zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Cơ khí - Chế tạo máy

Bài giảng Nguyên Lý Máy - Chương 7

Chia sẻ: Nguyễn Văn Quãng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Báo xấu

190
lượt xem 58
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của khâu bị dẫn nhờ vào đặc tính hình học của thành phần khớp cao trên khâu dẫn. Cam là khâu dẫn còn cần là khâu bị dẫn. Phân loại cơ cấu cam Gồm 2 loại : cơ cấu cam phẳng và cơ cấu cam không gian _ Cơ cấu cam phẳng: có các khâu chuyển động trong một mặt phẳng hay trong các mặt phẳng song song nhau. + Theo chuyển động của cam: cam quay, cam tịnh tiến. ...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nguyên Lý Máy - Chương 7

Bài giảng Nguyên Lý Máy Chương 7 CƠ CẤU CAM BÀI 1. ĐẠI CƯƠNG CƠ CẤU CAM 1.1 Khái niệm cơ cấu cam Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của khâu bị dẫn nhờ vào đặc tính hình học của thành phần khớp cao trên khâu dẫn. Cam là khâu dẫn còn cần là khâu bị dẫn. Hình 7.1 Cơ cấu cam 1.2 Phân loại cơ cấu cam Gồm 2 loại : cơ cấu cam phẳng và cơ cấu cam không gian _ Cơ cấu cam phẳng: có các khâu chuyển động trong một mặt phẳng hay trong các mặt phẳng song song nhau. + Theo chuyển động của cam: cam quay, cam tịnh tiến. + Thểo chuyển động của cần: cam cần lắc, tịnh tiến, chuyển động song phẳng + Theo hình dáng đầu của cần: cam cần đầu nhọn, con lăn, biên dạng bất kỳ Hình 7.2 Một số cơ cấu cam phẳng _ Cơ cấu cam không gian: các khâu chuyển động trong các mặt phẳng không song song nhau. 1 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy Hình 7.3 Cơ cấu cam không gian 1.3 Thông số cơ bản của cơ cấu cam 13.1 Thông số hình học của cam _ Bán kính vectơ lớn nhất rmax và bán kính vectơ nhỏ nhất rmin của biên dạng cam. _ Các góc công nghệ là góc được xác định trên biên dạng cam ứng với các cung làm việc khác nhau của biên dạng này. Để cần chuyển động qua lại và có lúc dừng thì trên biên dạng cam phải có bốn góc công nghệ : + Góc công nghệ đi xa γ d : ứng với giai đoạn cần đi xa tâm cam + Góc công nghệ đứng xa γ x : ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí xa tâm cam nhất + Góc công nghệ về gần γ v : ứng với giai đoạn cần về gần tâm cam + Góc công nghệ đứng gần γ g : ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí gần tâm cam nhất Để cần chuyển động qua lại, tối thiểu trên biên dạng cam phải có hai góc γ d , γ v . 1.3.2 Thông số động học cơ cấu cam _ Các góc định kỳ là góc quay của cam ứng với các giai đoạn chuyển động khác nhau của cần. Có bốn góc định kỳ tương ứng với bốn góc công nghệ nói trên : + Góc định kỳ đi xa ϕ d : ứng với giai đoạn cần đi xa dần tâm cam + Góc định kỳ đứng xa ϕ x : ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí xa tâm cam nhất + Góc định kỳ về gần ϕ v : ứng với giai đoạn cần đi về gần tâm cam + Góc định kỳ đứng gần ϕ g : ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí gần tâm cam nhất. 1.3.3 Thông số lực học cơ cấu cam 1.4 Nội dung nghiên cứu Gồm hai bài toán cơ bản về cơ cấu cam: + Bài toán phân tích: cho trước cơ cấu cam => xác định quy luật chuyển động của cần, phân tích các yếu tố động lực học ... + Bài toán tổng hợp (thiết kế cam ): cho trước quy luật chuyển động của cần => xác định hình dạng, kích thước của cơ cấu cam thỏa mãn yêu cầu. 2 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy BÀI 2. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 2.1 Bài toán chuyển vị 2.1.1 Cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn a/ Phương pháp chuyển động thực Hình 7.4 Cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn _ Xét cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn lệch tâm, cam quay còn cần chuyển động tịnh tiến khứ hồi. Tại vị trí đang xét, đầu cần tiếp xúc với biên dạng cam tại B0 (điểm đầu của hành trình đi xa tâm).Vị trí cần lúc này được xác định bằng S0 _ Khi cam quay, quỹ đạo các điểm Bi trên biên dạng cam là cung tròn (A, lABi ), còn quỹ đạo của cần là phương trượt của cần. · _ Cam quay một góc ϕi = Bi ABi' , điểm Bi trên biên dạng cam sẽ tiếp xúc với đầu cần tại Bi' , nên cần tịnh tiến được một đoạn Si = B0 Bi' . _ Tập hợp các điểm có tọa độ (ϕi , Si ) trên đồ thị được nối bằng đường cong liên tục => đồ thị chuyển vị của cần S (ϕ ) . _ Khi sử dụng phương pháp này (để xác định quy luật chuyển động của cần) ta phải vẽ một loạt vị trí của cam ứng với các góc định kỳ khi cam quay rồi xác định vị trí tương ứng của cần. Tuy nhiên đối với cam có biên dạng phức tạp thì phương pháp này sẽ khó và thiếu chính xác vì các khoảng chia ϕ không cách đều nhau. b/ Phương pháp chuyển động ngược _ Hệ quy chiếu gắn liền với cam, cho cam đứng yên còn cần và giá chuyển động quay quanh tâm A của cam với vận tốc góc −ω1 . _ Phương trượt x-x của cần luôn luôn tiếp xúc với vòng tròn tâm sai (A, e). Gọi H0 là giao điểm ban đầu của phương trượt x-x và vòng tròn tâm sai (A, e). 3 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy _ Chia (A, e) thành n phần bằng nhau bởi các điểm H0, H1, …, Hi, …, Hn . _ Từ Hi vẽ tiếp tuyến với vòng tròn (A, e) cắt biên dạng cam tại Bi. Suy ra : Si = HiBi · chính là chuyển vị của cần ứng với góc quay ϕi = H 0 AH i của cam. Hình 7.5 _ Ứng với các góc định kỳ đi xa ϕ d và về gần ϕv , đồ thị chuyển vị S = S (ϕ ) của cần là các đường cong, còn ứng với các góc định kỳ đứng xa ϕ x và đứng gần ϕ g thì S = S (ϕ ) là đường thẳng nằm ngang. _ Xác định đồ thị S = S (ϕ ) bằng phương pháp này chính xác hơn vì các khoảng chia ϕ cách đều nhau. 2.1.2 Cơ cấu cam cần lắc đầu nhọn ( đồ thị ψ = ψ (ϕ ) ) a/ Phương pháp chuyển động thực ' Bm Bm Bi' Bi B0 lC ϕi ψi ψ0 C A ω1 Hình 7.6 Cơ cấu cam cần lắc đầu nhọn 4 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy Ban đầu cam và cần tiếp xúc tại B0, vị trí của cần được xác định bằng góc ψ 0 _ Khi cam quay, quỹ đạo điểm Bi trên biên dạng cam là cung tròn (A, ABi), còn quỹ đạo của cần là cung tròn (C, lC) _ Cam quay một góc ϕi = Bi ABi' , góc lắc của cần là ψ i = ·'i . · ACB _ Tập hợp các điểm có tọa độ (ϕi ,ψ i ) được nối bằng đường cong liên tục => đồ thị chuyển vị của cần lắc ψ (ϕ ) . b/ Phương pháp chuyển động ngược ψ Cm ψ = ψ (ϕ ) ψm Ci Bm Bi ψi B0 