Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 1 - ĐH Giao thông Vận Tải

Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 1 Phân tích cấu trúc cơ cấu cung cấp cho người học những kiến thức như: Nội dung và mục đích phân tích cấu trúc cơ cấu; Các khái niệm và định nghĩa cơ bản; Bậc tư do của cơ cấu; Nguyên lý hình thành và phân tích cấu trúc cơ cấu;...Mời các bạn cùng tham khảo!

ƯỜ Ô Ậ Ả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

Khoa Cơ Khí-Bộ môn Kỹ thuật máy

-&&&&& -NGUYÊN LÝ MÁY

CHƯƠNG I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu

1 10/01/2011

Phân loại cơ cấu theo đặc tr−ng cấu trúc

„ Phân loại cơ cấu theo đặc tr−ng cấu trúc

„ Nghiên cứu nguyên lý tạo thμnh cơ cấu

„ Xây dựng l−ợc đồ cơ cấu

„ Xây dựng l−ợc đồ cơ cấu

2 10/01/2011

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

„ Mục đớch

„ Biết nguyên lý hỡnh thμnh vμ khả năng chuyển độngcủa cơ cấu từ đó xác định được tính công nghệ vμ khảnăng sử dụng của cơ cấu

„ Vỡ các tính chất động học vμ động lực học của cơ cấuộ g ọ ộ g ự ọ

vμ máy phụ thuộc vμo cấu trúc của chúng nên từ đó

ta chọn được phương pháp nghiên cứu động học vμ

động lực học đối với từng loại cơ cấu, máy một cáchhợp lý

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

1.2 Các khái niệm vμ định nghĩa cơ bản ệ ị g

„ Khâu vμ chi tiết máy

„ Chi tiết máy: lμ một bộ phân không thể tách rời của máy Bất

cứ cơ cấu hay máy nμo cũng đều do nhiều chi tiết máy ghép thμnh Các chi tiết máy trong cơ cấu hoặc máy được nối động hoặc nối cứng với nhau

hoặc nối cứng với nhau.

„ Khâu: Máy gồm nhiều bộ phận có chuyển động tương đối với

nhau Mỗi bộ phận chuyển động riêng biệt nμy của máy gọi lμ một khâu Khâu có thể lμ một chi tiết máy hoặc nhiều chi tiết máy ghép cứng lại với nhau

4 10/01/2011

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

„ Khớp động vμ phân loại khớp động

„ Khớp động: lμ một liên kết động của 2 khâu Hay nói

cách khác hai khâu nối với nhau có khả năng chuyển

động tương đối đối với nhau tạo thμnh khớp động

„ Thμnh phần của khớp động: lμ điểm, đường, mặt mμ p p ộ g g ặtheo đó hai khâu tiếp xúc nhau Tính chất chuyển độngcủa các khâu tạo thμnh khớp phụ thuộc vμo thμnh phầncủa khớp động

5 10/01/2011

10/01/2011

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

Phân loại theo đặc điểm tiếp xúc của thμnh phần khớp ạ ặ p p p

„ Khớp loại thấp: lμ khớp có thμnh phần tiếp xúc của các

khâu tạo thμnh khớp lμ mặt Ưu điểm của các loại khớp thấpạ p ặ ạ p p

lμ khả năng chịu vμ truyền tải lớn, lâu mòn hơn các khớploại cao Khớp loại thấp có tính thuận nghịchp p g

„ Khớp loại cao: lμ khớp có thμnh phần tiếp xúc của các

khâu tạo thμnh khớp lμ điểm vμ đườngạ p g Ưu điểm của cáckhớp loại cao lμ dễ dμng thực hiện các chuyển động phứctạp với kết cấu đơn giản hơn cơ cấu toμn khớp loại thấp

