23. Khảo sát một số cơ cấu
23.3. Cơ cấu không gian
Space 4-bar mechanism 10 http://youtu.be/q433oAXwHuU
Cơ cấu 4 khâu bản lề không gian Bennett (không phải cơ cấu cầu). Để có thể chuyển động cần các điều kiện sau:
1. Các khâu đối diện (tức không liền kề) có cùng chiều dài, ký hiệu a, b.
2. Các góc vặn ký hiệu bởi A, B và chúng bằng nhau ở các khâu đối diện nhưng ngược dấu.
3. Chiều dài khâu và góc vặn phải thỏa mãn đẳng thức:
sinA/a = sinB/b
Đối với khâu màu xanh và màu kem cố định (giá): a = 17.599, A= 15 độ Đối với khâu màu cam và màu lục: b= 34, A= 30 độ.
Space 4-bar mechanism 1 http://youtu.be/9mcEF2s8QZU Cơ cấu 4 khâu không gian R-C-C-C.
Khâu dẫn: màu cam. Khâu bị dẫn: màu lục
R-C-C-C: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
R: khớp quay C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 2 http://youtu.be/nK66IwNJG78
Cơ cấu 4 khâu không gian P-C-C-C.
Khâu dẫn: màu cam. Khâu bị dẫn: màu lục
P-C-C-C: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
P: lăng trụ C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 3 http://youtu.be/aUlLcT74mXM Cơ cấu 4 khâu không gian H-C-C-C.
Khâu dẫn: màu cam. Khâu bị dẫn: màu lục
H-C-C-C: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
H: khớp vít C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 4 http://youtu.be/xZcAUtW8XVc Cơ cấu 4 khâu không gian R-S-C-R.
Khâu dẫn: màu cam. Khâu bị dẫn: màu lục
R-S-C-R: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
R: khớp quay S: khớp cầu C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 5 http://youtu.be/nJyS6zxSsMo
Cơ cấu 4 khâu không gian R-S-C-P.
Khâu dẫn màu cam. Khâu bị dẫn màu lục.
Ký hiệu khớp:
R: khớp quay S: khớp cầu C: khớp trụ P: Khớp tịnh tiến
Space 4-bar mechanism 6 http://youtu.be/Gg8Q6nUZc1c Cơ cấu 4 khâu không gian R-S-C-H.
Khâu dẫn: màu cam.
Khâu bị dẫn: màu lục
R-S-C-H: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
R: khớp quay S: khớp cầu C: khớp trụ H: khớp vít
Space 4-bar mechanism 7 http://youtu.be/H_5D9wsdPM4 Cơ cấu 4 khâu không gian P-P-S-C.
Khâu dẫn: màu cam.
Khâu bị dẫn: màu lục
P-P-S-C: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
P: khớp lăng trụ S: khớp cầu C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 8 http://youtu.be/4k5WcYcqoQg Cơ cấu 4 khâu không gian R-H-C-H.
Khâu dẫn: màu cam.
Khâu bị dẫn: màu lục
R-H-C-H: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
R: khớp quay H: khớp vít C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 9 http://youtu.be/aiAdhly2Guo
Cơ cấu 4 khâu không gian H-H-S-C.
Khâu dẫn: màu cam.
Khâu bị dẫn: màu lục
H-H-S-C: ký hiệu khớp từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
H: khớp vít S: khớp cầu C: khớp trụ
Space 4-bar mechanism 12 http://youtu.be/m0xG_u63WH0 Cơ cấu 4 khâu không gian R-C-C-R
R-C-C-R: ký hiệu các khớp tính từ khân dẫn đến khâu bị dẫn.
R: khớp quay C: khớp trụ
Cơ cấu này không thỏa mãn điều kiện Kutzbach.
Space 4-bar mechanism 13 http://youtu.be/ccvYpANAWPE Cơ cấu 4 khâu không gian P-C-C-P
P-C-C-P: ký hiệu khớp tính từ khâu dẫn đến khâu bị dẫn.
P: Khớp lăng trụ C: khớp trụ
Cơ cấu này không đạt tiêu chuẩn Kutzbach
Study of Cardan universal joint 1 http://youtu.be/ZQt6cAmsgXQ
Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng.
Khớp vạn năng cho phép điều chỉnh góc A giữa trục vào và trục ra ngay trong khi truyền động quay. Video cho thấy điều chỉnh +/- 45 độ và rõ ràng khớp Các đăng đơn không phải là khớp đồng tốc khi A khác 0 độ.
