Giáo trình Nguyên lý – Chi tiết máy - Ngô Thị Kim Uyển
ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM
TRƯỜNG CĐ GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
-----------------------
GIÁO TRÌNH
NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY
BIÊN SOẠN:
NGÔ THỊ KIM UYỂN
LƯU HÀNH NỘI BỘ- NĂM 2015
1
GIÁO TRÌNH NGUYÊN LÝ – CHI TIẾT MÁY
GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC
a. Vị trí, tính chất môn học
Môn học được bố trí vào học kỳ 2 của khóa học và sau khi học sinh học xong
các môn học, mô đun sau: Cơ kỹ thuật, vật liệu và công nghệ kim loại, vẽ kỹ thuật,
dung sai lắp ghép và KTĐL, nhiệt kỹ thuật...
b. Mục tiêu của môn học:
Kiến thức chuyên môn
- Môn học này cung cấp những kiến thức cơ bản nhất để sinh viên bước đầu đi
sâu tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu, cụm cơ cấu cơ bản
trong cơ khí.
- Vận dụng các kiến thức để giải một số bài tập đơn giản.
- Củng cố kiến thức phần lý thuyết chuyên môn, vận dụng vào thực tế sản xuất.
Kỹ năng nghề
- Kỹ năng lắng nghe; kỹ năng làm việc nhóm; kỹ năng lập kế hoạch và tổ chức
công việc;
- Kỹ năng tìm kiếm, tổng hợp, phân tích và đánh giá thông tin;
- Kỹ năng sử dụng công nghệ thông tin.
Thái độ lao động
- Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong thực hiện công
việc.
- Thái độ biết lắng nghe, ham học hỏi, hứng thú với công nghệ.
- Thái độ cầu tiến, biết tuân thủ nội quy, quy chế của trường, lớp
Các kỹ năng cần thiết khác
Bình tĩnh, tự tin biết kết hợp và làm việc theo nhóm.
Nội dung môn học.
Chương 1: Cấu tạo cơ cấu
Chương 2: Cơ cấu bốn khâu bản lề
Chương 3: Cơ cấu cam
Chương 4: Cơ cấu bánh răng
Chương 5: Các cơ cấu đặc biệt. Cơ sở bố trí truyền động các cơ cấu
Chương 6: Mối ghép
2
Chương 7: Truyền động đai
Chương 8: Truyền động bánh răng
Chương 9: Truyền động trục vít
Chương 10: Truyền động xích
3
LỜI NÓI ĐẦU
Trong vòng 20 năm trở lại đây, ngành công nghiệp ô tô đang phát triển rất
mạnh mẽ. Sự gia tăng nhanh chóng số lượng ô tô sử dụng trong xã hội ngày càng
nhiều, đặc biệt là ô tô đời mới nên nhu cầu đào tạo nguồn nhân lực, kỹ thuật viên để
phục vụ ngành công nghệ ô tô là rất lớn.
Để giúp cho cán bộ hướng dẫn, người học và thợ sửa chữa ô tô những kiến thức
về ô tô, kiến thức trong giáo trình được sắp xếp lôgic các chi tiết máy và cụm chi tiết
máy. Dựa vào đó, nhóm tác giả đã tiến hành biên soạn giáo trình.
Trong quá trình biên soạn giáo trình này, nhóm tác giả đã kết hợp kinh nghiệm
giảng dạy và nguồn tài liệu của hãng TOYOTA Việt Nam. Do thời gian có hạn nên
không thể trình bày được các thông số hay quy trình kiểm tra của nhiều hãng xe vào
giáo trình này, cho nên người dạy và người học có thể tham khảo thêm các tài liệu của
các dòng xe khác để việc sử dụng giáo trình có hiệu quả hơn. Khi biên soạn giáo trình,
chúng tôi đã cố gắng cập nhật những kiến thức thực tiễn có liên quan đến môn học và
phù hợp với đối tượng sử dụng để giáo trình có tính thực tiễn.
Nội dung của giáo trình: “Nguyên Lý – Chi Tiết Máy” được biên soạn với dung
lượng là 90 giờ lý thuyết, bao gồm các chương sau:
Chương 1: Cấu tạo cơ cấu
Chương 2: Cơ cấu bốn khâu bản lề
Chương 3: Cơ cấu cam
Chương 4: Cơ cấu bánh răng
Chương 5: Các cơ cấu đặc biệt. Cơ sở bố trí truyền động các cơ cấu
Chương 6: Mối ghép
Chương 7: Truyền động đai
Chương 8: Truyền động bánh răng
Chương 9: Truyền động trục vít
Chương 10: Truyền động xích
Mục tiêu cần đạt được về kiến thức và kỹ năng sau khi học:
- Về kiến thức: Được đánh giá qua bài kiểm tra viết, tự luận, trắc nghiệm đạt các yêu
cầu sau:
4
+ Trình bày được cấu tạo và nguyên lý làm việc của các loại cơ cấu, cụm cơ cấu
cơ bản trong cơ khí.
+ Vận dụng các kiến thức để giải một số bài tập đơn giản.
- Về kỹ năng: Đánh giá được kỹ năng của sinh viên trong bài kiểm tra đạt các yêu cầu
sau:
+ Kỹ năng lắng nghe; kỹ năng làm việc nhóm; kỹ năng lập kế hoạch và tổ chức
công việc;
+ Kỹ năng tìm kiếm, tổng hợp, phân tích và đánh giá thông tin;
+ Kỹ năng sử dụng công nghệ thông tin.
- Về thái độ: Cẩn thận, nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong thực hiện công việc.
Giáo trình được biên soạn cho đối tượng là sinh viên Cao đẳng ngành Công
nghệ Ô tô và cũng là tài liệu tham khảo bổ ích cho học sinh TCCN, CĐN cũng như kỹ
thuật viên đang làm việc ở các hãng sửa chữa và garage ô tô.
Nhóm tác giả xin chân thành cám ơn tập thể cán bộ giảng dạy tại Khoa Kỹ
Thuật Ô tô Trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TpHCM đã đóng góp ý kiến và
kinh nghiệm để hoàn thiện giáo trình này.
Mặc dù đã cố gắng nhưng chắc không tránh khỏi khiếm khuyết. Nhóm tác giả
rất mong nhận được ý kiến đóng góp của người sử dụng để lần tái bản sau giáo trình
được hoàn chỉnh hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin gởi về Khoa Kỹ Thuật Ô tô Trường
Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải TpHCM – Số 8 – Nguyễn Ảnh Thủ - P. Trung Mỹ Tây
– Q12 – TpHCM.
Nhóm tác giả
5
PHẦN I : NGUYÊN LÝ MÁY
CHƯƠNG 1: CẤU TẠO CƠ CẤU
❖ MỤC TIÊU: Sau bài học này, sinh viên có khả năng
– Định nghĩa và phân tích cấu tạo dựa trên lượt đồ cơ cấu
– Ứng dụng hợp lý các cơ cấu trong truyền động cơ khí
– Áp dụng được công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng để giải một số bài
tập cụ thể
❖ NỘI DUNG BÀI HỌC:
1.1. KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA
1.1.1 Máy: Trong nền sản xuất cơ khí, ta có thể hiểu định nghĩa về máy như sau: “Máy
là tập hợp nhân tạo các vật thể có chuyển động theo một qui luật nhất định nhằm biến
đổi hoặc sử dụng năng lượng để tạo ra công có ích”. Căn cứ vào chức năng, ta có thể
chia ra làm 3 loại như sau:
– Máy năng lượng: Dùng để truyền hay biến đổi năng lượng, gồm 2 giai đoạn:
– Máy công tác: có nhiệm vụ biến đổi về hình dạng, kích thước hay trạng thái của
vật thể (gọi là máy công nghệ) hoặc thay đổi vị trí của vật thể (gọi là máy vận chuyển)
– Máy tổ hợp: do nhu cầu thực tế đời sống và sản xuất kết hợp với sự phát triển
của công nghệ kỹ thuật nên các máy công tác ngày càng hoàn thiện, có động cơ riêng
nên máy công tác thường ở dạng tổ hợp ta gọi là máy tổ hợp.
Ngày nay, máy tổ hợp đã phát triển ở dạng hoàn chỉnh hơn nhằm nâng cao năng
suất và giảm sức lao động của con người. Các máy tổ hợp được cải tiến bằng cách
trang bị thêm các thiết bị điều khiển, theo dõi, kiễm tra... để tự động hóa quá trình chế
tạo sản phẩm, máy tổ hợp trở thành máy tự động.
