giáo trình bộ môn truyền động cơ khí , được trình bày rõ ràng, dễ hiểu, ngắn gọn nhưng khá chi tiết cụ thể. dùng cho các trường đại học khối khoa học kĩ thuật, đại học bách khoa. Tài liệu được sử dụng, lưu hành cho sinh viên đại học bách khoa ( BKĐN).
TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ Tên học phần: Truyền động khí; Tên tiếng Anh: Mechanical Power Transmission Mã học phần: Số tín chỉ: 03 Khoa/Bộ môn phụ trách học phần: Khoa Sư phạm Kỹ thuật Trình độ: Cho sinh viên năm thứ Điều kiện học phần: − Các học phần tiên quyết: Không có − Các học phần học trước: Cơ học lý thuyết, Sức bền vật liệu − Các học phần song hành: Công nghệ kim loại, Vật liệu học − Các yêu cầu khác học phần: Không có Phân bổ thời gian hoạt động: − Lý thuyết: 41 tiết + Bài tập: 04 tiết − Thực hành, thí nghiệm: + Thảo luận: 00 − Tự học, tự nghiên cứu: 90 tiết Mục tiêu học phần 7.1 Mục tiêu chung: Cung cấp cho sinh viên kiến thức cấu trúc, phương pháp phân tích động học lực học cấu Trang bị cho sinh kiến thức tính toán thiết kế chi tiết máy, phận máy hệ dẫn động khí làm sở cho việc thiết kế hoàn thiện máy 7.2 Mục tiêu cụ thể: Mục tiêu học phần trang bị cho người học: Kiến thức: Trang bị cho sinh viên kiến thức cấu trúc, phương pháp phân tích động học lực học cấu Trang bị cho sinh kiến thức tính toán thiết kế truyền khí, chi tiết máy đỡ nối làm sở cho việc thiết kế hoàn thiện máy Kỹ năng: Biết phân tích cấu trúc cấu, phân tích nguyên lý làm việc, phân tích động học lực học cấu Có khả tính toán thiết kế truyền khí, chi tiết máy đỡ nối , sở thiết kế hoàn chỉnh thiết bị khí Thái độ: Học cách độc lập vận dụng kiến thức vào việc thiết kế máy cấu Truyền động khí- Vũ Thị Hạnh 7.3 Kết đầu (Chuẩn đầu ra): Sau học học phần, sinh viên có khả năng: − Hiểu biết đầy đủ nguyên tắc cấu trúc cấu − Có khả phân tích động học lực học cấu − Có khả tính toán thiết kế hệ truyền động khí Tóm tắt nội dung học phần Cấu trúc cấu - Phân tích động học lực học cấu - Truyền động bánh - Hệ bánh - Truyền động trục vít - Truyền động xích - Truyền động đai - Truyền động vít đai ốc Các chi tiết máy đỡ nối (trục, ổ lăn, nối trục) Bài tập lớn: Phân tích động học lực học cấu Nhiệm vụ sinh viên: − Dự lớp − Làm tập tập lớn, nộp tập lớn − Kiểm tra học kỳ − Thi cuối học kỳ 10 Tài liệu học tập: - Sách, Giáo trình, giảng chính: [1] Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến, Nguyên lý máy, Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội 1969 [2] Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm, Nguyên lý máy Tập I, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 1995 [3] Chi tiết máy tập I & II, Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, Nhà xuất Giáo dục Hà Nội 1997, 1994 [5] Thiết lập vẽ đồ án Chi tiết máy, Nguyễn Văn Yến, Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội 2005 [6] Lê Cung, Bài giảng Truyền động khí, Bài giảng trường ĐHBK Đà Nẵng 2007 [7] Nguyễn Văn Yến, Giáo trình Chi tiết máy, Nxb Giao thông vận tải Hà Nội 2005 - Tài liệu tham khảo: [1] Cơ sở thiết kế máy chi tiết máy, Trịnh Chất, Nxb KH KT, Hà Nội 1998 [2] Lê Cung, Bài giảng Nguyên lý máy, Bài giảng trường ĐHBK Đà Nẵng 2007 [3] Lê Cung, Cơ sở thiết kế máy Phần & 2, Bài giảng