7

Khớp loại cao không có tính thuận nghịch

10/01/2011

2 2

8

Quy ước một số khớp động thường gặp

10/01/2011

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

Chuỗi động ộ g

Chuỗi động lμ hệ thống các khâu đ−ợc nối với nhau bằng

các khớp động Chuỗi động lμ cơ sở của bất cứ cơ cấu hoặc

á μ

máy nμo

Chuỗi động đơn giản lμ chuỗi động

có tất cả các khâu tham gia không 1

2

có trong thμnh phần của nó ít nhất

một khâu tham gia hơn 2 khớp động C

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

„ Chuỗi động phẳng vμ không gian ộ g p g g g

„ Chuỗi động phẳng: lμ chuỗi động mμ các điểm thuộc tất cả các

khâu của chuỗi chuyển động trong cùng một mặt phẳng hoặc trong

các mặt phẳng song song nhau

„ Chuỗi động không gian: lμ chuỗi động mμ có các điểm thuộc các

khâu của chuỗi vạch nên các quỹ đạo lμ các đường cong nằm trong các mặt phẳng không song song với nhau

2

z

C B

3 2

4

3 1

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

„ Cơ cấu

„ Cơ cấu lμ chuỗi động có 1 khâu được chọn lμm giá vμ

các khâu còn lại lμ các khâu có quy luật hoμn toμn xácạ q y ậ

định trong hệ quy chiếu đã chọn

„ Khâu của cơ cấu có quy luật chuyển động biết trước gọi

lμ khâu dẫn Các khâu động còn lại của cơ cấu gọi lμ

phụ thuộc vμo quy luật chuyển động của khâu dẫn vμcấu trúc của cơ cấu

12 10/01/2011

W0: Bậc tự do tổng cộng của tất cả các khâu động nếu để rời

W0: ậc tự do tổ g cộ g của tất cả các âu độ g ếu để ờ

R: Số rμng buộc của tất cả các khớp động trong cơ cấu

n: Số khõu động

p k : lμ số khớp loại k

14 10/01/2011

S S'

B 1

không làm thay đổi vị trí của các khâu

khác trong cơ cấu Đây chính là BTD

4

hưởng đến chuyển động của

cơ cấu mà chỉ làm cơ cấu vững chắc thêm

D A

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

1.4 Nguyên lý g y ý hỡnh thμnh vμ phân tích cấu trúc cơ cấu p

ƒ Nguyên lý hỡnh thμnh cơ cấu:

“Bất cứ cơ cấu nμo cũng đều có thể hỡnh thμnh bằng cách nối g g

lần l−ợt các nhóm chuỗi có bậc tự do bằng 0 với (các) khâu dẫn

n phải lμ bội số của 2 vμ p lμ bội số của 3

n phải lμ bội số của 2 vμ p t lμ bội số của 3

Loại của nhóm tĩnh định đ−ợc xác định theo loại

cao nhất của đa giác khép kín có trong nhóm đó

22 10/01/2011

2 1

D

3

A

2 1

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

ƒ Thay thế khớp cao bằng khớp thấp y p g p p

ƒ Điều kiện 1: Số BTD của cơ cấu trước vμ sau khi thaykhông đổi

I Phân tích cấu trúc cơ cấu

ƒ Phân tích cấu trúc cơ cấu

Thực hiện theo cỏc bước sau:

ƒ Loại bỏ các rμng buộc thừa vμ BTD thừa nếu cóạ g ộ

ƒ Thay khớp loại cao thμnh chuỗi động gồm 1 khâu vμ 2khớp thấpp p

ƒ Tính BTD của cơ cấu để xác định số khâu dẫn

ƒ Chọn khâu dẫn hoặc giá sao cho cơ cấu có hạng bé nhấtọ ặ g ạ g

ƒ Tách khỏi cơ cấu các nhóm tĩnh định với chú ý loại củanhóm tĩnh định lμ nhỏ nhất có thể Việc tách nhóm tiếp

25

tục cho đến khi còn lại (các) khâu dẫn với giá

10/01/2011

D

F A

G D

26 10/01/2011

1

2 3

G E

3

Bướ 1 L i bỏ á μ b ộ thừ μ BTD thừ

Bước 1: Loại bỏ các rμng buộc thừa vμ BTD thừa

Bước 2: Thay khớp loại cao thμnh chuỗi động gồm

một khâu vμ 2 khớp thấp

27

một khâu vμ 2 khớp thấp

10/01/2011

G D

1

5

8 2

4

G E

3

II(7,8) I(0 1) II(6 5)

Ta thu được cấu trúc của

cơ cấu có dạng như sau:

10/01/2011