Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 7: Cơ cấu nhiều thanh - Trương Quang Trường

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
NGUYÊN LÝ MÁY 
GV: ThS. TRɈƠNG QUANG TRɈỜNG 
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ 
TRɈỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 2 - 
Nguyên Lý Máy 
Chưѫng 7 
CѪ CẤU NHIỀU THANH 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
NỘI DUNG 
I. ĐẠI CѬѪNG 
II. CѪ CҨU 4 KHỂU BҦN Lӄ VÀ CÁC BIӂN THӆ 
III. ĐẶC ĐIӆM ĐỘNG HỌC CӪA CѪ CҨU 4 KHỂU 
BҦN Lӄ 
IV. ĐẶC ĐIӆM ĐỘNG HỌC CӪA CÁC BIӂN THӆ 
V. GÓC ÁP LỰC 
VI. ӬNG DӨNG CӪA CѪ CҨU NHIӄU THANH 
- 3 - 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 4 - 
I. ĐẠI CɈƠNG 
- So với các loại cơ cấu khác, cơ cấu nhiều thanh có những đặc điểm sau: lâu 
mòn, tuổi thọ cao, khả nĕng truyền lực lớn; có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo và lắp 
ráp; dễ dàng thay đổi kích thước động; khó thiết kế cơ cấu theo 1 quy luật chuyển 
động cho trước. 
- Trong cơ cấu nhiều thanh, cѫ cҩu 4 khâu bҧn lӅ là cơ cấu thường gặp và điển 
hình nhất. Cơ cấu 4 khâu bản lề là cơ cấu gồm có 4 khâu nối với nhau bằng các 
khớp quay (còn gọi là khớp bản lề). 
Trong đó: 
+ Khâu cố định gọi là giá: khâu 4. 
+ Khâu đối diện khâu cố định gọi là thanh 
truyền có chuyển động song phẳng: khâu 2. 
+ Hai khâu còn lại, nếu quay được toàn vòng 
gọi là tay quay, nếu không quay được toàn 
vòng gọi là cần lắc. 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 5 - 
I. ĐẠI CɈƠNG 
- Ѭu điӇm 
 + Thành phần tiếp xúc là mặt nên áp suất tiếp 
xúc nhỏ  bền mòn và khả nĕng truyền lực cao 
 + Chế tạo đơn giản và công nghệ gia công 
khớp thấp tương đối hoàn hảo  chế tạo và lắp 
ráp dễ đạt độ chính xác cao 
 + Không cần các biện pháp bảo toàn như ở 
khớp cao 
 + Dễ dàng thay đổi kích thước động của cơ cấu 
bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa các bản 
lề. Việc này khó thực hiện ở các cơ cấu với khớp 
cao 
- Nhɉͣc điʀm 
 + Việc thiết kế các cơ cấu này theo những điều 
kiện cho trước rất khó  khó thực hiện chính xác 
bất kỳ qui luật chuyển động cho trước nào 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THɿ 
- 6 - 
- Được dùng nhiều trong thực tế 
 + khâu 1 quay, khâu 3 quay: cơ cấu hình bình hành  
 + khâu 1 quay, khâu 3 lắc: cơ cấu ba-tĕng máy dệt  
 + khâu 1 lắc, khâu 3 quay: cơ cấu bàn đạp máy may  
 + khâu 1 lắc, khâu 3 lắc: cơ cấu đo vải  
1. Cѫ cҩu bốn khơu bҧn lӅ (four bar linkage) 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 7 - 
II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THɿ 
2. Các biӃn thӇ cӫa cѫ cҩu bốn khơu bҧn lӅ 
- Xét cơ cấu 4 khâu bản lề, cho khớp D lùi ra  theo phương  AD 
 cѫ cҩu tay quay - con trѭӧt 
Cơ cấu tay quay - con trượt lệch tâm 
Cơ cấu tay quay - co trượt chính tâm 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 8 - 
II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THɿ 
2. Các biӃn thӇ cӫa cѫ cҩu bốn khơu bҧn lӅ 
- Từ cơ cấu tay quay – con trượt chính tâm, đổi giá  cѫ cҩu cu-lic 
Đổi khâu 2 làm giá  cơ cấu xy-lanh quay 
 (cu-lic lắc) 
- Đổi khâu 1 làm giá  cơ cấu cu-lic 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 9 - 
II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THɿ 
2. Các biӃn thӇ cӫa cѫ cҩu bốn khơu bҧn lӅ 
- Từ cơ cấu cu-lic, cho khớp B lùi ra  theo phương của giá 1 
  cѫ cҩu tang 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 10 - 
II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THɿ 
2. Các biӃn thӇ cӫa cѫ cҩu bốn khơu bҧn lӅ 
- Từ cơ cấu cu-lic, cho khớp A lùi ra  theo phương của giá 1  cѫ cҩu sin 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 11 - 
II. CƠ CẤU 4 KHÂU BẢN LỀ VÀ CÁC BIẾN THɿ 
2. Các biӃn thӇ cӫa cѫ cҩu bốn khơu bҧn lӅ 
- Từ cơ cấu sin, đổi khâu 4 làm giá  cѫ cҩu ellipse 
- Từ cơ cấu sin, đổi khâu 2 làm giá  cѫ cҩu Oldham 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 12 - 
III. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 
1. Tỉ số truyӅn 
1
13
3
i  
là tỉ số truyền giữa khâu dẫn và khâu bị dẫn của cơ cấu 
13
13 13
13 13
13
1
13
3
P
AP DP
P AP
DB
V
l l PDi V l PA
l
   
