Đang tải... (xem toàn văn)
giáo trình nguyên lý máy gồm có 12 chương: chương 1: cấu tạo cơ cấu chương 2: Phân tích động học cơ cấu chương 3: Phân tích lực cơ cấu chương 4: Ma sát chương 5: cân bằng máy chương 67: Chuyển động thực và điều chỉnh chuyển động máy chương 8: cơ cấu phẵng toàn khớp thấp chương 9: cơ cấu cam chương 12: Hệ thống bánh răng chương 13: cơ cấu đặc biệt
Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu Chương CẤU TẠO CƠ CẤU 1.1 ĐỊNH NGHĨA NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN KHÂU VÀ TIẾT MÁY a Tiết máy: Máy hay cấu tháo rời thành nhiều phận khác Bộ phận tháo rời gọi chi tiết máy (gọi tắt tiết máy) Ví dụ: bu lông, đai ốc, niền xe đạp, căm xe đạp, … b Khâu: Trong cấu máy, toàn bộ phận có chuyển động tương đối so với phận khác gọi khâu Một khâu gồm tiết máy độc lập hay nhiều tiết máy nối cứng với tạo thành (Hai tiết máy gọi nối động với chúng có chuyển động tương đối, nối cứng với chúng chuyển động tương đối) Một khâu có nhiều tiết máy nối cứng với để dễ dàng cho việc chế tạo, lắp ráp, thay vận chuyển, Ví dụ: a b c d e Hình 1.1 Hình 1.2 Cơ cấu động nổ hình 1.1 gồm piston chuyển động xylanh 4, truyền quay tương piston quay tương tay quay 1, tay quay quay tương thân máy Như vậy, có khâu kí hiệu 1, 2, 3, 4; thân máy xylanh khâu chuyển động tương Thanh truyền bao gồm nhiều chi tiết thân a, bulông b, nắp c, đai ốc d bạc lót e nối cứng với hình 1.2 Khi nghiên cứu Nguyên lý máy, khâu xem thành phần Khâu xem vật rắn tuyệt đối Bm Thiết kế máy -4- PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu THÀNH PHẦN KHỚP ĐỘNG - KHỚP ĐỘNG a Bậc tự khâu: Hình 1.3 Một khả chuyển động độc lập vật hệ qui chiếu gọi bậc tự Giữa hai khâu để rời không gian có khả chuyển động tương đối, độc lập có bậc tự Xét hai vật rắn (hai khâu) A B hình 1.3, chuyển động tương đối khâu B khâu A là: - Tịnh tiến theo ba trục Ox, Oy, Oz : Tx , Ty , Tz - Quay quanh ba truïc Ox, Oy, Oz : Q x , Q y , Qz Giữa hai khâu để rời mặt phẳng có bậc tự do: - Tịnh tiến theo hai trục Ox, Oy : Tx , Ty - Quay quanh truïc Oz : Qz b Nối động: Để tạo thành cấu, khâu để rời mà phải liên kết với theo qui cách xác định cho sau nối với khâu có khả chuyển động tương đối nối động khâu c Thành phần khớp động - Khớp động - Ràng buộc: Khi nối động, khâu có thành phần tiếp xúc với Toàn chỗ tiếp xúc hai khâu khâu gọi thành phần khớp động Hai thành phần khớp động phép nối động hai khâu hình thành nên khớp động (gọi tắt khớp) Tác dụng khớp động hạn chế bớt khả chuyển động tương đối hai khâu nối với nhau, tức làm giảm số bậc tự Số bậc tự bị khớp động làm gọi số ràng buộc Bm Thiết kế máy -5- PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu PHÂN LOẠI KHỚP ĐỘNG Có hai cách phân loại khớp động: a Phân loại khớp động theo số ràng buộc: Ta gọi khớp động loại k có k ràng buộc (hạn chế k bậc tự do) y y y B O O x x O Khớp loại z Khớp loại z a) c) y O Khớp loại b) y y O x x A A A z B A B x O A B x A Khớp loại z d) z Khớp loại Khớp loại z e) f) Hình 1.4 - Khớp H.1.4a khớp loại hạn chế chuyển động: Ty - Khớp H.1.4b khớp loại hạn chế chuyển động: Ty , Qx - Khớp H.1.4c khớp cầu loại hạn chế chuyển động: Tx , Ty , Tz - Khớp H.1.4d khớp trụ loại hạn chế chuyển động: Ty , Tz , Q y , Qz - Khớp H.1.4e khớp lề loại hạn chế chuyển động: Tx , Ty , Tz , Qx , Q y - Khớp H.1.4f khớp vít cho phép chuyển động Tx , Qx , chuyển động không độc lập với nhau, tức chuyển động độc lập (hoặc Tx Qx ), nên khớp vít khớp loại b Phân loại khớp động theo đặc điểm tiếp xúc: Khớp loại cao (khớp cao) : khớp có thành phần tiếp xúc điểm hay đường Ví dụ: khớp hình 1.4 (a), (b) Khớp loại thấp (khớp thấp): khớp có thành phần tiếp xúc mặt Ví dụ: khớp hình 1.4 (c), (d), (e), (f) Bm Thiết kế máy -6- PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu LƯC ĐỒ ĐỘNG a Lược đồ động khớp: Để thuận tiện cho việc nghiên cứu cấu máy, khớp động biểu diễn hình vẽ qui ước gọi lược đồ động khớp, gọi tắt lược đồ khớp Ví dụ: Hình 1.5 b Lược đồ động khâu: Các khâu biểu diễn hình vẽ qui ước gọi lược đồ động khâu, gọi tắt lược đồ khâu Trên lược đồ khâu phải thể đầy đủ thành phần khớp động, kích thước có ảnh hưởng đến tính chất động học khâu cấu Các kích thước gọi kích thước động Kích thước động thông thường khoảng cách tâm thành phần khớp động khâu Lược đồ động biên Từ lược đồ khớp lược đồ khâu, ta biểu diễn cấu lược đồ Ví dụ: Hình 1.6 Bm Thiết kế máy -7- PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu CHUỖI ĐỘNG - CƠ CẤU a Chuỗi động - Phân loại chuỗi động: Chuỗi động: Nhiều khâu nối với tạo thành chuỗi động Phân loại chuỗi động: Chuỗi động chia thành chuỗi động phẳng chuỗi động không gian: Chuỗi động phẳng: chuỗi động khâu chuyển động mặt phẳng hay nhiều mặt phẳng song song với (hình 1.7) Chuỗi động không gian: chuỗi động khâu chuyển động mặt phẳng không song song với (hình 1.8) C B 1 A a) 3 D b) Hình 1.7 a) b) Hình 1.8 Về phương diện khác, chuỗi động chia thành chuỗi động kín chuỗi động hở: Chuỗi động kín: chuỗi động khâu nối với tạo thành hay nhiều chu vi khép kín Như vậy, chuỗi động kín, khâu phải tham gia hai khớp động (hình 1.9) Chuỗi động hở: chuỗi động khâu không tạo thành chu vi khép kín Rõ ràng, chuỗi động hở, có khâu tham gia khớp động (hình 1.10) Bm Thiết kế máy -8- PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu B A C 1 B 3 1 A C D a) b) Hình 1.9 C B 1 A Hình 1.10 b Cơ cấu - Phân loại cấu: Định nghóa khác cấu: Cơ cấu chuỗi động có khâu cố định chuyển động theo qui luật xác định Khâu cố định gọi giá Phân lọai cấu: Cơ cấu chia thành cấu phẳng (hình 1.11) cấu không