trường ĐHBK Đà Nẵng 2007 Truyền động khí- Vũ Thị Hạnh 11 Tiêu chuẩn đánh ánh giá sinh viên: viên − - Chuyên cần Bài tậập: − - Kiểm tra học kỳ ỳ: trọng số: 0,2 trọng số: 0,3 (Hình thức: Tự luận) − - Thi kết thúc học phầnn: số: 0.5 (Hình thức: Tự luận) 12 Thang điểm: 10 13 Thông tin đội ngũ giảng ng viên Lê Cung: ĐT: 0905124879 - Địa hộp thư:: lecung2005@gmail.com Nguyễn Văn Yến: n: ĐT: Đ 0914038888- Địa hộp thư: nvyen@ac.udn.vn Vũ Thị Hạnh: ĐT: 0983198141 - Địa hộp thư: vuthibhanh@yahoo.com hibhanh@yahoo.com Bùi Minh Hiển: ĐT: 0905268297 - Địa hộp thư:: minhhienbk@gmail.com Nguyễn Tường ng Quy: ĐT: Đ 0903578614 - Địa hộp thư: tuongquy2004@vnn.vn Nguyễnn Xuân Hùng: ĐT: Đ 0913476885- Địa hộp thư:: nxhungcdn@gmail.com 14 Nội dung chi tiết học phầnn: Chương 1: Cấu trúc cấu (2 tiết) 1.1 Khái niệm định nh ngh nghĩa 1.1.1 Khâu, chi tiếtt máy Khâu: Máy cấu gồm m nhi nhiều phận có chuyển động tương đốối Mỗi phận có chuyểnn động đ riêng biệt máy gọii m khâu Khâu chi tiếtt máy độc đ lập hay số chi tiếtt máy ghép cứng c lại với Khâu mộột vật rắn không biến dạng, vật rắn biếnn ddạng (ví dụ lò xo ) có dạng dây dẻẻo (ví dụ dây đai truyền đai ) Môn hhọc truyền động khí xét đếnn khâu coi khâu thành phần bảnn vật rắn Truyền động khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ Hình 1 không biến dạng (vật rắnn tuyệt đối) Ví dụ: Xét động đốtt kiểu ki pittông-tay quay dùng để biếnn đổi đ lượng khí cháy bên xi lanh (nhiệt (nhi năng, hóa năng) thành trụcc khu khuỷu (máy lượng - Hình 1 Động đốt bao gồm m nhi nhiều cấu Cơ cấuu máy cấu tay quay-con trượt OAB (Hình 2)) làm nhiệm nhi vụ biến chuyển tịnh tiến củaa pistông (3) thành chuyển c động quay trục khuỷu (1) ccấu tay quay trượt OAB (hình 1.2) có khâu: Tr Trục khuỷu (1), truyền n (2), pittông (3) xi lanh (4) gắn g liền với vỏ máy Trong hệ quy chiếu gắắn liền với khâu (4) (vỏ máy), khâu có chuyển động riêng biệệt: Khâu (1) quay xung quanh tâm O, khâu (2) chuyển động ng song phẳng, ph khâu (3) chuyển động tịnh tiến, khâu (4) cố định Chi tiết máy: Mỗi chi tiếết máy phận hoàn chỉnh, tháo rời nhỏ hơ máy Ví dụ: Trục khuỷu chi tiếtt máy độc đ lập Thanh truyền gồm nhiều chi tiết máy thân, bạcc lót, đầu đ to, bu lông, đai ốc ghép cứng lại với Hình 1.1.2 Nối động, ng, thành ph phần khớp động, khớp động Bậc tự tương đối giữaa hai khâu Số bậc tự tương đối giữaa hai khâu số s khả chuyển động độc lập tương ương đối đ khâu khâu (tức số khả ăng chuy chuyển động độc lập khâu hệ quy chi chiếu gắn liền với khâu kia) Bậc tự số thông số s độc lập cần thiết để xác định vị trí cấu Khi để rờii hai khâu không gian, gi chúng có bậc tự tương đối Theo Hình 5, hệ tọa độ vuông góc Oxyz gắn liềnn vvới khâu (1), khâu (2) có Hình khả chuyển động: TX,TY,TZ (chuyển động tịnh tiến dọcc theo tr trục Ox, Oy, Oz) QX,QY,QZ (chuyển động ng quay xung quanh trục tr Ox, Oy, Oz) Sáu khả nă hoàn toàn độc lập với Mỗi khả nă chuyển động gọi mộtt bbậc tự Nói cách khác, hai khâu để rờii không gian có bậc b tự tương Truyền động khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ Khi để rời hai khâu mặtt phẳng, ph số bậc tự tương đối chúng lạii 3: chuyển chuy động quay QZ xung quanh trụcc Oz vuông góc vvới mặt phẳng chuyển động Oxy