Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 1: Caáu taïo cô caáu
Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu
- 4 -
Chöông 1
CAÁU TAÏO CÔ CAÁU
1.1. ÑÒNH NGHÓA NHÖÕNG KHAÙI NIEÄM CÔ BAÛN
1. KHAÂU VAØ TIEÁT MAÙY
a. Tieát maùy: Maùy hay cô caáu coù theå thaùo rôøi ra thaønh nhieàu boä phaän khaùc nhau. Boä phaän
khoâng theå thaùo rôøi ra ñöôïc nöõa goïi laø chi tieát maùy (goïi taét laø tieát maùy).
Ví duï: bu loâng, ñai oác, nieàn xe ñaïp, caêm xe ñaïp, …
b. Khaâu: Trong cô caáu vaø maùy, toaøn boä boä phaän coù chuyeån ñoäng töông ñoái so vôùi boä phaän
khaùc goïi laø khaâu. Moät khaâu coù theå goàm moät tieát maùy ñoäc laäp hay nhieàu tieát maùy noái cöùng
vôùi nhau taïo thaønh. (Hai tieát maùy ñöôïc goïi laø noái ñoäng vôùi nhau khi giöõa chuùng coù chuyeån
ñoäng töông ñoái, noái cöùng vôùi nhau khi giöõa chuùng khoâng coù chuyeån ñoäng töông ñoái). Moät
khaâu coù nhieàu tieát maùy noái cöùng vôùi nhau chæ ñeå deã daøng cho vieäc cheá taïo, laép raùp, thay
theá vaø vaän chuyeån, ...
Ví duï:
a
d
e
c
b
Hình 1.1 Hình 1.2
Cô caáu ñoäng cô noå treân hình 1.1 goàm piston 3 chuyeån ñoäng trong xylanh 4, thanh truyeàn
2 quay töông ñoái vôùi piston 3 vaø quay töông ñoái vôùi tay quay 1, tay quay 1 quay töông ñoái
vôùi thaân maùy. Nhö vaäy, ôû ñaây coù 4 khaâu ñöôïc kí hieäu laø 1, 2, 3, 4; thaân maùy vaø xylanh laø
moät khaâu vì khoâng coù chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau. Thanh truyeàn bao goàm nhieàu chi
tieát nhö thaân a, buloâng b, naép c, ñai oác d vaø baïc loùt e noái cöùng vôùi nhau nhö treân hình 1.2.
Khi nghieân cöùu Nguyeân lyù maùy, khaâu ñöôïc xem laø thaønh phaàn cô baûn. Khaâu ñöôïc xem
laø vaät raén tuyeät ñoái.
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 1: Caáu taïo cô caáu
Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu
- 5 -
2. THAØNH PHAÀN KHÔÙP ÑOÄNG - KHÔÙP ÑOÄNG
a. Baäc töï do cuûa khaâu:
Hình 1.3
Moät khaû naêng chuyeån ñoäng ñoäc laäp cuûa moät vaät ñoái vôùi moät heä qui chieáu goïi laø moät
baäc töï do.
Giöõa hai khaâu ñeå rôøi trong khoâng gian coù 6 khaû naêng chuyeån ñoäng töông ñoái, ñoäc
laäp ñoái vôùi nhau ⇒ coù 6 baäc töï do. Xeùt hai vaät raén (hai khaâu)
A
vaø B nhö hình
1.3, chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa khaâu B ñoái vôùi khaâu
A
laø:
- Tònh tieán theo ba truïc OzOyOx ,, : x
T, y
T, z
T
- Quay quanh ba truïc OzOyOx ,, : x
Q, y
Q, z
Q
Giöõa hai khaâu ñeå rôøi trong maët phaúng coù 3 baäc töï do:
- Tònh tieán theo hai truïc OyOx,: x
T, y
T
- Quay quanh truïc Oz :
z
Q
b. Noái ñoäng:
Ñeå taïo thaønh cô caáu, caùc khaâu khoâng theå ñeå rôøi nhau maø phaûi ñöôïc lieân keát vôùi nhau
theo moät qui caùch xaùc ñònh naøo ñoù sao cho sau khi noái vôùi nhau caùc khaâu vaãn coù khaû
naêng chuyeån ñoäng töông ñoái ñoái vôùi nhau ⇒ noái ñoäng caùc khaâu.
c. Thaønh phaàn khôùp ñoäng - Khôùp ñoäng - Raøng buoäc:
Khi noái ñoäng, caùc khaâu seõ coù thaønh phaàn tieáp xuùc vôùi nhau. Toaøn boä choã tieáp xuùc
giöõa hai khaâu treân moãi moät khaâu ñöôïc goïi laø moät thaønh phaàn khôùp ñoäng.
Hai thaønh phaàn khôùp ñoäng trong moät pheùp noái ñoäng hai khaâu hình thaønh neân moät
khôùp ñoäng (goïi taét laø khôùp). Taùc duïng cuûa khôùp ñoäng laø haïn cheá bôùt khaû naêng
chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa hai khaâu noái vôùi nhau, töùc laø laøm giaûm ñi soá baäc töï do.
Soá baäc töï do bò khôùp ñoäng laøm maát ñi ñöôïc goïi laø soá raøng buoäc.
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 1: Caáu taïo cô caáu
Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu
- 6 -
3. PHAÂN LOAÏI KHÔÙP ÑOÄNG
Coù hai caùch phaân loaïi khôùp ñoäng:
a. Phaân loaïi khôùp ñoäng theo soá raøng buoäc:
Ta goïi khôùp ñoäng loaïi k khi noù coù k raøng buoäc (haïn cheá k baäc töï do).
