1700 cơ cấu cơ khí đã mô phỏng

1 Nguyễn Đức Thắng 1700 CƠ CẤU CƠ KHÍ ĐÃ MÔ PHỎNG kèm hình vẽ, mô tả tóm tắt và đường dẫn đến YouTube video Phần 1: Truyền chuyển động quay liên tục Cập nhật đến 31 / 12 / 2014 2 Tài liệu gồm 3 phần: Phần 1: Truyền chuyển động quay liên tục Phần 2: Biến đổi dạng chuyển động Phần 3: Các cơ cấu khác Các video mô phỏng được làm nhờ phần mềm Autodesk Inventor. Chúng có ở kênh Youtube “thang010146” Dòng chữ màu hồng tiếng Anh là tên của cơ cấu trên YouTube. Mong muốn của tác giả là đưa thật nhiều cơ cấu hiện có vào đây. Nhưng khả năng tác giả và phần mềm Inventor có hạn. Do đó còn thiếu cơ cấu có kết cấu phức tạp hoặc có khâu biến dạng trong khi chuyển động. Tài liệu sẽ được bổ sung theo thời gian vì video mới vẫn được tiếp tục tạo ra, chừng nào còn có thể. Thời điểm cập nhật nêu ở trang 1. Tài liệu này có thể có ích cho những ai: - hàng ngày phải làm việc với các cơ cấu cơ khí - thích giải trí với các cơ cấu cơ khí Để tài liệu này được hữu dụng, rất mong nhận được mọi sự phê bình và góp ý. Bản tiếng Anh của tài liệu có tại: http://www.mediafire.com/download/gqt6wxyoq8wstjw/1700AMMe.zip Thông tin về tác giả: Tên: Nguyễn Đức Thắng Năm sinh: 1946 Nơi sinh: Huế, Việt Nam Nơi ở: Hà Nội, Việt Nam Quá trình học: Kỹ sư cơ khí, 1969, Đại học Bách khoa Hà Nội, Việt Nam Phó tiến sĩ cơ khí, 1984, Đại học Kỹ thuật Kosice, Slovakia Quá trình làm việc: Thiết kế cơ khí tại các xí nghiệp cơ khí nhỏ ở Hà Nội Về hưu năm 2002 Email: thangthao80@yahoo.com 3 Muc luc 1. Truyền chuyển động quay liên tục 4 1.1. Khớp trục 4 1.2. Ly hợp 13 1.2.1. Ly hợp hai chiều 13 1.2.1. Ly hợp một chiều 17 1.2.3. Ly hợp đảo chiều 20 1.2.4. Ly hợp siêu việt 22 1.3. Bánh răng 27 1.3.1. Bánh răng trụ 27 1.3.1.1. Bộ truyền ổ cố định 27 1.3.1.2. Bộ truyền có ổ di động 31 1.3.2. Bánh răng côn 44 1.3.3. Bộ truyền trục vít 48 1.3.4. Bánh răng chốt 52 1.3.5. Bánh răng mặt đầu 56 1.3.6. Bánh răng xoắn Acsimet 58 1.4. Bộ truyền ma sát 62 1.5. Bộ truyền xích 66 1.6. Truyền động thanh 67 1.7. Cam 76 1.8. Truyền động đai 78 1.9. Truyền động cho hai trục song song, 83 khoảng cách trục điều chỉnh được 83 1.10. Truyền động cho hai trục đồng trục 86 1.11. Cơ cấu hạn chế góc quay 89 1.12. Bộ vi sai ô tô 92 1.13. Bộ điều tốc vô cấp 95 1.14. Cơ cấu chuyển tốc độ 102 4 1. Truyền chuyển động quay liên tục 1.1. Khớp trục Chain drive 1C http://youtu.be/FKuhi8hk96s Khớp trục xích Coil spring coupling 1 http://youtu.be/CJ53SLiqGKQ Khớp trục lò xo. Nhờ khớp trụ ở đế lò xo (màu hồng) độ lệch trục có thể lớn. Trong video này: Đường kính ngoài của khớp trục: 20 mm Độ lệch trục: 1 mm Có dao động vận tốc đáng kể ở truc bị dẫn. Coil spring coupling 2 http://youtu.be/xayBA5MaE2E Khớp trục lò xo. Nhờ khớp cầu ở đế lò xo (màu hồng) độ lệch trục và đọ lệch góc có thể lớn. Trong video này: Đường kính ngoài của khớp trục: 20 mm Độ lệch trục: 1 mm Góc lệch giữa hai trục: 4 độ Có dao động vận tốc