.95
186.69

b4b4
0
22.62
22.95
12.26
5.03
21.04
22.61
19.56
0
46.82
44.66

a2a3
0
55.36
47.45
21.54
8.86
37.47
55.36
55.44
0
49.84
27.08

Bảng 2 : Giá trị thật vận tốc các điểm trên các khâu: àV =0,116 (m/mms).
VT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

V1,2
6.96
6.96

6.96
6.96
6.96
6.96
6.96
6.96
6.96
6.96
6.96

Va3

0
2.68
4.26
6.50
6.88
5.43
2.68
2.07
0
3.55
6.21

VB5

0
4.67
6.23
7.33

7.42
7.07
4.67
3.86
0
11.00
21.02

VB4,5
0
5.36
6.86
7.47
7.44
7.36
5.36
4.48
0
11.9
21.65

Vb3b4
0
2.62
2.6
1.42
0.583
2.44
2.62
2.26

0
5.43
5.18

Va2a3
0
6.421
5.50
2.49
1.02
4.34
6.42
6.43
0
5.78
3.14

Phần III

hoạ đồ gia tốc

Giả thiết 1=const ta vẽ hoạ đồ cho 2 vị trí là vị trí 5 và vị trí 11. Trong đó
ở vị trí số 5 máy đang ở chế độ làm việc và vị trí số 11 ứng với hành trình
chạy không. Để tiện tính toán và vẽ biểu đồ ta chọn tỷ lệ xích àa theo công
thức:
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
6


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

àa= 12. àL=8,1932.0,00194=0,13(m/mm.s2)
aA1=aA2=12.LO1A=12.O1A. àL=8,1932.60.0,00194=7,81133(m/s2)
Mặt khác theo tỷ lệ xích ta có:
aA1=aA2=a1. àa= a2. àa=a1. 12. àL=a2.w2. àL
Vậy a1=a2=O1A là đoạn biểu diễn gia tốc
aA1=aA2 bằng đoạn biểu diễn tay quay.
a A 3 = a A 2 + a Ak 3 / A 2 + a RA 3 / A 2 (1)
Trong đó:
akA3/A2=23.VA3/A2=23.a2a3. àV
Tiến hành vẽ trên một đờng thẳng, ta đặt các đoạn O2A, từ A vẽ một đờng
thẳng bất kỳ, sau đó đặt đoạn 2pa 3 ta đợc điểm M, từ O2 kéo dài 1đoạn bằng
a2a3 ta đợc điểm N. Nối điểm M với A, từ N kẻ đờng song song với MA cắt
MO2 kéo dài ta dợc điểm L. Đoạn O2L chính là gia tốc akA3/A2.có chiều là
chiều VA3/A2 quay đi 900 theo chiều 3.
AA3/A2R có chiều song song với O2A.
Phơng trình (1) còn 3 ẩn số => ta phải khử bớt ẩn. Ta lại có:
a A 3 = a nA 3 + a tA 3 (2)
VA2 3
pa 32
=
aa3n=32LO3A=
L O1A O 2 A. l
pa 32 2v
pa 32
n
Vậy aA3 =n1àa=
hay n1=

O3A
O2A l
n
aA3 : giá trị đợc xác định nh hình vẽ
kẻ đoạn O2A vẽ cung tròn qua 2 điểm O 2A từ A kẻ đoạn AF=pa3. Từ F hạ
đờng vuông góc với O2A ta đợc điểm E => AE=aA3n.
aA3n có chiều hớng từ A đến O3.
aA3t có phơng vuông góc với O2A.
Thai phơng trình (2) vào (1) ta đợc
a An 3 + a tA3 = a A2 + a Ak 2 / A3 + a Ar 2 / A3

