Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 8: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp - Bùi Trọng Hiếu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
Chöông 8
CÔ CAÁU PHAÚNG TOAØN KHÔÙP THAÁP
8.1. ĐẠI CƢƠNG
- Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp laø cô caáu phaúng trong ñoù taát caû caùc khôùp ñoäng giöõa caùc khaâu
laø khôùp loại thaáp (khôùp tònh tieán loaïi 5 hay khôùp baûn leà).
- Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp đöôïc söû duïng roäng raõi trong thöïc teá kyõ thuaät. Ví duï: cô caáu
boán khaâu baûn leà trong maùy deät, cô caáu tay quay-con tröôït trong ñoäng cô noå, cô caáu Culit noái
vôùi cô caáu tay quay-con tröôït trong maùy baøo ngang, ... Caùc cô caáu khaùc coù theå coi laø daïng suy
bieán cuûa cô caáu boán khaâu baûn leà.
1. Cô caáu boán khaâu baûn leà vaø caùc bieáân theå cuûa noù
a. Cô caáu boán khaâu baûn leà
2
C
1
3
B
4
3
1
A
D
Hình 8.1
- Cô caáu boán khaâu baûn leà laø daïng cô baûn nhaát cuûa caùc cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp, coù löôïc
ñoà nhö hình 8.1:
Cô caáu coù 4 khaâu noái vôùi nhau baèng 4 khôùp baûn leà.
Khaâu 4 coá ñònh goïi laø giaù. Đường thẳng AD gọi là đường giá hay đường nối tâm.
Khaâu 1, 3 goïi là khâu nối giá. Khâu nối giá ñöôïc goïi laø caàn laéc neáu noù khoâng quay ñöôïc
toaøn voøng (chæ laéc qua laïi) hoaëc goïi laø tay quay neáu noù quay ñöôïc toaøn voøng.
Khaâu 2 goïi laø thanh truyeàn hay biên. Đường thẳng BC gọi là đường thanh truyền hay
đường tác dụng.
- Cô caáu boán khaâu baûn leà coù theå coù hai tay quay, hai caàn laéc hoaëc moät tay quay, moät caàn laéc.
Tay quay hay caàn laéc quay quanh moät ñieåm coá ñònh coøn thanh truyeàn coù chuyeån ñoäng song
phaúng. Nhö vaäy, cô caáu boán khaâu baûn leà coù theå bieán chuyeån ñoäng quay (toaøn voøng) thaønh
chuyeån ñoäng quay (toaøn voøng) hay thaønh chuyeån ñoäng laéc hoaëc ngöôïc laïi coù theå bieán chuyeån
ñoäng laéc thaønh chuyeån ñoäng quay (toaøn voøng) hay thaønh chuyeån ñoäng laéc.
- 115 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
- Cô caáu boán khaâu baûn leà ñöôïc duøng nhieàu trong thöïc teá. Ví dụ:
Khaâu 1 quay, khaâu 3 quay: cô caáu hình bình haønh daãn ñoäng baùnh xe löûa.
Khaâu 1 quay, khaâu 3 laéc: cô caáu ba-taêng maùy deät.
Khaâu 1 laéc, khaâu 3 quay: cô caáu baøn ñaïp maùy may.
Khaâu 1 laéc, khaâu 3 laéc: cô caáu xeáp vaûi.
b. Các cô caáu bieán theå cuûa cô caáu boán khaâu baûn leà
Xeùt cô caáu boán khaâu baûn leà nhö hình 8.2: khaâu 1 quay, khaâu 3 laéc. Khi khôùp
D
luøi ra xa
(lCD ) , khaâu 3 seõ chuyeån ñoäng tònh tieán qua laïi theo phöông yy . Veà maët caáu taïo, ta
coù theå thay khaâu 3 baèng con tröôït 3 vaø nhaän ñöôïc cô caáu môùi goïi laø cô caáu tay quay-con
tröôït nhö hình 8.3 vaø 8.4.
