BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ MÁY

Chi tiết máy: Máy hay cơ cấu có thể tháo rời ra thành nhiều bộ phận khác nhau, bộ phận không thể tháo rời ra được nữa gọi là chi tiết máy. Khâu: Trong cơ cấu và máy, tòan bộ những bộ phận có chuyển động tương đối so với bộ phận khác gọi là khâu Bậc tự do (btd) của khâu: Nối động: Để tạo thành cơ cấu, các khâu không thể rời nhau mà phải được liên kết với nhau theo một qui cách xác định nào đó, sao cho khi nối với nhau các khâu vẫn còn khả năng chuyển động tương đối  nối động các khâu

Trang 1

1.Các khái niệm cơ bản:

Chương 1: CẤU TẠO CƠ CẤU

1.1.Chi tiết máy và khâu:

Chi tiết máy:

Máy hay cơ cấu có thể tháo rời ra thành nhiều bộ phận khác nhau, bộ phận không thể tháo rời ra được nữa gọi là chi tiết máy

Khâu:

Trong cơ cấu và máy, tòan bộ những bộ phận có chuyển động tương đối so với bộ phận khác gọi là khâu

Trang 2

Trang 3

Trang 4

1.2.Thành phần khớp động và khớp động:

Thành phần khớp động, khớp động:

ě Khi nối động, các khâu sẽ có thành phần tiếp xúc nhau

Tòan bộ chổ tiếp xúc giữa hai khâu gọi là một thành phần khớp động

ě Hai thành phần khớp động trong một ghép nối động hai

khâu hình thành nên một khớp động

Trang 5

ě Theo đặc điểm tiếp xúc:

• Khớp loại cao: thành phần khớp động là tiếp xúc điểm

hay đường

• Khớp loại thấp: thành phần khớp động là tiếp xúc mặt

Trang 6

1.2.Thành phần khớp động và khớp động:

Trang 7

1.3 Lược đồ:

Khớp cầu Khớp cầu có chốtKhớp tịnh tiến

Khớp bản lềKhớp ren vít

Khớp cao phẳng (khớp bánh răng, khớp cơ cấu cam)

Trang 8

Trang 9

2.Bậc tự do của cơ cấu:

2.1.Định nghĩa :

Bậc tự do (btd) của cơ cấu là số thông số độc lập cần

thiết để xác định hòan tòan vị trí của cơ cấu, nó cũng là số khả năng chuyển động tương đối độc lập của cơ cấu đó

2.2.Tính bậc tự do của cơ cấu không gian:

W = W 0 – R

• W0 – bậc tự do tổng cộng của các khâu động nếu để rời

• R – số ràng buộc của tất cả khớp động trong cơ cấu

• W – bậc tự do của cơ cấu

Trang 10

ě Số bậc tự do trong cơ cấu:

Một khâu để rời trong không gian có 6 btd  btd tổng cộng của n

khâu động là W0 = 6n

5 1

k k

=

= ∑

Oy

xz

ě Số ràng buộc chứa trong cơ cấu:

Khớp lọai k hạn chế k bậc tự do

Nếu gọi Pk là khớp lọai k chứa trong

cơ cấu  tổng các ràng buộc do Pk

khớp lọai k gây nên là K.Pk Do đó:

Trang 11

2.2.Tính bậc tự do của cơ cấu không gian: Xét cơ

cấu 4 khâu bản lề như hình vẽ.

– Ràng buộc trực tiếp: ràng buộc giữa hai khâu do khớp

nối trực tiếp giữa hai khâu tạo ra

– Ràng buộc gián tiếp: ràng buộc giữa hai khâu thông

T T OY

OZ

Q OX

Y

ω11

2

3 4

ω3X Z

Y

– Ràng buộc trùng:

Trang 12

3 ràng buộc trùng Ràng buộc trùng chỉ xảy ra ở cơ cấu

Trang 13

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu 4 khâu bản lề như hình vẽ?

Trang 14

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu bàn tay máy?

• n= 5

• Pk=P5

• K = 5

 W = 6x5 – 5x5 = 5 btd

Trang 15

2.3.Bậc tự do của cơ cấu phẳng:

ě Số bậc tự do trong cơ cấu: 1 khâu để rời có 3 btd  số btd

tổng cộng của n khâu động: W0 = 3n

ě Số ràng buộc chứa trong cơ cấu: Cơ cấu phẳng có hai lọai

khớp

• Khớp lọai 4 chứa 1 ràng buộc.

• Khớp lọai 5 chứa 2 ràng buộc

Tổng số ràng buộc trong cơ cấu:

R = 1.P4 + 2.P5

⇒ W=3.n-(2.P5+P4)

Trang 16

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu 4 khâu bản lề như hình vẽ:

• n = 3

• P5 = 4

• P4 = 0

⇒ W = 3.3 – (2.4 + 0) = 1 btd

Trang 17

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu chêm như hình vẽ:

Trang 18

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu chêm như hình vẽ:

Trên thực tế cơ cấu này làm

việc được  điều này có gì mâu

thuẫn không ?

