Chương 10 tổng hợp cơ cấu máy

Chương 8 Tổng hợp cơ cấu Machines and Mechanisms II Mục tiêu Sau khi học xong chương này, sinh viên có thể thực hiện được: - Thiết kế cơ cấu để thực hiện các chuyển động và yêu cầu cho trước. - Thiết kế cơ cấu với một yêu cầu cho trước về hành trình làm việc của cơ cấu. Nội dung 1. Giới thiệu 2. Tổng hợp kiểu dáng, số lượng và kích thước 3. Các vị trí chính xác: Chebychev spacing 4. Tổng hợp vị trí của cơ cấu tay quay con trượt 5. Tổng hợp hai vị trí cho trước – Phương pháp vẽ 6. Tổng hợp ba vị trí – Phương pháp vẽ 7. Cơ cấu về nhanh 1. Giới thiệu • Tổng hợp cơ cấu là cách thức liên kết giữa các khâu với nhau bằng các khớp động để tạo thành một chuỗi động kín hoặc một vài chuỗi động kín. • Mỗi khâu có hai hoặc nhiều các khớp động, và mỗi khớp có số bậc tự do khác nhau cho phép chuyển động giữa các khâu. • Một chuỗi động được gọi là cơ cấu nếu các khâu có thể chuyển so với khâu được chọn làm giá. • Các cơ cấu cơ khí thường được thiết kế từ một thông số đầu vào và tạo một thông số đầu ra, thay đổi chuyển động, vận tốc, gia tốc và vận dụng tỷ số truyền của cơ cấu. • Leonardo da Vinci (1452, 1519), Codex Madrid I. • Cuộc cách mạng công nghiệp là thời gì bùng nổ của các cơ cấu: máy khâu, chuyển đổi năng lương, điều chỉnh tốc độ, tính toán cơ khí, máy đánh chữ và gia công (typewriting and machining). 1. Giới thiệu  Lịch sử  Máy ngày nay • Trong nhiều cơ cấu ứng dụng đã được thay thế bằng điện tử (máy đánh chữ). • Sử dụng cơ cấu thì có thể chi phí thấp hơn so với dùng bằng điện tử Các ứng dụng hiện nay: Thiết bị thể thao, máy tự động (HVAC modules, máy chính xác (Compliant Mechanisms), thiết bị y tế. 1. Giới thiệu  Phân loại cơ cấu • Cơ cấu phẳng ( học trong chương này) • Ba khâu • Bốn khâu • Tay quay con trượt • Năm khâu • Sáu khâu • … • Cơ cấu không gian (Không giới thiệu) 1. Giới thiệu 1. Giới thiệu • Tổng hợp: để thiết kế hoặc tạo ra một cơ cấu đảm bảo các yêu cầu về chuyển động được đưa ra. • Phân tích: để xác định các đặc tính về chuyển động của cơ cấu đã cho. Phương pháp vẽ (trong chương này): cung cấp cho người thiết kế phương pháp nhanh và đơn giản, tuy nhiên các thông số không được biểu diễn bằng phương trình toán học vì vậy rất khó khi muốn thay đổi thông số để tạo ra giải pháp khác. Phương pháp giải tích (không giới thiệu): Cách tiếp cận này thích hợp cho tính toán tự động. Do cơ cấu được thiết kế và tính toán trên máy tính, các thông số được biểu diễn thông qua phương trình toán học vì vậy rất dễ thay đổi thông số để tạo ra giải pháp mới. 1. Giới thiệu  Phương pháp tổng hợp 2. Tổng hợp kiểu dáng, số lượng và kích thước • Tổng hợp kích thước: đề cập đến việc xác định chiều dài của các khâu, đường kính bánh răng, biên dạng cam. Thiết kế một cơ cấu để đảm bảo chuyển động và lực cho trước. • Tổng hợp số lượng: Cần bao nhiêu khâu cho cơ cấu? Bao nhiêu bậc tự do? • Tổng hợp kiểu dáng: biết trước đặc trưng yêu cầu, loại cơ cấu nào thì thích hợp? Cơ cấu, bánh răng, cam, truyền động đai và phu ly hay truyền động xích. [...]... cos 2 2 2n Xem ví dụ trang 324 j =1,2, ,n 4 Tổng hợp vị trí của cơ cấu tay quau con trượt Ví dụ 1: • Cơ cấu tay quay con trượt chính tâm: hành trình (B1B2)=2r2, r3 > r2 • Cơ cấu tay quay con trượt cân : hành trình (B1B2)=4r2, r3 = r2 • Cơ cấu tay quay con trượt lệch tâm: hành trình (B1B2)>2r2, r3 > r2 Cơ cấu về nhanh 5 Tổng hợp hai vị trí – Phương pháp vẽ Tổng hợp hai vị trí • Đầu ra thanh lắc –Biết chuyển... 