củaa hai khâu hai chuy chuyển - Hình động tịnh tiến TX,TY dọcc theo tr trục Ox, Oy nằm mặt phẳng (Hình 4) Số bậc tự tương đốii gi hai khâu số thông số vị trí độc lập cần cho trước để xác định nh hoàn toàn vị v trí củaa khâu m hệ quy chiếu gắn liền vớii khâu (hình 1.5) 1.5) Để xác định vị trí củaa khâu (2) hệ quy chiếu R gắn liềnn vvới khâu (1), cần biết thông số: o Ba tọa độ xO2, yO2, zO2 gốc O2 hệ quy chiếu Hình R2 hệ R o Ba góc phương ương α, β, γ xác định phương chiều vectơ đơn vị e trục O2x2 hệ R2 hệ h R 1.1.3 Các loại khớp p động đ lược đồ khớp Nối động, thành phần khớpp động, đ khớp động: Để tạo thành cấu, ngườii ta phải ph tập hợp khâu lại với ng cách th thực phép nối động Nối động ng hai khâu bắt b chúng tiếp xúc với theo mộtt quy cách nh định suốt trình chuyển độộng Nối động hai khâu làm hạn chế bớt số bậc b tự tương đối chúng Chỗ mỗii khâu tiếp ti xúc với khâu nối động vớii gọi g thành phần khớp động Tập hợpp hai thành phần ph khớp động hai khâu mộtt phép nnối động gọi khớp động Căn vào số bậc tự tương ương đối bị hạn chế nối động (còn gọii ssố ràng buộc khớp), ta phân khớp động ng thành loại: lo khớp loại 1, loại 2, loại 3, loạii 4, lo loại hạn chế 1, 2, 3, 4, bậc tự tương ương đối Không có khớp loại 6, khớpp hhạn chế bậc tự tương đối giữaa hai khâu, đ hai khâu ghép cứng vớii Không có kh khớp loại 0, hai khâu để rờii hoàn toàn không gian (liên kết k giữaa hai khâu lúc gọi liên kết tự do) Truyền động khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ Căn vào đặc điểm tiếpp xúc c hai khâu nối động, ta phân khớp động ng thành lo loại: − Khớp cao: nếuu thành phần ph khớp động điểm hay đường ng (hai khâu tiếp xúc theo điểm hoặcc đường) đ − Khớp thấp: nếuu thành phần ph khớp động mặt (hai khâu tiếpp xúc theo mặt) 1.1.4 Kích thước động ng ccủa khâu lược đồ khâu Kích thước động củaa khâu thông số s xác định vị trí tương đối thành phần khớpp động đ khâu Ví dụ, Hình truyềnn (2) động đốt nối với tay quay (1) vớii pittông (3) b khớp quay, thành phần khớp động ng truyền truy mặt trụ có đường trục song song vớii Kích thước th động truyền khoảng cách li hai đường trục khớp quay Hình Mỗi khâu có mộột hay nhiều kích Hình 7ũ Thịị Hạnh Truyền động khí-1.Vũ Hạ thước động Ví dụ,, khâu Hình nối động vớii ba khâu 6, bbằng ác khớp quay D, C, E Khâu có ba kích thước th động, khoảng cách trục lEC, lDE, lDC khớp quay Khâu biểuu di diễn lược đồ gọi lược đồ động củủa khâu, li thể kích thước động ng ccủa lược đồ khớp động nối vớii khâu khác khác 1.1.5 Chuỗi động ng cấu Chuỗi động: Chuỗi động tập hợpp khâu nối với khớp động m hệ thống Dựa cấu trúc chuỗi động, ng, ta phân chuỗi chu động thành hai loại: chuỗii đđộng hở chuỗi động kín − Chuỗi động hở chuỗi độộng khâu nối với mộtt khâu khác khác − Chuỗi động kín chuỗii động đ khâu nối vớii hai khâu khác (các khâu tạoo thành chu vi khép kín, m khâu tham gia hai khớpp động) đ Truyền động khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ Dựa tính chất chuyển độộng, ta phân biệt chuỗi động ng không gian chu chuỗi động phẳng Chuỗi động không gian chuỗi chu động có khâu chuyển động ng m mặt phẳng không song song với Chuỗi động phẳng chuỗi chu động có tất khâu chuyển động ng m mặt Hình phẳng song