NGUYÊN LÝ MÁY

1

NGUYÊN LÝ MÁYME3060

GV : Nguyễn Tuấn KhoaBộ môn Cơ sở thiết kế máy & Robot

Địa chỉ: Phòng D3-304 Trường ĐH BKHN

Email: [email protected]

Mục đích và Nội dung chính

Môn học Nguyên lý máy nghiên cứu vấn đề chuyển động và tính toán

chuyển động của cơ cấu và máy.

Ba vấn đề chung:

• Bài toán cấu trúc nhằm nghiên cứu các nguyên tắc cấu trúc của cơ

cấu và khả năng chuyển động của cơ cấu tùy theo cấu trúc của nó.

• Bài toán động học nhằm xác định chuyển động của các khâu trong

cơ cấu, khi không xét đến ảnh hưởng của các lực mà chỉ căn cứ vào

quan hệ hình học của các khâu.

• Bài toán động lực học nhằm xác định lực tác động lên cơ cấu và

quan hệ giữa các lực này với chuyển động của cơ cấu.

CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt

http://cuuduongthancong.com?src=pdf

https://fb.com/tailieudientucntt

2

Cấu tạo học phần45 tiết (LT+BT)

Chương 1: CẤU TRÚC CƠ CẤU

Chương 2: PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG

Chương 3: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG

Chương 4: CÂN BẰNG MÁY

Chương 5: CHUYỂN ĐỘNG THỰC CỦA MÁY

Chương 6: CƠ CẤU CAM

Chương 7: CƠ CẤU BÁNH RĂNG

Chương 8: HỆ THỐNG BÁNH RĂNG

Nhiệm vụ người học HỌC

• Đi học đầy đủ, đúng giờ

• Thái độ học tập nghiêm túc, có ý thức xây dựng bài

• Không gây mất trật tự ảnh hưởng đến lớp

THI: Trắc nghiệm

• GK, CK: 30 câu, 40 phút (4 đáp án chọn 1)

• Chỉ tính câu làm đúng (sai ko trừ điểm)




3

Tài liệu học tập

• SGK: Nguyên lý máy – Đinh Gia Tường, TạKhánh Lâm

• BT: BTNLM – Tạ Ngọc Hải

• Giáo trình trên lớp

Chương 1CẤU TRÚC CƠ CẤU

GV : Nguyễn Tuấn Khoa

Bộ môn Cơ sở thiết kế máy & Robot




4

Chương 1 CẤU TRÚC CƠ CẤU


Động cơ đốt trongHộp số sàn

Tay kẹp robot Robot PUMA




5


1.1. Khái niệm 1.1.1. Khâu và chi tiết máy

Máy có thể tháo rời ra thành nhiều bộ phận khác nhau, bộ

phận không thể tháo rời ra được nữa gọi là chi tiết máy

Chi tiết máy ?

Trong cơ cấu và máy, toàn bộ những bộ phận có chuyển động

tương đối so với các bộ phận khác gọi là khâu

Khâu ?


1.1. Khái niệm 1.1.1. Khâu và chi tiết máy




6


1.1. Khái niệm 1.1.2. Nối động, thành phần khớp động và khớp động

• Một khả năng chuyển động độc lập đối với một hệ quy chiếu

một bậc tự do

• Giữa hai khâu trong mặt phẳng tối đa 3 btd: Tx, Ty, Qz

• Giữa hai khâu trong không gian tối đa 6 btd: Tx, Ty, Tz, Qx,

Qy, Qz

Bậc tự do ?



Để tạo thành cơ cấu, các khâu không thể để rời nhau mà phải

được liên kết với nhau theo một quy cách xác định nào đó sao

cho sau khi nối nhau các khâu vẫn còn có khả năng chuyển

động tương đối nối động các khâu

Nối động ?




7



Chỗ tiếp xúc trên mỗi khâu gọi là thành phần khớp động. Tập

hợp hai thành phần khớp động của hai khâu là một khớp động

Thành phần khớp động, khớp động ?


1.1. Khái niệm 1.1.3. Phân loại khớp động

Theo số btd bị hạn chế khớp loại i hạn chế i btd




8


1.1. Khái niệm 1.1.3. Phân loại khớp động

Theo đặc điểm tiếp xúc

• Khớp cao: thành phần khớp động là điểm hay đường

• Khớp thấp: thành phần khớp động là mặt


1.1. Khái niệm 1.1.4. Lược đồ

Lược đồ khớp

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các khớp được biểu diễn

trên những hình vẽ bằng những lược đồ quy ước




9


1.1. Khái niệm 1.1.5. Chuỗi động , cơ cấu, máy

Chuỗi động tạo thành do nhiều khâu nối với nhau.

Cơ cấu là một chuỗi động có một khâu cố định và chuyển

động theo quy luật xác định.

Khâu cố định được gọi là giá

Máy là một hay nhiều cơ cấu kết hợp lại để truyền hay biến

đổi năng lượng.

Chuỗi động Cơ cấu Máycố định

1 khâu

tập hợp


1.1. Khái niệm 1.1.5. Chuỗi động, cơ cấu, máy

CC Culit

CC Tay quay con trượt

D

C

B

A

1

2

3

4

C

B

A

4

3

21

CC Bốn khâu bản lề

AB

C

1

2

34

CC hỗn hợp bốn khâu bản lề - tay quay con trượt

A

BC

D

E

F

1

2

3

4

5




10



Động cơ đốt trong

(V)

1 A

B

C

D

E

35 4

2

1

CP

EP



Máy bào

A

B

D

E

ω1




11


1.2. Bậc tự do của cơ cấu1.2.1. Công thức tổng quát

Bậc tự do của cơ cấu là số thông số độc lập cần thiết để

xác định hoàn toàn vị trí của cơ cấu, cũng là số khả năng

chuyển động tương đối độc lập của cơ cấu đó.

Công thức tính

n : số khâu động của cc

pj : số khớp loại j trong cc

Rtr : số ràng buộc trùng của cc

Rth : số ràng buộc thừa của cc

W th : số bậc tự do thừa của cc

btd?

tr th t

5

1

hjW 6n jp R R W – ( –)––


1.2. Bậc tự do của cơ cấu1.2.2. Công thức cơ cấu phẳng

Công thức tính

n : số khâu động của cc phẳng

T(p5) : số khớp thấp trong cc

phẳng

C(p4) : số khớp cao trong cc

phẳng

Rtr : số ràng buộc trùng

Rth : số ràng buộc thừa

W th : số bậc tự do thừa

tr th thW 3n 2T C R R W– ( – – ) –




12



Ràng buộc trùng

Giả sử lấy khớp B làm khớp đóng kín. Khi nối khâu 1- khâu 3, khâu 2 - khâu 3bằng các khớp A và C, khâu 2 không thể quay tương đối so với khâu 1 quanh

trục Oz, tức là có một ràng buộc gián tiếp Qz giữa khâu 1 và khâu 2. Khi nối trực

tiếp khâu 1 và khâu 2 bằng khớp đóng kín B, khớp B lại tạo thêm ràng buộc Qz.

Như vậy, ở đây có một ràng buộc trùng:

Rtrùng = 1

Bậc tự do của cơ cấu ( n = 2, T = 2, C = 0) : W = 3x2 – ( 2x3 – 1 ) = 1 btd

Q z2



Ràng buộc thừa

Hình a) n = 4, T = 6, btd của hệ: W=3n-(2T+C) =3.4-(2.6+0) = 0 (khung tĩnh định)

Hình b) lAB = lCD = lEF; lAF = lBE; lBC = lAD thì hệ sẽ chuyển động được ( btd > 0)

Vì sao? Chưa nối khâu 2 và khâu 4 bằng khâu 5 và hai khớp quay E, F thì hệ là một

cơ cấu bốn khâu bản lề phẳng có bậc tự do W = 1. Do đặc điểm hình học của cơ cấu,

khoảng cách giữa hai điểm E của khâu 2 và điểm F của khâu 4 với lAF = lBE không đổi

khi cơ cấu chuyển động. Việc nối điểm E của khâu 2 và điểm F của khâu 4 bằng khâu 5

và hai khớp quay E, F chỉ để giữ cho hai điểm E, F cách nhau một khoảng không đổi

=> ràng buộc thừa.

Khi thêm khâu 5 và hai khớp quay E, F vào cơ cấu sẽ tạo thêm cho cơ cấu một bậc tự

do bằng (n = 1, p5 = 2): W=3.n-(2T+C)=3.1-(2.2)= -1. Số ràng buộc thừa: Rthừa = 1 .

b) a)




13



Bậc tự do thừa

Cơ cấu cam:

a) n = 2, T = 2, C = 1,

W = 3.2–(2.2+1) = 1 btd

b) n = 3, T =3, C = 1,

W = 3.3–(2.3+1) = 2 btd ?

Chuyển động lăn của con lăn 2

quanh khớp B không làm ảnh

hưởng đến chuyển động của cơ

cấu nên không được tính là bậc tự

do của cơ cấu => btd thừa.

Vậy W = 3.3–(2.3+1) – 1 = 1 btd b) a)


1.2. Bậc tự do của cơ cấu1.2.3. Ý nghĩa của bậc tự do

Ý nghĩa btd

• Số bậc tự do của cơ cấu bằng số thông số vị trí cần cho

trước để vị trí của toàn bộ cơ cấu hoàn toàn xác định.

