Thiết kế cơ cấu cam

1/ Tính và vẽ họa đồ cơ cấu.
Ta có: k =
6,1
180
180
vk
lv
=
θ−
θ+
=
φ
φ
⇒
góc lắc của khâu 3 là:
0
54,41
16,1
)16,1(180
=
+
−
=
θ
+)
(mm) 4888,487
20,77 tg2
370
2
2tg
H

c
0
≈==
θ
=
+)
(mm) 522
77,20sin2
370
2
2sin
H
b
0
≈=
θ
=
+)
(mm) 550
2
522488
2
cb
a
=
+
=
+
=
+)

(mm) 5,252
2
505
2
a
l
AC
===
+)
(mm) 89,5 sin20,77 . 5,252
2
sin . ll
0
ACAB
≈=
θ
=
+) y = 0,15a = 0,15 . 505 = 75,75
≈
76 (mm)
(*) Ta chọn đoạn biểu diễn của c là 150 (mm)
Khi đó tỉ lệ xích
25,3
150
488
150
c
l
===
µ

(mm/mm)
Do đó ta có đoạn biểu diễn của:
b là
161
25,3
522b
l
≈=
µ
(mm)
AC là
78
25,3
5,252l
l
AC
≈=
µ
(mm)
AB là
28
25,3
5,89l
l
AB
≈=
µ
(mm)
y là
23

25,3
76y
l
≈=
µ
(mm)
a là
155
25,3
505a
l
≈=
µ
(mm)
(*) Các bước vẽ họa đồ cơ cấu:
- Xác định AC thẳng đứng sao cho l
AC
= 78 (mm)
- Xác định B: +) Vẽ đường tròn (A;28) (AB = 28 mm)
+) Vẽ đường thẳng // Ox qua A cắt (A;28) tại B
0
(phía trái so với AC)
+) Dựng tia At sao cho
AtB
0
=130
0
⇒
B = At
∩

(A;28)
- Kẻ BC, trên BC xác định D sao cho CD = 161 (mm)
- Vẽ khâu 5 như hình vẽ với a = 155 (mm)
Với y = 23 (mm)
2, Tính, vẽ họa đồ vận tốc cơ cấu.
Vận tốc tay quay
1
ω
=
5
60
50.2
60
n2
1
≈
π
=
π
(rad/s)
+) Ta thấy B
1
≡
B
2
tại mọi thời điểm
⇒
v
1
B

=
v
2
B
⇒
v
1
B
=
AB 1
l .
ω
=
v
2
B
= 5 . 0,0895 = 0,45 (m/s)
{chiều theo chiều
1
ω
+) B
3
≡
B
2
tức thời
v
3
B
=

{
⊥
BC
v
2
B
+
{
⊥
AB
v
r
BB
23

=
//BC
Chiều, trị số?
v
3
C
+
{= 0
v
33
BC

⊥
BC
Chiều, trị số?

Chọn đoạn biểu diễn v
1
B
là PB
1
= 30 (mm)
⇒
Tỉ lệ xích
015,0
30
45,0
PB
v
1
B
v
1
===µ
(
m/s
/
mm
)
+)
PB
3
biểu diễn vận tốc
v
3
B

và có trị số là:
v
3
B
=
v
µ
. PB
3
= 0,015 . 27 = 0,405 (m/s)
+) B
2
B
3
biểu diễn vận tốc
v
r
BB
23
và có trị số là:
v
2
r
BB
3
=
v
µ
. B
3

B
2
= 0,015 . 13 = 0,195 (m/s)
Theo nguyên lý đồng dạng thuận ta có:
100
161
l
l
PB
PD
CB
CD
3
3
==
(CB đo được từ họa đồ cơ cấu)
⇒
PD
3
= 1,61. 27
≈
43 (mm)
+) PD
3
biểu diễn vận tốc
v
3
D
và có trị số là:
v

3
D
=
v
µ
. PD
3
= 0,015 . 43 = 0,645 (m/s)
+) D
3
≡

D
4
tại mọi thời điểm
⇒
v
4
D
=
v
3
D
= 0,645 (m/s)
+) D
5
≡

D
4

tức thời
⇒
+) PD
5
biểu diễn vận tốc
v
5
D
và có trị số là:
v
5
D
=
v
µ
. PD
5
= 0,015 . 42 = 0,63 (m/s)
+) D
5
D
4
biểu diễn vận tốc
v
r
DD
45
và có trị số là:
v
r

DD
45
=
v
µ
. D
5
D
4
= 0,015 . 9 = 0,135 (m/s)
+)
3
ω
=
CD
D
l
v
3
=
23,1
522,0
645,0
=
(rad/s) =
2
ω
+)
4
ω

=
5
ω
= 0
3/ Vẽ họa đồ gia tốc của kết cấu.
+) B
'
1
= B
'
2
tại mọi điểm nên
a
'
2
B
=
a
'
1
B
+) Gia tốc hướng tâm của B
1
là:
a
1
B
= a
n
B

1
= a
n
B
2
=
2
1
ω
. l
AB
= (5)
2
. 89,5 . 10
-3
= 22,4 (m/s
2
)
+) B
3
≡

B
2
tức thời nên ta có:
a
3
B
=
a

n
B
2

+
{//AB
a
t
B
2
+
{=0
a
n
BB
23

+
quay 90
0
theo
chiều
2
ω
a
t
BB
23
=
//BC

quay 90
0
theo
chiều
2
ω
a
3
C
+
{=0
a
t
CB
33
+
{//BC
a
n
CB
33
+
⊥
BC
B C
a
k
CB
33