ψi lc ψ0 ϕi ψ0 C0 A ϕi ω1 ϕ ϕg ϕx ϕv ϕd Hình 7.7 _ Đứng trên cam quan sát chuyển động, hệ quy chiếu gắn liền với cam. Cần lắc và giá quay quanh tâm cam với vận tốc góc −ω1 . _ Vẽ vòng tròn (A, lAC) , chia (A, lAC) thành nhiều phần bằng nhau bởi các điểm Ci. _ Vẽ cung tròn (Ci, lC) cắt biên dạng cam tại các điểm Bi => góc ψ i = · i chính là ACi B chuyển vị góc của cần lắc ứng với góc quay · ϕi = C0 ACi của cam. _ Tập hợp các điểm (ϕi ,ψ i ) ta được đồ thị Hình 7.9 chuyển vị ψ = ψ (ϕ ) của cần tương ứng với các góc hành trình của cam. 2.1.3 Cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu con lăn _ Trong chuyển động tương đối của cơ cấu đối với cam, tâm I của con lăn vạch nên một đường cong cách đều biên dạng cam một khoảng bằng bán kính rL của con lăn. => đường cong cách đều này gọi là biên dạng cam lý thuyết, còn biên dạng cam ban đầu gọi là biên dạng cam thực. _ Như vậy bài toán phân tích động học cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu con lăn được quy về bài toán phân tích động học cơ cấu cam 5 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy cần đầu nhọn với đầu nhọn nằm tại tâm I của con lăn, còn biên dạng được sử dụng khi phân tích động học là biên dạng cam lý thuyết. _ Cách vẽ biên dạng cam lý thuyết từ biên dạng cam thực : Vẽ một họ vòng tròn con lăn có tâm nằm trên biên dạng thực, có bán kính bằng rL. Bao hình của họ vòng tròn nói trên chính là biên dạng cam lý thuyết tương ứng. 2.1.4 Cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu bằng x0 = x8 x7 S x1 I0 I7 I1 B1 B0 B7 I I2 x2 x6 A ϕ 6 0 1 234 56 78 B2 B6 I3 B3 B5 I5 B4 I4 ω1 x3 x5 x4 Hình 7.10 _ Tương tự như cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn, xem cam đứng yên còn cần và giá coi như quay quanh tâm cam A với vận tốc −ω1 . _ Khi giá quay từ vị trí ban đầu Ax0 đến Axi , tức là cam quay một góc ϕi = · thì x0 Axi điểm tiếp xúc giữa đầu cần và cam di chuyển đến vị trí Bi => Si = AI i chính là chuyển vị của cần so với giá tương ứng với góc quay ϕi = · của cam. x0 Axi _ Xây dựng đồ thị chuyển vị S = S (ϕ ) của cần theo trình tự sau: + Qua tâm cam A, kẻ các đường thẳng Axi phân bố đều quanh tâm A, suy ra ϕi = · x0 Axi + Kẻ đường thẳng IiBi vuông góc và tiếp xúc biên dạng cam tại Bi, suy ra Si = AI i chính là chuyển vị của cần tương ứng với góc quay ϕi = · của cam. x0 Axi + Tập hợp các cặp ( Si , ϕi ) => vẽ được đồ thị chuyển vị của cần S = S (ϕ ) . 2.2 Bài toán vận tốc, gia tốc _ Đối với cơ cấu cam là cơ cấu có khớp cao, để thuận tiện khảo sát ta sử dụng phương pháp đồ thị động học. Sau đây sẽ giải bài toán vận tốc và gia tốc cho cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn. 6 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy Hình 7.9 Đồ thị vận tốc, gia tốc. * Đồ thị vận tốc Đối với cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn, quy luật chuyển vị của cần S = S (ϕ ) và góc quay cam ϕ = ϕ ( t ) : dS dϕ dS dS v= = = ω1 suy ra : (7.1) dt dϕ dϕ dt dS (ϕ ) Từ đồ thị chuyển vị S (ϕ ) , dùng phương pháp vi phân đồ thị, ta suy ra đồ thị dϕ dS (ϕ ) cũng có thể dùng