nguyen ly may_ chuong 1

Giới thiệuNguyên lý máy

VŨ THỊ LIÊN –Email:vuliencn@gmail.com- Office: 111-A2

1. Giới thiệu (1)Nguyên lý máy là môn học khoa học ứng dụng, nghiên cứu mốiquan hê giữa cấu trúc, động học va động lực học của cơ cấu vàmáy.

Hình thức vận chuyển cô xưa Hình thức vận chuyển hiện đại

1. Giới thiệu (2) Việc thiết kê một cơ cấu, máy thường rất phức tạp Các ky sư thường phải giải quyết rất nhiều câu hỏi khác nhau:

Áp dụng các kiến thức cơ học vào việc thiết kê cơ cấu và máy

Mối quan hê giữa cácchuyển động thê nào ?Vận tốc bao nhiêu ?Các lực tác dụng ?Vật liệu gi ?Nhiệt thê nào ?Vấn đê bôi trơn ?

Nhiên liệu ?Phương pháp chê tạo ?Điều khiển ?Gia thành ?Vận hành ?Bảo dưỡng ?Các yêu cầu pháp ly ?…

2. Nội dung của môn học(1)

Cơ họcCơ học

Động lực họcĐộng lực họcTĩnh họcTĩnh học

Động họcĐộng học Động lực họcĐộng lực học

Mục tiêu: Nghiên cứu vị trí, chuyển vị, vận tốc, gia tốc và lực củacác phần của cơ cấu và máy

Giả thiết: Các bộ phận của cơ cấu và máy được coi là tuyệt đốicứng khi phân tích động học.

2. Nội dung của môn học (2) Các phương pháp nghiên cứu cơ cấu và máy

Tổng hợp (thiết kê):- Cho trước các yêu cầu, nhiệm vụ cụ thê của cơ cấu

- Mục tiêu: Thiết kế hình dạng, kích thước, vật liệu và cấu trúc

của cơ cấu và máy.

Phân tích:

- Cho trước cơ cấu, máy

- Mục tiêu: Kiểm tra, đánh giá khả năng làm việc cả cơ cấu và

máy.

3. Giáo trình va tài liệu tham khảo Giáo trình Tài liệu tham khảo

John Joseph Uicker, G. R. Pennock,Joseph Edward Shigley, Theory ofMachines and Mechanisms, 3rd,Oxford University Press, 2003

Myszka, David H,Machines andmechanisms :applied kinematicanalysis, 4th, PrenticeHall, 2012

Robert Norton, Designof Machinery: AnIntroduction to theSynthesis andAnalysis ofMechanisms andMachines, 5th,McGraw-Hill, 2011

• Chương 1: Các khái niệm cơ bản vê cơ cấu va máy

• Chương 2 : Vị trí và chuyển vị

• Chương 3 : Vận tốc

• Chương 4: Gia tốc

• Chương 5: Cơ cấu Cam

• Chương 6: Cơ cấu Bánh răng

• Chương 7: Hê bánh răng

• Chương 8: Tổng hợp cơ cấu phẳng

• Chương 9: Động lực học cơ cấu

• Chương 10: Cân bằng máy

• Chương 11: Bánh đà

4. Các chương của môn học

Chương 1Các khái niệm cơ bản vê

cơ cấu va máyNguyên lymáy

Nội dung

1. Mục tiêu chương 1

2. Các khái niệm cơ bản

3. Bậc tư do của cơ cấu phẳng

4. Các trường hợp của cơ cấu khi đổi giá

5. Định ly Grashof

6. Cơ cấu vê nhanh

1. Mục tiêu

1. Giải thích được sư cần thiết của việc phân tích cấu trúc cơ cấu.

2. Xác định được các thành phần cơ bản tạo nên cơ cấu, máy

3. Vẽ được lược đô cơ cấu từ một kết cấu máy thực.

4. Tính được sô bậc tư do cho các cơ cấu phẳng.

5. Nhận dạng được cơ cấu bốn khâu bản lê

6. Nhận dạng được cơ cấu tay quay con trượt.

2. Các khái niệm cơ bản (1) Khâu: là một phần hoặc bô phận của cơ cấu và máy, có chuyển

động tương đối với các bô phận khác.

Khâu

Xy lanhPiston

Thanh truyền

Trục khuỷu

Các chi tiết máy

Là số chuyển động tương đối độc lập giữa các khâu trong cơ cấu

• Một khâu để rời trong mặt phẳng có 3 bậc tư do:

- Hai khả năng tịnh tiến

- Một kha năng quay

Trọng tâm của môn học là nghiên cứu các cơ cấu phẳng

• Một khâu để rời trong không gian có 6 bậc tư do :

- 3 khả năng quay

- 3 khả năng tịnh tiến

2. Các khái niệm cơ bản (2)Bậc tư do (DOF) của một khâu

Bậc tư do (DOF) hoặc kha năng chuyển động của một khâu

2. Các khái niệm cơ bản (3)

Y

Z

X

O

A

B

Tx

Tz

TyQz

QxQy

A

B

Y

Z

X

Ty

Tx

Qz

Hai khâu để rời nhau

trong không gian

Hai khâu để rời nhau

trong mặt phẳng

Khâu là một vật rắn tuyệt đối được nối với các khâu khác bởi haihay nhiều khớp động

2. Các khái niệm cơ bản (4)

Khớp động: dùng đê nối động giữa hai khâu và cho phép cáckhâu này thực hiện một sô chuyển động

Khớp bản lê

lô

Chốt

2. Các khái niệm cơ bản (5)

Phân loại khớp:

Phân loại theo tính chất tiếp xúc

• Khớp loại thấp: Tiếp xúc mặt

• Khớp loại cao: Tiếp xúc điểm hoặc đường

Phân loại theo sô DOF cho phép của khớp

• Khớp loại 1: 5 bậc tự do

• Khớp loại 2 : 4 bậc tư do

• Khớp loại 3 : 3 bậc tư do

• Khớp loại 4 : 2 bậc tư do

• Khớp loại 5 : 1 bậc tư do

2. Các khái niệm cơ bản (6)

Các loại khớp thấp

2. Các khái niệm cơ bản (7)

Khớp loại cao: 2 bậc tự do

2. Các khái niệm cơ bản (8)

Lược đô khớp động: để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các

khâu và khớp được sơ đồ hóa bằng các lược đồ đơn giản

2. Các khái niệm cơ bản (9)

Khớp bản lề loại 5

Khớp trượt (khớp tịnh tiếnloại 5)

Lược đô khớp cao loại 4

2. Các khái niệm cơ bản (10)

Lược đồ khớp động:

2. Các khái niệm cơ bản (11) Lược đồ khâu: Là hình vẽ quy ước đơn giản của khâu, thể

hiện được kích thước động của khâu và thành phần khớpđộng trên khâu.

Chuỗi độngNhiều khâu được nối động với nhau được gọi là một chuỗi động.

Khâu 1

Khâu 2

Khâu 3

Chuỗi động hơ

Khâu 1

Khâu 2

Khâu 3

Khâu 4

Chuỗi động kín

2. Các khái niệm cơ bản (12)

Cơ cấuMột chuỗi động nếu chọn một khâu bấy kỳ làm hệ quy chiếu đểkhảo sát chuyển động của các khâu còn lại được gọi là cơ cấu.- Khâu được chọn làm hệ quy chiếu được gọi là giá.- Chuyển động của tất cả các khâu còn lại được xác định so với

gia- Cơ cấu: cơ cấu phẳng và cơ cấu không gian

Cơ cấu 4 khâu bản lê

2. Các khái niệm cơ bản (13)

- Cơ cấu phẳng: Tất cả các khâu chuyển động trong cùng một

mặt phẳng hoặc trên các mặt phẳng song song.

- Cơ cấu không gian: Nếu một vài khâu có chuyển động không

cùng một mặt phẳng hoặc trên các mặt phẳng không song song.

