Giáo trình Nguyên lý máy - Phần 1: Bài giảng
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ
GIÁO TRÌNH
NGUYÊN LÝ MÁY
PHẦN 1 – BÀI GIẢNG
VƯƠNG THÀNH TIÊN - TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG
Tp. HCM 2012
0
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Chương mở đầu: Giới thiệu môn học .................................................................................................. 3
1. VN TRÍ MÔN HỌC...................................................................................................................... 3
2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................................... 3
3. NỘI DUNG MÔN HỌC.............................................................................................................. 4
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 4
5. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU .............................................................................................................. 4
Phần I: CẤU TẠO và ĐỘNG HỌC CƠ CẤU......................................................................................... 5
Chương 1: Cấu tạo và phân loại cơ cấu ............................................................................................... 5
1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN................................................................................................. 5
2. BẬC TỰ DO CƠ CẤU................................................................................................................ 9
3. PHÂN TÍCH CẤU TẠO CƠ CẤU THANH PHẲNG.............................................................. 12
4. THAY THẾ KHỚP CAO bằng KHỚP THẤP .......................................................................... 15
Chương 2: Phân tích động học.......................................................................................................... 16
1. NỘI DUNG và Ý NGHĨA của NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC................................................... 16
2. BÀI TOÁN XÁC ĐNNH VNTRÍ CỦA CƠ CẤU...................................................................... 16
3. XÁC ĐNNH VẬN TỐC, GIA TỐC (bằng phương pháp vẽ)..................................................... 17
4. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH ............................................................................. 22
5. GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THN................................................................................... 22
Phần II: ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU.................................................................................................... 23
Chương 3: Phân tích lực cơ cấu......................................................................................................... 23
1. ĐẠI CƯƠNG............................................................................................................................. 23
2. LỰC QUÁN TÍNH .................................................................................................................... 23
3. ÁP LỰC Ở CÁC KHỚP ĐỘNG................................................................................................ 24
4. XÁC ĐNNH LỰC TRÊN KHÂU DẪN ..................................................................................... 25
Chương 4: Ma sát trong khớp động ................................................................................................... 27
1. GIỚI THIỆU.............................................................................................................................. 27
2. MA SÁT TRONG KHỚP TNNH TIẾN ..................................................................................... 29
3. MA SÁT TRONG KHỚP QUAY ............................................................................................. 30
4. MA SÁT LĂN TRONG KHỚP LOẠI 4................................................................................... 30
5. MA SÁT ƯỚT........................................................................................................................... 31
6. TRUYỀN ĐỘNG MA SÁT....................................................................................................... 33
Chương 5: Động lực học máy............................................................................................................ 37
Chương 6: Các chỉ tiêu chất lượng của máy...................................................................................... 38
1. LÀM ĐỀU CHUYỂN ĐỘNG CỦA MÁY. .............................................................................. 38
2. ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG CHUYỂN ĐỘNG MÁY................................................................. 42
3. CÂN BẰNG MÁY .................................................................................................................... 45
4. HIỆU SUẤT............................................................................................................................... 50
Phần III. CÁC CƠ CẤU ........................................................................................................................ 54
Chương 7: Cơ cấu nhiều thanh .......................................................................................................... 54
1. ĐẠI CƯƠNG............................................................................................................................. 54
5. GÓC ÁP LỰC............................................................................................................................ 61
6. MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH ........................................................ 61
Chương 8: Cơ cấu cam ...................................................................................................................... 64
1
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
1. ĐẠI CƯƠNG............................................................................................................................. 64
2. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU CAM................................................................... 65
3. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM. ............................................................................. 67
4. PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CAM........................................................................................... 72
5. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CƠ CẤU CAM.................................................................................... 73
6. TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM ..................................................................................................... 73
7. BẢO TOÀN KHỚP CAO TRONG CƠ CẤU CAM................................................................. 73
Chương 9: Cơ cấu bánh răng ............................................................................................................. 74
I. CƠ CẤU BÁNH RĂNG PHẲNG ................................................................................................ 74
1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG ................................................................ 74
4. SỰ TRƯỢT CỦA CÁC RĂNG................................................................................................. 79
6. BÁNH RĂNG TRỤ TRÒN RĂNG NGHIÊNG ....................................................................... 82
II. CƠ CẤU BÁNH RĂNG KHÔNG GIAN.................................................................................... 85
1. CẶP BÁNH RĂNG TRỤ CHÉO .............................................................................................. 85
2. CƠ CẤU TRỤC VÍT – BÁNH VÍT .......................................................................................... 86
3. BÁNH RĂNG NÓN .................................................................................................................. 88
III. HỆ BÁNH RĂNG ..................................................................................................................... 92
1. ĐẠI CƯƠNG............................................................................................................................. 92
2. HỆ BÁNH RĂNG THƯỜNG ................................................................................................... 93
3. HỆ BÁNH RĂNG VI SAI......................................................................................................... 94
Chương 10: Một số cơ cấu khác ...................................................................................................... 102
1. CƠ CẤU CÁC–ĐĂNG (Cardan, Universal Joint) .................................................................. 102
2. CƠ CẤU MAN (Malte, Geneva Mechanism) ......................................................................... 103
3. CƠ CẤU BÁNH CÓC (Ratchet Mechanism) ......................................................................... 104
Phụ lục ................................................................................................................................................. 106
Tài liệu tham khảo ............................................................................................................................... 106
2
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Chương mở đầu: Giới thiệu môn học
1. VỊ TRÍ MÔN HỌC
Nguyeân lyù maùy laø moân hoïc thuoäc nhoùm kyõ thuaät cô sôû, laø moät maéc xích quan troïng
lieân keát giöõa caùc moân khoa hoïc cô baûn vaø kyõ thuaät chuyeân ngaønh. Moân hoïc naøy cung caáp
nhöõng kieán thöùc cô baûn veà maùy, töø ñoù coù theå vaän duïng ñeå nghieân cöùu caùc moân hoïc khaùc
nhö: chi tieát maùy, maùy caét kim loaïi, maùy noâng nghieäp, maùy cheá bieán ...
Nguyeân lyù maùy ñoùng vai troø raát quan troïng khi thieát keá caùc sô ñoà ñoäng cuûa maùy khi
thieát keá moät cô caáu hay moät maùy môùi (sô ñoà caáu taïo, ñoäng hoïc, ñoäng löïc hoïc).
