Chương 5 cam nguyên lý máy
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.03 MB, 78 trang )
Chương 5
Thiết kế cơ cấu cam
Nguyên lý máy
Mục tiêu
Sau khi học xong chương này, sinh viên cần nắm được:
• Phương pháp xây dựng các hàm SVAJ (vị trí, vận tốc, gia tốc
và xung) đáp ứng được các yêu cầu trong thiết kế cam.
• Tính toán góc áp lực và giải thích được ảnh hưởng của nó
đến kích thước của cơ cấu cam.
Các nội dung chính
1. Giới thiệu cơ cấu cam
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
3. Đồ thị SVAJ
4. Quá trình thiết kế cam
5. Các bài toán thiết kế cam
6. Bài toán thiết kế 1
7. Các hàm chuyển động của cần
8. Bài toán thiết kế 2
9. Kích thước cam
10. Cam đĩa cần đẩy đáy con lăn
11. Cam đĩa cần đẩy đáy bằng
12. Xây dựng biên dạng cam thực từ đồ thị S
13. Những lưu ý trong quá trình chế tạo cam
Cơ cấu cam là một cơ cấu trong đó khâu bị dẫn (cần) nối với khâu
dẫn(cam) bằng khớp cao và chuyển động qua lại theo quy luật do hình
dạng của bề mặt tiếp xúc trên khâu dẫn quyết định.
1. Giới thiệu cơ cấu cam
Cơ cấu cam
Cam
Cần
Truyền động xu páp động cơ
Trục cam
Cần
1. Giới thiệu cơ cấu cam
Cam
Follower
Những ưu điểm của cơ cấu cam: Tính linh hoạt
• Có thể tạo ra nhiều chuyển động khác nhau của cần
• Có ít khâu.
• Chiếm không gian làm việc nhỏ.
• Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Nhược điểm:
• Có rung động.
• Mòn.
• Mỏi.
• Yêu cầu được bôi trơn.
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
Theo chuyển động của cần
Cần chuyển động tịnh tiến
Cần quay lắc
Phân loại cơ cấu Cam
Cam đĩa
Cam mặt
Cam thùng
Cam rãnh
Cần
Cần
Cần
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
Phân loại cơ cấu Cam
Theo biên dạng cam
Theo hình dạng đáy cần
Cam cần đẩy
đáy nhọn
Cam cần lắc
đáy con lăn
Cam cần đẩy
đáy bằng
Cam cần lắc
đáy cong
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
Phân loại cơ cấu Cam
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
Gọi tên?
A
b
c
A
b
c
A
b
c
A
b
d
c
• Vòng tròn cơ sở thực (R
b
): Vòng tròn nhỏ nhất tiếp xúc với cung R
min
của biên dạng cam thực.
• Vòng tròn cơ sở lý thuyết (R
p
): Vòng tròn nhỏ nhất tiếp xúc với cung
R
min
của biên dạng cam lý thuyết.
• Biên dạng cam lý
thuyết: Quỹ đạo
đường tâm của con
lăn
Biên dạng cam thực
Biên dạng cam lý thuyết
Con lăn
Đường tròn
cơ sở thực
Đường tròn cơ
sở lý thuyết
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
Đồ thị chuyển động của cơ cấu Cam
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
Motion curve
Biên dạng cam
Đồ thị chuyển vị
Các loại biểu đồ chuyển động của cơ cấu Cam
• Chỉ có giai đoạn dừng (dwell): không có chuyển động ban đầu (cam
quay còn cần đứng yên).
• Có hai giai đoạn (đi xa - về gần (RR/RF)): không có giai đoạn dừng
(giống cơ cấu tay quay – con trượt).
• Có ba giai đoạn (đi xa- dừng-về gần (RDR/RDF)): có một giai đoạn
dừng
• Có bốn giai đoạn (đi xa- dừng- về gần- dừng (RDRD/RDFD)): Có hai
giai đoạn dừng
High
Low
(Fall)
2. Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam
3. Đồ thị SVAJ
• Bước đầu tiên khi thiết kế cam là xác định được các hàm toán
học để mô tả chuyển động của cần
Các đồ thị SVAJ là công cụ quan trong để thiết kế cam
• S: Chuyển vị của cần theo góc quay θ của cam s
• V: Vận tốc. ∂s/ ∂t
• A: Gia tốc. ∂
2
s/ ∂t
2
• J: Xung. ∂
3
s/ ∂t
3
3. Đồ thị SVAJ
ds
v
d
θ
=
dv
a
d
θ
=
da
j
d
θ
=
3. Đồ thị SVAJ
Trong toàn bộ chương này, vận tốc góc của cam được giả thiết
là không đổi: θ = ωt
Công thức liên hệ giữa vận tốc dài, gia tốc dài với vận tốc góc:
ds ds
v
dt d
ω
θ
= =
Vận tốc dài
Gia tốc dài
2
dv dv
a
dt d
ω
θ
= =
Trải
hình
Xây dựng đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước
Motion curve
Biên dạng cam
Đồ thị chuyển vị
3. Đồ thị SVAJ
1. Xác định khoảng
cách giữa vòng tròn
cơ sở tới biên dạng
cam (chuyển vị của
cần) tương ứng với
các góc thay đổi từ
0° đến 360°
Xây dựng đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước
3. Đồ thị SVAJ
2. Chuyển các khoảng chuyển vị của cần vừa đo được lên một
hệ trục tọa độ tương ứng với các góc (0° – 360°) → s(
θ
)
Góc cam
Xây dựng đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước
3. Đồ thị SVAJ
3. Đường cong biểu diễn chuyển vị của cần tương ứng với các góc quay
của cam (0° – 360°) được gọi là đồ thị chuyển vị của cần (s)
• Giá trị s nhỏ nhất luôn bằng 0
• Không có giá trị s nào âm
Góc quay của cam
Xây dựng đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước
3. Đồ thị SVAJ
4. Quá trình thiết kế cam
Yêu cầu thiết kế
Hàm S, V, A và J
Đồ thị SVAJ
Kích thước cam
Biên dạng cam
5. Các bài toán vấn đề thiết kế cam
Bài toán thiết kế 1: Thiết kế biên dạng cam tương ứng
với các khoảng dừng cho trước của cần:
• Cho trước yêu cầu về vị trí điểm đầu và điểm cuối của cần
• Người thiết kế được phép tự do lựa chọn chuyển động
của cần từ điểm đầu đến điểm cuối
Bài toán thiết kế 2: Thiết kế cam theo quy luật chuyển
động cho trước của cần:
• Người thiết kế không được tùy ý lựa chọn chuyển động
của cần mà phải tuân theo quy luật chuyển động cho
trước của cần
Bài toán:Thiết kế một cơ cấu cam để điều khiển hành trình của
mũi khoan
RDRD:
Đi xa-dừng-về gần-dừng
• Các điều kiện của quá trình khoan:
tổng thời gian làm việc 20s.
- Vị trí ban đầu: A
- Tiến mũi khoan xuống: 25 mm
trong 5 s. B-C
-Dừng: 5s để hoàn thiện lỗ
khoan.C-D
- Rút mũi khoan: 25 mm trong 5s.
D-A
- Dừng: Chờ gia công chi tiết tiếp
theo. A-B 5s
6. Bài toán thiết kế 1
Thiết kế biên dạng cam tương ứng với các khoảng dừng cho
trước của cần
RDRD:
Đi xa-dừng-về gần-dừng
Góc quay θ của cam (độ)
Chuyển vị
Dừng
Dừng
Đi xa ? Về gần ?
6. Bài toán thiết kế 1
Xác định đồ thị chuyển vị S:
Đường thẳng
s=k
θ
+b
Chuyển vị của cần
Đồ thị S
Lựa chọn quy luật đi xa-về gần của cần là chuyển động tuyến tính
6. Bài toán thiết kế 1
Các bước nhảy
Tiến tới vô cùng
Đồ thị a
Đồ thị v
Đồ thị s
Gia tốc của cần
Chuyển vị của cần
Vận tốc của cần
6. Bài toán thiết kế 1