đáng kể ở truc bị dẫn. Oldham coupling 1 http://www.youtube.com/watch?v=VPVxy9uW45E Khớp trục Oldham Oldham coupling 2 http://www.youtube.com/watch?v=M2IlDz_27GY Một kiểu khớp trục Oldham Kích thước chiều trục nhỏ so với “Oldham coupling 1”. Oldham coupling 3 http://www.youtube.com/watch?v=OqpvbqdHgHc Một kiểu khớp trục Oldham Kích thước chiều trục nhỏ. Các khớp trụ thay cho khớp lăng trụ. Trông giống khớp Cacdan nhưng khác hoàn toàn về bản chất. 5 Parallel link coupling http://www.youtube.com/watch?v=pkcdVQZubiM Khớp trục dùng cơ cấu bình hành. Ưu điểm: Khe hở truyền động (khi đảo chiều) nhỏ, rẻ, truyền được đến nhiều trục song song. Nhược điểm: không cân bằng động lực học nên khung động (thanh truyền) phải hết sức nhẹ, chỉ dùng được cho vận tộc nhỏ. Điều kiện hình học: Các tay quay phải có cùng chiều dài. Hai đa giác tạo bởi tâm quay cố đị nh và tâm quay di động của các tay quay phải đồng dạng. Application of parallelogram mechanism 1 http://www.youtube.com/watch?v=7ihoj7SRZLg Ứng dụng của cơ cấu bình hành: truyền động giữa hai trục song song. Application of parallelogram mechanism 2 http://www.youtube.com/watch?v=ZsThxf0OEuU Ứng dụng của cơ cấu bình hành: truyền động giữa hai trục song song. Application of parallelogram mechanism 3 http://www.youtube.com/watch?v=Bh0uDdx7z6M Ứng dụng của cơ cấu bình hành: truyền động giữa hai trục song song. Đĩa màu đỏ quay tại chỗ mà không cần ổ đỡ. Schmidt coupling http://www.youtube.com/watch?v=ARs3y3i0enE&feature=endscreen&NR=1 Khớp trục Schmidt. Ứng dụng của cơ cấu bình hành: truyền động giữa hai trục song song. Khâu màu hồng quay tại chỗ mà không cần ổ đỡ. Hai trục có thể di chuyển tương đối với nhau trong khi truyền động. 6 Pin coupling 1 http://www.youtube.com/watch?v=vjOqNd3c4rY Khớp trục chốt. Là khớp đồng tốc. Các chốt nằm trên đường tròn của mỗi trục có bán kính bằng nhau. A = R1 + R2 A: Độ lệch trục R1: Bán kính chốt màu hồng R2: Bán kính chốt màu xanh Như vậy khớp trục đạt điều kiện của cơ cấu bình hành. Số chốt trên mỗi trục phải bằng nhau. Pin coupling 2 http://www.youtube.com/watch?v=tYDqAES59C8 Khớp trục chốt. Là khớp đồng tốc. Các chốt và các lỗ nằm trên đường tròn của mỗi trục có bán kính bằng nhau. A = R2 - R1 A: Độ lệch trục R2: Bán kính lỗ màu hồng R1: Bán kính chốt màu xanh. Như vậy khớp trục đạt điều kiện của cơ cấu bình hành. Thus the coupling meets conditions of a parallelogram mechanism. Cơ cấu này có thể lắp vào hộp giảm tốc hành tinh. Xem: http://www.youtube.com/watch?v=MGVSRrI0ir4 Pin coupling 3 http://www.youtube.com/watch?v=xzwCuLT89EI Khớp trục chốt này là một biến thể của cơ cấu “Pin Coupling 1” http://www.youtube.com/watch?v=vjOqNd3c4rY khi R1 khác R2 và bán kính chốt lớn hơn bán kính trục. Tỷ số truyền là 1. Cơ cấu trông như bộ truyền bánh răng nhưng hai trục quay cùng chiều. Nhược điểm của cơ cấu là rất nhạy cảm với sai số khoảng cách trục. Pin coupling 4 http://www.youtube.com/watch?v=1fe2QSs1HWY Khớp trục chốt này là một biến thể của cơ cấu “Pin Coupling 1” http://www.youtube.com/watch?v=vjOqNd3c4rY khi R1 khác R2. Số chốt trên mỗi đĩa là 22. Chôt trên đĩa hồng có dạng thấu kính vì bán kính của nó quá lớn. Tỷ số truyền là 1. 