Cơ cấu CAM

Trang 1

CHƯƠNG 6

CƠ CẤU CAM

Trang 2

Cơ cấu cam

Là cơ cấu có dùng khớp cao để truyền chuyển động, quy luậtchuyển động của khâu bị dẫn là do sự thay đổi kích thước động trênkhâu dẫn quyết định Khâu dẫn (1) gọi là cam, khâu bị dẫn (2) gọi làcần

6.1 Định nghĩa, phân loại

Trang 3

C

Trang 4

Trang 5

- Khi khớp cao B đi từ Bg đến Bx thì đầu cần ngày càng xa tâm cam

nên gọi đây là thời kỳ “đi xa” Góc quay của cam là đ, góc mặt cam

tương ứng là đ

- Khi khớp cao B đi từ Bx đến B’x thì đầu cần đứng yên ở vị trí xa tâm

cam nhất, gọi là giai đoạn “đứng xa” (ở xa)  x, x

- Khi khớp cao B đi từ B’x đến B’g thì đầu cần càng về gần tâm cam

hơn, gọi là giai đoạn “về gần” v, v

- Khi khớp cao B đi từ B’g đến Bg thì đầu cần đứng yên ở vị trí gần

tâm cam nhất, gọi là giai đoạn “đứng gần” (ở gần)  g, g

6.1.3 Thông số cơ bản của cơ cấu cam

Quá trình chuyển động của cần

ứng với một vòng (chu kì) quay của

cam (2) gồm bốn giai đoạn:

Góc công nghệ, góc định kỳ

Trang 6

đ ≠ đ ≠ 0; v ≠ v ≠ 0; x = x; g = g

Cơ cấu cam cần đẩy, đáy nhọn, ngoài những thông số đặc trưng củacam như đã trình bày ở trên ta còn có thêm một thông số nữa gọi làtâm sai e Tâm sai e là khoảng cách từ tâm quay của cam A đếnphương tịnh tiến của cần đẩy BC, e = AH Đường tròn (A,e) gọi làđường tròn tâm sai Nếu e = 0 ta có cam cần đẩy chính tâm, còn khi e

Tuy nhiên nói chung thì các góc định kì và công

nghệ ở thời kì đi xa và về gần không bằng nhau

Trang 7

Trang 8

C g

C’ g

C x

Trang 9

Thông số lực học của cơ cấu cam

Trang 10

6.1.4 Nội dung nghiên cứu

• Phân tích cơ cấu cam.

GT: - Cho cc cam: b.dạng cam, tâm cam, cần

- Cho quy luật c.động của cam, 1 = const

KL: - Xđ quy luật c.động của cần (vị trí, v.tốc, g.tốc): bài toán đ.học

- Đại lượng đ.l.học: góc áp lực , ma sát, h.suất của cơ cấu

• Tổng hợp cơ cấu cam.

GT: - Quy luật c.động của cần và điều kiện đ.l.học (góc áp lực )KL: - Tìm k.thước h.học của cam (b.dạng, vị trí tâm cam, cần)

Trang 11

6.2 Phân tích động học cơ cấu cam

GT: Cho lược đồ cơ cấu: Các kích thước động học li; 1 = const.KL: Xác định quy luật chuyển động của cần: (), (), (): cầnlắc hoặc S(), v(), a(): cần đẩy

+ Phương pháp: Có thể sử dụng nhiều phương pháp để phân tíchđộng học cơ cấu cam như:

- Phương pháp chuyển động tuyệt đối (dựa vào chuyển độngtuyệt đối của các khâu trong cơ cấu)

- Phương pháp đổi giá

- Phương pháp tâm quay tức thời

- Phương pháp giải tích

Trang 12

6.2.1 Cơ cấu cam cần lắc nhọn

Phương pháp chuyển động thực (Cđ tuyệt đối)

- Dựng l.đồ cơ cấu, tỷ lệ xích l

- Ban đầu, cam và cần tiếp xúc

tại B0 = Bg (bắt đầu cung đi xa)

Nội dung của phương pháp chính là xác định chuyển vị i (i = 0,1,2,…

,n) của cần theo các góc quay liên tiếp của cam i (khi đầu cần tiếp

xúc với các điểm trên biên dạng cam) Từ đó xây dựng đồ thị ()

Việc xác định các cặp giá trị (i, i) dựa trên chuyển động thực của cơ

cấu

Trang 13

Trang 14

Giả sử khi cam quay được một góc i thì đầu cần tiếp xúc với biêndạng cam tại điểm , ta đi xác định góc quay tương ứng của cần i?

