Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 1: Cấu trúc cơ cấu 3T với các nội dung khái niệm; nối động, thành phần khớp động và khớp động; phân loại khớp động; lược đồ; công thức cơ cấu phẳng; nhóm atxua – hạng của nhóm.
NGUYÊN LÝ MÁY ME3060 TS Nguyễn Chí Hưng BM: Cơ sở thiết kế máy robot Email: hungnc-sme@mail.hut.edu.vn Mục đích Nội dung Mơn học Ngun lý máy nghiên cứu vấn đề chuyển động tính tốn chuyển động cấu máy Ba vấn đề chung: • Bài tốn cấu trúc nhằm nghiên cứu nguyên tắc cấu trúc cấu khả chuyển động cấu tùy theo cấu trúc • Bài tốn động học nhằm xác định chuyển động khâu cấu, không xét đến ảnh hưởng lực mà vào quan hệ hình học khâu • Bài toán động lực học nhằm xác định lực tác động lên cấu quan hệ lực với chuyển động cấu Cấu tạo học phần 45 tiết (LT+BT) Chương 1: CẤU TRÚC CƠ CẤU 3t Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 5t Chương 3: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3t Chương 4: CÂN BẰNG MÁY 3t Chương 5: CHUYỂN ĐỘNG THỰC CỦA MÁY 6t Chương 6: CƠ CẤU CAM 6t Chương 7: CƠ CẤU BÁNH RĂNG 11t Chương 8: HỆ THỐNG BÁNH RĂNG 2t Nhiệm vụ người học HỌC • Đi học đầy đủ, • Thái độ học tập nghiêm túc, có ý thức xây dựng • Khơng gây trật tự ảnh hưởng đến lớp THI • Giữa kỳ 40% C1-C4 + Cuối kỳ C5-C8 (Trắc nghiệm) Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.1 Khâu chi tiết máy Chi tiết máy ? Máy tháo rời thành nhiều phận khác nhau, phận tháo rời gọi chi tiết máy Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.1 Khâu chi tiết máy Khâu ? Trong cấu máy, tồn phận có chuyển động tương đối so với phận khác gọi khâu Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.2 Nối động, thành phần khớp động khớp động Bậc tự ? • Một khả chuyển động độc lập hệ quy chiếu bậc tự • Giữa hai khâu mặt phẳng btd: Tx, Ty, Qz • Giữa hai khâu không gian btd: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.2 Nối động, thành phần khớp động khớp động Nối động ? Để tạo thành cấu, khâu để rời mà phải liên kết với theo quy cách xác định cho sau nối khâu cịn có khả chuyển động tương đối nối động khâu Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.2 Nối động, thành phần khớp động khớp động Thành phần khớp động, khớp động ? Chỗ tiếp xúc trên mỗi khâu gọi là thành phần khớp động. Tập hợp hai thành phần khớp động của hai khâu là một khớp động Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.4 Lược đồ Lược đồ khâu •Các khâu thể qua lược đồ đơn giản lược đồ khâu • Các thơng số xác định vị trí tương đối giữa các thành phần khớp động trên cùng một khâu gọi là các kích thước động của khâu Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.5 Chuỗi động , cấu, máy Chuỗi động tạo thành nhiều khâu nối với Cơ cấu chuỗi động có khâu cố định khâu khác chuyển động theo quy luật xác định Khâu cố định gọi giá Máy hay nhiều cấu kết hợp lại để truyền hay biến đổi lượng Chuỗi động cố định khâu Cơ cấu tập hợp Máy Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.5 Chuỗi động, cấu, máy B A B CC Tay quay trượt A CC Culit B C 2 A C E D CC Bốn khâu lề C F CC hỗn hợp bốn khâu lề - tay quay trượt Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.5 Chuỗi động , cấu, máy PE Động đốt PC C E D B A Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.5 Chuỗi động , cấu, máy Máy bào D B ω1 A E Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.2 Bậc tự cấu 1.2.1 Công thức tổng quát Bậc tự cấu số thông số độc lập cần thiết để xác định hồn tồn vị trí cấu, số khả chuyển động tương đối độc lập cấu Cơng thức tính W = 6n – ( jp j – R tr – R th ) – Wth n : số khâu động cc pj : số khớp loại j cc Rtr : số ràng buộc trùng cc Rth : số ràng buộc thừa cc Wth : số bậc tự thừa cc btd? Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.2 Bậc tự cấu 1.2.2 Công thức cấu phẳng Cơng thức tính W = 3n – ( 2T + C – R tr – R th ) – Wth n : số khâu động cc phẳng T : số khớp thấp cc phẳng C : số khớp cao cc phẳng Rtr : số ràng buộc trùng Rth : số ràng buộc thừa Wth : số bậc tự thừa Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.2 Bậc tự cấu 1.2.2 Công thức cấu phẳng Ràng buộc trùng Giả sử lấy khớp B làm khớp đóng kín Khi nối khâu 1- khâu 3, khâu 2 khâu khớp A C, khâu quay tương đối so với khâu quanh trục Oz, tức là có một ràng buộc gián tiếp Qz giữa khâu 1 và khâu 2. Khi nối trực tiếp khâu 1 khâu khớp đóng kín B, khớp B lại tạo thêm ràng buộc Qz Như vậy, có ràng buộc trùng: Rtrùng = 1 Bậc tự cấu ( n = 2, T = 2, C = 0) : W = 3x2 – ( 2x3 – 1 ) = 1 btd Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.2 Bậc tự cấu 1.2.2 Công thức cấu phẳng Ràng buộc thừa a) b) Hình a) n = 4, T = 6, btd của hệ: W=3n(2T+C) =3.4(2.6+0) = 0 (khung t.định) Hình b) lAB = lCD = lEF; lAF = lBE; lBC = lAD thì hệ sẽ chuyển động được ( btd > 0) Vì sao? Chưa nối khâu 2 và khâu 4 bằng khâu 5 và hai khớp quay E, F thì hệ là một cơ cấu bốn khâu bản lề phẳng có bậc tự do W = 1. Do đặc điểm hình học của cơ cấu, khoảng cách giữa hai điểm E của khâu 2 và điểm F của khâu 4 với lAF = lBE không đổi khi cơ cấu chuyển động. Việc nối điểm E của khâu 2 và điểm F của khâu 4 bằng khâu 5 và hai khớp quay E, F chỉ để giữ cho hai điểm E, F cách nhau một khoảng không đổi => ràng buộc thừa. Khi thêm khâu 5 và hai khớp quay E, F vào cơ cấu sẽ tạo thêm cho cơ cấu một bậc tự do bằng (n = 1, T = 2):W=3.n(2T+C)=3.1(2.2+0)= 1. Số ràng buộc thừa: Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.2 Bậc tự cấu 1.2.2 Công thức cấu phẳng Bậc tự thừa Cơ cấu cam: a)n = 2, T = 2, C = 1, W = 3.2–(2.2+1) = 1 btd b) n = 3, T =3, C = 1, W = 3.3–(2.3+1) = 2 btd ? Chuyển động lăn của con lăn 2 quanh khớp B không làm ảnh hưởng đến chuyển động của cơ cấu nên khơng được tính là bậc tự do của cơ cấu => btd thừa Vậy W = 3.3–(2.3+1) – 1 = 1 btd a) b) Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.2 Bậc tự cấu 1.2.3 Ý nghĩa bậc tự Ý nghĩa btd Tính bậc tự hai câu trên? •Số bậc tự cấu số thơng số vị trí cần cho trước để vị trí tồn cấu hồn tồn xác định •Số bậc tự cấu số quy luật chuyển động cần cho trước, để quy luật chuyển động cấu hoàn toàn xác định (hay số động dẫn động cần thiết) Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.3 Xếp hạng cấu phẳng 1.3.1 Nhóm atxua – hạng nhóm Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.3 Xếp hạng cấu phẳng 1.3.1 Nhóm atxua – hạng nhóm Bài tập Bài tập ... Chương 1: CẤU TRÚC CƠ CẤU 3t Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 5t Chương 3: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3t Chương 4: CÂN BẰNG MÁY 3t Chương 5: CHUYỂN ĐỘNG THỰC CỦA MÁY 6t Chương. .. khâu lề - tay quay trượt Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.5 Chuỗi động , cấu, máy PE Động đốt PC C E D B A Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.5 Chuỗi động , cấu, máy Máy bào... đến lớp THI • Giữa kỳ 40% C1-C4 + Cuối kỳ C5-C8 (Trắc nghiệm) Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU Chương CẤU TRÚC CƠ CẤU 1.1 Khái niệm 1.1.1 Khâu chi tiết máy Chi tiết máy ? Máy tháo rời thành nhiều phận