Chơng 1: Cơ cấu phẳng 1. Khái niệm cơ bản về cơ cấu 1.1. Bậc tự do của khâu - Chi tiết máy (tiết máy) l phần tử cấu tạo hon chỉnh của máy đợc chế tạo ra không kèm theo một nguyên công lắp ráp no. - Trong máy v cơ cấu có những bộ phận chuyển động tơng đối đối với nhau gọi l khâu. Khâu có thể gồm một hoặc nhiều tiết máy ghép cứng với nhau tạo thnh. -Môhìnhkhâul mô hình vật rắn tuyệt đối. -Kíchthớc của khâu không có giới hạn trong không gian. Xét hai khâu A v B để rời nhau trong không gian. - Chọn B lm hệ quy chiếu v gắn vo 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 A có 6 bậc tự do so với B. - Chọn A lm hệ quy chiếu, B cũng có 6 khả năng chuyển động độc lập so với A. - Sơ đồ xác định bậc tự do khâu - B có 6 bậc tự do tơng đối so với A. - Hai khâu để rời trong mặt phẳng tồn tại 3 bậc tự do tơng đối. 1.2. Khớp động - Các khâu để rời trong không gian hoặc mặt phẳng sẽ có khả năng chuyển động honton độc lập đối với nhau không thể tạo thnh cơ cấu máy. Vì thế ngời ta phải giảm bớt số bậc tự do tơng đối giữa chúng bằng cách cho chúng tiếp xúc với nhau theo một quy cách nhất định. Nối động giữa hai khâu l giữ cho hai khâu tiếp xúc với nhau theo một quy c á ch n o đ ó . A B 0 x y z T x T z T y Q x Q z Q y Ph©n lo¹i khíp ®éng 1.3. Chuỗi động v cơ cấu - Nhiều khâu nối động với nhau tạo thnh một chuỗi động. - Chuỗi động phẳng v không gian. - Một chuỗi động có một khâu cố định còn các khâu khác chuyển động theo quy luật xác định gọi l cơ cấu. Thờng cơ cấu l một chuỗi động kín. - Khâu cố định trong cơ cấu gọi l giá. A B A A B B A B Khớp tịnh tiến loại 5 Khớp bản lề loại 5 K A B Khớp cao loại 4 1.4. B ậ ctựdo cơcấuph ẳ ng - Bậctựdo củacơcấul sốthôngsốđộclậpcầnthiết để xác định hontonvịtrícủacơcấu. - Ví dụ: - Cho trớc lợc đồ cơ cấu, số khâu, khớp, loại khớp. Tính số bậc tự do của cơ cấu W. W = W o -R W o l tổng số bậc tự do của các khâu để rời so với giá. R l tổng số rng buộc gây ra bởi các khớp động có trong cơ cấu. Wo = 3n n l tổng số khâu động R = 2p5 + P4 P5 v P4 l tổng số khớp loại 5 v 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 = ?; P 5 = ? P 4 = ? A B C D 1 1.5. Xếp loại cơ cấu - Một cơ cấu gồm một hay nhiều khâu dẫn, nối với giá v với một số nhóm tĩnh định (nhóm có bậc tự do bằng 0) - Xét cơ cấu ton khớp thấp Nhóm tĩnh định -Cósốkhâukhâukhớpthoảmãn: 3n 2P5 = 0 - Nhóm tối giản - Khi cố định các khớp chờ của nhóm 1 dn tĩnh định Xếp loại nhóm - Tập hợp các nhóm không chứa một chuỗi động kín no - Nhóm loại 2 (2 khâu 3 khớp) ABC - Nhóm loại 3 (nhóm có khâu cơ sở khâu có 3 thnh phần khớp động) Xếp loại cơ cấu - Cơ cấu không chứa một nhóm tĩnh định nol cơ cấu loại 1. - Cơ cấu có chứa từ một nhóm tĩnh định trở lên, loại cơ cấu l loại của nhóm tĩnh định cao nhất có trong cơ cấu. - Nhãm Atxua lo¹i 2 vμ lo¹i 3 - VÝ dô xÕp lo¹i c¬ cÊu ph¼ng A B C A B C 1 O D 2 3 4 5 Nhãm lo¹i 2: (4-5), (2-3) Kh©u dÉn 1 2. Cơ cấu b ố nkh â uph ẳ ng 2.1. Khái niệm - Cơ cấu phẳng ton khớp thấp có 4 khâu gọi l cơ cấu 4 khâu phẳng. Nếu các khớp đều l khớp bản lề loại 5 thì cơ cấu gọi l cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng. - Trong cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng: khâu đối diện với giá gọi l thanh truyền, hai khâu nối giá còn lại nếu quay đợc ton vòng gọi l tay quay, nếu không gọi l thanh lắc. - Tỷ số truyền giữa hai khâu động trong cơ cấu j v k l: i jk = j / k . - Tỷ số truyền của cơ cấu l tỷ số truyền giữa khâu dẫn v 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 2.2.1.1. Nội dung bitoán - Bi toán chuyển vị - Bitoánvậntốc - Bitoángiatốc Ho¹ ®å chuyÓn vÞ cña c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng Ho¹ ®å vËn tèc D A B C E 2 3 ϕ 1 ω 1 1 P b 1 ≡b 2 c 3 ≡c 2 e 2 ⊥BC ⊥EC ⊥EB Ho¹ ®å gia tèc Π b’ 1 ≡b’ 2 c’ 2 ≡c’ 3 e’ 2 nc 3 nc 2 b 2 ne 2 b 2 ne 2 c 2 ⊥BC ⊥EB ⊥EC [...]... 2.3 Một số dạng biến thể của cơ cấu 4 khâu phẳng 2.3.1 Cơ cấu tay quay con trợt 2.3.2 Cơ cấu Cu lit 1 PD - Tâm vận tốc tức thời P13 i12 = = 2 PA - Tỷ số truyền - Hệ số về nhanh: k = d = 180 + v 180 - Điều kiện quay ton vòng: Khâu 1 luôn quay ton vòng, khâu 3 quay ton vòng khi lAB lAD 3 Cơ cấu bánh răng 3.1 Các khái niệm cơ bản Định nghĩa - Cơ cấu bánh răng l một cơ cấu có khớp cao dùng để truyền... Định lý Williss - Trong cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng, đờng tâm thanh truyền chia đờng tâm giá lm hai đoạn thẳng tỷ lệ nghịch với vận tốc góc của hai khâu nôi giá - Các đặc điểm truyền động i13 l đại lợng biến thiên phụ thuộc vị trí khâu dẫn; i13 > 0 nếu P chia ngoi đoạn AD v ngợc lại; Góc lắc hay hnh trình của thanh lắc; d 180o + Hệ số về nhanh của cơ cấu: K= 1 = o v 180 ở cơ cấu hình bình hnh K =... giữa hai trục với tỷ số truyền xác định Phân loại - Cơ cấu bánh răng đợc phân lm 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 -Ngoi ra cơ cấu bánh răng còn đợc phân loại theo đờng cong lm biên dạng răng, đặc điểm ăn khớp trong, ngoi vv Các thông số cơ bản của bánh răng thân khai - Bánh răng có biên... Vòng tròn ny gọi l vòng tròn cơ sở của đờng thân khai Các tính chất: - Đờng thân khai không có điểm no nằm trong vòng cơ sở - Pháp tuyến của đờng thân khai l tiếp tuyến của vòng tròn cơ sở v ngợc lại - Các đờng thân khai của cùng một vòng tròn cơ sở l những đờng cong cách đều v KKi = cung MMi; - Tâm cong của đờng