Trong kỹ thuật sử dụng một số lượng rất lớn những cơ cấu rất khác nhau về mặt cấu tạo.
Nhiệm vụ chủ yếu của lý thuyết cơ cấu là nghiên cứu những đặc điểm chung nhất của chúng như: quỹ đạo và hình dáng chuyển động; những quy luật thay đổi vận tốc và gia tốc;
những quy luật truyền lực và công suất, v.v...
Vì tính chất đa dạng của cơ cấu, nên việc nghiên cứu những nội dung nêu trên và đã đề cập ở phần trước (Mở đầu) cho từng cơ cấu cụ thể trên thực tế không thể tiến hành được với hai lý do: thứ nhất trong kỹ thuật luôn luôn sử dụng các cơ cấu khác nhau; thứ hai, song song với việc ứng dụng những cơ cấu khác nhau đã có ấy luôn luôn được hoàn thiện, và những cơ cấu mới luôn luôn được tạo ra. Vì vậy việc nghiên cứu nhưng cơ cấu điển hình cho từng chủng loại là điều cần thiết và việc phân loại cơ cấu là việc làm không thể thiếu được.
Việc phân loại cơ cấu có thể dựa vào nhiều tiêu chuẩn, ở đây chỉ trình bày việc xếp loại cơ cấu theo tiêu chuẩn về đặc điểm cấu trúc. Vì theo đặc điểm này, việc xếp loại trực tiếp phục vụ cho việc giải quyết các bài toán của nguyên lý máy.
Việc phân loại cơ cấu nhằm mục đích chủ yếu là những cơ cấu cùng loại thì dùng cùng
một phương pháp phân tích hoặc cùng một phương pháp thiết kế chung.
Nói cụ thể ra, mỗi một loại cơ cấu có phương pháp nghiên cứu động học và động lực học riêng, có phương pháp thiết kế riêng; do đó không thể dùng phương pháp nghiên cứu của cơ cấu loại này để nghiên cứu các cơ cấu loại khác được.
- 4 2 -
1.4.2. Nguyên tốc tách nhóm
Để xếp được loại cơ cấu phải biết xem cơ cấu được tạo nên từ những nhóm Atxua nào, nên công việc đầu tiên của việc xếp loại cơ cấu là phải tách cơ cấu ra thành các nhóm Atxua riêng biệt. Công việc tách nhóm hoàn toàn ngược với công việc tạo thành cơ cấu.
Khi tách nhóm phải tuân theo các nguyên tắc sau:
/. Nguyên tắc thứ nhất: “Cho trước khâu dẫn, khâu dẫn đ ể riêng ra, không được tính
vào bất kỳ nhóm nào".
2. Nguyên tắc thứ hai: “Khi tách bất kỳ một nhóm nào đó ra khỏi cơ cấu, phần còn lại phải là một cơ cấu hoàn chỉnh".
3. Nguyên tắc thứ ba: “Khi tách nhóm, trước hết cần phải tách thành các nhóm Atxua
loại thấp; nếu không tách được mới tách thành các nhóm Atxua loại cao hơn".
Để công việc tách nhóm được dễ dàng, nên tiến hành tách các nhóm ở xa khâu dẫn
“trước”, sau đó các khâu còn lại mới ghép thành các nhóm Atxua để tiếp tục tách. Đối với những cơ cấu có khớp cao, cần thay thế bằng cơ cấu thay thế toàn khớp thấp trước khi tách nhóm và xếp loại cơ cấu. Nói cách khác, đối với những cơ cấu có khớp cao, việc tách nhóm và xếp loại chúng được tiến hành cho cơ cấu thay thế tương ứng.
Điều cuối cùng cần lưu ý rằng, việc thay đổi khâu dẫn mặc dù không làm thay đổi bậc tự do của cơ cấu, song nếu đổi khâu dẫn thì các nhóm Atxua được tách ra sẽ có cấu trúc khác nhau, thậm chí trong một số trường hợp, nếu chọn khâu dẫn không thích hợp thì không thể tách cơ cấu thành các nhóm Atxua được, sẽ dẫn tới khả năng thay dổi loại cơ cấu.
Sau khi đã biết các nhóm Atxua có trong cơ cấu rồi, ta tiến hành xếp loại theo nguyên lý sau.
1.4.3. Nguyên lý xếp loại cơ cấu
Cơ cấu loại 1: là cơ cấu chỉ có một khâu dẫn nối với giá cố định.