1
2
3
2
3
1
B
B
C
C
y
y
e
y
y
1
D
A
1
A
e 0 Cô caáu tay quay-con tröôït leäch taâm
Hình 8.3
3
1
2
3
B
D
C
1
y
y
A
Hình 8.2
D
e = 0 Cô caáu tay quay-con tröôït chính taâm
Hình 8.4
Vì chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa caùc khaâu khoâng thay ñoåi khi ñoåi giaù, neân:
. Töø cơ cấu tay quay-con trượt chính tâm nhö hình 8.4:
- Neáu laáy khaâu 2 laøm giaù ta coù cô caáu Culit laéc (hay cô caáu xy lanh quay) nhö hình 8.5.
2
4
3
D
C
1
B
1
A
Hình 8.5
- 116 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
- Neáu laáy khaâu 1 laøm giaù ta coù cô caáu Culit nhö hình 8.6.
2
4
3
D
C
1
B
1
A
Hình 8.6
. Töø cơ cấu Culit nhö hình 8.6:
B
- Neáu cho khôùp luøi ra
theo phöông cuûa giaù 1, ta ñöôïc cô caáu Tang nhö hình 8.7.
2
4
3
B
C
1
A
Hình 8.7
- Neáu cho khôùp
C
luøi ra
theo phöông cuûa giaù 1, ta ñöôïc cô caáu Sin nhö hình 8.8.
4
3
2
4
3
2
C
1
C
hay
B
B
1
A
A
(a)
(b)
Hình 8.8
. Töø cơ cấu Sin nhö hình 8.8b:
- Neáu laáy khaâu 4 laøm giaù, ta coù cô caáu Elip nhö hình 8.9.
- 117 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
4
4
3
3
2
2
C
C
1
1
B
B
A
A
Hình 8.9
- Neáu laáy khaâu 2 laøm giaù ta coù cô caáu Oldham nhö hình 8.10.
4
4
3
2
4
C
1
1
1
3
B
B
hay
C
B
C
3
2
2
A
Hình 8.10
2. Öu ñieåm của cơ cấu phẳng toàn khớp thấp
- Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp coù caùc öu ñieåm sau:
. Tieáp xuùc theo maët neân vững chắc, chịu beàn moøn tốt vaø coù khaû naêng truyeàn löïc lôùn.
. Cheá taïo ñôn giaûn vaø coâng ngheä cheá taïo caùc loaïi khôùp thaáp töông ñoái hoaøn thiện neân deã
ñaûm baûo vieäc cheá taïo, laép raùp chính xaùc.
. Khoâng caàn caùc bieän phaùp baûo toaøn khôùp nhö ôû caùc khôùp cao. Ví duï cô caáu cam ôû hình
8.11 caàn phaûi coù loø xo ñeå giöõ cho caàn luoân tieáp xuùc vôùi cam.
. Coù theå deã daøng thay ñoåi caùc kích thöôùc ñoäng cuûa cô caáu phẳng toàn khớp thấp baèng
caùch ñieàu chænh khoaûng caùch giöõa tâm caùc baûn leà. Ñieàu naøy không thể thöïc hieän được
ñoái vôùi caùc cô caáu coù khôùp cao nhö cơ cấu cam, cơ cấu bánh răng.
3
2
1
Hình 8.11
- 118 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
- Nhöôïc ñieåm của cơ cấu phẳng toàn khớp thấp: raát khoù thieát keá loại cô caáu naøy để thực hiện
qui luật chuyển động cho trước một cách chính xác.
