Nội dung học phần
Phần 1: Cấu trúc động học của cơ cấu Phần 2: Những vấn đề cơ bản trong thiết kế nguyên lý máy
Phân tích động học Phân tích lực Chuyển động thực Làm đều chuyển động Cân bằng máy
Phần 3: Lý thuyết về các cơ cấu có khớp cao
Cơ cấu cam Cơ cấu bánh răng
0
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 1
Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Nội dung chính của bài
Mục tiêu: Phân tích và tổng hợp cơ cấu về mặt cấu trúc
động học
Những khái niệm cần nắm được
CTM, khâu, khớp, chuỗi động, cơ cấu Bậc tự do của cơ cấu Nguyên lý hình thành cơ cấu, nhóm tĩnh định
Những vấn đề mấu chốt:
Lập được lược đồ động học của một cơ cấu cho trước Xác định số bậc tự do của một cơ cấu cho trước Lập/lựa chọn cấu trúc cơ cấu khi cho trước một số đặc
điểm về chuyển động của khâu bị dẫn
2
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Cấu tạo cơ bản của máy
Máy
Nguồn năng lượng
Cơ cấu
=
+
Các khâu
Các CTM
Cơ cấu
Các khớp
3
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.1. Khâu và chi tiết máy
CTM:
Các chi tiết máy trong cụm piston-thanh truyền (động cơ đốt trong)
4
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.1. Khâu và chi tiết máy
Khâu: Bộ phận có chuyển động tương đối với bộ phận
khác trong máy
Các khâu ▪ Trục khuỷu ▪ Thanh truyền ▪ Piston ▪ Xylanh ▪ Van (2x) ▪ Cam (2x)
Mô hình động cơ đốt trong
5
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.1. Khâu và chi tiết máy
Mỗi khâu là một CTM hoặc do nhiều CTM ghép cứng lại với
nhau
Trục khuỷu
Động cơ 4 xylanh
Thanh truyền
6
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.2. Bậc tự do của khâu, nối động
Hai khâu để rời trong không gian có 6 khả năng chuyển động tương đối độc lập, gọi là 6 bậc tự do
y
▪ Hai khâu để rời trong
B
2
A
chuyển động phẳng có 3 BTD tương đối
yA
1
x
O
xA
7
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.2. Bậc tự do của khâu, nối động
Nối động: Cho hai khâu tiếp xúc với nhau theo một quy
cách xác định, nhằm • Hạn chế bớt BTD tương đối • Tạo chuyển động xác định giữa các khâu
8
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.2. Bậc tự do của khâu, nối động
Mỗi khớp động gồm 2 thành phần khớp động
Cầu – phẳng
Trụ – phẳng
Phẳng – phẳng
Cầu-cầu
9
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.4. Phân loại khớp động
Theo tính chất tiếp xúc
Khớp cao: hai thành phần khớp tiếp xúc nhau theo điểm
hoặc đường
Khớp thấp: hai thành phần khớp tiếp xúc nhau theo mặt
Theo số BTD bị hạn chế (số ràng buộc)
Khớp loại i: Hạn chế i BTD
10
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.4. Phân loại khớp động
Có khớp loại 6?
11
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.5. Lược đồ khâu, khớp
Mục đích: Đơn giản hóa, giữ lại những yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động => tiện cho việc nghiên cứu về các bài tính Nguyên lý máy
Cách biểu diễn khớp động:
12
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.5. Lược đồ khâu, khớp
13
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.5. Lược đồ khâu, khớp
Lược đồ khâu :
Biểu diễn các thành phần khớp động trên khâu và vị trí
tương quan giữa chúng (kích thước động)
Kích thước động = ?
14
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.5. Chuỗi động, cơ cấu
Chuỗi động: Gồm nhiều khâu nối động với nhau
Chuỗi động kín / Chuỗi động hở
Mỗi khâu được nối với ít nhất 2 khâu khác
Có khâu chỉ nối với 1 khâu duy nhất
15
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.5. Chuỗi động, cơ cấu
Cơ cấu: Chuỗi động có một khâu cố định (khâu được chọn
làm hệ quy chiếu) gọi là GIÁ Cơ cấu phẳng / Cơ cấu không gian
Cơ cấu 4 khâu bản lề
Cơ cấu tay quay-con trượt
16
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
1. Định nghĩa và khái niệm 1.6. Lược đồ cơ cấu
Cơ cấu 4 khâu bản lề
Cơ cấu tay quay-con trượt không gian
17
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.1. Khái niệm
Cơ cấu cấu phẳng: Các khâu chuyển động trong cùng một
mặt phẳng hoặc các mặt phẳng song song với nhau
Cơ cấu Sin
Cơ cấu Culít
Cơ cấu hỗn hợp: Tay quay- con trượt; Bánh răng; Cam
Cơ cấu Cam
Cơ cấu Robot //
18
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.1. Khái niệm
Khả năng chuyển động của cơ cấu phụ thuộc vào tính chất và cấu trúc của các khớp động như thế nào?
