Tài liệu Cấu tạo cơ cấu pdf

- Khâu: trong cơ cấu và máy, toàn bộ những bộ phận có chuyển động tương đối đối so với các bộ phận khác gọi là khâu HCM City Univ.. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguye

Trang 1

HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien

1 CẤU TẠO CƠ CẤU

-Chi tiết máy (tiết máy): máy hay cơ cấu có thể tháo rời ra thành nhiều bộ phận khác nhau, bộ phận không thể tháo rời ra được nữa gọi là chi tiết máy

1 Chi tiết máy và khâu

-Chi tiết máy (tiết máy)

§1 Định nghĩa và khái niệm cơ bản

piston

xylan h

ắc bạc

xéc-m ăng

trục k hủy

bulôn g

đai ốc nắp tha

nh tru yền

thân th anh tru yền

bạc trụ

c khủy

bạc cố

t máy vòng đ

ệm circli p

Trang 2

- Khâu: trong cơ cấu và máy, toàn bộ những bộ phận có chuyển động tương đối đối so với các bộ phận khác gọi là khâu

- Khâu

khâu tr

ục khủ y

khâu

pisto n

giá (v

ỏ máy)

khâu th anh tru yền

-Bậc tự do (btd) của khâu

2 Thành phần khớp động và khớp động

+ Một khả năng chuyển động độc lập đối với một hệ quy chiếu một btd

z

+ Giữa hai khâu trong mặt phẳng 3 btd: Tx, Ty Qz

+ Giữa hai khâu trong không gian6 btd: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz

z

Trang 3

-Nối động: để tạo thành cơ cấu, các khâu không thể để rời nhau mà phải được liên kết với nhau theo một quy cách xác định nào đó sao cho sau khi nối nhau các khâu vẫn còn có khả năng chuyển động tương đối nối động các khâu

-Thành phần khớp động, khớp động

+ Khi nối động, các khâu sẽ có thành phần tiếp xúc nhau Toàn bộ chổ tiếp xúc giữa hai khâu gọi là một thành phần khớp động

+ Hai thành phần khớp động trong một phép nối động hai khâu hình thành nên một khớp động

Thành phần khớp động trên bản lề phải

Thành phần khớp động trên bản lề trái

Trang 4

-Theo số btd bị hạn chế: Khớp động loại khạn chế kbtd hay có kràng buộc

3 Phân loại khớp động

z

O

z

O

O z

z

-Theo đặc điểm tiếp xúc

+ Khớp cao: thành phần khớp động là điểm hay đường

+ Khớp thấp: thành phần khớp động là mặt

z

O

z

O

O z

z

Trang 5

-Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các khớp được biểu diễn trên những hình

vẽ bằng những lược đồ quy ước

4 Lược đồ

-Các khâu cũng được thể hiện qua các lược đồ đơn giản gọi là lược đồ khâu

A B C

-Trên lược đồ khâu phải thể hiện đầy đủ các khớp động, các kích thước có ảnh hưởng đến chuyển động của khâu và chuyển động của cơ cấu

Trang 6

-Chuỗi động: nhiều khâu nối với nhau tạo thành một chuỗi động

A

B

C

D

Oz

Ox

Oy

1

4

3 2

A

B

C

1



-Phân loại chuỗi động

o Chuỗi động phẳng

o Chuỗi động kín o Chuỗi động hở

o Chuỗi động không gian

-Cơ cấu: cơ cấu là một chuỗi động có một khâu cố định và chuyển động theo quy luật xác định Khâu cố định được gọi là giá

-Phân loại cơ cấu: tương tự như đối với chuỗi động

-Bậc tự do (btd) của cơ cấu là số thông số độc lập cần thiết để xác định hoàn toàn vị trí của cơ cấu, nó cũng là số khả năng chuyển động tương đối độc lập của cơ cấu đó

I Định nghĩa

§2 Bậc tự do của cơ cấu

II Tính bậc tự do của cơ cấu không gian (trường hợp tổng quát)

R W

1 Số bậc tự do trong cơ cấu

2 Số ràng buộc chứa trong cơ cấu

n





 5 1

k

k k p R

1 khâu để rời trong không gian có 6 btd btd tổng cộng của nkhâu động là

Khớp loại khạn chế kbậc tự do Nếu gọi p klà số khớp loại kchứa trong cơ cấu tổng các ràng buộc do pkkhớp loại kgây nên là k.p k Do đó

