›
›

Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 9: Cơ cấu CAM - Nguyễn Tân Tiến

Download
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.01  
Cam Mechanism  
9. CƠ CẤU CAM  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
1. Đại cương  
I. Định nghĩa  
9.02  
Cam Mechanism  
Cơ cấu cam là cơ cấu có khớp loại cao, thực hiện chuyển động qua lại của  
khâu bị dẫn nhờ vào đặc tính hình học của thành phần khớp cao trên khâu dẫn  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
1
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
1. Đại cương  
II. Phân loại  
9.03  
Cam Mechanism  
Cơ cấu cam phẳn: các khâu chuyển động trong một mặt phẳng hay trong các  
mặt phẳng song song nhau  
+ Theo chuyển động của cam: cam quacam tịnh tiến  
+ Theo chuyển động của cần: lắtịnh tiếchuyển động song phẳng  
+ Theo dạng đáy của cần:  
bằngnhọncon lănbiên dạng bất kỳ  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
1. Đại cương  
II. Phân loại  
9.04  
Cam Mechanism  
Cơ cấu cam không gia: các khâu chuyển động trong các mặt phẳng không  
song song nhau  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
2
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.05  
Cam Mechanism  
1. Đại cương  
III. Nội dung nghiên cứu  
Hai bài toán cơ bản về cơ cấu cam  
+ Bài toán phân tíchcho trước cơ cấu cam  
xác định quy luật chuyển động của cần  
+ Bài toán tổng hợpcho trước quy luật chuyển động của cần  
xác định hình dạng, kích thước, … của cam  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.06  
Cam Mechanism  
2. Pân tích động học cơ cấu cam  
I. Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn  
1. Đồ thị chuyển vị  
a. Phương pháp chuyển động thực  
s
C
B2  
s  
B1  
2
B2i  
Bo  
si  
so  
1
x  
O
d  
v  
g  
2  
b
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
3
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.07  
Cam Mechanism  
2. Pân tích động học cơ cấu cam  
I. Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn  
1. Đồ thị chuyển vị  
b. Phương pháp đổi giá  
s
C
B12  
e
1  
B1  
1
B13  
3
4
6
2
8
B18  
A
5
1
B14  
1
2
3
4
5
6
7
8
1
O
2  
B17  
7
B16  
B15  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.08  
Cam Mechanism  
2. Pân tích động học cơ cấu cam  
I. Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn  
1. Đồ thị chuyển vị  
c. Các giai đoạn chuyển động  
b
s
C
B2  
s  
B1  
so  
x  
O
d  
v  
g  
2  
b
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
4
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.09  
Cam Mechanism  
2. Pân tích động học cơ cấu cam  
I. Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn  
2. Vận tốc  
s
s s()  
ds  
v   
O
O
(t)  
dt  
dds  
dt d  
d s  
d  
ds  
  
1 d  
3. Gia tốc  
dv  
d2s  
d2  
d 2s  
d2  
a   
12  
dt  
O
d  
x  
v  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.10  
Cam Mechanism  
2. Pân tích động học cơ cấu cam  
II. Cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn  
b
B1i  
B2i  
1  
i  
Bo  
b
A
C
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
5
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.11  
Cam Mechanism  
C3  
2. Pân tích động học cơ cấu cam  
II. Cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn  
C4  
C2  
3  
2  
B2  
4  
B3  
1  
B1  
1  
B8  
A
C5  
C1  
B4  
5
B7  
B5  
8  
B6  
6  
7  
C6  
C8  
C7  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.12  
Cam Mechanism  
3. Pân tích lực cơ cấu cam  
Mục đích xác định khả năng làm việc của cơ cấu cam dưới tác dụng của tải trọng  
Q
Lực tác dụng lên cần cam  
+Tải trọng Q theo phương chuyển vị của cần  
C
N
+Phản lực P từ cam tác dụng lên cần  
F
v
R
P N F  
+Phản lực R từ giá tác dụng lên cần  
Q
P
2
()  
F
2
R N F  
B
 
