ƯỜ ễ Ậ ẢTR NG ĐẠI HỌC GIAO TH NG V N T I
Khoa Cơ Khớ-Bộ mụn Kỹ thuật mỏy
----------&&&&&---------
NGUYấN Lí MÁY
CHƯƠNG I
Phân tích cấu trúc cơ cấu
110/01/2011
I Phân tích cấu trúc cơ cấu.
1.1. Nội dung vμ mục đích phân tích cấu trúc cơ
cấu
Nội dung:
Khảo sát cơ cấu vμ điều kiện để cơ cấu có chuyển
động xác định.
Phân loại cơ cấu theo đặc tr−ng cấu trúc .
Nghiên cứu nguyên lý tạo thμnh cơ cấu.
Xây dựng l−ợc đồ cơ cấu.
210/01/2011
I Phân tích cấu trúc cơ cấu.
Mục
28 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 21/02/2024 | Lượt xem: 46 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Nguyên lý máy - Chương I: Phân tích cấu trúc cơ cấu - Trường Đại học Giao thông vận tải, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
đích
BiÕt nguyªn lý hình thμnh vμ kh¶ năng chuyÓn ®éng
cña c¬ cÊu tõ ®ã x¸c ®Þnh ®−îc tÝnh c«ng nghÖ vμ kh¶
năng sö dông cña c¬ cÊu
Vì c¸c tÝnh chÊt ®éng häc vμ ®éng lùc häc cña c¬ cÊu
vμ m¸y phô thuéc vμo cÊu tróc cña chóng nªn tõ ®ã
ta chän ®−îc ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu ®éng häc vμ
®éng lùc häc ®èi víi tõng lo¹i c¬ cÊu, m¸y mét c¸ch
hîp lý
10/01/2011 3
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
1.2. C¸c kh¸i niÖm vμ ®Þnh nghÜa c¬ b¶n
Kh©u vμ chi tiÕt m¸y
Chi tiÕt m¸y: lμ mét bé ph©n kh«ng thÓ t¸ch rêi cña m¸y. BÊt
cø c¬ cÊu hay m¸y nμo còng ®Òu do nhiÒu chi tiÕt m¸y ghÐp
thμnh. C¸c chi tiÕt m¸y trong c¬ cÊu hoÆc m¸y ®−îc nèi ®éng
hoÆc nèi cøng víi nhau.
Kh©u: M¸y gåm nhiÒu bé phËn cã chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi víi
nhau. Mçi bé phËn chuyÓn ®éng riªng biÖt nμy cña m¸y gäi lμ
mét kh©u. Kh©u cã thÓ lμ mét chi tiÕt m¸y hoÆc nhiÒu chi tiÕt
m¸y ghÐp cøng l¹i víi nhau
410/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Khíp ®éng vμ ph©n lo¹i khíp ®éng
Khíp ®éng: lμ mét liªn kÕt ®éng cña 2 kh©u. Hay nãi
c¸ch kh¸c hai kh©u nèi víi nhau cã kh¶ năng chuyÓn
®éng t−¬ng ®èi ®èi víi nhau t¹o thμnh khíp ®éng.
Thμnh phÇn cña khíp ®éng: lμ ®iÓm, ®−êng, mÆt mμ
theo ®ã hai kh©u tiÕp xóc nhau. TÝnh chÊt chuyÓn ®éng
cña c¸c kh©u t¹o thμnh khíp phô thuéc vμo thμnh phÇn
cña khíp ®éng.
