Bài giảng Chương 1: Cơ cấu phẳng

Chia sẻ: Minh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:29

Thêm vào BST

Báo xấu

436
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Chương 1: Cơ cấu phẳng trình bày về khái niệm cơ bản về cơ cấu, phân loại khớp động, cơ cấu bốn khâu phẳng, cơ cấu bánh răng, các thông số cơ bản của bánh răng và hệ bánh răng. Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên ngành Cơ khí - Chế tạo máy.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Chương 1: Cơ cấu phẳng

Chương 1: Cơ cấu phẳng 1. KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ CƠ CẤU 1.1. BẬC TỰ DO CỦA KHÂU - CHI TIẾT MÁY (TIẾT MÁY) LÀ PHẦN TỬ CẤU TẠO HOÀN CHỈNH CỦA MÁY ĐƯỢC CHẾ TẠO RA KHÔNG KÈM THEO MỘT NGUYÊN CÔNG LẮP RÁP NÀO. - TRONG MÁY VÀ CƠ CẤU CÓ NHỮNG BỘ PHẬN CHUYỂN ĐỘNG TƯƠNG ĐỐI ĐỐI VỚI NHAU GỌI LÀ KHÂU. KHÂU CÓ THỂ GỒM MỘT HOẶC NHIỀU TIẾT MÁY GHÉP CỨNG VỚI NHAU TẠO THÀNH. - MÔ HÌNH KHÂU LÀ MÔ HÌNH VẬT RẮN TUYỆT ĐỐI. - KÍCH THƯỚC CỦA KHÂU KHÔNG CÓ GIỚI HẠN TRONG KHÔNG GIAN. XÉT HAI KHÂU A VÀ B ĐỂ RỜI NHAU TRONG KHÔNG GIAN. - CHỌN B LÀM HỆ QUY CHIẾU VÀ GẮN VÀO B MỘT HỆ TRỤC TOẠ ĐỘ 0XYZ THÌ A CÓ 6 KHẢ NĂNG CHUYỂN ĐỘNG ĐỘC LẬP SO VỚI B (TX, TY, TZ, QX, QY, QZ). TA NÓI
- Sơ đồ xác định bậc tự do khâu z Tz Qz Qx T x A x 0 Ty B Qy y - B có 6 bậc tự do tương đối so với A. - Hai khâu để rời trong mặt phẳng tồn tại 3 bậc tự do tương đối. 1.2. Khớp động - Các khâu để rời trong không gian hoặc mặt phẳng sẽ có khả năng chuyển động hoàn toàn độc lập đối với nhau  không thể tạo thành cơ cấu máy. Vì thế người ta phải giảm bớt số bậc tự do tương đối giữa chúng bằng cách cho chúng tiếp xúc với nhau theo một quy cách nhất định. Nối động giữa hai khâu là giữ cho hai khâu tiếp xúc với nhau theo một quy cách nào đó.
PHÂN LOẠI KHỚP ĐỘNG
A B B Khớp bản lề loại 5 Khớp A tịnh tiến loại 5 B B A A K A B Khớp cao loại 4 1.3. Chuỗi động và cơ cấu - Nhiều khâu nối động với nhau tạo thành một chuỗi động. - Chuỗi động  phẳng và không gian. - Một chuỗi động có một khâu cố định còn các khâu khác chuyển động theo quy luật xác định gọi là cơ cấu. Thường cơ cấu là một chuỗi động kín. - Khâu cố định trong cơ cấu gọi là giá.
1.4. Bậc tự do cơ cấu phẳng - Bậc tự do của cơ cấu là số thông số độc lập cần thiết để xác định hoàn toàn vị trí của cơ cấu. C - Ví dụ: - Cho trước lược đồ cơ cấu, số khâu, B khớp, loại khớp. 1 Tính số bậc tự do của cơ cấu W. A D W = Wo - R Wo là tổng số bậc tự do của các khâu để rời so với giá. R là tổng số ràng buộc gây ra bởi các khớp động có trong cơ cấu. Wo = 3n n là tổng số khâu động R = 2p5 + P4P5 và P4 là tổng số khớp loại 5 và 4 có trong cơ cấu W = 3n – (2P5 + P4)  Ví dụ: - Tính số bậc tự do của cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng trên hình. n = ?; P5 = ? P4 = ?