R
P
Điều kiện cân bằng lực  
Q R P 0  
Từ đa giác lực  
  
N
Q
P
A
sin[ 2 ()] sin( 2 )  
P
cos  
1  
Q
cos()  
: góc ma sát giữa cam và cần  
: góc ma sát giữa giá và cần  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
6
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.13  
Cam Mechanism  
3. Pân tích lực cơ cấu cam  
Góc áp lực : góc giữa phương tác dụng lực  
và vận tốc điểm đặt lực  
Q
N
C
F
v
Khđạt giá trị sao cho ’= /2  
P/Q   đây là trường hợp tự hãm của cơ  
cấu cam góc áp lựkhông được lớn quá  
một giá trị giới hạn cho phép  
R
Q
P
F
2
()  
2
B
  
R
P
Góc áp lực tỉ lệ nghịch với kích thước của  
cam m] nhưng phải đủ lớn để đảm  
bảo kích thước cam nhỏ gọn  
  
N
Với cam cần đẩy m] = 33o  
Với cam cần lắc m] = 33o  
A
1  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.14  
Cam Mechanism  
3. Pân tích lực cơ cấu cam  
Tổng hợp cơ cấu cam là thiết kế cơ cấu cam thỏa mãn các điều kiện  
Làm việc được, tức là m
]
Đảm bảo quy luật chuyển động cho trước của cần  
Kích thước của cam nhỏ gọn nhất có thể  
Như vậy bài toán tổng hợp cơ cấu cam bao gồm 2 phần  
Xác định vị trí tâm cam  
Xác định biên dạng cam  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
7
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.15  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
a. Bài toán 1  
Cho:  
góc áp lực m
]
chiều quacủa cam 1, chiều dài cần lBC  
vBi  
vị trCBcủa cần lắc 2 và vận tốc  
Yêu cầu:  
phải đặt tâm cam A ở đâu để thỏa mãn các điều kiện cho trên ?  
của đầu cần tại thời điểm đang xét  
2
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.16  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
a. Bài toán 1  
Xét cơ cấu cam thỏa = m
]
i
n
Quan hệ vận tốc  
b2i  
t
b1i  
i  
vi  
vi v  
i  
bi  
v
B2  
1
B2  
B1  
B2B1  
t
CBi  
?
?
// tt  
i  
v
B1  
Bi  
C
| vBi |  
?
X i  
2
i
1
Ứng với mỗi vị trí của  
trên tta có  
b
n
A  
một họa đồ vận tốc và một vị trí của tâm  
cam mà  
1  
i
i i  
1
A
AB B b  
v Bibi  
vBi  
ABi   
1
1
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
8
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.17  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
-
bi chạy trên tA chạy trên /nn à  
a. Bài toán 1  
1
cách Bmột đoạn xi (Bi AA* ~ Bibibi*)  
1
1
i
n
xi Bi X i  
i, ta tính  
i
i
Gọi  
X   CB  
b2i  
t
b1i  
Bibib2i ~ Bi AX i  
i  
bi  
Tam giác đồng dạng  
v
B2  
1
1
t
Bi X i Bi A  
Bib2i Bibi  
xi  
r
i  
v
B1  
Bi  
hay  
C
vBi vBi  
X i  
1
2
1
i  
d  
d  
vBi r, vBi  il   
l  
chú ý  
1
2
n
A  
i  
d  
d  
xi Bi X i    
l  
1  
A
Vậy, quỹ tích của tâm cam A /nn và  
cắt cần cam tại điểm Xcách đầu cần  
một đoạn như trên, chiều BXlà chiều  
vector  
xoay 90theo chiều 1  
vBi  
2
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.18  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
a. Bài toán 1  
Góc áp lực có thể đặt bên phải / trái vBi  
2
i
n
n'  
'i  
vi  
vi  
bi  
b2i  
t
Nếu góc áp lực đặt bên trái B , quỹ tích  
2
i  
vB  
của tâm cam A là đường thẳng /n’n’  
1
2
t
và cũng đi qua điểm Xnhư đã xác định  
i  
v
B1  
Bi  
C
X i  
Tâm cam có thể đặt tùy ý trên và i  
n
Nếu thay điều kiện = m] bằng điều  
kiện m] và cho biết cam đang ở  
giai đoạn đi xa hay về gần tâm cam A  
có thể đặt tùy ý trong hai miền di hoặc  
1  
di  
n'  
A
vi  
giới hạn bởvà ’i  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
