Tài liệu Chương I: Cấu trúc và phân loại cơ cấu ppt

Nguyên lý máy Cấu trúc và phân loại cơ cấu
CHƯƠNG I: CẤU TRÚC VÀ PHÂN LOẠI CƠ CẤU
Nội dung và mục đích của chương:
Mục đích là phân tích cấu trúc (cấu tạo) cơ cấu, phân loại cơ cấu, thể hiện qua các
nội dung chính sau đây:
- Khảo sát cấu tạo, các thành phần của cơ cấu và điều kiện để cơ cấu có có chuyển
động xác định.
- Phân loại cơ cấu theo đặc trưng cấu trúc.
- Nghiên cứu nguyên lý hình thành cơ cấu
- Xây dựng lược đồ cơ cấu
1.1. Các định nghĩa và khái niệm cơ bản:
1.1.1. Chi tiết máy và khâu
- Chi tiết máy (tiết máy): máy hay cơ cấu có thể tháo rời ra thành nhiều bộ phận khác
nhau, bộ phận không thể tháo rời ra được nữa gọi là chi tiết máy. Các chi tiết máy có thể có
thể được nối động hay nối cứng với nhau, do vậy sẽ có chuyển động tương đối với nhau
hay không.
- Khâu: trong cơ cấu và máy, toàn bộ những bộ phận (nối cứng với nhau tạo thành
vật rắn) có chuyển động tương đối đối so với các bộ phận khác gọi là khâu.
Như vậy, khâu là đơn vị chuyển động, còn chi tiết máy là đơn vị chế tạo. Nguyên lý
máy xem khâu là thành phần cơ bản.
Tất cả các tiết máy cố định, hợp thành một hệ thống cứng và cố định gọi là khâu cố
định hay giá. Các khâu còn lại là khâu động. Như vậy, bất cứ cơ cấu hoặc máy nào đều chỉ
gồm một khâu cố định nối với một hay nhiều khâu động.
Học viện KTQS Van Thuy
1
Nguyên lý máy Cấu trúc và phân loại cơ cấu
- Bậc tự do (btd) của khâu là số khả năng chuyển động độc lập của khâu
+ Một khả năng chuyển động độc lập đối với một hệ quy chiếu → một btd
+ khâu tự do trong không gian → 6 btd: T
x
, T

y
, T
z
, Q
x
, Q
y
, Q
z

+ khâu tự do trong mặt phẳng → 3 btd: T
x
, T
y
, Q
z

1.1.2. Khớp động và phân loại
- Nối động: Để tạo thành cơ cấu, các khâu không thể để rời nhau mà phải được liên
kết với nhau theo một quy cách xác định nào đó sao cho sau khi nối động các khâu vẫn còn
có khả năng chuyển động tương đối với nhau, đó là nối động các khâu.
- Khớp động: Khớp động là một liên kết động (hình học) của hai khâu có chuyển
động tương đối với nhau (nối động với nhau). Khi nối động, các khâu sẽ có thành phần
tiếp xúc nhau (điểm, đường, mặt). Toàn bộ chỗ tiếp xúc giữa hai khâu gọi là một thành
phần khớp động. Hai thành phần khớp động trong một phép nối động hai khâu hình thành
nên một khớp động. Tính chất chuyển động giữa các khâu tạo thành khớp phụ thuộc vào
thành phần của khớp.
Học viện KTQS Van Thuy
2
Nguyên lý máy Cấu trúc và phân loại cơ cấu

Khi một khâu được nối động với khâu khác, số btd của khâu sẽ giảm đi. Số chuyển
động tương đối giữa hai khâu bị mất đi r được gọi là số giàng buộc của khớp động 0 < r <
6. Số chuyển động tương đối độc lập còn lại d được gọi là số bậc của khớp động 0 < d < 6.
Ta có r + d = 6.
- Phân loại khớp động:
+ Theo số btd bị hạn chế r (hoặc d) ta có khớp động loại r hạn chế r btd (hay có r
ràng buộc)
+ Theo dạng tiếp xúc của thành phần khớp:
* Khớp cao: tiếp xúc theo đường, điểm
Học viện KTQS Van Thuy
3
Nguyên lý máy Cấu trúc và phân loại cơ cấu
* Khớp thấp: tiếp xúc theo mặt
Khớp thấp có ưu điểm là khả năng chịu và truyền tải trọng lớn, lâu mòn hơn so với
khớp cao. Khớp cao có ưu điểm dễ dàng thực hiện các quy luật chuyển động phức tạp với
kết cấu đơn giản hơn các cơ cấu toàn khớp thấp.
+ Theo tính chất chuyển động tương đối giữa hai khâu:
* Khớp động phẳng: các điểm thuộc khâu trong chuyển động tương đối chuyển
động trong cùng một mặt phẳng hoặc trong những mặt phẳng song song với nhau.
* Khớp động không gian: quỹ đạo chuyển động của các điểm thuộc khâu trong
chuyển động tương đối vạch nên các đường cong không gian.
Như vậy, ta chỉ có khớp phẳng loại 4, (r = 1) và loại 5 (r = 2), chứ không có khớp
phẳng loại 1, 2, 3.
- Lược đồ khớp động: Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các khớp được biểu diễn
trên những hình vẽ bằng lược đồ quy ước. Sau đây là một số khớp thường gặp:
+ Khớp quay và khớp tịnh tiến + Khớp cầu
khớp thấp (tiếp xúc mặt) loại 5 (r = 5), phẳng khớp thấp loại 3 (r = 3), không gian
Học viện KTQS Van Thuy
4
Nguyên lý máy Cấu trúc và phân loại cơ cấu

+ Khớp cam + Khớp bánh răng
khớp cao loại 4 (r = 4), phẳng khớp cao loại 4 (r = 4), phẳng
V.v… (SGK)
- Lược đồ khâu: Đó là hình biểu diễn quy ước khâu bao gồm các khớp động khâu
tham gia và kích thước giữa các khớp (kích thước động học) có ảnh hưởng đến chuyển
động của khâu và cơ cấu
- Chuỗi động: Các khâu nối với nhau bằng các khớp động gọi là chuỗi động. Chuỗi
động được phân thành
Học viện KTQS Van Thuy
5