1.1.2 Cơ cấu: là tập hợp nhân tạo các vật thể có chuyển động theo một quy luật xác
định nhằm truyền hay biến đổi chuyển động
Xét động cơ đốt trong kiểu pittông - tay quay được dùng để biến đổi năng lượng
của khí cháy bên trong xilanh (nhiệt năng, hóa năng) thành cơ năng bên trong trục
khuỷu (máy năng lượng – hình1.1).
6
Hình1.1 Cơ cấu tay quay - con trượt
Động cơ đốt trong bao gồm nhiều cơ cấu. Cơ cấu chính trong máy là cơ cấu tay
quay – con trượt OAB, làm nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến của pittông thành
chuyển động quay của trục khuỷu 1
1.1.3 Khâu và khớp động:
a) Khâu: là những vật thể có chuyển động tương đối với nhau trong cơ cấu hay
máy. Mỗi bộ phận có chuyển động riêng biệt này của máy được gọi là một khâu.
Khâu có thể là một vật rắn không biến dạng, vật rắn biến dạng hoặc dạng dây dẻo.
Khâu có thể là một chi tiết máy độc lập hay do một số chi tiết máy ghép cứng lại
với nhau. Mỗi chi tiết máy là một bộ phận hoàn chỉnh không thể tháo rời được nữa của
máy.
Thí dụ: Cơ cấu tay quay con trượt OAB (hình 1.1) có 4 khâu: trục khuỷu (1), thanh
truyền (2), pittông (3), xilanh (4) gắn liền với vỏ máy. Trong hệ quy chiếu gắn liền với
khâu 4 (Vỏ máy, xilanh), mỗi khâu có chuyển động riêng biệt: Khâu (1) quay xung
quanh tâm O, khâu (2) chuyển động song phẳng, khâu (3) chuyển động tịnh tiến, khâu
(4) cố định.
Trục khuỷu thông thường là một chi tiết máy độc lập. Thanh truyền gồm nhiều chi
tiết máy như thân, bạc lót, nắp đầu to, bulông, đai ốc… ghép cứng lại với nhau.
b) Khớp động: Khớp động là chỗ nối động giữa các khâu. Phân loại khớp động
theo 2 cách:
– Căn cứ vào số bật tự do bị hạn chế đi khi nối động, ta có khớp loại 1, loại 2, loại
3, loại 4, loại 5 lần lượt hạn chế 1, 2, 3, 4, 5 bật tự do tương đối.
7
Chú ý: Không có khớp loại 6 vì loại này hạn chế 6 bậc tự do tương đối giữa hai
khâu, khi đó là hai khâu ghép cứng với nhau. Không có khớp loại 0 vì khi đó hai khâu
để rời hoàn toàn trong không gian.
Ví dụ: khớp loại 2 vì hạn chế 2 bậc tự do
Hình 1.2 Khớp quay
– Căn cứ vào đặc điểm tiếp xúc giữa hai khâu khi nối động, ta phân làm 2 loại.
Khớp thấp: nếu thành phần khớp động là các mặt, khớp cao: nếu thành phần khớp
động là điểm hoặc đường.
c) Lượt đồ khâu và khớp động:
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, ta biểu diễn cơ cấu dưới dạng lượt đồ
Bảng 1.1: Lược đồ một số khớp thông dụng
Khớp cầu
(khớp thấp, loại 3)
Khớp cầu có chốt
(khớp thấp, loại 4)
Khớp tịnh tiến
(khớp thấp, loại 5)
Khớp bản lề
(khớp thấp, loại 5)
Khớp vít
(khớp thấp, loại 5)
Khớp cao phẳng ( khớp bánh răng phẳng,
khớp cam phẳng …)
(khớp cao, loại 4)
8
– Lượt đồ khâu: Để đơn giản cho việc nguyên cứu, người ta biểu diễn các khâu và
khớp thông qua lượt đồ
Hình 1.3 Lược đồ biểu diễn các khâu và khớp
1.2 BẬC TỰ DO CỦA CƠ CẤU PHẲNG.
Bậc tự do là thông số vị trí độc lập cần cho trước để xác định vị trí của toàn bộ cơ
cấu. Số bậc tự do của cơ cấu cũng chính bằng số quy luật chuyển động của cơ cấu
Gọi số khâu có trong cơ cấu là (n+1) khâu, n là số khâu động còn 1 là khâu cố định
(khâu cố định có bậc tự do bằng không, thường gọi là giá).
