bài giảng nguyên lý máy 2007 phần 10 ppt

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
154
Nếu xét giá trị đại số của vận tốc góc, ta có:
1
13
3
DP
i
AP


==

Định ký Willis
Từ lý luận trên đây, ta có định lý Willis nh sau : Trong cơ cấu 4 khâu bản lề, đờng thanh
truyền BC chia giá AD thanh hai đoạn tỷ lệ nghịch với vận tốc góc của hai khâu nối giá:
1
13
3
DP
i
AP


==


Nhận xét
9
Khi cơ cấu chuyển động, phơng của thanh truyền BC và do đó vị trí của điểm P thay đổi

nên tỷ số truyền i
13
cũng thay đổi : nếu
1

= hằng số thì
3


hằng số và ngợc lại.
9
Khi điểm P chia ngoài đoạn AD thì
1

và
3

cùng chiều nhau, khi đó
13
0
i >
(hình 13.6).
Khi điểm P chia trong đoạn AD thì
1

và
3

ngợc chiều nhau và
13

0
i
<
(hình 13.7).














9
Khi tay quay AB và thanh truyền BC chập nhau (vị trí BC) hay duỗi thẳng (vị trí BC)
thì điểm P trùng với điểm A (hình 13.8). Khi đó khâu nối giá 3 có vận tốc góc
3
0

=
, khâu 3
dừng lại sau đó đổi chiều quay. Hai vị trí DC và DC đợc gọi là hai vị trí dừng (vị trí biên)
của khâu 3. Khâu 3 là cần lắc. Góc
giữa hai vị trí biên gọi là góc lắc của khâu 3.
9

Tỷ số truyền
13
i
= hằng số trong các trờng hợp đặc biệt sau đây (hình 13.9, hình 13.10) :











2) H s v nhanh
9
Trong cơ cấu 4 khâu bản lề, khi khâu nối giá 1 là tay quay, khâu nối giá 3 là cần lắc,
chuyển động của cần lắc 3 gồm hai hành trình (hình 13.8): Hành trình đi (làm việc) ứng với
khâu dẫn đi từ vị trí AB đến vị trí AB, ứng với góc quay

đ
của khâu dẫn AB và hành trình
về (về không) ứng với khâu dẫn đi từ vị trí AB đến vị trí AB, ứng với góc quay

v
của khâu
dẫn AB.
D
A

P

C
B
Hỡnh 13.7 :
P chia trong AD
1

3

C
Hình 13.9:
Cơ cấu hình bình hành:
AB = CD; AD = BC;
i
13
= 1
D
B
A
P
=
C
Hình 13.10:
Cơ cấu phản
hình bình hành; i
13
= -1
A
B

D
P

C
P = A
B
D
C
C
B
B

1



đ



v
Hình 13.8

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
155
9
Hệ số về nhanh đợc định nghĩa nh sau:
k

=
đ
v

9
Hệ số về nhanh k đặc trng cho năng suất của máy. Do vậy, khi chọn chiều quay của khâu
dẫn AB, lu ý chọn sao cho


>
đv
, tức là sao cho k >1.
9
Với chiều quay khâu dẫn nh trên hình 13.8, ta có :


=+
đ
và


=
v



1
k

+
=
=>

đ
v

3) iu kin quay ton vũng ca khõu ni giỏ
Khi cơ cấu bốn khâu bản lề nhận chuyển động từ động cơ hay thông qua một hệ truyền
động nh cơ cấu bánh răng, cơ cấu truyền động đai, truyền động xích thì khâu nối giá nhận
chuyển động này bắt buộc phải là một tay quay. Vì vậy, việc xác định điều kiện quay toàn
vòng của khâu nối giá có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế cơ cấu.

Xét cơ cấu 4 khâu bản lề ABCD. Hãy xét điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá AB.
Tởng tợng tháo khớp B ra. Quỹ tích của điểm B
1
trên khâu AB là vòng tròn (A, l
AB
). Quỹ
tích của điểm B
2
trên khâu BC là hình vành khăn (V) giới hạn bởi hai vòng tròn (, )
CD BC
Dl l
+

và
(, )
CD BC
Dl l
. Miền (V) đợc gọi là
miền với tới

của đầu B
2
của thanh truyền BC.
Nếu vòng tròn (A, l
AB
) nằm gọn trong miền với tới (V) của đầu B
2
của thanh truyền BC (hình
13.11) thì khi B
1
đi đến đâu, B
2
cũng có thể với tới đợc đến đó. Khi đó khâu AB quay đợc
toàn vòng.
Còn nếu vòng tròn (A, l
AB
) không nằm gọn trong miền với tới (V) thì khâu AB không quay
đợc toàn vòng (khâu AB là cần lắc).


Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá AB
Một khâu nối giá AB quay đợc toàn vòng khi và chỉ khi quỹ tích (A, l
AB
) của nó nằm gọn
trong miền với tới (V) của đầu B
2
thanh truyền BC kề nó, tức là:
A
B
C

D
CD BC
ll+
CD BC
ll
Miền với tới
(V) của thanh
truyền BC
H
ình 13.11

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
156
AB AD CD BC
AB AD CD BC
ll ll
ll l l
++









Quy tắc Grasshof
Để phán đoán điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá, ta có thể dùng quy tắc Grasshof:
Trong cơ cấu bốn khâu bản lề :