- Định lý Kennedy: Trong cơ cấu 4 khâu bản lề, tâm quay tức thời trong 
chuyển động tương đối giữa hai khâu đối diện là giao điểm giữa hai đường tâm 
của hai khâu còn lại 
Công thức trên được phát biểu dưới 
dạng định lý sau 
Định lý Willis: Trong cơ cấu 4 khâu 
bản lề, đường thanh truyền chia đường 
giá ra làm hai phần tỉ lệ nghịch với 
vận tốc góc của hai khâu nối giá 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 13 - 
1. Tỉ số truyӅn 
1
13
3
PDi
PA
 
13P 13 10 :i   3
13P 13 10 :i   3
- Đặc điểm động học cơ cấu 4 khâu bản lề 
 + Tỉ số truyền là một đại lượng biến thiên phụ thuộc vị trí cơ cấu 
chia ngoài đọan AD  cùng chiều 
chia trong đọan AD  ngược chiều 
III. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 14 - 
III. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 
1. Tỉ số truyӅn 
13P A
1
13 13
3
1P i  
- Đặc điểm động học cơ cấu 4 khâu bản lề 
+ Khi tay quay AB và thanh truyền BC duỗi thẳng hay dập nhau, tức 
 khâu 3 đang ở vị trí biên và chuẩn bị đổi chiều quay 
+ Nếu AB=CD, AD=BC: cơ cấu hình bình hành 
 khâu dẫn và khâu bị dẫn quay cùng chiều và cùng vận tốc 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 15 - 
III. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 
2. Hệ số nĕng suҩt 
lv
ck
lv ck 
1
1
_ _ _
/ 180
/ 180
lv lv lv
ck ck ckchu ky lam viec
tk
t
    
   
   
1
-Hệ số nĕng suất là tỉ số giữa thời gian làm việc và thời gian chạy không trong 
một chu kỳ làm việc của cơ cấu 
-Hệ số nĕng suất dùng đánh giá mức độ làm việc của cơ cấu 
- Khâu dẫn có hai hành trình 
+ hành trình đi ứng với góc 
+ hành trình về ứng với góc 
+ thông thường 
- Xét cơ cấu 4 khâu bản lề như hình, nếu 
chọn hành trình đi là hành trình làm việc, 
hành trình về là hành trình chạy không 
- Hệ số nĕng suất phụ thuộc + kết cấu của cơ cấu 
 + chiều quay của khâu dẫn 
+ chiều công nghệ của khâu bị dẫn 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 16 - 
III. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 
3. ĐiӅu kiện quay toƠn vòng cӫa khơu nối giá 
   
     
1 1
1 2 3 2 3
,
, ,
B O A l
B O D l l O D l l

   
   1 2B B 
2 3 4 1
2 3 4 1
l l l l
l l l l
       
- Điều kiện quay toàn vòng của khâu 1 + Tháo khớp B  xét quỹ tích 
B1 và B2 
+ Khâu 1 quay toàn vòng 
 Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá: khâu nối giá quay được toàn vòng 
khi và chỉ khi quỹ tích của nó nằm trong miền với của thanh truyền kề của nó 
-Điều kiện quay toàn vòng của khâu 3  tương tự ????? 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
IV. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THɿ 
- 17 - 
/1 /3
1
1
13
1
P P
PA c
c PA
V V
l V
i
V l

 
  


0
0
180
180
k  


   1 2
1 2
1 2
1 2
B B
l e l
l e l
l e l

      
- Hệ số nĕng suất 
- Điều kiện khâu 1 quay toàn vòng 
l1
l2 l2
l2
e C
B
A
x x
lv
ck

ck
lv
B2
C2 C1
B1
A
e
P
xx
v3
3
2
1

D
A
B
C
Hc
a)
b)
c)
1. Cѫ cҩu tay quay – con trѭӧt 
- Tỷ số truyền 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 18 - 
IV. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THɿ 
2. Cѫ cҩu cu-lic 
1
/1 /3 1 3 13
3
PD
P P PA PD
PA
lV V l l i
l
       
0
0
180
180
k  


1 4l l
1 4
1
13
3
2 onstPD
PA
l l
li c
l

    
- Tỉ số truyền; 
- Hệ số nĕng suất 
- Điều kiện quay toàn vòng 
+ Khâu 1 
 khâu 1 luôn quay được toàn vòng 
+ Khâu 3  ? 
Để khâu 3 quay toàn vòng, 
Khi 
D
1
B
3
2
A



lv
ck
B2
D
B1
A


P
A
3
2

B
C
1
D
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 19 - 
IV. ĐẶC ĐIɿM ĐỘNG HỌC CỦA CÁC BIẾN THɿ 
3. Cѫ cҩu sin 
 D AD xx  1
/1 /3 1 3 13
3
1
P P PA c
PA
V V l V V i
l
       
- Tỉ số truyền: Tâm quay tức thời của khâu 1 và 3 là giao điểm của BC và AD 
- Hệ số nĕng suất: k = 1 
- Điều kiện quay toàn vòng: Khâu 1 luôn quay được toàn vòng 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
V. GÓC ÁP LỰC 
- 20 - 

VC
3
2
1 
D
C
B
4A
P
VC
3
21
A
C
B
P
Góc áp lực là góc hợp gởi vectơ lực tác dụng và vectơ vận 
tốc của điểm đặt lực 
CN P.V P.V .cos  
- Góc  phản ánh tác dụng gây ra chuyển động của lực 
- Góc  càng lớn thì NP càng nhỏ 
-  = 90o  NP = 0 (vị trí biên) 
P

2
1


VC1
P
A
B1
C1D
C2
B2
P VC2

VC1
C1
C2 O


VC2
P 2B2 B1
1
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
VI. ỨNG DͤNG CỦA CƠ CẤU NHIỀU THANH 
- 21 - 
5 4 3
2
1
E C
D
B
A
5
6 4
Vs
1 2
3
c)
b)
a)
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 22 -