Phơng trình còn 2 ẩn ta giải bằng phơng pháp vẽ.
Ta chon làm gốc hoạ đồ kẻ a1,2 biểu diễn gia tốc a A1 = a A 2 . ỳ mút a1,2
vẽ véc tơ a 1k, 2 biểu diễn gia tốc a Ak 3 / A 2 .véc tơ này có chiều VA 3 / A 2 quay đi 900
theo chiều w3. Từ mút k kẻ phơng a RA 3 / A 2 (song song với O2B). Từ mút gốc
hoạ đồ kẻ véc tơ a nA 3 biểu diễn aA3n có phơng song song O2A chiều từ a đến
O2.Từ n kẻ phơng atA3 (vuông góc với O2A) 2 đờng này cắt nhau ở đâu thì ở
đó là a3 biểu diễn gia tốc a A 3 .
Xác định a B 3 bằng cách trên đờng thẳng a3 đặt B3 theo tỷ số:
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
7


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

b3'
a3'
O2 Ba3'

'
=
b3 =
O2 B O2 A
O2 A

xác định a B 3 = a B 5 .(phơng song song với phơng trợt đầu bào).
Lý thuyết ta có a B 4 = a B 3 + a + a BR4 / b 3 .
(3)
Trong phơng trình (3) ta thấy:
AB4/B3k = 23.VB4/B3=23b3b4àv
Có chiều theo chiều a B 4 / B 3 .xoay đi 900 theo chiều 3.
k
A3

a BR4 / B 3 .gia tốc trợt tơng đối có phơng song song với O2B.
Do đó phơng trình (3) còn 2 ẩn => ta có thể giải bằng phơng pháp hoạ đồ
véc tơ gia tốc .
Ta xác định đoạn biểu diễn a BR4 / B 3 theo hình vẽ:

Vậy trên hoạ đồ gia tốc tại b3 đặt một đoạn biểu thị a Bk 4 / B 3 tiếp theo tại K
kẻ đờng song song với O2B và tại kẻ đờng song song phơng trợt đầu bào.
2 đờng này cắt nhau tại b4 (đoạn b4 biểu diễn gia tốc a B 3 = a B 5 ).
Trị số aB4=aB5=b4.àa=
AB3=b3.àa=
Vẽ hoạ đồ gia tốc tại vị trí 11:
Ta làm tơng tự nh vị trí số 5 ta xác định đợc:
na3 = 51.02
k2 = 51.53
k1 = 51.53

Cuối cùng ta tính đợc
aA3=a3.àa = 12.18
aB3=b3.àa = 41.04
aB4=aB5=b4.àa= 28.73
Sau khi vẽ hoạ đồ gia tốc ta xác định đợc gia tốc gia tốc các điểm trên
các khâu đợc biểu diẽn trong bảng sau.
Bảng 4: Biểu diễn gia tốc các điểm trên các khâu, gia tốc trọng tâm tại vị trí
số 5 và số 11: àa = 0.13 ( m/mms2).
Vị trí
a1,2
a3
b3
b4,5

5
60
20.93
22.58
6.58

11
60
93.71
315.72
221

Vị trí
aA1,2
aA3
aB3

aB4,5

5
7.8
2.72
2.93
0.85

11
7.8
12.18
41.04
28.73

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
8


Đồ án Máy bào loại 3.
s3
aK4,3
aK2,3

11.29
11.35
6.11

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

158.62

5152
51.53

aS3
a A3/A2
arA3/A2
K

1.46
1.425
0.79

20.62
669.76
6.69

Phần IV

Phân tích động học cơ cấu
Ta tiến hành phân tích áp lực khớp động cho cơ cấu tại 2 vị trí làm việc đó
là vị trí 5 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 5 (riêng vị trí 11 không có lực cản
pc).
- Đã cho: G=ql; q=30 (KG/m); G 2=G4=0; G5=4G1; jS =(m.L2)/12; Trọng
tâm của khâu nằm ở trung điểm kích thớc động .
* Tính khối lợng các khâu:
m1 =

G1 34,92

=
= 3,492( Kg )
10
10

m2 = m4 = 0.