8.2. ÑAËC ÑIEÅM ÑOÄNG HOÏC CUÛA CÔ CAÁU BOÁN KHAÂU BAÛN LEÀ
1. Tæ soá truyeàn
Cô caáu boán khaâu baûn leà nhö hình 8.12 bieán chuyeån ñoäng quay ñeàu cuûa khaâu daãn 1 vôùi vaän
toác goùc 1 thaønh chuyeån ñoäng quay cuûa khaâu bò daãn 3 vôùi vaän toác goùc 3 . Moät thoâng soá
quan troïng ñaëc tröng cho cô caáu ñoù laø tæ soá truyeàn:
1
3
i13
Tæ soá naøy coù theå xaùc ñònh baèng nhieàu phöông phaùp. ÔÛ ñaây, ta duøng phöông phaùp taâm vaän
töùc thôøi ñeå xaùc ñònh noù.
I
1
2
3
C
B
4
3
1
P
D
A
Hình 8.12
a. Ñònh lyù Kennedy:
Trong chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa khaâu 3 so vôùi khaâu 1, vaän toác cuûa ñieåm
löôït vuoâng goùc vôùi BC vaø AD . Vì vaäy töùc thôøi coù theå xem chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa 3 so
vôùi 1 laø chuyeån ñoäng quay quanh laø giao ñieåm cuûa BC vôùi AD ñöôïc goïi laø taâm
quay töùc thôøi). Töông töï, ta coù taâm quay töùc thôøi trong chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa khaâu 4 so
vôùi khaâu 2 laø giao ñieåm cuûa AB vôùi CD . Töø ñoù ta coù ñònh lyù Kennedy: “Trong cô caáu
C
D
vaø laàn
P
(
P
I
boán khaâu baûn leà, taâm quay töùc thôøi trong chuyeån ñoäng töông ñoái giöõa hai khaâu ñoái dieän laø giao
ñieåm hai ñöôøng taâm cuûa hai khaâu coøn laïi”.
b. Ñònh lyù Willis:
Theo khaùi nieäm taâm quay töùc thôøi ta coù ñieåm
P thuoäc khaâu 1 vaø ñieåm thuoäc khaâu 3
P
1
3
hieän ñang truøng nhau taïi
P maø V P V P 1lPA 3 lPD , neân:
1
3
- 119 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
1 lPD PD
3 lPA PA
i13
(8.1)
Coâng thöùc treân ñöôïc phaùt bieåu döôùi daïng ñònh lyù Willis nhö sau: Trong cô caáu boán khaâu baûn
leà, ñöôøng thanh truyeàn BC chia ñöôøng giaù AD thaønh hai ñoaïn tæ leä nghòch vôùi vaän toác goùc cuûa
hai khaâu noái giaù.
Töø (8.1), ta coù nhaän xeùt:
PD
- Khi cô caáu chuyeån ñoäng thì ñieåm
P
thay ñoåi (do BC thay ñoåi) neân tæ soá i13
thay
PA
ñoåi. Do ñoù cô caáu bieán chuyeån ñoäng quay ñeàu (1 const ) thaønh chuyeån ñoäng quay khoâng
1
i13
ñeàu (3
const ).
- ÔÛ cô caáu boán khaâu baûn leà, neáu AB CD vaø AD BC thì ta coù cô caáu hình bình haønh.
1
3
Tröôøng hôïp naøy taâm quay töùc thôøi
P
ôû xa voâ taän neân i13
1, töùc laø cô caáu bieán chuyeån
ñoäng quay ñeàu thaønh chuyeån ñoäng ñeàu cuøng vaän toác goùc.
- Khi ñieåm
- Khi ñieåm
P
P
ôû ngoaøi ñoaïn AD (hình 8.13a)
ôû trong ñoaïn AD (hình 8.13b)
3 cuøng chieàu vôùi 1 neân i13 0.
3 ngöôïc chieàu 1 neân i13 0
.
C
C
B
3
D
P
1
A
1
P
D
A
3
B
(a)
(b)
Hình 8.13
- Khi tay quay AB vaø thanh truyeàn BC duoãi thaúng ra hoaëc chaäp laïi, töùc laø P A nhö hình
8.14, thì:
1 PD
3 PA
i13
3 0
(8.2)
luùc naøy khaâu 3 döøng töùc thôøi vò trí naøy. Hai vò trí naøy cuûa khaâu 3 (cuõng nhö vò trí caû cô caáu taïi
nhöõng vò trí naøy) ñöôïc goïi laø vò trí bieân hay vò trí cheát.
