Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 8 - Nguyễn Tân Tiến

Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 8: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp với các kiến thức đại cương, cơ cấu bốn khâu bản lề và các biến thể, đặc điểm động học cơ cấu 4 khâu bản lề, đặc điểm động học cơ cấu biến thể.

Trang 1

HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien

8 CƠ CẤU PHẲNG

TOÀN KHỚP THẤP

Theory of Machine 8.02 Planar Mechanism with Lower Pairs

§1 Đại cương

- Cơ cấ phẳng toà khớp thấ là cơ cấ phẳng trong đ khớp đ ng giữa các khâu

là khớp thấ (khớp tịnh tiế loại 5 hay khớp b n lề)

- Được sử d ng nhiề trong thực tế k thuật

+ Cơ cấ culí d ng trong máy b o

+ Cơ cấ tay quay - con trượt d ng trong đ ng cơ n , máy é trục khủy, … + Cơ cấ 4 khâu b n lề d ng trong h thống giảm chấ củ xe đ p …

c

F r

A

C

B D E

F

1 ω

5 4 3 2 1 A

B

1

B

1

ω

Trang 2

§1 Đại cương

- Ưu điểm

+ Thành phầ tiế xúc là mặt nên á suất ti p xúc nhỏ

→ b n mòn và khả năng truyề lực cao

+ Chế tạ đơn giả và công nghệ gia công khớp thấ

tương đ i hoà h o → chế tạ và lắ rá d đ t đ

chính xác cao

+ Dễ d ng thay đ i kích thước đ ng củ cơ cấ b ng

cách điề chỉnh khoảng cách giữa các b n lề Việc

n y khó thực hiệ ở các cơ cấ với khớp cao

- Nhược điểm

+ Việc thiết kế các cơ cấ n y theo những điề kiệ

cho trước rất khó → khó thực hiệ chính xác b t k

quy luật chuyể đ ng cho trước n o

1 2 3

A

C

D B

§2 Cơ cấ b n khâu b n lề và các biế thể

1 Cơ cấ b n khâu b n lề (four bar linkage)

A

D

1

ω

3 ω

4

rocker - crank

- Cơ cấ có 4 khâu n i với nhau b ng 4 khớp b n lề + khâu 4 cố định: giá (frame)

+ khâu 2 đ i diệ với giá thanh truyề (coupler) + 2 khâu còn lại

quay được toà vòng: tay quay (crank) không quay được toà vòng: tay quay (rocker)

Trang 3

- Được d ng nhiề trong thực tế

+ khâu 1 quay, khâu 3 quay: cơ cấ hình bình h nh, …

+ khâu 1 quay, khâu 3 lắc: cơ cấ ba-tăng máy d t, …

+ khâu 1 lắc, khâu 3 lắc: cơ cấ đo vải, …

+ khâu 1 lắc, khâu 3 quay: cơ cấ b n đ p máy may, …

1 Cơ cấ b n khâu b n lề (four-bar linkage)

Theory of Machine

2 Các biế thể củ cơ cấ b n khâu b n lề

A

B

C

D

e

1 ω

A

B

C D

1 ω

cơ cấ tay quay - con trượt lệch tâm

cơ cấ tay quay - con trượt chính tâm

A

B

C

3 ω D

1 ω

↓

∞

- Xét cơ cấ 4 khâu b n lề cho khớp D lùi ra ∞ theo phương AD → cơ cấ tay quay - con trượt

⊥

Trang 4

- Từ cơ cấ tay quay - con trượt chính tâm, ổi khâu 1 làm giá → cơ cấ cu-lí

A

B

C

D

1

ω

A

C B

2

ω

D

1

⇒

Theory of Machine

- Từ cơ cấ tay quay - con trượt chính tâm, ổi khâu 2 làm giá → cơ cấ cu-lí

A

B

C

D

1

ω

C B

D

2

3

4

1 A

C

B

1

ω

D 1

2

Trang 5

- Từ cơ cấ cu-lí , cho khớp B lùi ra ∞ theo phương củ giá 1 → cơ cấ tang

⇒

A

C D B

↑

ϕ 1

A

C B

2

ω

D

1

Theory of Machine

- Từ cơ cấ cu-lí , cho khớp A lùi ra ∞ theo phương củ giá 1 → cơ cấ sin

⇒

A

C B

2

ω

D

1

B

C ϕ

A

↓

∞

1

A

B C

↓

∞

1

2 3 4

Trang 6

- Từ cơ cấ sin, đ i khâu 4 làm giá → cơ cấ ellipse

⇒

A

B C

↓

∞

1

2 3 4

B

2 3 4

A

↓

∞

Theory of Machine

- Từ cơ cấ sin, đ i khâu 2 làm giá → cơ cấ oldham

⇒

A

B C

↓

∞

1

2 3 4

B C

1

2 3 4

B C

1

2 3

4

Trang 7

B

C

D

1

2

ω

§3 Đặc điểm đ ng h c cơ cấ 4 khâu b n lề

1 Tỉ số truyề

- Tỉ số truyề giữa hai khâu tùy ý củ một cơ

cấ là tỉ số vậ tốc g c giữa hai khâu đ

3

1 13

ω

≡ i

- Tỉ số truyề củ cơ cấ là tỉ số truyề giữa khâu d n và khâu bị d n củ cơ cấ

- Trong cơ cấ 4 khâu b n lề

+ khâu d n 1 quay đ u với vậ tốc g c ω1

+ khâu 2 chuyể đ ng song phẳng với vậ tốc g c ω2

+ khâu bị d n 3 quay với vậ tốc g c ω3

3

2 23 2

1

ω

ω ω

i

Theory of Machine

1 Tỉ số truyề

- Định lý Kennedy: Trong cơ cấ 4 khâu b n lề tâm quay tức thời trong chuyể

đ ng tương đ i giữa hai khâu đ i diệ là giao điểm giữa hai đường tâm củ hai khâu còn lại