để biểu Do ω1 = const nên từ biểu thức (7.1) ta thấy đồ thị dϕ diễn vận tốc dài v (ϕ ) của cần. * Đồ thị gia tốc dv d  dS  dω1 dS dϕ d 2 S d 2S 2 dS dS 2d S a= =  ω1 = + ω1 = ε1 + ω1 = ε1 + ω1 (7.2) dt dt  dϕ  dt dϕ dtdϕ dϕ dt dϕ 2 dϕ dϕ 2 d 2S Do : ε1 = 0 => a = ω2 (7.3) dϕ 2 1 d 2S dS (ϕ ) , dùng phương pháp vi phân đồ thị, ta suy ra được đồ thị 2 (ϕ ) Từ đồ thị dϕ dϕ 2 dS (ϕ ) cũng có thể dùng để biểu Do ω1 = const, nên từ biểu thức (7.3) ta thấy đồ thị dϕ 2 diễn gia tốc a (ϕ ) của cần. 7 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy BÀI 3. PHÂN TÍCH LỰC HỌC CƠ CẤU CAM Mục đích chính của bài này là xác định khả năng là việc của cơ cấu cam dưới tác dụng của tải trọng. 3.1 Lực tác dụng lên cơ cấu cam ur uu r Q uu r N' F' ur ur ϕ ' α +ϕ ur P R Q 900 − (ϕ + α + ϕ ' ) ur n ur t 900 + ϕ ' R F B ur ϕ α uu P r t N n A ω1 Hình 7.10 Cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn lệch tâm _ Xét cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn (Hình 7.10). Gọi B là điểm tiếp xúc giữa cam và cần, n-n là pháp tuyến của biên dạng cam tại điểm tiếp xúc B. _ Lực tác dụng lên cần bao gồm : ur + Tải trọng Q (gồm trọng lượng, lực quán tính của cần, lực phục hồi của lò xo đảm bảo khớp cao giữa cam và cần ....) theo phương chuyển vị của cần. ur + Hợp lực P từ cam tác dụng lên cần ur uu ur r P= N+F uur Với ur là phản lực theo phương pháp tuyến n-n N F là lurc ma sát có phương vuông góc với n-n ự + Phản lực R từ giá tác dụng lên cần: ur uur' uu' r R=N +F uur Với N r là phản lực vuông góc với phương trượt xx của cần ' uu F ' là lực ma sát song song phương trượt xx của cần 8 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy _ Điều kiện cân bằng lực: ur u u rr Q+ P+ R = 0 _ Từ đa giác lực (hình 7.10 ), ta có: Q P = π π  sin( + ϕ ' ) sin  − (α + ϕ + ϕ ' )  2  2 Q.cos ϕ ' => P = (7.4) cos(α + ϕ + ϕ ' ) Với ϕ : góc ma sát giữa cam và cần ϕ ' : góc ma sát giữa giá và cần _ Góc áp lực α : góc giữa phương pháp tuyến n-n và phương trượt của cần. π _ Từ CT (7.4), ta thấy khi α đạt tới giá trị sao cho : α + ϕ + ϕ ' = => P → ∞ => hiện 2 tượng tự hãm của cơ cấu cam. Nghĩa là trong trường hợp này ngay cả khi tải trọng Q rất nhỏ, mà lực đẩy P có tăng đến giá trị lớn bao nhiêu đi nữa => cơ cấu cam vẫn không thể chuyển động được. _ Gọi [αth ] là góc áp lực tới hạn ứng với khi cơ cấu cam bị tự hãm, π [αth ] = 2 − ϕ − ϕ ' (7.5) Do đó, nếu α ≤ [α th ] => cơ cấu cam bị tự hãm. _ Góc áp lực α tỉ lệ nghịch với kích thước của cam. _ Để tránh hiện tượng tự hãm, bảo đảm cam làm việc được nhẹ nhàng, hiệu suất hợp lý, phải thiết kế cơ cấu cam sao cho tại mọi vị trí tiếp xúc giữa đáy cần và cam, góc áp lực đáy cần phải nhỏ hơn hay bằng một giá trị cực đại cho phép [α max ] : α i ≤ [α max ] ≤ [α th ] (7.6) + Đối với cam cần tịnh tiến đầu nhọn [α max ] = 35 - 380 + Đối với cam cần lắc đầu nhọn [α max ] = 40 - 450 3.2 Quan hệ giữa góc áp lực, vị trí tâm cam và quy luật chuyển động của cần 3.2.1 Trường hợp cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn _ Xét cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn (hình 7.11). Giả sử cam và cần đang tiếp xúc nhau tại điểm B. Từ r hạ AH0 vuông góc với phương x-x của cần. Góc giữa pháp A tuyến n-n và vận tốc v B 2 của điểm B trên đầu cần là góc áp lực α . _ Tìm tâm quay tức thời của cần, ta có: r + v B (1) vuông góc với pháp tuyến n-n r 2 + v H (1) vuông góc với AH0 0 => tâm quay tức thời của cần trong chuyển động tương đối với cam là P = AH 0 ∩ n − n uur uuu r vP1 = v P 2 _ Ta có: dS ω1 PA = dt dS => PA = (7.7) dϕ 9 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy với S : chuyển vị của cần ϕ : góc quay của cam. ur Q x x r v B2 r n n vB2 α t E B B S α B0 t S0 A P H0 A P x x ω1 n n ω1 Hình 7.11 Cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn _ Ta lại có : PH 0 PA − AH 0 tgα = = H0 B H0B dS −e dϕ => tgα = (7.8) S0 + S trong đó: e là độ lệch tâm. B0 là điểm đầu của hành trình đi xa tâm. Biểu thức trên cho thấy mối quan hệ giữa góc áp lực đầu cần α ,vị trí tâm cam A và dS quy luật chuyển động của cần S, . dϕ * Lưu ý: Nếu ta biết trước vị trí điểm B bất kỳ (điểm tiếp xúc giữa đáy cần và biên dạng uuu r dS cam), tâm cam A, vận tốc vB 2 của điểm B trên đầu cần và giá trị tương ứng => dϕ xác định góc áp lực đầu cần α và pháp tuyến n-n của biên dạng cam: uuu r uuu r dS + dựng điểm E với BE = , phương chiều của BE là phương chiều của vB 2 quay đi dϕ một góc 900 theo chiều ω1 10 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy uuu uuu r r + nối A với E. do BE = PA nên tứ giác PAEB là hình bình hành. Do đó, AE song song với PB => pháp tuyến n-n của biên dạng cam tại B song song với AE và góc hợp bởi uuu r uuu r ( ) vB 2 và AE chính là góc áp lực đầu cần α ( α = vB 2 , AE ) 3.2.1 Trường hợp cơ cấu cam cần lắc đầu nhọn (SGK) BÀI 4. TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM 4.1 Khái niệm chung _ Tổng hợp cơ cấu cam là thiết kế cơ cấu cam thỏa mãn các điều kiện sau: + Làm việc được, tức là α ≤ α max  : để không bị tự hãm   + Đảm bảo được quy luật cho trước của cần + Kích thước của cam nhỏ gọn Tóm lại, bài toán tổng hợp cơ cấu cam gồm hai phần: + Xác định vị trí tâm cam (vị trí tương đối so với cần) => tổng hợp động lực học + Xác định biên dạng cam => tổng hợp động học 4.2 Tổng hợp cơ cấu cam cần đầu nhọn Tổng hợp cơ cấu cam cần đầu nhọn gồm: cần tịnh tiến đầu nhọn và cần lắc đầu nhọn 4.2.1 Cam cần tịnh tiến đầu nhọn a. Xác định vị trí tâm cam cần tịnh tiến đầu nhọn ( Tổng hợp động lực học) _ Xét cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn (hình 7.12 ). Gọi Bi là điểm tiếp xúc giữa cam và cần và αi là góc áp lực đầu cần tại Bi. uuuur dSi _ Khi cho trước tâm cam A, dựng điểm Ei với BiEi = , phương chiều của Bi Ei là dϕ uur phương chiều của v iB 2 quay đi một góc 900 theo chiều ω1 uur => góc áp lực αi tại vị trí Bi chính là góc giữa v iB 2 và uuuur A Ei (xem mục 3.2). [α max ] [α max ] _ Ngược lại, nếu chưa biết vị trí tâm cam A mà chỉ cho uur trước [α max ] , qua Ei kẻ đuòng thẳng ∆i hợp với v i một uuur B2 góc bằng [α max ] thì: i vB 2 + khi tâm A nằm trên đường ∆i => α i = [α max ] Ei Bi + khi tâm A nằm phía dưới ∆i => α i < [α max ] + khi tâm A nằm phía trên ∆i => α i > [α max ] ω1 δi _ Ta có thể đặt đường thẳng ∆i về phía bên trái hay về phía bên phải của điểm Ei tương ứng với đường ∆i và ∆'i . ∆i ∆'i A _ Do vậy để thỏa mãn điều kiện không tự hãm: α i < [α max ] Hình 7.12 thì tâm cam A phải nằm phía dưới hai đường ∆i và ∆'i , 11 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy hay tâm A phải nằm trong miền δ i (hình 7.12 ). => để thõa mãn điều kiện ∀α i mà α i ≤ [α max ] thì tâm cam A phải nằm dưới mọi đường thẳng ∆i và ∆ ' , tức là trong miền θ giao của mọi miền δ i (hình 7.13 ). i _ Trình tự dựng hình tìm miền tâm cam: cho trước quy luật chuyển động của cần S = S (ϕ ) và góc áp lực cực đại cho phép α max  , tiến hành tim miền tâm cam θ như sau:   + dựng phương trượt x-x của cần (x-x song song với trục S của đồ thị S = S (ϕ ) ) + dựa vào đồ thị S = S (ϕ ) ta dựng điểm B0, Bm tương ứng với điểm gần và xa tâm cam nhất. + chia hành trình Smax = B0Bm của cần thành n đoạn bằng nhau bởi các điểm B0, B1, B2,… Bm. dS dS (ϕ ) => xác định được giá trị i ứng với mỗi + Vi phân đồ thị S = S (ϕ ) => đồ thị dϕ dϕ điểm tiếp xúc Bi của đầu cần và cam. + từ Bi dựng các điểm Ei tương ứng. + ứng với góc định kỳ đi xa ϕ d , ta dựng các điểm E0 , E1 , E2 ,..., Em . Ứng với góc định kỳ về gần ϕv , ta dựng các điểm E0' , E ' , E ' ,..., E ' . 1 2 m + từ mỗi điểm Ei , dựng hai đường ∆i và ∆ tương ứng. Ứng với góc ϕ d ta sẽ có các ' i đường ∆id và ∆id ' còn ứng với góc ϕv ta sẽ có các đường ∆iv và ∆v ' . i => miền tâm cam θ chính là miền nằm dưới mọi đường ∆i , ∆i , ∆iv , ∆v ' . d d' i _ Đối với cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn, các đường ∆i và ∆i song song với nhau, các d' v đường ∆id và ∆v ' song song với nhau, do vậy chỉ cần nối các điểm Ei thành đường i cong kín (E) và kẻ hai tiếp tuyến ∆ d và ∆ v ở phía dưới của (E), hợp với phương trượt x-x một góc bằng [α max ] => miền tâm cam là miền nằm phía dưới hai đường ∆ d và ∆v . 12 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy S uuur uuur ϕd ϕv id id vB 2 vB 2 Em = Bm = Em ' (E) ' E E4 4 B4 E3 B3 S max ' [α max ] E3 B2 ' E2 E2 B1 S2 E1 ' S1 E ϕ 1 E = B0 = E0 ∆1v ' ' dS 0 ∆1v dϕ ∆1 ∆1d d ' ω1 dS1d D dϕ ϕ Miền tâm (∆ ) (∆ ) d cam (θ ) v dS1v dϕ Hình 7. 13 b. Xác định biên dạng cam cần tịnh tiến đầu nhọn (Tổng hợp động học) + Số liệu cho trước Quy luật chuyển vị của cần : S = S (ϕ ) ; Bán kính vectơ nhỏ nhất Rmin ; Độ lệch tâm e. + Yêu cầu Vẽ biên dạng cam thực hiện quy luật chuyển động đã cho của cần. + Cách vẽ biên dạng cam (hình 7.13 ) _Dựng phương trượt x-x của cần (x-x song song với trục S của đồ thị S = S (ϕ ) ). _ Dựng điểm B0 (điểm bắt đầu của hành trình đi xa). Dựng tam giác AB0H0 với AB0 = Rmin; AH0 = e; AH 0 ⊥ x − x => tâm cam chính là điểm A. _ Vẽ vòng tròn tâm sai (A, e). Trên vòng tròn (A,e), xuất phát từ điểm H0 lần lượt đặt các góc ϕd , ϕ x , ϕ v , ϕ g theo chiều ngược với chiều ω1 _ Chia cung ϕ d trên vòng tròn (A,e) làm n phần bằng nhau bởi các điểm H 0 , H1 ,..., H m . Đồng thời trên đồ thị S = S (ϕ ) cũng chia đoạn biểu