- 120 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
lam viec
C2
C1
chay khong
B
lv
1
A
1
ck
B2
D
Hình 8.14
2. Heä soá naêng suaát
- Trong nhöõng cô caáu maø khaâu bò daãn coù chuyeån ñoäng hai chieàu: ñi vaø veà nhö hình 8.14 thì
thoâng thöôøng moät chieàu laøm vieäc, moät chieàu chaïy khoâng. Tæ soá giöõa thôøi gian laøm vieäc vaø thôøi
gian chaïy khoâng trong moät chu kyø laøm vieäc cuûa maùy ñöôïc goïi laø heä soá naêng suaát (hay heä soá
veà nhanh):
tlv
k
(8.3)
tck
- Choïn chieàu laøm vieäc, chieàu chaïy khoâng vaø chieàu quay 1 cuûa khaâu daãn nhö hình veõ, ta coù:
lv
1
tlv
tck
(8.4)
(8.5)
ck
1
vôùi lv
,
ck laø goùc quay cuûa khaâu daãn öùng vôùi thôøi gian laøm vieäc vaø thôøi gian chaïy khoâng.
- Do ñoù:
tlv lv
tck ck
k
(8.6)
- Goïi C1AC2 laø goùc nhoïn taïo bôõi hai vò trí cuûa khaâu daãn öùng vôùi hai vò trí bieân cuûa cô caáu,
ta coù:
lv 1800 0
ck 1800 0
1800 0
- Suy ra:
k
(8.7)
1800 0
- 121 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
3. Ñieàu kieän quay toaøn voøng cuûa khaâu noái giaù
Xeùt cô caáu boán khaâu baûn leà nhö hình 8.15 , trong ñoù l1, l2, l3, l4 laàn löôït laø kích thöôùc caùc
khaâu 1, 2, 3, 4. Xeùt ñieàu kieän quay toaøn voøng cuûa khaâu 1.
C
2
3
1
B
r | l2 l3 |
4
l1
1
D
A
R l2 l3
Hình 8.15
- Khaâu 1 quay toaøn voøng coù nghóa laø quó ñaïo ñieåm
treân cô caáu laø vò trí noái ñoäng ñieåm treân khaâu 1 (
vaäy, ñieåm treân cô caáu ñeán vò trí naøo thì ñieåm
Khi thaùo khôùp , ta coù:
+ Quó tích cuûa ñieåm B1
+ Quó tích cuûa ñieåm B2
B
treân cô caáu laø caû voøng troøn. Ñieåm
1 ) vaø ñieåm treân khaâu 2 ( B2 ). Nhö
B
vaø ñieåm B2 phaûi ñeán ñöôïc vò trí ñoù.
1
B
B
B
B
B
B
,
B
1, laø ñöôøng troøn taâm
A
, baùn kính l1
.
,
B2 D
, laø mieàn vaønh khaên taâm
vôùi baùn kính nhoû nhaát laø
r l2 l3 vaø baùn kính lớn nhaát laø R l2 l3 . Mieàn vaønh khaên naøy goïi laø mieàn vôùi tôùi
cuûa ñieåm B2
.
- Nhö vaäy, khaâu 1 quay toaøn voøng ñöôïc khi vaø chæ khi quó tích cuûa ñieåm B1 phaûi naèm trong
mieàn vôùi cuûa ñieåm B2 . Muoán vaäy kích thöôùc caùc khaâu phaûi thoûa maõn:
l1 l4 l2 l3
(8.8)
C vaø xeùt ñieàu kieän quay toaøn voøng cuûa
l4 l1 l2 l3
- Töông töï nhö treân ta coù theå töôûng töôïng thaùo khôùp
khaâu 3 (sinh vieân töï vieát).