G3 30.4,67
=
= 14,01( Kg )
10
10
4.G3 4.30.4,67
m5 =
=
= 56,04( Kg )
10
10
m3 =

1 . Phân tích lực cho vị trí số 5 :
a. Phân tích áp lực khớp động .
* Xác định trọng tâm khâu (3).
Trọng tâm khâu 3 đặt ở trung điểm của kích thớc động của khâu 3
* Tâm va đập K: theo công thức:
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
9


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

J S3
m3 .LO 2 S 3
1
Trong đó : J S 3 = .m3 .L2o 2c = 0,545
12

LSK3 =

LSK3 = 161,3 (mm)
Ta tách nhóm Axua (4- 5) và đặt lực vào nhóm là :
( PC , Pqt 5 , G5 , RO 5 , R34 ) 0. Phơng trình cân bằng lực
P45 = RO 5 + PC + Pqt 5 + G5 + R34 = 0 (1) . Trong phơng trình trên có : PC , G5
, đã xác định hoàn toàn , ta có Pqt 5 có điểm đặt tại S5 chiều ngợc c5
RO 5 có điểm đặt tại C phơng vuông góc với phơng trợt
R34 cha xác định .

Ta tách riêng khâu 4.
Các lực tác dụng là : ( R34 , R54 ) 0 . ta thấy rằng R34 , R54 có phơng vuông
góc với con trợt .Vậy phơng trình (1) giải đợc bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ
lực,ta sẽ xác định đợc R34 và R05 . Ta chọn tỷ lệ xích àP = 10 N/mm .
Vẽ hoạ đồ lực ta xác định đợc :
R05 = 710.4 (N)
R34 = 1953.7 (N)
- Để xác định R54 ta dựa vào phơng trình cân bằng lực của riêng khâu 4
R54 + R34 = 0
R54 = R34
( Pqt 3

Tách nhóm axua (2-3) các lực đặt nên nhóm là :
, G3 , RO 3 , R43 , R12 ) 0 . Phơng trình cân bằng lực :

P23 = Pqt 3 + G3 + RO 3 + R43 + R12 = 0. Trong phơng trình trên có :
R43 = - R34 , G3 đã xác định hoàn toàn , RO 3 , R12 cha xác định , Pqt 3 có điểm
đặt tại K3, phơng // với S3 chiều ngợc lại. Tách riêng khâu 2 các lực đặt nên
là:
( R32 , R12 ) 0 . Do đó R32 , R12 tạo thành hệ lực cân bằng nên chúng phải trực
đối :
R32 = - R12 , có phơng vuông góc với phơng trợt , tách riêng khâu 3và lấy
Momen với điểm O2
MO2( FK ) = R43.O2B + Pqt3.hqt3 + G3.hG3 R12.O2A = 0
=> R12 = (R43.O2B + Pqt3.hqt3 + G3.hG3)/O2A = 2089,3 (N)
vậy bài toán còn lại 2 ẩn bằng phơng pháp vẽ hoạ đồ lực ta xẽ xác định đợc
các thành phần còn lại . Ta chọn tỷ lệ xích àP = 10 N/mm, các đoạn biểu diễn
khác là:
R03 = 193,1 (N)
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
10


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Để xác định R54 ta dựa vào phơng trình cân bằng lực của riêng khâu 4
R54 + R34 = 0
R54 = R34
b. Xác định Mômen cân bằng khâu dẫn .

Xét khâu dẫn : Ta lấy Momen với điểm O1 ta đợc :
MCB =( R21.h21 G1.hg1).àL
thay số vào :
MCB = (2089,3.59,34 34,92.6,74) . 0,00194 = 240,063 (N.m)
2. Phân tich áp lực khớp động ở vị trí 11:
a. Phân tích áp lực khớp động .
Làm tơng t nh vị trí 5 nhng Cơ cấu ở vị trí chạy không nên không có lực cản
Pc ta sẽ thu đợc kết quả biểu diễn trong bảng .
b. Xác định Mômen cân bằng khâu dẫn
Xét khâu dẫn : Ta lấy Momen với điểm O1 ta đợc :
MCB =( R21.h21 G1.hg1).àL
thay số vào :
MCB = (53,54.61514 34,92.7,3) . 0,00194 = 6388,817 (N.m)
Bảng giá trị lực tại hai vị trí số 5 11
Vị trí
PC
Pqt5
G1
G5
Pqt3
G3
R05
R54
R03
R34
R12
MCB