Trang 19

Trang 20

Trên thực tế cơ cấu này

làm việc được  điều này

có gì mâu thuẫn không ?

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu hình bình hành?

Trang 21

Trang 22

ě Gọi Rth là số ràng buộc thừa có trong cơ cấu, btd của cơ cấu phẳng:

W = 3n – (2.P5 + P4 - Rth)

ě Trong cơ cấu hình bình hành ở trên:

Rth = 1

⇒ W = 3.4 – (2.6 + 0 - 1) = 1 btd

Trang 23

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu cam như hình vẽ ( Cần cam

chuyển động độc lập  điều này

có gì mâu thuẫn không ?

Trang 24

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu cam như hình vẽ ( Cần cam

có con bánh xe)?

• Gọi Wth là bậc tự do thừa

⇒ W = 3.n – (2.P5 + P4) – WthVới cơ cấu cam hình bên thì Wth = 1 ⇒ W = 3.3 – (2.3 + 1) – 1 = 1 btd

Trang 25

2.4.Qua các ví dụ ở trên, ta thấy:

ě Công thức tổng quát để tính bậc tự do của cơ cấu trong không gian là:

W = 6.n – (∑K.P k - R tr – R th ) – W th

ě Công thức tổng quát để tính bậc tự do của cơ cấu trong mặt phẳng là:

W = 3.n – (2.P 5 + P 4 – R tr – R th ) – W th

Trang 26

2.5.Ý nghĩa của bậc tự do – Khâu dẫn và khâu bị dẫn:

3.Nhóm tĩnh định:

3.1.Nguyên lý tạo thành cơ cấu:

Một cơ cấu có W btd là cơ cấu được tạo thành bởi W khâu dẫn và những nhóm có btd bằng zero

W = W + 0 + … + 0

Khâu dẫn

nhóm có btd = 0

Trang 27

Trang 28

3.Nhóm tĩnh định:

3.3.Nguyên tắc tách nhóm tĩnh định:

ě Chọn trước khâu dẫn và giá

ě Sau khi tách nhóm, phần còn lại phải là một cơ cấu hòan chỉnh hoặc khâu dẫn

ě Tách những nhóm ở xa khâu dẫn trước rồi dần đến

Trang 29

Trang 30

4.Thay thế khớp loại cao bằng khớp loại thấp:

– Trong cơ cấu phẳng, có các khớp loại 4 Để tách nhóm tĩnh định phải thay thế khớp loại 4 bằng các khớp loại 5.– Thay thế khớp loại cao bằng khớp loại thấp phải đảm bảo:

• Bậc tự do của cơ cấu không đổi

• Qui luật chuyển động không đổi

– Nguyên tắc: dùng một khâu 2 khớp bản lề thay thế cho một khớp loại 4

Trang 31

Trang 32

Trang 33

Trang 34

5.Các ví dụ:

Ví dụ 4:

Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu bơm oxy

Trang 35

Trang 36

Trang 37

Ví dụ 7:

Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu nâng thùng hạt giống

Trang 38

Ví dụ 8:

Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu cắt kẹo tự động

Trang 39

Ví dụ 9:

Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu bơm oxy

Trang 40

Ví dụ 10:

Tính bậc tự do và xếp loại cơ cấu chuyển động theo quỹ đạo cho trước

Trang 41

ě Vận tốc và gia tốc là những thông số cần thiết phản ánh chât lượng làm việc của máy.

Trang 42

Phương pháp đồ thị, phương pháp họa đồ vector:

Trang 43

1.Đại cương:

Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU

Nhược điểm:

• Thiếu chính xác do sai số dựng hình, sai số đọc…

• Phương pháp đồ thị, kết quả cho quan hệ giữa một đại lượng động học theo một thông số nhất định thường là khâu dẫn

• Phương pháp họa đồ vector, kết quả không liên tục, chỉ

ở các điểm rời rạc

1.3 Phương pháp:

Phương pháp đồ thị, phương pháp họa đồ vector:

Trang 45

2.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp giải tích:

- Xét cơ cấu tay quay – con trượt lệch tâm có vị trí đang xét như hình vẽ Cho: lAB, lBC, ω1 là hằng số và độ lệch tâm

e Xác định: xC, νC, aC ?

Trang 46

Trang 47

Trang 48

3.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp đồ thị:

φ1

φ3

1 1

ϕ

1 3

ϕ

2 1

ϕ

2 3

ϕ

3 1

ϕ

3 3

3

ϕ

4 1

Trang 49

4.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp họa đồ vector:

Ôn lại một số kiến thức đại số vector

Trang 50

4.Phân tích động học cơ cấu phẳng bằng phương pháp họa đồ vector :

ě Định lý liên hệ vận tốc

• Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang

chuyển động song phẳng tương đối đối với nhau

Trang 51

Trang 52

Trang 53

ě Điều kiện để giải một phương trình vector:

Trang 54

1 Trong cơ cấu phẳng, cho cơ cấu tay quay – con trượt như hình vẽ Biết lAB = 2m; ω1 = 0,2 s-1 Vẽ họa đồ vận tốc, gia tốc và tính vc; ac?