9
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.19  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
b. Bài toán 2  
Cho:  
góc áp lực m
quy luật chuyển động của cần  
Yêu cầu:  
phải đặt tâm cam A ở đâu để thỏa mãn các điều kiện cho trên ?  
]
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.20  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
b. Bài toán 2  
Cho quy luật chuyển động của cầại mỗi thời điểm bài toán trở về bài  
toán 1 như đã xét, ta xác định được miền tâm cam tương ứng  
Bi  
C
900 d  
900 v  
Xdi  
Xvi  
i  
vv  
di  
vi  
1  
'iv  
i
'id  
d  
iv  
i  
v
Trường hợp ma= ma
i  
vd  
Xdi  
900  
Xvi  
Bi  
C
900 v  
i  
vv  
1  
i
'iv  
i  
d  
Tâm cam là miền giao nhau θ của các miền i  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
10  
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.21  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
1. Cam cần lắc đáy nhọn  
b. Bài toán 2  
Để xác dịnh miền tâm cam  
+ vẽ các vị trí của cần Cbi  
+ với mỗi vị trí của Cb, xác định i  
+ miền tâm cam là phần giao của các i  
Bi  
Xdi  
Xvi  
C
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.22  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
2. Cam cần đẩy đáy nhọn  
Tương tự như trường hợp cần lắc đáy  
C
nhọn với các chú ý  
Xdi  
Xvi  
+ quỹ đạo đầu cần là một đoạn thẳng  
có thể xem là quỹ đạo đầu cần  
lắc có tâm quay ở vô cùng  
Bi  
900 [max  
]
900 [max  
]
+ các giá trị xi được tính theo công thức  
+ các đoạn BXsong song nhau i  
song song nhau  
1  
v  
d  
Khi m= m, việc tìm miền tâm cam như sau  
+ tìm các điểm Xrồi nối thành đường cong trơn  
+ kẻ hai tiếp tuyến và ’với đường cong trên thỏa điều kiện = [ma
+ miền xác định bởi hai tiếp tuyến trên là miền tâm cam cần tìm  
]
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
11  
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.23  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
3. Cam cần đáy con lăn  
Cần đáy con lăn có thể là cần lắc hay cần đẩy  
Việc xác định tâm cam giống như trường hợp cần đáy nhọn đã xét  
4. Cam cần đẩy đáy bằng  
Trong cơ cấu cam cần đáy bằng= const  
điều kiện ma] dễ dàng được thỏa  
C
Đáy cần tiếp xúc với mọi điểm trên biên dạng  
cam biên dạng cam phải lồi  
B
Bán kính cong tại một điểm trên biên dạng  
cam với quy ước> 0 nếu đi dọc biên dạng  
cam theo chiều kim đồng hồ mà tâm cong của  
1  
biên dạng cam nằm về phía tay phải  
A
Điều kiện lồi của biên dạng cam là tại mọi  
điểm trên biên dạng cam, ta phải có > 0  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.24  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
4. Cam cần đẩy đáy bằng  
Cho:  
quy luật chuyển động của cần  
vị trí gần tâm cam nhất của cần  
Yêu cầu:  
Xác định tâm cam sao cho  
+ thỏa mãn quy luật chuyển động  
+ biên dạng cam lồi  
+ kích thước cam nhỏ gọn nhất có thể  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
12  
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.25  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
4. Cam cần đẩy đáy bằng  
Thay thế khớp cao tạB bằng 1 khâu và 2  
khớp thấp  
a
B2B3  
d
b
a
B  
// xx  
2
aD  
Ta có  
, với  
DB s r z  
0
C
xx  
: chuyển vị so với vị trí thấp nhất của cần  
bán kính nhỏ nhất của cam  
: đại lượng biến thiên  
3
2
B
x
x
s
Vẽ hoạ đồ gia tốc tại điểm đang xét  
  