Trong thực tế, số ràng buộc thường nhỏ hơn giá trị trên

vì trong cơ cấu tồn tại các ràng buộc trùng

Trang 7

Ví dụ: Xét cơ cấu 4 khâu bản lề

A

B

C

D

Oz

Ox

Oy

1

4

3 2

4

A

B

C

D

1

A

Ox Oz

Oy

4

+ Ràng buộc trực tiếp: ràng buộc giữa hai khâu do khớp nối trực tiếp giữa 2 khâu đó được gọi là ràng buộc trực tiếp

+ Ràng buộc gián tiếp: nếu tháo khớp A, giữa khâu 1 và 4 có ràng buộc gián tiếp

+ Ràng buộc trùng: nối khâu 1 và 4 bằng khớp A, giữa chúng có ràng buộc trực tiếp sau

3 ràng buộc trùng Ràng buộc trùng chỉ xảy ra ở khớp đóng kín của cơ cấu

Gọi R0là số ràng buộc trùng tổng số ràng buộc trong cơ cấu: 0

5

1

R kp R

k

k





3 Công thức tính bậc tự do của cơ cấu không gian: 













5

1

0

6

k

k R kp n

W

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu 4 khâu bản lề

A

D

Oz

Ox

Oy

1

4

3

2 Số khâu động n = 3

Bậc tự do của cơ cấu

Số ràng buộc trùng R 0 = 3

Số khớp loại 5 p 5 = 4

btd

W 6´3(5´43)1

A

B

C

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu bàn tay máy

Số khâu động n = 5

Số khớp loại 5 p 5 = 5

btd

W 6´5(5´5) 5

Trang 8

§2 Bậc tự do của cơ cấu III Tính bậc tự do của cơ cấu phẳng

1 Số bậc tự do trong cơ cấu

1 khâu để rời có 3 btd số btd tổng cộngcủa nkhâu động:

2 Số ràng buộc chứa trong cơ cấu

Cơ cấu phẳng có 2 lọai khớp -khớp loại 4chứa 1ràng buộc

-khớp loại 5chứa 2ràng buộc



tổng số ràng buộc trong cơ cấu:

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu chêm như hình vẽ

Ox A

Oz

Oy

B

C O

1 2

n

W0 3

0 5

-Cơ cấu toàn khớp lọai 5 với n = 2, 5= 3

-Chọn hệ quy chiếu gắn với giá

-Chưa đóng khớp A, khâu 1 có khả năng:

Ox A

Oz

Oy

B

C O

1 2

Ox

Oz

Oy

A

B

O

C

1 2

TOx (2) TOy (3) QOz

(1)

-Đóng khớp A, khâu 1 có khả năng:

btd

W 3´2(2´31)1

Trang 9

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu hình bình hành

-Trên thực tế, cơ cấu này làm việc được điều này có gì mâu thuẫn không ?

A

D

1



3



E

F

-Cơ cấu toàn khớp loại 5 với: n=4, k=5, p k =6

btd

W 3´4(2´6)0

-Bậc tự do của cơ cấu là

-Khi thêm khâu 5 và 2 khớp E, Fvào

-Chú ý khâu 5 không có tác dụng gì trong chuyển động của cơ cấu ABCD

-Nếu bỏ khâu 5 ra, cơ cấu trở thành cơ cấu 4 khâu bản lề với btd bằng 1

A

D

1



3



E

F

W=?

4

D

1



3



W=1

4

E

F

W=-1

5

+ thêm khâu 5 ( EF )  thêm 3 bậc tự do + thêm 2 khớp loại 5 ( E, F)  thêm 4 ràng buộc   thêm 1 ràng buộc

-Gọi r là số ràng buộc thừa có trong cơ cấu, btd của cơ cấu phẳng

-Trong cơ cấu hình bình hành ở trên, r = 1, và W 3´4(2´61)1btd

) 2

(

3n p5 p4 r

Trang 10

1



A

B C D

1 2 3

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu cam cần đẩy đáy con lăn

n = 3

k = 4, 5

p 4 = 1

p 5 = 3

W = 3 x 3 – (2 x 3 + 1) = 2 btd

Kết quả này có đúng không ?

