Chương 1 - Cấu tạo cơ cấu

Chia sẻ: Kha Ngoc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

244
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Định nghĩa và khái niệm: Chi tiết máy và khâu: -Chi tiết máy (tiết máy): máy hay cơ cấu có thể tháo rời ra thành nhiệu bộ phận khác nhau, bộ phận không thể tháo rời ra được nữa gọi là chi tiết máy. -Khâu: trong cơ cấu và máy, toàn bộ những bộ phận có chuyển động tương đối so với các bộ phận khác gọi là khâu

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 1 - Cấu tạo cơ cấu

Theory of Machine 1.01 Structure of Mechanism 1. CẤU TẠO CƠ CẤU HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.02 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ 1. Chi ti t máy và khâu - Chi ti t máy (ti t máy): máy hay cơ cấu có thể tháo rời ra thành nhiều bộ phận thể thá thà nhiề phậ khác nhau, bộ phận không thể tháo rời ra ược nữa gọi là chi tiết máy khá nhau, phậ thể thá ượ tiế g Piston Rin ng ta ini Re Pin Cylindre Linkage Ring ar ing Be Bolt in Pla ank Cr er ng ash ari W Be ng t ari Nu Be in Pla HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.03 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ - Khâu: trong cơ cấu và máy, toàn bộ những bộ phận có chuyển ộng tương ối Khâu: toà nhữ phậ chuyể ối so với các bộ phận khác gọi là khâu phậ khá HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.04 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ 2. Thành ph n kh p ng và kh p ng Thà - B c t do (btd) c a khâu (btd) + Một khả năng chuyển ộng ộc lập ối với một hệ quy chiếu → một btd khả chuyể chiế + Giữa hai khâu trong mặt phẳng → 3 btd: Tx, Ty, Qz Giữ phẳ btd: Tx, Giữ + Giữa hai khâu trong không gian → 6 btd: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, Qz btd: Tx, Ty, Tz, Qx, Qy, z z x y x y HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.05 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ - Nối ộng: ể tạo thành cơ cấu, các khâu không thể ể rời nhau mà phải ược ng: thà thể phả ượ liên kết với nhau theo một quy cách xác ịnh nào ó sao cho sau khi nối nhau các khâu vẫn còn có khả năng chuyển ộng tương ối → nối ộng các khâu khả chuyể HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.06 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ - Thành phần khớp ộng, khớp ộng Thà phầ khớ ng, khớ + Khi nối ộng, các khâu sẽ có thành phần tiếp xúc nhau. Toàn bộ chổ tiếp ng, thà phầ tiế nhau. Toà chổ tiế xúc giữa hai khâu gọi là một thành phần khớp ộng giữ thà phầ khớ + Hai thành phần khớp ộng trong một phép nối ộng hai khâu hình thành thà phầ khớ phé thà nên một khớp ộng khớ Thành ph n kh p ng trên b n l ph i Thành ph n kh p ng trên b n l trái HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.07 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ 3. Phân lo i kh p ng - Theo số btd bị hạn chế: Khớp ộng loại k hạn chế k btd hay có k ràng buộc chế Khớ loạ chế buộ z z z x y x y x y Kh p lo i 1 Kh p lo i 2 Kh p lo i 3 z z x y x y Kh p lo i 4 Kh p lo i 5 Kh p lo i ? HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.08 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ - Theo ặc iểm tiếp xúc iể tiế + Khớp cao: thành phần khớp ộng là iểm hay ường Khớ cao: thà phầ khớ iể ườ z z x y x y + Khớp thấp: thành phần khớp ộng là mặt Khớ thấ thà phầ khớ z z z x y x y x y HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.09 