thân khai tại K nằm trên vòng tròn cơ sở v K = NK Các thông số cơ bản của bánh răng - Số... khớp của cặp bánh răng trụ tròn răng thẳng giống nh bánh răng phẳng với sự thay thế các yếu tố điểm đờng v đờng mặt Mặt răng của bánh răng trụ tròn răng thẳng l mặt trụ thân khai do đờng thẳng KK thuộc mặt phẳng tiếp diện chung N của hai mặt trụ cơ sở v song song với trục quay của chúng vạch nên khi lần lợt lăn N không trợt trên các mặt trụ cơ sở ny Đờng ăn khớp của cặp mặt răng song song với trục quay... trình hình thnh mặt răng nghiêng với tiếp diện giữa N v mặt trụ cơ sở, mặt răng đối tiếp sẽ l mặt xoắn ốc thân khai Tính chất: - Tiếp diện của mặt trụ cơ sở l pháp diện của mặt xoắn ốc thân khai v ngợc lại; - Giao tuyến giữa mặt phẳng vuông góc với trục quay v mặt xoắn ốc thân khai l đờng thân khai của vòng tròn; - Đòng răng trên mặt trụ cơ sở l đờng xoắn ốc trụ tròn có góc nghiêng (góc xoắn) o - Đờng... c Tơng tự có thể viết quan hệ n2 n2 nc 0 Z3 c = ( 1) vận tốc giữa hai bánh răng i23 = c = n3 n3 nc Z '2 trong hệ v cần C 4.4 ứng dụng của hệ bánh răng vi sai Hệ bánh răng đợc ứng dụng trong cơ cấu cộng, cơ cấu bện cáp v điển hình nhất l trong hộp vi sai ô tô N T ON OT Khi ô tô chạy trên đoạn đờng cong thì khoảng đờng chạy của bánh ngoi di hơn bánh trong nên nN > nT sử dụng hệ vi sai (W=2) n4 nc... Cặp bánh răng thân khai phẳng Khi b1 v b2 l các biên dạng thân khai Theo tính chất của đờng thân khai, pháp tuyến nn tại K sẽ tiếp tuyến với 2 vòng tròn cơ sở bán kính R01 = O1N1 v R02 = O2N2 Dễ dng thấy pháp tuyến nn tại K sẽ cắt O1O2 tại điểm P cố định n O1 b2 t L n N1 b1 K P t N2 O2 - Đờng ăn khớp của cặp bánh răng thân khai l đờng thẳng tiếp tuyến chung với hai vòng tròn cơ sở - Góc ăn khớp của...2.2.2 Xác định tỷ số truyền giữa các khâu trong cơ cấu sử dụng phơng 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 l giao điểm giữa đờng tâm của hai khâu còn lại Chứng minh: - KS chuyển động tơng đối giữa khâu... răng thờng phẳng Tỷ số truyền: n1 n1 n2 n3 n4 nn 1 i1n = = nn n2 n3 n4 n5 nn n1 Z 2 Z 3 Z 4 Z 5 Z n = i1n = Z Z ' Z ' Z ' Z ' nn 1 2 3 4 n 1 i1n = Z Z Z Z n1 k Z = ( 1) 2 3 4 5 n nn Z1 Z '2 Z '3 Z '4 Z 'n 1 4.2.2 Hệ bánh răng thờng không gian Với hệ bánh răng thờng không gian ta chỉ xác định đợc trị tuyệt đối của tỷ số truyền giống nh công thức của hệ thờng phẳng Chiều . loại 3 (nhóm có khâu cơ sở khâu có 3 thnh phần khớp động) Xếp loại cơ cấu - Cơ cấu không chứa một nhóm tĩnh định nol cơ cấu loại 1. - Cơ cấu có chứa từ một. 1 2. Cơ cấu b ố nkh â uph ẳ ng 2.1. Khái niệm - Cơ cấu phẳng ton khớp thấp có 4 khâu gọi l cơ cấu 4 khâu phẳng. Nếu các khớp đều l khớp bản lề loại 5 thì cơ