Toång quaùt, ñònh lyù veà ñieàu kieän quay toaøn voøng cuûa khaâu noái giaù: Moät khaâu noái giaù quay
toaøn voøng khi vaø chæ khi quó tích cuûa moät ñieåm treân khaâu noái giaù naèm trong mieàn vôùi cuûa ñieåm
treân thanh truyeàn noái vôùi ñieåm ñoùù.
Ñònh lyù naøy hoaøn toaøn ñuùng cho caû cô caáu khoâng gian vaø caû cô caáu nhieàu baäc töï do.
- 122 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
8.3. ÑAËC ÑIEÅM ÑOÄNG HOÏC CAÙC CÔ CAÁU BIEÁN THEÅ
1. Cô caáu tay quay-con tröôït
a. Quan heä ñoäng hoïc:
P
B
2
1
l1
l2
3
1
A
x
e
C
x
D
D
Hình 8.16
ÔÛ cô caáu tay quay-con tröôït leäch taâm nhö hình 8.16, vì taâm quay
D
ôû xa voâ taän neân
ñöôøng giaù AD xx vaø ñi qua
A
. Taâm vaän toác töùc thôøi
P
trong chuyeån ñoäng töông ñoái
cuûa khaâu 3 so vôùi khaâu 1 laø giao ñieåm cuûa BC vaø AD . Ta coù:
VP VP
(8.9)
1
3
Hay
1lPA VC
(8.10)
vôùi VC laø vaän toác cuûa con tröôït.
b. Heä soá naêng suaát:
Caùc khaùi nieäm, coâng thöùc vaø caùch suy dieãn gioáng nhö heä soá naêng suaát cuûa cô caáu boán
khaâu baûn leà nhöng öùng vôùi hình 8.17. ÔÛ ñaây, HC lC C ñöôïc goïi laø haønh trình cuûa ñieåm
C
.
1
2
HC
lam viec
C1
C2
chay khong
e
lv
B
1
A
1
ck
B2
Hình 8.17
- 123 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
Heä soá naêng suaát:
1800
1800
k
(8.11)
Ñoái vôùi cô caáu tay quay-con tröôït chính taâm (e 0) thì vì 00 neân heä soá naêng suaát
k 1 vaø HC 2lAB
.
c. Ñieàu kieän quay toaøn voøng:
B
2
1
l2
l1
l2
3
1
A
x
e
C
x
l2
Hình 8.18
Vì lCD lôùn ñeán voâ cuøng neân mieàn vaønh khaên ôû cô caáu boán khaâu baûn leà trôû thaønh mieàn
giôùi haïn bôûi hai ñöôøng thaúng song song vaø caùch phöông tröôït xx moät ñoaïn baèng l2 . Ñeå
khaâu 1 quay toaøn voøng, töùc laø voøng troøn taâm
A
, baùn kính l1 phaûi naèm trong mieàn vôùi cuûa
l1 e l2
(8.12)
Ñoái vôùi tay quay-con tröôït chính taâm (e 0) thì ñieàu kieän quay toaøn voøng cuûa khaâu 1 laø:
ñieåm B2 thì ta phaûi coù:
l1 l2
(8.13)
2. Cô caáu Culit
a. Quan heä ñoäng hoïc:
ÔÛ cô caáu Culit nhö hình 8.19, ñöôøng thanh truyeàn BC BD vaø ñi qua
B
. Taâm vaän toác
töùc thôøi
P
trong chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa khaâu 3 so vôùi khaâu 1 laø giao ñieåm cuûa BC
vaø AD
.