gian (hình 1.12) B A 1 C Hình 1.11 Bm Thiết kế máy -9- PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu 1 O a) b) Hình 1.12 1.2 BẬC TỰ DO CỦA CƠ CẤU ĐỊNH NGHĨA Bậc tự cấu số thông số độc lập, cần thiết để xác định hoàn toàn vị trí cấu; đồng thời bậc tự số khả chuyển động độc lập cấu TÍNH BẬC TỰ DO CỦA CƠ CẤU KHÔNG GIAN (TRƯỜNG HP TỔNG QUÁT) Gọi W0 làø số bậc tự tương đối tổng cộng n khâu động để rời so với giá, R số ràng buộc cấu Bậc tự cấu tính sau: W W0 R (1.1) a Tính số bậc tự tương đối: Một khâu để rời không gian có bậc tự tương đối so với giá, số bậc tự n khâu động để rời so với giá là: W0 n (a) b Tính số ràng buộc cấu: Ràng buộc trực tiếp - Ràng buộc gián tiếp - Ràng buộc trùng: - Ràng buộc hai khâu khớp nối trực tiếp hai khâu gọi ràng buộc trực tiếp - Ràng buộc hai khâu tác dụng trực tiếp khớp nối hai khâu gọi ràng buộc gián tiếp - Khi dùng khớp để nối động hai khâu bị ràng buộc gián tiếp, khớp đóng kín xảy ràng buộc trùng lắp gọi ràng buộc trùng (hay ràng buộc chung) Bm Thiết kế máy - 10 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu Xét cấu khâu lề hình 1.13a Ví dụ: y y B C C B 3 A2 O D A O A1 D x x z z a) b) Hình 1.13 * Ràng buộc trực tiếp: - Ràng buộc khâu khâu khớp B - Ràng buộc khâu khâu khớp C - Ràng buộc khâu khâu khớp D - Ràng buộc khâu khâu khớp A * Ràng buộc gián tiếp: Nếu tháo khớp A (hình 1.13b), khâu khâu ràng buộc trực tiếp Tuy nhiên khâu khâu có ràng buộc sau: (1) Không thể tịnh tiến theo phương Oz (2) Không thể quay quanh trục Ox (3) Không thể quay quanh trục Oy Các ràng buộc nối động trực tiếp khớp A mà khâu liên kết với thông qua khớp B, C , D Do ràng buộc gọi ràng buộc gián tiếp * Ràng buộc trùng: Khi nối khâu khâu khớp A , hai khâu có ràng buộc sau: (1) Không thể tịnh tiến theo phương Oz (2) Không thể quay quanh trục Ox (3) Không thể quay quanh trục Oy (4) Không thể tịnh tiến theo phương Ox (5) Không thể tịnh tiến theo phương Oy Bm Thiết kế máy - 11 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu Ở đây, ràng buộc (1), (2), (3) trùng với ràng buộc gián tiếp (1), (2), (3) trên, ràng buộc gọi ràng buộc trùng, số ràng buộc trùng Ràng buộc trùng xảy khớp đóng kín cấu Tính số ràng buộc cấu không gian: Với cách phân loại khớp động theo số bậc tự bị hạn chế khớp loại k hạn chế k bậc tự Nếu gọi pk số khớp loại k chứa cấu tổng ràng buộc pk khớp loại k gây nên k pk Số ràng buộc cấu tổng ràng buộc tất khớp trừ số ràng buộc trùng R0 khớp khép kín, nghóa là: R k pk R0 (b) k 1 c Công thức tính bậc tự cấu không gian Thay (a) (b) vào (1.1) ta có công thức tính bậc tự cấu không gian sau: W n k pk R0 k 1 Ví dụ 1: (1.2) Tính bậc tự cấu khâu lề hình 1.13a Ta thấy: Số khâu động: n3 Số khớp loại ( k ): p5 Số ràng buộc trùng: R0 Vậy bậc tự cấu tính theo công thức (1.2) baèng: W (5 3) TÍNH BẬC TỰ DO CỦA CƠ CẤU PHẲNG a Tính số bậc tự tương đối: Trong cấu phẳng, khâu để rời có bậc tự tương đối so với giá, số bậc tự tương đối n khâu động so với giá làø: W0 n (c) b Tính số ràng buộc cấu: - Cơ cấu phẳng chứa khớp loại khớp loại Mỗi khớp loại mặt phẳng có thêm ràng buộc nên số ràng buộc p4 khớp loại 1p4 Mỗi khớp loại mặt Bm Thiết kế máy - 12 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu phẳng có thêm ràng buộc nên số ràng buộc p5 khớp loại p5 Do tổng số ràng buộc khớp cấu phẳng ( p4 p5 ) - Trong tất cấu phẳng, có cấu chêm (hình 1.14) có ràng buộc trùng ( R0 ), nên cấu phẳng (trừ cấu chêm) tổng số ràng buộc khớp số ràng buộc cấu: (d) R p4 p5 c Công thức tính bậc tự cấu phẳng (trừ cấu chêm) Thay (c) (d) vào (1.1) ta có công thức tính bậc tự cấu phẳng sau: (1.3) W n ( p4 p5 ) Chú ý: p5 số khớp thấp cấu phẳng, p4 số khớp cao cấu phẳng Ví dụ 2: Tính số ràng buộc trùng cấu chêm hình 1.14 y y 1 A A 2 C O C O x B x B z z a) b) Hình 1.14 - Cơ cấu chêm có khâu khớp loại 5: n , p5 Để xác định số ràng buộc trùng, ta chọn hệ qui chiếu gắn với hình 1.14ù - Khi chưa đóng khớp A (hình 1.14a), khâu có khả chuyển động tương đối sau: (1) Tịnh tiến theo phương Ox (2) Tịnh tiến theo phương Oy (3) Không thể quay quanh trục Oz Bm Thiết kế máy ràng buộc - 13 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 12: Hệ thống bánh Z2 Z1 (12.12) C i12 1 C Z 2 C Z1 (12.13) C i12 1 C Z 2 C Z1 (12.14) C i12 - Suy ra: - Tổng quát ta có: - Biểu thức cho ta mối quan hệ 1 , 2 , C bánh Z1 , Z Dấu () ứng với cặp bánh ăn khớp trong; dấu () ứng với cặp bánh ăn khớp Ví dụ 1: Xét quan hệ vận tốc góc cấu vi sai hình 12.10 Z 2' Z2 C Z1 Z3 Hình 12.10 - Hệ thống gồm bánh Z1 , Z cần C hệ vi sai xét hình 12.9 nên ta có : C i12 1 C Z 2 C Z1 (12.15) - Hệ thống gồm bánh Z , Z 2' cần C hệ vi sai xét hình 12.9 nên ta có: C i32 3 C Z' 2 C Z3 (12.16) - Suy ra: C i13 Bm Thiết kế máy 1 C 1 C 2 C C C Z Z3 Z Z i12 i23 ' (1)2 3' 3 C 2 C 3 C Z1 Z Z1 Z - 210 - (12.17) PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 12: Hệ thống bánh - Công thức tổng quát cho hệ vi sai phức tạp có nhiều bánh chung cần C laø: i1Cn 1 C Z Z Z C C i12 i23 i(Cn1) n (1) m 3' ' n n C Z1 Z Z n1 (12.18) Z Z (12.19) Hay i1Cn (1)m bị độn g chủ độn g Chú ý: - Đối với hệ vi sai không gian, dấu (1) m không ý nghóa, ta phải xét dấu ký hiệu mũi tên Khi xét chiều chuyển động để xét dấu, không cho cần C chuyển động - Trong công thức vi sai giả thiết 1 , n C quay chiều với Nếu số vận tốc góc đó, giả sử 1 ngược chiều, nghóa (1 ), n C quay chiều với nhau, công thức phải thay (1 ) vào vị trí 1 Vận tốc góc chưa biết, phải giả thiết chiều thay vào công thức để giải Nếu giải kết có dấu dương chiều giả thiết ngược lại - Khi bánh Z cố định hay 3 , ta có hệ bánh hành tinh