1) Nếu tổng chiều dài khâu ngắn nhất và khâu dài nhất
nhỏ hơn hoặc bằng
tổng chiều dài của
hai khâu còn lại thì:
a) Khi lấy khâu
kề với khâu ngắn nhất
làm giá, khâu ngắn nhất sẽ là tay quay, khâu nối giá
còn lại sẽ là cần lắc.
b) Khi lấy khâu
ngắn nhất
làm giá, cả hai khâu nối giá đều là tay quay.
c) Khi lấy khâ
u đối diện với khâu ngắn nhất
làm giá, cả hai khâu nối giá đều là cần lắc.
2) Nếu tổng chiều dài khâu ngắn nhất và khâu dài nhất
lớn hơn
tổng chiều dài của hai khâu
còn lại thì khi lấy khâu nào làm giá, cả hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Đ3. C cu tay quay con trt
1) Quan h vn tc

Hãy xác định quan hệ giữa vận tốc góc
1

của khâu 1 và vận tốc V
3
của con trợt C trong
cơ cấu tay quay con trợt (hình 13.12).
Xét chuyển động tơng đối của cơ cấu đối với khâu 3.
Trong chuyển động này, vận tốc của điểm B
1
và A
1
trên khâu 1 lần lợt là
1
/(3)

B
V
G
và
1
/(3)
A
V
G
,
với
1
/(3)
B
VBC
G
và
1
/(3)
A
V
G
song song với phơng trợt xx của con trợt C.
Do đó điểm P, giao điểm của BC và đờng thẳng qua A và vuông góc với phơng trợt xx,
chính là tâm quay tức thời trong chuyển động tơng đối giữa khâu 1 và khâu 3.
Nếu gọi P
1
và P
3
là hai điểm của khâu 1 và khâu 3 hiện đang trùng với điểm P thì trong chuyển

động tuyệt đối của cơ cấu, ta có :
13
P
P
VV=
GG



11 33PP
VAPVV

===

13
AP V

=


hành trình về
A =
P

B
C
B
C
1

V

d


hành trình đi
H
ình 13.13
A
1
B
2

3
P
13
C
x
x
H
ình 13.12
V
B1
/(3)
V
A1
/(3)

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
157

Nhận xét
9
Khi cơ cấu chuyển động, phơng của thanh truyền BC và do đó vị trí của điểm P thay đổi :
nếu
1

= hằng số thì
3
V
hằng số và ngợc lại.
9
Khi tay quay AB và thanh truyền BC chập nhau (vị trí BC) hay duỗi thẳng (vị trí BC)
thì điểm P trùng với điểm A, khi đó
3
0
V
=
: khâu (3) dừng lại và đổi chiều chuyển động. Hai
vị trí C và C đợc gọi là hai vị trí dừng (vị trí biên) của khâu 3 (hình 13.13).
2) H s v nhanh
9
Chuyển động của con trợt C gồm hai hành trình: Hành trình đi (làm việc) ứng với khâu
dẫn đi từ vị trí AB đến vị trí AB, ứng với góc quay

đ
của khâu AB và hành trình về (về
không) ứng với khâu dẫn đi từ vị trí AB đến vị trí AB, ứng với góc quay

v

của khâu AB
(hình 13.13).
Tơng tự nh cơ cấu 4 khâu bản lề, hệ số về nhanh :
k


=
đ
v

9
Với cơ cấu tay quay con trợt chính tâm:


=
đV


1
k
=

Với cơ cấu tay quay con trợt lệch tâm và chiều quay khâu dẫn AB đợc chọn nh trên hình
13.13, ta có :


=+
đ
và

=
v


k




+
==

đ
v

3) iu kin quay ton vũng
Miền với tới (V) của đầu B
2
thanh truyền BC giới hạn bởi hai đờng thẳng
()
và
,
()

song
song với phơng trợt xx và cách xx một khoảng bằng l
BC
(hình 13.14).
Do đó điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá AB :
BC AB
lle+

Đ3. C cu culớt
1) T s truyn
Xét cơ cấu culít trên hình 13.15. Hãy xác định tỷ số truyền
1
13
3

i


= giữa khâu 1 và khâu 3.

Xét chuyển động tơng đối của cơ cấu đối với khâu 3.
1
B
A
2
3
e
l
BC

l
BC

Miền
(V)
H
ình 13.14
C
(

)
(

)

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
158
Trong chuyển động này, khâu 4 xem nh quay quanh C, khâu 2 xem nh chuyển động tịnh
tiến với phơng trợt là Cx. Do đó vận tốc của điểm A
1
và B
1
thuộc khâu 1 lần lợt là
1
/(3)
A
V
G

và
1
/(3)
B
V
G
với
1
/(3)
A
VAC
G
và
1
/(3)//
B

VCx
G
. Suy ra tâm quay tức thời trong chuyển động
tơng đối giữa khâu 3 và khâu 1 chính là điểm P, giao điểm của AC và đờng thẳng qua B và
vuông góc với Cx.
Trong chuyển động tuyệt đối của cơ cấu, ta có :
13
P
P
VV=
GG


11 33PP
VAPVCP


=
==



1
13
3
CP
i
AP

==

Nhận xét
9
Nếu l
AB
= l
AC
thì khi cơ cấu chuyển động, P luôn luôn cố định (hình 13.16).
Suy ra : l
PA
= l
AB
= l
AC



1
13
3
2
CP
i
AP


== =

9

Ngoài trờng hợp nói trên, khi cơ cấu chuyển động, phơng trợt Cx và vị trí con trợt B
luôn thay đổi, nên vị trí điểm P và i
13
luôn thay đổi: nếu
1

= hằng số thì
3


hằng số và
ngợc lại.
9
Khi AB vuông góc với phơng trợt Cx thì điểm P trùng với điểm A, khi đó
3
0

=
: khâu
3 dừng lại và đổi chiều quay. Hai vị trí Cx và Cx là hai vị trí biên của khâu 3. Góc

giữa
Cx và Cx là góc lắc của khâu 3 (hình 13.17).

2) H s v nhanh
Trờng hợp khâu 3 là cần lắc, chuyển động của nó gồm hai hành trình (hình 13.17) : Hành
trình đi (làm việc) ứng với góc quay

đ
của khâu dẫn AB, hành trình về (về không) ứng với
góc quay

v
của khâu dẫn AB.
Hệ số về nhanh :
k


=
đ
v

Với chiều quay của khâu dẫn AB nh trên hình 13.17, ta có :
k

+
==

đ
v

3) iu kin quay ton vũng


Khâu nối giá AB
Giả sử tháo khớp quay B ra. Quỹ tích của điểm B
1
trên khâu 1 là vòng tròn (A, l
AB
). Miền với
tới của điểm B
2
trên con trợt B là toàn bộ mặt phẳng. Do đó khâu nối giá AB luôn là tay
quay (hình 13.18).
B
C
A
P
13
x
A
C

B
x
P
1
2
3 4
H
ình 13.15
H
ình 13.16
l
AB
= l
AC

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
159

Khâu nối giá Cx
Giả sử tháo khớp trợt B ra. Điểm B
3
trên khâu 3 không có vị trí xác định trên Cx, mà có thể
vẽ nên một đờng cong bất kỳ trên mặt phẳng hình vẽ.
Miền với tới của điểm B
2
trên khâu 2 suy biến thành vòng tròn (A, l
AB
).
Nếu điểm C nằm trong hay trên vòng tròn (A, l
AB
) nh trên hình 13.19 thì khâu Cx sẽ cắt vòng
tròn (A, l
AB
), do đó khi khâu Cx quay đến bất kỳ vị trí nào cũng đều đóng khớp trợt B lại
đợc để tạo thành cơ cấu : Khâu Cx quay đợc toàn vòng.
Nếu điểm C nằm ngoài (A, l
AB
) thì khâu Cx không quay đợc toàn vòng.
Tóm lại, điều kiện quay toàn vòng của khâu Cx:
AC AB
ll

C
x
A
B
x
B

đ

V


H
ình 13.1
7

1
B
2
B
3
A
x
C
H
ình 13.19
A
x
B
2
B
1
C
H
ình 13.18

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
160
Chng XIV
CC C CU C BIT

Đ1. C cu truyn ng ai

Cơ cấu truyền động đai dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục O
1
và O

2
, nhờ ma
sát giữa các bánh đai (1), (2) và dây đai (3) (hình 14.1).


Để có ma sát giữa các bánh đai và dây đai, cần phải có một sức căng ban đầu trên dây đai.
Do vậy, khi cơ cấu cha chuyển động, ở hai nhánh AB và CD đã có một sức căng ban đầu S
0
.
Khi tác động vào bánh đai (1) một momen M, nhánh đai CD bị kéo căng thêm, lực căng S
0

tăng thành S
2
(nhánh đai này đợc gọi là nhánh căng hay nhánh dẫn); còn nhánh AB chùng
bớt lại, lực căng S
0
giảm thành S
1
(nhánh đai này đợc gọi là nhánh chùng hay nhánh bị dẫn) :
102
SSS<<

1) Quan h gia lc cng S
1
v S
2
trờn hai nhỏnh ca b truyn ai (Cụng thc Euler)

Đai ôm lấy puli một góc
n
1
AO C

=
gọi là cung ôm.
Lực căng trên đoạn dây đai AC tăng từ S
1
ở A đến S
2
ở C (hình 14.2).

Xét một phân tố dây đai mn, chắn cung
d

, vị trí mn đợc xác định bằng góc

.

Lực tác dụng lên phân tố dây đai mn bao gồm : Lực căng
SOm
G
và
()SdS On+
GG
; lực ma
sát
dF dN
GG
; áp lực
dN
G
và lực li tâm
dC
G
nằm theo phân giác của góc
n
1
mO n


Momen đối với điểm O
1
của các lực tác dụng lên phân tố mn :
S.R + dF.R - (S+dS).R = 0 với R là bán kính của bánh đai.

dF = dS

Gọi f là hệ số ma sát giữa puli và dây đai, ta có :

dF = f. dN


dS
dN
f
=


Điều kiện cân bằng lực của phân tố mn cho ta :
() 0S S dS dN dF dC++ + + + =
GG G G
GG

Chiếu lên phơng của
dN
G
:

.sin ( ).sin 0
22
dd
S S dS dN dC


+ ++=


2 .sin .sin 0
22

dd
SdSdNdC


++=
Với :
dS
dN
f
=

1
2
3
O
1

O
2
Nhánh chùn
g
Nhánh căn
g
M
Hỡnh 14.1
B
A
C
D
01

SS
GG
2
02
SS
GG
/

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
161

2
2
.
V
dC R d V d
R
à
à
==


à
: khối lợng một đơn vị chiều dài dây đai
V : vận tốc dài của dây đai
Do
dS
và
d

là vô cùng bé nên sin
22
dd


và sin 0
2
d
dS



Suy ra:
2
0
dS
Sd V d
f
à
++ =



2
()
dS
f
d
SV

à
=




2
2
10
()
S
S
dS
f
d
SV


à
=




(
)
22
21
f
SVSVe

àà
=
(14.1)
Công thức 14.1 đợc gọi là công thức Euler.

Khi đai đứng yên, hệ thức 14.1 trở thành :
21
f
SSe

=

















2) Momen ma sỏt trong b truyn ai

Momen ma sát của lực dF đối với tâm O
1
bằng :
dM
MS
= R.dF = R. dS
Suy ra momen ma sát trong bộ truyền đai :

2
21
1
.()
S
MS MS
S
M
dM R dS R S S

===

(14.2)

Trừ hai vế của hệ thức (14.1) với S
1
, suy ra:
()
22
21 1 1
f

SS S Ve S V

à
à
= +



()
2
21 1
(1)
f
SS S Ve

à
=

Thay vào (14.2), suy đợc :

()
2
21 1
() (1)
f
MS
MRSSRSVe

à
==

(14.3)

Giả thiết rằng sự thay đổi lực căng trên hai nhánh bộ truyền đai là nh nhau:

20 01
SSSS=



21 0
2SS S+=
(14.4)

Cộng hai vế của hệ thức (14.1) với S
1
, suy ra:
A

Nhỏnh chựng




S
2
S
1

M

Bỏnh dn (1)
Hỡnh 14.2
C

d


1
O
m
n
,dN dC
G
G
dF
G
SdS
+
G
G
S
G
Nhỏnh cng

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
162
()
22
21 1 1
f

SS S Ve S V

à
à
+= ++



(
)
22
021 1 1
2
f
SSS S Ve S V

à
à
=+= ++



2
0
1
2(1)
1
f
f
SVe

S
e


à
+
=
+
(14.5)

Thay (14.5) vào (14.3) suy ra :

2
0
(1)
2()
1
f
MS
f
e
M
RSV
e


à

=
+

(14.6)
Đây cũng chính là momen lớn nhất mà bộ truyền đai có thể truyền động đợc và M
MS
đặc
trng cho khả năng tải của bộ truyền đai.
3) Nhn xột v kh nng ti ca b truyn ai
Từ hệ thức (14.6), ta có thể rút ra các kết luận sau:

Khi vận tốc dài V của đai tăng thì M
MS
giảm : khả năng tải của bộ truyền đai giảm.
Vận tốc giới hạn của đai ứng với:
2
0
0SV
à





0
gh
S
V
à



Khi lực căng ban đầu S

0
tăng thì khả năng tải của bộ truyền đai cũng tăng lên.
Tuy nhiên, khi S
0
tăng, lực tác dụng lên hai trục của bộ truyền tăng và đai chóng bị rão.











Vì
0
MS
dM
d

>
nên khi góc ôm

tăng thì khả năng tải của bộ truyền đai cũng tăng theo.
Để tăng góc ôm

, cần chú ý :
+ Khi lắp ráp dây đai nên đặt nhánh chùng ở phía trên.

+ Khoảng cách giữa hai trục của puli không nên lấy quá nhỏ (nếu quá nhỏ sẽ khiến cho
góc ôm

trên bánh nhỏ giảm xuống). Tuy nhiên, khoảng cách trục không nên lấy quá lớn,
bởi vì khi đó kích thớc bộ truyền sẽ cồng kềnh, các nhánh đai bị rung.
+ Đờng kính hai bánh đai không nên chênh lệch quá nhiều (tỷ số truyền không nên lấy
quá lớn), làm cho góc ôm

trên bánh nhỏ giảm xuống.
+ Dùng puli căng đai để tăng góc ôm

, đồng thời khống chế lực căng trên dây đai (hình
14.3). Tuy nhiên khi đó đai bị uốn nhiều, chóng hỏng vì mỏi.

Vì
0
MS
dM
df
>
nên khi hệ số ma sát f tăng, khả năng tải của bộ truyền cũng tăng lên.
Để tăng f cần:
+ Chọn vật liệu dây đai có hệ số ma sát cao
+ Dùng đai thang, đai tròn (hình 14.4) có hệ số ma sát thay thế f lớn hơn f.

Đ2. C cu Cỏc ng (Cardan)
Cơ cấu các đăng, còn gọi là khớp các đăng, đợc dùng để truyền chuyển động quay giữa
hai trục giao nhau một góc

có thể thay đổi tuỳ ý trong quá trình chuyển động.

Hỡnh 14.3 : Puli cng ai
Hỡnh 14.4 : ai thang, ai trũn

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
163
1) Cu to
Lợc đồ cấu tạo của cơ cấu các đăng cho trên hình 14.5. Hai trục (1) và (2) giao nhau tại O
và hợp với nhau một góc

. Mỗi đầu trục mang một chạc (a) và (b). Hai chạc này đợc nối
với nhau thông qua khâu hình chữ thập (3) bằng các khớp quay A, A và B, B. AA vuông
góc với trục (1). BB vuông góc với trục (2). AA vuông góc với BB.
Khi khâu (1) quay tròn thì khâu (2) cũng quay tròn, còn khâu chữ thập (3) chuyển động
phức tạp quanh điểm O.

2) Phõn tớch ng hc

Gọi

là góc hợp bởi trục (1) và trục (2) (hình 14.6). Trên hình 14.6, trục (1) và trục (2) tạo
nên mặt phẳng thẳng đứng. Vị trí ban đầu của AA nằm trong mặt phẳng vuông góc với mặt
phẳng chứa trục (1) và trục (2). Vị trí ban đầu của BB nằm trong mặt phẳng chứa trục (1) và
trục (2).
Khi trục (1) quay, A và A vạch nên vòng tròn (C
A
) vuông góc với trục (1). Khi đó B và B
vạch nên vòng tròn (C
B
) vuông góc với trục (2). Khi điểm A di chuyển trên vòng tròn (C
A
)
đến vị trí mới là A

1
, thì trên vòng tròn (C
B
), điểm B cũng có vị trí mới là B
1
. AA là giao tuyến
của các mặt phẳng chứa vòng tròn (C
A
) và (C
B
).
Góc quay của khâu (1) và khâu (2) lần lợt là
(
)
11
,OA OA

=
J
JJGJJJG
và
(
)
21
,OB OB

=
JJJG JJJG
.
Từ A

1
hạ A
1
H vuông góc với mặt phẳng của vòng tròn (C
B
), từ H hạ HI vuông góc với AA.
Theo định lý ba đờng vuông góc, ta suy ra :
1
'AI AA

.

H
ình 14.5: Cơ cấu các đăng
A
A
B
B
O
Chạc (a)

Chạc (b)
3
1

2
1

2

Trục (2)

Trục (1)


Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
164
Nh vậy, góc
n
1
HIA
chính là góc nhị diện hợp bởi các mặt phẳng chứa vòng tròn (C
A
) và (C
B
).
Do trục (1) và trục (2) lần lợt vuông góc với mặt phẳng chứa vòng tròn (C
A
) và (C
B
), nên góc
n
1
HIA
cũng chính là góc giữa hai trục (1) và (2) :
n
1
HIA

=

.
Dựa vào tam giác A
1
HI vuông tại H, ta có :
1
cos
I
H
I
A

= (14.7)
Dựa vào tam giác OA
1
I vuông tại I, ta có :
1
1
I
A
tg
OI

=
(14.8)
Mặt khác, do
11
OB OA

(vì chúng là vị trí mới của hai thanh OA và OB luôn luôn vuông góc
với nhau) và

1
OB
trực giao với
1
HA
(vì
1
HA
vuông góc với mặt phẳng (C
B
) chứa
1
OB
), nên
1
OB
vuông góc với mặt phẳng
1
OHA
. Suy ra :
1
OB OH

.
Từ đó suy ra rằng :
n
n
12
AOH BOB

==
(góc có cạnh thẳng góc).
Dựa vào tam giác OIH vuông tại I, ta có :
n
2
I
H
tg tgIOH
OI

== (14.9)
Từ (14.7), (14,8) và (14.9) suy ra :
12
.costg tg


=
(14.10)







`

Đạo hàm hai vế của (14.10) theo t :
() ()
22
11 2 2
1 cos1.tg tg


+=+


()
2
12
12
2
2
1
1
1cos

tg
i
tg




+
==
+



()
22
11
12
2
2
1
1.cos
1cos
tg
i
tg

+
==
+

Khi
1
0

=
và
1


=
thì :

2min 1
cos


=
.
Khi
1
2


= và
1
3

2


= thì :
H
ình 14.7
2

1

1
cos


1
cos


2

0
3
2


2

n
1
HIA

=
n
11
A
OA

=
n
n
21
B
OB AOH

==
B
O
(2)
(1)
H
ình 14.6

2

1
B
A
A

A
1
B
1

2

1
I
(C
B
)
Chc (a)
(
C
A
)
H
Chc (b)

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
165
1
2max
cos



= .
Đồ thị biểu diễn

2

theo góc quay
1

của trục (1) cho trên hình 14.7.
Khi góc hợp nhau giữa hai trục
0

=
thì tỷ số truyền
12
1i
=
. Khi góc
0


thì tỷ số truyền
12
i
hằng số. Khi

càng lớn thì biên độ dao động của
2

càng lớn, gây ra dao động xoắn
lớn trong các bộ phận bị dẫn (hình 14.8).

3) C cu cỏc ng kộp
Để trục dẫn (1) và trục bị dẫn (3) có cùng vận tốc góc phải dùng cơ cấu các đăng kép. Trục (1)
đợc nối với trục (3) thông qua trục (2) và hai khớp các đăng.
Ta có :
()
22
221
21
2
1
21
1.cos
1cos
tg
i
tg

+
==
+

Với
2

góc quay của chạc (b) tính từ mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng chứa trục (2) và (1).

()
2, 2
222
23
2,
3
22
1.cos
1cos
tg
i
tg

+
==
+

Với
,
2

góc quay của chạc (b) tính từ vuông góc với mặt phẳng chứa trục (2) và (1).













Do đó:
()
()
2
2, 2
21
122
13

22
2,
321
22
1cos
1.cos
.
1.cos
1cos
tg
tg
i
tg
tg






+
+
==
+
+

Để i
13
bằng hằng số, phải có hai điều kiện :
+

12


=
+
,
22


=
(hai góc quay của hai đầu chạc nằm trên trục (2) phải bằng nhau).
0 50 100 150 200 250 300 350
94
96
98
100
102
104
106
Hình 14.8
Đồ thị biểu diễn sự biến
thiên của vận tốc góc

2

theo góc quay

1
của khâu
dẫn ứng với các giá trị khác

nhau của góc

giữa hai trục
quay (

1
=100 Rad/s)


=10
0

=18
0

=5
0
2
[/]
R
ad s

1

1
2
H
ình 14.10

2

3
b

1
b
1
2
Hình 14.9
b

1

2
b
3

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
166
Nh vậy, trong trờng hợp trục (1) và trục (3) nằm trong cùng một mặt phẳng (trục (1) và (3)
song song nh trên hình 14.9 hay cắt nhau nh trên hình 14.10) thì hai chạc (b) và (b) của
trục (2) phải nằm trên cùng một mặt phẳng.
Đ3. C cu Man
Cơ cấu Man đợc dùng để truyền chuyển động quay liên tục của khâu dẫn thành chuyển
động quay gián đoạn lúc quay lúc dừng có chu kỳ của khâu bị dẫn. Cơ cấu Man đợc dùng
trong cơ cấu thay dao của máy tự động, cơ cấu cấp phôi tự động, cơ cấu đa phim của máy
chiếu phim
1) Cu to
ắ Cơ cấu Man ngoại tiếp gồm một đĩa tròn (1) có lắp chốt A, và đĩa hình sao (2) có nhiều
rãnh hớng tâm đối xứng qua tâm O
2

. Khi đĩa (1) quay, có lúc chốt A lọt vào một rãnh của đĩa
(2), khi đó đĩa (2) quay quanh O
2
. Khi chốt A ra khỏi rãnh này, đĩa (2) dừng lại. Khi chốt A
tiếp tục đi vào rãnh kế tiếp trên đĩa (2), đĩa (2) lại quay quanh O
2
.
Để tránh chuyển động quay ngẫu nhiên của đĩa (2) do tác động của các momen ngẫu
nhiên trong khoảng thời gian từ khi chốt A ra khỏi một rãnh của đĩa (2) đến khi chốt A đi vào
rãnh kế tiếp trên đĩa (2), thì trong khoảng thời gian nói trên, ta phải khóa cứng đĩa (2) lại nhờ
cung tròn của đĩa (1) cài vào cung tròn EDC trên đĩa (2) (hình 14.11).
Số chốt trên đĩa (1) có thể bằng 1 hay lớn hơn 1. Số rãnh trên đĩa (2) thờng là 4, 6, 8.

ắ Ghi chú
Các chốt và các rãnh trên cơ cấu Man có thể phân bố bất kỳ (khoảng cách từ tâm các chốt
đến tâm O
2
có thể không bằng nhau nh trên hình 14.12, các rãnh của đĩa (2) có thể không
hớng tâm nh trên hình 14.11), miễn là chúng phối hợp đợc với nhau.

O
1
C
2

O
2
(2)

D

E

1

(1)
2
2

1
2

ấ
A
H
ình 14.11


Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
167












2) Phõn tớch ng hc

a) S rónh ti thiu - S cht ti a
Trên hình 14.11, ta có:
2
2
2
z


= với z số rãnh của đĩa.
Để chốt A không bị va đập khi đi vào trong rãnh :
n
21
OAO
z

=

Suy ra :
12
2
22(1)
z

= =

Gọi t
C
là thời gian chuyển động của đĩa (2); t
D
là thời gian dừng của đĩa (2):

1
11
22
1
C
t
z



==



1
11
22 2
1
D
t
z




==+


với :
1

là vận tốc góc của đĩa (1) :
1

= hằng số
Tỷ số
C
D
t
k
t
=
gọi là hệ số thời gian chuyển động của cơ cấu:
2
1
2
2
2
1
C
D
t
z
z
k
tz
z


== =

+
+

Vì k > 0 và z nguyên nên
3z
hay số rãnh tối thiểu trong cơ cấu Man :
3z =


Để tăng số lần chuyển động của đĩa (2), ứng với một vòng quay của đĩa (1), có thể tăng số
chốt trên đĩa (1). Gọi m là số chốt, góc ở tâm nhỏ nhất tạo giữa hai chốt phải bảo đảm :
1
2
2
m


(tức khi chốt A ra khỏi rãnh của đĩa (2) thì chốt kế tiếp trên đĩa (1) mới đợc vào
khớp với đĩa (2)) . Hay :
1
222
2
22
1
z
m
z
z

= =




Số chốt tối đa:
2
2
z
m
z
=


b) T s truyn
Để xác định vận tốc và gia tốc của đĩa (2) ta
xét một vị trí bất kỳ của cơ cấu, khi đó tay quay
O
1
A và rãnh O
2
A của đĩa tạo với đờng trục O
1
O
2

các góc lần lợt là
1

và

2

(hình 14.14)
Trong tam giác O
1
AO
2
, ta có

:
()()
22
21 21
sin sin
sin sin
r
l





== =
+

Trong đó :
12 1
,
OO OA
ll rl==

1
O
H
ình 14.12

H
ình 14.13

O
1
2

O
2
1

2

1

Hỡnh 14.14
A
l
r


Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật
168
Suy ra:
1

2
1
sin
1cos
tg





=


Hay :
1
2
1
sin
1cos
arctg





=

(14.10)
Đạo hàm biểu thức (14.10) theo
1

ta đợc :
()
1
2
2
11
cos
12cos
d
d





=
+
(14.11)
Vận tốc của đĩa 2:
221 2
21
11
ddd d
dt d dt d

== =


(
)
1
21
2
1
cos
12cos






=
+
(14.12)
Gia tốc của đĩa 2 là :
2
212 21
21
2
1
1
ddd dd
dt dt d dt
d

== +



2
2
22
21 1
2
11
dd
dd





=+

Nếu đĩa 1 quay đều (
1

=hằng số) thì :
(
)

()
2
2
1
22
2
21 1
2
2
2
1
1
sin . . 1
12cos
d
d






==
+
(14.13)
Các công thức (14.12), (14.13) chứng tỏ khi đĩa 1 quay đều (
1
const

=

) thì đĩa 2 quay không
đều.


Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật

169


TI LIU THAM KHO


[1]
Nguyên lý máy
. Đinh Gia Tờng, Nguyễn Xuân Lạc, Trần Doãn Tiến. Nxb Đại học và
THCN, Hà nội 1969.
[2]
Hớng dẫn thiết kế đồ án môn học Nguyên lý máy
. Đại học Bách khoa Đà nẵng xuất
bản 1978 (bản in roneo).
[3]
Nguyên lý máy Tập I
. Đinh Gia Tờng, Tạ Khánh Lâm. Nxb Khoa học và Kỹ thuật, Hà
nội 1995.
[4]
Nguyên lý máy
Tập II. Đinh Gia Tờng, Phan Văn Đồng, Tạ Khánh Lâm. NXb Giáo
dục, Hà nội 1998.
[5]
ứng dụng tin học trong thiết kế nguyên lý máy.

