Bài giảng Cơ học ứng dụng - Chương 5: Cơ cấu phẳng
Ch¬ng 5:
C c u ph ng
1. Kh i ni m c b n vÒ c c u
1.1. BËc tù do cña kh©u
- Chi tiÕt m¸y (tiÕt m¸y) lµ phÇn tö cÊu t¹o hoµn chØnh cña
m¸y ®îc chÕ t¹o ra kh«ng kÌm theo mét nguyªn c«ng l¾p
r¸p nµo.
- Trong m¸y vµ c¬ cÊu cã nh÷ng bé phËn chuyÓn ®éng t¬ng
®èi ®èi víi nhau gäi lµ kh©u. Kh©u cã thÓ gåm mét hoÆc
nhiÒu tiÕt m¸y ghÐp cøng víi nhau t¹o thµnh.
- M« h×nh kh©u lµ m« h×nh vËt r¾n tuyÖt ®èi.
- KÝch thíc cña kh©u kh«ng cã giíi h¹n trong kh«ng gian.
XÐt hai kh©u A vµ B ®Ó rêi nhau trong kh«ng gian.
- Chän B lµm hÖ quy chiÕu vµ g¾n vµo B mét hÖ trôc to¹ ®é
0xyz th× A cã 6 kh¶ n¨ng chuyÓn ®éng ®éc lËp so víi B (Tx,
Ty, Tz, Qx, Qy, Qz). Ta nãi A cã 6 bËc tù do so víi B.
- Chän A lµm hÖ quy chiÕu, B còng cã 6 kh¶ n¨ng chuyÓn
®éng ®éc lËp so víi A.
- S¬ ®å x¸c ®Þnh bËc tù do kh©u
z
Tz
Qx
Qz
Tx
A
x
0
Ty
B
Qy
- B cã 6 bËc tù do t¬ng ®èi so yvíi A.
- Hai kh©u ®Ó rêi trong mÆt ph¼ng tån t¹i 3 bËc tù do t¬ng ®èi.
1.2. Khíp ®éng
- C¸c kh©u ®Ó rêi trong kh«ng gian hoÆc mÆt ph¼ng sÏ cã kh¶
n¨ng chuyÓn ®éng hoµn toµn ®éc lËp ®èi víi nhau kh«ng
thÓ t¹o thµnh c¬ cÊu m¸y. V× thÕ ngêi ta ph¶i gi¶m bít sè
bËc tù do t¬ng ®èi gi÷a chóng b»ng c¸ch cho chóng tiÕp
xóc víi nhau theo mét quy c¸ch nhÊt ®Þnh. Nèi ®éng gi÷a
hai kh©u lµ gi÷ cho hai kh©u tiÕp xóc víi nhau theo mét quy
c¸ch nµo ®ã.
Ph©n lo i kh p ® ng
B
A
B
Khíp b¶n lÒ lo¹i 5
Khíp
tÞnh tiÕn lo¹i 5
A
B
B
A
K
A
A
B
Khíp cao lo¹i 4
1.3. Chuçi ®éng vµ c¬ cÊu
- NhiÒu kh©u nèi ®éng víi nhau t¹o thµnh mét chuçi ®éng.
- Chuçi ®éng ph¼ng vµ kh«ng gian.
- Mét chuçi ®éng cã mét kh©u cè ®Þnh cßn c¸c kh©u kh¸c
chuyÓn ®éng theo quy luËt x¸c ®Þnh gäi lµ c¬ cÊu. Thêng c¬
cÊu lµ mét chuçi ®éng kÝn.
- Kh©u cè ®Þnh trong c¬ cÊu gäi lµ gi¸.
1.4. BËc tù do c¬ cÊu ph¼ng
- BËc tù do cña c¬ cÊu lµ sè th«ng sè ®éc lËp cÇn thiÕt
®Ó x¸c ®Þnh hoµn toµn vÞ trÝ cña c¬ cÊu.
- VÝ dô:
C
- Cho tríc lîc ®å c¬ cÊu, sè kh©u,
B
khíp, lo¹i khíp.
TÝnh sè bËc tù do cña c¬ cÊu W.
1
A
D
W = Wo - R
Wo lµ tæng sè bËc tù do cña c¸c kh©u ®Ó rêi so víi gi¸.
R lµ tæng sè rµng buéc g©y ra bëi c¸c khíp ®éng cã
trong c¬ cÊu.
Wo = 3n
n lµ tæng sè kh©u ®éng
R = 2p5 + P4
P5 vµ P4 lµ tæng sè khíp lo¹i 5 vµ
4 cã trong c¬ cÊu
W = 3n – (2P5 + P4)
❖ VÝ dô:
- TÝnh sè bËc tù do cña c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng trªn h×nh.
n = ?; P5 = ? P4 = ?
1.5. XÕp lo¹i c¬ cÊu
- Mét c¬ cÊu gåm mét hay nhiÒu kh©u dÉn, nèi víi gi¸ vµ víi
mét sè nhãm tÜnh ®Þnh (nhãm cã bËc tù do b»ng 0)
- XÐt c¬ cÊu toµn khíp thÊp
Nhãm tÜnh ®Þnh
- Cã sè kh©u khíp tho¶ m·n: 3n – 2P5 = 0
- Nhãm tèi gi¶n
- Khi cè ®Þnh c¸c khíp chê cña nhãm 1 dµn tÜnh ®Þnh
XÕp lo¹i nhãm
❖TËp hîp c¸c nhãm kh«ng chøa mét chuçi ®éng kÝn nµo
- Nhãm lo¹i 2 (2 kh©u 3 khíp) ABC
- Nhãm lo¹i 3 (nhãm cã kh©u c¬ së – kh©u cã 3 thµnh phÇn
khíp ®éng)
XÕp lo¹i c¬ cÊu
- C¬ cÊu kh«ng chøa mét nhãm tÜnh ®Þnh nµo lµ c¬ cÊu lo¹i 1.