tỉ số truyền: C i13 1 C Z Z (1) 2 3' C Z1 Z (12.20) 1 C Z Z3 C Z1 Z 2' (12.21) i1C Z Z Z1 Z 2' (12.22) Z Z3 Z1 Z 2' (12.23) i1C - Giả sử Z1 Z 2' 100, Z 99, Z3 101 Ta coù: i1C 99 101 100 100 10000 (12.24) Tỉ số truyền hệ thống vi sai lớn, tỉ số truyền tăng hiệu suất hệ thống bánh giảm đến giới hạn xảy tượng tự hãm Bm Thiết kế máy - 211 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Ví dụ 2: Chương 12: Hệ thống bánh Cho cấu bánh hình 12.11 Xác định i3C bánh Z1 cố định Z3 O3 Z2 C O2 Z1 O1 Hình 12.11 - Ta có quan hệ: 1 C Z Z Z (1) 2 3 C Z1 Z Z1 (12.25) - Vì tâm quay bánh Z1 cố định nên: C Z 3 C Z1 (12.26) Z 1 i3C Z1 (12.27) Z1 Z3 (12.28) - Suy ra: i3C * Cơ cấu hình 12.11 có nhiều ứng dụng: Nếu Z1 Z i3C , nghóa bánh Z không quay mà tịnh tiến theo quỹ đạo tròn tâm O1 Người ta dùng cấu để tiện trục khuỷu hình 12.12 cách gắn dao tiện A lên bánh Z , cần C quay, dao A vạch nên quỹ đạo tròn với quỹ đạo tròn tâm O3 dời đoạn O3 A theo phương ngang Nếu chiều dài trục khuỷu O1O3 tâm quay O1 đặt cách tâm O1 Bm Thiết kế máy - 212 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 12: Hệ thống bánh đoạn bán kính cổ trục cần tiện cho trục khuỷu quay với hệ hành tinh, lưỡi dao tiện đuổi theo cổ trục Lúc dao cổ trục có chuyển động tương đối chu vi cổ trục Do thực chuyển động cắt O3 A O1 O1 O1 C Hình 12.12 Nếu Z1 Z3 i3C , nghóa bánh Z cần C quay chiều với Cơ cấu dùng chế tạo cáp bện xuôi Z3 O3 Z2 O2 O1 Z1 Z2 Z2 Z3 O3 O2 O2 Z3 O3 Hình 12.13 Bm Thiết kế máy - 213 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 12: Hệ thống bánh Cơ cấu bện cáp (hình 12.13) gồm bánh Z1 lắp với ba bánh Z , ba bánh Z cần C Mỗi bánh vệ tinh Z mang nhiều sợi dây kim loại Chuyển động quay Z quanh O3 xe sợi dây kim loại thành dánh Chuyển động quay cần C xe dánh thành sợi cáp Ở chuyển động quay để xe sợi dây thành dánh chuyển động quay để xe dánh thành sợi cáp chiều với nên ta có sợi cáp bện xuôi Cáp bện xuôi có ưu điểm mềm, bị tự tháo Nếu Z1 Z i3C , nghóa bánh Z cần C quay ngược chiều với Cơ cấu dùng chế tạo cáp bện ngược (hay cáp bện chéo) Cáp bện ngược không bị tự tháo cứng cáp bện xuôi Ví dụ 3: Xét cấu vi sai xe ôtô hình 12.14 Cơ cấu gồm hệ thường-không gian ( Z a , Z b ) hệ vi sai không gian gồm Z1 , Z , Z cần C Bánh Z b mang khung k có cần C Hai bánh có số Z1 , Z dẫn động cho hai lốp hai bên xe ăn khớp với bánh Z quay quanh cần C R Za Zb Z3 Za Zb r Z3 Z1 Z1 Z2 k Z2 Bánh xe trái k C Bánh xe phải a) b) Hình 12.14 Bm Thiết kế máy - 214 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 12: Hệ thống bánh - Quan hệ vận tốc góc hệ vi sai: C i12 1 C Z Z Z 1 2 C Z1 Z Z1 (12.29) Suy ra: 1 2 2C (12.30) - Khi ôtô chạy đường thẳng, chuyển động từ động qua cặp bánh nón ( Z a , Z b ) , bánh Zb , Z1 , Z , Z3 cần C không chuyển động tương nhau, nên