1.5. Xếp loại cơ cấu - Một cơ cấu gồm một hay nhiều khâu dẫn, nối với giá và với một số nhóm tĩnh định (nhóm có bậc tự do bằng 0) - Xét cơ cấu toàn khớp thấp Nhóm tĩnh định - Có số khâu khâu khớp thoả mãn: 3n – 2P5 = 0 - Nhóm tối giản - Khi cố định các khớp chờ của nhóm  1 dàn tĩnh định Xếp loại nhóm - Tập hợp các nhóm không chứa một chuỗi động kín nào - Nhóm loại 2 (2 khâu 3 khớp) ABC - Nhóm loại 3 (nhóm có khâu cơ sở – khâu có 3 thành phần khớp động) Xếp loại cơ cấu - Cơ cấu không chứa một nhóm tĩnh định nào là cơ cấu loại 1. - Cơ cấu có chứa từ một nhóm tĩnh định trở lên, loại cơ cấu là loại của nhóm tĩnh định cao nhất có trong cơ cấu.
- Nhóm Atxua loại 2 và loại 3 B A C - Ví dụ xếp loại cơ cấu phẳng A 1 2 D O B Nhóm loại 2: 5 (4-5), (2-3) 3 4 Khâu dẫn 1 C
2. CƠ CẤU BỐN KHÂU PHẲNG 2.1. KHÁI NIỆM - CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP CÓ 4 KHÂU GỌI LÀ CƠ CẤU 4 KHÂU PHẲNG. NẾU CÁC KHỚP ĐỀU LÀ KHỚP BẢN LỀ LOẠI 5 THÌ CƠ CẤU GỌI LÀ CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ PHẲNG. - TRONG CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ PHẲNG: KHÂU ĐỐI DIỆN VỚI GIÁ GỌI LÀ THANH TRUYỀN, HAI KHÂU NỐI GIÁ CÒN LẠI NẾU QUAY ĐƯỢC TOÀN VÒNG GỌI LÀ TAY QUAY, NẾU KHÔNG GỌI LÀ THANH LẮC. - TỶ SỐ TRUYỀN GIỮA HAI KHÂU ĐỘNG TRONG CƠ CẤU J VÀ K LÀ: IJK= J/K. - TỶ SỐ TRUYỀN CỦA CƠ CẤU LÀ TỶ SỐ TRUYỀN GIỮA KHÂU DẪN VÀ KHÂU BỊ DẪN NỐI GIÁ CỦA CƠ CẤU ĐÓ (DẤU). 2.2. QUAN HỆ ĐỘNG HỌC GIỮA CÁC KHÂU TRONG CƠ CẤU 2.2.1. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG SỬ DỤNG PP VẼ
HOẠ ĐỒ CHUYỂN VỊ CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ PHẲNG
HOẠ ĐỒ GIA TỐC E  2 C B 3 1 nc3 1 c’2c’3 1 ne2c2 A D e’2 b’1b’2 nc2b2 b1b2 ne2b2 HOẠ ĐỒ VẬN e2 P EB TỐC EC c3c2 EB BC EC BC
2.2.2. Xác định tỷ số truyền giữa các khâu trong cơ cấu sử dụng phương pháp tâm quay tức thời 2.2.2.2. Định lý Kennedy - Trong chuỗi động 4 khâu bản lề phẳng, tâm vận tốc tức thời giữa hai khâu không kề nhau là giao điểm giữa đường tâm của hai khâu còn lại. Chứng minh: - KS chuyển động tương đối giữa khâu 2 và 4.   VB1  VB 2  AB   VC 3  VC 2  CD P24 là tâm vận tốc tức thời… Đổi khâu 3 làm giá tương tự P13 là tâm vận tốc tức thời… 2.2.2.3. Định lý Williss - Trong cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng, đường tâm thanh truyền chia đường tâm giá làm hai đoạn thẳng tỷ lệ nghịch với vận tốc góc của hai khâu nôi giá.
 Các đặc điểm truyền động - i13 là đại lượng biến thiên phụ thuộc vị trí khâu dẫn; - i13 > 0 nếu P chia ngoài đoạn AD và ngược lại; - Góc lắc  hay hành trình của thanh lắc; - Hệ số về nhanh của cơ cấu:  d 180   K   1 - ở cơ cấu hình bình hành K = 1.  v 180  