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ 4. Lư c - ể thuận tiện cho việc nghiên cứu, các khớp ược biểu diễn trên những hình thuậ tiệ việ khớ ượ biể diễ nhữ vẽ bằng những lược ồ quy ước nh ữ lượ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.10 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ - Các khâu cũng ược thể hiện qua các lược ồ ơn giản gọi là lược ồ khâu ượ thể hiệ lượ giả lượ C B A - Trên lược ồ khâu phải thể hiện ầy ủ các khớp ộng, các kích thước có ảnh lượ phả thể hiệ khớ ng, thướ hưởng ến chuyển ộng của khâu và chuyển ộng của cơ cấu hưở chuyể chuyể HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.11 Structure of Mechanism §1. ịnh nghĩa và khái niệm cơ bản nghĩ khá niệ - Chuỗi ộng: nhiều khâu nối với nhau tạo thành một chuỗi ộng Chuỗ ng: nhiề thà chuỗ - Phân loại chuỗi ộng loạ chuỗ o Chuỗi ộng kín Chuỗ o Chuỗi ộng hở Chuỗ o Chuỗi ộng phẳng o Chuỗi ộng không gian Chuỗ phẳ Chuỗ Oy 1 2 3 1 2 3 4 5 C D E F B 4 B C ω1 D A A Ox Oz - Cơ cấu: cơ cấu là một chuỗi ộng có một khâu cố ịnh và chuyển ộng theo chuỗ chuyể quy luật xác ịnh. Khâu cố ịnh ược gọi là giá luậ nh. ượ giá - Phân loại cơ cấu: tương tự như ối với chuỗi ộng loạ chuỗ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.12 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu I. nh nghĩa nghĩ - Bậc tự do (btd) của cơ cấu là số thông số ộc lập cần thiết ể xác ịnh hoàn (btd) thiế hoà toàn vị trí của cơ cấu, nó cũng là số khả năng chuyển ộng tương ối ộc lập toà trí khả chuyể của cơ cấu ó II. Tính bậc tự do của cơ cấu không gian (trường hợp tổng quát) trườ quá Wo bậc tự do tổng cộng của các khâu ộng nếu ể rời W = W0 − R R số ràng buộc của tất cả khớp ộng trong cơ cấu W bậc tự do của cơ cấu 1. Số bậc tự do trong cơ cấu 1 khâu ể rời trong không gian có 6 btd → btd tổng cộng của n khâu ộng là W0 = 6n 2. Số ràng buộc chứa trong cơ cấu buộ chứ Khớp loại k hạn chế k bậc tự do. Nếu gọi pk là số khớp loại k chứa trong cơ Khớ loạ chế khớ loạ chứ cấu → tổng các ràng buộc do pk khớp loại k gây nên là k.pk. Do ó buộ khớ loạ Trong thực tế, số ràng buộc thường nhỏ hơn giá trị trên 5 R = ∑ pk k giá k =1 vì trong cơ cấu tồn tại các ràng buộc trùng trù HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.13 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu Ví dụ: Xét cơ cấu 4 khâu bản lề Oy Oy 1 2 3 1 B 2 3 C C B 4 4 A2 D D A A1 Ox Ox Oz Oz + Ràng buộc trực tiếp: ràng buộc giữa hai khâu do khớp nối trực tiếp giữa 2 khâu buộ trự tiế buộ giữ khớ trự tiế giữ ó ược gọi là ràng buộc trực tiếp ượ buộ trự tiế + Ràng buộc gián tiếp: nếu tháo khớp A, giữa khâu 1 và 4 có ràng buộc gián tiếp buộ giá tiế thá khớ giữ buộ giá tiế + Ràng buộc trùng: nối khâu 1 và 4 bằng khớp A, giữa chúng có ràng buộc trực buộ trù ng: khớ giữ chú buộ trự tiế tiếp sau buộ trù ng. → 3 ràng buộc trùng. Ràng bu c trùng ch x y ra trù kh p óng kín c a cơ c u 5 Gọi R0 là số ràng buộc trùng → tổng số ràng buộc trong cơ cấu: R = ∑ kpk − R0 k =1 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.14 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu  5  3. Công thức tính bậc tự do của cơ cấu không gian: W = 6n −  ∑ kpk − R0  thứ gian: Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu 4 khâu bản lề  k =1  Oy 1 2 3 Số khâu ộng n =3 C B 4 Số khớp loại 5 khớ loạ p5 = 4 Số ràng buộc trùng buộ trù R0 = 3 D → Bậc tự do của cơ cấu A Ox W = 