2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa moân hoïc laø maùy vaø cô caáu
- Cô caáu: laø taäp hôïp caùc vaät theå coù chuyeån ñoäng xaùc ñònh laøm nhieäm vuï truyeàn hay
bieán ñoåi chuyeån ñoäng.
- Maùy: laø taäp hôïp nhöõng cô caáu coù nhieäm vuï bieán ñoåi hoaëc söû duïng naêng löôïng ñeå
taïo ra coâng coù ích. Nhö vaäy maùy cuõng bao goàm caùc vaät theå chuyeån ñoäng nhöng coù nhieäm
vuï cao hôn cô caáu laø bieán ñoåi hoaëc söû duïng naêng löôïng taïo ra coâng coù ích.
Theo coâng duïng maùy ñöôïc chia thaønh 2 loaïi
- Maùy bieán ñoåi naêng löôïng: goàm maùy bieán ñoåi töø cô naêng thaønh naêng löôïng khaùc
nhö maùy neùn khí, maùy phaùt ñieän…; maùy bieán ñoåi töø naêng löôïng khaùc thaønh cô naêng (thöôøng
ñöôïc goïi laø ñoäng cô) nhö ñoäng cô ñieän, ñoäng cô ñoát trong, tuabin thuỷ lực ...
- Maùy coâng taùc laø nhöõng maùy söû duïng cô naêng ñeå laøm thay ñoåi traïng thaùi, tính chaát,
hình daïng, kích thöôùc, vò trí … cuûa caùc vaät theå. Ví duï nhö maùy caét goït kim loaïi, maùy noâng
nghieäp, maùy vaän chuyeån...
Theo phương pháp điều khiển, máy được chia thành: máy điều khiển bằng tay, máy bán
tự động và máy tự động. Trong máy tự động, tất cả các nguyên công đều được thực hiện theo
chương trình định sẳn, nhờ sử dụng các thiết bị điện tử, điện – khí nén, điện – thuỷ lực,… ví
dụ: máy cắt kim loại điều khiển theo chương trình số CNC (Computerized Numerical Control),
các máy sản xuất được điều khiển theo chương trình lô-gic PLC (Programed Logic Control),…
Veà maët chöùc naêng, coù theå coi maùy laø moät heä thoáng bao goàm caùc boä phaän chöùc naêng
quan heä chaët cheõ theo sô ñoà sau:
Nguoàn ñoäng
löïc
Boä truyeàn vaø bieán
ñoåi trung gian
Boä chaáp
haønh
Ñoái töôïng
gia coâng
Boä ñieàu khieån
Hình 0-1: Sơ đồ cấu tạo máy
3
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Các loại cơ cấu chủ yếu dùng trong ngành cơ khí:
+ Cơ cấu nhiều thanh.
+ Cơ cấu cam.
+ Cơ cấu bánh răng (truyền động bánh răng).
+ Cơ cấu bánh ma sát.
+ Cơ cấu dẽo: truyền động đai, truyền động xích…
+ Và một số cơ cấu chuyên dùng khác như: Cơ cấu Malte, cơ cấu Các-đăng, cơ cấu
bánh cóc,…
3. NỘI DUNG MÔN HỌC
Noäi dung cuûa moân hoïc naøy laø nghieân cöùu nguyeân lyù caáu taïo, ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc
hoïc cuûa cô caáu vaø maùy, nhaèm giaûi quyeát hai baøi toaùn :
- Phaân tích nguyeân lyù caáu taïo, ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cuûa cô caáu vaø maùy ñaõ
cho tröôùc.
- Toång hôïp (hay thieát keá) cô caáu thoûa maõn nhöõng ñieàu kieän ñoäng hoïc, ñoäng löïc
hoïc ñaõ cho.
Nghiên cứu về cấu tạo, động học cơ cấu là nghiên cứu về nguyên lý cấu tạo của các cơ
cấu, nghiên cứu chuyển động của các phần tử của cơ cấu xét về mặt hình học (không chú ý đến
các lực gây ra chuyển động), nghiên cứu đến các phương pháp thiết kế các cơ cấu theo các
thông số động học đã cho.
Nghiên cứu về động lực học cơ cấu và máy là nghiên cứu các phương pháp xác định
chuyển động của các khâu, cơ cấu dưới tác dụng của các lực bên ngoài.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để giải quyết các bài toán trên, trong Nguyên lý máy dùng hai phương pháp sau:
a) Phương pháp giải tích: phương pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở áp dụng các
phương pháp toán học vào việc nghiên cứu. Ưu điểm của phương pháp này là cho phép đạt độ
chính xác cao, các thông số khác nhau được biểu thị bằng các biểu thức giải tích. Vì thế có thể
dễ dàng nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số này đối với các thông số khác. Nhưng nó đòi
hỏi những kiến thức nhất định về hình học giải tích, giải tích tenxơ ma trận, giải tích vectơ,
hàm biến phức, phương trình vi phân, tích phân…
b) Phương pháp vẽ (gồm phương pháp đồ thị và phương pháp hoạ đồ vectơ) nói chung
thuận tiện vì nó cho phép giải bài toán một cách nhanh gọn mà vẫn đạt được độ chính xác cần
thiết trong kỹ thuật. Ngoài ra, trong nhiều trường hợp, quan hệ giữa các bài tính Nguyên lý
máy được cho dưới dạng các đồ thị vì thế dùng phương pháp vẽ hoạ đồ vectơ và phương pháp
đồ thị sẽ thuận tiện hơn.
5. GIỚI THIỆU TÀI LIỆU
Tài liệu chính:
+ Bài giảng Nguyên lý máy.
+ Bài tập Nguyên lý máy – Tạ Ngọc Hải – NXB KH & KT – 2003.
4
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Phần I: CẤU TẠO và ĐỘNG HỌC CƠ CẤU
Chương 1: Cấu tạo và phân loại cơ cấu
1. NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN
1.1. Cô caáu
- Ñònh nghóa: Cô caáu laø nhöõng thaønh phaàn cô baûn cuûa maùy coù chuyeån ñoäng xaùc ñònh.
Ñoù laø nhöõng heä thoáng cô hoïc duøng ñeå bieán ñoåi chuyeån ñoäng cuûa 1 hay 1 soá vaät theå thaønh
chuyeån ñoäng caàn thieát cuûa caùc vaät theå khaùc.