song với Chuỗi động Error! Reference source not found có khâu nối ng khớp kh Hình quay khớpp tr trượt, khớp quay có đường trụcc song song với v vuông góc với phương trượtt ccủa khớp trượt, khâu có mặt phẳng chuyển chuy động song song với Hơn mỗỗi khâu chuỗi động nối động vớii khâu khác, nên chuỗi chu động nói chuỗỗi động phẳng kín Chuỗi động Error! Reference source not found gồm khâu, nốii b khớp quay có đường trụcc vuông góc với v đôi một, đóó khâu chuy chuyển động mặt phẳng ng không song song vvới Mặcc khác, khâu khâu ch nối với khâu khác nên mộột chuỗi động không gian hở Cơ cấu Cơ cấu chuỗi động, ng, khâu chọn làm hệ quy chiếuu (g (gọi giá, coi giá cố định), khâu lạii có chuyển chuy động xác định hệ quy chiếuu (và ggọi khâu động) Tương tự chu chuỗi động, ta phân biệt cấu phẳng cấuu không gian gian - Ví dụ, chọnn khâu chuỗi chu động phẳng kín Error! Reference source not found., found khâu chuỗi động phẳẳng kín Error! Reference source not found làm giá, ta cấu phẳng - Chọnn khâu chu chuỗi động không gian Error! Reference source not found làm giá, ta có cấu không gian Truyền động khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ Hình 10 - Error! Reference source not found.1: found cấuu tay quay trư trượt dùng để biến chuyển động quay củaa khâu thành chuyển chuy động tịnh tiến củaa khâu ng ngược lại - Hình 1.10: cấuu khâu ph phẳng sử dụng máy sàng lắc, c, dùng để biến chuyển động quay củaa khâu thành chuyển chuy động tịnh tiến qua lại củaa trư trượt - Hình 1.10: cấuu tay máy ba bậc tự do, cấu tạoo thành ttừ chuỗi động hở ccấu tay máy Hình 1 11 1.2 Bậc tự cấu 1.2.1 Khái niệm bậc b tự cấu Số bậc tự cấu số thông số vị trí độc lập cần cho trước để vị trí toàn cấuu hoàn toàn xác định Số bậc tự cấu khả ăng chuy chuyển động độc lập cấu 1.2.2 Công thứcc tính b bậc tự cấu Bậc tự thể cho khả chuy chuyển động cấu, phụ thuộcc vào ssố khâu, khớp loại khớp Xét cấu gồm m giá cố c định n khâu động Gọi W0 : tổng sốố bậc tự khâu động cấu đểể rời hệ quy chiếu gắn liền vớii giá R R: tổng số ràng buộc khớpp cấu tạo Thì bậc tự cấu bằng: ng: W W0 –R (1- 1) Xác định W0: trường hợp tổng ng quát, m khâu để rờii không gian có bbậc tự tương đối so với giá, nên cấuu có n khâu số s bậc tự tương đối W0 6n (1- 2) Xác định R: Đối với cấu mà lượcc đồ đ đa giác cả, tứcc khớp kh khớp đóng kín, sau nốii n khâu động lại với với giá pj khớp loại j, khớp loại j hạn chế j bậc j tự tươ tương đối, nghĩa tạo j ràng buộc, tổng ng số s ràng buộc bằng: Khi R ∑#" $ % !" (1- 3) & ∑" !" Ví dụ, với cấu tay máy hình 1.12 Truyền động khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ n = 3, p5 = (ba khớp quay loại 5) ⇒W = 3.6−(3.5) = Đối với cấu mà lược đồ hay số đa giác đóng kín, số cấu có đặc điểm hình học, ta phải xét đến ràng buộc Hình 1 12 trùng ràng buộc thừa công thức tính bậc tự Khi đó: ( )* & (∑+ +,+ & -./0*1 & -.203 ) (1- 4) Hay W = 6n – (5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 +1p1) Ngoài ra, số bậc tự tính theo công thức (1.2), có bậc tự ý nghĩa vị trí khâu động cấu, nghĩa không ảnh hưởng đến cấu hình cấu Các bậc tự gọi bậc tự thừa phải loại tính toán bậc tự cấu Tóm lại, công thức tổng quát để tính bậc tự do: 6 − 45 !" − 6789:; − 67 − " 7