vận tốc góc hai bánh xe nhau: 1 2 1 2 C (12.31) - Khi oâtoâ chạy đường vòng 1 2 , buộc bánh Z quay quanh cần C Bánh bên trái quay nhanh bánh bên phải, tổng vận tốc góc chúng 2C - Kết cấu thực tế cấu vi sai ôtô hình 12.15 Hình 12.15 Bm Thiết kế máy - 215 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt Chương 13 CƠ CẤU ĐẶC BIỆT 13.1 CƠ CẤU CÁC-ĐĂNG Cơ cấu Các-đăng hay khớp nối trục Các-đăng cấu dùng để truyền chuyển động quay hai trục giao góc không lớn thay đổi cấu hoạt ñoäng Nguyên lý cấu tạo A 1 I O1 B y x B O A x O2 C 2 II y Hình 13.1 - Cơ cấu Các-đăng (hình 13.1) gồm: Trục I mang chạc quay quanh đường tâm xx Trục II mang chạc quay quanh đường tâm yy Hai đường tâm xx yy giao góc Hai chạc nối với khâu chữ thập hai khớp lề A A' B B' với điều kiện: o AA' xx o BB ' yy o xx yy giao O điểm giao AA' với BB ' o OA OA' OB OB' R - Để thay đổi góc , khâu nối với trục II khớp lề O2 nối với giá khớp lề C để khâu quay quanh đường tâm qua O hình vẽ 13.1 Trong thực tế ta thường gặp cấu Các-đăng có góc cố định hình 13.2a cấu thực hình 13.2b Bm Thiết kế máy - 217 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt 1 I O1 B y x B O A A x y B A O1 x O B A 2 O2 x O2 y y II (a) (b) Hình 13.2 - Có thể hiểu nguyên lý truyền chuyển động cấu Các-đăng qua việc xét điều kiện quay toàn vòng khâu nối giá 1, Giả sử, xét khâu 2, tháo rời khớp B, B ' Khi khâu chữ thập quay quanh AA' , đồng thời AA' quay quanh xx thì: - Q tích điểm B, B ' thuộc khâu mặt cầu tâm O , bán kính R - Q tích điểm B, B ' chạc mặt cầu tâm O , bán kính R Q tích điểm B, B ' thuộc chạc nằm miền với truyền kề với (q tích điểm B, B ' khâu 3) nên khâu quay toàn vòng Tỉ số truyền M A 1 I O1 y x B 32 O 31 A B 1 3 2 E M x F O2 2 II y Hình 13.23 - Khi trục I quay, AA' chuyển động mặt phẳng vuông góc với xx qua tâm O nên vị trí AA' thay đổi Gọi MM giao tuyến mặt phẳng chứa đường tâm quay xx , yy mặt phẳng chứa q tích A, A' Vị trí AA' đặc trưng thông số: AOM Bm Thiết kế máy - 218 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY - Gọi: Chương 13: Cơ cấu đặc biệt 1 , 2 , 3 vector vận tốc góc khâu 1, 2, 31, 32 vector vận tốc góc khâu chuyển động tương đối so với khâu khâu - Theo định lý hợp vận tốc, ta có: 3 1 31 (13.1) 3 2 32 (13.2) 1 31 2 32 (13.3) - Đồng thời ta có: - Do đó: - Chiếu phương trình (13.3) lên phương 2 ta có: (13.4) 1 cos 31 cos 2 32 cos 900 góc 31 2 (góc phương AA' với phương yy ) - Chiếu phương trình (13.3) lên phương 31 , ta có: (13.5) 1 cos 900 31 2 cos 32 cos 900 - Thay (13.5) vaøo (13.4), ta được: (13.6) 1 cos 2 cos 2 - Suy ra: ii 1 cos 2 cos (13.7) - Xác định cos : Từ A hạ AE MM Từ E hạ EF yy Theo định lý ba đường vuông góc ta có AF yy Theo hình 13.3, ta có: cos cos AOF Bm Thiết kế máy OF OF OE cos(900 ) cos sin cos OA OE OA - 219 - (13.8) PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt - Thay (13.8) vào (13.7) ta có: ii 1 sin cos 2 cos (13.9) - Từ (13.9) ta nhận thấy, cấu chuyển động: góc thay đổi từ: 2 cos thay đổi từ: i12 thay đổi từ: cos cos Neân 1 const 2 thay đổi từ: 2 1 cos 2 max 1 cos (13.10) - Độ không trục bị dẫn: 2 max 2 tg sin 1 (13.11) Từ (13.11) ta nhận thấy: góc giao hai trục lớn thí độ không lớn, nghóa trục bị dẫn bị dao động xoắn trình truyền động dẫn đến khả bền trục giảm nhiều Do đó, góc giao hai trục cấu Các-đăng không lớn Cơ cấu Các-đăng kép - Hai cấu Các-đăng mắc liên tiếp gọi cấu Các-đăng kép Cơ cấu Các-đăng kép dùng để truyền chuyển động quay giữa: a) Hai trục có đường tâm trùng (hình 13.4) Tưởng tượng dùng gương phẳng đặt vuông góc với trục II cấu Các-đăng Trong gương ta nhận ảnh (phần bên phải) cấu Các-đăng Ảnh hoàn toàn giống với cấu thực hình dáng chuyển động đến mức nối hai đầu trục mặt gương nhận cấu truyền chuyển động từ trục I đếùn trục II đến trục III Đây cấu Cácđăng kép Bm Thiết kế máy - 220 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt gương phẳng II I III Hình 13.4 b) Hai trục song song (hình 13.5) Có thể tưởng tượng cấu nối cấu Các-đăng với ảnh qua hai gương phẳng: gương thứ đặt vuông góc với trục II, gương thứ hai đặt trùng với trục II III gương phẳng gương phẳng II I Hình 13.5 - Tỉ số truyền hai trường hợp iI III I Như hai cấu Các-đăng kép III biến chuyển động quay thành chuyển động quay vận tốc góc Tuy vậy, góc không lớn trục trung gian II bị dao động xoắn - Trường hợp tổng quát, Các-đăng kép tạo thành từ hai Các-đăng đơn không đối xứng qua gương phẳng, nghóa hai góc khác nhau, hai góc khác nhau, ta áp dụng công thức (13.3) hai lần để tính tỉ số truyền iI II iI III I iII III II tính II III I Tỉ số truyền phụ thuộc vào giá trị hai góc hai góc III Bm Thiết kế máy - 221 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt 13.2 CƠ CẤU MAN Cơ cấu Man cấu dùng để biến chuyển động quay liên tục thành chuyển động quay gián đoạn (có lúc dừng) nhờ khâu dẫn có chốt khâu bị dẫn có rãnh tiếp xúc không liên tục Ngun lý cấu tạo B 1 E O1 21 D C O2 22 G F A H Hình 13.6 - Cơ cấu Man hình 13.6 gồm: + Khâu dẫn mang chốt quay quanh tâm O1 , + Khâu bị dẫn đóa mang rãnh quay quanh tâm O2 - Khi khâu quay liên tục, có lúc chốt lọt vào rãnh đóa vị trí A gạt đóa quay quanh O2 góc đến chốt khỏi rãnh vị trí B đóa ngừng quay, cung tròn CDE đóa tiếp xúc với cung tròn FGH đóa Lúc rãnh đóa vị trí chờ chốt vào để truyền động trình truyền động xảy tiếp tục - Để không xảy va đập chốt vào khỏi rãnh, vị trí chốt phải chuyển động theo phương rãnh, nghóa rãnh phải nằm theo phương tiếp tuyến q đạo chốt Muốn phải thỏa mãn: O2 AO1 O2 BO1 900 Động học cấu Man Tùy theo yêu cầu truyền động mà khâu có hay nhiều chốt, đóa