Qua việc xếp loại cơ cấu ở trên có thể nhận thấy rằng những cơ cấu có cùng một lược đồ động có thể thuộc các loại khác nhau, Hình 1.33; hoặc ngược lại có nhũng cơ cấu có lược đồ động hoàn toàn khác nhau nhưng lại cùng thuộc một loại.
Như vậy việc dùng lược đồ động không phản ánh hết được mối quan hệ giữa các khâu 'và các khớp của những cơ cấu cùng loại. Để nghiên cứu về mặt cấu trúc một cách thuần túy của các cơ cấu khác nhau nhưng có số khâu động và số khớp động tương đương nhau, người ta đưa ra khái niệm lược đồ cấu trúc [5, 6],
- 4 5 -
a) Định nghĩa 16:
“Hình vẽ quy ước biểu diễn dọng tổng quát nhất về mặt cấu trúc của những cơ cấu có số lượng khâu dộng và khớp dộng tương dương nhau thuộc cùng một loại, gọi là lược dồ câu trúc của cơ cấu".
b) Phương pháp xây dựng lược đổ cấu trúc
Lược đồ cấu trúc cơ cấu được xây dựng từ lược đồ động. Phương pháp cụ thế như sau [6],
- Thay thế tất cả các khớp cao loại 4 bằng một khâu phụ có hai khớp quay đặt ở tâm cong
của thành phần khớp cao tại thời điểm đang xét. Nếu một trong hai tâm cong ở xa vô cùng thì thay khớp quay tương ứng bằng khớp tịnh tiến (xem Mục 1.2.4. Cơ cấu thay thê).
Các khớp tịnh tiến trong lược đồ cấu trúc đều được biểu diễn quy ước bằng khớp quay, vì xét về bản chất hai kiểu khớp loại 5 này đều gây ra số ràng buộc tương đương nhau khi nối động (khớp loại 5 gây ra hai ràng buộc trong mặt phẳng).
- Những khâu có hai thành phần khớp động được quy ước biểu diễn bằng một đoạn thẳng nối liền hai thành phần khớp động đó; nếu gồm ba thành phần khớp động thì biểu diễn dưới dạng một tam giác, v.v...
Khi thành lập lược đồ cấu trúc của cơ cấu, người ta không chú ý tới kích thước động của
các khâu mà chỉ chú ý tới thứ tự, hình dáng và sự nối dộng giữa các khâu với nhau mà thôi.
Để tiện đối chiếu và so sánh giữa lược đồ cấu trúc với lược đồ động, các ký hiệu (chữ hoặc chữ số) của khâu hoặc của khớp động nên giữ nguyên.
c) Thí dụ về lược đồ cấu trúc:
B
N
Hỉnh 1.35. Cơ cấu máy sàng Hình 1.36. Cơ cấu máy xọc
c
B
Hỉnh 1.37. Lược đồ cấu trúc của cơ cấu máy sàng và máy xọc (H. 1.35 và H. 1.36)
- 4 6 -
Hình 1.38. Cơ cấu trong máy nén khí
3
Hình 1.40. Cơ cấu máy bào ngang
Hình 1.41. Lược đổ cấu trúc của cơ cấu có lược đồ động như Hình 1.38 -T-1.40
- 47 -
6
Hình 1.44. Lược đồ cấu trúc của cơ cấu có lược đồ động như Hình 1.42 -T- 1.43
Hình 1.37 là lược đồ cấu trúc của cơ cấu loại II: máy sàng; máy xọc (số khâu n = 5 ; số
khớp p 5 = 7).
Hình 1.41 và Hình 1.44 là hai lược đồ cấu trúc của những cơ cấu loại III. Hình 1.41 -
lược đồ cấu trúc của cơ cấu loại III có khớp cao. Sau khi thay thế khớp cao bằng một khâu hai khớp thấp loại 5, có n = 7; p 5 - 10. Hình 1.44 - lược đồ cấu trúc của cơ cấu loại III (số
khâu /2 = 7; số khớp p 5 = 10).
So sánh lược đồ cấu trúc trên Hình ỉ .37 và Hình ỉ .41 thấy rằng, chứng giống lìhau là có
cùng số khâu; cùng số khớp (n = 5, /? 5 = 7); chúng khác nhau là: mặc dù khâu 3 đều tham
gia vào 3 khớp động, nhưng ở lược đồ trên Hình 1.37, khâu 3 nối với giá; còn trên Hình 1.41 - khâu 3 không nối trực tiếp với giá. Khi đổi khâu dẫn (từ / sang 3 hoặc từ 1 sang 5) ở
Hình 1.37, cơ cấu không đổi loại (vẫn giữ nguyên loại II). Ngược lại, trên Hình 1.41 khi
khâu 4 hoặc khâu 5 là khâu dẫn, cơ cấu thay đổi loại từ loại III trở thành loại II. Như vậy, nhờ phương pháp thay đổi khâu dẫn, có thế đưa cơ cấu loại cao về cơ cấu loại thấp dược.
Việc hạ loại cơ cấu bằng cách đổi khâu dẫn có ý nghĩa thực tế quan trọng, vì nó cho phép sử dụng phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp cơ cấu loại thấp để nghiên cứu những nội dung đã trình bày trước đây (phần Mở đầu) đối với những cơ cấu loại cao hơn.
d) Ý nghĩa của lược đồ cấu trúc
Đứng về mặt lý thuyết mô hình hóa mà xét, lược đồ cấu trúc chính là một loại mô
phỏng phản ánh đặc trưng cấu trúc của những cơ cấu cùng loại. Do đó, về mặt lý luận,
- 4 ô -
có thể nghiên cứu những vấn đề cơ bản cúa bài toán phân tích và tổng hợp cơ cấu cho một loại mô hình đó. Sau đó, nhờ lý thuyết đồng dạng mà suy luận cho những cơ cấu được đặc trưng bởi mô hình ấy: chính vì thế, lược đồ cấu trúc có ý nghĩa rất quan trọng trong việc giải quyết các bài toán của nguyên lý máy cho từng lớp cơ cấu trên Cơ sở lý thuyết cơ- điện tử (Mechatronics) và Kỹ thuật Mỏ phỏng (Simulation Technique). Trên
cơ sở một sơ đồ điện tương ứng với một lược đồ cấu trúc có thể tiến hành nghiên cứu những đặc trưng động học và động lực của hàng loạt những cơ cấu cụ thể cùng loại [ 1 1 . 1 5 . 1 6 . 2 1 ] ,
Chang hạn cần tìm mối quan hệ kích thước của các khâu dưới tác dụng của một hệ lực đã biết, sao cho phản lực khóp động ở khớp G, Hình 1.35 -r Hình 1.36, là nhỏ nhất. Căn cứ vào
lược đồ cấu trúc chung của chúng, Hình 1.37, có thể lập chương trình cho máy tính làm việc.
Máy tính sẽ cho lời giải tối ưu, sau khi đã so sánh rất nhiều phương án khác nhau.
Như vậy, nhờ lược đồ cấu trúc (mô hình, lấy mẫu) nhờ kỹ thuật tính toán số và máy tính diện tử, các bài toán về phân tích và tổng hợp cơ cấu được nghiên cứu ở một diện rộng hơn, tổng quát hơn; đồng thời việc nghiên cứu được tiến hành nhanh chóng hơn; hiệu suất cao hơn so với việc nghiên cứu từng cơ cấu đơn lẻ.