510/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Ph©n lo¹i khíp ®éng: Ph©n lo¹i theo sè BTD bÞ h¹n chÕ: Khíp
®éng lo¹i k h¹n chÕ k bËc tù do
Khớp loại I Khớp loại II Khớp loại III
6
Khớp loại IV Khớp loại V
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Ph©n lo¹i theo ®Æc ®iÓm tiÕp xóc cña thμnh phÇn khíp
Khíp lo¹i thÊp: lμ khíp cã thμnh phÇn tiÕp xóc cña c¸c
kh©u t¹o thμnh khíp lμ mÆt. ¦u ®iÓm cña c¸c lo¹i khíp thÊp
lμ kh¶ năng chÞu vμ truyÒn t¶i lín, l©u mßn h¬n c¸c khíp
lo¹i cao. Khíp lo¹i thÊp cã tÝnh thuËn nghÞch
Khíp lo¹i cao: lμ khíp cã thμnh phÇn tiÕp xóc cña c¸c
kh©u t¹o thμnh khíp lμ ®iÓm vμ ®−êng. ¦u ®iÓm cña c¸c
khíp lo¹i cao lμ dÔ dμng thùc hiÖn c¸c chuyÓn ®éng phøc
t¹p víi kÕt cÊu ®¬n gi¶n h¬n c¬ cÊu toμn khíp lo¹i thÊp.
7
Khíp lo¹i cao kh«ng cã tÝnh thuËn nghÞch
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Lược đồ khớp:
1
1 1
2 2
2 2
2
1 2 3 4 5
1
12 2
1
6 7 8 9 10
1 1
1
1
2
2 2
1 1 1 1
222
2
8
11 12 13 14
Quy −íc mét sè khíp ®éng th−êng gÆp10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Lược đồ khâu:
9C¸c l−îc ®å quy −íc10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Chuỗi động
Chuçi ®éng lμ hÖ thèng c¸c kh©u ®−îc nèi víi nhau b»ng
c¸c khíp ®éng. Chuçi ®éng lμ c¬ së cña bÊt cø c¬ cÊu hoÆc
¸ μm y n o.
Chuçi ®éng ®¬n gi¶n lμ chuçi ®éng
cã tÊt c¶ c¸c kh©u tham gia kh«ng 1
2
3
A B
qu¸ 2 khíp ®éng
Chuçi ®éng phøc t¹p lμ chuçi ®éng
4C
A B
2
cã trong thμnh phÇn cña nã Ýt nhÊt
mét kh©u tham gia h¬n 2 khíp ®éng C
1
4
10
3
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Chuçi ®éng ph¼ng vμ kh«ng gian
Chuçi ®éng ph¼ng: lμ chuçi ®éng mμ c¸c ®iÓm thuéc tÊt c¶ c¸c
kh©u cña chuçi chuyÓn ®éng trong cïng mét mÆt ph¼ng hoÆc trong
¸ Æt h¼ hc c m p ng song song n au.
Chuçi ®éng kh«ng gian: lμ chuçi ®éng mμ cã c¸c ®iÓm thuéc c¸c
kh©u cña chuçi v¹ch nªn c¸c quü ®¹o lμ c¸c ®−êng cong n»m trong
c¸c mÆt ph¼ng kh«ng song song víi nhau.