Dễ dàng nhận thấy quỹ đạo chuyển động của đầu cần là cung tròntâm C, bán kính CB (chiều dài cần), quỹ đạo chuyển động của cácđiểm trên biên dạng cam là cung tròn tâm A, bán kính Giao điểmcủa hai cung tròn này chính là vị trí của đầu cần khi tiếp xúc với điểmtrên biên dạng cam Như vậy ta sẽ xác định được:

là góc quay của cam

góc quay tương ứng của cần

góc quét của đầu cần trên mặt cam

Chuyển vị thật của cần là i = i – 0

Biểu diễn cặp giá trị (i,i) này trên hệ trục tọa độ O ta sẽ đượcmột điểm i của đồ thị cần tìm () với tung độ và hoành độ tương ứngnhư sau:

i  , 

Trang 15

Làm tương tự cho các góc quay i (i = 0,1,2,… ,n) khác trong một chu

kỳ động học, sau đó nối các điểm i lại với nhau bằng 1 đường congtrơn ta sẽ thu được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc lắc của cần

 theo góc quay  của cam: ()

Đạo hàm đồ thị chuyển vị của cần () ta thu được đồ thị vận tốc góccủa cần () và đồ thị gia tốc góc của cần () theo góc quay 

Trang 16

Nhược điểm của phương pháp:

 Phải đo 2 góc i, i > sai số lớn

 Khó xác định được các giá trị i cách đều nhau để tiện biểu diễntrên trục hoành (khi 1 = const)

Trang 17

Chương 6 CƠ CẤU CAM 6.2 Phân tích động học cơ cấu cam

Khi sử dụng phương pháp chuyển động tuyệt đối, ta gặp phải khókhăn đó là, rất khó chọn các điểm Bi1 trên mặt cam để có được cácgóc quay i của cam cách đều nhau Để khắc phục điều đó, phươngpháp đổi giá cho phép xác định chuyển vị của cần theo các góc quaychọn trước của cam

 Phương pháp đổi giá

để đo góc quay của cần.

khâu tương ứng sẽ là:

Trang 18

Phương pháp đổi giá

Trang 19

- Cam 1 được xem như đứng yên (được đổi thành “giá”) và giá 0chuyển động với vận tốc – ω1

Quỹ đạo của điểm C là đường tròn tâm A, bán kính AC gọi là vòngtròn tâm cần Chia vòng tròn tâm cần thành n khoảng đều nhau (giả

sử n = 8) và đánh dấu bằng các điểm Ci (i = 0 -> n) theo chiều quaycủa giá – ω1(ngược chiều kim đồng hồ)

Tại thời điểm i, vị trí tâm cần là Ci, vị trí khớp cao nối cam và cần là

Bi = giao điểm của cung tròn tâm Ci, bán kính CB (chiều dài cần) cắtbiên dạng cam Như vậy ta có trong chuyển động đổi giá, góc quaycủa giá (tương ứng với góc quay của cam trong chuyển động thực)

là i = , chuyển vị tương ứng của cần là i = Biểu diễncặp giá trị (i , i) này trên hệ trục toạ độ O ta được điểm i thuộc

đồ thị () cần tìm

i

C A

C 

Trang 20

Chuyển vị thật của cần là i = i – 0

Làm tương tự cho các điểm i (i = 0,1,2,… ,n) khác trong một chu kỳđộng học, sau đó nối các điểm i lại với nhau bằng 1 đường cong trơn

ta sẽ thu được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc lắc của cần 

theo góc quay  của cam: ()

Đạo hàm đồ thị chuyển vị của cần () ta thu được đồ thị vận tốcgóc của cần () và đồ thị gia tốc góc của cần () theo góc quay 

B x

đ 



Trang 21

6.2.2 Cơ cấu cam cần đẩy nhọn

Phương pháp chuyển động thực

 Xem TLTK

Trang 22

6.3 Phân tích lực cơ cấu cam

Trang 23

6.3.1 Góc áp lực trong cơ cấu cam

Góc áp lực là góc giữa lực tác dụng từ khâu dẫn (1) lên khâu bị dẫn(2) và vận tốc điểm đặt lực trên khâu bị dẫn, kí hiệu là

- Ứng với những điểm khác nhau có những góc áp lực khác nhau

- Vì giả thiết bỏ qua ma sát ở các khớp, do đó lực tác dụng từ khâu 1lên khâu 2 chỉ có một thành phần là áp lực và có phương pháp tuyến

nn với biên dạng cam tại khớp cao B

-Xét công suất truyền động của cam:

 P = N/(V.cos)

Trong cơ cấu cam thì xem như N = const, V là quy luật chuyển độngcủa cần, xem như đã xác định, do đó P phụ thuộc 

Nếu  tăng thì P tăng > cơ cấu chuyển động khó khăn, hiệu suất 

 = 900 > P tăng  > cơ cấu không thể chuyển động được và gọi là

cơ cấu ở trạng thái tự hãm

Trong thực tế   500 - 600 cơ cấu đã tự hãm Tự hãm : th

Để cơ cấu làm việc được thì cơ cấu phải được thiết kế sao cho

  [max] với [max] < th

[max ] – góc áp lực lớn nhất cho phép.