Cơ cấu loại lớn hơn 1: là những cơ cấu có khâu dẩn nối với giá cố định và nhiều nhóm Atxua thuộc các loại. Loại của cơ cấu là loại của nhóm Atxua có loại cao nhất tham gia vào cấu trúc của cơ cấu đó.
1.4.4. Ví dụ xếp loại cơ ọđu
Ví dụ 1: Xếp loại cơ cấu có lược đồ động như Hình ỉ.32.
a) Cơ cấu nguyên thủy b) Cơ cấu thay thế
Hỉnh 1. 32. Lược đồ cơ cấu có khớp cao và cơ cấu thay thế của nó
- 4 3 -
- Trong cơ cấu nguyên thủy, khâu 1 và khâu 3 tham gia vào 3 khớp động (khàu 1-2
khớp loại 5 và /4; B và một khớp loại 4 là K\ khâu 3 - hai khớp loại 5 là C; D và một khớp
loại 4 là K). Thay thế cơ cấu nguyên thủy này, Hình ỉ,32a, bằng cơ cấu thay thế Hình 1,32b, theo nguyên tắc đã nêu trong Mục 1.2.4. Sự thay thế này đảm bảo hai nguyên tắc đã
trình bày, đó là:
Bậc tự do của cơ cấu không đổi, vì:
Đối với cơ cấu nguyên thủy:
w = 3n - 2p5 - p4 + rc + r, - s = 3. 4 - 2. 5 - 1 = 1
Đối với cơ cấu thay thế:
w=3. 5 - 2 . 7 - 0 = 1
Quy luật chuyển động của cơ cấu không đổi. Nếu trong cơ cấu nguyên thủy chọn khâu
1 là khâu dẫn và cho chuyển động với quy luật Cứị, thì trong cơ cấu thay thế vẫn giữ nguyên như vậy. Ngược lại, nếu trong cơ cấu thay thế khâu 4 là khâu dẫn có quy luật chuyển động
là ¿y4 , thì chắc chắn trong cơ cấu nguyên thủy khâu dẫn phải là khâu 4, và phải chuyển động với quy luật Cự,ằ4 .
- Xếp loại cơ cấu: Khi xếp loại cơ cấu phải căn cứ vào cơ cấu thay thế Hình 1.32b.
Nếu khâu một là khâu dẫn thì cơ cấu thuộc loại III, vì lúc này chỉ có thể tách các khâu 2, 3, 4, 5 thành một nhóm Atxua loại III mà thôi. Vậy :
Cơ cấu = khâu dẫn 1 + III (2 3 4 5) ; Vậy cơ cấu loại III.
Nếu khâu 4 là khâu dẫn thì cơ cấu thuộc loại IV, vì lúc này chỉ có thể tách các khâu /,
2, 3, 5 thành một nhóm Atxua loại IV mà thôi. Vậy:
Cơ cấu = khâu dẩn 4 + IV(| 2,35) tứ giác BCFG.
Vậy cơ cấu loại IV.
Ví dụ 2: Xếp loại cơ cấu có lược đồ động như Hình 1.33.
w = 3n - 2p5 - p4 + rc. + r, - s
= 3. 5 - 2. 7 - 0 = 1
- Nếu khâu 1 là khâu dẫn:
Cơ cấu = khâu dẫn 1 + 111(2 345) Vậy cơ cấu loại III ;
- Nếu khâu 4 là khâu dẫn:
Cơ cấu = khâu dẫn 4 + II(, 2) + 11(3 5) Vậy cơ cấu 1 oại II.
- 44 -
Trường hợp này có thể tách thành hai nhóm loại II vì khi tách nhóm 11(12) ra khói cơ câu, phần còn lại (3, 4, 5) vẫn là một cơ cấu hoàn chỉnh (VT| = 1; khâu dẫn 4); sau đó tách nốt nhóm Il(, S| phần còn lại (khàu 4) vẫn là một cơ cấu hoàn chinh.
3
Ví dụ 3: Xếp loại cơ cấu có lược đồ động như Hình 1.34.
Bậc tự do của cơ cấu:
Hình 1.34
w = 3 n - 2ps - pA- re + /-, - s = 3.17 - 2. 25 - 0 = 1 Xếp loại cơ cấu:
- Nếu chọn khâu 1 là khâu dần:
c ơ câu — khâu dân 1 + 11(16,17) + 1,12,13.14, 15) + ƯI(2,7,x,y) + IV(34 5 6).
Vậy : cơ cấu loại VI.
Nếu chọn khâu 5 là khâu dẫn, thì không thể tách thành các nhóm Atxua được.