Gọi số khớp thấp có trong cơ cấu là pt thì số bậc tự do của cơ cấu bị hạn chế bởi
những khớp loại này là 2pt.
Gọi số khớp thấp có trong cơ cấu là pc thì số bậc tự do của cơ cấu bị hạn chế bởi
những khớp loại này là pc.
Ta có công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng như sau:
W = 3n − (2pt + pc )
(1-1)
Ví dụ: Tính bậc tự do các cơ cấu sau:
9
Hình 1.4: Lược đồ cơ cấu phối hơi đầu máy xe lửa
Cơ cấu hình có: pt = 15, pc= 0, n = 11
Nên: W=3.11 – (2.15 + 0) = 1
Chú ý: Với những cơ cấu có thêm những khâu phụ (những khâu thêm hay bớt
không ảnh hưởng đến tính chất chuyển động, thí dụ con lăn trong cơ cấu cam hình thì
cách tính bậc tự do của cơ cấu không sử dụng thuần túy công thức (1) mà phải thêm
một số điều kiện khác.
------------------------------------------------
CÂU HỎI ÔN TẬP
1.1
Cho lượt đồ cơ cấu phối hơi đầu máy xe lửa được biểu diễn trên hình 1.5. Xác
định số khâu, số khớp và bậc tự do của cơ cấu?
Hình 1.5: Lược đồ cơ cấu phối hơi đầu máy xe lửa
1.2
Cho lượt đồ cơ cấu động cơ Diesel được biểu diễn trên hình 1.6. Xác định số
khâu, số khớp và bậc tự do của cơ cấu?
10
Hình 1.6: Lược đồ cơ cấu động cơ Diesel
1.3
Cho lượt đồ cơ cấu máy nghiền được biểu diễn trên hình 1.7. Xác định số
khâu, số khớp và bậc tự do của cơ cấu?
Hình 1.7: Lược đồ cơ cấu máy nghiền
Cho lượt đồ cơ cấu phanh má được biểu diễn trên hình 1.8. Xác định số khâu,
số khớp và bậc tự do của cơ cấu?
1.4
Hình 1.8: Lược đồ cơ cấu phanh má
11
CHƯƠNG 2: CƠ CẤU BỐN KHÂU BẢN LỀ
❖ MỤC TIÊU: Sau bài học này, sinh viên có khả năng
– Mô tả cấu tạo và chuyển đông của cơ cấu bốn khâu bản lề
– Khảo sát và phân tích động học của cơ cấu bốn khâu bản lề
– Ứng dụng hợp lý cơ cấu cam trong truyền động cơ khí
❖ NỘI DUNG BÀI HỌC:
2.1 NGUYÊN LÝ CẤU TẠO VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA CƠ CẤU BỐN
KHÂU BẢN LỀ.
2.1.1 Nguyên lý, cấu tạo và chuyển động
Cơ cấu bốn khâu bản lề là dạng cơ bản của cơ cấu phẳng dùng khớp thấp. Trong
cấu tạo luôn có một khâu cố định gọi là giá, một khâu có chuyển động quay với vận
tốc góc không đổi gọi là khâu dẫn, còn lại là khâu bị dẫn
Hình 2.1: Quá trình làm việc và chạy không của cơ cấu tay quay - cần lắc
Quan sát hình 2.1: Trong cơ cấu này, khâu AB gọi là khâu dẫn, khâu BC gọi là
thanh truyền, khâu CD gọi là cần lắc, khâu AD gọi là giá.
Như vậy, quá trình chuyển động truyền từ khâu dẫn AB đến khâu bị dẫn CD phải
thông qua thanh truyền BC. Khi đó thanh truyền thực hiện chuyển động song phẳng.
Xét chu kỳ chuyển động của khâu AB quay 1 vòng thì cần lắc CD thực hiện dao
ˆ
C1DC2
C1C2
động 1 góc
, ta bảo cần lắc CD thực hiện khoảng chạy kép trên cung
. Hai
12
vị trí C1D và C2D được gọi là vị trí biên hay vị trí giới hạn. Ứng với hai vị trí biên tay
quay AB và thanh truyền BC đều ở vị trí thẳng hàng.
