Tải bản đầy đủ

Chương 3 cơ cấu cam

CHƯƠNG III. CƠ CẤU CAM
3.1 Đại Cương
1.Định nghĩa
Xét cơ cấu có lược đồ như hình 9.1 khâu 1 là một đĩa
(không tròn) có thể quay quanh tâm A, thanh 2 có thể trượt
theo một phương cố định và có đầu tiếp xúc với mặt trụ của
khâu 1. Khi khâu 1 quay quanh A thì vị trí tiếp xúc giữa 1 và
2 thay đổi nên khâu 2 tịnh tiến . Qui luật chuyển động tịnh
tiến của khâu 2 phụ thuộc vào hình dáng bề mặt tiếp xúc
(giữa 1 và 2) trên khâu 2.
Khâu dẫn 1 được gọi là cam, khâu bị dẫn 2 được gọi là
cần. Bề mặt tiếp xúc giữa cam và cần trên cam được gọi là
biên dạng cam.
Như vậy một cách tổng quát có thể định nghĩa: Cơ cấu
cam là cơ cấu có khâu bị dẫn được nối với khâu dẫn bằng khớp cao và có chuyển động đi
về (có thể liên tục hay gián đoạn) theo qui luật nhất định; qui luật này phụ thuộc vào biên
dạng cam.
2.Phân loại cơ cấu cam
Cơ cấu cam được phân ra hai loại lớn: có cấu cam phẳng và cơ cấu cam không gian.
a) Cơ cấu cam phẳng
Cơ cấu cam trên hình 9.2 đều là những cơ cấu cam phẳng. Cơ cấu cam phẳng có thể

phân ra nhiều loại nhỏ theo nhiều quan điểm khác nhau:
- Theo chuyển động của khâu dẫn 1, ta có cam quay như trên hình 9.2 a, b, c, d, e, f,
i; cam tịnh tiến như trên các hình 9.2 g, h.
- Theo chuyển động của cần 2 ta có: cần tịnh tiến như trên các hình a, b, c, g, h; cần
quay (hay lắc) như trên hình d, e, f và cần chuyển động song phẳng như hình i.
- Theo hình dạng đáy cần (chỗ tiếp xúc với cam) ta có các loại: cần đáy nhọn ở các
hình a, d, g; cần đáy con lăn ở hình b, e, h, i; cần đáy bằng ở các hình c, f.


- Theo mặt tiếp xúc giữa cam và đầu cần ta có: mặt làm việc của cam là mặt trụ ngoài
như tất cả các cơ cấu cam trên hình 9.2, mặt trụ trong như hình a và cả hai mặt trụ ngoài
và trong (rãnh) như hình b trên hình 9.3


b) Cơ cấu cam không gian
Trên hình 9.4, các cam 1 quay làm cho cần 2 tịnh tiến như hình a, b và cần 2 lắc như
hình c. Trong mỗi cơ cấu ở hình 9.4, các khâu 1, 2 chuyển động trong 2 mặt phẳng không
song song với nhau.

Trong phạm vi giáo trình này, chỉ xét cơ cấu cam phẳng có khâu dẫn quay hoặc tịnh
tiến.
3.2Phân Tích Động Học Cơ Cấu Cam
1. Cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn
Cho trước có cấu cam (hình dạng, kích thước động các khâu xác định) cần lắc đáy
nhọn như hình 9.5a; khâu dẫn quay đều với vận tốc góc ω1. Xác định qui luật biến đổi vị
trí của cần.
Qui luật chuyển vị


Vị trí cần 2 được xác định bằng góc ψ tính từ vị trí cố định AC. Ban đầu cam và cần
tiếp xúc tại điểm B0, vị trí cần được xác định bằng góc ψ0.

