Bài giảng cơ cấu

Nguyên Lý Máy MỤC LỤC CHƯƠNG 1.CẤU TẠO CƠ CẤU 1.1 Những khái niệm 1.2 Bậc tự cấu 1.3 Nhóm tĩnh định CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU 12 2.1 Phân tích động học cấu phẳng phương pháp giải tích 13 2.2 Phân tích động học cấu phẳng phương pháp đồ thị .13 2.3 Phân tích động học cấu phẳng phương pháp họa đồ vector 14 2.4 Bài tập 16 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PHẲNG 17 3.1 Các loại lực tác dụng lên cấu 17 3.2 Điều kiện tĩnh định toán xác định áp lực khớp động .18 3.3 Bài toán xác định áp lực khớp động 19 3.4 Bài toán xác định momen cân .21 CHƯƠNG CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP .22 4.1 Đại cương 22 4.2 Động học cấu bốn khâu lề 23 4.3 Động học số biến thể cấu khâu lề 27 CHƯƠNG CƠ CẤU BÁNH RĂNG, HỆ THỐNG BÁNH RĂNG .32 5.1 CƠ CẤU BÁNH RĂNG .32 5.2 HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 63 CHƯƠNG CÁC CƠ CẤU ĐẶC BIỆT 69 6.1 Cơ cấu Malt (Geneva Mechanism) 69 6.2 Khớp Các-đăng (Universal Joint) 70 6.3 Cơ cấu cam 73 GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy CHƯƠNG CẤU TẠO CƠ CẤU 1.1 Những khái niệm 1.1.1 Chi tiết máy khâu - Chi tiết máy (tiết máy): phập máy mà khơng thể tách rời Máy gồm nhiều tiết hay phận máy lắp với tạo thành hệ thống - Khâu: cấu máy, toàn phận có chuyển động tương đối so với phận khác gọi khâu 1.1.2 Thành phần khớp động khớp động - Bậc tự khâu + Một khả chuyển động độc lập hệ qui chiếu  bậc tự + Giữa hai khâu mặt phẳng  bậc tự do: Tx, Ty, Qz + Giữa hai khâu không gian  bậc tự do: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy - Nối động: để tạo thành cấu, khâu rời mà phải liên kết với theo qui cách xác định đó, cho nối với khâu khả chuyển động tương đối  nối động khâu Thành phần khớp động, khớp động + Khi nối động, khâu có thành phần tiếp xúc Toàn chỗ tiếp xúc hai khâu gọi thành phần khớp động + Hai thành phần khớp động ghép nối động hai khâu hình thành nên khớp động 1.1.3 Phân loại khớp động - Theo số bậc tự bị hạn chế: Khớp động loại k hạn chế k bậc tự hay có k ràng buộc GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy - Theo đặc điểm tiếp xúc + Khớp cao: thành phần khớp động điểm hay đường + Khớp thấp: thành phần khớp động mặt 1.1.4 Lược đồ  Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, khớp biễu diễn hình vẽ lược đồ qui ước GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy  Các khâu thể qua lược đồ đơn giản gọi lược đồ khâu  Trên lược đồ khâu phải thể đầy đủ khớp chuyển động, kích thước có ảnh hưởng đến chuyển động khâu chuyển động cấu  Chuỗi động: nhiều khâu nối với tạo thành chuỗi động  Phân loại chuỗi động:  Chuỗi động kín  Chuỗi động hở  Chuỗi động phẳng  Chuỗi động không gian - Cơ cấu: Cơ cấu chuỗi động có khâu cố định chuyển động theo qui luật xác định Khâu cố định gọi giá - Phân loại cấu: tương tự chuỗi động 1.2 Bậc tự cấu 1.2.1 Định nghĩa - Bậc tự (bậc tự do) cấu thơng số độc lập cần thiết để xác định hồn tồn vị trí cấu, số khả chuyển động tương đối độc lập cấu GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy 1.2.2 Tính bậc tự cấu khơng gian (trường hợp tổng quát) W = W0 – R Trong đó: W0 – bậc tự tổng cộng khâu động để rời R – số ràng buộc tất khớp động cấu W – bậc tự cấu 1.2.3 Số bậc tự cấu Một khâu để rời không gian có bậc tự  bậc tự tổng cộng n khâu động W0 = 6n Số ràng buộc chứa cấu Khớp loại k hạn chế k bậc tự Nếu gọi p k số khớp loại k chứa cấu  tổng ràng buộc pk khớp loại k gây nên k.pk Do thực tế số ràng buộc thường