Bài giảng Vẽ cơ khí - Bài 4: Cơ cấu chuyển động - Ths. Nguyễn Việt Anh

Nội dung text: Bài giảng Vẽ cơ khí - Bài 4: Cơ cấu chuyển động - Ths. Nguyễn Việt Anh

1. BÀI GIẢNG VẼ CƠ KHÍ BÀI 4: CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG Ths. Nguyễn Việt Anh
2. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.1. Một số khái niệm - Cơ cấu truyền động: là một hệ gồm các chi tiết hoặc cấu trúc được liên kết bởi bánh răng, cam, trục khuỷu để truyền chuyển động hoặc truyền lực. Khi thiết kế cơ cấu truyền động, cần nắm vững các định luật về cơ học - Phân tích truyền động: tính toán về chuyển động và lực bao gồm: + Phân tích tĩnh học: tính toán sự cân bằng của hệ thống và các bộ phận + Phân tích động học: nghiên cứu chuyển động tương tác của cơ cấu truyền động + Phân tích động lực học: tính toán chuyển động của tất cả các chi tiết dưới tác dụng của lực
3. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2. Cơ cấu bánh răng - Bánh răng là một chi tiết cơ khí thường dùng để truyền lực và truyền chuyển động giữa các bộ phận trong một cỗ máy. Bánh răng có độ bền cao và có thể truyền lực đạt hiệu quả tới 98%. - Cơ cấu truyền động bánh răng thông thường bao gồm từ hai bánh răng trở lên, thường dùng trong các trường hợp: 1. Tăng tốc 2. Giảm tốc 3. Thay đổi hướng chuyển động
4. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2. Cơ cấu bánh răng - Phân nhóm bánh răng: dựa theo vị trí các trục truyền động: + Song song + Giao nhau + Chéo nhau. - Phân loại bánh răng: dựa vào cấu tạo + Bánh răng trụ thẳng + Bánh răng trụ nghiêng + Bánh răng côn + Bánh vít, trục vít Loại bánh răng thông dụng nhất và đơn giản nhất là bánh răng trụ thẳng
5. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.1. Trục truyền động song song - Các trục tuyền động được bố trí song song nhau khi cần thay đổi tốc độ và chiều quay của các trục. - Các loại bánh răng thường được sử dụng cho kiểu truyền động này bao gồm: + Bánh răng trụ thẳng + Bánh răng trụ nghiêng + Bánh răng xương cá
6. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.1. Trục truyền động song song Bánh răng trụ thẳng: - Bánh răng trụ thẳng có bộ răng song song với trục. - Do tương đối đơn giản khi thiết kế và lắp đặt nên nó là một trong những chi tiết phổ biến nhất trong các thiết kế cơ khí. Tuy nhiên, bánh răng trụ thẳng có khả năng chịu lực thấp và gây ra nhiều tiếng ồn hơn các loại bánh răng khác. - Có 2 loại bánh răng trụ thẳng là răng ngoài và loại răng trong
7. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.1. Trục truyền động song song Bánh răng trụ nghiêng - Bánh răng trụ nghiêngcó răng nghiêng góc so với trục, tạo ra sự tiếp xúc đồng thời của nhiều răng khi truyền động, khiến nó có khả năng chịu lực cao hơn và vận hành êm hơn. - Góc giữa răng và trục gọi là góc nghiêng của răng. Bánh răng xương cá - Bánh răng xương cá còn gọi là bánh răng ăn khớp chữ V , đây là bánh răng trụ nghiêng có răng nghiêng theo hai hướng
8. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Các trục truyền động giao nhau - Bộ truyền động có trục giao nhau được dùng để thay đổi hướng của trục quay với góc bất kỳ, nhưng thường là 90o. - Trong bộ truyền động này người ta thường sử dụng bánh răng côn. Bánh răng côn - Bánh răng côn thường có hai dạng là răng thẳng và răng xoắn. - Các răng của bánh răng côn răng thẳng được đặt dọc các theo đường sinh của mặt côn. - Khi hai bánh răng côn ăn khớp, các đỉnh côn trùng nhau. - Hai bánh răng côn ăn khớp có trục vuông góc và có cùng kích thước gọi là các bánh răng côn đỉnh vuông.
9. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Các trục truyền động chéo nhau - Trường hợp này, các trục bánh răng thường vuông góc nhau. - Trong bộ truyền động này, người ta thường sử dụng bánh răng trụ nghiêng, bánh vít và trục vít, thanh răng Bánh răng trụ nghiêng - Cặp bánh răng trụ nghiêng gồm bánh răng lớn và bánh răng nhỏ ăn khớp và có trục vuông góc với nhau. - Dạng bánh răng này sử dụng để thay đổi hướng trục quay trong trường hợp truyền lực nhỏ
10. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Các trục truyền động chéo nhau Bánh vít và trục vít: Bánh vít là bánh răng nghiêng, trục vít có ren hình thang nằm trên trục. Khi bánh răng không hoạt động, trục vít lập tức dừng chuyển động, vì vậy chúng thường được sử dụng khi cần giảm tốc nhanh . Bánh vít hypoid: là bánh răng có răng nghiêng 90o với trục, dùng để đổi hướng chuyển động. Bánh vít này được dùng khi truyền lực lớn, vận hành êm. Thanh răng và bánh răng: gồm bánh răng trụ thẳng ăn khớp với thanh răng thẳng . Thanh răng và bánh răng được dùng để biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng .
11. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Cấu tạo kỹ thuật của bánh răng (Xem bảng 5.1 trang 257-258 SGK)
12. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Cấu tạo kỹ thuật của bánh răng Profile răng: - Hầu hết răng trong bánh răng trụ thẳng có dạng profile là đường thân khai của đường tròn, được gọi là vòng tròn cơ sở của bánh răng. - Để vẽ chính xác đường thân khai cần nhiều thời gian, vì vậy khi trong bản vẽ kỹ thuật bánh, profile răng thường được vẽ gần đúng Vòng tròn cơ sở - Là vòng tròn để xây dựng profile răng - Khi hai bánh răng ăn khớp, tiếp tuyến chung của các vòng tròn cơ sở đi qua điểm tiếp xúc của các răng bánh răng
13. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Cấu tạo kỹ thuật của bánh răng Góc áp lực: - Là góc giữa tiếp tuyến của đường tròn ăn khớp và phương của lực tác dụng. - Góc áp lực quyết định kích thước vòng tròn cơ sở và dạng profile răng. - Góc áp lực tiêu chuẩn thường là 14.5o, 20o, và 25o. - Danh mục bánh răng cũng được phân loại dựa theo số lượng răng và góc áp lực.
14. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.2. Cấu tạo kỹ thuật của bánh răng Hệ số truyền động - Hệ số truyền động của các bánh răng được tính bằng tỷ số giữa các đường kính của các vòng tròn ăn khớp. Tùy theo tỷ số này, ta có dạng truyền động tăng tốc hoặc giảm tốc. - Hệ số truyền động còn được tính theo tỷ số vòng quay hoặc theo tỷ số giữa số lượng răng của bánh răng.
15. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn bánh răng - Trong thiết kế, bánh răng được lựa chọn lập dựa trên hệ thống các tiêu chuẩn đã được quy định. Khi một bánh răng được lựa chọn, không cần thể hiện nó một cách chi tiết trên bản vẽ, chỉ cần biểu diễn giản lược và kèm theo một bảng các thông số kỹ thuật đặc trưng. - Bản vẽ chi tiết bánh răng chỉ sử dụng khi thiết kế bánh răng đặc biệt hay khi bánh răng thuộc các bộ phận bắt buộc phải thể hiện rõ. Bản vẽ chi tiết cũng có thể sử dụng các hình minh hoạ từ catalog, tập quảng cáo hay các hướng dẫn sử dụng và bảo trì sản phẩm.
16. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn bánh răng Biểu diễn bánh răng trụ thẳng Theo các tiêu chuẩn ANSI Y14.5.1 – 1971 và Y14.5.2-1976: - Hình chiếu chính, vòng đỉnh và vòng chân được vẽ bằng đường ảo, vòng ăn khớp được vẽ nét trục. - Ở hình chiếu cạnh, vòng chân dùng nét khuất, vòng ngoài dùng nét liền đậm, và vòng ăn khớp dùng nét trục. Bánh răng trụ thẳng răng ngoài Bánh răng trụ thẳng răng trong
17. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn bánh răng Biểu diễn bánh răng trụ thẳng cùng trục
18. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn bánh răng Biểu diễn cặp bánh răng trụ thẳng ăn khớp
19. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn thanh răng Theo tiêu chuẩn ANSI - Trên hình chiếu chính, chỉ thể hiện răng đầu tiên và cuối cùng, các răng khác ký hiệu bằng đường ảo. - Trên hình chiếu cạnh, chân răng biểu diễn bằng nét khuất và vòng lăn biểu diễn bằng nét chấm gạch mảnh. - Ghi các kích thước cơ bản và có bảng thông số chế tạo của thanh răng.
20. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn bánh vít, trục vít Các thông số cơ bản của cơ cấu bánh vít - trục vít
21. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.3. Biểu diễn bánh vít, trục vít
22. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn bánh răng côn Các thông số cơ bản của bánh răng côn (Xem bảng 5.2 trang 268 - SGK)
23. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn bánh răng côn Bản vẽ chế tạo quy ước - tiêu chuẩn ANSI
24. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn bánh răng côn Bản vẽ lắp quy ước - tiêu chuẩn ANSI
25. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Biểu diến quy ước một số loại bánh răng trụ thẳng
26. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ chế tạo bánh răng trụ thẳng
27. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ biểu diễn bánh răng trụ thẳng
28. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Biểu diễn cặp bánh răng trụ thẳng răng ngoài ăn khớp
29. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Biểu diễn cặp bánh răng trụ thẳng răng trong ăn khớp
30. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ biểu diễn bánh răng côn
31. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ chế tạo bánh răng côn
32. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ cặp bánh răng côn ăn khớp
33. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ bánh vít - trục vít
34. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ bánh vít - trục vít
35. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.2.4. Biểu diễn các cơ cấu bánh răng theo TCVN Bản vẽ thanh răng - bánh răng
36. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.Cơ cấu Cam - Cơ cấu cam là thiết bị cơ khí biến chuyển động quay thành chuyển động thẳng (bằng cách sử dụng bề mặt hoặc một đường rãnh của một bộ phận, được gọi là cam, để điều khiển sự chuyển động của bộ phận thứ hai, được gọi là con đội) - Thời gian và kiểu chuyển động của con đội là cơ sở để thiết kế cam. Chu trình chuyển động của con đội ứng với một vòng quay 360o của cam và được gọi là chu trình chuyển vị. - Trong các thiết bị cơ khí, cơ cấu Cam thường được dùng để đóng mở các van hoặc điều chỉnh chuyển vị của pittông.
37. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.1. Các lại cơ cấu Cam thông dụng - Cam mặt: có dạng đĩa phẳng, hình dạng đường chu vi của cam điều khiển sự chuyển động của con đội. - Cam rãnh: là đĩa phẳng được tạo rãnh, hình dạng rãnh điều khiển sự chuyển động của con đội. - Cam hình trụ: có dạng mặt trụ với rãnh cắt trên mặt trụ để điều khiển sự chuyển động của con đội.
38. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.Cơ cấu Cam - Phân loại con đội theo hình dạng
39. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2.Phân loại con đội - Phân loại con đội theo vị trí so với Cam
40. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2.Phân loại con đội - Phân loại con đội theo vị trí so với Cam
41. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2.Biểu đồ chuyển vị - Chuyển vị là sự di chuyển của con đội trong một vòng quay 360o (một chu kỳ) của cam. Biểu đồ chuyển vị là bản vẽ đồ thị chuyển vị của con đội trên cam. Con đội có thể chuyển động theo các kỳ sau: Kỳ lên- con đội chuyển động lên. Kỳ xuống- con đội chuyển động xuống. Kỳ dừng- con đội không thay đổi vị trí. - Chiều cao (tung độ) thể hiện sự chuyển vị của con đội. Chiều ngang (hoành độ) thể hiện một chu kỳ cam, được chia thành những khoảng tăng dần từ 0o đến 360o
42. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Các dạng chuyển động của con đội Dạng chuyển động gồm sự biến đổi về tốc độ hoặc cách di chuyển của con đội theo chuyển động quay của cam. Cam được thiết kế để có thể tạo ra các dạng chuyển động khác nhau của con đội. Các dạng chuyển động phổ biến là: 1. Thẳng đều 2. Điều hoà 4. Hỗn hợp 3. Tăng dần đều (có gia tốc, dạng parabol)
43. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Các dạng chuyển động của con đội Các bước vẽ biểu đồ chuyển vị thẳng đều: - Chia trục chu kỳ làm 24 phần bằng nhau, vẽ các đường vuông góc với trục chu kỳ và ghi chú các cung từ 0o đến 360o - Vẽ đường thẳng qua các điểm biểu diễn độ chuyển vị từ 0o đến 180o và từ 180o đến 360o - Điều chỉnh biểu đồ chuyển vị bằng cách lượn tròn tại điểm 0o, 180o và 360o với bán kính cung từ ¼ tới ½ giới hạn chuyển vị của con đội
44. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Các dạng chuyển động của con đội Các bước vẽ biểu đồ chuyển vị điều hoà: - Chia trục chu kỳ làm 12 phần bằng nhau (tương ứng 12 cung 30o), sau đó vẽ các đường chuyển vị vuông góc trục chu kỳ tại các điểm chia - Vẽ nửa đường tròn có đường kính bằng giới hạn chuyển vị. Chia nửa đường tròn thành 6 phần bằng nhau. - Dóng các điểm chia trên đường tròn theo phương ngang tới cắt các đường chuyển vị ương ứng - Nối các điểm trên bằng một đường cong trơn
45. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Các dạng chuyển động của con đội Các bước vẽ biểu đồ chuyển vị biến đổi đều: - Chia trục chu kỳ làm 12 phần bằng nhau (tương ứng 12 cung 30o), sau đó vẽ các đường chuyển vị vuông góc trục chu kỳ tại các điểm chia - Chia trục chuyển vị thành 2 đoạn bằng nhau, mỗi đoạn chia thành 3 phần theo tỷ lệ 1:4:9. - Dóng các điểm chia theo phương ngang tới cắt các đường chuyển vị tương ứng - Nối các điểm trên bằng một đường cong trơn
46. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Các dạng chuyển động của con đội Vẽ biểu đồ chuyển vị hỗn hợp - Chia chuyển động của con đội thành các kỳ - Trong mỗi kỳ chuyển động, áp dụng cách vẽ biểu đồ tương ứng
47. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Profile cam Vẽ Profile cam con đội thẳng trục - Vẽ biểu đồ chuyển vị - Vẽ vòng tròn cơ sở,trục, moay-ơ, rãnh chốt, hướng quay của cam. - Chia vòng tròn cơ sở thành các phần ứng với biểu đồ chuyển vị. - Vẽ con đội, từ đó xác định đường tròn gốc - Vẽ đường tâm lăn dựa vào đường tròn gốc và khoảng chuyển vị, sau đó vẽ các bánh lăn. - Vẽ profile cam tiếp xúc với các đường tròn bánh lăn - Lập bảng độ chuyển vị của con đội tương ứng với các góc quay của cam
48. Bài 4 Các cơ cấu truyền động 4.3.2. Profile cam Vẽ Profile cam con đội lệch trục - Vẽ biểu đồ chuyển vị - Vẽ đường tròn gốc, con đội, đường tròn lệch tâm, trục, moay-ơ, chốt, hướng quay của cam. - Chia vòng tròn lệch tâm thành các phần ứng với biểu đồ chuyển vị. - Tại các điểm chia, vẽ các tiếp tuyến với đường tròn lệch tâm - Vẽ đường tâm lăn dựa vào đường tròn gốc và khoảng chuyển vị, sau đó vẽ các bánh lăn. - Vẽ profile cam tiếp xúc với các đường tròn bánh lăn - Lập bảng độ chuyển vị của con đội tương ứng với các góc quay của cam