Drum brake Robot

2. Các khái niệm cơ bản (14)

Sơ đồ hóa cơ cấu

2. Các khái niệm cơ bản (15)

Cơ cấu kẹp

Cơ cấu bốnkhâu bản lề

Lược đô cơ cấu tay quay con trượt

2. Các khái niệm cơ bản (16)

Sơ đồ hóa cơ cấu

Cơ cấu cắt

2. Các khái niệm cơ bản (17)

Sơ đồ hóa cơ cấu

Shear press

2. Các khái niệm cơ bản (18)

Sơ đồ hóa cơ cấu

Vise grips (kìm chết)

2. Các khái niệm cơ bản (19)

Sơ đồ hóa cơ cấu

MáyMáy là tập hợp của một hoặc một số cơ cấu cộng với các thiết

bị theo dõi, kiểm tra, điều chỉnh dùng để biến đổi và sử dụng năng

lượng.

Động cơ ôtô Rôbốt hàn

2. Các khái niệm cơ bản (20)

3. Bậc tư do của cơ cấu phẳng (1)

Bậc tư do của cơ cấu là sô thông số (chuyển động) đầu vào độc

lập để xác định hoàn toàn vị trí của cơ cấu.

Các thiết bị tạo ra chuyển động đầu vào cho cơ cấu

• Chuyển động quay

– Thường dùng động cơ

• Chuyển động tịnh tiến

– Thường dùng hê thống

Piston xylanh hoạt động

bằng khi nén hoặc thủy lực

3. Bậc tư do của cơ cấu phẳng(2)Công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng:

1 23( 1) 2M n j j

n: Tổng sô khâu trong cơ cấuj1: Sô khớp loại 5j2: Sô khớp cao loại 4

3. Bậc tư do của cơ cấu phẳng (3)

3. Bậc tư do của cơ cấu phẳng(4)

Phân biệt: kết cấu va cơ cấu

3. Bậc tư do của cơ cấu phẳng (5)

4. Lựa chọn khâu làm giá- Việc chọn khâu làm giá trong một chuỗi động sẽ tạo ra các loạicơ cấu khác nhau- Khâu nào làm giá không làm thay đổi chuyển động tương đốigiữa các khâu trong cơ, nhưng chuyển động tuyệt đối của chúngcó thê thay đổi.

Slider-crank Rotary engine in early aircraft

Early steam locomotives A part of a garden water pump

5. Đinh ly Grashof (1) Cơ cấu bốn khâu bản lề

– Giá: Khâu cô định– Tay quay: Khâu quay được toàn vòng– Thanh lắc: Khâu có chuyển động qua lại– Thanh truyền: Khâu đối diện với gia

Thanh truyền

Tay quay Thanh lắc

Giá

Trong đo:s: chiều dài khâu ngắn nhất

l: chiều dài khâu dài nhất

p, q : Chiều dài hai khâu còn lại

Đinh ly Grashof: Cơ cấu bốn khâu bản lề phẳng, có khâuquay được toàn vòng khi và chỉ khi tổng chiều dài của khâungắn nhất và khâu dài nhất nhỏ hơn hoặc bằng tổng chiều dàicủa hai khâu kia.

s+l p+q

5. Định ly Grashof (2)

Định ly Grashof:Quy luật chuyển động của các khâu trong cơ cấu bốn khâu bảnlê phẳng khi lựa chọn khâu làm giá

5. Định ly Grashof (3)

5. Định ly Grashof (4)

6. Điều kiện lắp các khâu• Với cơ cấu bốn khâu bản lê phẳng. Đê các khâu lắp được:

l < (s + p + q)

• Nếu l = s + p + q, Các khâu có thê lắp được nhưng không hoạt

động được.

• Nếu l > s + p + q, không lắp được

Trong đo:s: chiều dài khâu ngắn nhấtl: chiều dài khâu dài nhấtp, q : Chiều dài hai khâu còn lại

7. Cơ cấu vê nhanh

Đê đánh gia năng suất làm việc của cơ cấu sử dụng hê sôvê nhanh Q

1

Cơ cấu có Q lớn là điều mà người thiết kê mong muốn.

Thời gian đi

Thời gian vềQ =

Bài tập luyện tập

- Bài 1-1 đến 1-9 trang 25-26 quyển John Joseph Uicker, G. R.

Pennock, Joseph Edward Shigley, Theory of Machines and

Mechanisms

- Bài 1-1 đến 1-25 trang 25-28 quyển Myszka, David H,

Machines and mechanisms : applied kinematic analysis, 4th,

Prentice Hall, 2012