1nguyên lý máy , chương 1 cấu tạo cơ cấu

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

NGUYÊN LÝ MÁY
CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
NỘI DUNG
1.1. Những khái niệm cơ bản
1.2. Bậc tự do của cơ cấu
1.3. Xếp loại cơ cấu phẳng

Ths. Vũ Thế Truyền


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.1. Những khái niệm cơ bản

1.1.1. Bậc tự do của vật rắn:

Là số khả năng chuyển động độc lập của vật rắn

Trong mặt phẳng

Trong không gian
y

y

S

S

O

O

x

3 bậc tự do

z

x
6 bậc tự do

1.2.2. Khâu và chi tiết máy
a. Khâu: Gồm một hay một số chi tiết máy ghép cố định với nhau
* Khâu cố định (giá):

Không chuyển động

* Khâu động: Có chuyển động tương đối so với bộ phận khác

Khâu dẫn
Khâu bị dẫn


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.1. Những khái niệm cơ bản

1.1.2. Khâu và chi tiết máy
b. Chi tiết máy: bộ phận không thể tháo rời được nữa của máy hay cơ cấu

CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.1. Những khái niệm cơ bản

1.1.3. Sự nối động và khớp động
* Khớp động

Chỗ tiếp xúc của các khâu và hạn chế chuyển động giữa các khâu với nhau
2
2
2
Phân loại
1
khớp quay
1
* Theo dạng tiếp xúc:
1 2
2
1
2
khớp tịnh tiến
- Khớp loại thấp: Tiếp xúc bề mặt
1
1
khớp vít

- Khớp loại cao: Tiếp xúc điểm hoặc đường
Khớp
loại

gì???


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.1. Những khái niệm cơ bản

1.1.3. Sự nối động và khớp động
* Khớp động
Phân loại
*Theo số btd bị hạn chế: Khớp động lọai k-> hạn chế k btd hay có k ràng buộc

b. Sự nối động
Sự liên kết các khâu với nhau theo một quy cách nào đó mà các khâu vẫn có khả năng
chuyển động tương đối để tạo thành cơ cấu


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.1. Những khái niệm cơ bản

1.1.4. Chuỗi động và cơ cấu
a. Chuỗi động: nhiều khâu nối với một số khớp động tạo thành một chuỗi động
+ Chuỗi động kín (closed)

+ Chuỗi động hở (open)

+ Chuỗi động phẳng (Planar)

+ Chuỗi động không gian (Spatial)

b. Cơ cấu:

Là một chuỗi động có một khâu cố định và chuyển động theo qui luật xác định.
Khâu cố định được gọi là giá (Base link).
Ví dụ


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.2. Bậc tự do của cơ cấu

1.2.1. Cơ cấu phẳng
Bài tốn thành lập cơng thức tính bậc tự do W của cơ cấu?
Xét cơ cấu phằng có:
n : Số khâu động

Số bậc tự do tối đa:

3n

p5 :Số khớp lọai 5(TX Mặt)

Số bậc tự do bị hạn chế:

2.p5

p4 :Số khớp loại 4(TX điểm or đường)

Số bậc tự do bị hạn chế:

1.p4

Tính bậc tự do W = ?

W = 3n – (2.p5+p4)

1.2.2. Bậc tự do thừa, ràng buộc thừa
a. Bậc tự do thừa
Xét cơ cấu cam:
Thực tế: W = 1

W = 3n – (2.p5+p4)
= 3.3-(2.3+1) = 2

=> Tại sao??
=>Vì cơ cấu có bậc tự do thừa
Thừa con lăn 2 có thể bỏ đi
=>Cơ cấu có bậc tự do thừa:
W = 3n – (2.p5+p4 - s)

s: số bậc tự do thừa


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.2. Bậc tự do của cơ cấu

1.2.2. Bậc tự do thừa, ràng buộc thừa
b. Ràng buộc thừa
Xét cơ cấu phẳng:

W = 3n – (2.p5+p4)

= 3.4-(2.6+0) = 0

=>Cơ cấu không chuyển động được
Thực tế cơ cấu có chuyển động: W = 1
=>Tại sao
=>Vì cơ cấu có ràng buộc thừa
Thừa khâu 5 có thể bỏ đi và cơ cấu vẫn
chuyên động được
=>Cơ cấu có ràng buộc thừa:
W = 3n – (2.p5+p4) + r
r : Số ràng buộc thừa
Kết luận: Cơng thức tính bậc tự do tổng qt của cơ cấu phẳng:
W = 3n – (2.p5+p4) + r - s