6 ×3 − (5 × 4 −3) =1 btd Oz Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu bàn tay máy 1 2 3 4 5 D E F Số khâu ộng n = 5 B Số khớp loại 5 p5 = 5 khớ loạ C → Bậc tự do của cơ cấu A W = 6 ×5 − (5 ×5) = 5 btd HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.15 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu III. Tính bậc tự do của cơ cấu phẳng phẳ 1. Số bậc tự do trong cơ cấu 1 khâu ể rời có 3 btd → số btd tổng cộng của n khâu ộng: W0 = 3n ng: 2. Số ràng buộc chứa trong cơ cấu buộ chứ Cơ cấu phẳng có 2 lọai khớp phẳ khớ { khớ loạ chứ khớ loạ chứ buộ - khớp loại 4 chứa 1 ràng buộc buộ - khớp loại 5 chứa 2 ràng buộc → tổng số ràng buộc trong cơ cấu: R =1 p4 + 2 p5 − R0 buộ Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu chêm như hình vẽ Oy 1 A 2 O Ox C B Oz HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.16 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu - Cơ cấu toàn khớp lọai 5 với n = 2, p5 = 3 toà khớ 2, - Chọn hệ quy chiếu gắn với giá Chọ chiế giá Oy Oy 1 A 1 A 2 2 O O Ox Ox C C B B Oz Oz khớ khả năng: - Chưa óng khớp A, khâu 1 có khả năng: khớ khả năng: - óng khớp A, khâu 1 có khả năng: → Bậc tự do của cơ cấu W = 3 ×2 − (2 ×3 −1) =1 btd HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.17 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu hình bình hành 1 2 3 B E C ω1 ω3 A 5 F 4 D - Cơ cấu toàn khớp loại 5 với: n=4, k=5, pk=6 toà khớ loạ - Bậc tự do của cơ cấu là W = 3 ×4 − (2 ×6) = 0 btd - Trên thực tế, cơ cấu này làm việc ược → iều này có gì mâu thuẫn không ? thự việ ượ iề thuẫ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.18 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu 1 2 3 1 2 3 B E C B C E ω1 ω1 ω3 ω3 A 5 F 4 D A 4 D 5 F - Chú ý khâu 5 không có tác dụng gì trong chuyển ộng của cơ cấu ABCD Chú chuyể - Nếu bỏ khâu 5 ra, cơ cấu trở thành cơ cấu 4 khâu bản lề với btd bằng 1 ra, trở thà khớ - Khi thêm khâu 5 và 2 khớp E, F vào + thêm khâu 5 ( EF ) khớ loạ → thêm 3 bậc tự do buộ + thêm 2 khớp loại 5 ( E, F ) → thêm 4 ràng buộc buộ → thêm 1 ràng buộc } - Gọi r là số ràng buộc thừa có trong cơ cấu, btd của cơ cấu phẳng buộ thừ phẳ W = 3n − (2 p5 + p4 − r ) - Trong cơ cấu hình bình hành ở trên, r = 1, và trên, W = 3 ×4 − ( 2 ×6 −1) =1 btd HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.19 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu cam cần ẩy áy con lăn 3 D n =3 2 C k = 4, 5 1 B p4 =1 p5 =3 ω1 W = 3 x 3 – (2 x 3 + 1) = 2 btd 1) A → Kết quả này có úng không ? quả - Trong thực tế, cơ cấu bên chỉ có 1 btd vì chuyển ộng lăn của con lăn 2 quanh thự chỉ chuyể khớp B không ành hưởng ến chuyển ộng có ích của cơ cấu nên không ược khớ hưở chuyể ượ kể vào bậc tự do của cơ cấu - Btd thêm vào mà không làm ảnh hưởng ến chuyển ộng của cơ cấu gọi là btd hưở chuyể thừ hiệ thừa, ký hiệu là s - Trở lại cơ cấu cam ở trên W = 3 ×3 − ( 2 ×3 +1 − 0) −1 =1 btd Trở HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.20 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu Tóm lại, công thức tính btd thứ - ối với cơ cấu không gian 5  W = 6n −  ∑kpk − R0  k =1  - ối với cơ cấu phẳng trừ cơ cấu chêm phẳ trừ W = 3n − (2 p5 + p4 − r ) − s với n : số khâu ộng k : loại khớp ộng loạ khớ pk : số khớp loại k khớ loạ R0 : số ràng buộc trùng r : số ràng buộc thừa s : số btd thừa buộ trù buộ thừ thừ HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.21 