- Nhieäm vuï cuaû cô caáu laø thöïc hieän caùc quaù trình kyõ thuaät nhôø chuyeån ñoäng cuûa caùc
phaàn töû cuûa noù
- Caùc phaàn töû cuaû cô caáu: caùc khaâu vaø khôùp ñoäng.
1.2. Tieát maùy
Moät boä phaän khoâng theå thaùo rôøi nhoû hôn ñöôïc nöõa cuûa cô caáu hay cuûa maùy ñöôïc goïi
laø chi tieát maùy, goïi taét laø tieát maùy. Ví duï: bu loâng, ñai oác, truïc, baùnh raêng...
1.3. Khaâu
Moät hay moät soá tieát maùy lieân keát cöùng vôùi nhau taïo thaønh moät boä phaän coù chuyeån
ñoäng töông ñoái so vôùi boä phaän khaùc trong cô caáu hay maùy ñöôïc goïi laø khaâu.
baïc
thaân
bulong
ñai oác
ñeäm
naép
baïc
Hình 1-1. Thanh truyeàn.
Ví duï thanh truyeàn (H.1-1) bao goàm nhieàu tieát maùy noái cöùng vôùi nhau, taát caû caùc tieát
maùy khoâng coù chuyeån ñoäng töông ñoái vôùi nhau khi thanh truyeàn chuyeån ñoäng. Thanh
truyeàn ñöôïc coi laø 1 khaâu.
Moân hoïc nguyeân lyù maùy chæ xeùt ñeán khaâu vaø coi khaâu nhö laø thaønh phaàn cô baûn
trong cô caáu vaø maùy, ñoàng thôøi khaâu ñöôïc xem nhö laø vaät raén tuyeät ñoái.
5
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Teân goïi: khaâu daãn, khaâu bò daãn vaø giaù (khaâu coá ñònh).
1.4. Khôùp
Moái noái ñoäng giöõa hai khaâu lieàn nhau ñeå haïn cheá moät phaàn chuyeån ñoäng töông ñoái
giöõa chuùng ñöôïc goïi laø khôùp ñoäng (goïi taét laø khôùp). Toaøn boä choã tieáp xuùc giöõa hai khaâu
trong khôùp ñoäng ñöôïc goïi laø thaønh phaàn khôùp ñoäng.
Thoâng soá xaùc ñònh vò trí töông ñoái giöõa caùc thaønh phaàn khôùp ñoäng treân cuøng moät
khaâu gọi là kích thước động, nó aûnh höôûng ñeán caùc thoâng soá ñoäng hoïc, ñoäng löïc hoïc cô caáu.
Khôùp ñoäng ñöôïc phaân loaïi theo nhieàu caùch :
a. Phaân loaïi theo soá bậc tự do bị hạn chế (hay số raøng buoäc)
Neáu ñeå rôøi 2 khaâu trong khoâng gian, seõ coù 6 khaû naêng chuyeån ñoäng töông ñoái ñoäc
laäp vôùi nhau bao goàm: 3 khaû naêng chuyeån ñoäng tònh tieán theo 3 truïc; kyù hieäu Tx, Ty, Tz vaø 3
chuyeån ñoäng quay quanh 3 truïc; kyù hieäu Qx, Qy, Qx (H.1-2). Moãi khaû naêng chuyeån ñoäng
nhö vaäy ñöôïc goïi laø moät baäc töï do. Noùi caùch khaùc, hai khaâu ñeå rôøi trong khoâng gian coù 6
baäc töï do töông ñoái vôùi nhau.
Hình 1-2: Các bậc tự do
Neáu cho hai khaâu tieáp xuùc vôùi nhau, taïo thaønh khôùp ñoäng thì giöõa chuùng xuaát hieän
nhöõng raøng buoäc veà maët hình hoïc haïn cheá bôùt baäc töï do töông ñoái cuûa nhau. Nhö vaäy khôùp
laøm giaûm ñi soá baäc töï do cuûa khaâu. Soá baäc töï do bò khôùp haïn cheá bôùt ñöôïc goïi laø soá raøng
buoäc. Khôùp coù k raøng buoäc ñöôïc goïi laø khôùp loaïi k (0 < k < 6; baûng 1). Ví duï: khôùp raøng
buoäc 1 baäc töï do giöõa 2 khaâu, soá baäc töï coøn laïi laø 5, khôùp ñöôïc goïi laø khôùp loaïi 1.
Chú ý: Trong mặt phẳng chỉ có khớp loại 4 và khớp loại 5.
b. Phaân loaïi theo tính chaát tieáp xuùc
- Khôùp loaïi cao: khi caùc phaàn töû khôùp ñoäng laø ñöôøng hay ñieåm. Ví duï khôùp baùnh ma
saùt, baùnh raêng, cô caáu cam...
- Khôùp loaïi thaáp: khi caùc phaàn töû khôùp ñoäng laø caùc maët. Ví duï khôùp quay (baûn leà),
khôùp tònh tieán, khôùp caàu...
c. Phaân loaïi theo tính chaát cuûa chuyeån ñoäng töông ñoái giữa caùc khaâu: khôùp tònh tieán,
khôùp quay, khôùp phaúng vaø khôùp khoâng gian. Khớp phẳng dùng để nối động các khâu trong
cùng một mặt phẳng hay trên những mặt phẳng song song nhau, khớp không gian nối động các
khâu nằm trên những mặt phẳng không song song nhau.
6
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Baûng 1. Caùc loaïi khôùp ñoäng
Khôùp ñoäng
Teân goïi
Löôïc ñoà
Soá raøng
buoäc
1
Baäc töï do Loaïi khôùp
coøn laïi
z
5
1
Quaû caàu - maët
phaúng
y
0
x
z
2
3
3
4
3
3
2
3
3
Khoái truï - Maët
phaúng
y
0
x
z
Khoái hoäp - maët
phaúng
y
0
x
Khôùp caàu
y
0
x
z
4
2
4
Khôùp caàu coù
choát
y
0
x
4
5
2
1
4
5
Khôùp truï
z
y
0
x
x
Khôùp tònh tieán
z
y
5
5
1
1
5
5
Khôùp quay
Khôùp vít
y
y
7
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
1.5. Löôïc ñoà ñoäng
a. Löôïc ñoà cuûa khaâu
Ñeå thuaän tieän trong quaù trình giaûi quyeát baøi toaùn
nguyeân lyù maùy, caùc khaâu ñöôïc bieåu dieãn baèng caùc sô ñoà
ñôn giaûn goïi laø löôïc ñoà cuûa khaâu. Löôïc ñoà khaâu phaûi theå
hieän ñaày ñuû thaønh phaàn khôùp ñoäng vaø caùc kích thöôùc aûnh
höôûng ñeán tính chaát ñoäng hoïc cuûa cô caáu. Kích thöôùc naøy
ñöôïc goïi laø kích thöôùc ñoäng. Thoâng thöôøng, kích thöôùc
ñoäng laø kích thöôùc giöõa taâm caùc thaønh phaàn khôùp ñoäng
treân khaâu. Ví dụ:
löôïc ñoà
b. Löôïc ñoà ñoäng cuûa khôùp
Hình 1-3: Lược đồ động
Cuõng nhö khaâu, ñeå thuaän tieän trong quaù trình nghieân cöùu cô caáu vaø maùy, caùc khôùp
ñoäng ñöôïc bieåu dieãn baèng caùc hình veõ qui öôùc goïi laø löôïc ñoà ñoäng cuûa khôùp (goïi taét laø löôïc
ñoà). Caùc loaïi khôùp ñoäng vaø löôïc ñoà trình baøy trong baûng 1.