) , (P V





cos V P V P

Trang 24

Trang 25

Trang 26

6.3.2 Góc áp lực và kích thước cơ cấu cam

Trang 27

6.3.2 Góc áp lực và kích thước cơ cấu cam

Trang 28

6.3.2 Xác định góc áp lực và pháp tuyến của biên dạng cam

Trang 29

6.4 Tổng hợp cơ cấu cam

Tổng hợp (Thiết kế) cơ cấu cam là xác định hình dáng, kích thước

cơ cấu nhằm thoả mãn các điều kiện:

- Làm việc được (Không bị tự hãm,   [max]) > Bài toán Tổng hợpđộng lực học > Tìm tâm cam A

- Thực hiện đúng quy luật chuyển động yêu cầu > Bài toán tổnghợp động học > Tìm biên dạng cam

- Kích thước nhỏ gọn (đồng thời thoả mãn cả 2 yêu cầu trên)

GT: - Quy luật chuyển động của cần:

+ Cần đẩy: S, v, a, hmax = Smax - Smin+ Cần lắc : , , , max = max - min

- Các góc định kỳ, chiều dài cần lắc: l2 , [max]

- 1 = const

KL:

- Tìm tâm cam A

- Vẽ biên dạng cam

Trang 30

6.4.1 Tổng hợp cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn

Trang 31

6.4.1 Tổng hợp cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn

Trang 32

6.4.1 Tổng hợp cơ cấu cam cần lắc nhọn

Tìm vị trí tâm cam

Dựng lược đồ cơ cấu với tỷ lệ xích l = 1.Từ đồ thị quy luật chuyểnđộng của cần Xét 1 vị trí thứ i của cần với góc lắc i, ứng với 2 thờiđiểm đi và về iđ , iv ta có vận tốc của cần tương ứng là: iđ , iv

Trang 33

)

iđ,v là quỹ tích tâm cam A ứng với [max]

Ta có thể chứng minh được nếu lấy các điểm nằm phía dưới các

đường iđ , iv làm tâm cam thì tại vị trí i cơ cấu cam có  < [max]

2

2 ( ) ( ).l V

E

v iđ

Trang 34

- Tương tự với các điểm i khác trong 1 chu kỳ

- Xác định miền tâm cam: đa giác hở phía dưới tất cả các đường đ và

v (miền gạch)

- Lấy 1 điểm A trong miền  làm tâm cam thoả mãn điều kiện kích

thước gọn nhưng chú ý không nên lấy sát biên do sai số trong quá

trình vẽ hình

- Nối A với vị trí thấp nhất đầu cần Bmin > rmin

- Nối A với vị trí cao nhất đầu cần Bmax > rmax

- Nối A với C > lAC

Trang 35

Vẽ biên dạng cam theo quy luật chuyển vị cho trước của cần  btngược của bt phân tích động học cơ cấu cam

- Dùng phương pháp đổi giá và cắt cung

+ Dựng lược đồ cơ cấu với tỷ lệ xích l = 1

+ Vẽ vòng tròn tâm cần (A, AC)

+ Chia vòng tròn tâm cần thành các khoảng đều nhau Ci (i = 0, 1, 2, ,n ; theo thứ tự ngược chiều quay của cam ) tương ứng với các vịtrí i trên đồ thị chuyển vị () Lưu ý các vị trí Cg , Cx , Cx’ , Cg’ tươngứng với các thời điểm bắt đầu và kết thúc vị trí ở gần và ở xa củacần Còn trên biên dạng cam thì tương ứng với các điểm Bg , Bx , Bx’ ,

Trang 36

Trang 37

6.4.2 Tổng hợp cơ cấu cam cần đẩy nhọn (lăn)

Đây là trường hợp đặc biệt của cam cần lắc (với tâm quay ở ) nên

về nguyên tắc không có gì thay đổi mà còn đơn giản hơn Thật vậy

Do cần tịnh tiến nên phương vận tốc cần không đổi > khôngđổi phương (vuông góc phương cần), với 1 góc [max] > phương lựckhông đổi > các đường iđ (iv) song song với nhau

 Xem TLTK

Định dạng
Số trang	37
Dung lượng	0,92 MB