CƠ HỌC ỨNG DỤNG - PHẦN 2 ĐỘNG HỌC - CHƯƠNG 5 CƠ CẤU PHẲNG docx

Chương 5: CƠ CẤU PHẲNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ CẤU 1.1 Bậc tự khâu - Chi tiết máy (tiết máy) phần tử cấu tạo hồn chỉnh máy chế tạo khơng kèm theo nguyên công lắp ráp - Trong máy cấu có phận chuyển động tương đối gọi khâu Khâu gồm nhiều tiết máy ghép cứng với tạo thành - Mơ hình khâu mơ hình vật rắn tuyệt đối - Kích thước khâu khơng có giới hạn không gian Xét hai khâu A B để rời không gian - Chọn B làm hệ quy chiếu gắn vào B hệ trục toạ độ 0xyz A có khả chuyển động độc lập so với B (Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz) Ta nói A có bậc tự so với B - Chọn A làm hệ quy chiếu, B có khả chuyển động độc lập so với A - Sơ đồ xác định bậc tự khâu z Tz Qx T x Qz A Ty x B Qy y - B có bậc tự tương đối so với A - Hai khâu để rời mặt phẳng tồn bậc tự tương đối 1.2 Khớp động - Các khâu để rời không gian mặt phẳng có khả chuyển động hồn tồn độc lập  tạo thành cấu máy Vì người ta phải giảm bớt số bậc tự tương đối chúng cách cho chúng tiếp xúc với theo quy cách định Nối động hai khâu giữ cho hai khâu tiếp xúc với theo quy cách PHÂN LOẠI KHỚP ĐỘNG B A B Khớp lề loại Khớp tịnh tiến loại A B A B A K A B Khớp cao loại 1.3 Chuỗi động cấu - Nhiều khâu nối động với tạo thành chuỗi động - Chuỗi động  phẳng khơng gian - Một chuỗi động có khâu cố định khâu khác chuyển động theo quy luật xác định gọi cấu Thường cấu chuỗi động kín - Khâu cố định cấu gọi giá 1.4 Bậc tự cấu phẳng - Bậc tự cấu số thông số độc lập cần thiết để xác định hồn tồn vị trí cấu C - Ví dụ: - Cho trước lược đồ cấu, số khâu, B khớp, loại khớp 1 Tính số bậc tự cấu W A D W = Wo - R Wo tổng số bậc tự khâu để rời so với giá R tổng số ràng buộc gây khớp động có cấu Wo = 3n n tổng số khâu động R = 2p5 + P4 P5 P4 tổng số khớp loại có cấu W = 3n – (2P5 + P4)  Ví dụ: - Tính số bậc tự cấu khâu lề phẳng hình n = ?; P5 = ? P4 = ? 1.5 Xếp loại cấu - Một cấu gồm hay nhiều khâu dẫn, nối với giá với số nhóm tĩnh định (nhóm có bậc tự 0) - Xét cấu tồn khớp thấp Nhóm tĩnh định - Có số khâu khớp thoả mãn: 3n – 2P5 = - Nhóm tối giản - Khi cố định khớp chờ nhóm  dàn tĩnh định Xếp loại nhóm Tập hợp nhóm khơng chứa chuỗi động kín - Nhóm loại (2 khâu khớp) ABC - Nhóm loại (nhóm có khâu sở – khâu có thành phần khớp động) Xếp loại cấu - Cơ cấu không chứa nhóm tĩnh định cấu loại - Cơ cấu có chứa từ nhóm tĩnh định trở lên, loại cấu loại nhóm tĩnh định cao có cấu - Nhóm Atxua loại loại B A C - Ví dụ xếp loại cấu phẳng A O D B C Nhóm loại 2: (4-5), (2-3) Khâu dẫn A O D B C CƠ CẤU BỐN KHÂU PHẲNG 2.1 Khái niệm - Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp có khâu gọi cấu khâu phẳng Nếu khớp khớp lề loại cấu gọi cấu khâu lề phẳng - Trong cấu khâu lề phẳng: khâu đối diện với giá gọi truyền, hai khâu nối giá lại quay tồn vịng gọi tay quay, khơng gọi lắc - Tỷ số truyền hai khâu động cấu j k là: ijk= j/k - Tỷ số truyền cấu tỷ số truyền khâu dẫn khâu bị dẫn nối giá cấu (dấu) 2.2 Quan hệ động học khâu cấu 2.2.1 Phân tích động học cấu phẳng sử dụng pp vẽ 2.2.1.1 Nội dung toán - Bài toán chuyển vị - Bài toán vận tốc - Bài toán gia tốc HOẠ ĐỒ CHUYỂN VỊ CỦA CƠ CẤU KHÂU BẢN LỀ PHẲNG 3.3 Cặp bánh thân khai phẳng Khi b1 b2 biên dạng thân khai Theo tính chất đường thân khai, pháp tuyến nn K tiếp tuyến với vịng trịn sở bán kính R01 = O1N1 R02 = O2N2 Dễ dàng thấy pháp tuyến nn K cắt O1O2 điểm P cố định n O1 N1 b1 b2 t K L n P t N2 O2 - Đường ăn khớp cặp bánh thân khai đường thẳng tiếp tuyến chung với hai vịng trịn sở - Góc ăn khớp cặp bánh thân khai L số 3.4 Bánh trụ tròn thẳng, nghiêng 3.4.1 Cặp bánh trụ tròn thẳng Khi kể đến chiều rộng b bánh ta có bánh trụ tròn thẳng Đặc điểm ăn khớp cặp bánh trụ tròn thẳng giống bánh phẳng với thay yếu tố điểm  đường đường  mặt Mặt bánh trụ tròn thẳng mặt trụ thân khai đường thẳng KK thuộc mặt phẳng tiếp diện chung N hai mặt trụ sở song song với trục quay chúng vạch nên lăn N không trượt mặt trụ sở Đường ăn khớp cặp mặt song song với trục quay hai bánh 3.4.2 Cặp bánh trụ tròn Nếu đường thẳng KK trình hình thành mặt nghiêng với tiếp diện N mặt trụ sở, mặt đối tiếp mặt xoắn ốc thân khai Tính chất: - Tiếp diện mặt trụ sở pháp diện mặt xoắn ốc thân khai ngược lại; - Giao tuyến mặt phẳng vng góc với trục quay mặt xoắn ốc thân khai đường thân khai vòng tròn; - Đưòng mặt trụ sở đường xoắn ốc trụ trịn có góc nghiêng (góc xoắn)  o - Đường mặt trục đồng trục đường xoắn ốc trụ trịn có bước xoắn góc xoắn khác nhau, đó: x = 90 - x - Bánh sử dụng mặt xoắn ốc thân khai làm mặt gọi bánh trụ tròn nghiêng 3.5 Cặp bánh khơng gian 3.5.1 Cặp bánh nón (cơn) Cặp bánh nón dùng để truyền chuyển động quay hai trục cắt thường góc 90 1 sin  Z Tỷ số truyền: i12    2 sin 1 Z1 Chiều quay bánh bị dẫn xác định nhờ xét dấu 3.5.2 Cặp bánh trụ chéo Cặp bánh trụ chéo dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo Đặc điểm tiếp xúc cặp bánh trụ chéo tiếp xúc điểm Tỷ số truyền cặp bánh trục chéo: 1 r2 cos 2 ms z cos 2 m n z z i12      2 r1 cos 1 ms1z1 cos 1 m n z1 z1 Khi  = 90 ta có: i12 r2  tg1 r1 3.5.3 Cặp bánh vít trục vít trụ trịn Cặp bánh vít trục vít trụ trịn dùng để truyền chuyển động quay hai trục chéo trực giao Cặp bánh vít trục vít trụ trịn thực chất cặp bánh trụ chéo trực giao với góc nghiêng mặt