1.6. Chuoãi ñoäng vaø cô caáu
a. Chuoãi ñoäng
Chuoãi ñoäng laø taäp hôïp caùc khaâu lieân keát vôùi nhau baèng caùc khôùp ñoäng trong 1 heä
thoáng. Chuoãi ñoäng coù theå ñöôïc chia thaønh chuoãi ñoäng phaúng, chuoãi ñoäng khoâng gian; ñoàng
thôøi laø chuoãi ñoäng kín hoaëc chuoãi ñoäng hôû.
- Chuoãi ñoäng phaúng laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu chuyeån ñoäng trong moät maët
phaúng hoaëc nhieàu maët phaúng song song vôùi nhau.
- Chuoãi ñoäng khoâng gian laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu chuyeån ñoäng trong nhöõng
maët phaúng khoâng song song vôùi nhau.
Hình 1-4. Chuỗi động phẳng
Hình 1-5. Chuỗi động không gian
- Chuoãi ñoäng kín laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu taïo thaønh moät hay nhieàu chu vi
kheùp kín, muoán theá moãi khaâu phaûi tham gia ít nhaát 2 khôùp ñoäng.
- Chuoãi ñoäng hôû: laø chuoãi ñoäng trong ñoù caùc khaâu khoâng taïo thaønh chu vi kheùp kín,
nhö vaäy trong chuoãi ñoäng coù nhöõng khaâu chæ tham gia 1 khôùp ñoäng.
8
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Hình 1-6. Chuoãi ñoäng kín
b. Cô caáu
Hình 1-7. Chuoãi ñoäng hôû
Cô caáu coù theå ñöôïc ñònh nghóa theo caùch khaùc: Cô caáu laø moät chuoãi ñoäng kín coù moät
khaâu coá ñònh vaø chuyeån ñoäng theo qui luaät xaùc ñònh.
Khâu coá ñònh ñöôïc goïi laø giaù (trong löôïc ñoà, giaù ñöôïc kyù hieäu daáu gaïch gaïch chöùng
toû khoâng chuyeån ñoäng)
Theo tính chaát cuûa chuoãi, cô caáu cuõng ñöôïc chia thaønh cô caáu phaúng vaø cô caáu
khoâng gian.
2. BẬC TỰ DO CƠ CẤU
2.1. Ñònh nghóa
Baäc töï do cuûa cô caáu laø soá thoâng soá ñoäc laäp caàn thieát ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa cô caáu.
Ñoàng thôøi baäc töï do cuõng chính laø soá khaû naêng chuyeån ñoäng ñoäc laäp cuûa cô caáu ñoù.
2.2. Coâng thöùc tính baäc töï do cuûa cô caáu
Baäc töï do theå hieän cho khaû naêng chuyeån ñoäng cuûa cô caáu, noù phuï thuoäc vaøo soá khaâu,
khôùp vaø loaïi khôùp.
Goïi W0 laø soá baäc töï do töông ñoái cuûa taát caû caùc khaâu trong cô caáu ñeå rôøi so vôùi giaù,
goïi R laø toång soá raøng buoäc trong cô caáu, thì baäc töï do W cuûa cô caáu ñöôïc tính
W = W0 - R
(1-1)
- Xaùc ñònh W0: tröôøng hôïp toång quaùt, moät khaâu ñeå rôøi trong khoâng gian coù 6 baäc töï
do töông ñoái so vôùi giaù, neân neáu cô caáu coù n khaâu thì soá baäc töï do töông ñoái seõ laø
W0 = 6n
(1-2)
- Xaùc ñònh R: Moãi khôùp ñoäng seõ haïn cheá moät soá baäc töï do baèng ñuùng soá raøng buoäc
cuûa khôùp ñoù. Neáu goïi pi laø soá khôùp loaïi i trong cô caáu thì toång soá raøng buoäc seõ laø
5
R = i.p = 5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 +1p1 (1-3)
∑
i
i=1
Thay (1-2) vaø 1-3) vaøo (1-1) ta coù :
W = 6n – (5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 +1p1)
(1-4)
* Ñoái vôùi cô caáu phaúng
- Moät khaâu coù nhieàu nhaát 3 baäc töï do so vôùi giaù. Neân toång soá baäc töï do cuûa n khaâu
seõ laø
W0 = 3n
9
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
- Moät khôùp coù nhieàu nhaát laø 2 raøng buoäc, noùi caùch khaùc cô caáu phaúng chæ chöùa khôùp
loaïi 4 vaø loaïi 5. Moãi khôùp loaïi 4 trong cô caáu phaúng chæ coù theâm 1 raøng buoäc neân soá raøng
buoäc cuûa p4 khôùp loaïi 4 laø 1xp4. Moãi khôùp loaïi 5 trong maët phaúng coù theâm 2 raøng buoäc neân
soá raøng buoäc cuûa p5 khôùp loaïi 5 laø 2xp5. Neân toång soá raøng buoäc trong cô caáu phaúng
R = 2p5 + p4
Î
W = 3n - (2p5 + p4)
(1-5)
2.3. Raøng buoäc tröïc tieáp - Raøng buoäc giaùn tieáp
Raøng buoäc giöõa hai khaâu do khôùp noái tröïc tieáp giöõa chuùng goïi laø raøng buoäc tröïc tieáp.
Söï raøng buoäc giöõa hai khaâu khoâng phaûi do taùc duïng tröïc tieáp cuûa khôùp noái hai khaâu
ñoù goïi laø raøng buoäc giaùn tieáp.
Xeùt ví duï treân H.1-8
a)
b)
Hình 1-8. Cô caáu coù raøng buoäc giaùn tieáp
Sự raøng buoäc giöõa khaâu 1 vaø 2, giöõa 2 vaø 3, giöõa 1 vaø 4 treân H.1-8a laø raøng buoäc
tröïc tieáp. Khaâu 3 vaø khaâu 4 chöa noái vôùi nhau nhöng do taùc duïng cuûa caùc khôùp A, B, C
neân khaâu 3 ñaõ xuaát hieän 3 raøng buoäc: Qx , Qy vaø Tz ñöôïc goïi laø raøng buoäc giaùn tieáp.
Neáu noái khaâu 3 vôùi khaâu 4 baèng khôùp D (H.1-8b), khôùp D coù 5 raøng buoäc tröïc tieáp:
Tx, Ty, Tz, Qx, Qy. Tuy nhieân trong ñoù coù 3 raøng buoäc Qx, Qy, Tz ñaõ coù khi chöa xuaát hieän
khôùp D. Ba raøng buoäc naøy ñöôïc goïi laø raøng buoäc truøng.
Chuù yù: raøng buoäc truøng chæ xuaát hieän ôû khôùp noái caùc khaâu ñaõ coù raøng buoäc giaùn tieáp
töùc laø chæ coù ôû khôùp kheùp kín cuûa chuoãi ñoäng. Noùi caùch khaùc, raøng buoäc truøng chæ coù ôû
chuoãi ñoäng kín.
Khi cơ cấu tồn tại ràng buộc gián tiếp thì số ràng buộc của cơ cấu được tính
5
R = i.p - R0
(1-6)
∑
i
i=1
2.4. Raøng buoäc thöøa - Baäc töï do thöøa
- Raøng buoäc thöøa laø nhöõng raøng buoäc xuaát hieän trong cô caáu maø neáu boû chuùng ñi thì
qui luaät chuyeån ñoäng cuûa cô caáu khoâng thay ñoåi. Xeùt cô caáu treân H.1-9.
Hình 1-9. Cô caáu coù raøng buoäc thöøa
10
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Neáu boû ñi moät trong 3 khaâu 1, 2, 3 vaø khôùp keøm theo thì chuyeån ñoäng cuûa cô caáu
khoâng thay ñoåi. Nghóa laø veà phöông dieän chuyeån ñoäng thì vieäc theâm khaâu 2 hoaëc 3 laø thöøa.
Vieäc theâm khaâu khaâu 2 hoaëc 3 laøm cho baäc töï do taêng leân:
3n - 2p5 = 3x1 - 2x2 = -1
Noùi caùch khaùc laø taêng theâm 1 raøng buoäc. Raøng buoäc naøy chính laø raøng buoäc thöøa.
Nhö vaäy khi tính soá raøng buoâc cuûa cô caáu chuùng ta khoâng tính ñeán raøng buoäc thöøa. Neáu goïi
soá raøng buoäc thöøa laø r, thì soá raøng buoäc cuûa cô caáu laø
5
R = i.p - R0 - r
(1-7)
∑
i
i=1
- Baäc töï do thöøa laø nhöõng baäc töï do cuûa caùc khaâu trong cô caáu maø neáu boû chuùng ñi
thì qui luaät chuyeån ñoäng cuûa cô caáu khoâng thay ñoåi.
Xeùt cô caáu cam treân H.1-10
Hình 1-10. Cô caáu coù baäc töï do thöøa
Chuyeån ñoäng cuûa con laên 2 khoâng aûnh höôûng ñeán chuyeån ñoäng cuûa cô caáu. Baäc töï
do naøy (con laên 2 quay) goïi laø baäc töï do thöøa. Khi tính baäc töï do cuûa cô caáu khoâng tính ñeán
baäc töï do thöøa naøy. Goïi s laø baäc töï do thöøa thì coâng thöùc tính baäc töï do cuûa cô caáu
W = W0 - R - s
2.5. Coâng thöùc toång quaùt
- Cô caáu khoâng gian :
W = 6n - (5p5 + 4p4 + 3p3 + 2p2 + 1p1 - R0 - r) - s
- Cô caáu phaúng
(1-8)
(1-9)
W = 3n - (2p5 + p4 - r) - s
2.6. YÙ nghóa cuûa baäc töï do, khaâu daãn vaø khaâu bò daãn
Ñeå thaáy roõ yù nghóa baäc töï do, so saùnh 2 cô caáu treân H.1-11
β
ϕ
ϕ
a)
b)
Hình 1-11. Baäc töï do cuûa cô caáu 4 vaø 5 khaâu
11
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Cô caáu 4 khaâu treân H.1-11a coù 1 baäc töï do neân chæ caàn 1 thoâng soá ñoäc laäp (goùc ϕ) thì
vò trí cô caáu hoaøn toaøn xaùc ñònh, ñoàng thôøi cô caáu chæ coù 1 khaû naêng chuyeån ñoäng ñoäc laäp,
giaû söû laø chuyeån ñoäng cuûa khaâu 1 quay quanh A, neáu döøng chuyeån ñoäng naøy thì cô caáu
cuõng seõ döøng laïi, khoâng coøn chuyeån ñoäng naøo nöõa. Neáu cho tröôùc qui luaät chuyeån ñoäng
cuûa ϕ theo thôøi gian, thì qui luaät chuyeån ñoäng cuûa cô caáu hoaøn toaøn xaùc ñònh. Coù nghóa laø
neáu bieát tröôùc qui luaät chuyeån ñoäng cuûa moät khaâu baát kyø thì qui luaät cuûa toaøn cô caáu hoaøn
toaøn xaùc ñònh.