3 đến bước 8 với O2 xa hơn so với O4 10 Kiểm tra góc truyền động 7 Tổng hơp cơ cấu có hành trình về nhanh  Tổng hợp cơ cấu 6 khâu có hành trình về nhanh 1 Tính các góc α và β 2 Vẽ đường tâm bất kỳ XX 3 Chọn 1 tâm O2 trên đường XX và vẽ đường YY qua O2 và vuông góc XX 4 Vẽ vòng tròn tâm O2 bán kính bất kỳ O2A 7 Tổng hơp cơ cấu có hành trình về nhanh  Tổng hợp cơ cấu 6 khâu có hành trình về nhanh 5...2 Tổng hợp hàm, quỹ đạo và chuyển động Có 3 vấn đề về tổng hợp: 1 Tổng hợp hàm: Liên hệ giữa chuyển động đầu vào với chuyển động đầu ra 2 Tổng hợp quỹ đạo: Cho trước quỹ đạo của một điểm (trên thanh truyền) theo một quỹ đạo nhất định • Tổng hợp quỹ đạo của điểm với thời gian quy định: Xác định thời gian xuất hiện của một điểm trên quỹ đạo đó 3 Tổng hợp chuyển động (Motion generation):... Chuỗi 4 khâu O6, A1, B1, O2 phải thỏa đinh lý Grashof cho cơ cấu 4 khâu bản lề (crank-rocker) 5 Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ • Đầu ra thanh truyền– Biết 3 vị trí với chuyển vị phức tạp • Đầu ra thanh truyền – Biết 3 vị trí với chuyển vị phức tạp , alternate attachment points for moving pivots • Tổng hợp 3 vị trí với các gối cố định cho trước 5 Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ  Biết vị trí với chuyển vị phức... Construction angle, δ=|180- α | = |180-β| 7 Cơ cấu về nhanh  Tổng hợp cơ cấu 4 khâu bản lề (tay quay – thanh lắc) có hành trình về nhanh 1 Vẽ khâu đầu ra O4B ở hai vị trí cực, với góc lắc θ4 2 Tính toán các góc α, β và δ sử dụng phương trình 3.1 và 3.2 Q = α/ β; α+β=3600 (3.1) δ=|180- α |= |180-β| (3.2) 3 Vẽ đường thẳng qua B1 ở vị trí góc bất kỳ 4 Vẽ đường thẳng qua điểm B2 hợp với đường thẳng qua B1 một góc... |180-β| (3.2) 3 Vẽ đường thẳng qua B1 ở vị trí góc bất kỳ 4 Vẽ đường thẳng qua điểm B2 hợp với đường thẳng qua B1 một góc δ 5 Gọi giao điểm của hai đường thẳng này là O2 7 Tổng hơp cơ cấu có hành trình về nhanh  Tổng hợp cơ cấu 4 khâu bản lề (tay quay – thanh lắc) có hành trình về nhanh 6 Tính chiều dài của các khâu tay quay và thanh truyền (coupler) bằng cách đo O2B1, O2B2 và giải hệ phương trình... Grashof nào cũng có thể chấp nhận được trong trường hợp 5 Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ  Biết vị trí với chuyển vị phức tạp Ví dụ 6: 5 Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ  Khi biết ba vị trí phức tạp của thanh truyền - chỉ biết di chuyển của các điểm đính kèm cùng thanh truyền Example 7: Alternate Attachment Points Watt’s six-bar linkage with motor at O6 5 Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ  Khi biết ba vị trí phức... (Motion generation): Cho một đường để giả định rằng thiết lập một số vị trí và hướng liên tục 2 Tổng hợp hàm, quỹ đạo và chuyển động  Nhược điểm: • Branch defect : Cơ cấu được tạo ra cần đi qua tất cả các vị trí yêu cầu tuy nhiên có một số điểm nằm trên cả hai nhánh của đường cong thanh truyền • Order defect: Cơ cấu được tạo ra cần đi qua tất cả các vị trí yêu cầu tuy nhiên các vị trí không đúng theo thứ... theo hướng thích hợp 4 Chọn điểm phù hợp trên mỗi đường vuông góc này làm các giá O2 và O4 tương ứng 5 Nối O2 với C1 và gọi đó là khâu 2 Nối O4 với D1 và gọi đó là khâu 4 6 Đường C1D1 là khâu 3 Đường O2O4 là giá (khâu 1) 7 Kiểm tra điều kiện Grashof, và lặp lại bước 4 đến 7 nếu không thỏa mãn 4 Tổng hợp hai vị trí–Phương pháp vẽ  Thêm chuỗi động để điều khiển chuyển động Ví dụ 5: 4 Tổng hợp hai vị trí–Phương... trong trường hợp này 7 Cơ cấu về nhanh • Hành trình làm việc: Chuyển động của khâu khi thực hiện nhiệm vụ • Hành trình chạy không: Chuyển động của khâu sau khi thực hiện nhiệm vụ • Hành trình về nhanh: Thời gian hành trình làm việc> thời gian hành trình chạy không • Ví dụ (mô phỏng máy tính) • Hệ số về nhanh, Q: Tỷ số giữa thời gian của hành trình làm việc và hành trình chạy không, tlv/tck 7 Cơ cấu về nhanh . hợp vị trí của cơ cấu tay quay con trượt 5. Tổng hợp hai vị trí cho trước – Phương pháp vẽ 6. Tổng hợp ba vị trí – Phương pháp vẽ 7. Cơ cấu về nhanh 1. Giới thiệu • Tổng hợp cơ cấu là cách thức. lực cho trước. • Tổng hợp số lượng: Cần bao nhiêu khâu cho cơ cấu? Bao nhiêu bậc tự do? • Tổng hợp kiểu dáng: biết trước đặc trưng yêu cầu, loại cơ cấu nào thì thích hợp? Cơ cấu, bánh răng, cam,. loại cơ cấu • Cơ cấu phẳng ( học trong chương này) • Ba khâu • Bốn khâu • Tay quay con trượt • Năm khâu • Sáu khâu • … • Cơ cấu không gian (Không giới thiệu) 1. Giới thiệu 1. Giới thiệu • Tổng hợp: