Chương 1: Cấu trú rúc cơ cấu (2 tiết) 1. Khái niệm và định ngh ghĩa 1. Khâu, chi tiếtt m máy 1. Khâu: Máy và cơ cấu gồm m nhiều bộ phận có chuyển động tương đốối đối với nhau.
Mỗi bộ phận có chuyểnn đđộng riêng biệt này của máy được gọi làà một m khâu. Khâu áy độc có thể là một chi tiết máy đ lập hay do một số chi tiết máy ghép hép cứng lại với nhau. Khâu có thể là mộột vật rắn không biến dạng, vật rắn biếnn ddạng (ví dụ lò xo.) hoặc có dạng dây dẻẻo (ví dụ dây đai trong bộ truyền đai. Môn M học truyền động cơ khí chỉ xét đến kh khâu và coi khâu như thành phần cơ bản và là một vật rắn Hình 1.
1 Truyền động cơ khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ 3 tuyệt đối). không biến dạng (vật rắnn tu Ví dụ: Xét động cơ đốt trong ng kiểu pittông-tay quay được dùng để biếnn đổi đ năng lượng của khí cháy bên trong xi lanh (nhiệt (nh năng, hóa năng) thành cơ năng trên trụcc khuỷu (máy năng lượng - Hình 1. 1 Động cơ đốt trong bao gồm nnhiều cơ cấu. Cơ cấu chính trong máy là cơ cấu tay quay-con trượt OAB (Hình 1.
2) làm nhiệm 3) tthành chuyển động nhi vụ biến chuyển tịnh tiến của pistông (3) ơ ccấu tay quay con trượt OAB (hình 1.2) có 4 khâu: Trục khuỷu quay của trục khuỷu (1). cơ (1), thanh truyền (2), pittông ng (3) và xi lanh (4) gắn liền với vỏ máy. Trong hệ quy chiếu gắắn liền với khâu (4) (vỏ máy), mỗi khâu có chuyển động riêng biệệt: Khâu (1) quay xung quanh tâm O, khâu (2) chuyển động song ph phẳng, khâu (3) chuyển động tịnh tiến, khâu (4) cố định. Chi tiết máy: Mỗi chi tiếết máy là một bộ phận hoàn chỉnh, hơ được nữa của máy.
Ví dụ: Trục không thể tháo rời nhỏ hơn khuỷu là một chi tiết máyy đđộc lập. Thanh truyền gồm nhiều chi Hình 1. 2 ót, đầu tiết máy như thân, bạc lót, đ to, bu lông, đai ốc. ghép cứng lại với nhau.
Nối động, thành nh phần khớp động, khớp động Bậc tự do tương đối giữa hai ai khâu Số bậc tự do tương đối giữaa hai khâu là số khả năng chuyển động độc lập tương ươ đối đ của khâu này đối với ă g chuyển khâu kia (tức là số khả năng c động độc lập của khâu này trong một hệ quyy chiếu c gắn liền với khâu ông số độc lập cần thiết để kia). Bậc tự do còn là số thông xác định vị trí của cơ cấu. Khi để rời hai khâu trong không khô gian, giữa chúng sẽ Hình 1. 3 có 6 bậc tự do tương đối.
The heo Hình 1. 5, trong hệ tọa độ vuông góc Oxyz gắn liềnn vvới khâu (1), khâu (2) có 6 khả năng chuyển động: TX,TY,TZ (chuyển động tịnh tiến dọc theo các tr trục Ox, Oy, Oz) và QX,QY,QZ (chuyển động quay ay xung quanh các trục Ox, Oy, Oz). Sáu khả nă năng này hoàn toàn độc lập với nhau. Mỗi khả năng nă chuyển động như vậy được gọi là mộtt bbậc tự do.