Vôùi cô caáu 5 khaâu treân H.1-11b coù 2 baäc töï do neân neáu chæ bieát moät thoâng soá ñoäc laäp
(giaû söû ϕ) thì chöa ñuû ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa toaøn boä cô caáu. Muốn xaùc ñònh hoaøn toaøn vò trí
cô caáu caàn phaûi bieát theâm moät thoâng soá ñoäc laäp nöõa (giaû söû laø β). Ñoàng thôøi, veà chuyeån
ñoäng, cô caáu naøy coù hai khaû naêng chuyeån ñoäng ñoäng laäp neân neáu chæ döøng moät chuyeån
ñoäng (giaû söû döøng khaâu 1) thì cô caáu 4 khaâu coøn laïi (BCDE) vaãn chuyeån ñoäng ñöôïc. Neáu
döøng theâm moät chuyeån ñoäng nöõa (giaû söû döøng khaâu 4) thì cô caáu môùi coá ñònh. Caàn phaûi
bieát tröôùc 2 qui luaät chuyeån ñoäng (giaû söû cuûa ϕ vaø β) thì qui luaät chuyeån ñoäng cuûa cô caáu
hoaøn toaøn xaùc ñònh.
Qua phaân tích hai cô caáu chuùng ta thaáy: ñeå cô caáu chuyeån ñoäng xaùc ñònh, soá qui luaät
chuyeån ñoäng ñoäc laäp caàn bieát tröôùc phaûi baèng soá baäc töï do cuûa cô caáu.
Khaâu coù qui luaät chuyeån ñoäng bieát tröôùc ñöôïc goïi laø khaâu daãn. Caùc khaâu ñoäng coøn
laïi ñöôïc goïi laø khaâu bò daãn.
Thoâng thöôøng khaâu daãn laø khaâu noái vôùi giaù baèng moät khôùp quay loaïi 5; moãi khaâu
daãn chæ öùng vôùi moät qui luaät chuyeån ñoäng cho tröôùc. Vì vaäy, ñeå cô caáu coù chuyeån ñoäng xaùc
ñònh, soá khaâu daãn phaûi baèng soá baäc töï do.
3. PHÂN TÍCH CẤU TẠO CƠ CẤU THANH PHẲNG
3.1. Nhoùm tónh ñònh (Át-xua)
Phaân tích caáu taïo cuûa cô caáu ta seõ tìm ñöôïc nhöõng ñaëc ñieåm caáu taïo laøm cô sở xaùc
ñònh phöông phaùp vaø trình töï nghieân cöùu cô caáu. Theo phöông phaùp phaân tích caáu taïo cô
caáu cuûa AÙt-xua: neáu moät cô caáu coù W baäc töï do thì bao goàm W khaâu daãn vaø nhöõng nhoùm
coù baäc töï do baèng khoâng. Noùi caùch khaùc, caùc khaâu trong moät cô caáu ñöôïc chia laøm 2 loaïi:
- Loaïi thöù nhaát laø khaâu daãn coù qui luaät chuyeån ñoäng bieát tröôùc, số khâu loại này bằng
số bậc tự do của cơ cấu.
- Loaïi thöù hai laø caùc khaâu bò daãn taäp hôïp thaønh nhöõng nhoùm tónh ñònh coù baäc töï do
baèng khoâng, coøn goïi laø nhoùm AÙt-xua.
Xeùt cô caáu phaúng chæ chöùa toaøn nhöõng khôùp thaáp goàm n khaâu vaø p5 khôùp loaïi 5, moät
nhoùm AÙt-xua phaûi thoûa maõn ñieàu kieän cuûa nhoùm:
Wnhoùm = 3n - 2p5 = 0
Vì soá khaâu vaø khôùp phaûi laø soá nguyeân neân caùc nhoùm ñöôïc phaân loaïi nhö sau
n = 2
n = 4
n = 6
Î
Î
Î
p5 = 3
p5 = 6
p5 = 9
Î nhoùm 2 khaâu 3 khôùp
Î nhoùm 4 khaâu 6 khôùp
Î nhoùm 6 khaâu 9 khôùp
......................................................
12
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
* Qui öôùc :
Nhoùm 2 khaâu 3 khôùp goïi laø nhoùm loaïi 2 (H.1-12a, b, c, d, e)
Nhoùm 4 khaâu 6 khôùp goïi laø nhoùm loaïi 3 (H.1-12f, g)
Nhoùm 6 khaâu 9 khôùp goïi laø nhoùm loaïi 4 (H.1-12h)
.......................................................
a)
e)
b)
c)
d)
h)
f)
g)
Hình 1-12: Nhóm Át-xua
3.2. Nguyeân taéc taùch nhoùm
- Khi taùch nhoùm phaûi bieát tröôùc khaâu daãn. Khaâu daãn vaø giaù khoâng thuoäc caùc nhoùm.
- Soá khaâu vaø khôùp phaûi thoaû maõn ñieàu kieän baäc töï do cuûa nhoùm. Khôùp bò taùch thì
xem laø ôû nhoùm vöøa taùch.
- Sau khi taùch nhoùm ra khoûi cô caáu, phaàn coøn laïi phaûi laø cô caáu hoaøn chænh hoaëc laø
coøn laïi khaâu daãn noái vôùi giaù. Nhö vaäy, vieäc taùch nhoùm phaûi tieán haønh töø xa khaâu daãn ñeán
gaàn khaâu daãn.
- Phaûi taùch nhoùm ñôn giaûn tröôùc, neáu khoâng ñöôïc thì môùi taùch nhoùm phöùc taïp hôn
(loaïi cao hôn).
3.3. Xeáp loaïi cô caáu
- Khaâu daãn goïi laø cô caáu loaïi 1
- Cô caáu chæ chöùa 1 nhoùm AÙt-xua thì loaïi cuûa cô caáu laø loaïi cuûa nhoùm AÙt-xua ñoù.
- Cô caáu chöùa nhieàu nhoùm AÙt-xua thì loaïi cuûa cô caáu laø loaïi cuûa nhoùm AÙt-xua coù
loaïi cao nhaát.
* Caùc ví duï:
- Cô caáu 4 khaâu baûn leà treân H.1-11a: bao goàm giaù, moät khaâu daãn 1 vaø moät nhoùm AÙt-
xua 2 khaâu 3 khôùp. Cô caáu thuoäc loaïi 2.
13
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
a)
b)
- Cô caáu 5 khaâu treân H.1-11b: bao goàm moät giaù, 2 khaâu daãn (1 vaø 4) vaø moät nhoùm
AÙt-xua 2 khaâu 3 khôùp. Cô caáu thuoäc loaïi 2.
- Cô caáu bơm oxy treân H.1-13: bao goàm moät giaù, 1 khaâu daãn (1) vaø moät nhoùm AÙt-
xua 4 khaâu 6 khôùp. Cô caáu thuoäc loaïi 3.
