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 [...]... mặt Cam cho trước Góc quay của cam 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 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. .. đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước Motion curve Đồ thị chuyển vị Biên dạng cam 3 Đồ thị SVAJ Xây dựng đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước 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° 3 Đồ thị SVAJ Xây dựng đồ thị chuyển vị của cần từ bề mặt Cam cho trước Góc cam 2 Chuyển các khoảng chuyển vị...2 Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam Đồ thị chuyển động của cơ cấu Cam Motion curve Đồ thị chuyển vị Biên dạng cam 2 Các khái niệm cơ bản về cơ cấu cam 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... 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 ∂2s/ ∂t2 • J: Xung ∂3s/ ∂t3 3 Đồ thị SVAJ ds v= dθ dv a= dθ da j= dθ 3 Đồ thị SVAJ Trong toàn bộ chương này, vận tốc góc của cam được giả thiết là không đổi: θ =... 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 6 Bài toán thiết kế 1 Bài toán:Thiết kế một cơ cấu cam để điều khiển hành trình của mũi khoan • 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... 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 RDRD: Đi xa-dừng-về gần-dừng 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 Chuyển vị Dừng Dừng Đi xa ? Về gần ? Góc quay θ của cam (độ) 6 Bài toán thiết kế 1 Xác định đồ thị chuyển vị S: Chuyển... giữa cam và cần → Áp lực tăng • Bề mặt cam bị mòn nhanh → không được chấp nhận 6 Bài toán thiết kế 1 Định luật cơ bản về thiết kế cam • Các hàm vận tốc, gia tốc phải là những hàm liên tục trong suốt thời gian chuyển động của cam (360°) • Nói cách khác, các đồ thị s, v và a không được có bước nhảy Hệ quả: Giá trị xung phải nằm trong một khoảng giới hạn xác định trong thời gian chuyển động của cam (360°)... động của cần Ví dụ: Thiết kế biên dạng cam Chuyển vị Dừng Dừng Đi xa – Dừng tại 0 khi 0°≤θ≤ 90° – Đi xa h mm khi 90°≤θ≤ 180° – Dừng tại h khi 180°≤θ≤ 270° – Về gần h mm khi 270°≤θ≤ 360° – Vận tốc góc ω = 2π rad/s Về gần Góc quay cam • Mục tiêu thiết kế: Lựa chọn một hàm chuyển động đi xa-về gần phù hợp giữa các giai đoạn dừng dựa trên định luật cơ bản về thiết kế cam 7 Các hàm chuyển động của cần Chuyển... t hoặc góc quay cam Chuyển động điều hòa đơn giản Sin 7 Các hàm chuyển động của cần Chuyển vị theo hàm điều hòa đơn giản trong giai đoạn đi xa • Đạo hàm các cấp của hàm sin là liên tục  πθ h s = 1 - cos  2  β 0 β  πθ  ds hπ = sin   dθ 2 β  β  0 β  πθ  dv hπ 2 = = a cos   dθ 2 β 2  β  0 β • h là hành trình của cần = v • θ là góc quay của cam • β là góc lớn nhất của cam trong giai đoạn... • h là hành trình của cần = v • θ là góc quay của cam • β là góc lớn nhất của cam trong giai đoạn    này (góc định kỳ) • θ/β là một thông số không thứ nguyên, = j  πθ  da −hπ = sin   dθ 2β 3  β  3 ∞ ∞ thay đổi từ 0 đến 1 Góc quay của cam θ 7 Các hàm chuyển động của cần Chuyển vị theo hàm điều hòa đơn giản trong giai đoạn đi xa “Gia tốc” khác 0 ở điểm đầu và cuối Đồ thị chuyển vị và đạo hàm . 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 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. 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