5
1900

47,8
34,92
560,4
20,5
140,1
710,4
1953,7
193,1
1953,7
710,4
240,063

11
0
1606,9
34,92
560,4
288,4
140,1
163,4
1654,9
1252,2
1654,9
61514
6388,817

đơn vị
N
N
N

N
N
N
N
N
N
N
N
N.m

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
11


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Phần V

Chuyển động thực của máy , xác định mômen
quán tính bánh đà
Ta dùng phơng pháp đồ thị đờng cong Vittenbao.
1)Vẽ biểu đồ mô men cản thay thế :
a)vẽ biểu đồ mô men thay thế :
MCtt =


k

(Pk.Vk + Mk .k).

1
= (PCi.hPC +G5.h5+G4.h4+G3.h3 +
1

G1.h1).àL
Với cơ cấu máy bào loại 3ta đang xét thì MK = 0 . vậy Mctt =


k

Pk(

Vk
)
1

Trong đó Pklà đoạn biểu diễn vận tốcVA trên hoạ đồ vận tốc Vk =Pk. àv
Mctt=
k

à
Pk .Pk Cos V
1



Trong đó àv = .1. àl

: là góc hợp bởi Pkvà Vk(đẻ đơn giản ta xoay đi góc 900 ).
Tính mô men cản thay thế theo phơng pháp đòn Jucopky . Cách làm nh sau
xoay 11 vị trí hoạ đồ vận tốc của cơ cấu theo chiều 1 1 góc 90o , sau đó đặt
trọng lựơng của các khâu G1, G3, G4,G5 vào trọng tâm các đoạn trên hoạ đồ
vận tốc ,đặt lực cản kỹ thuật Pc tại C sau đó lấy mô men vơi gốc hoạ đồ P .
Những lực nào gây ra mô men chống lại chiều xoay hoạ đồ vận tốc ta lấy dấu
(+) ,lực nào gây ra mômen cùng chiều xoay vận tốc ta lấy dấu (-)
Chú ý : Tại hai vị trí 0,05H ta tính mômen cản cho hai trờng hợp là có lực
cản PC và không có PC .
Ta có bảng trị số mô men cản thay thế:
Vị
h1(mm
h3(mm)
h4(mm)
hc(mm)
Mc(mm)tt
(đọ)
min
tt
trí
Mc(Nm)
)
1
0
0
28
0
0
0
-4,119

-1,03
2
45
25
31
12
24
60
-236,36
-59,09
3
90
50
16
3,5
7
78
-287,76
-71,94
4
135
75
10
6
12
90,5
-316,43
-79,11
5
180

100
28,5
10,5
21
68
-239,29
-59,82
6
225
125
29
2
4
7
26,83
6,71
7
270
150
14
8
16
140
495,52
123,88
8
315
175
210
14

28
121
423,15
105,79
9
195
108
28
0
0
0
4,12
1,03
1
31,7
17,6
31,5
9
18
55,5
-216,28
-54,07
-16,49
-4,12
0
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
12


Đồ án Máy bào loại 3.

1
1
1

240
360

13,33

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

22

10

20

54

200

Vẽ đồ thị Mctt ,từ các giá trị ta tìm đợc
Trục tung biểu thị Mctt với tỷ lệ xích àM = 4 (
Vị trí

đoạn
vẽ(MCtt)

1
2

3
4
5
-1,03 -59,09 -71,94 -79,11 -59,82

Vị trí
đoạn vẽ(MCtt)
không có PC

10
-4,12

6
6,71

Nm
)
mm

7
8
123,88 105,79

184,46

46,12

-9,94

-2,49

9
1,03

10
-54,07

11
46,12

11
-2,49

rad

Trục hoành biểu thị góc quay với tỷ lệ xích à = 0,0349
.
mm
Trên trục hoành tơng ứng với điểm chia ( các vị trí ) ta vẽ các đoạn thẳng
song song với trục tung và có giá trị bằng đoạn biểu diễn Mctt . Sau đó ta nối
chúng bằng đờng cong trơn ta sẽ đợc đồ thị đờng cong Mctt.
b)vẽ đồ thị công Ac , Ađ và mô men phát động Mđ
Tích phân đồ thị Mctt ta đợc đồ thị công cản , chọn cực tích phân
H=55(mm)