7 Pin coupling 5 http://www.youtube.com/watch?v=QfiJSTRDASs Khớp trục chốt này là một biến thể của cơ cấu “Pin Coupling 3” http://www.youtube.com/watch?v=xzwCuLT89EI khi - R1 khác R2 - Bán kính chốt lớn hơn bán kính trục. - Số chốt nhiều vô cùng tạo thành mặt xoắn vít. Mặt làm việc của trục xanh được tạo ra khi một đường tròn bán kính 10 (trong mặt vuông góc với trục, tâm cách tâm trục 5) di chuyển theo đường xoắn vít có bước là 20. Mặt làm việc của trục hồng được tạo ra khi một đường tròn bán kính 15 (trong mặt vuông góc với trục, tâm cách tâm trục 5) di chuyển theo đường xoắn vít có bước là 20. Khoảng cách tâm hai trục là 25. Tỷ số truyền là 1. Cơ cấu trông như bộ truyền bánh răng nhưng hai trục quay cùng chiều. Pin coupling 7 http://www.youtube.com/watch?v=dTW8nhMjw-0 Khớp trục này là một biến thể của cơ cấu “Pin Coupling 1” http://www.youtube.com/watch?v=vjOqNd3c4rY khi số chốt nhiều vô cùng tạo thành mặt xoắn vít. Mặt làm việc của mỗi trục được tạo ra khi một đường tròn bán kính 5 (trong mặt vuông góc với trục, tâm cách tâm trục 20) di chuyển theo đường xoắn vít có bước là 40. Khoảng cách tâm hai trục là 10. Tỷ số truyền là 1. Hai trục quay cùng chiều. Đây là cơ cấu được tưởng tượng ra, chắc sẽ không có ứng dụng thực tế. Pin coupling 8 http://www.youtube.com/watch?v=lC2GSi7deX4 Khớp trục này là một biến thể của cơ cấu “Pin Coupling7” http://www.youtube.com/watch?v=dTW8nhMjw-0 khi số mặt làm việc là 3. Tỷ số truyền là 1. Hai trục quay cùng chiều. Đây là cơ cấu được tưởng tượng ra, chắc sẽ không có ứng dụng thực tế. Universal joint 1 http://www.youtube.com/watch?v=rAM7YRCQWEc Khớp trục vạn năng. Trục tâm của hai trục có thể: 1. Song song và đồng trục 2. Song song và dịch trục (lêch tâm) 3. Cắt nhau 4. Chéo nhau Là khớp đồng tốc với trường hợp 1,2 và 3 Xem chi tiết hơn tại: http://meslab.org/mes/threads/20223-Khop-truc-ngam 8 Universal joint 2 http://youtu.be/NKaMj1oeP-Y Khớp vạn năng dùng cho tải nhỏ. Cho phép di chuyển dọc trục. Góc lệch giữa hai trục phải nhỏ. Không phải là khớp đồng tốc. Universal joint 3 http://youtu.be/a_PbP0o-GOE Khớp trục kiểu bơm: có chuyển động đi lại của các thanh trượt trong xy lanh. Tâm của các khớp cầu luôn nằm trong mặt phẳng phân giác góc α giữa hai trục ngay cả khi góc này biến đổi, nên đây là khớp đồng tốc. Pin universal joint http://youtu.be/N_rHZwytmOk Khớp trục vạn năng dùng chốt. Đây là khớp đồng tốc. Có khớp cầu giữa hai trục hồng và xanh. Đối vớii mỗi trục, các đường thẳng tiếp xúc đối diện phải đối xứng qua trục quay và đồng quy với trục này. Trong video này góc giữa hai trục là 30 độ. Không dùng cho truyền động có đảo chiều vì khe hở đảo chiều