Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 8: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp với các kiến thức đại cương, cơ cấu bốn khâu bản lề và các biến thể, đặc điểm động học cơ cấu 4 khâu bản lề, đặc điểm động học cơ cấu biến thể.
Theory of Machine 8.01 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.02 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §1 Đại cương - Cơ cấu phẳ phẳng toàn khớ khớp thấ thấp cấu phẳ phẳng khớ khớp động giữ khâu khớ khớp thấ thấp (khớ khớp tịnh tiế tiến loạ loại hay khớ khớp lề) - Đượ Được sử dụng nhiề nhiều thự thực tế kỹ thuậ thuật + Cơ cấu culí culít dùng máy bào + Cơ cấu tay quay - trượ trượt dùng động nổ, máy ép trụ trục khủ khủy, … + Cơ cấu khâu lề dùng hệ thố ố ng giả ả m chấ ấ n c ủ a xe đ p ,… th gi ch 3 E B C e ω1 D F r Fc A B1 B2 ω1 B A C HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.03 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §1 Đại cương - Ưu điể điểm + Thà Thành phầ phần tiế tiếp xúc mặt nên áp suấ suất tiế tiếp xúc nhỏ nhỏ → bền mòn khả khả truyề truyền lực cao + Chế Chế tạo đơn giả giản công nghệ nghệ gia cơng khớ khớp thấ thấp tương đối hồ hoàn hảo → chế chế tạo lắp ráp dễ đạt độ chí xác cao + Khơng cần biệ biện phá pháp bảo tồ tồn khớ khớp cao + Dễ dàng thay đổi kích thướ thước động cấu cách điề điều chỉnh khoả khoảng cách giữ lề Việ Việc khó khó thự thực hiệ cấu với khớ khớp cao C - Nhượ Nhược điể điểm + Việ Việc thiế thiết kế cấu theo nhữ điề điều kiệ kiện cho trướ trước khó khó → khó khó thự thực hiệ chí xác quy luậ luật chuyể chuyển động cho trướ trước B A D HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine 8.04 Nguyen Tan Tien Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Cơ cấu bốn khâu lề (four bar linkage) C B ω1 A crank - rocker ω3 D - Cơ cấu có khâu nối với khớ khớp lề + khâu cố định: nh: giá giá (frame) + khâu đối diệ diện với giá giá: truyề truyền (coupler) + khâu lại quay đượ tồ tồn vịng: vịng: tay quay (crank) khơng quay đượ tồ tồn vịng: vịng: tay quay (rocker) crank - crank HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department rocker - crank rocker - rocker Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.05 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Cơ cấu bốn khâu lề (four(four-bar linkage) - Đượ Được dùng nhiề nhiều thự thực tế + khâu quay, khâu quay: cấu hình bình hành, nh, … + khâu quay, khâu lắc: cấu baba-tăng máy dệt, … + khâu lắc, khâu quay: cấu bàn đạp máy may, … + khâu lắc, khâu lắc: cấu đo vải, … HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.06 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Xét cấu khâu lề, cho khớ khớp D lùi ∞ theo phương ⊥AD → cấu tay quay - trượ trượt B C B y C A ω1 y A y e ω1 D y cấu tay quay - trượ trượt lệch tâm B ω3 D ↓ ∞ A ω1 C y y D cấu tay quay - trượ trượt chí tâm HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.07 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Từ cấu tay quay - trượ trượt chí tâm, tâm, đổi khâu làm giá giá → cấu cucu-lít B C A ⇒ C ω1 y B D ω2 y D A HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.08 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Từ cấu tay quay - trượ trượt chí tâm, tâm, đổi khâu làm giá giá → cấu cucu-lít 1 B A D A ω1 ω1 ⇒ C y B y D C A B C HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department D Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.09 