Study of double cardan universal joint 1a http://youtu.be/gBoJT_Pl-RA
Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng kép.
Khớp Các đăng kép cho phép điều chỉnh độ lệch giữa trục vào và trục ra ngay trong khi truyền động quay. Vận tốc trục ra luôn bằng vận tốc trục vào (khớp đồng tốc) vì hai trục được giữ song song với
nhau. Các chốt của hai nửa trục trung gian (vàng và tím) phải song song với nhau.
Study of double cardan universal joint 1b http://youtu.be/4CYnLyTsYOA
Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng kép.
Đây là trường hợp khớp bị lắp sai: các chốt của hai nửa trục trung gian (vàng và tím) vuông góc với nhau. Khớp không còn tính đồng tốc khi có độ lệch trục mặc dù trục ra và trục vào vẫn được giữ song song với nhau.
Vậy cần để ý điều này khi lắp hai nửa trục trung gian.
Study of double Cardan universal joint 2a http://youtu.be/cydmR0lX2t8
Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng kép.
Khớp Các đăng kép cho phép điều chỉnh góc A giữa trục vào và trục ra ngay trong khi truyền động quay. Video cho thấy điều chỉnh +/- 90 độ và chứng tỏ khớp Các đăng kép là khớp đồng
tốc. Nhờ bộ truyền hành tinh hai quạt răng và cần màu cam, góc giữa trục vào (hoặc trục ra) với trục trung gian màu vàng luôn bằng A/2.
Các chốt của hai nửa trục trung gian (vàng và tím) phải song song với nhau.
Study of double Cardan universal joint 2b http://youtu.be/IttUsogU4AQ
Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng kép.
Đây là trường hợp khớp bị lắp sai: các chốt của hai nửa trục trung gian (vàng và tím) vuông góc với nhau.
Mặc dầu nhờ bộ truyền hành tinh hai quạt răng và cần màu
cam, góc giữa trục vào (hoặc trục ra) với trục trung gian màu vàng luôn bằng A/2 (A là góc giữa truc vào và trục ra), khớp không còn tính đồng tốc khi trục ra và trục vào không thẳng hàng (A khác 0 độ).
Vậy cần để ý điều này khi lắp hai nửa trục trung gian.
Study of double Cardan universal joint 3 http://youtu.be/Qf88nPtm2h4
Khảo sát khớp trục vạn năng Các đăng kép.
Khớp Các đăng kép cho phép điều chỉnh vị trí tương đối giữa trục vào và trục ra ngay trong khi truyền động quay. Đây là trường hợp hai trục chéo nhau. Khớp Các đăng kép mất tính đồng tốc.
Study of spatial parallelogram mechanism 1a http://youtu.be/uP6IyI5OqtY
Nghiên cứu cơ cấu bình hành không gian.
Hai cơ cấu bình hành không gian (chiều dài các khâu đối diện bằng nhau).
Cơ cấu bên trái có 4 khớp cầu: các khâu đối diện có thể không song song với nhau khi chuyển động.
Cơ cấu bên phải có 2 khớp cầu và hai khớp quay: các khâu đối diện luôn song song với nhau khi chuyển động. Hướng của đường trục dọc của thanh vàng luôn không đổi khi chuyển động.
Study of spatial parallelogram mechanism 1b http://youtu.be/DgVxKULp6zE
Nghiên cứu cơ cấu bình hành không gian.
Cần lắc xanh và lục, thanh truyền vàng và đế tạo thành hình bình hành.
Hai cần lắc nối với đế bằng khớp vạn năng 2 bậc tự do.
Thanh truyền vàng nối với cần lắc lục bằng khớp quay và với cần lắc xanh bằng khớp cầu.
Cơ cấu có 2 bậc tự do (thử bằng mô phỏng) nên cần hai động cơ để điều khiển hai khung màu hồng.
Hướng trục dọc của thanh truyền vàng không đổi khi chuyển động. Tuy nhiên mặt trên của nó không luôn nằm ngang.
Study of spatial parallelogram mechanism 1c http://youtu.be/KyBAxYmBmYA
Nghiên cứu cơ cấu bình hành không gian.
Các thanh dài giống nhau. Các thanh ngắn giống nhau.
Các thanh nâu cố định. Các khớp đều là khớp cầu.
Video cho thấy chuyển động của 4 cơ cấu.