rất lớn. Study of Cardan universal joint 1 http://youtu.be/ZQt6cAmsgXQ Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng. Khớp vạn năng cho phép điều chỉnh góc A giữa trục vào và trục ra ngay trong khi truyền động quay. Video cho thấy điều chỉnh +/- 45 độ và rõ ràng khớp Các đăng đơn không phải là khớp đồng tốc khi A khác 0 độ. Study of double cardan universal joint 1a http://youtu.be/gBoJT_Pl-RA Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng kép. Khớp Các đăng kép cho phép điều chỉnh độ lệch giữa trục vào và trục ra ngay trong khi truyền động quay. Vận tốc trục ra luôn bằng vận tốc trục vào (khớp đồng tốc) vì hai trục được giữ song song với nhau. Các chốt của hai nửa trục trung gian (vàng và tím) phải song song với nhau. 9 Tracta joint 1 http://youtu.be/IFQgH73W2Ao Khớp trục Tracta. Đây là khớp đồng tốc. Có các khớp quay giữa: - Chạc màu cam và chạc màu vàng. - Chạc màu cam và trục màu xanh - Chạc màu vàng và trục màu hồng Trục của các mặt trụ trên mỗi chạc chéo nhau một góc 90 độ. Video cho truyền động khi góc giữa hai trục là 0 độ rồi 30 độ. Tracta joint 2 http://youtu.be/qg8MpZYZjFE Khớp trục Tracta, một biến thể của “Tracta joint 1”. Đây là khớp đồng tốc. Chạc màu vàng và màu cam giống nhau. Có các khớp quay giữa: - Chạc màu cam và đĩa hồng. - Chạc màu vàng và đĩa hồng - Chạc màu cam và trục lục - Chạc màu vàng và trục xanh Trục của các mặt trụ trên mỗi chạc chéo nhau một góc 90 độ. Video cho truyền động khi góc giữa hai trục là 0 độ rồi 25 độ. Rzeppa joint 1 http://youtu.be/6thw8xPt6ro Khớp trục Rzeppa. Thanh đỏ nối với trục vàng bằng khớp loại 2 (có 4 bậc tự do). Thanh đỏ nối với trục lục bằng khớp loại 2. Thanh đỏ nối với lồng cách bi màu xanh bằng khớp cầu. Với cách bố trí này, mặt phẳng chứa tâm các bi luôn gần nằm trong mặt phẳng phân giác của góc α tạo bởi hai trục khi α biến đổi. Xem: “Slider crank and coulisse mechanism 1” http://youtu.be/SdwIGoJ-3ag Trong video này α bằng 0 độ và sau đó bằng 30 độ. Trục ra quay gần đều với sai số 1,5% khi α = 30 độ. Tripod joint 1 http://youtu.be/U5TV5NC5YOg Khớp trục 3 chạc. Các con lăn cầu màu hồng trượt trong rãnh của trục vàng. Có khe hở giữa con lăn và rãnh để các con lăn có thể di chuyển tới lui trong rãnh trong 1 vòng quay. Trong video này α (góc giữa hai trục) bằng 0 độ và sau đó bằng 15 độ. Mô phỏng cho thấy trục ra quay gần đều với sai số 3,4 % khi α = 15 độ. 10 Birfield joint 1 http://youtu.be/OSTdCr-BcPc Khớp trục đồng tốc Birfield. Có độ lệch giữa tâm các rãnh vòng trên mỗi trục và tâm của khớp trục (xem hình phía trên). Nhờ đó bi được định vị bởi tiếp xúc với các rãnh vòng Với cách bố trí này, mặt phẳng chứa tâm các bi luôn nằm trong mặt phẳng phân giác của góc α tạo bởi hai trục khi α biến đổi, đạt điều kiện khớp đồng tốc. Weiss joint 1 http://youtu.be/euihZOu3Cb0 Khớp trục đồng tốc Weiss. Có độ lệch giữa tâm các rãnh vòng trên mỗi trục và tâm của khớp trục (xem hình