Bài giảng Cơ kỹ thuật - Chương 3: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp - Trương Quang Trường

Nội dung text: Bài giảng Cơ kỹ thuật - Chương 3: Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp - Trương Quang Trường

1. CƠ KỸ THUẬT GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
2. Cơ Kỹ Thuật Chương 3 CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 2 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
3. NỘI DUNG I. ĐẠI CƯƠNG II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ III. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ IV. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THỂ V. GÓC ÁP LỰC VI. ỨNG DỤNG CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 3 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
4. I. ĐẠI CƯƠNG - So với các loại cơ cấu khác, cơ cấu nhiều thanh có những đặc điểm sau: lâu mòn, tuổi thọ cao, khả năng truyền lực lớn; có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và lắp ráp; dễ dàng thay đổi kích thước động; khó thiết kế cơ cấu theo 1 quy luật chuyển động cho trước. - Trong cơ cấu nhiều thanh, cơ cấu 4 khâu bản lề là cơ cấu thường gặp và điển hình nhất. Cơ cấu 4 khâu bản lề là cơ cấu gồm có 4 khâu nối với nhau bằng các khớp quay (còn gọi là khớp bản lề). Trong đó: + Khâu cố định gọi là giá: khâu 4. + Khâu đối diện khâu cố định gọi là thanh truyền có chuyển động song phẳng: khâu 2. + Hai khâu còn lại, nếu quay được toàn vòng gọi là tay quay, nếu không quay được toàn vòng gọi là cần lắc. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 4 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
5. I. ĐẠI CƯƠNG - Ưu điểm + Thành phần tiếp xúc là mặt nên áp suất tiếp xúc nhỏ → bền mòn và khả năng truyền lực cao + Chế tạo đơn giản và công nghệ gia công khớp thấp tương đối hoàn hảo → chế tạo và lắp ráp dễ đạt độ chính xác cao + Không cần các biện pháp bảo toàn như ở khớp cao + Dễ dàng thay đổi kích thước động của cơ cấu bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa các bản lề. Việc này khó thực hiện ở các cơ cấu với khớp cao - Nhược điểm + Việc thiết kế các cơ cấu này theo những điều kiện cho trước rất khó → khó thực hiện chính xác bất kỳ qui luật chuyển động cho Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường trước nào - 5 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
6. II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ 1. Cơ cấu bốn khâu bản lề (four bar linkage) - Được dùng nhiều trong thực tế + khâu 1 quay, khâu 3 quay: cơ cấu hình bình hành + khâu 1 quay, khâu 3 lắc: cơ cấu ba-tăng máy dệt + khâu 1 lắc, khâu 3 quay: cơ cấu bàn đạp máy may + khâu 1 lắc, khâu 3 lắc: cơ cấu đo vải Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 6 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
7. II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ 2. Các biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề - Xét cơ cấu 4 khâu bản lề, cho khớp D lùi ra theo phương ⊥ AD → cơ cấu tay quay - con trượt Cơ cấu tay quay - con trượt lệch tâm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 7 - Cơ cấu tay quay -Trườngcon trượtĐH Nông chính Lâm TPHCM tâm
8. II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ 2. Các biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề - Từ cơ cấu tay quay – con trượt chính tâm, đổi giá → cơ cấu cu-lic - Đổi khâu 1 làm giá → cơ cấu cu-lic Đổi khâu 2 làm giá → cơ Khoacấu Cơ xy Khí -–lanhCông Nghệ quay Ths. Trương Quang Trường - 8 - Trường ĐH(cu Nông-lic Lâm lắc) TPHCM
9. II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ 2. Các biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề - Từ cơ cấu cu-lic, cho khớp B lùi ra theo phương của giá 1 → cơ cấu tang Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 9 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
10. II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ 2. Các biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề - Từ cơ cấu cu-lic, cho khớp A lùi ra theo phương của giá 1 → cơ cấu sin Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
11. II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THỂ 2. Các biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề - Từ cơ cấu sin, đổi khâu 4 làm giá → cơ cấu ellipse - Từ cơ cấu sin, đổi khâu 2 làm giá → cơ cấu Oldham Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 11 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
12. III. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ 1. Tỉ số truyền là tỉ số truyền giữa khâu dẫn và khâu bị dẫn của cơ cấu 1 i13 = 3 - Định lý Kennedy: Trong cơ cấu 4 khâu bản lề, tâm quay tức thời trong chuyển động tương đối giữa hai khâu đối diện là giao điểm giữa hai đường tâm của hai khâu còn lại V P13 ll 1 AP13 DP 13 PD i13 = = = =  VP l PA 3 13 AP13 l DB13 Công thức trên được phát biểu dưới dạng định lý sau Định lý Willis: Trong cơ cấu 4 khâu bản lề, đường thanh truyền chia đường giá ra làm hai phầnKhoa tỉ Cơlệ Khí nghịch – Công Nghệ với Ths. Trương Quang Trường - 12 - vận tốc góc của haiTrường khâu ĐH Nôngnối Lâmgiá TPHCM