-Trong thực tế, cơ cấu bên chỉ có 1 btd vì chuyển động lăn của con lăn 2 quanh khớp Bkhông ành hưởng đến chuyển động có ích của cơ cấu nên không được

kể vào bậc tự do của cơ cấu

-Btd thêm vào mà không làm ảnh hưởng đến chuyển động của cơ cấu gọi là btd thừa, ký hiệu là s

-Trở lại cơ cấu cam ở trên W 3´3(2´3+10)11btd

§2 Bậc tự do của cơ cấu Tóm lại, công thức tính btd

-đối với cơ cấu không gian

-đối với cơ cấu phẳng trừ cơ cấu chêm

với n: số khâu động k: loại khớp động p k: số khớp loại k

R0: số ràng buộc trùng r: số ràng buộc thừa s: số btd thừa















5

1

0 6

k

k R kp n

W

s r p p n

W 3 (2 5 + 4  )

Trang 11

IV Ý nghĩa bậc tự do – Khâu dẫn và khâu bị dẫn

A

D

1



A

D

1

§3 Nhĩm tĩnh định

I Nguyên lý tạo thành cơ cấu Một cơ cấu cĩWbtd là cơ cấu được tạo thành bởi Wkhâu dẫn và những nhĩm

cĩ btd bằng zero

II Nhĩm tĩnh định Nhĩm tĩnh định là những nhĩm cân bằng hay chuyển động, cĩ bậc tự do bằng zero và phải tối giản (tức là khơng thể chia thành những nhĩm nhỏ hơn được nữa)

Đối với nhĩm tĩnh định tồn khớp thấp

4 3 42

1 L 3

2

 W W

khâu dẫn nhóm có btd=0

0 2

3  5 

W n

5

p

2 4 6 L

3 6 9 L

Þ

Trang 12

III Nguyên tắc tách nhóm tĩnh định

§3 Nhóm tĩnh định

Khi tách nhóm tĩnh định phải theo nguyên tắc sau + Chọn trước khâu dẫn và giá

+ Sau khi tách nhóm, phần còn lại phải là 1 cơ cấu hoàn chỉnh hoặc khâu dẫn + Tách những nhóm ở xa khâu dẫn trước rồi dần đến những nhóm ở gần hơn + Khi tách nhóm, thử tách những nhóm đơn giản trước, nhóm phức tạp sau

Ví dụ: Tách nhóm tĩnh định cơ cấu động cơ diezen, cơ cấu bơm oxy

C D

E

F

I

J

2 1

1



6 7

3

A

B

C

D E F G

1 2

4 3

5

1



A B

C D

E F

G H

I

J

1



6 7

3

1 2

Trang 13

H

I

J

6 7

A B

C D

E F

G H

I

J

1



6 7

3

1 2

A B

C D

E F

G H

1



3

1 2

H

I

J

6 7

E F

G H

5 4

A B

C D

E F

G H

I

J

1



6 7

3

1 2

A B

C D

E F

G H

1



3

1 2

A B

C D

E

1



3

1 2

Trang 14

H

I

J

6 7

E F

G H

5 4

A B

C D

E F

G H

I

J

1



6 7

3

1 2

A B

C D

E F

G H

1



3

1 2

A B

C D

E

1



3

1 2

C D

E

3

2

1



1

A

B

C

D E F G

1 2

4 3

5

1



Trang 15

A

B

C

D E F G

1 2

4 3

5

1



A

B

C

1 2

1



C

G

4 3

D E

5

A

B

C

D E F G

1 2

4 3

5

1



A

B

C

1 2

1



C

G

4 3

D E

5

C

D E F

3

5F

G

4

A

B

C

1 2

1



Trang 16

A

B

C

D E F G

1 2

4 3

5

1



A

B

C

1 2

1



C

G

4 3

D E

5

C

D E F

3

5F

G

4

A

B

C

1 2

1



B

C

D E F G

2

4 3

5

A

1



-Trong cơ cấu phẳng, thường có khớp cao loại 4, để tách thành những nhóm tĩnh định như những cơ cấu phẳng toàn khớp thấp phải thay thế các khớp cao thành những khớp thấp nhưng vẫn đảm bảo được chuyển động của cơ cấu

btd 1 ) 2 2 1 ( 2

3´  + ´ 



W

§4 Thay thế khớp cao bằng khớp thấp

Trang 17

Trang 18

btd 1 ) 4 2 ( 3

3´  ´ 



W

1



C

1

2 1

1



1

A

B

3 2 1

-Thay thế khớp cao bằng khớp thấp phải đảm bảo hai điều kiện

§4 Thay thế khớp cao bằng khớp thấp + bậc tự do của cơ cấu không đổi + quy luật chuyển động không đổi

-Nguyên tắc: dùng 1 khâu hai khớp bản lề và đặt các bản lề tại tâm cong của các

thành phần khớp cao tại điểm tiếp xúc

-Ví dụ: Thay thế khớp cao bằng khớp thấp ở cơ cấu cam cần lắc đáy bằng

-Sự thay thế khớp cao bằng khớp thấp không phải chỉ để xem xét nhóm tĩnh định

mà việc phân tích động học cơ cấu thay thế cho biết cả về định tính cũng như định lượng của cơ cấu thay thế tại vị trí đang xem xét

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	4,19 MB