C B

Trang 55

C B

A

2

l

Trang 56

C B

B c

v

Trang 57

1 Trong cơ cấu phẳng, cho cơ cấu tay quay – con trượt như hình vẽ Biết lAB = 2m; ω1 = 0,2s-1 Vẽ họa đồ vận tốc, gia tốc và tính vc; ac?

C B

Trang 58

C B

Trang 59

C B

Trang 60

2 Cho cơ cấu tay quay – con trượt như hình vẽ Biết

ωAB=10(rad/s), AB=0,5m Vẽ họa đồ vận tốc và gia tốc Tính vC, aC?

A

B

C

ω

Trang 61

3 Tính vận tốc và gia tốc điểm F trong cơ cấu sàn lắc như hình vẽ Biết AB và CE ở vị trí thẳng đướng; BC và EF nằm ngang; ω=20(rad/s); AB=CD=DE=0,5m;

Trang 62

4 Cho cơ cấu phẳng như hình vẽ Biết ω1=0,2 (s-1) Vẽ họa

đồ vận tốc, gia tốc Tính giá trị vận tốc và gia tốc của điểm

3

Trang 64

2 Bài toán gia tốc:

2 1 1

1 2

n

AB B

2

n

CB B

3 / CB B

Trang 67

Giải:

2 Bài toán gia tốc:

Lưu ý: Có thể đo - vẽ theo tỉ lệ xích µ

3 3

Trang 68

5 Vẽ họa đồ vận tốc và gia tốc, tính giá trị vận tốc và gia tốc góc điểm B thuộc khâu 3 của cơ cấu phẳng như hình

vẽ Biết AB = BC = CA = 1,5m; khâu 1 quay đều với

Trang 69

1.Các lọai lực tác dụng lên cơ cấu:

Chương 3: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PHẲNG

• Để giải quyết bài tóan hệ lực không cân bằng → dùng nguyên lý D’Alambert

Trang 70

1.Các lọai lực tác dụng lên cơ cấu:

ms F

Trang 71

2.Điều kiện tĩnh định của bài toán xác định áp lực khớp động:

ě Để tính phản lực khớp động → tách cơ cấu thành các

chuỗi động hở, trên đó phản lực ở các khớp chờ là ngọai

lực: viết các phương trình lực cho chuỗi

ě Muốn giải các bài tóan áp lực khớp động:

• Số phương trình lập được = số ẩn chứa trong các phương trình Đây là điều kiện tĩnh định của bài tóan

• Giả sử tách từ cơ cấu ra một chuỗi động n khâu, pk khớp lọai k

Trang 72

2.Điều kiện tĩnh định của bài toán xác định áp lực khớp động:

– Số phương trình lập được: 6n phương trình

– Số ẩn chứa trong chuỗi động: phụ thuộc vào số lượng và

loại khớp động

– Số phương trình lực lập được = số ẩn chứa trong các

phương trình

5 1

Trang 73

3.Bài toán xác định áp lực khớp động:

3.1Các bước xác định áp lực khớp động:

ě Tách nhóm tĩnh định

ě Tách các khâu trong nhóm tĩnh định

ě Đặt các áp lực khớp động và các ngọai lực lên khâu

ě Viết các phương trình cân bằng lực cho từng khâu

ě Giải các phương trình viết cho các khâu thuộc một nhóm tĩnh định

ě Giải cho các nhóm ở xa khâu dẫn trước (ngược lại với bài tóan động học)

ě Với cơ cấu phẳng, một khâu viết được 3 phương trình

Trang 74

3.Bài toán xác định áp lực khớp động:

Các bước xác định áp lực khớp động:

Hay

ě Các phương trình lực trên có thể được giải bằng các

phương pháp đã biết: phương pháp giải tích vector, phương pháp họa đồ vector (đa giác lực) …

ě Giải các phương trình lực của cùng một nhóm

Trang 75

Trang 76

Trang 77

Trang 78

Trang 79

3.Bài toán xác định áp lực khớp động

Ví dụ:

Viết phương trình cân bằng cho từng khâu:

– Khâu 3: Giả sử phản lực R3 đặt Cách tâm C đoạn x:

.

P h x

ur

3

h

Trang 80

.

P h M R

Trang 81

Trang 82

M P

Trang 83

NPi công suất của lực Pi

NMi công suất của môment Mi

Trang 84

Trang 85

Ví dụ 1:

Tính áp lực khớp động và moomen cân bằng trên khâu dẫn của cơ cấu tay quay con trượt như hình vẽ; Cho trước AB=BC/2=0,1m; P3=1000N; h3=0,058m

Trang 86

Trang 87

Ví dụ 3:

Tính những áp lực khớp động A, B, C, D và mômen cân bằng trên khâu dẫn của cơ cấu máy sàng như hình vẽ Cho trước: AB=BC/2=CD/2=DE=0,1m; ϕ=45o; P5=1000N

Trang 88

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	3,56 MB