• Số bậc tự do của cơ cấu bằng số quy luật chuyển động

cần cho trước, để quy luật chuyển động của cơ cấu hoàn

toàn xác định (hay số động cơ dẫn động cần thiết)

Tính bậc tự do của hai cơ cấu trên?E




14


1.3. Nhóm Atxua và xếp hạng cơ cấu1.3.1. Nhóm Atxua ~Nhóm tĩnh định

Tách khỏi cơ cấu khâu dẫn 1 và giá 4, sẽ còn lại một nhóm gồm hai khâu 2 và 3 nối với nhau bằng khớp quay C. Ngoài ra trên mỗi khâu còn một thành

khớp và được gọi là khớp chờ: khớp chờ B và khớp chờ C. Như vậy nhóm còn lại gồm có hai khâu (n = 2) và ba khớp quay (p5 = 3), bậc tự do củanhóm: W = 3.2 – 2.3 = 0.Đây là một nhóm tĩnh định vì khi cho trước vị trí của các khớp chờ thì vị

trí của khớp trong C hoàn toàn xác định.

Nhóm tĩnh định là nhóm có bậc tự do bằng 0 và không thể tách thành các

nhóm nhỏ hơn có bậc tự do bằng 0.

Cơ cấu 4 khâu bản lề



Nhóm tĩnh định chỉ có hai khâu và ba khớp được gọi là nhóm Atxua hạng 2

Nhóm Atxua hạng 2

Năm loại nhóm Atxua hạng 2

Nhóm Atxua có hạng cao hơn 2Nếu các khớp trong của một nhóm tĩnh định tạo thành một đa giác thì

hạng của nhóm Atxua được lấy bằng số đỉnh của đa giác, nếu tạo thành

nhiều đa giác thì hạng của nhóm lấy bằng số đỉnh của đa giác nhiều đỉnh

nhất.




15



Nhóm Atxua có hạng cao hơn 2

Ví dụ cơ cấu trên hình có thể tách thành khâu dẫn 1 nối giá bằng khớp vàmột nhóm tĩnh định BCDEG . Các khớp chờ là khớp B, E, G. Các khớp

trong là C, D, E. Nhóm này có một đa giác khép kín là CDF có ba đỉnh nên

là nhóm hạng 3.


1.3. Nhóm Atxua và xếp hạng cơ cấu1.3.2. Xếp hạng cơ cấu

Hạng của cơ cấu

+ Cơ cấu hạng 1 là cơ cấu có một khâu động nối với giá bằng khớp quay, ví

dụ cơ cấu roto máy điện.

+ Cơ cấu có số khâu động lớn hơn 1 có thể coi là tổ hợp của một hay nhiều

cơ cấu hạng 1 với một số nhóm Atxua. Nếu cơ cấu chỉ có một nhóm Atxua

thì hạng của cơ cấu là hạng của nhóm. Nếu cơ cấu có nhiều nhóm Atxua

thì hạng của cơ cấu lấy bằng hạng của nhóm Atxua có hạng cao nhất.

Xếp hạng các cơ cấu sau?




16


1.3. Nhóm Atxua và xếp hạng cơ cấu1.3.2. Xếp hạng cơ cấu

Hình 1. Số khâu động: n = 5. Số khớp loại 5 (khớp thấp): (5 khớp quay A, B, C, D,

E và 2 khớp trượt C,E). Số khớp loại 4 (khớp cao): p5 = 7, p4 = 0

⇒ W=3n−(2p5 +p4)=3.5−(2.7+1.0) =1

Hạng của cơ cấu : 3

Hình 2. Số khâu động: n = 7 Số khớp loại 5 (khớp thấp): 10 khớp quay: tại A có 2

khớp quay vì có 3 khâu nối động với nhau, tại B có 2 khớp quay, tại C có 1 khớp

quay, tại D có 2 khớp quay, tại E có 2 khớp quay, tại F có 1 khớp quay).

p5 = 10, p4 = 0 ⇒ W=3n−(2p5 +p4)=3.7−(2.10+1.0) =1

Hạng của cơ cấu : 4

• Cơ cấu = Các nhóm Atxua + Các khâu dẫn




17


1.3. Nhóm Atxua và xếp hạng cơ cấu1.3.3. Thay thế khớp cao về khớp thấp

Trong cơ cấu phẳng, thường có khớp cao loại 4, để tách thành những

nhóm tĩnh định như những cơ cấu phẳng toàn khớp thấp phải thay thế các

khớp cao thành những khớp thấp nhưng vẫn đảm bảo được chuyển động

của cơ cấu.

Thay thế khớp cao bằng khớp thấp phải đảm bảo hai điều kiện:

+ bậc tự do của cơ cấu không đổi

+ quy luật chuyển động không đổi

- Nguyên tắc: dùng 1 khâu hai khớp bản lề và đặt các bản lề tại tâm cong

của các thành phần khớp cao tại điểm tiếp xúc

- Ví dụ: Thay thế khớp cao bằng khớp thấp ở cơ cấu cam cần lắc đáy bằng




Documents

NGUYÊN LÝ MÁY