Đinh Gia Tờng, Tạ Khánh Lâm. Nhà
xuất bản Giáo dục, Hà nội 1994.
[6]
Bài tập Nguyên lý máy.
Phan Văn Đồng, Tạ Ngọc Hải. Nxb Khoa học và Kĩ thuật
2002.
[7]
Nguyên lý máy.
Phan Văn Đồng, Tạ Ngọc Hải, Tập I và Tập II, Đại học Bách khoa Hà
nội xuất bản 1982, bản in roneo dành cho sinh viên Tại chức.
[8]
Nguyên lý máy,
Bùi Thanh Liêm, Nxb Giao thông Vận tải, Hà nội 1981.
[9]
Cơ sở kỹ thuật cơ khí
. Đỗ Xuân Định, Bùi Lê Gôn, Phạm Đình Sùng. Nhà xuất bản
Xây dựng, Hà nội 2001.
[10]
Chi tiết cơ cấu chính xác,
Nguyễn Trọng Hùng, Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
2002
[11]
Théorie des mécanisms et des machines -
Artobolebski - Mir Publisher Moscou
1980.
[12]
Liaisons et mécanismes
. Pierre Agati, Marc Rossetto. Dunod Paris 1994.
[13]
Theory of Machines and Mechanisms

. Joseph Edward Shigley, John Joseph Uicker JR.
McGraw-Hill Inc., USA 1980.
[14]
Design of Machinery, An introduction to the synthesis and analysis of mechanisms and
machines
. Robert L. Norton. McGraw-Hill Inc., Singapore 1992.
[15]
Systèmes mécaniques : Théorie et dimensionnement.
Michel Aublin et autres. Dunod
Paris 1998.



Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật

170
MC LC

CHNG M U 2
Đ1. Khỏi nim v mỏy v c cu 2
1. Mỏy 2
2. C cu 2
Đ2. Ni dung v phng phỏp nghiờn cu ca mụn hc Nguyờn lý mỏy 3
Chng I 4
CU TRC C CU 4
Đ1. Khỏi nim v nh ngha 4
1) Khõu v chi tit mỏy 4
2) Ni ng, thnh phn khp ng v khp ng 5
3) Cỏc loi khp ng v lc khp 5
4) Kớch thc ng ca khõu v lc khõu 8

5) Chui ng v c
cu 8
Đ2. Bc t do ca c cu 9
1) Khỏi nim bc t do ca c cu 9
2) Cụng thc tớnh bc t do ca c cu 10
3) Cụng thc tớnh bc t do ca c cu phng 10
4) Khõu dn - Khõu b dn - Khõu phỏt ng 12
Đ3. Xp hng c cu phng 13
1) Nhúm Atxua Hng ca nhúm 13
2) Hng ca c cu 14
Chng II 17
PHN TCH NG HC C C
U PHNG 17
Đ1. Bi toỏn v trớ (chuyn v) v qu o 17
Đ2. Bi toỏn vn tc 18
Đ3. Bi toỏn gia tc 21
Chng III 30
PHN TCH LC TRấN C CU PHNG 30
Đ1. Lc tỏc ng trờn c cu 30
1) Ngoi lc 30
2) Lc quỏn tớnh 30
3) Phn lc khp ng 30
Đ2. S liu cho trc, gi thit v ni dung ca bi toỏn phõn tớch lc c cu 31
Đ3. Nguyờn tc v trỡnh t gii bi toỏn phõn tớch lc c cu 31
1) Nguyờn lý al
mbe 31
2) iu kin tnh nh ca bi toỏn phõn tớch ỏp lc khp ng 31
3) Trỡnh t v vớ d gii bi toỏn phõn tớch ỏp lc khp ng 33
4) Phng phỏp di chuyn kh d tớnh
cb

M



hay
cb
P

35
Chng IV 37
MA ST TRONG KHP NG 37
Đ1. i cng 37
1) Khỏi nim 37
2) Ma sỏt trt khụ - nh lut Coulomb 37
3) Ma sỏt ln 40
Đ2. Ma sỏt trt khụ trong khp trt 42
1) Ma sỏt trong rónh hỡnh tam giỏc 42
2) Ma sỏt trờn mt phng nghiờng 43
3) Ma sỏt trờn rónh nghiờng hỡnh tam giỏc 45
4) Ma sỏt trong khp ren vớt 45

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật

171
Đ3. Ma sỏt trt trong khp quay 47
1) Momen ma sỏt trong khp quay 47
2) Tng ỏp lc
N

v tng lc ma sỏt

F

49
3) Vũng trũn ma sỏt v hin tng t hóm trong khp quay 51
4) Cỏc trng hp c th ca khp quay 52
Đ4. Ma sỏt trong khp quay chn 54
1) Khp quay chn cũn mi ( chn) 54
2) Khp quay chn ó chy mũn 55
Chng V 56
CN BNG MY 56
Đ1. Ni dung ca cõn bng mỏy 56
1) Tỏc hi ca lc quỏn tớnh 56
2) Ni dung ca cõn bng mỏy 56
Đ2. Cõn bng vt quay 56
1) Cõn bng vt quay mng 56
2) Cõn bng vt quay dy 58
Đ3. Cõn bng c cu nhi
u khõu 62
Chng VI 65
CHUYN NG THC CA MY 65
Đ1. t vn 65
Đ2. Phng trỡnh chuyn ng 65
1) Cỏc i lng thay th 65
2) Phng trỡnh chuyn ng ca mỏy 66
3) Khõu thay th 67
Đ2. Vn tc gúc thc ca khõu dn 67
1) Cỏc ch chuyn ng ca mỏy 67
2) Xỏc nh vn tc gúc thc ca khõu dn 68
Đ4. Lm u chuyn ng mỏy 70
1) i cng v lm u chuyn

ng mỏy 70
2) Xỏc nh momen quỏn tớnh ca bỏnh 73
Chng VII 76
HIU SUT 76
Đ1. Khỏi nim v hiu sut 76
Đ2. Hiu sut ca mt chui khp ng (hay chui c cu) 76
1) Trng hp chui khp ng ni tip 76
2) Trng hp chui khp ng song song 77
3) Trng hp chui khp ng hn hp 77
Chng VIII 79
IU CHNH T
NG CHUYN NG CA MY 79
Đ1. t vn 79
Đ2. B iu chnh vn tc ly tõm trc tip 79
1) Cu to 79
2) Nguyờn lý lm vic 79
3) Mt s khỏi nim c bn 80
4) u nhc im ca b iu chnh vn tc ly tõm trc tip 80
Đ3. Cỏc b iu chnh vn tc ly tõm giỏn tip 81
1) B iu ch
nh vn tc ly tõm giỏn tip phi tnh 81
2) B iu chnh vn tc ly tõm giỏn tip cú liờn h ngc cng 82
3) B iu chnh vn tc ly tõm giỏn tip cú liờn h ngc mm 83
Đ3. Nhn xột v cu trỳc ca mt h iu chnh t ng 83
Chng IX 85
C CU CAM 85