- 124 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
P
B
A
C
1
2
D
Hình 8.19
Ta coù:
VP VP
(8.14)
(8.15)
1
3
Hay
1lPA 3lPD
Do ñoù tæ soá truyeàn:
1 lPD PD
3 lPA PA
i13
(8.16)
(8.17)
Tröôøng hôïp ñaëc bieät lAD lAB thì:
1
3
i13
2
töùc laø cô caáu bieán chuyeån ñoäng quay ñeàu thaønh chuyeån ñoäng quay ñeàu.
b. Heä soá naêng suaát:
Caùc khaùi nieäm, coâng thöùc vaø caùch suy dieãn gioáng nhö heä soá naêng suaát cuûa cô caáu boán
khaâu baûn leà nhöng öùng vôùi hình 8.20. ÔÛ ñaây, hai vò trí bieân cuûa cô caáu laø vò trí tay quay AB
vuoâng goùc vôùi culit 3, do ñoù goùc
cuõng chính laø goùc laéc cuûa culit 3.
l
a
m
g
v
n
o
i
e
c
h
k
y
a
h
c
lv
1
A
B2
ck
B1
D
Hình 8.20
- 125 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
c. Ñieàu kieän quay toaøn voøng:
B
A
1
D
Hình 8.21
Töôûng töôïng thaùo khôùp ôû
B
, ta thaáy:
- Quó tích cuûa B khaâu 1 laø voøng troøn taâm
A
, baùn kính l1
- Quó tích cuûa B2 khaâu 2 laø toaøn maët phaúng (vì B2 tröôït treân thanh Dx maø Dx
quay quanh ).
Do ñoù khaâu 1 (khaâu ñoái dieän vôùi culit) luoân quay ñöôïc toaøn voøng.
Culit 3 quay toaøn voøng khi ñieåm treân cô caáu ñeán ñöôïc vò trí treân phöông AD vaø ôû
.
1
D
B
ngoaøi AD veà phía
D
, töùc laø khaâu 3 quay toaøn voøng khi:
lAB lAD
(8.18)
3. Cô caáu sin
a. Quan heä ñoäng hoïc:
y
C
B
P
C
A
D
x
1
x
D
Hình 8.22
- 126 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
Cô caáu sin nhö hình 8.22 ñöôïc duøng ñeå bieán chuyeån ñoäng quay thaønh chuyeån ñoäng tònh
tieán qua laïi hoaëc ngöôïc laïi. Trong quaù trình cô caáu chuyeån ñoäng, vò trí cuûa thanh tröôït 3
phuï thuoäc vaøo goùc quay theo quan heä x l1 sin , neân cô caáu ñöôïc mang teân laø cô caáu sin.
x
Vaän toác tònh tieán cuûa khaâu 3 ñöôïc xaùc ñònh bôõi:
dx
V3
1l1 cos
(8.19)
dt
Ñöôøng noái taâm laø ñöôøng thaúng qua
truyeàn laø ñöôøng thaúng qua
A
vaø vuoâng goùc vôùi phöông tröôït Ax . Ñöôøng thanh
vaø vuoâng goùc vôùi phöông tröôït Ay . Giao ñieåm cuûa hai
P
B
ñöôøng naøy chính laø taâm vaän toác töùc thôøi trong chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa khaâu 3 so vôùi
khaâu 1. Ta coù:
VP VP
(8.20)
(8.21)
1
3
Hay
V3 1lPA 1l1 c o s
b. Ñieàu kieän quay toaøn voøng: khaâu 1 bao giôø cuõng quay ñöôïc toaøn voøng vì mieàn vôùi tôùi cuûa
B2 laø caû maët phaúng.
4. Cô caáu tang
a. Quan heä ñoäng hoïc:
P
3
2
D
A
C
B
B
1
a
1
1
x
Hình 8.23
Cô caáu tang nhö hình 8.23 ñöôïc duøng ñeå bieán chuyeån ñoäng laéc qua laïi thaønh chuyeån ñoäng
tònh tieán qua laïi hoaëc ngöôïc laïi. Trong quaù trình chuyeån ñoäng, vò trí thanh tröôït phuï thuoäc vaøo
goùc laéc
cuûa khaâu 1 theo quan heä x atg , neân cô caáu ñöôïc mang teân laø cô caáu tang.