Hình 1-13: Cô caáu coù nhoùm loaïi 3
- Cô caáu máy bào ngang treân hình 1-14: bao goàm moät giaù, 1 khaâu daãn (1) vaø moät
nhoùm AÙt-xua 4 khaâu 6 khôùp. Cô caáu thuoäc loaïi 3.
Hình 1-14: Cô caáu coù nhoùm loaïi 3
- Cơ cấu máy nén trên hình 1-15a:
Choïn khaâu 5 laøm khaâu daãn (H.1-15b) ta ñöôïc 1 nhóm Át-xua loaïi 3. Cô caáu loaïi 3
Choïn khaâu 1 laøm khaâu daãn (H.1-15c) ta ñöôïc 2 nhoùm Át-xua loaïi 2. Cô caáu loaïi 2
14
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
5
5
5
1
1
3
1
3
4
3
4
2
4
2
2
c)
a)
b)
Hình 1-15: Cơ cấu máy nén
4. THAY THẾ KHỚP CAO bằng KHỚP THẤP
(Tham khảo PL 1)
15
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
Chương 2: Phân tích động học
1. NỘI DUNG và Ý NGHĨA của NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC
Phân tích động học cơ cấu là nghiên cứu chuyển động của cơ cấu khi cho trước cơ cấu
và quy luật chuyển động của khâu dẫn. Cụ thể: cho trước lược đồ cơ cấu, quy luật chuyển
động của khâu dẫn, cần phải:
- Xaùc ñònh vò trí cuûa caùc khaâu vaø quyõ ñaïo của caùc ñieåm treân khaâu trong quá trình cơ
cấu chuyển động. Đây là bài toán vị trí (chuyển vị).
- Xaùc ñònh vaâïn toác của caùc ñieåm treân khaâu vaø vaän toác goùc các khâu tại từng vị trí và
quy luật vận tốc các điểm trên khâu, vận tốc góc các khâu khi cơ cấu chuyển động. Đây là bài
toán vận tốc.
- Xaùc ñònh gia toác của caùc ñieåm treân khaâu, gia toác goùc các khâu tại từng vị trí và quy
luật gia tốc các điểm trên khâu, gia tốc góc các khâu khi cơ cấu chuyển động. Đây là bài toán
gia tốc.
Khi nghiên cứu động học cơ cấu ta không để ý đến nguyên nhân của chuyển động và
thường giả thiết khâu dẫn chuyển động đều.
Phaân tích ñoäng hoïc mang nhieàu yù nghóa trong vieäc thieát keá maùy, ví duï : xaùc ñònh vò
trí, quó tích ñeå phoái hôïp chuyeån ñoäng cuûa caùc boä phaän maùy, thieát keá voû maùy, caùc boä phaän
che chaén, boá trí khoâng gian laép ñaët maùy,…; xaùc ñònh vaän toác laø cô sôû ñeå xaùc ñònh caùc ñaïi
löôïng ñoäng löïc hoïc nhö ñoäng naêng, coâng suaát,… ñeå tính toaùn naêng löôïng, laøm ñeàu chuyeån
ñoäng cuûa maùy…; xaùc ñònh gia toác ñeå tính löïc quaùn tính, töø ñoù giaûi baøi toaùn aùp löïc khôùp
ñoäng…
Phương pháp nghiên cứu động học: có thể dùng phương pháp giải tích, phương pháp đồ
thị hay phương pháp vẽ (họa đồ vectơ). Trong môn học, chủ yếu giới thiệu phương pháp vẽ.
2. BÀI TOÁN XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ CỦA CƠ CẤU
Xác định vị trí cơ cấu là vẽ lược đồ động của nó với những vị trí khác nhau của khâu
dẫn với một tỉ lệ xích nhất định.
Số liệu cho trước:
+ Lược đồ động của cơ cấu.
+ Khâu dẫn.
Yêu cầu:
+ Xác định quy luật chuyển vị của các khâu bị dẫn theo góc quay ϕ của khâu dẫn:
- Quy luật chuyển vị s = s(ϕ) nếu khâu bị dẫn chuyển động tịnh tiến.
- Quy luật chuyển vị ψ = ψ(ϕ) nếu khâu bị dẫn chuyển động quay.
+ Quỹ đạo của một điểm bất kỳ trên cơ cấu.
Tæ leä xích (TLX):
Gọi Kl là tỉ lệ xích chiều dài:
Chieàu daøi thöïc
Chieàu daøi ñoaïn bieåu dieãn (mm)
(m)
Kl =
Các giá trị nên chọn của TLX:
.
(2-1)
16
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
1:1; 1:10; 1:100; 1:1000; 1:10.000
1:2; 1:20; 1:200; 1:2000; 1:20.000
1:5; 1:50; 1:500; 1:5000; 1:50.000
Ví duï Vẽ quỹ đạo của trung điểm M trên thanh truyền AB, đồ thị chuyển vị của con trượt B
của cơ cấu tay quay – con trượt. Biết khâu dẫn là tay quay OA có chiều dài 1m, thanh truyền
AB có chiều dài 2,5m (Hình 2-1).
A3
A4
A5
A2
M
0
A1
B3
B2
B1
B5
B4
A6
A8
A7
Hình 2-1: phương pháp vẽ - xác định vị trí cơ cấu
+ Chọn TLX Kl (m/mm) và vẽ quỹ đạo điểm A là đường tròn tâm O, bán kính OA =
1OA/Kl; sau đó vẽ quỹ đạo con trượt B là đường thẳng đi qua O và song song với phương trượt.
+ Chia vòng tròn quỹ đạo điểm A thành nhiều phần bằng nhau (giả sử 8 phần) được xác
định bởi các điểm A1, A2, …Ai, …, A8, từ đó xác định vị trí tương ứng của điểm B là B1, B2,
…Bi, …, B8 (với Bi là giao điểm của vòng tròn tâm Ai bán kính AB với phương trượt).
+ Trên A1B1, A2B2, …, A8B8 xác định các điểm M1, M2, …M8. Nối các điểm M1, M2,
… M8 bằng một đường cong liên tục ta có quỹ đạo của điểm M (H.2-1).
+ Cách xây dựng đồ thị chuyển vị s = s(t) hay s = s(ϕ) trong đó s là chuyển vị của con
trượt B; t là thời gian; ϕ là góc quay của tay quay OA như sau:
Gọi n là số vòng quay của tay quay OA trong 1 phút.