Vấn đề được gải quyết khi ta xác định được góc ψi của cần ứng với góc quay φi của cam.
a) Phương pháp chuyển động thực:
Trên biên dạng cam ta lấy điểm Bi. Khi cam quay, quĩ đạo của điểm Bi là cung tròn
tâm A bán kính lABi và cần 2 quay quanh điểm C nên quĩ đạo của đầu cần là cung tròn
tâm C, bán kính là chiều dài l của cần. Giao điểm B’i của hai quĩ đạo cho ta vị trí tiếp xúc
của Bi trên cam với đầu cân. Vị trí của cần lúc này là:

ψi = 


ACB1' 


'

φ
B
AB
=
ứng với góc quay của cam i
1
i

CBi' được xác định bằng góc

(9.1)

Với nhiều điểm Bi (i= 1, 2,…,n) lấy trên khắp biên dạng cam ta có nhiều giá trị ψi ứng
với nhiều giá trị φi được xác định theo (9.1) và từ đó có thể dựng đồ thị vị trí ψ của cần
theo góc quay φ của cam – Đồ thị này thể hiện trên hình 9.5b.
Phương pháp trên có sự phiền phức:
-

Ở từng vị trí Bi, sau khi xác định B’i ta phải đo góc ψi và φi.


Khi lấy điểm Bi ta không khống chế góc φi nên mỗi góc quay φi ta đều phải tính

-

và đo độ dài biểu diễn trên trục φ trên hình 9.5b
Để tránh bớt phiền phức trên, ta có thể tiến hành phân tích bằng phương pháp khác.
b) Phương pháp đổi giá:
Ta biết rằng vị trí tương đối giữa cần và giá (AC) không đổi trong hai trường hợp:
* Cam quay quanh A theo chiều ω1, giá đứng yên.
* Cam đứng yên, giá quay quanh A ngược chiều ω1.
Cho nên ta có thể tiến hành phân tích theo hình 9.6 như sau:
Vẽ vòng tròn tâm A, bán kính lAC (Đây là quĩ đạo của điểm C trong chuyển

-

động của giá quanh A).
Chia vòng tròn ra nhiều phần và đánh dấu thứ tự theo chiều ngược ω1 bằng các

-

điểm C1 (i=1, 2,…, n).
-

Cung tròn tâm Ci, bán kính l cắt biên dạng cam (về phía ngược chiều ω1) tại

điểm Bi – Đây là vị trí tiếp xúc giữa cam và đầu cần –Như vậy ta có vị trí cần (tính từ giá)

ACi Bi 
được xác định bằng góc ψi = 

 
φ
CAC
=
i
i

ứng với góc quay của cam

(9.2)

Rõ ràng ở cách này ta không cần đo các góc φi và hoàn toàn chủ động chọn các giá trị
φi theo ý muốn.


Với các cặp giá trị theo (9.2) ta cũng có được đồ thị biểu diễn sự thay đổi vị trí ψ của
cần theo góc quay φ của cam như trên hình 9.5b.
• Các giai đoạn chuyển động của cần:
Từ đồ thị chuyển vị của cần ta nhận thấy:
- Một chu kỳ chuyển động của cần ứng với một vòng quay (2π) của cam.
- Khi đầu cần tiếp xúc với biên dạng cam là cung tròn có tâm trùng với tâm quay
A thì vị trí cần không đổi – đồ thị ψ(φ) là một đường nằm ngang. Vị trí xa nhất, gần nhất
của cần ứng với khi đầu cần tiếp xúc với cam ở bán kính rmax, rmin.
- Một chu kỳ chuyển động của cần thông thường có bốn giai đoạn: đi xa, đứng ở
xa, về gần, đứng ở gần. Các góc quay của cam ứng với bốn giai đoạn chuyển động này
được gọi là góc định kỳ và ký hiệu: φđi, φxa, φvề, φgần.


• Góc công nghệ:
Về hình dáng hình học, cam được đặc
trưng bằng góc công nghệ. Góc họp bởi hai vector
xác định vị trí hai điểm bất kỳ trên biên dạng cam
tính từ tâm quay A của cam được gọi là góc mặt
cam giữa hai điểm đó. Ví dụ trên hình 9.7, γ là góc
mặt cam giữa hai điểm M, N trên biên dạng cam –
Để chuyển động của cần có bốn giai đoạn: đi xa, ở
xa, về gần và ở gần thì biên dạng của cam gồm 4
đoạn cong khác nhau được giới hạn bởi các điểm K, L, P, Q trên hình 9.7. Các góc mặt
cam ứng với các điểm K, L, P, Q được gọi là góc công nghệ và ký hiệu : γđi, γxa, γvề, γgần.
Như vậy góc công nghệ là góc mặt cam ứng với các giai đoạn chuyển động của cần hay
nói cách khác: các góc công nghệ γđi, γxa, γvề, γgần là các góc xác định cung tiếp xác giữa
cam và đầu cần trong quá trình cam quay các góc định kỳ tương ứng φđi, φxa, φvề, φgần.
Trên hình 9.8 diễn tả khi cam quay góc φđi thì mặt cam và đầu cần tiếp xúc trong cung
KL được xác định bởi góc γđi.

' = φđi ≠ γđi = LAK

Rõ ràng LAL
Các góc công nghệ γđi, γxa, γvề, γgần chỉ phụ thuộc vào hình dáng hình học của biên
dạng cam (mà không phụ thuộc vào vị trí tương đối giữa cam và cần) – nghĩa là sau khi
chế tạo xong cam, các góc này không đổi. Vậy góc công nghệ đặc trưng cho hình dáng
biên dạng cam. Ngược lại, góc định kỳ không những phụ thuộc vào biên dạng cam mà
còn phụ thuộc vị trí tương đối giữa cam và cần cũng như phụ thuộc vào chiều dài cần ( rõ
ràng trên hình 9.8 nếu thay đổi chiều dài đoạn AC hoặc thay đổi chiều dài l của cần hay
thay đổi cả hai thì điểm L’ thay đổi nên φđi thay đổi).


2.Cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn
Cho trước cơ cấu cam (hình dáng hình học của cam và vị trí tương đói với cần), khâu
dẫn quay đều với vận tốc góc ω1; xác định các qui luật chuyển động của cần.
Các nội dung và phương pháp tương ứng giống như cơ cấu cam cần lắc đáy nhọn mà
người đọc (trên cơ sở nắm chắc phần trên) có thể tự thực hiện. Ở đây chỉ trình bày vắn tắt
cách xác định đồ thị chuyển vị s(φ) bằng hai phương pháp:
a) Phương pháp chuyển động thực
Xét cơ cấu cam cần đẩy đáy nhọn trên hình 9.9. chuyển vị của cần 2 được xác định
bằng độ dịch chuyển s của đầu cần tính từ tâm cam. Đầu tiên cam chưa quay, cam và cần
tiếp xúc tại B0, vị trí cần được xác định bằng so. Cần xác định vị trí si ứng với góc quay φi
của cam:
Lấy một điểm Bi trên biên dạng cam. Khi cam quay, quĩ đạo của điểm Bi là cung
tròn tâm A, bán kính lABi, quĩ đạo của đầu cần là phương trượt của cần. Hai quĩ đạo giao
nhau tại B’I là vị trí đầu cần tiếp xúc với Bi trên biên dạng cam. Như vậy :


'
Cam đã quay một góc φi = B
i ABi 

Và vị trí cần tương ứng là si = E0 Bi' 

(9.3)


Với nhiều điểm Bi (i=1,2,…, n) trên khắp biên dạng cam, ta có nhiều cặp giá trị theo
(9.3) để vẽ đồ thị s(φ).
b) Phương pháp đổi giá
Vẽ vòng tròn tâm sai như hình 9.10 vòng
tròn có tâm là tâm quay A của cam, bán kính là
khoảng cách từ tâm A đến phương trượt của cần.
Chia vòng tròn ra nhiều phần và đánh dấu thứ tự
theo ngược chiều ω1 bằng các điểm Ei
(i=1,2,…,n). Từ Ei vẽ tiếp tuyến với vòng tròn
tâm sai. Các tiếp tuyến này cắt biên dạng cam (về
phía ngược ω1) tại các điểm Bi cho ta vị trí đầu
cần tiếp xúc với biên dạng cam khi giá quay
ngược chiều ω1 (cam đứng yên).
Vậy ta có:
Vị trí của cần si = Ei Bi 


ứng với góc của cam φi = E
0 AEi 


(9.4)



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×