nhỏ giá trị cấu tồn ràng buộc trùng Ví dụ: Xét cấu khâu lề + Ràng buộc trực tiếp: ràng buộc hai khâu khớp nối trực tiếp hai khâu gọi ràng buộc trực tiếp + Ràng buộc gián tiếp: tháo khớp A, khâu có ràng buộc gián tiếp + Ràng buộc trùng: nối khâu khớp A, chúng có ràng buộc trực tiếp sau GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy  ràng buộc trùng Ràng buộc trùng xảy khớp đóng kín cấu Gọi R0 số ràng buộc trùng  tổng số ràng buộc cấu: 1.2.4 Cơng thức tính bậc tự cấu khơng gian Ví dụ: Tính bậc tự cấu khâu lề Số khâu động n=3 Số khớp loại p5 = Số ràng buộc trùngR0 =  Bậc tự cấu W = 6x3-(5x4-3) = bậc tự Ví dụ: Tính bậc tự cấu bàn tay máy 1.2.5 Bậc tự cấu phẳng Số bậc tự cấu Một khâu để tự mặt phẳng có bậc số bậc tự tổng cộng n khâu động: W0 = 3n Số ràng buộc chứa cấu Cơ cấu phẳng có hai loại khớp - Khớp loại chứa ràng buộc GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy - Khớp loại chứa ràng buộc Tổng số ràng buộc cấu: R = p4 + 2p5 – R0 Ví dụ: Tính bậc tự cấu chêm hình vẽ - Cơ cấu tòan khớp lọai với n = 2, p5 = - Chọn hệ qui chiếu gắn với giá Ví dụ: Tính bậc tự cấu hình bình hành Cơ cấu tồn khớp loại với: n = 4, k = 5, pk = - Bậc tự cấu W = 3x4 – (2x6) = bậc tự - Trên thực tế cấu làm việc  điều có mâu thuẫn khơng ? - Chú ý khâu khơng có tác dụng chuyển động cấu ABCD GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy - Nếu bỏ khâu ra, cấu thành cấu khâu lề với bậc tự - Khi thêm khâu khớp E, F vào + thêm khâu (EF)  thêm bậc tự + thêm khớp loại (E, F)  thêm ràng buộc  thêm ràng buộc - Gọi r số ràng buộc thừa có cấu, bậc tự cấu phẳng W = 3n – (2p5 + p4 - r) - Trong cấu hình bình hành trên, r = W = 3x4 – (2x6-1) = bậc tự Trong thực tế cấu có bậc chuyển động lăn lăn quanh khớp B không ảng hưởng đến chuyển động có ích cấu nên khơng kể vào bậc tự cấu - Bậc tự thêm vào mà không làm ảnh hưởng đến chuyển động cấu gọi bậc tự thừa, kí hiệu s - Trở lại cấu cam W = 3x3 – (2x3+1-0) – = btd Tóm lại cơng thức tính bậc tự - cấu không gian o - cấu phẳng trừ cấu chêm o Với n: số khâu động k: loại khớp động pk: số khớp loại k P: số ràng buộc trùng r: số ràng buộc thừa s: số bậc tự thừa GV.Phạm Thanh Tuấn Nguyên Lý Máy Ý nghĩa bậc tự – Khâu dẫn khâu bị dẫn 1.3 Nhóm tĩnh định 1.3.1 Nguyên lý tạo thành cấu Một cấu có W bậc tự cấu tạo thành W khâu dẫn nhóm có bậc tự zero W= W +0+…+0 Khâu dẫnnhóm có bậc tự = 1.3.2 Nhóm tĩnh định Nhóm tĩnh định nhóm cân hay chuyển động, có bậc tự zero phải tối giản (tức chia thành nhóm nhỏ nữa) Đối với nhóm tĩnh định tồn khớp thấp 1.3.3 Ngun tắc tách nhóm tĩnh định Khi tách nhóm tĩnh định phải theo nguyên tắc sau + Chọn trước khâu dẫn giá + Sau tách nhóm, phần cịn lại phải cấu hồn chỉnh khâu dẫn + Tách nhóm xa khâu dẫn trước dần đến nhóm gần + Khi tách nhóm, thử tách nhóm đơn giản trước, nhóm phức tạp sau Ví dụ: Tách nhóm tĩnh định cấu động diezen, cấu bơm động oxy GV.Phạm Thanh Tuấn ... chêm hình vẽ - Cơ cấu tịan khớp lọai với n = 2, p5 = - Chọn hệ qui chiếu gắn với giá Ví dụ: Tính bậc tự cấu hình bình hành Cơ cấu tồn khớp loại với: n = 4, k = 5, pk = - Bậc tự cấu W = 3x4 – (2x6)... động cấu biết trước lược đồ động cấu quy luật chuyển động khâu dẫn I Nội dung  Bài tốn vị trí  Bài toán vận tốc - Bài toán gia tốc II Ý nghĩa - Xác định vị trí  phối hợp sử dụng chuyển động cấu. .. trùng Ràng buộc trùng xảy khớp đóng kín cấu Gọi R0 số ràng buộc trùng  tổng số ràng buộc cấu: 1.2.4 Cơng thức tính bậc tự cấu khơng gian Ví dụ: Tính bậc tự cấu khâu lề Số khâu động n=3 Số khớp