trụ lăn 1 lớn 2 nhỏ Tỷ số truyền: i12 r2 r2  tg1  r1 r1tg Vì ren quấn nhiều vòng nên số z1 bánh thường (thường gọi số đầu mối), số z2 bánh nhiều tỷ số truyền cặp bánh vít – trục vít lớn HỆ BÁNH RĂNG 4.1 Khái niệm chung - Hệ bánh nhiều cặp bánh hợp thành nhằm thực nhiều yêu cầu truyền động mà cặp bánh không thực được, thực tỷ số truyền lớn, thực nhiều tỷ số truyền khác nhau, đổi chiều quay trục bị dẫn vv…  Hệ bánh chia thành loại sau: - Hệ bánh thường hệ bánh đường trục bánh cố định; - Hệ bánh vi sai hệ bánh cặp bánh có bánh có đường trục di động; Bánh có đường trục cố định gọi bánh trung tâm, bánh có đường trục di động gọi bánh vệ tinh - Hệ bánh hành tinh hệ bánh vi sai có bánh trung tâm cố định - Hệ bánh vi sai kín hệ bánh vi sai hai bánh trung tâm nối với hệ thường 4.2 Hệ bánh thường 4.2.1 Hệ bánh thường phẳng Tỷ số truyền: n n n n n n i1n   n 1 nn n2 n3 n4 n5 nn n1  Z  Z  Z  Z   Z n  i1n        Z  Z '   Z '   Z '    Z '       nn       n 1  i1n  n1 Z Z Z Z k Z   1 n nn Z1 Z '2 Z '3 Z '4 Z 'n 1 4.2.2 Hệ bánh thường không gian Với hệ bánh thường không gian ta xác định trị tuyệt đối tỷ số truyền giống công thức hệ thường phẳng Chiều quay bánh bị dẫn xác định theo quy tắc xét dấu 4.3 Hệ bánh vi sai Z3 Hệ bánh vi sai có hai bậc tự Để tìm quan hệ vận Z’2 tốc bánh Z2 hệ ta sử dụng phương pháp đổi giá Gọi n1, n2, n3, nc vận tốc bánh 1,2,3 cần C C Z1 so với giá Đổi cần C làm giá ta có: nc1, nc2, nc3 vận tốc bánh 1,2,3 so với cần C nc1 = n1 + (-nc) = n1 – nc Tương tự: nc2 = n2 - nc nc3 = n3 – nc Khi đổi C làm giá hệ vi sai trở thành hệ thường so với giá C c n1c n1  nc Z Z3   1 nên ta có quan hệ vận tốc i13  c  n3 n3  nc Z1 Z ' bánh 1, cần C sau: c Tương tự viết quan hệ n2 n2  nc Z3 c   1 vận tốc hai bánh i23  c  n3 n3  nc Z '2 hệ cần C 4.4 Ứng dụng hệ bánh vi sai Hệ bánh ứng dụng cấu cộng, cấu bện cáp điển hình hộp vi sai ô tô N T ON OT Khi ô tơ chạy đoạn đường cong khoảng đường chạy bánh dài bánh nên nN > nT  sử dụng hệ vi sai (W=2) n4  nc Z5 Z i    1  1 n5  nc Z Z4 c 45 n4  n5  2nc ... loại cấu loại nhóm tĩnh định cao có cấu - Nhóm Atxua loại loại B A C - Ví dụ xếp loại cấu phẳng A O D B C Nhóm loại 2: ( 4 -5 ), ( 2- 3 ) Khâu dẫn A O D B C CƠ CẤU BỐN KHÂU PHẲNG 2. 1 Khái niệm - Cơ cấu. .. 1 A D e? ?2 b1b2 HOẠ ĐỒ VẬN TỐC nc2b2 ne2b2 e2 EB P EC c3c2 EB EC b’1b? ?2 BC BC 2. 2 .2 Xác định tỷ số truyền khâu cấu sử dụng phương pháp tâm quay tức thời 2. 2 .2. 1 Định lý Kennedy - Trong... lắc - Tỷ số truyền hai khâu động cấu j k là: ijk= j/k - Tỷ số truyền cấu tỷ số truyền khâu dẫn khâu bị dẫn nối giá cấu (dấu) 2. 2 Quan hệ động học khâu cấu 2. 2.1 Phân tích động học cấu phẳng