2.3. Một số dạng biến thể của cơ cấu 4 khâu phẳng 2.3.1. Cơ cấu tay quay con trượt
2.3.2. Cơ cấu Cu lit - Tâm vận tốc tức thời P13. 1 PD i12   - Tỷ số truyền 2 PA - Hệ số về nhanh: k   d  180   v 180  - Điều kiện quay toàn vòng: Khâu 1 luôn quay toàn vòng, khâu 3 quay toàn vòng khi lAB  lAD
3. CƠ CẤU BÁNH RĂNG 3.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
 Định nghĩa - Cơ cấu bánh răng là một cơ cấu có khớp cao dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục với tỷ số truyền xác định.  Phân loại - Cơ cấu bánh răng được phân làm hai loại: - Phẳng: Dùng truyền chuyển động quay giữa hai trục song song; - Không gian: Dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục cắt hoặc chéo nhau. -Ngoài ra cơ cấu bánh răng còn được phân loại theo đường cong làm biên dạng răng, đặc điểm ăn khớp trong, ngoài vv...  Các thông số cơ bản của bánh răng thân khai - Bánh răng có biên dạng răng là đường thân khai vòng tròn. - Cho một đường thẳng lăn không trượt trên một đường tròn, quỹ tích của một điểm K trên đường thẳng sẽ vạch nên đường thân khai của vòng tròn. Vòng tròn này gọi là vòng tròn cơ sở của đường thân khai.  Các tính chất: - Đường thân khai không có điểm nào nằm trong vòng cơ sở.
- Pháp tuyến của đường thân khai là tiếp tuyến của vòng tròn cơ sở và ngược lại. - Các đường thân khai của cùng một vòng tròn cơ sở là những đường cong cách đều và KKi = cung MMi; - Tâm cong của đường thân khai tại K nằm trên vòng tròn cơ sở và K = NK.
CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH RĂNG - SỐ RĂNG; MÔ ĐUN M, GÓC ÁP LỰC TRÊN VÒNG TRÒN CHIA. - BÁN KÍNH VÒNG TRÒN CHIA R, VÒNG TRÒN ĐỈNH RĂNG RE, CHÂN RĂNG RI. - BƯỚC RĂNG TRÊN VÒNG TRÒN BÁN KÍNH RX; VÒNG TRÒN CHIA R. - CHIỀU DÀY RĂNG SX, CHIỀU RỘNG RÃNH RĂNG SW. - CHIỀU CAO RĂNG H = (F’’+ F’)M.
3.2. Định lý ăn khớp Để tỷ số truyền của cặp bánh răng không đổi, pháp tuyến chung của cặp biên dạng đối tiếp phải cắt đường nối tâm tại một điểm cố định. O 1 1 1 n b1 VK1 b2 N1 t P L t VK2 K N2 n VnK 2 2 O2 P gọi là tâm ăn khớp; L gọi là góc ăn khớp; vòng tròn bán kính O1P và O2P là các vòng tròn lăn.
3.3. Cặp bánh răng thân khai phẳng Khi b1 và b2 là các biên dạng thân khai. Theo tính chất của đường thân khai, pháp tuyến nn tại K sẽ tiếp tuyến với 2 vòng tròn cơ sở bán kính R01 = O1N1 và R02 = O2N2. Dễ dàng thấy pháp tuyến nn tại K sẽ cắt O1O2 tại điểm P cố định. O1 n b1 N1 t b2 t K P L N2 O2 n - Đường ăn khớp của cặp bánh răng thân khai là đường thẳng tiếp tuyến chung với hai vòng tròn cơ sở. - Góc ăn khớp của cặp bánh răng thân khai L là hằng số.