– Vị trí tay quay AB1 và thanh truyền B1C1 duỗi thẳng
– Vị trí trập giữa tay quay và thanh truyền là AB2 và B2C2
2.1.2. Điều kiện quay toàn vòng của khâu dẫn.
Để thiết kế cơ cấu bốn khâu bản lề gồm 1 tay quay và 1 cần lắc thì cần phải xác
định điều kiện về quan hệ kích thước giữa các khâu (hình 2.2)
Hình 2.2: Xác định vị trí của cơ cấu tay quay - cần lắc ứng với 2 vị trí biên C1D và
C2D của cần lắc
Cho biết kích thước các khâu: AB=b , BC=c , CD=d , DA=a
Mối quan hệ được thiết lập như sau :
Ta thấy: muốn cho tay quay AB quay toàn vòng và BC là cần lắc thì AB phải qua
hai vị trí là AB1 và AB2
Xét về mặt hình học, ứng với hai vị trí biên thì cơ cấu sẽ tạo thành hai tam giác
∆AC1D và ∆AC2D.
AC AD+ DC
b+c a+d
Xét AC D có:
Hay
1
1
1
AD AC2 + C2D
Xét AC D có :
2
Trong đó:
Hay:
AC2 = B2C2 – B2A = c - b
a c−b+d
a+b c+d
Ta có thể viết:
Điều kiện được thiết lập như sau:
b+c a+d
(2-1)
a+b c+d
13
Chú ý: tùy thuộc vào sự chọn lựa khâu làm giá mà chuyển động cụ thể giữa các cơ
cấu sẽ khác nhau, được thể hiện bằng đinh lý Crashop.
Định lý Crashop (F.Grashop):
Cơ cấu bốn khâu bản lề có khâu quay toàn vòng khi và chỉ khi nào tổng chiều dài
của khâu ngắn nhất và khâu dài nhất nhỏ hơn hoặc bằng tổng chiều dài của hai khâu
còn lại. Và khi đó :
a) Khi chọn khâu kề với khâu ngắn nhất làm giá thì khâu ngắn nhất là tay quay và
khâu đối diện với nó là cần lắc (hình 2.3a).
b)Khi chọn khâu ngắn nhất làm giá thì cả hai khâu nối giá đều là tay quay (hình
2.3b).
c) Khi chọn khâu đối diện với khâu ngắn nhất làm giá thì cả hai khâu nối giá đều là
cần lắc và khâu ngắn nhất sẽ quay toàn vòng.
B
3
C
2
4
B1
B2
C2
A
C1
D
1
(a)
b)
Hình 2.3
14
Thí dụ: Cho cơ tay quay cần lắc có lược đồ biểu diễn theo tỷ lệ xích đã chọn (hình
2.4)
Hình 2.4: Lược đồ cơ cấu tay quay - cần lắc
Kích thước của các khâu là: a=260mm; b=200mm; c= 300mm; d=80mm. Vậy
trong cơ cấu đã cho khâu nào là tay quay, khâu nào là cần lắc?
Bài giải
Xét cơ cấu ABCD (với AB=b, BC=c, CD =d, AD=a)
Áp dụng công thức (2-1) với khâu b là tay quay ta có :
b+c a+d
a+b c+d
Và
Thay số vào ta được : 200 + 300 > 260 + 80
(Sai)
500 340
Vậy: khâu b không phải là tay quay. Xét khâu d là tay quay và quay toàn vòng ta
có:
d +c a+b
a+d c+b
Và
(đổi vị trí b và d ).
Thay số được:
80 + 300 < 260 + 200
(Đúng)
(Đúng)
380 460
340 500
260 + 80 < 300 + 200
Như vậy: khâu d là tay quay, khâu b là cần lắc.
2.1.3. Biến thể của cơ cấu bốn khâu bản lề.
Hiện nay, cơ cấu bốn khâu bản lề đã được ứng dụng nhiều trong thực tế dưới
những dạng biến thể khác nhau.
