Môn nguyên lý máy, bài tập lớn, đồ án (19)

Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot Bài giảng Cơ cấu cam Giảng viên: TS Nguyễn Bá Hưng Nội dung học  Khái niệm cấu cam  Các thông số cấu cam  Phân tích động học cấu cam  Bài tốn chuyển vị  Bài toán vận tốc gia tốc  Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đáy nhọn  Tổng hợp cấu cam cần đáy lăn  Tổng hợp cấu cam cần đáy Khái niệm cấu cam  Định nghĩa  Cơ cấu cam cấu có khớp cao, dùng để tạo nên chuyển động qua lại theo quy luật cho trước, có lúc dừng khâu bị dẫn  Khâu dẫn: CAM  Khâu bị dẫn: CẦN CẦN CAM (Source: internet) Khái niệm cấu cam  Bảo toàn khớp cao  Để cam cần tiếp xúc :  Dùng lực lò xo (Source: internet) Khái niệm cấu cam  Bảo toàn khớp cao  Để cam cần tiếp xúc :  Dùng ràng buộc hình học (Source: internet) Khái niệm cấu cam  Phân loại  Cơ cấu cam không gian  Cơ cấu cam phẳng Cơ cấu cam không gian cấu cam cần chuyển động mặt phẳng không song song với Cơ cấu cam phẳng cấu cam cần chuyển động mặt phẳng song song với Khái niệm cấu cam  Phân loại cấu cam phẳng Cơ cấu cam cần đẩy Cơ cấu cam cần lắc Các thông số cấu cam  Các thơng số hình học cam  Bán kính véc tơ lớn Rmax bán kính véc tơ nhỏ Rmin biên dạng cam  Các góc cơng nghệ: góc tâm ứng với cung khác biên dạng cam • Góc cơng nghệ xa, đ • Góc cơng nghệ đứng xa, x • Góc cơng nghệ gần, v • Góc cơng nghệ đứng gần, g C B1 Rmax B2 x B2 B3 x B0 đ v B1 Rmax v A 1 g Rmin B0 đ B3 A 1 g Rmin C Các thông số cấu cam  Các thông số động học cấu cam  Độ lệch tâm (tâm sai) e = AH (e=0, cần đẩy tâm, e0, cần đẩy lệch tâm)  Đối với cam cần lắc đầu nhọn: • Khoảng cách tâm cam – tâm cần lAC • Chiều dài cần lBC  Các góc định kỳ: góc quay cam ứng với giai đoạn chuyển động khác • Góc định kỳ xa, đ cần C đ đ B1 • Góc định kỳ gần, v B1 B’1 • Góc định kỳ đứng gần, g B’1 1 B0 đ • Góc định kỳ đứng xa, x đ B0 A e 1 H A 1 C Các thông số cấu cam  Các thông số lực cấu cam  Góc áp lực đáy cần  Cơng suất truyền động W=P.VB2cos(+) C n  B n   B n n 1 A A 1 C Phân tích động học cấu cam  Bài toán chuyển vị  Quy luật chuyển vị cấu cam cần đẩy đáy nhọn  Quy luật chuyển vị cấu cam cần lắc đáy nhọn  Quy luật chuyển vị cấu cam cần đẩy đáy lăn  Quy luật chuyển vị cấu cam cần đẩy đáy  Bài toán vận tốc, gia tốc Phương pháp đồ thị động học Vi phân Vi phân Đồ thị Đồ thị Đồ thị chuyển vị ( constant) Vận tốc Gia tốc Phân tích động học cấu cam  Bài tốn vận tốc, gia tốc Số liệu cho trước: - Lược đồ động cấu cam, vận tốc góc 1 cam (1 =const) Yêu cầu: - Xác định quy luật vận tốc gia tốc cần theo góc quay  cam - + v = v() a = a() cam cần đẩy - +  = () ε = ε() cam cần lắc s  Bài toán vận tốc    Bài toán gia tốc  đ x v 2 ( constant) g Tổng hợp cấu cam  Bài toán tổng hợp (thiết kế) Số liệu cho trước: - Quy luật chuyển động cần Yêu cầu: - Xác định vị trí tâm cam (vị trí tương đối cam với cần - Tổng hợp động học cấu cam (xác định biên dạng cam)  Tổng hợp cấu cam cần đáy nhọn (đẩy lắc)  Tổng hợp cấu cam cần đáy lăn  Tổng hợp cấu cam cần đáy Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy nhọn Xác định miền tâm cam  s Bm=Em=E’m E’4 C E’3 E’2 ni E3 ∆’1v Ei 1 ni ∆i Ai Miền tâm cam i ∆’i ∆1d ∆d v sm E2  s1 ds/d Bi đ E4 E1 B0=E0=E’0 E’1 [max] [max] B4 B3 B2 B1 s ∆1v  ∆’1d Miền tâm cam ∆v  Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy nhọn  