Taâm vaän toác töùc thôøi
cuûa ñöôøng thaúng qua
P
trong chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa khaâu 1 so vôùi khaâu 2 laø giao
, vuoâng goùc vôùi phöông tröôït cuûa khaâu 2 vaø ñöôøng thaúng qua C ,
A
vuoâng goùc vôùi AC , neân:
- 127 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
VP VP
(8.22)
1
3
hay
1lPA V3
(8.23)
(8.24)
(8.25)
Ta coù:
Do ñoù:
lAB
a
lPA
cos cos2
a
V3 1
cos2
b. Ñieàu kieän quay toaøn voøng: Trong cô caáu tang khoâng coù khaâu quay toaøn voøng vì mieàn vôùi
tôùi cuûa B2 chæ laø moät ñöôøng thaúng.
5. Cô caáu elip
y
A
B
A
P
a
M
yM
b
D
C
xM
O
x
D
Hình 8.24
Cô caáu elip nhö hình 8.24 ñöôïc duøng ñeå veõ ñöôøng elip hoaëc ñeå truyeàn chuyeån ñoäng tònh
tieán qua laïi giöõa hai phöông vuoâng goùc vôùi nhau. Trong quaù trình cô caáu chuyeån ñoäng, quó
ñaïo cuûa ñieåm baát kyø
M naøo naèm treân thanh truyeàn 2 ñeàu laø ñöôøng elip, neân cô caáu ñöôïc
mang teân laø cô caáu elip.
Chöùng minh:
Choïn heä truïc toïa ñoä x, y truøng vôùi hai phöông tröôït cuûa hai khaâu tònh tieán nhö hình 8.26.
M
laø ñieåm baáy kyø treân thanh truyeàn 2. Ñaët MB a, MC b
;
laø goùc giöõa phöông BC
vaø truïc . Ta coù:
x
xM acos
yM bsin
(8.26)
- 128 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
2
2
x
y
M
M
Suy ra:
1
(8.27)
a
b
Ñaây chính laø phöông trình cuûa ñöôøng elip.
Giao ñieåm cuûa ñöôøng thaúng qua , vuoâng goùc vôùi truïc vaø ñöôøng thaúng qua ,
P
B y C
vuoâng goùc vôùi truïc
x
chính laø taâm quay töùc thôøi trong chuyeån ñoäng cuûa khaâu 2, neân:
VB VC
(8.28)
(8.29)
lPB lPC
Do ñoù:
VB lPB PB
VC lPC PC
6. Cô caáu Oldham
4
1
D
C
A
B
3
2
Hình 8.25
ÔÛ cô caáu Oldham nhö hình 8.25, hai khaâu noái giaù 1 vaø 3 ñeàu quay toaøn voøng vì töôûng töôïng
thaùo khôùp (hay ) thì mieàn vôùi tôùi cuûa ñieåm B2 (hay C2 ) laø caû maët phaúng. Trong quaù
trình chuyeån ñoäng, khaâu 1 vaø khaâu 3 ñeàu khoâng quay töông ñoái so vôùi khaâu 2, töùc laø khaâu 1
vaø khaâu 3 khoâng quay töông ñoái vôùi nhau, neân 1 3
B
C
.
Cô caáu Oldham laøm nhieäm vuï nhö moät khôùp noái truïc neân coøn ñöôïc goïi laø khôùp noái truïc
Oldham. Khôùp noái truïc Oldham coù öu ñieåm hôn so vôùi khôùp noái truïc cöùng laø trong quaù trình
chuyeån ñoäng cho pheùp coù söï sai khaùc giöõa hai taâm quay
A vaø D .
8.4. GOÙC AÙP LÖÏC
Veà phöông dieän ñoäng löïc hoïc, moät chæ tieâu quan troïng trong cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp laø
goùc aùp löïc.
1. Ñònh nghóa:
- 129 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
- Goùc aùp löïc laø goùc hôïp bôûi vector löïc taùc duïng vaø vector vaän toác cuûa ñieåm ñaët löïc.