{=0
+)
a
3
B
=
BC
t
CB
l
a
33
+ a
n
B
3

+) a
n
CB
33
=
2
3
ω
. l
BC
= (1,23)
2
. 0,422 = 0.64 (m/s

2
)
+) a
k
BB
23
= 2
2
ω
. v
2
r
BB
3
= 2 . 1,23 . 0,195 = 0,5 (m/s
2
)
+) Chọn đoạn biểu diễn của PB
'
1
là 100 (mm) = P
'
B
'
1
⇒
Tỉ lệ xích
a
µ
=

'
1
'
B
BP
a
1
=
100
4,22
= 0,224 (
m/s2
/
mm
)
v
5
D
=
{//x
v
4
D
+
{
⊥
BC
v
r
DD

45
{
⊥
x
+) Ta có đoạn biểu diễn của a
k
BB
23
là: B
'
1
k =
a
k
BB
23
a
µ
=
224,0
5,0
= 2 (mm)
+) Đoạn biểu diễn của a
n
CB
33
là: P'N =
a
n
CB

33
a
µ
=
224,0
64,0
= 3 (mm)
+) D
3

≡
D
4
tại mọi thời điểm
⇒
a
3
D
= a
4D
+) a
3
B
= P'B
'
3
.
a
µ
= 42 . 0,224 = 9,4 (m/s

2
)
Theo nguyên lý đồng dạng thuận ta có:
'
3
'
3
'
B'P
DP
=
CB
CD
l
l

⇒
P'D
'
3
= P'B
'
3
.
CB
CD
l
l
= 42 .
≈

422,0
522,0
52 (m)
(P'B
'
3
đo được trên họa đồ gia tốc)
⇒
a
3
D
= 52 . 0,224 = 11,6 (m/s
2
)
+) a
r
BB
23
=
a
µ
. k B
'
3
= 0,224 . 60 = 13,44 (m/s
2
)
+) D
4

≡
D
5
tức thời nên ta có:
a
5D
= a
4D
+
{= a
3
D
a
r
4DD
5
{
⊥
x
Trên họa đồ gia tốc ta đo được P'D
'
5
= 64 (mm)
⇒
a
5D
=
a
µ
. P'D

'
5
= 0,224. 64 = 14,3
(m/s
2
)
D
'
5
D
'
4
= 23 (mm)
⇒

a
r
4DD
5
=
a
µ
. D
'
5
D
'
4
= 0,224. 23 =
5,15 (m/s

2
)
+)
3
ε
=
BC
t
B
l
a
3
=
1,19
422,0
36 . 224,0
.
'
3
==
BC
a
l
NB
µ
(rad/s
2
) =
2
ε

+)
5
ε
=
4
ε
= 0
4. Tính áp lực các khớp động và momen cân bằng về khâu dẫn
+) Trọng lượng khâu 3: G
3
= m
3
. g = 17 . 10 = 170 (N)
Trọng lượng khâu 5: G
5
= m
5
. g = 53 . 10 = 530 (N)
+) Trị số lực cắt
F

: F = 1300 (N)
+) Vị trí lực cắt: y = 0,15a =76 (mm)
Tách cơ cấu thành hai nhóm tính định (4,5) và (2,3) và khâu dẫn 1. Khi đó ta sẽ có các lực tác động
vào các khớp động
N
05
,
N
54

,
N
34
,
N
03
,
M
cb
,
N
12
+) Viết phương trình cân bằng cho nhóm tính định gồm hai khâu (4,5)
5
G
+
5
qt
F
+
05
N
+
34
N
+
P
= 0
Trong đó: +)
5

G
: Đặt tại trọng tâm khâu 5 hướng xuống dưới.
+)
F
: Lực cắt.
+)
5
qt
F
: Lực quán tính tác dụng vào khâu 5, phương qua trọng tâm S
5
của khâu và
cùng phương, ngược chiều với a
5
S
5
qt
F
= - m
5
. a
5
S
( a
5
S
= a
5
D
= 8,14 m/s

2
)
F
qt
5

= m
s
. a
5
S
= 55 . 8,14 = 423,38 (N)
+)
05
N
: Áp lực của giá động tác dụng lên khâu 5, phương // x, giá trị chưa biết.
+)
34
N
: Do khâu 3 tác dụng vào khâu 4, phương và trị số chưa biết.
+) Tách riêng khâu 4 ta có:
Phương trình cân bằng momen
( )
0 x 0N . xFm
54D
=⇒==
∑
Chiếu hai lực (
34
N

,
54
N
) lên phương thẳng đứng:
0
34
90 0cos 0cos . NY
=γ⇒=γ⇒=γ=
∑
Vậy
34
N
có phương vuông góc với phương thẳng đứng (// x).
+) Vẽ đa giác lực.
Với tỉ lệ xích
p
µ
= 20 (N/mm) và a là gốc của đa giác lực
Khi đó có đoạn biểu diễn +)
P
là: ap =
65
20
1300
==
p
F
µ
(mm) (// x)
+)

5
G
là: pG
5
=
26
20
520
G
p
5
==
µ
(mm) (
⊥
x)