Bài Giảng Nguyên Lý Máy - Khoa Cơ Khí - Đại Học Bách Khoa TP HCM

1
BÀI GIẢNG
NGUYÊN LÝ MÁY
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
TS. PHẠM HUY HÒANG
2
Người dạy: GVC. TS. Phạm Huy Hoàng
Bộ môn Thiết Kế Máy
Khoa Cơ khí
Trung tâm Đào tạo Bảo dưỡng công nghiệp
Trường Đại Học Bách Khoa
Văn phòng Trung Tâm Đào Tạo Bảo Dưỡng Công
Nghiệp
Email

Website www4.hcmut.edu.vn/~phhoang
Giới thiệu
2
3
Tài liệu tham khảo
• 1. Gíao trình Cơ học máy, Lại khắc Liễm, 1998
• 2. Nguyên lý máy, Đinh Gia Tường, Trần Doãn Tiến, Tạ
Khánh Lâm, 1997
• 3. Kinematics and Dynamics of Machinery, C.E.
Wilson and J.S. Sadler, 1986
• 4. Theory of Machines and Mechanisms, J. E. Shigley,
J. J. Uicker, 1999
• 5. Geometric Design of Linkage, Michael Mc. Carthy,
2000
• 6. Bài tập Nguyên lý máy, Lại khắc Liễm, 2005
4

Chương trình học
56 tiết = 41 tiết lý thuyết (LT) + 15 tiết bài tập (BT)
Bài tập các chương 2, 3, 4 và 82 = 2 BTÔn tập I
T6
Các vấn đề ma sát5 = 4 LT + 1 BT4
T5-6
Động lực học cơ cấu6 = 4 LT + 2 BT3
T3-4-5
Động học cơ cấu7 = 4 LT + 3 BT2 + 8
T2-3
Cấu tạo cơ cấu + Cơ cấu phẳng
tòan khớp thấp + Cơ cấu đặc biệt.
4 = 4 LT1 + 8 + 13
T1
Nội dungSố tiếtChương
Tuần (T)
3
5
Bài tập các chương 6 và 122 = 0 LT + 2 BTÔn tập II
T14
Hệ thống bánh răng5 = 3 LT + 2 BT12
T13-14
Các cơ cấu bánh răng10 = 10 LT10 + 11
T11-12-13
Khảo sát cơ cấu cam4 = 4 LT9
T9-10
Chuyển động thực của máy7 = 4 LT + 3 BT6 + 7
T8-9
Vấn đề cân bằng máy4 = 4 LT5
T7

Nội dungSố tiếtChương
Chương trình học
TS. Phạm Huy Hoàng 1
CHƯƠNG 1 + 8 + 13
CẤU TẠO CƠ CẤU
CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP
CƠ CẤU ĐẶC BIỆT
TS. PHẠM HUY HOÀNG
I. Khái niệm: Chi tiết máy (CTM, machine element) và
Khâu (Link)
TS. Phạm Huy Hoàng 2
1. Chi tiết máy: cơ
phận nhỏ nhất tháo
rời từ một máy.
2. Khâu: một hay nhiều
CTM lắp chặt với nhau
thành một vật cứng; có
chuyển động tương đối
với các vật cứng khác.
TS. Phạm Huy Hoàng 3
3. Khớp:
a/ Bậc tự do: khả năng chuyển động độc lập.
b/ Ràng buộc: bậc tự do bị triệt tiêu do 2 khâu luôn tiếp xúc
nhau theo một cách nào đó.
c/ Thành phần khớp động: phần bề mặt tiếp xúc thuộc về
mỗi khâu khi phát sinh ràng buộc.
d/ Khớp động: 2 thành phần khớp động cuả 2 khâu tiếp xúc
tạo ràng buộc.
TS. Phạm Huy Hoàng 4
TS. Phạm Huy Hoàng 5

TS. Phạm Huy Hoàng 6
e/ Phân loại khớp động:
- Số ràng buộc tạo ra: khớp loai k có k ràng buộc
- Bề mặt tiếp xúc: khớp cao - tiếp xúc theo điểm hay đường.
khớp thấp - tiếp xúc theo mặt
TS. Phạm Huy Hoàng 7
Biểu diễn khâu và khớp động _ Kích thước động:
- Kích thước động: kích thước ảnh hưởng bài tóan
động học.
- Biểu diễn dạng đơn giản.
4. Chuỗi động, Cơ cấu và Máy:
a/ Chuỗi động: tập hợp các khâu liên kết với nhau bởi các
khớp động.
- Chuỗi động kín
- Chuỗi động hở
TS. Phạm Huy Hoàng 8
b/ Cơ cấu: một chuỗi động có một khâu cố định (khâu giá),
một hoặc nhiều khâu được cung cấp chuyển động (khâu
dẫn) và các khâu còn lại chuyển động tùy theo chuyển động
của các khâu dẫn.
Cơ cấu dùng để truyền hay biến đổi chuyển động và lực.
TS. Phạm Huy Hoàng 9
c/ Máy: một hay nhiều cơ cấu kết hợp lại
để truyền hay biến đổi năng lượng.
TS. Phạm Huy Hoàng 10
II. Bậc tự do cơ cấu:
1. Công thức tổng quát (cơ cấu không gian):
n: số khâu động;
p
k

: số khớp lọai k (có k ràng buộc);
r
th
: số ràng buộc thừa;
r
tr
: số ràng buộc trùng;
w
th
: số bậc tự do thừa.
W n k p r r w
k th tr th
= - - -
æ
è
ç
ö
ø
÷
-
å
6
1
5
. .
Ví dụ:
3 ràng buộc trùng
- Tịnh tiến theo trục z.
- Quay quanh trục x.
- Quay quanh trục y.

Ràng buộc trùng:
Ràng buộc sinh ra (khi hai khâu liên kết bởi khớp động) trùng
với ràng buộc sẵn có của khâu tham gia liên kết.
TS. Phạm Huy Hoàng 11
Ràng buộc thừa:
Bậc tự do “âm” của
nhóm khâu và khớp
thừa về mặt động học.
Ví dụ:
Nhóm thừa {khớp C,
khớp D và khâu 3} có
bậc tự do “ - 1”.
• Dấu hiệu: các điều
kiện nghiêm ngặt về
kích thước và vị trí.
Ví dụ:
Chuyển động xoay
của con lăn quanh
tâm của nó là bậc tự
do thừa.
Dấu hiệu: các khả
năng chuyển động
của một khâu mà
không ảnh hưởng
đến chuyển động
của các khâu khác.
Bậc tự do thừa:
Bậc tự do không cần thiết về mặt động học.
TS. Phạm Huy Hoàng 12
2. Công thức cho cơ cấu phẳng:

- Cơ cấu phẳng: có các khâu chuyển động trên một mặt
phẳng hoặc những mặt phẳng song song nhau.
- Bậc tự do phẳng và ràng buộc phẳng: chỉ quan tâm khả
năng chuyển động: tịnh tiến theo trục x, tịnh tiến theo trục
y và quay quanh trục z (trục x và y nằm trong mặt phẳng).
- Không quan tâm các ràng buộc ngòai mặt phẳng: tịnh
tiến theo trục z, quay quanh trục x và quay quanh trục y.
Khớp lọai 4 – có 4 ràng buộc
{1 ràng buộc phẳng và 3 ràng buộc không gian}
Khớp lọai 5 – có 5 ràng buộc
{2 ràng buộc phẳng và 3 ràng buộc không gian}
n: số khâu động;
p
4
và p
5
: số khớp lọai 4 (có 1 ràng buộc phẳng) và số khớp
lọai 5 (có 2 ràng buộc phẳng);
r
th
: số ràng buộc thừa;
w
th
: số bậc tự do thừa.
(
)
th
w
th
rppnW

-
-
+
-
=
5
.2
4
.3
TS. Phạm Huy Hoàng 13
n = 7; p
4
= 4; p
5
= 8; r
th
= 0; w
th
= 0
W = 1
Lift platform
Hãy vẽ lược đồ cơ cấu và tính bậc
tự do cho các cơ cấu sau:
TS. Phạm Huy Hoàng 14
Hãy vẽ lược đồ cơ cấu và tính bậc
tự do cho các cơ cấu sau:
III. Cơ cấu toàn khớp thấp tương đương:
Cách thay thế:
- Xác định khớp cao.
- Xác định tâm cong

của các thành phần
khớp cao.
- Đặt các khớp bản
lề tại các tâm cong.
- Nối hai khớp bản lề
lại bằng một khâu.
- Lọai bỏ khớp cao.
TS. Phạm Huy Hoàng 15
IV. Cơ cấu phẳng toàn khớp thấp:
1. Các cơ cấu thường gặp: cơ cấu 4 khâu bản lề, cơ cấu
tay quay con trượt, cơ cấu Coulisse, cơ cấu Sin, cơ
cấu Tang, cơ cấu Coulisse lắc.
TS. Phạm Huy Hoàng 16
2. Hệ số làm việc.
k
t
t
lv
ck
= =
+
-
180
180
q
q
TS. Phạm Huy Hoàng 17
k
t
t

lv
ck
= =
+
-
180
180
q
q
3. Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá.
{
l l l l
l l l l
2 3 1 4
2 3 4 1
+ ³ +
- £ -
TS. Phạm Huy Hoàng 18
V. Cơ cấu đặc biệt:
Cơ cấu bánh cóc - con cóc (ratchet mechanism).
Cơ cấu bánh cóc - con cóc.
TS. Phạm Huy Hoàng 19
Cơ cấu Cardan
Cơ cấu Oldam
TS. Phạm Huy Hoàng 20
Cơ cấu Malt
TS. Phạm Huy Hoàng 21
Tham quan
TS. Phạm Huy Hoàng 1
CHƯƠNG 1 + 8 + 13

CẤU TẠO CƠ CẤU
CƠ CẤU PHẲNG TOÀN KHỚP THẤP
CƠ CẤU ĐẶC BIỆT
TS. PHẠM HUY HOÀNG
I. Khái niệm: Chi tiết máy (CTM, machine element) và
Khâu (Link)