O
y
x
z
A
Khôùp loaïi 1
O
y
x
z
A
B
O
y
x
B
A
z
a) b) c)
O
y
x
z
O
y
x
z
A
B
y
x
z
O
A
B
d) e) f)
Hình 1.4
- Khôùp treân H.1.4a laø khôùp loaïi 1 vì haïn cheá 1 chuyeån ñoäng: y
T.
- Khôùp treân H.1.4b laø khôùp loaïi 2 vì haïn cheá 2 chuyeån ñoäng: y
T, x
Q.
- Khôùp treân H.1.4c laø khôùp caàu loaïi 3 vì haïn cheá 3 chuyeån ñoäng: x
T, y
T, z
T.
- Khôùp treân H.1.4d laø khôùp truï loaïi 4 vì haïn cheá 4 chuyeån ñoäng: y
T, z
T, y
Q, z
Q.
- Khôùp treân H.1.4e laø khôùp baûn leà loaïi 5 vì haïn cheá 5 chuyeån ñoäng:
x
T
,
y
T
,
z
T
,
x
Q
,
y
Q
.
- Khôùp treân H.1.4f laø khôùp vít cho pheùp 2 chuyeån ñoäng x
T, x
Q, nhöng 2 chuyeån ñoäng
naøy khoâng ñoäc laäp vôùi nhau, töùc laø chæ coøn 1 chuyeån ñoäng ñoäc laäp (hoaëc x
T hoaëc x
Q),
neân khôùp vít laø khôùp loaïi 5.
b. Phaân loaïi khôùp ñoäng theo ñaëc ñieåm tieáp xuùc:
Khôùp loaïi cao (khôùp cao) : laø khôùp coù thaønh phaàn tieáp xuùc laø ñieåm hay ñöôøng.
Ví duï: caùc khôùp treân hình 1.4 (a), (b).
Khôùp loaïi thaáp (khôùp thaáp): laø khôùp coù thaønh phaàn tieáp xuùc laø maët.
Ví duï: caùc khôùp treân hình 1.4 (c), (d), (e), (f).
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 1: Caáu taïo cô caáu
Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu
- 7 -
4. LÖÔÏC ÑOÀ ÑOÄNG
a. Löôïc ñoà ñoäng cuûa khôùp:
Ñeå thuaän tieän cho vieäc nghieân cöùu cô caáu vaø maùy, caùc khôùp ñoäng ñöôïc bieåu dieãn baèng
caùc hình veõ qui öôùc goïi laø löôïc ñoà ñoäng cuûa khôùp, goïi taét laø löôïc ñoà khôùp.
Ví duï:
Hình 1.5
b. Löôïc ñoà ñoäng cuûa khaâu:
Caùc khaâu cuõng ñöôïc bieåu dieãn baèng caùc hình veõ qui öôùc goïi laø löôïc ñoà ñoäng cuûa khaâu,
goïi taét laø löôïc ñoà khaâu. Treân löôïc ñoà khaâu phaûi theå hieän ñaày ñuû caùc thaønh phaàn khôùp ñoäng,
caùc kích thöôùc coù aûnh höôûng ñeán tính chaát ñoäng hoïc cuûa khaâu vaø cuûa cô caáu. Caùc kích
thöôùc naøy ñöôïc goïi laø caùc kích thöôùc ñoäng. Kích thöôùc ñoäng thoâng thöôøng laø khoaûng caùch
taâm caùc thaønh phaàn khôùp ñoäng treân khaâu → Löôïc ñoà ñoäng cuûa bieân.
Töø löôïc ñoà cuûa khôùp vaø löôïc ñoà cuûa khaâu, ta coù theå bieåu dieãn cô caáu baèng löôïc ñoà.
Ví duï:
Hình 1.6
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY Chöông 1: Caáu taïo cô caáu
Bm. Thieát keá maùy TS. Buøi Troïng Hieáu
- 8 -
5. CHUOÃI ÑOÄNG - CÔ CAÁU
a. Chuoãi ñoäng - Phaân loaïi chuoãi ñoäng:
Chuoãi ñoäng: Nhieàu khaâu noái vôùi nhau taïo thaønh moät chuoãi ñoäng.
Phaân loaïi chuoãi ñoäng:
¾ Chuoãi ñoäng coù theå chia thaønh chuoãi ñoäng phaúng vaø chuoãi ñoäng khoâng gian:
• Chuoãi ñoäng phaúng: laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu chuyeån ñoäng trong cuøng
moät maët phaúng hay nhieàu maët phaúng song song vôùi nhau (hình 1.7).
• Chuoãi ñoäng khoâng gian: laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu chuyeån ñoäng trong
nhöõng maët phaúng khoâng song song vôùi nhau (hình 1.8).
1
2
3
4
3
ω
1
ω
A
B
C
D
a) b)
Hình 1.7
ω
a) b)
Hình 1.8
¾
Veà phöông dieän khaùc, chuoãi ñoäng coù theå chia thaønh
chuoãi ñoäng kín
vaø
chuoãi ñoäng hôû
:
• Chuoãi ñoäng kín: laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu noái vôùi nhau taïo thaønh moät
hay nhieàu chu vi kheùp kín. Nhö vaäy, trong chuoãi ñoäng kín, moãi khaâu phaûi tham
gia ít nhaát hai khôùp ñoäng (hình 1.9).
• Chuoãi ñoäng hôû: laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu khoâng taïo thaønh chu vi kheùp
kín. Roõ raøng, trong chuoãi ñoäng hôû, coù nhöõng khaâu chæ tham gia moät khôùp ñoäng
(hình 1.10).