Nm

àA = àM . à . H = 7,678 (
)
mm

Phơng pháp tích phân :
Trên trục hoành của đồ thị Mctt .Tơng ứng với các đoạn chia , tại các trung
điểm của các đoạn dóng song song với trục tung cắt đờng cong tại các điểm
a1,a2, ... , trên đồ thị đờng cong Mctt . Lấy một điểm H trên trục o cách o
một khoảng 55(mm) gọi là cực tích phân , từ các điểm a1,a2, ... , ta dóng song
song trục hoành cắt trục tung tại các vị trí tơng ứng b1,b2, .. , nối các vị trí tơng ứng này với đầu mút P ta đợc các đờng thẳng có độ nghiêng khác nhau .
Trên đồ thị vẽ Ac cũng chia trục hoành nh biểu đồ Mctt.
Từ diểm gốc 1 và trong phạm vi khoảng chia đầu tiên ta vẽ một đoạn 1C1
song song Hb1 cắt đờng thẳng song song với trục tung kẻ từ 2 tại C1. sau đó
từ C1 lại lặp lại cho hết 11 khoảng chia cuối cùng ta vẽ đợc Ac .
Nối điểm đầu và điểm cuối của đồ thị công cản Ac=f() ta đợc đồ thị công
phát động Ađ =f() vì rằng mô men động thay thế là hằng số : Mđ = const
(cha biết trị số mô men động ). Nhng công của mô men không đổi và bằng
Ađ = Mđ.
Nghĩa là công của lực phát động Ađ tỷ lệ với góc và trên trục toạ độ Ađ
góc phải đợc biểu thị bằng đờng thẳng .
ngoài ra , sau toàn bộ chu kỳ làm việc của máy , công động bằng công cản:
Ađ=Ac (giai đoạn máy làm việc bình ổn).
Vì vậy đờng thẳng Ađ = f() sẽ nối điểm đầu và điểm cuối đờng cong Ac =
f() (ở đầu và ở cuối chu kỳ Ađ=Ac .
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
13


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Trị số của mô men phát động xác định bằng cách vi phân đồ thị.
Ađ=f().

Muốn thế ,từ điểm P của đồ thị M = f() ta kẻ tia song song với đờng thẳng
Ađ= f() tới cắt trục M . Tung độ sẽ biểu thị mô men phát động Mđ với tỷ lệ
xích àM .
c)Xây dựng đồ thị E = f():
E = A = Ađ - Ac .
Bằng cách trừ các đồ thị chú ý rằng nếu Ađ >Ac thì E dơng và nếu Ađ thì E âm .
jun

Xây dựng đồ thị E = f() với tỷ lệ xích àE = àA = 7,678 (
)
m.m
2) Vẽ biểu đồ mô men quán tính thay thế :Jtt
a)Vẽ đồ thị Jtt
Xác định độ lớn của mô men quán tính thay thế đối với tất cả các vị trí của
nó
Theo công thức :
Jtt =



K

( mk.(

Vsk 2
k
) + JSK.( )2 +J01)
1
1

Jtt = J01+ ( m5.vs52 + m3.vs32+ JS3.32 )
Jtt = J01 + ( m5.pc2 + m3.ps32+Js3.Pb32/L2O2B).à2L
Jtt = J01 + ( m5.pc2 + m3.ps23 + m3.Pb32/12).à2L
Với J01 = m1.L2O1A/ 3 = 0,01577 (kg.m2)
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 àJ = 0.028 (kg.m2/mm)
à = 0,0349 (rad/mm)
Bảng Kết Quả Tính Toán Mômen Quán Tính Thay Thế :
VT

Pb3
Pc5
b4c4
PS3
Jtt
(m2)
Jtt
(mm2
)