r  
a
a
a
a  
B2B3  
B2  
B3  
B2B3  
r
o
1  
xx  
// aD  
// xx  
H
A
?
| aD |  
0
?
z
D
// DA  
lAD2  
a1 a3 a   
1
D
D
D
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.26  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
I. Xác định tâm quay của cơ cấu cam (Bài toán tổng hợp động lực học cơ cấu cam)  
4. Cam cần đẩy đáy bằng  
b DH  
d DA  
a
Tam giác đồng dạng bd ~ DHA  
B2B3  
d
b
a
B  
// xx  
d2s  
d2  
2
aD  
2  
d2s  
d2  
C
a
xx  
B2  
z DH   
lAD  
lAD   
3
2
aD  
d2s  
lAD2  
B
x
x
2
d s  
s
r 0 r   s   
s   
do đó  
o
o
d2  
d2  
2
d s  
r
r   s   
  
hay  
o
o
d2  
1  
H
A
d2s  
z
s   
d2  
D
1
O
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
13  
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.27  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
II. Tổng hợp động học cơ cấu cam  
- Là bài toán vẽ biên dạng cam theo quy luật chuyển vị cho trước của cần sau  
khi xác định tâm quay theo các điều kiện động học, động lực học đã cho  
Bài toán này là bài toán ngược với việc  
phân tích động học cơ cấu cam đã xét  
Nếu là cơ cấu cam cần lắc đáy con lăn,  
biên dạng cam tìm được là biên dạng lý  
thuyếxác định biên dạng cam thật  
+ Lấy các điểm trên biên dạng lý thuyết  
làm tâm, vẽ các cung tròn bán kính  
bằng bán kính con lăn  
Bieân daïng cam lyù thuyeát  
+ Hình bao của họ đường tròn này là  
biên dạng thật của cam cần tìm  
Bieân daïng cam thöïc teá  
Con laên  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
Theory of Machine  
9.28  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
II. Tổng hợp động học cơ cấu cam  
Khi chọn bán kính con lăn rchú ý  
rcàng lớn tổn thất ma sát càng ít  
rL quá lớn xảy ra hiện tượng tự giao của  
biên dạng cam  
rL = min biên dạng cam thật có điểm  
nhọn, mòn nhanh  
rL > min  
rL < min  
biên dạng cam thật giao nhau,  
không dùng được  
thường chọn rL = 7 min  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
14  
CIMEC lab  
10/11/2009  
Theory of Machine  
9.29  
Cam Mechanism  
4. ổng hợp cơ cấu cam  
III. Trình tự thiết kế cơ cấu cam  
1. Lập đồ thị chuyển vị, đồ thị vận tốc và đồ thị gia tốc của cần cam  
2. Xác định tâm quay của cam (tổng hợp động lực học)  
3. Xác định biên dạng cam (tổng hợp động học)  
Nếu là cam cần đáy con lăn,  
Vẽ biên dạng cam lý thuyết  
Xác định bán kính con lăn  
Xác định biên dạng cam thực tế  
HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department  
Nguyen Tan Tien  
15  
pdf 15 trang baolam 29/04/2022 4080
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 9: Cơ cấu CAM - Nguyễn Tân Tiến", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nguyen_ly_may_chuong_9_co_cau_cam_nguyen_tan_tien.pdf