Lấy x là đoạn thẳng trên trục hoành độ (trục thời gian t, hay trục góc quay ϕ) ứng với 1
vòng quay (1 chu kỳ) của tay quay, khi đó TLX góc quay ϕ (Kϕ), hay TLX thời gian t (Kt) sẽ
là:
2π (rad)
60
(s)
Kϕ =
;
Kt =
(2-2)
x
(mm)
nx (mm)
Chọn TLX chuyển vị Ks = Kl.
Chọn vị trí cực biên bên trái làm góc tọa độ (B1), đoạn B1B2 là chuyển vị của con trượt
B tương ứng với góc quay A1OA2, …, đoạn B1B8 là chuyển vị của con trượt B tương ứng với
góc quay A1OA8. Đồ thị chuyển vị được thể hiện ở hình 2-11.
3. XÁC ĐỊNH VẬN TỐC, GIA TỐC (bằng phương pháp vẽ)
3.1. Lý thuyết về đại số vectơ
Nếu một vectơ A được biểu thị:
⎧
A = B1 + B2 +...+ Bn
⎪
⎨
⎪
⎩
A = C1 + C2 +...+ Cn
Sẽ được biểu diễn bằng cách vẽ một đa giác vectơ như trên hình 2-2.
17
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
B2
Bn-1
B1
Bn
A
p
Cn
C1
C2
Cn-1
Hình 2-2: đa giác véc tơ
Từ hình vẽ ta thấy:
+ Các vectơ B1 , C1 và A cùng gốc.
+ Các vectơ Bn , Cn và A cùng ngọn.
+ Các vectơ B1 , B2 , … Bn nối tiếp nhau. Các vectơ C1 , C2 , …Cn nối tiếp nhau.
Nếu Bn và Cn chưa biết độ lớn (đã biết phương) mà ta cần xác định vectơ A thì hệ
phương trình 2 Nn trên sẽ giải được bằng hoạ đồ vectơ.
3.2. Lý thuyết động học
a) Khaâu chuyeån ñoäng tònh tieán: Vaän toác cuûa taát caû caùc ñieåm treân khaâu baèng nhau vaø
tieáp tuyeán vôùi quyõ ñaïo, caùc vectô gia toác coù cuøng moâ ñun vaø song song vôùi nhau.
b) Khaâu quay quanh 1 truïc coá ñònh ñi qua O (H.2-3a)
- Vaän toác: VAO = ωA .lOA
+ Ñoä lôùn: VAO = ω.lOA
+ Phöông vuoâng goùc vôùi OA, coù chieàu theo chieàu taùc duïng cuûa ω .
- Gia toác: aAO = aAnO + atAO
VA2
+ Gia tốc pháp: a AO = ω2.lAO =
; höôùng A → O
n
lOA
t
+ Gia tốc tiếp: a AO = ε .lAO; coù phöông vuoâng goùc vôùi OA, chieàu theo chieàu
taùc duïng cuûa ε .
B
A
2
A
1
ω
ω
O
A
V
A
c)
b)
a)
Hình 2-3: các dạng chuyển động của khâu (vật rắn)
c) Khaâu coù chuyeån ñoäng song phaúng (H.2-3b)
VB = VA + VBA
18
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Trường Đại học Nông Lâm Tp. HCM
Khoa Cơ khí - Công nghệ
aB = aA + aBnA + aBt A
d) Truøng ñieåm A (H.2-3c)
Goïi A1, A2 laø 2 ñieåm hieän ñang truøng thuoäc 2 khaâu 1 vaø 2. Coù 2 tröôøng hôïp xaûy ra.
9 Khaâu coù ñieåm A1 (khaâu 1) chuyeån ñoäng tònh tieán hoaëc coá ñònh.
VA2 = VA1 + VA2A1
aA2 = aA1 + aAr 2 A1 (coù phöông tieáp tuyeán vôùi quó ñaïo chuyeån ñoäng töông ñoái
giöõa A2 vaø A1).
9 Khaâu 1 ñang quay quanh truïc 1 truïc coá ñònh hoaëc chuyeån ñoäng song phaúng vôùi vaän
toác goùc ω1 .
VA2 = VA1 + VA2A1
aA2 = aA1 + aAr 2 A1 + aAk 2 A1
Trong ñoù: Gia tốc Coriolix aAk 2 A1 = 2ω .VA2A1
k
+ Ñoä lôùn: a A2 A1 = 2. ω .VA2A1. (xét trên cơ cấu phẳng)
+ Phöông, chieàu chính laø phöông, chieàu cuûa VA2A1 ñaõ quay 90o theo chieàu taùc duïng
cuûa ω 1.
3.3. Họa ñoà vaän toác vaø gia toác cuûa cô caáu loaïi 2
Bài toán cho bieát:
• Kích thöôùc cuûa caùc khaâu.
• Vaän toác goùc cuûa khaâu daãn ω1
• Löôïc ñoà ñoäng cuûa cô caáu veõ vôùi TLX K1 (taïi 1 vò trí cho trước)
a) Tröôøng hôïp cô caáu chæ toaøn laø khôùp quay (cô caáu 4 khaâu baûn leà).
Trình töï veõ hoïa ñoà vaän toác:
9 Tính vaän toác ñieåm A cuûa tay quay: VA = ω1.lOA (m/s)
9 Choïn TLX ñeå veõ họa ñoà vaän toác Kv
vận tốc thực (m/s)
chiều dài đoạn biểu diễn (mm)
Kv =
Chú ý: Ở những cơ cấu đơn giản và các vị trí đặc biệt có thể không cần sử dụng TLX.
9 Choïn ñieåm cöïc pv ñeå veõ họa ñoà vaän toác; veùctô pva bieåu thò vaän toác ñieåm A laø:
VA
pva =
(mm)
KV
9 Xaùc ñònh vaän toác ñieåm B
V = V + V
(1)
(2)
B
A
BA
BC
V = V + V
B
C
Họa đồ thể hiện ở hình 2-4: ⇒ V = p b x Kv.
B
v
9 Xaùc ñònh vaän toác ñieåm D
V = V + V
(3)
(4)
D
A
DA
DB
V = V + V
D
B
Họa đồ thể hiện ở hình 2-4: ⇒ V = p d x Kv.
D
v
19
Giáo trình Nguyên Lý Máy
Tải về để xem bản đầy đủ
107 trang
23880
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Nguyên lý máy - Phần 1: Bài giảng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nguyen_ly_may_phan_1_bai_giang.pdf