1
0

2
40.31

3
53.7

4
63.24

5
64

6
59.95

7
40.31

8
33.34

9
0

10
91.6

0

46.22

59.17

64.4

64.2

63.53

46.2

30.6

0

102.9

0
0
0.01
5
0.4

22.61
23.35
0.5

25.2
26.86
0.8

12.34
31.6
0.96

5.027
32
0.95

21
29.97
0.92

22.6
20.15
0.489

19.5
17.16
0.23

46.8
45.8
2.39

12.5

20

23.97

23.9

23.2

12.24

5.83

0
0
0.01
5
0.4

11
181.2
6
186.6
8
43.9
96.63
7.9

59.8

198.2

b) Xây dựng đồ thị E = f(JH) :
bằng cách khử của các đồ thị E = f() và Jtt = f() Sau đó khi xác định
các điểm ứng với các vị trí , ta nối các điểm đó bằng đờng cong trơn . tỷ lệ
xích àE và àJ của đờng cong khối năng E = f(Jtt) cũng là tỷ lệ xích àE của
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
14

Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

đờng cong E = f() và àJ của đồ thị Jtt = f(). Đờng cong trơn đó ta gọi
là đờng cong Vítten bao
c)Xác định mô men quán tính bánh đà.
[ ] =

1
45

Ta tính vận tốc góc cho phép lớn nhất và nhỏ nhất của khâu một
1



370 * 3.14
[ ]
45 = 39.156
1
+
1max = 1[ 1+
]=
( rad/s )
30
2

2

1


[ ] 370 * 3.14 1 45 = 38.296
1min = 1[ 1]= 30
(rad/s)
2

2





Tính các góc nghiêng max và
E = f(Jtt) với trục Jtt.

min hợp với tiếp tuyến của đồ thị .

à
J
tg( max) = 2.à tb2.(1+[ ]) =
E

0.07 370
1

1 + = 0.18
2 * 7.678 30 45

max= 16,2o

à
J
tg( min) = 2.à tb2.(1-[ ]) =
E

0.07 370
1
1 = 0.1766
2 * 7.678 30 45



min = 15,89o
Dựa vào các góc đó , ta kẻ các tiếp tuyến tơng ứng với đờng cong
E =
f(Jtt) tới cắt trục và đo đoạn a _ b giới hạn bởi hai giao điểm của 2 tiếp
tuyến với trục tung () : a _ b = 112,6 ( mm)
Cuối cùng ta tính đợc mômen quán tính của bánh đà :
0,028.112,6

Jd = (àJ. ab )/( tgmax - tgmin ) = 0,344 0,329 = 215,12 (kg.m2)
Chọn đờng kính bánh đà là D = 0,6 (m) khối lợng của bánh đà là:
M=

4.J

d=
2
D

4.215,12
= 2390,26 (kg)
0,6 2

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
15


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

PHầN VI
Thiết kế bánh răng
I) Tính toán để vẽ bánh răng :
Thiết kế cặp bánh răng hình trụ ,răng thẳng ,đợc cắt với chế độ dịch chỉnh dơng bằng dao thanh răng.
Các số liệu đã cho : Z1=16 , Z2=48 , m = 6.4 .Vì bộ truyền bánh răng không
có yêu cầu gì về khoảng cách trục nên ta sẽ chọn cặp bánh răng dịch chỉnh
dơng , đó là cặp bánh răng có nhiều u điểm . Ta tra bảng và trọn đợc hệ số
dịch dao là:
1= 0,98 ; 2= 0,65 .
Hệ số giảm đỉnh răng : = 0,21
Vậy C = 1 + 2 = 1,63
ZC = Z1 + Z2 = 64
= C - = 1,63 - 0,21 =1,42
Góc ăn khớp L : Dựa vào phơng trình ăn khớp

invL = (2. C.tg)/ ZC + inv
trong đó = 20o => inv = 0,014904
invL =

2.1,63
.0,364 + 0,014094 = 0,0334
64

Vậy L = 25o50
Khoảng cách trục:
A = m.(ZC/2 + ) = 213,888 (mm)
Tính kích thớc của hai bánh răng:
* Bớc răng :
t = m. = 20,096 (mm)
Z1
= 51,2 (mm)
2
Z2
R2 = m.
= 153,6 (mm)
2

* Bán kính vòng chia : R1 = m.