13. III. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ 1. Tỉ số truyền - Đặc điểm động học cơ cấu 4 khâu bản lề + Tỉ số truyền là một đại lượng biến thiên phụ thuộc vị trí cơ cấu 1 PD i13 == 3 PA P cùng chiều 13 chia ngoài đọan AD → i13 0: 1 3 P chia trong đọan AD → i 0: ngược chiều 13 13 1 3 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 13 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
14. III. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ 1. Tỉ số truyền - Đặc điểm động học cơ cấu 4 khâu bản lề + Khi tay quay AB và thanh truyền BC duỗi thẳng hay dập nhau, tức PA13  khâu 3 đang ở vị trí biên và chuẩn bị đổi chiều quay 1 + Nếu AB=CD, AD=BC: cơ cấu hình bình hành Pi13→ 13 = =1 3 → khâu dẫn và khâu bị dẫn quay cùng chiều và cùng vận tốcKhoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 14 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
15. III. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ 2. Hệ số năng suất -Hệ số năng suất là tỉ số giữa thời gian làm việc và thời gian chạy không trong một chu kỳ làm việc của cơ cấu -Hệ số năng suất dùng đánh giá mức độ làm việc của cơ cấu - Khâu dẫn có hai hành trình + hành trình đi ứng với góc lv + hành trình về ứng với góc ck + thông thường lv ck - Xét cơ cấu 4 khâu bản lề như hình, nếu chọn hành trình đi là hành trình làm việc, hành trình về là hành trình chạy không t /  180 + k =lv = lv1 = lv = t /  180 −  ckchu___ ky lam viec ck1 ck - Hệ số năng suất phụ thuộc + kết cấu của cơ cấu + chiều quay của khâu dẫnKhoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường 1 + chiều- 15 - công nghệ của khâuTrườngbị dẫnĐH Nông Lâm TPHCM
16. III. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ 3. Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá - Điều kiện quay toàn vòng của khâu 1 + Tháo khớp B → xét quỹ tích B1 và B2 B11 = O( A, l ) B1 = O( D,, l 2 + l 3) − O( D l 2 − l 3 ) + Khâu 1 quay toàn vòng  BB12  l2− l 3 l 4 − l 1 l2+ l 3 l 4 + l 1 → Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá: khâu nối giá quay được toàn vòng khi và chỉ khi quỹ tích của nó nằm trong miền với của thanh truyềnKhoa Cơ Khíkề – củaCông Nghệnó Ths. Trương Quang Trường -Điều kiện quay toàn vòng của khâu 3 →- 16tương- tự ????? Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
17. IV. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THỂ 1. Cơ cấu tay quay – con trượt - Tỷ số truyền P VVPP/1= /3 B 2 = lV a) 1 1 PA c A  C 3 1 1 i13 = = x x Hc D Vl ck v3 c PA b) C2 C1 lv B l1 - Hệ số năng suất l2 A l2 0 e e C 180 + lv  B1 k = x 0 A x 180 − l2 ck c) B2 BB12   l12− e l Khoa Cơ Khí – Công Nghệ - Điều kiện khâu 1 quay toàn vòng l12 + e l Ths. Trương Quang Trường - 17 - Trườngl12+ eĐH Nông l Lâm TPHCM
18. IV. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THỂ 2. Cơ cấu cu-lic - Tỉ số truyền; 1 lPD P VP/1= V P /3  1 l PA = 3 l PD i 13 = = 3 lPA B 3 0 A 180 + 1 k =  - Hệ số năng suất 0 2 C 180 − - Điều kiện quay toàn vòng + Khâu 1 → khâu 1 luôn quay được toàn vòng  D + Khâu 3 → ? Để khâu 3 quay toàn vòng, ll14 lv B Khi A  1 2 ll14=  A  3 ck 1 lPD B2 B1 ic13 = = =2 = onst  D 3 lPA Khoa Cơ Khí – Công Nghệ D Ths. Trương Quang Trường - 18 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
19. IV. ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THỂ 3. Cơ cấu sin - Tỉ số truyền: Tâm quay tức thời của khâu 1 và 3 là giao điểm của BC và AD  1 (D→ AD ⊥ xx) V= V  l = V = V i =1 = P/1 P /3 1 PA 3 c 13  l - Hệ số năng suất: k = 1 3 PA - Điều kiện quay toàn vòng: Khâu 1 luôn quay được toàn vòng Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 19 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
20. V. GÓC ÁP LỰC Góc áp lực là góc hợp gởi vectơ lực tác dụng và vectơ vận tốc của điểm đặt lực P C B VC 2 1 2 B 3  C  VC 1 A  4 A D 3 P N= P.V = P.VC .cos - Góc phản ánh tác dụng gây ra chuyển động của lực P - Góc càng lớn thì NP càng nhỏ o - = 90 NP = 0 (vị trí biên) B2 C1 VC1 B1 V 2  B2 B1 1 P C2 O 2 D C1 P  C1 C2 A 1 Khoa Cơ Khí – Công Nghệ P Ths. Trương QuangVC2 Trường Trường ĐH Nông Lâm TPHCM - 20 - VC2
21. VI. ỨNG DỤNG CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 5 6 4 1 2 E C 3  5 4 3 D Vs 2 B 1 A b) a) Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 21 - c) Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
22. BÀI TẬP CHƯƠNG 3 ◼ Đọc để hiểu bài tập (giải mẫu) 188 ◼ Tự giải các bài tập 191 và 192 Sách Bài tập Nguyên Lý Máy – Tạ Ngọc Hải Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 22 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
23. Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 23 - Trường ĐH Nông Lâm TPHCM