có nhiều rãnh - Gọi t1 thời gian quay vòng đóa 1, t thời gian quay lần đóa Ta có hệ số truyền động cấu Man sau: k Bm Thiết kế máy t2 t1 - 222 - (13.12) PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt - Gọi góc quay đóa ứng với lần chuyển động đóa 21 khâu dẫn quay đều, ta có: k t2 21 t1 2 (13.13) - Gọi Z số rãnh đóa 2, ta có góc hai rãnh 22 2 hình vẽ ta Z có: 21 22 2 Z (13.14) - Vaäy (13.13) có dạng: 2 Z Z 2 2 2Z k (13.15) Vì k âm nên suy ra: Z - Nếu khâu có m chốt thời gian quay đóa ứng với vòng quay khâu m t2 hệ số chuyển động cấu Man là: k m t2 m ( Z 2) t1 2Z (13.16) 2Z Z 2 (13.17) Vì k lớn nên suy ra: m Đây công thức dùng để xác định số chốt tối đa cấu Man - Trong trình chốt rãnh truyền chuyển động cho nhau, quan hệ động học cấu Man hoàn toàn giống quan hệ động học cấu Culit (hình 13.7), nghóa cho trước cấu Man qui luật chuyển động khâu dẫn 1, ta hoàn toàn xác định thông số động học khâu xác định động học cấu Culit O1 1 A O2 Hình 13.7 Bm Thiết kế máy - 223 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt 13.3 CƠ CẤU BÁNH CÓC - Cơ cấu bánh cóc cấu dùng để biến chuyển động qua lại thành chuyển động chiều gián đoạn thông qua cóc bánh cóc - Hình 13.8 mô tả cấu bánh cóc: + Thanh lắc 1, lắc qua lắc lại quanh tâm O + Con cóc gắn lắc giữ lò xo + Khi lắc lắc chiều kim đồng hồ, cóc trượt bánh cóc Khi lắc lắc ngược chiều kim đồng hồ, cóc đẩy bánh cóc quay quanh tâm O Do bánh cóc chuyển động quay gián đoạn chiều + Con cóc gắn giá giữ lò xo 7, dùng để hãm chuyển động bánh cóc theo chiều ngược lại (khi không nhận truyền động từ cóc 2) 1 2 O Hình 13.8 - Chuyển động qua lại là: Chuyển động lắc quanh tâm bánh cóc (tạo từ cấu khâu lề, …) Chuyển động tịnh tiến (tạo từ cấu tay quay-con trượt, ) - Chuyển động chiều gián đoạn chuyển động tịnh tiến (trường hợp bánh cóc có bán kính lớn đến vô cùng) - Cơ cấu bánh cóc sử dụng nhiều để thực chuyển động gián đoạn cấu dịch vật bào máy bào, … Hình 3.19 mô tả số loại cấu bánh cóc Bm Thiết kế máy - 224 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 13: Cơ cấu đặc biệt a) b) c) d) e) f) g) h) i) Hình 13.9 Bm Thiết kế máy - 225 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu ... 1.24 Bm Thiết kế máy - 20 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 1: Cấu tạo cấu XẾP LOẠI CƠ CẤU - Cơ cấu loại cấu gồm khâu dẫn nối với giá khớp lề máy điện, tuabin, máy bơm, … Như... tónh định viết phương trình lực cho nhóm Bm Thiết kế máy - 44 - PGS TS Bùi Trọng Hiếu Bài giảng NGUYÊN LÝ MÁY Chương 3: Phân tích lực cấu Trường hợp cấu không gian a Số phương trình: Trong không... việc thiết kế máy như: sử dụng q tích điểm, phối hợp chuyển động phận với để hoàn thành yêu cầu, nhiệm vụ máy đặt ra; thiết kế vỏ máy, phận che chắn cho máy, bố trí không gian lắp đặt máy, … Vận