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.2. Bậc tự do của cơ cấu

Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu 4 khâu bản lề
Số khâu động : n = 3
Số khớp lọai 5: p5 = 4
Số ràng buộc thừa: s = 0
Số bậc tự do thừa : r = 0
 Bậc tự do của cơ cấu
Ví dụ: Tính bậc tự do của cơ cấu bàn tay máy

W = 3x3-(2x4+0)-0 = 1
Số khâu động: n = 3
Số khớp lọai 5:p5 = 3
Số khớp loại 4: p4 =1
Số ràng buộc thừa:s = 0
Số bậc tự do thừa: r = 1

 Bậc tự do của cơ cấu
W = 3x3-(2x3+1)-1 = 1


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.2. Bậc tự do của cơ cấu

1.2.3. Khâu dẫn, ý nghĩa bậc tự do của cơ cấu
a. Khâu dẫn
Là khâu có thơng số vị trí cho trước (có quy luật chuyển động cho trước)
Khâu phát động
Khâu nối trực tiếp với nguồn năng lượng làm cho máy
chuyển động
Ví dụ, động cơ đốt trong: Khâu phát động là pittông, khâu
dẫn là trục khuỷu
Thường người ta chọn khâu dẫn trùng với khâu phát
động

b. Ý nghĩa bậc tự do của cơ cấu:
- Biểu diễn số chuyển động độc lập của cơ cấu
- Số bậc tự do bằng số khâu dẫn


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.3. Xếp loại cơ cấu phẳng

1.3.1. Nguyên lý tạo thành cơ cấu
Cơ cấu có w bậc tự do được tạo thành bởi w khâu dẫn với những nhóm có bậc
tự do bằng 0
w

=

BTD cơ cấu

w

+ 0+ 0+ 0

Khâu dẫn

VD: nhóm có BTD = 0

nhóm có BTD = 0
2

1

1

2
W = 3n – (2.p5+p4) = 3.2 – (2.3 + 0) = 0

cơ

cấu:

2

Tạo

Cơ

3

1

1

cấu

4

khâu

2
3

Cơ cấu tay quay con
trượt


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.3. Xếp loại cơ cấu phẳng

1.3.2. Xếp loại nhóm và xếp loại cơ cấu
1.3.2.1. Xếp loại nhóm
a. Nhóm tĩnh định (nhóm Atxua)
Là những nhóm cân bằng hay chuyển động, có bậc tự do bằng 0 và phải tối giản

b. Phân loại nhóm tính định
* Nhóm tĩnh định loại 2

* Nhóm tĩnh định loại 1: khâu dẫn

Đơn giản nhất: có 2 khâu, 3 khớp

2

1

1

2

* Nhóm tĩnh định loại 3

1

2

1

2

Có 4 khâu, 6 khớp loại 5

2

Theo số cạnh của khâu cơ sở ta có loại 4, 5,6

Khâu cơ sở

1

4

3
Khớp chờ

1.3.2.2. Xếp loại cơ cấu
Loại của cơ cấu là loại của nhóm tĩnh định cao
nhất có trong cơ cấu


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.3. Xếp loại cơ cấu phẳng

1.3.2. Xếp loại nhóm và xếp loại cơ cấu
1.3.2.3. Nguyên tắc tách nhóm tĩnh định
+ Chọn trước khâu dẫn và giá
+ Sau khi tách nhóm, phần cịn lại phải là một cơ cấu hoàn chỉnh hoặc là khâu dẫn
+ Tách những nhóm ở xa khâu dẫn trước rồi dần đến những nhóm ở gần hơn
+ Tách những nhóm đơn giản trước, nhóm phức tạp sau
Ví dụ: Tách nhóm tĩnh định cơ cấu động cơ diezen, cơ cấu bơm động cơ oxy


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.3. Xếp loại cơ cấu phẳng

1.3.2. Xếp loại nhóm và xếp loại cơ cấu

1.3.2.3. Nguyên tắc tách nhóm tĩnh định


CHƯƠNG 1. CẤU TẠO CƠ CẤU
1.3. Xếp loại cơ cấu phẳng

1.3.2. Xếp loại nhóm và xếp loại cơ cấu
1.3.2.3. Nguyên tắc tách nhóm tĩnh định