A

B

C

D

1

2

ω

13

P

24

P

13

13 13 13 13

3

1 13

AP DP

DP P AP P

l l l V l V

ω ω

- Định lý Willis: Trong cơ cấ b n khâu b n lề đường thanh truyề chia đường giá ra làm hai phầ tỉ ệ nghịch với vậ tốc củ hai khâu n i giá

Công thức trên được phát biể dưới d ng định lý sau

Trang 8

1 Tỉ số truyề

- Đặc điểm đ ng h c cơ cấ 4 khâu b n lề

3

1 13

13

ω

=

= AP

DP l

l i + Tỉ số truyề là một đ i lượng biế thiên phụ thuộc vị trí cơ cấ

+ P13chia ngoài đoạ AD → i13> 0 : ω1cùng chiề ω3

A

B

C

D

1

ω

13

P

3

ω

13

P

V

r

13

P

C

1

ω

13

P

V r

3

ω

P13chia trong đoạ AD → i13< 0 : ω1ngược chiề ω3

A

1

C

2

C

2

B

1

B

1

ω

B

C

3

ω

Theory of Machine

1 Tỉ số truyề

+ Khi tay quay AB và thanh truyề BC duỗi thẳng hay d p nhau, tức P13≡ A , khâu 3 đang ở vị trí biên và chuẩ bị đ i chiề quay

- Đặc điểm đ ng h c cơ cấ 4 khâu b n lề

+ Nế AB = CD , AD = BC : cơ cấ hình bình h nh

→ khâu d n và khâu bị d n quay cùng chiề và cùng vậ tốc

1 3

1 13

ω

i P

1

Trang 9

1

C

2

C

2

B

1

B

1

ω

B

C

d

ϕ

v

ϕ

3

ω θ

2 Hệ số năng suất

- Khâu d n có hai h nh trình + h nh trình đi ứng với g c ϕd

+ h nh trình về ứng với g c ϕv

+ thông thường ϕd≠ ϕv

- Xét cơ cấ 4 khâu b n lề như hình, ế chọ h nh trình về là h nh trình làm việc,

h nh trình đi là h nh trình chạy không

- Hệ số năng suất là tỉ số giữa thời gian làm việc và thời gian chạy không trong một chu k làm việc củ cơ cấ

- Hệ số năng suất d ng đ nh giá mức đ làm việc củ cơ cấ

- Hệ số năng suất phụ thuộc + kết cấ củ cơ cấ

+ chiề quay củ khâu d n ω1

+ chiề công nghệ củ khâu bị d n

A

B

C

D

1

ω

1

3

2 l

l −

2

l

3

2

B

2

l

3

l }

{ B1

}

{ B2

Theory of Machine

3 Điề kiệ quay toà vòng củ khâu n i giá

- Điề kiệ quay toà vòng củ khâu 1

+ Thá khớp B → xét quỹ t ch B1và B2

) , ( } { B =1 O A l1

|)

| , ( ) , ( } { B1 = O D l2+ l3 − O D l2− l3 + Khâu 1 quay toà vòng ⇔ { B ⊂1} { B2}







+

≥ +

−

≤

−

⇒

1 4 3 2

1 4 3

|

l l l l

→ Điề kiệ quay toà vòng củ khâu n i giá khâu n i giá quay được toà vòng khi và chỉ khi quỹ t ch củ n n m trong miề với củ thanh truyề kề với n

- Điề kiệ quay toà vòng củ khâu 3 → tương tự

Trang 10

B

2

l

2

l

θ

1

} { B1

13

P

} { B2

↑ D

∞

x x

1

∆

2

∆

§4 Đặc điểm đ ng h c cơ cấ biế thể

1 Cơ cấ tay quay – con trượt lệch tâm

- Tỉ số truyề

3 / 1 / 13

C

AP V

⇒ 13

1

ω

13

1 1 13

AP

C l V

⇒

- Hệ số năng suất

θ

−

+

0

180

180 k

- Điề kiệ quay toà vòng

} { } { B ⊂1 B2







≤ +

≤

−

⇒

2 1

2 1 l e l

l e l

2

1 e l

⇒

đk khâu 1 quay toà vòng

A

D

B

1

13

P

lv

ϕ

ck

ϕ

ψ

2

B

1

B / 2

C

∞

→

Theory of Machine

2 Cơ cấ cu-lí

3 / 1 / 13

- Tỉ số truyề : Tâm quay tức thời củ khâu 1 và 3 là giao điểm củ BC và AD

13 13

3

1 13

AP

CP l

l

⇒

ω

13

1lAP ω lCP

ω =

⇒

- Hệ số năng suất

ψ

−

+

0

180

180 k

} { } { B ⊂1 B2

⇒





 + Khâu 1

- Điề kiệ quay toà vòng

Để khâu 3 quay toà vòng, l1 ≥ l4

→ khâu 1 luôn quay được toà vòng + Khâu 3 → ?

) , ( } { B =1 O A l1

2

2} { B = R

l

l i

AP

DP

=

13 13

3

1

13 ω ω

Trang 11

B

ϕ

13

A

B

ϕ

13

3 Cơ cấ sin

- Tỉ số truyề : Tâm quay tức thời củ khâu 1 và 3 là giao điểm củ BC và AD

) ( D → ∞ ⇒ AD ⊥ xx 3

/ 1

- Hệ số năng suất: k = 1

- Điề kiệ quay toà vòng: Khâu 1 luôn quay được toà vòng

C

13

ω

13

1 3

1 13

AP l V

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	404,13 KB