Chương 4: Nguyên lý máy | Bài giảng môn Cơ khí ứng dụng | Đại học Bách khoa hà nội

Là tập hợp các vật thể do con người tạo ra, nhằm mục đích thực hiện và mở rộng các chức năng lao động. Tài liệu trắc nghiệm môn Cơ khí ứng dụng học giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

CHƯƠNG 4
NGUYÊN LÝ MÁY
- Nguyên lý máy là
môn hc cơ s
k
thut,
nghiên cu v
nguyên lý cu to, động hc và
động lc hc cơ cu và
máy.
-
Ba vn đề trên được nghiên cu dưới dng
hai bài toán: bài toán phân tích và
bài toán
tng hp.
Bài toán phân tích:
xác định các đặc
trưng cu trúc, động hc và động lc
hc ca cơ cu đã cho trước, t đósuy
ra tính năng làm vic ca chúng.
Phân tích cu trúc: nghiên cu các nguyên tc ca
cu trúc cơ cu và
kh năng chuyn động ca cơ
cu
Phân tích động hc: xác định chuyn động ca các
khâu, ch
xét đến quan h
hình hc gia chúng
Phân tích động lc hc: phân tích chuyn động dưới
các nguyên nhân như lc tác động và
sc ì
BÀI TOÁN PHÂN TÍCH
Bài toán tng hp:
xác định các lược
đồ cơ cu và
các kích thước ca các
khâu tha mãn nhng điu kin động
hc và động lc hc đã cho.
Bài toán phân tích và
bài toán tng hp là
ngược nhau và
là cơ s
ca nhau.
4.1.1. KHÁI NIM V
MÁY VÀ CƠ CU
1.
Máy:
-
tp hp các vt th do con người to ra, nhm mc đích
thc hin và
m
rng các chc năng lao động.
-
tp hp nhng cơ cu, có
nhim v
biến đổi hay s
dng cơ năng để
làm ra công có
ích .
d:+ Động cơ n
+ Máy bào quang
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
Phân loi máy
Căn c
vào chc năng, có
th
chia máy thành:
Máy năng lượng:
dùng để
truyn hay biến đổi năng
lượng, gm hai loi:
-
Máy động cơ: biến đổi các dng năng lượng khác thành
cơ năng. Ví
d: động cơ n, động cơ đin, tucbin…
-
Máy biến đổi cơ năng: biến đổi cơ năng thành các dng
năng lượng khác. Ví
d: máy phát đin, máy nén khí…
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
Máy công tác:
nhim v
biến đổi hoc hình dng, kích thước
hay trng thái ca vt th
(máy công ngh), hoc thay đổi v
trí
ca vt th
(máy vn chuyn).
Máy t
hp:
gm các loi máy được phi hp vi nhau để
thc
hin mt nhim v
c
th
nào đó.
Máy t động:
các động tác ca máy được thc hin mt cách t
động bng các cơ cu ca chúng, không cn s
can thip trc tiếp
ca con người.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
Khi phân tích hot động ca mt máy, có
th
xem máy là
mt h
thng gm các b
phn đin hình, theo sơ đồ
khi sau:
B
ngun:
cung cp năng lượng cho toàn máy
B
chp hành:
trc tiếp thc hin nhim v
công ngh
ca máy
B
biến đổi trung gian:
thc hin các biến đổi t
b
ngun đến b
chp hành
B điu khin:
thu thp các thông tin ca máy, đưa ra tín hiu điu khin máy
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
2.
Cơ cu:
-
tp hp nhng vt th
chuyn động theo quy lut xác định,
nhim v
biến đổi hay truyn chuyn động.
d:
+ Cơ cu bánh răng dùng truyn chuyn động quay t
trc ch động sang
trc b động.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
+ Cơ cu tay quay con trượt dùng biến đổi chuyn động quay thành
chuyn động tnh tiến kh
hi.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
Theo đặc đim các vt th
hp thành cơ cu, có
th
xếp các cơ
cu thành các lp:
-
Cơ cu ch
gm các vt rn tuyt đối.
-
Cơ cu có
vt th đàn hi. Ví
d: cơ cu dùng dây đai, cơ cu
có lò xo, cơ cu dùng tác dng ca cht khí, cht lng, cơ cu
di chuyn nh
thy lc.
-
Cơ cu dùng tác dng ca đin t.
4.1.2. KHÁI NIM V
KHÂU VÀ
KHP
1.
Khâu và
chi tiết máy:
Khâu:
-
Trong máy và cơ cu, nhng b
phn có
chuyn động tương
đối đối vi nhau gi là
các khâu.
-Mi khâu là
mt vt th
chuyn động riêng bit và
th
mt tiết máy độc lp hoc là
mt s
chi tiết máy ghép cng
(không chuyn động tương đối vi nhau được na) li vi
nhau.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
Chi tiết máy (tiết máy):
-
Máy và cơ cu trong máy có
th
tháo ri thành
nhiu b
phn khác nhau.
-B
phn không th
tháo ri nh hơn được na
ca cơ cu hay máy gi là
chi tiết máy
(hay gi tt
tiết máy) .
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
d: Cơ cu tay quay con trượt như hình v:
-4 khâu: trc khuu, thanh truyn, piston và
xi lanh gn lin vi v
máy.
-
Khâu 1 quay xung quang tâm O, khâu 2 chuyn động song phng, khâu 3
chuyn động tnh tiến, khâu 4 c định.
-
Mi khâu trên li có
th
do nhiu tiết máy ghép cng li vi nhau hp
thành. Ví
d, thanh truyn gm các chi tiết máy
sau: thân, np, lót trc,
bu lông, đai c, các vòng đệm.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
2.
Ni động, thành phn khp động và
khp động:
Bc t do tương đối gia hai khâu:
-
S
bc t
do tương đối gia hai khâu là
s
kh năng chuyn
động tương đối ca khâu này đối vi khâu kia (tc là
s
kh
năng chuyn động độc lp ca khâu này trong mt h
quy
chiếu gn lin vi khâu kia).
-
d: khi để
ri hai khâu trong không gian, gia chúng
6 bc t do tương đối.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
-
Trong h
ta độ
vuông góc Oxyz gn lin vi khâu 1, khâu 2 có
6 kh năng chuyn
động: chuyn động tnh tiến dc theo các trc Ox, Oy, Oz (Tx, Ty, Tz) và
chuyn động
quay quanh các trc Ox, Oy, Oz (Qx, Qy, Qz). Sáu kh năng này hoàn toàn độc lp vi
nhau.
- Khi để
ri hai khâu trong mt phng, s
bc t
do ch
còn li là
3, bao gm: chuyn
động quay xung quanh trc Oz vuông góc vi mt phng chuyn động Oxy ca hai
khâu và
hai chuyn động tnh tiến dc theo các trc Ox, Oy nm trong mt phng này.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
Ni động, thành phn khp động và
khp động:
-
Để
to thành cơ cu, hn chế
bt s
bc t do tương đối gia
chúng, người ta phi tp hp các khâu li vi nhau bng cách thc
hin các phép ni động. Ni động
hai khâu là
bt chúng tiếp xúc vi
nhau theo mt quy cách nht định trong sut quá
trình chuyn
động.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
-Ch
tiếp xúc trên mi khâu vi khâu được ni động vi nó
gi là
thành phn khp động.
-Tp hp hai thành phn khp động ca hai khâu trong mt
phép ni động gi là
mt khp động.
CÁC KHÁI NIM CƠ BN
| 1/105

Preview text:

CHƯƠNG 4 NGUYÊN LÝ MÁY
- Nguyên lý máy là môn học cơ sở kỹ thuật,
nghiên cứu về nguyên lý cấu tạo, động học và
động lực học cơ cấu và máy.
- Ba vấn đề trên được nghiên cứu dưới dạng
hai bài toán: bài toán phân tích và bài toán tổng hợp.
Bài toán phân tích: xác định các đặc
trưng cấu trúc, động học và động lực
học của cơ cấu đã cho trước, từ đó suy
ra tính năng làm việc của chúng. BÀI TOÁN PHÂN TÍCH
Phân tích cấu trúc: nghiên cứu các nguyên tắc của
cấu trúc cơ cấu và khả năng chuyển động của cơ cấu
Phân tích động học: xác định chuyển động của các
khâu, chỉ xét đến quan hệ hình học giữa chúng
Phân tích động lực học: phân tích chuyển động dưới
các nguyên nhân như lực tác động và sức ì
Bài toán tổng hợp: xác định các lược
đồ cơ cấu và các kích thước của các
khâu thỏa mãn những điều kiện động
học và động lực học đã cho.
Bài toán phân tích và bài toán tổng hợp là
ngược nhau và là cơ sở của nhau.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
4.1.1. KHÁI NIỆM VỀ MÁY VÀ CƠ CẤU 1. Máy:
- Là tập hợp các vật thể do con người tạo ra, nhằm mục đích
thực hiện và mở rộng các chức năng lao động.
- Là tập hợp những cơ cấu, có nhiệm vụ biến đổi hay sử
dụng cơ năng để làm ra công có ích . Ví dụ:
+ Động cơ nổ
+ Máy bào quang
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢNPhân loại máy
Căn cứ vào chức năng, có thể chia máy thành:
Máy năng lượng: dùng để truyền hay biến đổi năng lượng, gồm hai loại:
- Máy động cơ: biến đổi các dạng năng lượng khác thành
cơ năng. Ví dụ: động cơ nổ, động cơ điện, tuốcbin…
- Máy biến đổi cơ năng: biến đổi cơ năng thành các dạng
năng lượng khác. Ví dụ: máy phát điện, máy nén khí…
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Máy công tác: có nhiệm vụ biến đổi hoặc hình dạng, kích thước
hay trạng thái của vật thể (máy công nghệ), hoặc thay đổi vị trí
của vật thể (máy vận chuyển).
Máy tổ hợp: gồm các loại máy được phối hợp với nhau để thực
hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó.
Máy tự động: các động tác của máy được thực hiện một cách tự
động bằng các cơ cấu của chúng, không cần sự can thiệp trực tiếp của con người.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Khi phân tích hoạt động của một máy, có thể xem máy là một hệ thống gồm các bộ
phận điển hình, theo sơ đồ khối sau:
Bộ nguồn: cung cấp năng lượng cho toàn máy Bộ ch
p hành: trực tiếp thực hiện nhiệm vụ công nghệ của máy
Bộ biế n đổ
i trung gian: thực hiện các biến đổi t ừ bộ nguồ n đến bộ chấp hành
Bộ điề u khiển: thu thậ
p các thông tin của máy, đư a ra tín hiệu điề u khiển máy
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 2. Cơ cấu:
- Là tập hợp những vật thể chuyển động theo quy luật xác định,
có nhiệm vụ biến đổi hay truyền chuyển động. Ví dụ:
+ Cơ cấu bánh răng dùng truyền chuyển động quay từ trục chủ động sang trục bị động.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
+ Cơ cấu tay quay con trượt dùng biến đổi chuyển động quay thành
chuyển động tịnh tiến khứ hồi.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Theo đặc điểm các vật thể hợp thành cơ cấu, có thể xếp các cơ
cấu thành các lớp:
- Cơ cấu chỉ gồm các vật rắn tuyệt đối.
- Cơ cấu có vật thể đàn hồi. Ví dụ: cơ cấu dùng dây đai, cơ cấu
có lò xo, cơ cấu dùng tác dụng của chất khí, chất lỏng, cơ cấu
di chuyển nhờ thủy lực.
- Cơ cấu dùng tác dụng của điện từ.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
4.1.2. KHÁI NIỆM VỀ KHÂU VÀ KHỚP
1. Khâu và chi tiết máy:Khâu:
- Trong máy và cơ cấu, những bộ phận có chuyển động tương
đối đối với nhau gọi là các khâu.
- Mỗi khâu là một vật thể chuyển động riêng biệt và có thể là
một tiết máy độc lập hoặc là một số chi tiết máy ghép cứng
(không chuyển động tương đối với nhau được nữa) lại với nhau.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Chi tiết máy (tiết máy):
- Máy và cơ cấu trong máy có thể tháo rời thành
nhiều bộ phận khác nhau.
- Bộ phận không thể tháo rời nhỏ hơn được nữa
của cơ cấu hay máy gọi là chi tiết máy (hay gọi tắt
là tiết máy) .
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Ví dụ: Cơ cấu tay quay con trượt như hình vẽ:
- 4 khâu: trục khuỷu, thanh truyền, piston và xi lanh gắn liền với vỏ máy.
- Khâu 1 quay xung quang tâm O, khâu 2 chuyể
n động song phẳ ng, khâu 3
chuyển động tịnh tiến, khâu 4 cố định.
- Mỗi khâu trên lại có thể do nhiều tiết máy ghép cứng lại với nhau hợp
thành. Ví dụ, thanh truyền gồm các chi tiết máy sau: thân, nắp, lót trục,
bu lông, đai ốc, các vòng đệm.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
2. Nối động, thành phần khớp động và khớp động:
Bậc tự do tương đối giữa hai khâu:
- Số bậc tự do tương đối giữa hai khâu là số khả năng chuyển
động tương đối của khâu này đối với khâu kia (tức là số khả
năng chuyển động độc lập của khâu này trong một hệ quy
chiếu gắn liền với khâu kia).
- Ví dụ: khi để rời hai khâu trong không gian, giữa chúng
có 6 bậc tự do tương đối.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- Trong hệ tọa độ vuông góc Oxyz gắn liền với khâu 1, khâu 2 có 6 khả năng chuyển độ ng: chuyển động tị
nh tiến dọc theo các trục Ox, Oy, Oz (Tx, Ty, Tz) và chuyển động
quay quanh các trục Ox, Oy, Oz (Qx, Qy, Qz). Sáu khả năng này hoàn toàn
độc lập với nhau.
- Khi để rời hai khâu trong mặt phẳng, số bậc tự do chỉ còn lại là 3, bao gồm: chuyển độ
ng quay xung quanh trục Oz vuông góc vớ i mặ t phẳ
ng chuyển độ ng Oxy của hai
khâu và hai chuyển động tịnh tiến dọc theo các trục Ox, Oy nằm trong mặt phẳng này.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Nối động, thành phần khớp động và khớp động:
- Để tạo thành cơ cấu, hạn chế bớt số bậc tự do tương đối giữa
chúng, người ta phải tập hợp các khâu lại với nhau bằng cách thực
hiện các phép nối động. Nối động hai khâu là bắt chúng tiếp xúc với
nhau theo một quy cách nhất đị nh trong suố t quá trình chuyển động.
CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN
- Chỗ tiếp xúc trên mỗi khâu với khâu được nối động với nó
gọi là thành phần khớp động.
- Tập hợp hai thành phần khớp động của hai khâu trong một
phép nối động gọi là một khớp động.