Xét cơ cấu bốn khâu bản lề, cho khớp D → theo phương
, cơ cấu sẽ trở
⊥ AD
thành cơ cấu tay quay con trượt
15
Hình 2.5: Biến thể của cơ cấu tay quay - cần lắc
2.2 PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU BỐN KHÂU BẢN LỀ
Phân tích động học của cơ cấu bao gồm việc giải 3 bài toán:
1) Tìm quĩ đạo chuyển động các điểm thuộc các khâu của cơ cấu.
2) Xác định hành trình các điểm thuộc các khâu của cơ cấu.
3) Xác định vận tốc (đôi khi cả gia tốc trong trường hợp đơn giản) các điểm thuộc
khâu của cơ cấu
Có 2 phương pháp để tiến hành nghiên cứu:
– Phương pháp giải tích
– Phương pháp đồ thị
Nhưng ta sử dụng phương pháp đồ thị là chủ yếu để phân tích động học các cơ cấu.
2.2.1 Xác định quỹ đạo các điểm của khâu trên cơ cấu
Giả sử cho trước lược đồ cơ cấu tay quay - con trượt ở vị trí bất kỳ như hình vẽ.
Xác định quỹ đạo của điểm M trên thanh trền BC
Trình tự để xác định quỹ đạo của điểm M trên thanh trền BC được tiến hành như
sau:
– Vẽ lược đồ cơ cấu theo tỉ lệ xích tự chọn, công thức biểu thị tỉ lệ xích kích
thước cơ cấu là:
16
lAB
m
1 =
=
AB
mm
Hình 2.6: Xác định quỹ đạo điểm M thuộc thanh truyền BC của cơ cấu
Sau khi vẽ ta định được đoạn BM tương ứng trên thanh BC (dĩ nhiên cho trước lBM
hoặc lMC)
– Việc xác định quỹ đạo của điểm M chẳng qua là việc tìm nhiều vị trí của thanh
truyền BC, có nghĩa là xác định các vị trí của cơ cấu.
Muốn vậy ta chia vòng tròn tay quay AB ra n phần bằng nhau (n càng lớn thì quỹ
đạo điểm M càng chính xác). Ở đây ta chia n=8 phần. Tức là xác định 8 vị trí tay quay
là AB1, AB2, …,AB8.
– Ứng với các vị trí tay quay ta xác định dễ dàng vị trí các khâu của cơ cấu bằng
cách lấy B1, B2, … làm tâm mở khẩu độ compa quay các cung bán kính r=BC các cung
nàu cắt quỹ đạo con trượt C tại các điểm C1, C2, …,C8. Nối 8 vị tri B1C1, B2C2, … ta
được 8 vị trí của thanh truyền và tất nhiên là được 8 vị trí của điểm M là M1, M2,…,M8
– Nối các điểm M1, M2,…,M8 bằng một đường cong thì ta được quỹ đạo của điểm
M cần tìm
2.2.2 Phân tích động học cơ cấu tay quay con trượt
Cơ cấu tay quay - con trượt cho như hình 2.7 là loại cơ cấu tay quay - con trượt
trùng tâm. Khoảng chạy con trượt C bằng chiều dài đường kính vòng tròn tay quay.
Ta hãy xác định khoảng chạy, vận tốc của con trượt C ở các thời điểm (vị trí) bất
kỳ. Dùng phương pháp đồ thị để tiến hành phân tích động học cơ cấu
Giả sử cho các điều kiện ban đầu là: chiều dài các khâu là lAB = 0,1m , lBC = 0,4m
tay quay quay đều với vận tốc n = 120 vòng/phút.
17
Hình 2.7: Lược đồ cơ cấu tay quay - con trượt
Quá trình phân tích động học con trượt C được tiến hành theo trình tự sau :
Hình 2.8: Phân tích động học cơ cấu tay quay – con trượt C
18
a. Vẽ lược đồ cơ cấu - chọn tỷ lệ xích:
lAB 0,1
=
m
1 =
= 0,005
AB 20
mm
Từ đó ta vẽ được lượt đồ cơ cấu như hình 2.8a
b. Đồ thị biến thiên hành trình của con trượt.
Chia vòng tròn tay quay n = 8 phần bằng nhau (hình 2.8a), tương ứng với các vị trí
của tay quay là AB , AB , ..., AB ( AB ).