phía trên). Nhờ đó bi được định vị bởi tiếp xúc với các rãnh vòng của cả hai trục và bi giữa màu xanh. Với cách bố trí này, mặt phẳng chứa tâm các bi luôn nằm trong mặt phẳng phân giác của góc α tạo bởi hai trục khi α biến đổi, đạt điều kiện khớp đồng tốc. Spherical 4R mechanism 1b http://youtu.be/BPMh7hd-ZNU Cơ cấu cầu 4R. 4 R nghĩa là 4 khớp quay. Cơ cấu cầu: đường tâm các khớp đồng quy. Góc giữa các đường tâm các khớp: Đối với trục vào màu cam γ = độ Đối với trục ra màu lục β = độ Đối với trục màu xanh α = 90 độ Đối với hai ổ cố định δ = 15 độ Trục ra quay không đều. 1 vòng quay của trục ra ứng với 1 vòng quay của trục vào Angular Transmission 4R Mechanism 2 http://www.youtube.com/watch?v=JgLKdfQHUSg Cơ cấu truyền động góc 4R. Hai cơ cấu cầu 4R nối đấu lưng nhau. Trong mỗi cơ cấu đường tâm của 4 khớp quay đồng quy. Góc giữa đường tâm của các khớp quay thuộc khâu màu cam khác 90 độ (khác với khớp Các đăng). Góc giữa trục vào và trục ra A = 90 độ. Góc giữa mặt trụ của khâu màu cam và trục ra B = A/2 = 45 độ. Các điều kiện trên làm cơ cấu có tính đồng tốc. Khâu màu cam quay tại chỗ, không c ần ổ đỡ. [...]... http://youtu.be/4XJBJdCt8eY Cơ cấu cầu 4R Tổ hợp hai cơ cấu “Spherical 4R mechanism 2a” Đây là khớp đồng tốc Spherical 4R mechanism 2c http://youtu.be/pjVjGtRy6T4 Cơ cấu cầu 4R Biến thể của cơ cấu “Spherical 4R mechanism 2a” và “Spherical 4R mechanism 2b” Đây là khớp đồng tốc Spherical 4R mechanism 2d http://youtu.be/mFoiSRWdW5E Cơ cấu cầu 4R, Khớp trục Persian (Ba Tư) Biến thể của cơ cấu “Spherical 4R mechanism... cho cân bằng Đây là khớp đồng tốc Spherical 4R mechanism 2e http://youtu.be/SqQ9FLh9ktM Cơ cấu cầu 4R Biến thể của cơ cấu “Spherical 4R mechanism 2a” và “Spherical 4R mechanism 2b” Đây là khớp đồng tốc 11 Spherical 4R mechanism 2f http://youtu.be/vH8r3lC-Fm4 Cơ cấu cầu 4R, Khớp trục Persian (Ba Tư) Biến thể của cơ cấu “Spherical 4R mechanism 2e” bằng cách thêm nhiều thanh truyền cho cân bằng Góc nhọn... điểm của cơ cấu là có va đập giữa bánh răng màu cam và hai bánh răng nhỏ khi đảo chiều Gear and Roller clutch http://youtu.be/GcGHLRV7cnE Ly hợp đảo chiều bánh răng và con lăn Bánh răng xanh: chủ động Con lăn màu cam: bị dẫn Hai cặp bánh răng và con lăn nhỏ quay lồng không Dùng cần màu hồng để dừng hay đảo chiều con lăn bị dẫn Cơ cấu này tránh được nhược điểm của cơ cấu 4 con lăn hoặc cơ cấu 4 bánh... 1 http://youtu.be/LI996IZQUoU Cơ cấu truyền động góc 4R Đây là khớp Các đăng kép Góc giữa trục vào và trục ra A = 90 độ Khâu hình chữ S màu cam có trục quay ảo Góc giữa trục quay ảo của khâu màu cam và trục ra B = A/2 = 45 độ Các điều kiện trên làm cơ cấu có tính đồng tốc Khâu màu cam quay tại chỗ, không cần ổ đỡ Spherical 4R mechanism 2a http://youtu.be/o9RZ3goLvWA Cơ cấu cầu 4R Đường tâm các khớp... http://youtu.be/Hc22Jqs8FhY Cơ cấu đảo chiều Tay gạt tím có 3 vị trị: tiến, dừng, lùi Không thể hiện cơ cấu bi lò xo để định vị tay