* Bán kính vong lăn

2.
) = 53,472 (mm)
Zc
2.

RL2 = R2(1+
) = 160,416 (mm)
Zc

RL1 = R1(1+

* Bán kính vòng cơ sở
R01 = R1.cos = 48,112 (mm)
R02 = R2.cos = 144,337 (mm)
* Bán kính vòng chân:
Ri1 = R1 m .(f- 1) = 49,472 (mm)
Ri2 = R2 m .(f- 2) = 149,76 (mm)
* Chiều cao răng:
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
16


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

h = (f + f - ).m
= 13,056 (mm)
* Bán kính vòng đỉnh
Re1 = Ri1 + h = 62,528 ( mm)
Re2= Ri2 + h = 162,816 (mm)
* Chiều dày trên vòng chia

+ 2 .tg) = 14,614 (mm)
1

2

S2= m( + 22.tg) = 13,076 (mm)
2
S1= m(

* Hệ số trùng khớp:
=

Re21 R012 + Re22 R022 A.sin

.m.cos

L

= 1,13938

Vậy > 1,1 => đảm bảo sự làm việc tốt của bộ truyền.
Kết luận:
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.
Không cắt chân răng vì đoạn ăn khớp thực ab nằm trong đoạn ăn
khớp lý thuyết N1N2.

Ta có bảng thông số bánh răng nh sau:
Kí

hiệu

Thông số

Giá trị
thực

Giá trị biểu
diễn

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
17


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Bớc răng trên vòng tròn
chia
Khoảng cách tâm
Bán kính vòng chia
Bán kính vòng cơ sở
Bán kính vòng lăn
Bán kính vòng đỉnh
Bán kính vòng chân
Chiều dầy răng trên vòng
chia
Chiều cao răng

t
A
R1
R2
R01
R02
RL1
RL2
Re1
Re2
Ri1
Ri2
S1
S2
h

20,096
213,888
51,2
153,6
48,112
144,337
53,472
160,416
62,528
162,816
49,472
149,76
14,614
13,076

13,056

76.58
785.36
182.92
573.17
171.89
538.6
191.0
598.4
224.8
609.75
174.8
558.5
54.62
49.82
50

*>Kiểm tra những chỉ tiêu bắt buộc đối với bảnh răng.
Hệ số dịch dao nhỏ nhất để chánh hiện tợng căt chân răng.
11min .

Với Bánh 1:
Với 1min=

17 16
17 Z 1
= 17 =0,0588
17

1=0,98>0,05881thoả mãn với bánh 1.
Với Bánh 2:
2 2 min=

17 Z 2 17 48
=
= -1.8235
17
17

2=0.65-1.8235 2thoả mãn
Theo công thức tính chiều dày răngtrên vòng tròn bất kỳ ta suy ra công
thức tính chiều dày răng trên vòng đỉnh bánh 1;
s



1
Se1=2Re1( 2 R + inV inV e



1



Trong đó e1là góc áp lực trên vòng đỉnh.
R

134.964

O1
Cose1= R = 175.404 = 0.76944
E1

VởySe1=1.809
Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
18


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

So sánh với đIũu kiện tránh trọn răng Se1>0.3m vậy thoả mãn.
-Kiểm tra nhọn răng cho bánh 2:
R

O2
cose2= R = 0.8865
e2

Thay giátrịS 2vào công thức ta có:

+ inV inV e 2
2
R

Se2=2Re2 2

VởySe2=2.045>0.3m thoả mãn đIều kiện

II. Vẽ bánh răng.
Chọn

àH = 0,35648

1. vẽ biên dạng răng.
Từ điểm ăn khớp P ta vẽ hai vòng tròn lăn bán kính R L1 và RL2.Vẽ hai
vòng cơ sở R01; Ro2. Sau đó xác định đoạn ăn khớp lý thuyết N 1 N2 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 N1 một cung N1P' có chiều dài bằng chiều dài N1P . Chia N1P thành 4
phần bằng nhau N1B = BC = CD = DP từ B vẽ cung tròn bán kính BP cho cắt
vòng tròn cơ sở tại P' lúc này N 1P' = N1P. Sau đó lại chia đoạn PN1 thành một
số phần tuỳ ý bằng nhau P1=12=23=... Trên đờng thẳng PN1 về phía ngoài
điểm N1 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.
2. Xác định phần làm việc của cạnh răng.
Phần làm việc của cạnh răng là phần cạnh răng tiếp xúc nhau trong quá
trình ăn khớp. Đoạn ăn khớp thực ab đợc xác định là giao điểm của đờng ăn
khớp lý thuyết và vòng đỉnh của hai bánh răng. Sau đó vẽ một cung tròn bán
kính O1a căt cạnh răng của bánh 1 tại A1, tơng tự vẽ cung O2b ta sẽ xác định
đợc B2. Các phần cung A1B1 và A2B2 là phần làm việc của cạnh răng.
3. Xác định cung ăn khớp.

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
19


Đồ án Máy bào loại 3.

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

Trên vòng lăn các cung lăn không trợt với nhau trong thời gian ăn khớp
của một đôi răng gọi là cung ăn khớp. Qua điểm A1 , B1 của phần làm việc
của bánh 1 ta vẽ các pháp tuyến A1a'1và B1b'1 là tiếp tuyến với vòng cơ sở Ro1.
Các pháp tuyến này cắt RL1 tại a1b1. Cung a1b1 là cung ăn khớp trên vòng tròn
lăn của bánh 1.
Tơng tự xác định đợc cung a2b2 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
à1 và à2. Ta có
à1 = 1- i21(N2K/N1K)

;

à2 = 1- i12(N1K/N2K)

Trong đó :

i21 =

2
1

i12 =

1
2

N1K là khoảng cách từ tiếp điểm N1 đến tiếp điểm ăn khớp, N2K là
khoảng cách từ tiếp điểm N2 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 àM = 0,02(m/mm).
Các giá trị thật
K
N

à1
1

à2
1

A

-0.4267

0,299

B

0,7516

- 3,027

K
N

à1
50

à2
50

A

- 21,335

14,95

Các giá trị biểu diễn

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
20


Đồ án Máy bào loại 3.
B

Bộ môn : Nguyên Lý - Chi Tiết Máy

37,58

-151,35

*)Nhận xét :đỉnh răng hệ số trợt mang dấu rơng .chân răng hệ số trợt
mang dấu âm . Tại p hệ số trợt = 0.
-Đờng cong trợt trân răng dốc hơn so với đinh răng ,từ đó chứng tỏ sự trợt
xẩy ra ở chân răng lới hơn so với đỉnh răng .
-Với bánh răng chủ động 1 (bánh răngnhỏ )tơng ứ vớ à1 ta thấy đờng cong
trợt dốc hơn .Với bánh răng nhỏ tần số làm việc tăng lên I lân so với
à1 sẽdốc hơn à2.

Tài liệu tham khảo :
Bài tập nguyên lý máy (Tạ Ngọc Hải xuất bản 1965 ) .
Nguyên lý máy(giáo trình của ĐHBK xuất bản 1971) .
Hớng dẫn thiết kế đồ án nguyên lý máy (Trờng ĐHKTCN) .
Và một số giáo trình nguyên lý máy khác.

Sinh viên : Nguyễn Mậu Diệp - Lớp K36MA - TrờngĐHKTCN TN
21


§å ¸n M¸y bµo lo¹i 3.

Bé m«n : Nguyªn Lý - Chi TiÕt M¸y

Sinh viªn : NguyÔn MËu DiÖp - Líp K36MA - Trêng§HKTCN TN
22

§å ¸n M¸y bµo lo¹i 3.

Bé m«n : Nguyªn Lý - Chi TiÕt M¸y

Sinh viªn : NguyÔn MËu DiÖp - Líp K36MA - Trêng§HKTCN TN
23