diễn góc ϕ d trên trục ϕ làm n phần đều nhau · _ Dựa vào đồ thị S (ϕ ) , xác định giá trị Si của cần tương ứng góc quay ϕi = H 0 AH i của cam. 13 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy _ Kẻ tiếp tuyến với vòng tròn (A, e), điểm tiếp xúc là Hi, trên tiếp tuyến này dựng điểm Bi với HiBi = H0B0 + Si. Điểm Bi chính là một điểm thuộc biên dạng cam. Nối các điểm Bi bằng một đường cong trơn, ta được biên dạng cam ứng với góc ϕ d . _ Tương tự vẽ biên dạng cam ứng với góc ϕv . _ Biên dạng ứng với các góc định kỳ ϕ g , ϕ x là hai cung tròn tâm A, bán kính Rmin và Rmax = Rmin + Smax. 4.2.1 Cam cần lắc đầu nhọn (SGK) 4.3 Tổng hợp cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu con lăn _ Bài toán tổng hợp cơ cấu cam cần đầu con lăn được quy về bài toán tổng hợp cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn với đầu nhọn nằm tại tâm I của con lăn, biên dạng cam vẽ được chính là biên dạng cam lý thuyết. _ Cách vẽ biên dạng thực từ biên dạng lý thuyết: Vẽ họ vòng tròn con lăn có tâm I, có bán kính bằng bán kính rL của con lăn, tâm I nằm trên biên dạng lý thuyết. Bao hình của họ vòng tròn con lăn nói trên chính là biên dạng cam thực cần tìm (hình 7.14). _ Cách chọn bán kính con lăn rL: + Khi bán kính rL càng lớn, tổn thất do ma sát ở đầu cần càng bé. Tuy nhiên, nếu rL lớn đến mức rL > ρmin => xảy ra hiện tượng tự giao trên biên dạng cam thực. + Nếu rL = ρmin => có điểm nhọn trên biên dạng cam thực => gây va đập giữa cần và cam. (với ρ min là bán kính cong nhỏ nhất của biên dạng cam lý thuyết). Do đó, rL < ρ min và thông thường nên chọn rL = 0.7 ρmin . α Họ vòng tròn con lăn Biên dạng cam lý thuyết I Bi A Biên dạng cam thực Biên dạng (a) (b) cam thực Biên dạng cam lý thuyết Hình 7.14 (a) Cách vẽ biên dạng cam từ biên dạng lý thuyết (b) Hiện tượng tự giao của biên dạng thực. 14 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy 4.4 Tổng hợp cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu bằng 4.4.1 Xác định vị trí tâm cam cần tịnh tiến đầu bằng _ Với cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu bằng, góc áp lực đầu cần α không phụ thuộc vị trí tâm cam mà chỉ phụ thuộc vào hình dạng đầu cần : nếu đầu cần vuông góc phương trượt x-x thì α = 0 (hay gặp trong thực tế), ngược lại α = const (hình 7. ). n n uuur α i vB 2 uuur α =0 α = const i vB 2 Bi Bi A A n n a) b) Hình 7. 15 Do đó, khi tổng hợp cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu bằng, không cần đưa ra điều kiện: α i < [α max ] . _ Điều kiện để mọi điểm trên biên dạng cam cần đầu bằng có thể tiếp xúc được liên tục với cần : biên dạng cam phải là một đường cong lồi. Do đó, cần phải chọn vị trí tâm cam hợp lý để biên dạng cam là một đường cong lồi nếu biết quy luật chuyển động của cần. * Điều kiện lồi của biên dạng cam: ρ = CB > 0 Nghĩa là tâm cong C phải luôn nằm dưới điểm tiếp xúc uuur n i vB 2 B. Với ρ là bán kính cong của biên dạng cam tại điểm ( + ) Bi tiếp xúc B. _ Xét trường hợp cam cần tịnh tiến đầu vuông góc với phương trượt x-x (Hình 7.17 ) A + Từ A vẽ đường thẳng AH vuông góc CB + Gọi M là giao điểm của CB với tiếp tuyến của ω1 đường tròn (A, Rmin), ta có : C ρ = OC n => ρ = CM + HM + MB Hình 7.16 => ρ = z + Rmin + S _ Tính z: + Thay cam (khớp cao) bằng một khâu và hai khớp thấp, khớp trượt đặt tại B và khớp quay đặt tại tâm cong C (Hình 7.17b ) uuu uuu uuuuu uuuuu r rr kr r + phương trình gia tốc: aB 2 = aB 3 + aB 2 B 3 + aB 2 B3 uuu uuu uuu r r r aB 3 = aC 3 = aC1 Vớ i uuuuu r uuuuu r aB 2 B 3 gia tốc tương đối của khâu 2 với khâu 3, aB 2 B 3 song song với đầu cần. r r 15 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy uuuuu r aB 2 B3 = 2ω3 .vB 2 B 3 = 0 do ω3 = 0 (khâu 3 chỉ chuyển động tịnh tiến) k uuu r aB 2 song song phương trượt x-x của cần. => Vẽ họa đồ gia tốc như Hình 7.18. uuuur a B2 B3 c1 = c3 = b3 b2 uuu r uur aB2 n aC1 ( 2) π (+) B B S M ρ ( 3) Rmin A H A H ω1 z ω1 (1) z C C n Hình 7.17 Hình 7.18 Xét hai tam giác CAH và π c1b2 , ta có : d 2S π b2 π a1 ω 2 . AC d 2S d 2S a a 2 ⇒ B 2 = C1 ⇒ dt = 1 = ⇒z= 2 2 ⇒z= dt .ω1 dϕ 2 CH AC z AC z AC _ Do đó, để biên dạng cam là lồi tại mọi điểm tiếp xúc Bi:  d 2S    ρ =  Rmin +  S + 2   > 0  dϕ      * Miền tâm cam trong cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu bằng: _ Từ điều kiện biên dạng cam lồi:  d 2S    ρ =  Rmin +  S + 2   > 0  dϕ      d 2S có thể dương hay âm tùy theo vị trí tiếp xúc => chỉ cần Vì Rmin >0, S > 0, còn dϕ 2 d 2S xét điều kiện trên ứng với các vị trí tiếp xúc mà tại đó < 0. dϕ 2 _ Cho trước đồ thị chuyển vị của cần S = S (ϕ ) , dùng phương pháp vi phân đồ thị => d 2S d 2S dS (ϕ ) và 2 (ϕ ) . Sau đó cộng hai đồ thị S (ϕ ) và 2 (ϕ ) => đồ thị hai đồ thị dϕ dϕ dϕ  d 2S  S+ 2  dϕ   d 2S (ϕ ) ). ( lưu ý : chỉ cần cộng hai đồ thị này ứng với phần âm của dϕ 2 16 Chương 7: Cơ Cấu Cam
Bài giảng Nguyên Lý Máy S S (ϕ ) ϕ  d 2S  min  S + 2  dϕ   ∆ Rmin d 2S ρ S+ dϕ 2 d 2S dϕ 2 ϕ dS Hình 7.19 Miền tâm cam cơ cấu dϕ cam cần tịnh tiến đầu bằng => để biên dạng cam là lồi:  d 2S  Rmin > min  S +  dϕ 2     d 2S _ Gọi ∆ là đường thẳng tiếp xúc với đồ thị  S +  tại điểm có cực trị âm. Nếu tâm dϕ 2    d 2S  cam A nằm dưới ∆ thì Rmin > min  S + 2  và biên dạng cam là lồi. dϕ   Tóm lại, miền tâm cam là miền nằm dưới đường thẳng ∆ . 4.4.2 Xác định biên dạng cam cần tịnh tiến đầu bằng. Bài toán: _ Cho trước quy luật chuyển vị của cần S = S (ϕ ) , bán kính vectơ nhỏ nhất Rmin _ Vẽ biên dạng cam thực hiện quy luật chuyển động cho trước của cần * Trình tự vẽ biên dạng cam cần tịnh tiến đầu bằng + Dựng phương trượt x-x của cần (x-x song song với trục S của đồ thị S = S (ϕ ) ) + Dựng điểm B0 , dựng điểm A nằm trên phương trượt x-x với AB = Rmin, đây chính là tâm cam. + Chia mặt phẳng làm n phần đều nhau bằng các điểm tia A0 x0 , A1 x1 ,..., An xn . + Dựa vào đồ thị S (ϕ ) , xác định giá trị Si của cần tương ứng góc quay ϕi = · của x0 Axi cam. + Trên tia Ai xi , dựng điểm Ii với AiIi = Si + Rmin. Qua điểm Ii vẽ đường thẳng (Di) vuông góc với đầu cần. Bao hình của họ đường thẳng (Di) nói trên chính là biên dạng cam cần tìm. 17 Chương 7: Cơ Cấu Cam

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.