gạt Bánh răng xanh và lục luôn ăn khớp với nhau Khi bánh răng hồng bên trái ăn với bánh răng xanh, bàn trượt xám tiến Khi bánh răng hồng bên phải ăn với bánh răng lục, bàn trượt xám lùi Vị trí dừng là để dừng bàn trượt hay chỉnh vị trí của nó (quay vit me màu cam) Cơ cấu dùng cho vận... và vành ngoài cố định Cơ cấu có tính năng tự hãm như bộ truyền trục vít nhưng tỷ số truyền là 1/1 Nó có thể dùng cho hệ điều khiển chuyển động nếu động cơ servo cần nghỉ (ngắt điện) khi không cần có chuyển động điều khiển Xem thêm: “Two way overrunning clutch 1” http://youtu.be/-Y_SQGMRx8k Two-way anti-reverse transmission 1b http://youtu.be/5DBfEdX5Ow8 Đây là một dạnh của cơ cấu nêu ở “Two-way anti-reverse... màu luc qua cơ cấu Oldham Planetary Reduction Gear 1 with Oldham coupling http://www.youtube.com/watch?v=78gkc9mPT-w Bộ giảm tốc hành tinh với khớp Oldham Số răng của bánh răng cố định (răng trong) Z1 = 40 Số răng của bánh răng hành tinh Z2 = 38 Mô đun m = 2 mm Độ lệch tâm do trục xanh gây nên 2 mm Tỷ số truyền i = - Z2 / (Z1 - Z2) = -19 Chuyển động quay của bánh răng màu hồng được cơ cấu Oldham truyền... tới lui của trục ra phụ thuộc tỷ số truyền của bộ truyền này Có thể dùng cơ cấu lò xo lật tác động nhanh thay cho vật nặng Ví dụ: http://youtu.be/KaRBadgcUlU Chain drive 1E http://youtu.be/Dkfwev3-Xug Truyền động xích tự đảo chiều hướng chuyển động của xích Trên hình trên: khâu dẫn là đĩa xích màu cam, hai đĩa xích tím bị dẫn Mô phỏng cho thấy hoạt động của đĩa xích dẫn và xích lúc đảo chiều: chuyển... chiều kim đồng hồ là truyền được cho trục xanh - Nếu giữ trục lục cố định, trục xanh chỉ có thể quay theo chiều ngược kim đồng hồ Nó bị tự động phanh lại khi quay theo chiều kim đồng hồ: cơ cấu chống quay ngược Cơ cấu này được tạo trên máy tính và chưa qua kiểm nghiệm thực tế Screw gear overrunning clutch http://youtu.be/2IlHyu6msTk Ly hợp siêu việt bánh răng xoắn Khung màu lục và bánh răng xanh quay... mechanism 2e” bằng cách thêm nhiều thanh truyền cho cân bằng Góc nhọn giữa trục vào và trục ra là 60 độ Đây là khớp đồng tốc Spherical 4R mechanism 2g http://youtu.be/M0whLy5hPzg Cơ cấu cầu 4R, Khớp trục Persian (Ba Tư) Biến thể của cơ cấu “Spherical 4R mechanism 2e” bằng cách thêm nhiều thanh truyền cho cân bằng Góc nhọn giữa trục vào và trục ra là 90 độ Đây là khớp đồng tốc Bevel Gear Coupling 1 http://www.youtube.com/watch?v=OlQWXFE-yo4 . 1 Nguyễn Đức Thắng 1700 CƠ CẤU CƠ KHÍ ĐÃ MÔ PHỎNG kèm hình vẽ, mô tả tóm tắt và đường dẫn đến YouTube video Phần 1: Truyền. liệu này có thể có ích cho những ai: - hàng ngày phải làm việc với các cơ cấu cơ khí - thích giải trí với các cơ cấu cơ khí Để tài liệu này được hữu dụng, rất mong nhận được mọi sự phê bình. http://youtu.be/4XJBJdCt8eY Cơ cấu cầu 4R Tổ hợp hai cơ cấu “Spherical 4R mechanism 2a”. Đây là khớp đồng tốc. Spherical 4R mechanism 2c http://youtu.be/pjVjGtRy6T4 Cơ cấu cầu 4R Biến thể của cơ cấu “Spherical