- C¬ cÊu cã chøa tõ mét nhãm tÜnh ®Þnh trë lªn, lo¹i c¬ cÊu lµ
lo¹i cña nhãm tÜnh ®Þnh cao nhÊt cã trong c¬ cÊu.
- Nhãm Atxua lo¹i 2 vµ lo¹i 3
B
A
C
- VÝ dô xÕp lo¹i c¬ cÊu ph¼ng
A
1
2
D
O
B
Nhãm lo¹i 2:
(4-5), (2-3)
Kh©u dÉn 1
5
3
4
C
A
1
2
D
O
B
5
3
4
C
2. C c u b n kh©u ph ng
2.1. Kh¸i niÖm
- C¬ cÊu ph¼ng toµn khíp thÊp cã 4 kh©u gäi lµ c¬ cÊu 4 kh©u
ph¼ng. NÕu c¸c khíp ®Òu lµ khíp b¶n lÒ lo¹i 5 th× c¬ cÊu gäi
lµ c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng.
- Trong c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng: kh©u ®èi diÖn víi gi¸ gäi
lµ thanh truyÒn, hai kh©u nèi gi¸ cßn l¹i nÕu quay ®îc toµn
vßng gäi lµ tay quay, nÕu kh«ng gäi lµ thanh l¾c.
- Tû sè truyÒn gi÷a hai kh©u ®éng trong c¬ cÊu j vµ k lµ:
ijk= j/k.
- Tû sè truyÒn cña c¬ cÊu lµ tû sè truyÒn gi÷a kh©u dÉn vµ
kh©u bÞ dÉn nèi gi¸ cña c¬ cÊu ®ã (dÊu).
2.2. Quan hÖ ®éng häc gi÷a c¸c kh©u trong c¬ cÊu
2.2.1. Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu ph¼ng sö dông pp vÏ
2.2.1.1. Néi dung bµi to¸n
- Bµi to¸n chuyÓn vÞ
- Bµi to¸n vËn tèc
- Bµi to¸n gia tèc
Ho ® chuy n v c a c c u 4 kh©u b n lÒ ph ng
Ho
gia t c
E
C
2
B
3
nc3
1
c’2c’3
1
ne2c2
1
A
D
b’1b’2
e’2
nc2b2
b1b2
ne2b2
⊥EB
Ho
vËn t c
P
e2
⊥EC
⊥EB
c3c2
⊥BC
⊥EC
⊥BC
2.2.2. X¸c ®Þnh tû sè truyÒn gi÷a c¸c kh©u trong c¬ cÊu sö
dông ph¬ng ph¸p t©m quay tøc thêi
2.2.2.1. §Þnh lý Kennedy
- Trong chuçi ®éng 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng, t©m vËn tèc tøc thêi
gi÷a hai kh©u kh«ng kÒ nhau lµ giao ®iÓm gi÷a ®êng t©m
cña hai kh©u cßn l¹i.
❖Chøng minh:
- KS chuyÓn ®éng t¬ng ®èi
gi÷a kh©u 2 vµ 4.
V =VB2 ⊥ AB
B1
VC3 =VC2 ⊥ CD
P24 lµ t©m vËn tèc tøc thêi…
§æi kh©u 3 lµm gi¸ t¬ng tù
P13 lµ t©m vËn tèc tøc thêi…
2.2.2.2. §Þnh lý Williss
- Trong c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng, ®êng t©m thanh truyÒn
chia ®êng t©m gi¸ lµm hai ®o¹n th¼ng tû lÖ nghÞch víi vËn
tèc gãc cña hai kh©u n«i gi¸.
❖ C¸c ®Æc ®iÓm truyÒn ®éng
- i13 lµ ®¹i lîng biÕn thiªn phô thuéc vÞ trÝ kh©u dÉn;
- i13 > 0 nÕu P chia ngoµi ®o¹n AD vµ ngîc l¹i;
- Gãc l¾c hay hµnh tr×nh cña thanh l¾c;
d 180 +
- HÖ sè vÒ nhanh cña c¬ cÊu:
- c¬ cÊu h×nh b×nh hµnh K = 1.
K = =
1
v 180 −
2.3. Mét sè d¹ng biÕn thÓ cña c¬ cÊu 4 kh©u ph¼ng
2.3.1. C¬ cÊu tay quay con trît
2.3.2. C¬ cÊu Cu lit
1 PD
i13 = =
3 PA
- T©m vËn tèc tøc thêi P13.
- Tû sè truyÒn
- HÖ sè vÒ nhanh:
d 180+
k = =
v 180−
- §iÒu kiÖn quay toµn vßng: Kh©u 1 lu«n quay toµn vßng,
kh©u 3 quay toµn vßng khi lAB lAD
3. C c u b nh r¨ng
3.1. C¸c kh¸i niÖm c¬ b¶n
Tải về để xem bản đầy đủ
40 trang
23140
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ học ứng dụng - Chương 5: Cơ cấu phẳng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_co_hoc_ung_dung_chuong_5_co_cau_phang.ppt