Structure of Mechanism §2. Bậc tự do của cơ cấu IV. Ý nghĩa bậc tự do – Khâu dẫn và khâu bị dẫn nghĩ C C B B D ϕ1 ϕ1 ϕ4 A D A D HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.22 Structure of Mechanism §3. Nhóm tĩnh ịnh Nhó I. Nguyên lý tạo thành cơ cấu thà Một cơ cấu có W btd là cơ cấu ược tạo thành bởi W khâu dẫn và những nhóm ượ thà nhữ nhó có btd bằng zero W = W + 0 4 40 1 2+ +L 3 123 khaâu daãn nhoùm coù btd=0 II. Nhóm tĩnh ịnh Nhó Nhóm tĩnh ịnh là những nhóm cân bằng hay chuyển ộng, có bậc tự do bằng Nhó nhữ nhó chuyể ng, zero và phải tối giản (tức là không thể chia thành những nhóm nhỏ hơn ược phả giả thể thà nhữ nhó nhỏ ượ nữa) ối với nhóm tĩnh ịnh toàn khớp thấp nhó toà khớ thấ W = 3n − 2 p5 = 0 n 2 4 6 L ⇒ p5 3 6 9 L HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.23 Structure of Mechanism §3. Nhóm tĩnh ịnh Nhó III. Nguyên tắc tách nhóm tĩnh ịnh nhó Khi tách nhóm tĩnh ịnh phải theo nguyên tắc sau nhó phả + Chọn trước khâu dẫn và giá Chọ trướ giá + Sau khi tách nhóm, phần còn lại phải là 1 cơ cấu hoàn chỉnh hoặc khâu dẫn nhó phầ phả hoà chỉ hoặ + Tách những nhóm ở xa khâu dẫn trước rồi dần ến những nhóm ở gần hơn nhữ nhó trướ nhữ nhó + Khi tách nhóm, thử tách những nhóm ơn giản trước, nhóm phức tạp sau nhó thử nhữ nhó giả trướ nhó phứ Ví dụ: Tách nhóm tĩnh ịnh cơ cấu ộng cơ diezen, cơ cấu bơm oxy nhó diezen, 3 D 4 5 2 C C B 1 3 E G H 4 F ω1 2 G 6 A 1 A B I F ω1 7 D 5 J E HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.24 Structure of Mechanism §3. Nhóm tĩnh ịnh Nhó III. Nguyên tắc tách nhóm tĩnh ịnh nhó 3 D 4 5 3 D 4 5 C C E E G H G H H F F 2 2 6 6 1 1 A B I A B I ω1 7 ω1 7 J J 3 D 3 D 4 5 C C E E E G H F 2 2 1 1 B A B A B ω1 ω1 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.25 Structure of Mechanism §3. Nhóm tĩnh ịnh Nhó III. Nguyên tắc tách nhóm tĩnh ịnh nhó 2 2 C C C B B 1 3 1 3 4 4 ω1 ω1 G G A A F F D 5 D 5 D E E 2 2 C C C B B 1 3 1 3 4 4 ω1 ω1 G G A A F F F D 5 D 5 E E HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 1.26 Structure of Mechanism §4. Thay thế khớp cao bằng khớp thấp thế khớ khớ thấ - Trong cơ cấu phẳng, thường có khớp cao loại 4, ể tách thành những nhóm phẳ ng, thườ khớ loạ thà nhữ nhó tĩnh ịnh như những cơ cấu phẳng toàn khớp thấp → phải thay thế các khớp nhữ phẳ toà khớ thấ phả thế khớ cao thành những khớp thấp nhưng vẫn ảm bảo ược chuyển ộng của cơ cấu thà nhữ khớ thấ ượ chuyể W = 3 × 2 − (1 + 2 × 2) = 1 btd W = 3 × 3 − (2 × 4) = 1 btd HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien
Theory of Machine 1.27 Structure of Mechanism §4. Thay thế khớp cao bằng khớp thấp thế khớ khớ thấ - Thay thế khớp cao bằng khớp thấp phải ảm bảo hai iều kiện thế khớ khớ thấ phả iề kiệ + bậc tự do của cơ cấu không ổi + quy luật chuyển ộng không ổi luậ chuyể - Nguyên tắc: dùng 1 khâu hai khớp bản lề và ặt các bản lề tại tâm cong của các khớ thành phần khớp cao tại iểm tiếp xúc thà phầ khớ iể tiế - Ví dụ: Thay thế khớp cao bằng khớp thấp ở cơ cấu cam cần lắc áy bằng thế khớ khớ thấ B 1 C 2 1 3 2 A ω1 ω1 O1 O2 O1 O2 - Sự thay thế khớp cao bằng khớp thấp không phải chỉ ể xem xét nhóm tĩnh ịnh thế khớ khớ thấ phả chỉ nhó mà việc phân tích ộng học cơ cấu thay thế cho biết cả về ịnh tính cũng như việ thế biế ịnh lượng của cơ cấu thay thế tại vị trí ang xem xét lượ thế trí HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien