Đang tải... (xem toàn văn)
. Định nghĩa, phân loại, nội dung nghiên cứu 4.1.1. Định nghĩa Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của khâu dẫn nhờ vào đặc tính hình học của thành phần khớp cao trên khâu dẫn
Nguyên lý máy Cơ cấu cam CHƯƠNG IV: CƠ CẤU CAM 4.1 Định nghĩa, phân loại, nội dung nghiên cứu 4.1.1 Định nghĩa - Cơ cấu cam cấu có khớp loại cao, thực chuyển động qua lại khâu dẫn nhờ vào đặc tính hình học thành phần khớp cao khâu dẫn 4.1.2 Phân loại * Cơ cấu cam phẳng: khâu chuyển động mặt phẳng hay mặt phẳng song song - Theo chuyển động cam: cam quay, cam tịnh tiến - Theo chuyển động cần: lắc, tịnh tiến, chuyển động song phẳng - Theo dạng đáy cần: bằng, nhọn, lăn, biên dạng * Cơ cấu cam không gian: Các khâu chuyển động mặt phẳng không song song Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam 4.1.3 Nội dung nghiên cứu Hai toán nghiên cứu cấu cam - Bài tốn phân tích: cho trước cấu cam, xác định quy luật chuyển động cần - Bài toán tổng hợp: cho trước quy luật chuyển động cần, xác định hình dạng, kích thước,…của cam 4.2 Phân tích động học cấu cam Có phương pháp bản: Phương pháp chuyển động thực Phương pháp đổi giá Chúng ta vào loại cam đặc trưng phương pháp 4.2.1 Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn * Đồ thị chuyển vị - Phương pháp chuyển động thực Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam - Phương pháp đổi giá - Các giai đoạn chuyển động * Vận tốc s s ( ) (t ) * Gia tốc Học viện KTQS v ds d ds ds 1 dt dt d d a dv d 2s 12 dt d Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam 4.2.2 Cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn - Phương pháp chuyển động thực Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam - Phương pháp đổi giá 4.3 Phân tích lực cấu cam Mục đích xác định khả làm việc cấu cam tác dụng tải trọng Các lực tác dụng lên cần cam - Tải trọng Q theo phương chuyển vị cần - Phản lực P từ cam tác dụng lên cần P N F - Phản lực R từ giá tác dụng lên cần R N ' F ' Điều kiện cân lực Q R P 0 Q P Từ hình vẽ, ta có sin[ ( ' )] sin( ' ) 2 P cos ' Suy Q cos( ' ) Với góc ma sát cam cần, ' góc ma sát giá cần Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam Góc áp lực : góc phương tác dụng lực vận tốc điểm đặt lực Khi P , trường hợp tự hãm cấu cam đạt giá trị cho ' , Q Do vậy, góc áp lực khơng lớn q giá trị gới hạn cho phép [ max ] Góc áp lực tỉ lệ nghịch với kích thước cam, ta khơng chọn góc áp lực q nhỏ để đảm bảo kích thước cam nhỏ gọn, (cũng khả truyền động???) Với cam cần đẩy [ max ] 30 Với cam cần lắc [ max ] 35 4.4 Tổng hợp cấu cam Tổng hợp cấu cam thiết kế cấu cam theo điều kiện đặt toán Khi tổng hợp cấu cam, ta phải thiết kế cấu cam thỏa mãn điều kiện: - Làm việc được, tức [ max ] - Đảm bảo quy luật chuyển động cho trước cần - Kích thước cam nhỏ gọn Bài tốn tổng hợp cấu cam bao gồm phần - Xác định vị trí tâm cam - Xác định biên dạng cam Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam 4.4.1 Xác định tâm quay cấu cam ( Bài toán tổng hợp động lực học cấu cam) a Cam cần lắc đáy nhọn * Bài tốn 1: Cho: - góc áp lực [ max ] - chiều quay 1 cam 1, chiều dài cần l BC i - vị trí CBi cần lắc vận tốc v B2 đầu cần thời điểm xét Yêu cầu: Tìm điểm đặt tâm cam A thỏa mãn điều kiện Xét cấu cam thỏa mãn [ max ] Ta có quan hệ vận tốc: Ứng với vị trí b1i tt, ta có họa đồ vận tốc vị trí tâm cam mà AB i B i b1i i v B1i v B i b1i AB Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam Khi b1i chạy tt, A chạy i // nn cách B i đoạn x i ( B i AA* B i b1i b1i* có cạnh bên tỉ lệ nhau, góc kẹp nhau) i i Gọi X i i CB i , ta tính xi B X Tam giác đồng dạng: B i b1i b2i B i AX i xi r i i v B2 v B1 Bi X i Bi A i i hay B i b2i B b1 d v l d i Chú ý v B1 r , i B2 i i l i d x B X l d Vậy, quỹ tích i tâm cam A song song với nn cắt cần cam điểm X i i cách đầu cần đoạn x i trên, chiều B i X i chiều véctơ v B2 xoay 900 theo chiều 1 i Góc áp lực đặt bên phải, bên trái v B2 Nếu góc áp lực đặt bên trái v Bi , quỹ tích tâm cam A đường 'i // n' n' qua điểm X i xác định Như vậy, tâm cam đặt tùy ý i 'i Học viện KTQS i i i Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam Nếu thay điều kiện [ max ] điều kiện [ max ] cho biết cam i i giai đoạn xa hay gần, tâm cam A đặt tùy ý miền d v giới hạn i 'i * Bài tốn 2: Cho - góc áp lực [ max ] - quy luật chuyển động cần Yêu cầu: phải đặt tâm cam A đâu để thỏa mãn điều kiện trên? Khi cho trước quy luật chuyển động cần, thời điểm toán trở toán xét, ta xác định miền tâm cam i tương ứng Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Trường hợp Cơ cấu cam [ max ]d [ max ]v Để xác định miền tâm cam: - vẽ vị trí cần Cb i , - với vị trí Cb i , xác định i , - miền tâm cam phần giao i b Cam cần đẩy đáy nhọn Tương tự trường hợp cam cần lắc đáy nhọn với ý sau - Quỹ đạo đầu cần đoạn thẳng ta xem quỹ đạo đầu cần lắc có tâm xa vơ - Các giá trị x i tính theo công thức cho cam cần lắc đáy nhọn - Các đoạn B i X i song song id song song với nhau, iv song song với d v Khi [ max ] [ max ] , việc tìm miền tâm cam sau - Tìm điểm X i nối thành đường cong trơn - Kẻ tiếp tuyến d v với đường cong thỏa điều kiện [ max ] - Miền xác định tiết tuyến miền tâm cam cần tìm Học viện KTQS 10 Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam c Cam cần đáy lăn Cần đáy lăn cần lắc hay cần đẩy, việc xác định tâm cam giống trường hợp đáy nhọn xét d Cam cần đẩy đáy Trong cấu cam cần đẩy đáy bằng, const , điều kiện [ max ] dễ dàng thỏa mãn Để đáy cần tiếp xúc với điểm biên dạng cam, biên dạng cam phải lồi Bán kính cong điểm biên dạng cam với quy ước > dọc biên dạng cam theo chiều kim đồng hồ mà tâm cong biên dạng cam nằm phía tay phải Điều kiện lồi biên dạng cam điểm biên dạng cam, ta phải có > Bài toán: Cho: - Quy luật chuyển động cần - Vị trí gần tâm cam cần Học viện KTQS 11 Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam Yêu cầu: Xác định tâm cam cho: thỏa mãn quy luật chuyển động cần, biên dạng cam lồi, kích thước nhỏ gọn Thay khớp cao B khâu khớp thấp Ta có DB s r0 z Với: s: chuyển vị so với vị trí thấp cần r0: bán kính nhỏ cam z: đại lượng biến thiên Vẽ họa đồ gia tốc điểm xét // AD a D1 a D3 a D l AD Tam giác đồng dạng bd DHA b DH d DA d 2s d 2s d l AD l AD d z DH a B2 aD l AD Do s d 2s r0 d Hay d 2s r0 s d Học viện KTQS d 2s r0 s d 12 Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam 4.4.2 Xác định biên dạng cam (Bài toán tổng hợp động học cấu cam) Là toán vẽ biên dạng cam theo quy luật chuyển vị cho trước cần sau xác định tâm quay theo điều kiện động học, động lực học cho Đây toán ngược với việc phân tích động học cấu cam xét Nếu cấu cam đáy lăn, biên dạng cam tìm biên dạng lý thuyết, ta cần xác định biên dạng cam thật - Lấy điểm biên dạng lý thuyết làm tâm, vẽ cung tròn bán kính bán kính lăn - Hình bao họ đường tròn biên dạng thật cam cần tìm Khi chọn bán kính lăn rL phải ý: - rL lớn, tổn thất ma sát - rL lớn xảy tượng tự giao biên dạng cam - rL , biên dạng cam có điểm nhọn, mòn nhanh - rL , biên dạng cam thật giao nhau, không dùng - phải chọn rL , thông thường rL 0,7 4.4.3 Trình tự thiết kế cấu cam Lập đồ thị chuyển vị, đồ thị vận tốc đồ thị gia tốc cần Xác định tâm quay cam (tổng hợp động lực học) Xác định biên dạng cam (tổng hợp động học) Nếu cam đáy lăn, - Vẽ biên dạng cam lý thuyết Học viện KTQS 13 Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy - Cơ cấu cam Xác định bán kính lăn Xác định biên dạng cam thực tế Học viện KTQS 14 Trần Ngọc Châu ... lồi Bán kính cong điểm biên dạng cam với quy ước > dọc biên dạng cam theo chiều kim đồng hồ mà tâm cong biên dạng cam nằm phía tay phải Điều kiện lồi biên dạng cam điểm biên dạng cam, ta phải... định vị trí tâm cam - Xác định biên dạng cam Học viện KTQS Trần Ngọc Châu Nguyên lý máy Cơ cấu cam 4.4.1 Xác định tâm quay cấu cam ( Bài toán tổng hợp động lực học cấu cam) a Cam cần lắc đáy... tâm cam giống trường hợp đáy nhọn xét d Cam cần đẩy đáy Trong cấu cam cần đẩy đáy bằng, const , điều kiện [ max ] dễ dàng thỏa mãn Để đáy cần tiếp xúc với điểm biên dạng cam, biên dạng cam