cơ cấu cao, cơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu cao cơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu caocơ cấu cao
CHƯƠNG III CƠ CẤU CAM 3.1 Đại Cương 1.Định nghĩa Xét cấu có lược đồ hình 9.1 khâu đĩa (khơng tròn) quay quanh tâm A, trượt theo phương cố định có đầu tiếp xúc với mặt trụ khâu Khi khâu quay quanh A vị trí tiếp xúc thay đổi nên khâu tịnh tiến Qui luật chuyển động tịnh tiến khâu phụ thuộc vào hình dáng bề mặt tiếp xúc (giữa 2) khâu Khâu dẫn gọi cam, khâu bị dẫn gọi cần Bề mặt tiếp xúc cam cần cam gọi biên dạng cam Như cách tổng quát định nghĩa: Cơ cấu cam cấu có khâu bị dẫn nối với khâu dẫn khớp cao có chuyển động (có thể liên tục hay gián đoạn) theo qui luật định; qui luật phụ thuộc vào biên dạng cam 2.Phân loại cấu cam Cơ cấu cam phân hai loại lớn: có cấu cam phẳng cấu cam khơng gian a) Cơ cấu cam phẳng Cơ cấu cam hình 9.2 cấu cam phẳng Cơ cấu cam phẳng phân nhiều loại nhỏ theo nhiều quan điểm khác nhau: - Theo chuyển động khâu dẫn 1, ta có cam quay hình 9.2 a, b, c, d, e, f, i; cam tịnh tiến hình 9.2 g, h - Theo chuyển động cần ta có: cần tịnh tiến hình a, b, c, g, h; cần quay (hay lắc) hình d, e, f cần chuyển động song phẳng hình i - Theo hình dạng đáy cần (chỗ tiếp xúc với cam) ta có loại: cần đáy nhọn hình a, d, g; cần đáy lăn hình b, e, h, i; cần đáy hình c, f - Theo mặt tiếp xúc cam đầu cần ta có: mặt làm việc cam mặt trụ tất cấu cam hình 9.2, mặt trụ hình a hai mặt trụ ngồi (rãnh) hình b hình 9.3 b) Cơ cấu cam khơng gian Trên hình 9.4, cam quay làm cho cần tịnh tiến hình a, b cần lắc hình c Trong cấu hình 9.4, khâu 1, chuyển động mặt phẳng khơng song song với Trong phạm vi giáo trình này, xét cấu cam phẳng có khâu dẫn quay tịnh tiến 3.2Phân Tích Động Học Cơ Cấu Cam Cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn Cho trước có cấu cam (hình dạng, kích thước động khâu xác định) cần lắc đáy nhọn hình 9.5a; khâu dẫn quay với vận tốc góc ω1 Xác định qui luật biến đổi vị trí cần Qui luật chuyển vị Vị trí cần xác định góc ψ tính từ vị trí cố định AC Ban đầu cam cần tiếp xúc điểm B0, vị trí cần xác định góc ψ0 Vấn đề gải ta xác định góc ψi cần ứng với góc quay φi cam a) Phương pháp chuyển động thực: Trên biên dạng cam ta lấy điểm Bi Khi cam quay, quĩ đạo điểm Bi cung tròn tâm A bán kính lABi cần quay quanh điểm C nên quĩ đạo đầu cần cung tròn tâm C, bán kính chiều dài l cần Giao điểm B’i hai quĩ đạo cho ta vị trí tiếp xúc Bi cam với đầu cân Vị trí cần lúc là: ψi = ACB1' ' φ B AB = ứng với góc quay cam i 1 i CBi' xác định góc (9.1) Với nhiều điểm Bi (i= 1, 2,…,n) lấy khắp biên dạng cam ta có nhiều giá trị ψi ứng với nhiều giá trị φi xác định theo (9.1) từ dựng đồ thị vị trí ψ cần theo góc quay φ cam – Đồ thị thể hình 9.5b Phương pháp có phiền phức: - Ở vị trí Bi, sau xác định B’i ta phải đo góc ψi φi Khi lấy điểm Bi ta khơng khống chế góc φi nên góc quay φi ta phải tính - đo độ dài biểu diễn trục φ hình 9.5b Để tránh bớt phiền phức trên, ta tiến hành phân tích phương pháp khác b) Phương pháp đổi giá: Ta biết vị trí tương đối cần giá (AC) không đổi hai trường hợp: * Cam quay quanh A theo chiều ω1, giá đứng yên * Cam đứng yên, giá quay quanh A ngược chiều ω1 Cho nên ta tiến hành phân tích theo hình 9.6 sau: Vẽ vòng tròn tâm A, bán kính lAC (Đây quĩ đạo điểm C chuyển - động giá quanh A) Chia vòng tròn nhiều phần đánh dấu thứ tự theo chiều ngược ω1 - điểm C1 (i=1, 2,…, n) - Cung tròn tâm Ci, bán kính l cắt biên dạng cam (về phía ngược chiều ω1) điểm Bi – Đây vị trí tiếp xúc cam đầu cần –Như ta có vị trí cần (tính từ giá) ACi Bi xác định góc ψi = φ CAC = i i ứng với góc quay cam (9.2) Rõ ràng cách ta khơng cần đo góc φi hoàn toàn chủ động chọn giá trị φi theo ý muốn Với cặp giá trị theo (9.2) ta có đồ thị biểu diễn thay đổi vị trí ψ cần theo góc quay φ cam hình 9.5b • Các giai đoạn chuyển động cần: Từ đồ thị chuyển vị cần ta nhận thấy: - Một chu kỳ chuyển động cần ứng với vòng quay (2π) cam - Khi đầu cần tiếp xúc với biên dạng cam cung tròn có tâm trùng với tâm quay A vị trí cần khơng đổi – đồ thị ψ(φ) đường nằm ngang Vị trí xa nhất, gần cần ứng với đầu cần tiếp xúc với cam bán kính rmax, rmin - Một chu kỳ chuyển động cần thơng thường có bốn giai đoạn: xa, đứng xa, gần, đứng gần Các góc quay cam ứng với bốn giai đoạn chuyển động gọi góc định kỳ ký hiệu: φđi, φxa, φvề, φgần • Góc cơng nghệ: Về hình dáng hình học, cam đặc trưng góc cơng nghệ Góc họp hai vector xác định vị trí hai điểm biên dạng cam tính từ tâm quay A cam gọi góc mặt cam hai điểm Ví dụ hình 9.7, γ góc mặt cam hai điểm M, N biên dạng cam – Để chuyển động cần có bốn giai đoạn: xa, xa, gần gần biên dạng cam gồm đoạn cong khác giới hạn điểm K, L, P, Q hình 9.7 Các góc mặt cam ứng với điểm K, L, P, Q gọi góc cơng nghệ ký hiệu : γđi, γxa, γvề, γgần Như góc cơng nghệ góc mặt cam ứng với giai đoạn chuyển động cần hay nói cách khác: góc cơng nghệ γđi, γxa, γvề, γgần góc xác định cung tiếp xác cam đầu cần q trình cam quay góc định kỳ tương ứng φđi, φxa, φvề, φgần Trên hình 9.8 diễn tả cam quay góc φđi mặt cam đầu cần tiếp xúc cung KL xác định góc γđi ' = φđi ≠ γđi = LAK Rõ ràng LAL Các góc cơng nghệ γđi, γxa, γvề, γgần phụ thuộc vào hình dáng hình học biên dạng cam (mà khơng phụ thuộc vào vị trí tương đối cam cần) – nghĩa sau chế tạo xong cam, góc khơng đổi Vậy góc cơng nghệ đặc trưng cho hình dáng biên dạng cam Ngược lại, góc định kỳ khơng phụ thuộc vào biên dạng cam mà phụ thuộc vị trí tương đối cam cần phụ thuộc vào chiều dài cần ( rõ ràng hình 9.8 thay đổi chiều dài đoạn AC thay đổi chiều dài l cần hay thay đổi hai điểm L’ thay đổi nên φđi thay đổi) 2.Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn Cho trước cấu cam (hình dáng hình học cam vị trí tương đói với cần), khâu dẫn quay với vận tốc góc ω1; xác định qui luật chuyển động cần Các nội dung phương pháp tương ứng giống cấu cam cần lắc đáy nhọn mà người đọc (trên sở nắm phần trên) tự thực Ở trình bày vắn tắt cách xác định đồ thị chuyển vị s(φ) hai phương pháp: a) Phương pháp chuyển động thực Xét cấu cam cần đẩy đáy nhọn hình 9.9 chuyển vị cần xác định độ dịch chuyển s đầu cần tính từ tâm cam Đầu tiên cam chưa quay, cam cần tiếp xúc B0, vị trí cần xác định so Cần xác định vị trí si ứng với góc quay φi cam: Lấy điểm Bi biên dạng cam Khi cam quay, quĩ đạo điểm Bi cung tròn tâm A, bán kính lABi, quĩ đạo đầu cần phương trượt cần Hai quĩ đạo giao B’I vị trí đầu cần tiếp xúc với Bi biên dạng cam Như : ' Cam quay góc φi = B i ABi Và vị trí cần tương ứng si = E0 Bi' (9.3) Với nhiều điểm Bi (i=1,2,…, n) khắp biên dạng cam, ta có nhiều cặp giá trị theo (9.3) để vẽ đồ thị s(φ) b) Phương pháp đổi giá Vẽ vòng tròn tâm sai hình 9.10 vòng tròn có tâm tâm quay A cam, bán kính khoảng cách từ tâm A đến phương trượt cần Chia vòng tròn nhiều phần đánh dấu thứ tự theo ngược chiều ω1 điểm Ei (i=1,2,…,n) Từ Ei vẽ tiếp tuyến với vòng tròn tâm sai Các tiếp tuyến cắt biên dạng cam (về phía ngược ω1) điểm Bi cho ta vị trí đầu cần tiếp xúc với biên dạng cam giá quay ngược chiều ω1 (cam đứng n) Vậy ta có: Vị trí cần si = Ei Bi ứng với góc cam φi = E AEi (9.4)