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Từ cấu cucu-lít, cho khớ khớp B lùi ∞ theo phương giá giá → cấu tang 4 ↑ B C B C D D ω2 ⇒ ϕ A A HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.10 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Từ cấu cucu-lít, cho khớ khớp A lùi ∞ theo phương giá giá → cấu sin 2 C B ω2 4 ϕ D ⇒ C B A ↓ ∞ A C B A ↓ ∞ HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.11 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Từ cấu sin, đổi khâu làm giá giá → cấu ellipse C C B B ⇒ A A ↓ ∞ ↓ ∞ HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.12 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §2 Cơ cấu bốn khâu lề biế biến thể thể Các biế biến thể thể cấu bốn khâu lề - Từ cấu sin, đổi khâu làm giá giá → cấu oldham 4 C B ⇒ C A B ↓ ∞ C B HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.13 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §3 Đặc điể điểm động học cấu khâu lề Tỉ số truyề truyền - Trong cấu khâu lề + khâu dẫn quay với vận tốc góc ω1 + khâu chuyể chuyển động song phẳ phẳng với vận tốc góc ω2 + khâu bị dẫn quay với vận tốc góc ω3 C - Tỉ số truyề truyền giữ hai khâu tùy ý cấu tỉ số vận tốc góc giữ hai khâu ω2 i12 ≡ B ω3 ω1 A ω1 ω ,i ≡ ω2 23 ω3 - Tỉ số truyề truyền cấu tỉ số truyề truyền giữ khâu dẫn khâu bị dẫn cấu i13 ≡ D ω1 ω3 HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.14 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §3 Đặc điể điểm động học cấu khâu lề Tỉ số truyề truyền - Định lý Kennedy: Trong cấu khâu lề, tâm quay tức thờ thời chuyể chuyển động tương đối giữ hai khâu đối diệ diện giao điể điểm giữ hai đườ đường tâm hai khâu lại P24 VP13 i13 = C ω2 lDP ω1 l AP = = ω3 VP l AP 13 13 13 13 l DP13 B ω1 ω3 P13 A Công thứ thức đượ phá phát biể biểu dướ dạng định lý sau D - Định lý Willis: Trong cấu bốn khâu lề, đườ đường truyề truyền chia đườ đường giá giá làm hai phầ phần tỉ lệ nghị nghịch với vận tốc hai khâu nối giá giá HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.15 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §3 Đặc điể điểm động học cấu khâu lề Tỉ số truyề truyền - Đặc điể điểm động học cấu khâu lề + Tỉ số truyề truyền đại lượ lượng biế biến thiên phụ phụ thuộ thuộc vị trí trí cấu i13 = l DP13 l AP13 = ω1 ω3 + P13 chia ngoà đoạ đoạn AD → i13 > 0: ω1 chiề chiều ω3 P13 chia đoạ đoạn AD → i13 < 0: ω1 ngượ ngược chiề chiều ω3 C C B r VP13 ω3 ω1 P13 P13 ω1 A D A B r VP13 ω3 HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine D Nguyen Tan Tien 8.16 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §3 Đặc điể điểm động học cấu khâu lề Tỉ số truyề truyền - Đặc điể điểm động học cấu khâu lề + Khi tay quay AB truyề truyền BC duỗ duỗi thẳ thẳng hay dập nhau, nhau, tức P13 ≡ A, khâu vị trí trí biên chuẩ chuẩn bị đổi chiề chiều quay C2 C B C1 ω3 O1 A3 A2 A1 B2 O3 O2 ω1 B1 A + Nếu AB = CD, AD = BC : cấu hình bình hành P13 → ∞ ⇒ i13 = → khâu dẫn khâu bị dẫn quay chiề chiều vận tốc HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department ω1 =1 ω3 Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.17 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §3 Đặc điể điểm động học cấu khâu lề Hệ số suấ suất - Hệ số suấ suất tỉ số giữ thờ thời gian làm việ việc thờ thời gian chạ chạy không chu k ỳ làm việ việc cấu - Hệ số suấ suất dùng đánh giá giá mức độ làm việ việc cấu - Khâu dẫn có hai