Tính bậc tự do của cơ cấu
19
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.2. Bậc tự do của cơ cấu
Số BTD = Tổng BTD của khâu động – Tổng ràng buộc do
các khớp tạo ra
Xét cơ cấu phẳng có
n khâu động và giá T khớp loại thấp và C khớp loại cao
Tổng số BTD của n khâu động
Wo =3n
Tổng số ràng buộc do T khớp thấp và C khớp cao tạo ra
R = 2T+C
Vậy BTD của cơ cấu
21
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.2. Bậc tự do
Lược đồ hóa và tính BTD
22
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.2. Bậc tự do
Lược đồ hóa và tính BTD
23
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.2. Bậc tự do
BTD thừa Wth
Xét cơ cấu cam quay cần lắc đáy con lăn
Thực tế chỉ có 1 BTD => có 1 BTD thừa Tại sao? Chuyển động quay của con lăn có ảnh
hưởng gì?
24
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.2. Bậc tự do
Ràng buộc trùng Rtr Xét cơ cấu chêm
Thực tế cơ cấu vẫn chuyển động => có 1 BTD Ràng buộc trùng?
25
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.2. Bậc tự do
Công thức tổng quát tính BTD của cơ cấu phẳng
n : số khâu động T : số khớp loại thấp C : số khớp loại cao Rtr : số ràng buộc trùng Rth : số ràng buộc thừa Wth : số bậc tự do thừa
26
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.3. Ý nghĩa BTD
Xét cơ cấu 4 khâu bản lề:
Có 1 BTD Biết 1(t) c/động của các khâu
còn lại
Xét cơ cấu 5 khâu bản lề:
Có 2 BTD Biết 1(t), 4(t) c/động của các
khâu còn lại
27
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.3. Ý nghĩa BTD, khâu dẫn, khâu phát động
BTD = Số thông số vị trí độc lập cần cho trước để xác định
hoàn toàn vị trí của cơ cấu
BTD = Số quy luật chuyển động cần cho trước để xác định
hoàn toàn quy luật chuyển động của cơ cấu
Khâu có quy luật chuyển động cho trước được gọi là khâu
dẫn. Các khâu còn lại gọi là các khâu bị dẫn
Khâu phát động là khâu được nối trực tiếp với nguồn năng lượng làm máy chuyển động. Nó có thể trùng hoặc không trùng với khâu dẫn
28
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Cơ cấu 4 khâu bản lề có 1 BTD = 1 khâu dẫn + 1 nhóm hai khâu, ba khớp
Cơ cấu 5 khâu bản lề có 2 BTD = 2 khâu dẫn + nhóm 2 khâu, 3 khớp
29
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Cơ cấu 6 khâu có 1 BTD = 1 khâu dẫn + 2 nhóm hai khâu, ba khớp
Có nhận xét gì về số BTD của cơ cấu, số khâu dẫn và số bậc tự do của các nhóm còn lại?
30
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Nguyên lý hình thành cơ cấu:
Cơ cấu có W BTD Số khâu dẫn Các nhóm có BTD = 0
Các nhóm có BTD = 0 được gọi là Nhóm tĩnh định
𝑊𝑛ℎó𝑚 𝑡ĩ𝑛ℎ đị𝑛ℎ = 3𝑛 − 2𝑇 = 0
31
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Nhóm tĩnh định chưa tối giản
Nhóm tĩnh định tối giản –> Nhóm A-xua (Át-xua)
32
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Hạng của nhóm Át-xua
Khớp trong
Hạng 2
Khớp chờ
Hạng 3
Hạng 4
Hạng 4
33
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Phân hạng cơ cấu
Cơ cấu hạng I: là cơ cấu có một khâu động thường nối
với giá bằng khớp bản lề
Cơ cấu có số khâu động lớn hơn 1: Tổ hợp của một hay một số cơ cấu hạng một với một hay một số nhóm Át- xua
Nếu chỉ có một nhóm Át-xua thì hạng của cơ cấu là
hạng của nhóm này
Nếu có nhiều nhóm Át-xua thì hạng của cơ cấu là
hạng của nhóm có hạng cao nhất
34
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Xét ví dụ chọn/hình thành cơ cấu tạo chuyển động tịnh
tiến qua lại cho đầu bào
Dao
Phôi
Đầu bào chuyển động tịnh tiến qua lại
Bàn gá phôi
Động cơ
35
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.4. Cấu trúc cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
Phương án thực tế
Sử dụng cơ cấu Culit phối hợp với các nhóm khác nhau
37
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.5. Tổng hợp kích thước
Lấy ví dụ máy bào ngang Cho trước
Hành trình: H Góc lắc cực đại: Y Phương xx: a =(b+c)/2 Khoảng cách AC = a/2 Tỷ số lDE/lDC = l
Tìm
Kích thước các khâu
38
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
2. Cơ cấu phẳng 2.5. Tổng hợp kích thước
Từ hành trình H và góc lắc cực đại Y xác định được chiều dài thanh lắc CD:
Từ tỷ số ltính được chiều dài
thanh truyền DE:
Chiều dài lAC = a/2 Từ chiều dài lAC và góc lắc Y tính được chiều dài tay quay:
39
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4. Bài tập
Vẽ lược đồ động và tính BTD của cơ cấu khung xe…
Giá (khung)
Giá (khung xe)
42
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4. Bài tập
Vẽ lược đồ động và tính BTD của cơ cấu máy đột dập…
43
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
4. Bài tập
Vẽ lược đồ động của cơ cấu và tính BTD?
44
NLM ME3060 - Bài 1: Cấu trúc động học của cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
