CHƯƠNG 3: CƠ CẤU CAM
3.2.1 Phân tích động học cơ cấu cam
Phân tích động học cơ cấu cam, cho trước: hình dạng, kích thước cơ cấu và chuyển động của khâu dẫn (cam). Nghĩa là phải xác định các qui luật biến đổi về hành trình, vận tốc của khâu bị dẫn (cần đẩy)
Cụ thể là lập đồ thị biến thiên hành trình và biến thiên vận tốc của cần bằng phương pháp đồ thị
Ngoài ra trong chương này còn giới thiệu phương pháp vi phân đồ thị để lập đồ thị biến thiên vận tốc của cần.
Phân tích động học cơ cấu cam cần đẩy BC như hình 3.5, biết cam K quay đều với vận tốc n=60(vòng/phút) và dạng cam có bán kính nhỏ nhất rmin=AA1, bán kính lớn nhất rmax=AA8
a) Đồ thị biến thiên hành trình của cần đẩy BC
Để vẽ đồ thị hành trình trước hết phải xác định khoảng chạy của cần ứng với mỗi góc quay của cam (thời gian quay góc tương ứng là ti).
Ứng với cung đứng xa và cung đứng gần trên biên dạng cam, chuyển vị s của cần là không đổi, do đó ta chỉ cần xác định chuyển vị của cần ứng với cung đi xa và cung về gần.
Giả sử ban đầu cung và cần đang tiếp xúc với nhau tại điểm gần tâm cam nhất B0
(điểm đầu của cung đi xa)
Chia vòng tròn bán kính nhỏ nhất của cam (rmin) ra n phần bằng nhau, kẻ các tia
31
tiếp xúc với cầnlàm cần di chuyển với các khoảng chạy tương ứng là s1, s2, ...sn. Cách
xác định các điểm này như sau: lấy A làm tâm, quay các cung có bán kính là AB1, AB2
...ABn , các cung này cắt quĩ đạo xx của cần, từ đó xác định được các khoảng chạy s1, s2, ...sn. Tương tự cơ cấu bốn khâu bản lề, ta vẽ đồ thị biến thiên hành trình của cần
(hình 3.5).
Hình 3.5: Qui luật biến đổi về hành trình của khâu bị dẫn (cần đẩy)
Chọn 1 m 0 001 mm = , ;
Thời gian cam quay một vòng: t 60 1 s
60 = = = = Chọn: t 1 s 50 mm =
b) Đồ thị biến thiên vận tốc của cần.
Từ đồ thị biến thiên hành trình ta dễ dàng thành lập đồ thị biến thiên vận tốc theo cách làm như đã trình bày ở chương 2.
Ở đây trình bày thêm phương pháp vi phân đồ thị để lập đồ thị biến thiên vận tốc
❖ Cách làm như sau:
– Xuất phát từđồ thị biến thiên hành trình:kẻ các đường dóng qua các trung điểm của các phần chia trên hoành độ, các đường dóng đó cắt đường biểu diễn của đồ thị hành trình ở các điểm M1, M2, ... M16.Tại các điểm này kẻ các đường tiếp tuyến với đường biểu diễn củađồ thị.
32
– Lập hệ tọa độ x’O’y’ (hình 3.6b): trên hoành độ lấy đoạn OA=b tùy ý (điểm A gọi là cực vi phân). Tại A kẻ các tia song song với các tiếp tuyến trên đồ thị (chú ý:
các tia kẻ theo đúng thứ tự của các tiếp tuyến tạiđiểm M1, M2, ... M16). Các tia kẻ qua
A đó cắt trục tung O’y’ tại các giao điểm, tại các giao điểm này dóng song song với
O’x’, các đường dóng đó lại cắt các tung độ của các phần chia tương ứng ở các điểm
K’, M’, N’... các điểm này chính là các điểm nằm trên đồ thị biến thiên vận tốc của cần. – Nối các điểm O’, K’, M’, N’,... bằng một đường cong ta được đồ thị biến thiên vận tốc của cần
Hình 3.6: Qui luật biến đổi về vận tốc của khâu bị dẫn (cần đẩy)
Tỷ lệ xích của đồ thị vận tốc : l v t m b s mm = . . Ở đây chọn: = l s; b
mm .Bằng cách làm tương tự, vi phân đồ thị vận tốc ta được đồ thị gia tốccủa cần biểu diễn trên hình 3.6c. Tỷ lệ xích của gia tốc được tính: a 2 l
t b c =
33
Thông thường do cấu tạo của dạng cam, qui luậtchuyển động của cần thường có 4
giai đoạn :
– Giai đoạn cần chuyển động đi xa.
– Giai đoạn cần đứng ở xa.
– Giai đoạn cần về gần.
– Giai đoạn cần đứng ở gần.
Giai đoạn cần đi xa và về gần, nói chung vận tốc của cần có sự biến đổi.
Tương ứng với các giai đoạn trên, dạng cam biến đổi (bán kính dạng cam r biến đổi) theo mỗi góc quay của cam. Đồ thị hình 3-7 thể hiện qui luật biến đổi hành trình của cần.
Cam quay góc d thì cần chuyển động đi xa, góc d gọi là góc đi xa. Cam quay góc x thì cần đứng ở xa, góc x gọi là góc ở xa.
Cam quay góc v thì cần chuyển động về gần, v gọi là góc về gần.
Cam quay góc g thì cần đứng ở giữa, g gọi là góc ở gần.
Chú ý: Trường hợp cho cơ cấu cam cần con lăn (đầu cần lắp con lăn) thì khi phân tích qui luật biến thiên hành trình của cần ta phải vẽ ra dạng cam (cam lý thuyết là quĩ đạo của tâm con lăn). Căn cứ vào dạng cam lý thuyết để vẽ đồ thị biến thiên hành trình của cần (coi tâm con lăn là đầu nhọn của cần)
Trên hình 3.7, đường cong là dạng cam thực tế đối với cần con lăn, đường cong là dạngcam lý thuyết cần tìm. Căn cứ vào dạng cam lý thuyết tiến hành vẽđồ thị biến thiên hành trình của cần.
34