0
1
8
0
Tương tự ta xác định các vị trí tương ứng của con trượt C: lấy các điểm B0, B1,...
lBC
0,4
=
= 80mm
quay các
làm tâm, mở khẩu độ compa có bán kính r = BC =
1 0,005
cung, các cung này cắt quĩ đạo Ax của con trượt tại các điểm C0, C1,... Các đoạn C0C1,
C0C2,… biểu thị khoảng chạy tương ứng của con trượt C ứng với mỗi góc quay của tay
quay theo một tỷ lệ xích đã chọn. Khoảng chạy được tính như sau:
s1 = C0C1
1 = chiều dài đo được trên quĩ đạo C*
.
1
Như vậy, ta hoàn toàn xác định được các khoảng chạy thực của con trượt: s1, s2, ...,
s8.
Trên cơ sở đó, vẽ đồ thị biến thiên hành trình (hình 2.8b). Lập hệ trục tọa độ xOy,
trục hoành Ox biểu thị thời gian của tay quay quay một vòng (đồ thị hành trình lập cho
chu kỳ là 1 vòng quay của tay quay theo tỷ lệ xích nhất định).
60
1
s
Chọn:
t =
=
120120 240 mm
60
Trong đó:
= t là thời gian tay quay quay một vòng .
120
Trên trục hoành Ox chia 8 phần bằng nhau 0-1, 1-2, 2-3,...
Trục tung Oy biểu thị khoảng chạy của con trượt theo tỷ lệ xích:
smax C0C4 1 2lAB
s =
=
=
ymax
ymax
ymax
s = 1
Để thuận tiện, ta chọn:
Tức là :
do đó ymax = C0C4
y1 = C0C1 , y2 = C0C2 ...
19
Trên các đường gióng kẻ từ các điểm 1, 2, 3, ...song song với tung độ Oy đặt các
đoạn 1–s1 = C0C1, 2–s2 = C0C2, ... ta được các điểm s1, s2 ... s8 xác định. Nối các điểm
này lại bằng một đường cong ta được đồ thị biến thiên hành trình của con trượt.
c. Đồ thị biến thiên vận tốc của con trượt.
Đồ thị biến thiên vận tốc của con trượt được thiết lập với các giá trị vận tốc trung
bình:
s
t
V =
tb
Ứng với mỗi khoảng chạy của con trượt, ta tính được trị số vận tốc trung bình của
nó là: s = s2 −s1...
t
60
1
t =
=
=
s
12 12012 24
s2 − s1 a s m
1
1
2
Vậy: vtb1 =
=
t
t
s
s3 − s2 a s m
1
2
3
vtb2
=
=
...
t
t
s
Các đoạn 1s2 ,2 s3...được chú thích trên hình 2.8b.
Từ đó, ta tính được giá trị vtb ở 8 vị trí. Để vẽ đồ thị biến thiên vận tốc ta dựng hệ
tọa độ x1O1y1. Trục hoành O1x1 biểu thị thời gian t cùng tỷ lệ xích với đồ thị hành
trình. Trục tung O1y1 biểu thị vận tốc trung bình của con trượt theo tỷ lệ xích:
Dựng các tung độ biểu thị các trị số vận tốc là các đoạn 11–v1, 21–v2... rồi nối các
điểm v1, v2 ... bằng một đường cong ta được đồ thị biến thiên vận tốc (hình 2.8c).
Chú ý: thông thường các tung độ 11–v1, 21–v2 ... thường được dựng ở vị trí là các
đường gióng ở giữa những phần chia của hoành độ.
Nhận xét: tại hai vị trí giới hạn con trượt C có v = 0 và đổi chiều. Sau khi có đồ thị
biến thiên hành trình và vận tốc, ta dễ dàng tính được khoảng chạy và vận tốc của con
trượt tại vị trí bất kỳ của tay quay. Thí dụ: tại vị trí tay quay quay 1 góc có hoành độ
biểu diễn là đoạn ob và vận tốc của con trượt như sau: qua b kẻ đoạn song song với
tung độ được các đoạn: bs’ và cv’. Do đó:
s = b − s' m
Khoảng chạy thực của con trượt là:
s
20
Tải về để xem bản đầy đủ
169 trang
17580
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Nguyên lý – Chi tiết máy - Ngô Thị Kim Uyển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_nguyen_ly_chi_tiet_may_ngo_thi_kim_uyen.pdf