1. Cơ cấu vàng: nói chung không luôn là hình bình hành.
2. Cơ cấu xanh: nói chung không luôn là hình bình hành.
3. Cơ cấu lục: luôn cho hình bình hành biến đổi (khoảng cách giữa hai thanh dài thay đổi).
4. Cơ cấu hồng: có 1 bậc tự do, luôn cho 1 hình bình hành bất biến.
Study of spatial parallelogram mechanism 2a http://youtu.be/qnFIFyQqdm0
Nghiên cứu cơ cấu bình hành không gian.
Tấm trên và tấm dưới giống nhau.
Các thanh đứng màu lục giống nhau.
Tất cả các khớp đều là khớp cầu.
Lúc tấm trên chuyển động, nó có thể không song song với tấm dưới.
Thử bằng mô phỏng thấy cơ cấu có 3 bậc tự do không kể các bậc tự do thừa (mỗi thanh quay quanh trục nối hai khớp của nó)
Study of spatial parallelogram mechanism 2b http://youtu.be/R38F202W0eY
Nghiên cứu cơ cấu bình hành không gian.
Tấm trên và tấm dưới giống nhau.
Các thanh đứng màu lục giống nhau.
Tất cả các khớp đều là khớp cầu.
Khoảng cách giữa hai khớp trên mỗi tấm và của thanh vàng bằng nhau.
Video cho thấy nói chung tấm trên tấm dưới song song nhưng cũng có lúc không.
Study of spatial parallelogram mechanism 2c http://youtu.be/tttYnzX1t74
Nghiên cứu cơ cấu bình hành không gian.
Tấm trên và tấm dưới giống nhau.
Các thanh đứng màu lục giống nhau.
Tất cả các khớp đều là khớp cầu.
Khoảng cách giữa hai khớp trên mỗi tấm và của thanh vàng nằm ngang bằng nhau.
Tấm trên và tấm dưới luôn song song.
Thử bằng mô phỏng thấy cơ cấu có 2 bậc tự do không kể các bậc tự do thừa (mỗi thanh quay quanh trục nối hai khớp của nó).
Study of ellipse mechanism on a sphere 1 http://youtu.be/D7Vu3OqEztE
Khảo sát cơ cấu e líp trên mặt cầu.
Cơ cấu e líp có một thanh truyền và 2 con trượt.
Con trượt chạy trong hai rãnh giao nhau 90 độ.
Thanh truyền là khâu dẫn. Góc giữa hai khớp quay: 75 độ.
Hai con trượt dao động quanh một ngã tư rãnh.
Các đường cong là quỹ tích của các điểm trên thanh truyền.
Ở cơ cấu e lip phẳng cúng là những đường e lip.
Study of ellipse mechanism on a sphere 2 http://youtu.be/_8M_R3_YzsY
Khảo sát cơ cấu e líp trên mặt cầu.
Cơ cấu e líp có một thanh truyền và 2 con trượt.
Con trượt chạy trong hai rãnh giao nhau 90 độ.
Thanh truyền là khâu dẫn. Góc giữa hai khớp quay: 100 độ.
Các đường cong là quỹ tích của các điểm trên thanh truyền.
Hai con trượt dao động quanh hai ngã tư rãnh khác nhau.
Study of ellipse mechanism on a sphere 3 http://youtu.be/eTE8UDZ-W80
Khảo sát cơ cấu e líp trên mặt cầu.
Cơ cấu e líp có một thanh truyền và 2 con trượt.
Con trượt chạy trong hai rãnh giao nhau 90 độ.
Thanh truyền là khâu dẫn. Góc giữa hai khớp quay: 200 độ.
Các đường cong là quỹ tích của các điểm trên thanh truyền.
Hai con trượt dao động quanh hai ngã tư rãnh khác nhau.
Study of ellipse mechanism on a sphere 4 http://youtu.be/MKlwhTOJzYc
Đây là một ứng dụng của cơ cấu e líp trên mặt cầu: vật trang trí động.
Khâu dẫn là con trượt lục quay đều. Khâu bị dẫn là quả cầu quay quanh tâm của nó, không phải quanh một trục.
Thanh truyền cố định. Góc giữa hai khớp quay trên thanh truyền: 120 độ.
Hai con trượ trượt trong hai rãnh giao nhau 90 độ.
Quả cầu có thể làm bằng: thủy tinh, chất dẻo, đá, gỗ.