2A B
z
C
B 3
2
1 3
4C yD4
1
11
x
A
Chuỗi động phẳng Chuỗi động không gian
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
C¬ cÊu
C¬ cÊu lμ chuçi ®éng cã 1 kh©u ®−îc chän lμm gi¸ vμ
c¸c kh©u cßn l¹i lμ c¸c kh©u cã quy luËt hoμn toμn x¸c
®Þnh trong hÖ quy chiÕu ®· chän
Kh©u cña c¬ cÊu cã quy luËt chuyÓn ®éng biÕt tr−íc gäi
lμ kh©u dÉn. C¸c kh©u ®éng cßn l¹i cña c¬ cÊu gäi lμ
kh©u bÞ dÉn. Quy luËt chuyÓn ®éng cña kh©u bÞ dÉn
phô thuéc vμo quy luËt chuyÓn ®éng cña kh©u dÉn vμ
cÊu tróc cña c¬ cÊu
1210/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
L−îc ®å c¬ cÊu
ĐÓ tiÖn cho viÖc nghiªn cøu cÊu tróc, ®éng häc vμ ®éng
lùc häc c¬ cÊu, c¸c c¬ cÊu ®−îc biÓu thÞ d−íi d¹ng m«
hì h i lμ l ®å Ên gä −îc c¬ c u
A
4
B
5
1
C
2
3
D
13Cơ cấu Lược đồ cơ cấu10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
1.3 BËc tù do (BTD) cña c¬ cÊu
Kh¸i niÖm: Sè BTD cña c¬ cÊu lμ sè kh¶ năng chuyÓn ®éng
®éc lËp vμ còng lμ sè tham sè ®éc lËp cÇn ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ
ñ ¬ Êc a c c u
TÝnh BTD cña c¬ cÊu kh«ng gian:
C«ng thøc tæng qu¸t
5
6W W R n k p R⎛ ⎞⎜ ⎟∑0 0
1
. k
k=
= − = − −⎝ ⎠
W: BTD cña c¬ cÊu
W0: BËc tù do tæng céng cña tÊt c¶ c¸c kh©u ®éng nÕu ®Ó rêi.
R: Sè rμng buéc cña tÊt c¶ c¸c khíp ®éng trong c¬ cÊu
n: Số khâu động
pk: lμ sè khíp lo¹i k
1410/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
TÝnh BTD cña c¬ cÊu ph¼ng
( )3 2 t cW n p p r s= − + − −
Trong đó
n : số khâu động
pt : số khớp loại thấp
pc : số khớp loại cao
r : số ràng buộc thừa
s : số bậc tự do thừa
1510/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
VÝ dô tÝnh BTD cña c¬ cÊu
C ấ 4 khâ bả lềơ c u u n :
Số khâu động n = 3, số khớp thấp bằng 4, số khớp cao bằng 0,
không tồn tại ràng buộc thừa và bậc tự do thừa Bậc tự do:
16
.
( )3 3 2 4 0 0 1W = × − × − − =10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
TÝnh BTD cña c¬ cÊu tay quay con tr−ît
A' A
3
O
B'1
2 B
4
S
S'4
4
( )
( )
3 2
3.3 2.4 0 1
t cW n p p= − +
= − + =
1710/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
BTD cña c¬ cÊu 5 kh©u b¶n lÒ ph¼ng
B
2
C
3
D
1 4
α 2α 1
EA
5
( )
( )
5 43 2
3 4 2 5 0 2
W n p p= − +
= − + =
18
. .
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
TÝnh BTD cña c¬ cÊu cam
3
( )
( )
3 2
3 3 2 3 1 2
t cW n p p= − +
= − + =
2
. .
Tuy nhiên ta thấy bậc tự do của con lăn
ổkhông làm thay đ i vị trí của các khâu
khác trong cơ cấu. Đây chính là BTD
thừ ủ ấ à khi tí h t á t hải
1( )3 2 1t cW n p p= − + −
a c a cơ c u m n o n a p
bỏ đi
19
( )3.3 2.3 1 1 1= − + − =
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
TÝnh BTD cña c¬ cÊu 5 kh©u 6 khíp b¶n lÒ
B C2
( )
( )
3 2
3.4 2.6 0 0
t cW n p p= − +
= − + =
E 4
Ở đây EF đóng vai trò là một
ràng buộc thừa, không ảnh
ế ể F
1
hưởng đ n chuy n động của
cơ cấu mà chỉ làm cơ cấu
vững chắc thêm
DA
5
( )
( )
3 2 1
3 4 2 6 0 1 1
t cW n p p= − + −
= − + − =
20
. .