Tổng hợp động học cấu cam (vẽ biên dạng cam) Số liệu cho trước: - Quy luật chuyển động cần s=s(), bán kính Rmin, độ lệch tâm e Yêu cầu: - Vẽ biên dạng cam thực quy luật chuyển động cho cần đ s s B’m Bm sm B1 B’1 B0 1 A C  s1 Rmin e H0 1 1 đ x v 2 g  Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần lắc đáy nhọn  Xác định miền tâm cam [max] E’5 Bm=Em=E’m E’4 [max] [max] E’3 n i B5 B4 B3 B2 B1 E’2 Bi [max] E’1   E5 E1 E4 max E3 C x đ v m max E2 B0=E0=E’0 Ei  234 m m 54321  ∆i C A Miền tâm cam i d/d ∆i*  A Miền tâm cam i 1 Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần lắc đáy nhọn  Tổng hợp động học cấu cam (vẽ biên dạng cam) Số liệu cho trước: - Quy luật biến thiên góc lắc cần =(), bán kính Rmin, chiều dài cần lBC khoảng cách tâm cam tâm cần lAC Yêu cầu: - Vẽ biên dạng cam thực quy luật chuyển động cho cần Cm  -1 C2 m Bm m 2 B2 B1 B0 1 C1 2 1 0 0 A 1  Rmin =AB0 C0  1 1 1 đ x  v 2 g Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy lăn C Biên dạng lý thuyết I Bi Biên dạng thực A Biên dạng thực Biên dạng lý thuyết rL rL min min Hiện tượng tự giao: rL> min Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy  Đường cong lồi C n  Đường cong lồi B M Điều kiện tiếp xúc n A I’ M’ A I Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy  Điều kiện lồi biên dạng cam b’2 o’1=b’2=b’3 n (+)  B B s C D Rmin A z O n  A D O 1 1 (3=0) Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy  Xác định miền tâm cam s Vị trí thấp cần  Rmin ∆  A Miền tâm cam i  Tổng hợp cấu cam  Tổng hợp cấu cam cần đẩy đáy  Tổng hợp cấu cam Số liệu cho trước: - Quy luật chuyển vị cần s=s(), bán kính Rmin độ lệch tâm e Yêu cầu: - Vẽ biên dạng cam thực quy luật chuyển động cho cần s -1 s C D1 sm B0 B1 H2 H3 H1 1 H A  D0 HiDi D0 i đ H4 0≡H0 H5 H7 H6 v 2 x g  Phụ lục  Phương pháp vi phân đồ thị Xét hàm S=S() hình 1, ta có: Với:  góc nghiêng tiếp tuyến đồ thị s=s() - Trên y=y(x) lấy H phía âm Từ H kẻ HI song song với tiếp tuyến titi y=y(x) cắt y I, ta có: Phụ lục  Phương pháp vi phân đồ thị Nếu khoảng [xi,xi+1] nhỏ theo định lý giá trị trung bình hàm liên tục, dây cung khoảng song song với tiếp tuyến đường cong điểm khoảng Phương pháp dựng đồ thị phương pháp dây cung Phụ lục  Phương pháp vi phân đồ thị Phương pháp dựng đồ thị phương pháp dây cung (hình 2):  Chia khoảng lấy đạo hàm thành n khoảng nhỏ cách điểm i=1,n-1)  Xác định điểm i’ ứng với i đồ thị  Nối dây cung tương ứng với khoảng chia đồ thị  Chọn cực lấy đạo hàm H1 phía âm vO  Từ H1 kẻ đường // với dây cung sO cắt ov i’  Từ i’ vẽ đường song song với trục hoành cho gặp đường tung độ điểm khoảng chia tương ứng Giao điểm hai đường cho ta điểm vO   Nối điểm tìm ta v=v()  Sau có v() ta đạo hàm tiếp đồ thị với tỉ lệ xích ta đồ thị a() ... cần đẩy đáy  Bài toán vận tốc, gia tốc Phương pháp đồ thị động học Vi phân Vi phân Đồ thị Đồ thị Đồ thị chuyển vị ( constant) Vận tốc Gia tốc Phân tích động học cấu cam  Bài toán chuyển vị... cần đẩy đáy  Bài toán vận tốc, gia tốc Phương pháp đồ thị động học Vi phân Vi phân Đồ thị Đồ thị Đồ thị chuyển vị ( constant) Vận tốc Gia tốc Phân tích động học cấu cam  Bài toán vận tốc, gia... cần đẩy - +  = () ε = ε() cam cần lắc s  Bài toán vận tốc    Bài toán gia tốc  đ x v 2 ( constant) g Tổng hợp cấu cam  Bài toán tổng hợp (thiết kế) Số liệu cho trước: - Quy luật