Nói cách khác, hai khâu để rời trong không khô gian có 6 bậc tự do tương đối với nhau. Truyền động cơ khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ 4 Khi để rời hai khâu trong mặt phẳng, ph số bậc tự do tương đối giữa chúng chỉ còn lạii là 3: chuyển động quay QZ xung quanh trục Oz vuông vu góc với mặt phẳng chuyển động Oxy của haii kkhâu và hai chuyển động tịnh tiến TX,TY dọc theo các trục Ox, Oy nằm Hình 1. 4 trong mặt phẳng này (Hình 1. 4) - Số bậc tự do tương đốii gi giữa hai khâu cũng chính là số thông số vị trí độc lập cần cho trước để xác địnhh hoàn toàn vị trí của khâu này trong một hệ quy chiếu gắn liền với khâu ki kia (hình 1.
Để xác định vị trí của kh khâu (2) trong hệ quy chiếu R gắn liềnn vvới khâu (1), cần biết 6 thông số: Hình 1. 5 o Ba tọa độ xO2, yO2, zO2 của gốc O2 của hệ quy chiếu R2 trong hệ R. ương α, β, γ xác định phương chiều của vectơ o Ba góc chỉ phương đơn vị e ơ đơ của trục O2x2 của hệ R2 trong tro hệ R. Các loại khớp động và lược đồ khớp Nối động, thành phần khớpp đđộng, khớp động: Để tạo thành cơ cấu, ngườii ta phải tập hợp các khâu lại với nhau bằngg ccách thực hiện các phép nối động.
Nối động haii khâu k là bắt chúng tiếp xúc với nhau theo mộtt qquy cách nhất định trong suốt quá trình chuyển độộng. Nối động hai khâu làm hạn chế bớt số bậc b tự do tương đối khâ tiếp xúc với khâu được nối động với nó gọi là thành phần giữa chúng. Chỗ trên mỗi khâu khớp động. Tập hợp hai thành nh phần khớp động của hai khâu trong một phép ph nối động gọi là một khớp động.
ương đối bị hạn chế đi khi nối động (còn gọii là số ràng buộc của Căn cứ vào số bậc tự do tươn khớp), ta phân khớp động thàn hành các loại: khớp loại 1, loại 2, loại 3, loại 4, loại 5 lần lượt hạn ương đối. Không có khớp loại 6, vì khớp nàyy hạn chế 1, 2, 3, 4, 5 bậc tự do tươn h chế 6 bậc tự do tương đối giữa hai khâu, khi hi đđó hai khâu là ghép cứng với nhau. Không ng có khớp loại 0, vì khi đó hai khâu để rời hoàn toàn toà trong không gian (liên kết giữa hai khâuu llúc này được gọi là liên kết tự do). Truyền động cơ khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ 5 Căn cứ vào đặc điểm tiếp xúc úc của hai khâu khi nối động, ta phân khớp độnng thành các loại: − Khớp cao: nếu thànhh pphần khớp động là các điểm hay các đường ng (hai khâu tiếp xúc nhau theo điểm hoặcc đường) đ − Khớp thấp: nếu thành nh phần khớp động là các mặt (hai khâu tiếp xúc nhau theo mặt).
Kích thước độn ng của khâu và lược đồ khâu Kích thước động của khâu là các thông số xác định vị trí tương đối giữa các thành phần khớpp đđộng trên khâu. 6 thanh truyềnn (2) trong động cơ đốt trong được nối với tay quay (1) và với pittông pi (3) bằng các khớp quay, các thành phần khớp động trên thanh tha truyền là các mặt trụ trong có đường trục song song với nhau. nh Kích thước động của thanh truyền là khoảng cách li giữa hai Hình 1. 6 đường trục của các khớp quay.
Mỗi khâu có thể có mộột hay nhiều kích Hình Truyền động cơ khí-1.Vũ 7ũ Thịị Hạnh Hạ 6 thước động. Ví dụ, khâu 3 trê trên Hình 1. 7 được nối động với ba khâu 6,, 2 và 4 bằng ác khớp quay D, C, E. Khâu 3 có baa kích k thước động, đó là khoảng cách trục lEC, lDE, lDC giữa các khớp quay.
Khâu được biểu ddiễn bằng các lược đồ gọi là lược đồ động củủa khâu, trên li đó thể hiện các kích thước động g ccủa nó và lược đồ các khớp động nối nó vớii các khâu khác. Chuỗi động và à cơ cấu Chuỗi động: khâu được nối với nhau bằng các khớp động trong Chuỗi động là tập hợp các khâ tr một hệ thống. Dựa trên cấu trúc chuỗi động ng, ta phân chuỗi động thành hai loại: chuỗii đđộng hở và chuỗi động kín. − Chuỗi động hở là chuỗi độộng trong đó các khâu chỉ được nối với mộtt khâu k khác.
− Chuỗi động kín là chuỗii động đ trong đó mỗi khâu được nối ít nhất vớii hhai khâu khác (các khâu tạo thành các chu vii kkhép kín, mỗi khâu tham gia ít nhất hai khớpp động). đ Truyền động cơ khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ 7 Dựa trên tính chất chuyển độộng, ta phân biệt chuỗi động không gian vàà cchuỗi động phẳng. Chuỗi động không gian là chuỗi chu động có các khâu chuyển động trên các ác mặt phẳng không song song với nhau. Chuỗi động phẳng là chu huỗi động có tất cả các khâu khâ chuyển động trên những m mặt phẳng song song với nhau.
9 Chuỗi động trên Erro ror! Reference source not foun und. có 4 khâu nối nhau bằng 3 khớp Hình 1. 8 quay và 1 khớpp trượt, các khớp quay có đường trục song son song với nhau và vuông góc với phương trượtt ccủa khớp trượt, do đó cả 4 khâu có mặt phẳng chuyển ch động song song với nhau. Hơn nữa mỗỗi khâu trong chuỗi động nối động với 2 khâuu kkhác, nên chuỗi động nói trên là một chuỗỗi động phẳng kín.
Chuỗi động trên Error! Ref eference source not found. gồm 4 khâu, nốii nhau bằng 3 khớp quay có đường trục vuôngg góc g với nhau từng đôi một, do đó các khâuu cchuyển động trong các mặt phẳng không songg song s với nhau. Mặc khác, khâu 3 và khâuu 4 chỉ được nối với một khâu khác nên đây là mộột chuỗi động không gian hở. Cơ cấu Cơ cấu là một chuỗi động, tro trong đó một khâu được chọn làm hệ quy chiếuu (gọi là giá, coi giá là cố định), các khâu còn lạii có c chuyển động xác định trong hệ quy chiếuu này (và gọi là các khâu động).
Tương tự như ư cchuỗi động, ta cũng phân biệt cơ cấu phẳng và cơ cấu không kh gian. - trong chuỗi động phẳng kín Ví dụ, chọn khâu 4 tro Error! Reference sou source not found., khâu 6 trong chuỗi động phẳẳng kín Error! Reference source not found. làm giá, ta được các cơ cấu phẳng. - Chọn khâu 4 trongg chuỗi động không gian Hình 1.
10 Error! Reference sour ource not found. làm giá, ta có cơ cấu không gian. Truyền động cơ khí- Vũũ Thịị Hạnh Hạ 8 - Error! Reference source sou trượt dùng để biến not found.1: cơ cấu tay quay con trư chuyển động quay củaa khâu 1 thành chuyển động tịnh tiến của khâu âu 3 và ngược lại. - dùng để biến chuyển Hình 1.10: cơ cấu 6 kkhâu phẳng sử dụng trong máy sàng lắc, dùn động quay của khâu 1 thành t chuyển động tịnh tiến qua lại của conn ttrượt ư 5.
- ay máy ba bậc tự do, cơ cấu được tạo thành Hình 1.10: cơ cấu tay nh từ chuỗi động hở như ư cơ cấu tay máy. Bậc tự do của cơ cấu 1. Khái niệm về bậc b tự do của cơ cấu Số bậc tự do của cơ cấu là số thông số vị trí độc lập cần cho 1 trước để vị trí của toàn bộ cơ cấu ho hoàn toàn xác định. Số bậc tự do của cơ ă chu cấu cũng chính là khả năng chuyển động độc lập của cơ cấu đó.
Công thức tính h bậc tự do của cơ cấu năn chuyển động của cơ cấu, nó phụ thuộc vào số khâu, khớp và Bậc tự do thể hiện cho khả năng loại khớp.