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật

172

Đ1. i cng 85
1) Khỏi nim v c cu cam 85
2) Cỏc thụng s c bn ca c cu cam 86
Đ2. Phõn tớch ng hc c cu cam 88
1) Bi toỏn chuyn v 88
2) Bi toỏn vn tc v gia tc 92
Đ3. Phõn tớch lc trờn c cu cam 93
1) Lc tỏc dng trờn c cu cam - Gúc ỏp lc ti hn v gúc ỏp lc cc i cho phộp 93
2) Quan h gia gúc ỏp lc, v trớ tõm cam v quy lut chuyn ng ca cn 94
- Xỏc nh gúc ỏp lc v phỏp tuy
n ca biờn dng cam 94
Đ4. Tng hp c cu cam 97
1) Tng hp c cu cam cn ỏy nhn 97
2) Tng hp c cu cam cn ỏy ln 102
3) Tng hp c cu cam cn y ỏy bng 103
Đ5. Bin phỏp bo ton khp cao 107
Chng X 109
C CU BNH RNG THN KHAI PHNG 109
Đ1. i cng 109
1) Khỏi nim 109
2) nh lý c bn v
n khp bỏnh rng 111
3) Biờn dng rng thõn khai 112
Đ2. iu kin t s truyn ca mt cp bỏnh rng thõn khai bng hng s 114
1) iu kin n khp ỳng v n khp trựng ca cp bỏnh rng thõn khai 116
2) iu kin n khp khớt ca cp bỏnh rng thõn khai 117
Đ3. Cỏc thụng s ch to c bn ca bỏnh rng thõn khai 118
1) Phng phỏp bao hỡnh to hỡnh biờn d
ng thõn khai 118
2) Thanh rng sinh v thụng s ca thanh rng sinh 119

3) Cỏc thụng s ch to c bn ca bỏnh rng thõn khai 120
4) Hin tng ct chõn rng S rng v h s dch dao ti thiu 122
Đ4. Cỏc thụng s n khp ca cp bỏnh rng thõn khai 124
1) Phng trỡnh n khp khớt 124
2) Cỏc ch n khp ca cp bỏnh rng thõn khai 126
3) Cỏc thụng s n khp v c im ca chỳng trong tng ch
n khp 126
4) Mt vi c im ca vic dch dao v dch chnh n khp 127
Đ5. Hin tng trt biờn dng rng 127
Đ6. Bỏnh rng tr trũn rng thng v rng nghiờng 128
1) Bỏnh rng tr trũn rng thng 128
2) Bỏnh rng tr trũn rng nghiờng 130
Chng XI 136
C CU BNH RNG KHễNG GIAN 136
Đ1. C cu bỏnh rng nún rng thng 136
1) Mt ln v t s truy
n 136
2) Mt rng v c im tip xỳc 136
3) Cỏc thụng s ca bỏnh rng nún 137
4) Bỏnh rng thay th ca bỏnh rng nún 138
Đ2. C cu bỏnh rng tr chộo 139
1) Mt ln v t s truyn 139
2) Mt rng v c im tip xỳc 141
Đ3. C cu trc vớt - bỏnh vớt tr trũn 141
Chng XII 143
H BNH RNG 143
Đ1. i cng 143

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật

173
1) t vn 143
2) Cỏc loi h bỏnh rng 143
Đ2. Phõn tớch ng hc h bỏnh rng 144
1) T s truyn trong h bỏnh rng thng 144
2) Quan h vn tc gúc trong h vi sai 145
3) T s truyn trong h hnh tinh 147
Đ5. Chn s rng cỏc bỏnh rng trong h hnh tinh 147
1) iu kin ng trc 148
2) iu kin lp 148
Đ3. Cụng dng ca h bỏnh rng 148
1) Cụng dng ca h
thng 148
2) Cụng dng ca h vi sai 149
3) Cụng dng ca h hnh tinh 150
Chng XIII 152
C CU PHNG TON KHP THP 152
Đ1. i cng 152
1) Khỏi nim v c cu phng ton khp thp 152
2) Cỏc c cu phng ton khp thp thụng dng 152
Đ2. C cu bn khõu bn l 153
1) T s truyn trong c cu 4 khõu bn l 153
2) H s v nhanh 154
3) i
u kin quay ton vũng ca khõu ni giỏ 155
Đ3. C cu tay quay con trt 156
1) Quan h vn tc 156
2) H s v nhanh 157
3) iu kin quay ton vũng 157
Đ3. C cu culớt 157

1) T s truyn 157
2) H s v nhanh 158
3) iu kin quay ton vũng 158
Chng XIV 160
CC C CU C BIT 160
Đ1. C cu truyn ng ai 160
1) Quan h gia lc cng S
1
v S
2
trờn hai nhỏnh ca b truyn ai (Cụng thc Euler) 160
2) Momen ma sỏt trong b truyn ai 161
3) Nhn xột v kh nng ti ca b truyn ai 162
Đ2. C cu Cỏc ng (Cardan) 162
1) Cu to 163
2) Phõn tớch ng hc 163
3) C cu cỏc ng kộp 165
Đ3. C cu Man 166
1) Cu to 166
2) Phõn tớch ng hc 167
TI LIU THAM KHO 169
MC LC 170