- ÔÛ cô caáu boán khaâu baûn leà, tay quay-con tröôït, … neáu boû qua troïng löôïng caùc khaâu vaø ma saùt
ôû caùc khôùp thì löïc
P
truyeàn töø khaâu daãn sang khaâu bò daãn naèm doïc theo thanh truyeàn, vaän
toác VC cuûa ñieåm ñaët löïc vaø goùc aùp löïc
nhö hình 8.26:
P
C
2
VC
B
1
3
4
1
D
A
Hình 8.26
2. YÙ nghóa:
Coâng suaát cuûa löïc taùc duïng
P
laø:
NP P.VC P.VC.cos
(8.30)
Goùc aùp löïc
phaûn aùnh taùc duïng gaây ra chuyeån ñoäng cuûa löïc
P
(phaûn aùnh möùc ñoä sinh
coâng). Goùc aùp löïc caøng lôùn thì coâng suaát caøng nhoû vaø khi 900 thì coâng suaát baèng khoâng.
Trong cô caáu tay quay-con tröôït, cô caáu boán khaâu baûn leà, khi tay quay vaø thanh truyeàn duoãi
thaúng ra hay chaäp laïi thì 900 . ÔÛ vò trí naøy, löïc taùc duïng truyeàn töø khaâu daãn sang khaâu bò
daãn khoâng coù taùc duïng laøm cho khaâu bò daãn chuyeån ñoäng. Ñaây chính laø vò trí bieân (hay vò trí
cheát). Cô caáu tieáp tuïc chuyeån ñoäng nhôø löïc quaùn tính vaø khi vöôït qua vò trí cheát thì 900
,
löïc taùc duïng laïi tieáp tuïc gaây ra chuyeån ñoäng.
8.5. MOÄT SOÁ ÖÙNG DUÏNG CÔ CAÁU PHAÚNG TOAØN KHÔÙP THAÁP
Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong kyõ thuaät. Ví duï:
1. Duøng ñeå truyeàn chuyeån ñoäng quay giöõa:
Hai truïc noái tieáp nhau: cô caáu Oldham, ...
Hai truïc song song nhau: cô caáu hình bình haønh, ...
2. Duøng ñeå bieán ñoåi chuyeån ñoäng:
Cô caáu boán khaâu baûn leà:
Bieán chuyeån ñoäng quay toaøn voøng thaønh chuyeån ñoäng laéc: cô caáu ba-taêng trong
maùy deät, ...
- 130 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
Baøi giaûng NGUYEÂN LYÙ MAÙY
Chöông 8: Cô caáu phaúng toaøn khôùp thaáp
1
2
3
C
A
1
B
D
Hình 8.27
Bieán chuyeån ñoäng laéc thaønh chuyeån ñoäng quay toaøn voøng: maùy may ñaïp chaân, xe
laéc tay duøng cho ngöôøi taøn taät, …
Cô caáu tay quay-con tröôït:
Bieán chuyeån ñoäng tònh tieán thaønh chuyeån ñoäng quay: cô caáu tay quay-con tröôït
trong ñoäng cô noå.
1
2
3
B
C
1
A
Hình 8.28
Bieán chuyeån ñoäng quay thaønh chuyeån ñoäng tònh tieán: duøng cô caáu Culit noái vôùi cô
caáu tay quay-con tröôït trong maùy baøo ngang, maùy cöa, maùy daäp, maùy saøng laéc, …
4
5
3
E
c
2
1
F
D
F
B
1
A
C
Hình 8.29
3. Duøng ñeå taïo quó ñaïo chuyeån ñoäng nhaát ñònh: cơ cấu elip, cơ cấu cần cẩu, ...
- 131 -
Bm. Thieát keá maùy
PGS. TS. Buøi Troïng Hieáu
17 trang
28160
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 8: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp - Bùi Trọng Hiếu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nguyen_ly_may_chuong_8_co_cau_phang_toan_khop_thap.pdf