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
1.4. Nguyªn lý hình thμnh vμ ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu
Nguyªn lý hình thμnh c¬ cÊu:
“BÊt cø c¬ cÊu nμo còng ®Òu cã thÓ hình thμnh b»ng c¸ch nèi
lÇn l−ît c¸c nhãm chuçi cã bËc tù do b»ng 0 víi (c¸c) kh©u dÉn
vμ gi¸” 3
B
A C
3
1 1
1
4
2 5
6E
DO
2 5
4
6
2 4
3
(a) (b)
21
5
6
(c)
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Nhóm tĩnh định
Nhãm cã W = 0 vμ kh«ng thÓ t¸ch thμnh c¸c nhãm cã W = 0
nhá h¬n gäi lμ nhãm tÜnh ®Þnh
3 2 0 2 3t tW n p p n= − = ⇔ =
n ph¶i lμ béi sè cña 2 vμ p lμ béi sè cña 3 t
Lo¹i cña nhãm tÜnh ®Þnh ®−îc x¸c ®Þnh theo lo¹i
cao nhÊt cña ®a gi¸c khÐp kÝn cã trong nhãm ®ã
2210/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Loại nhóm tĩnh định
1
2
4
F
BA
C
A F
1 4
2
C
21
B
21
B
3
D
E
EB
D
3
A C CA Loại III
A F
4
2
C1
2
1
3
B
C
D
A
1
B
2 1 2
BLoại II
Loại IV
B
3
E
D 4F
EA C A C
2310/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Thay thÕ khíp cao b»ng khíp thÊp
ĐiÒu kiÖn 1: Sè BTD cña c¬ cÊu tr−íc vμ sau khi thay
kh«ng ®æi.
Ó ĐiÒu kiÖn 2: Chuy n ®éng t−¬ng ®èi (tøc thêi) tr−íc vμ
sau khi thay kh«ng ®æi.
Ví dụ:
C
II
O
I II
C
N
A
3
B C
A N
N
1
2
3
1
2O
A
1
2
3
B
II
I B 1
2
I
24
A N
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu
Thực hiện theo các bước sau:
Lo¹i bá c¸c rμng buéc thõa vμ BTD thõa nÕu cã
Thay khíp lo¹i cao thμnh chuçi ®éng gåm 1 kh©u vμ 2
khíp thÊp
TÝnh BTD cña c¬ cÊu ®Ó x¸c ®Þnh sè kh©u dÉn
Chän kh©u dÉn hoÆc gi¸ sao cho c¬ cÊu cã h¹ng bÐ nhÊt
T¸ch khái c¬ cÊu c¸c nhãm tÜnh ®Þnh víi chó ý lo¹i cña
nhãm tÜnh ®Þnh lμ nhá nhÊt cã thÓ. ViÖc t¸ch nhãm tiÕp
25
tôc cho ®Õn khi cßn l¹i (c¸c) kh©u dÉn víi gi¸
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
Ví dụ:
XÐt c¬ cÊu cã l−îc ®å:
C
OA
B
D
F
G
2610/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
C
B 5
6
7
A D
F
O
G
1
2
3
4
8
E
B−í 1 L i bá ¸ μ b é thõ μ BTD thõc : o¹ c c r ng u c a v a.
B−íc 2: Thay khíp lo¹i cao thμnh chuçi ®éng gåm
mét kh©u vμ 2 khíp thÊp
27
10/01/2011
I Ph©n tÝch cÊu tróc c¬ cÊu.
B−íc 3: TÝnh BTD cña c¬ cÊu 3 2 3 8 2 11 2W n p= − = × − × =
B−íc 4: Chän kh©u dÉn: Chän kh©u 1 vμ kh©u 2 lμm kh©u dÉn.
B−íc 5: T¸ch khái c¬ cÊu c¸c nhãm tÜnh ®Þnh
t
C
6
7
A
B
G
D
F
O1
5
824
E
3
II(7,8)
I(0 1) II(6 5)
Ta thu được cấu trúc của
ấ
28
, ,
II(4,3) I(2,0)
→
→
cơ c u có dạng như sau:
10/01/2011
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_nguyen_ly_may_chuong_i_phan_tich_cau_truc_co_cau_t.pdf