Tài liệu Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp pptx

HCM City Univ.. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien8.. CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP Theory of Machine 8.02 Planar Mechanism with Lower Pairs §1... of Technolo

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

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

§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

Theory of Machine 8.04 Planar Mechanism with Lower Pairs

§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)

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

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

- 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

Theory of Machine 8.06 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

⊥

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

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

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

- 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

Theory of Machine 8.08 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

- 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

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

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

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

- 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

Theory of Machine 8.10 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

- 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

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

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

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

- 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

Theory of Machine 8.12 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

- 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

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

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

Theory of Machine 8.14 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

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

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

1 Tỉ số truyề

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

3

1 13

13

13

ω

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

Theory of Machine 8.16 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

ω

i P

1

1

1

C

2

C

2

B

1

B

1

ω

B

C

d

ϕ

v

ϕ

3

ω θ

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

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

Theory of Machine 8.18 Planar Mechanism with Lower Pairs

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

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

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

B

2

l

2

l

θ

1

} { B1

13

P

} { B2

↑ D

∞

x x

1

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

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

Theory of Machine 8.20 Planar Mechanism with Lower Pairs

§4 Đặc điểm đ ng h c cơ cấ biế thể

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

ω

13

1lAP ω lCP

ω =

⇒

- Hệ số năng suất

ψ

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

B

ϕ

13

A

B

ϕ

13

§4 Đặc điểm đ ng h c cơ cấ biế thể

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