hành trì trình C2 + hành trì trình ứng với góc ϕd C + hành trì trình ứng với góc ϕv + thơng thườ thường ϕd ≠ ϕv B2 θ B - Xét cấu khâu lề hình, nh, ω3 C1 ϕd chọ chọn hành trì trình hành trì trình làm việ việc, ω1 hành trì trình hành trì trình chạ chạy khơng A B1 ϕv - Hệ số suấ suất phụ phụ thuộ thuộc + kết cấu cấu + chiề chiều quay khâu dẫn ω1 + chiề chiều công nghệ nghệ khâu bị dẫn HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine 8.18 Nguyen Tan Tien Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §3 Đặc điể điểm động học cấu khâu lề Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng khâu nối giá giá - Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng khâu C {B2 } l1 + Thá Tháo khớ khớp B → xét quỹ quỹ tích B1 B2 B ω1 D l3 {B1} = O( D, l2 + l3 ) − O ( D, | l2 − l3 |) + Khâu quay tồ tồn vịng ⇔ {B1} ⊂ {B2 } B2 l A {B1} {B1} = O( A, l1 ) | l2 − l3 | l2 l2 | l − l | ≤ | l4 − l1 | ⇒ l2 + l3 ≥ l4 + l1 B2 → Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng khâu nối giá giá: khâu nối giá giá quay đượ tồ tồn vịng chỉ quỹ quỹ tích nằm miề miền với truyề truyền kề với - Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng khâu → tương tự HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.19 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §4 Đặc điể điểm động học cấu biế biến thể thể Cơ cấu tay quay – trượ trượt lệch tâm - Tỉ số truyề truyền VP13 /1 = VP13 / ∆1 ⇒ ω1l AP13 = VC {B2 } P13 B ∞ ↑ D C i13 ≡ ω1 VC = l AP13 - Hệ số suấ suất 180 + θ k= x 180 − θ - Điề Điều kiệ kiện quay toàn vòng e x θ ⇒ l2 A B2 B1 {B1 } l2 đk khâu quay tồ tồn vịng {B1} ⊂ {B2 } l1 − e ≤ l2 ⇒ ⇒ l1 + e ≤ l2 l1 + e ≤ l2 ∆2 HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 8.20 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §4 Đặc điể điểm động học cấu biế biến thể thể Cơ cấu cucu-lít - Tỉ số truyề truyền: Tâm quay tức thờ thời khâu giao điể điểm BC AD B /2 13 13 k = C → ∞ A B1 ω1 lCP = ω3 l AP - Hệ số suấ suất P13 ϕ lv VP13 / = VP13 / ⇒ ω1l AP13 = ω3 lCP13 ⇒ i13 = ϕ ck B2 180 + ψ 180 − ψ - Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng + Khâu {B1} = O ( A, l1 ) {B2 } = R → khâu quay đượ tồ tồn vịng + Khâu → ? Để khâu quay tồ tồn vịng, vịng, l1 ≥ l4 ψ D Khi l1 = l4 : i13 = ⇒ {B1} ⊂ {B2 } ω1 lDP = = = const ω3 l AP 13 13 HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8.21 Planar Planar Mechanism with Lower Pairs §4 Đặc điể điểm động học cấu biế biến thể thể Cơ cấu sin P13 B C → ∞ P13 B C → ∞ ϕ ϕ A A - Tỉ số truyề truyền: Tâm quay tức thờ thời khâu giao điể điểm BC AD ( D → ∞ ⇒ AD ⊥ xx ) VP13 /1 = VP13 / ⇒ ω1l AP13 = V3 = VC ⇒ i13 = ω1 V3 = l AP13 - Hệ số suấ suất: k = - Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng: vịng: Khâu ln quay đượ tồ tồn vịng HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien ... quay – trượ trượt lệch tâm - Tỉ số truyề truyền VP13 /1 = VP13 / ∆1 ⇒ ω1l AP13 = VC {B2 } P13 B ∞ ↑ D C i13 ≡ ω1 VC = l AP13 - Hệ số suấ suất 180 + θ k= x 180 − θ - Điề Điều kiệ kiện quay tồ... vịng: tay quay (rocker) crank - crank HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department rocker - crank rocker - rocker Nguyen Tan Tien Theory of Machine 8. 05 Planar Planar Mechanism... BC AD B /2 13 13 k = C → ∞ A B1 ω1 lCP = ω3 l AP - Hệ số suấ suất P13 ϕ lv VP13 / = VP13 / ⇒ ω1l AP13 = ω3 lCP13 ⇒ i13 = ϕ ck B2 180 + ψ 180 − ψ - Điề Điều kiệ kiện quay tồ tồn vịng + Khâu {B1}