Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 8: Cơ cấu cam - Trương Quang Trường

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
NGUYÊN LÝ MÁY 
GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG 
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ 
TRƯỜNG 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 8 
CѪ CẤU CAM 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 3 - 
I. ĐẠI CƯƠNG 
Cѫ cҩu cam lƠ cѫ cҩu khӟp loҥi cao, có khҧ nĕng thực hiện được những 
chuyển đӝng có chu kỳ phức tҥp của khơu bị dẫn vӟi đӝ chính xác cao. 
Khâu dẫn của cơ cấu được gọi là cam, còn khâu bị dẫn được gọi là cần. 
 + AB là kích thước động của khâu 1, AB thay đổi trong quá trình làm việc. 
 + Khớp cao giữa khâu 1 và khâu 2 là B. 
1. Khái niệm 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 4 - 
I. ĐẠI CƯƠNG 
2. Phân loҥi 
- Cơ cấu cam phẳng: các 
khâu chuyển động của một 
mặt phẳng hay trong các mặt 
phẳng song song nhau 
+ Theo chuyển động của 
cam: cam quay, cam tịnh tiến 
.. 
+ Theo chuyển động của 
cần: lắc, tịnh tiến, chuyển 
động song phẳng 
+ Theo dạng đáy của cần: 
bằng, nhọn, con lĕn, biên 
dạng bất kỳ 
h)
f)e)d)
c)b)a)
B
1
2 C
AA
C2
1
B
2
B
C
2
B
C
111
111
C
B
A
2
1 1
A
1
A
C
B
A
2
1
C
B
A
2
11
2
A
B
C
g)
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 5 - 
I. ĐẠI CƯƠNG 
2. Phân loҥi 
- Cơ cấu cam không gian: các 
khâu chuyển động trong các 
mặt phẳng không song song 
nhau 
2
1
2
12
1
c)b)a)
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 6 - 
I. ĐẠI CƯƠNG 
3. Nӝi dung nghiên cứu 
- Hai bài toán cơ bản về cơ cấu cam 
+ Bài toán phân tích: cho trước cơ cấu cam 
  xác định quy luật chuyển động của cần 
+ Bài toán tổng hợp: cho trước quy luật chuyển động của cần 
  xác định hình dạng, kích thước  của cam 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
II. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU CAM 
1. Thông số hình học của cam 
- 7 - 
- Bán kính vectơ lớn nhất Rmax và bán kính vectơ nhỏ nhất Rmin. 
- Các góc công nghệ: là góc được xác định trên biên dạng cam ứng với các cung 
làm việc khác nhau của biên dạng này. Có 4 góc công nghệ: 
 + Góc công nghệ đi xa đ: ứng với giai đoạn cần đi xa tâm cam. 
 + Góc công nghệ đứng xa x: ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí xa tâm cam nhất. 
 + Góc công nghệ về gần v: ứng với giai đoạn cần về gần tâm cam. 
 + Góc công nghệ đứng gần g: ứng với giai đoạn cần đứng yên ở vị trí gần tâm cam nhất. 
Để cần chuyển động qua lại, tối thiểu trên biên dạng cam phải có 2 góc đ, v. 
d
d
B'm
Bo C
b)
1
2
A
Bm
1H
d
d
B'mBm
C
Bo
A
2
1
1
a)
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- Đối với cơ cấu cam cần tịnh tiến đầu nhọn : 
 + Độ lệch tâm e = AH (Khi e = 0 tức là khi phương trượt BC đi qua tâm A, 
ta có cơ cấu cam cần tịnh tiến chính tâm). 
- Đối với cam cần lắc đầu nhọn: + Khoảng cách tâm cam – tâm cần lAC. 
 + Chiều dài cần lBC. 
- Các góc định kỳ là góc quay của cam ứng với các giai đoạn chuyển động khác 
nhau của cần. 
- 8 - 
II. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU CAM 
2. Thông số đӝng học của cam 
d
d
B'm
Bo C
b)
1
2
A
Bm
1H
d
d
B'mBm
C
Bo
A
2
1
1
a)
+ Góc định kỳ đi xa đ + Góc định kỳ đứng xa x + Góc định kỳ về gần v + Góc định kỳ đứng gần g 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 9 - 
II. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CƠ CẤU CAM 
3. Thông số lực học của cam 

n
n
nVB2
VB2 
n
F
P
N
1
1
A
B
C
1A
2
1
CB
a) b)
Góc áp lực đầu cần: N = P.VB2.cos(+) 
: Góc áp lực đầu cần 
: Góc ma sát giữa cam và cần 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 
- 10 - 
1. Cam cần đầu nhọn 
a) Cam cần tịnh tiến đầu nhọn 
Lập đồ thị chuyển vị 
d
s2
s1
gvxd

s


s1
2
B'2
Bo
1
0
O
B2
1
B1
B'1
Ho
H1
Phương pháp trực tiếp 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 
- 11 - 
1. Cam cần đầu nhọn 
a) Cam cần tịnh tiến đầu nhọn 
Lập đồ thị chuyển vị Phương pháp đổi chuyển động (đổi giá) 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 12 - 
III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 
1. Cam cần đầu nhọn 
a) Cam cần tịnh tiến đầu nhọn 
Phương pháp đồ thị phân tích 
động học cơ cấu cam cần tịnh 
tiến 
c)
b)
a)
gvdx
0121086642
H2
H'
H
H1
a()
v()
0
t
t
0 
0
t
S
1
ds ds d
v( t ) v( ).
dt d dt
    
2
1
12
dd s dv( t ) dv( )
a( t ) ( . v( ). )
dt dt dt dt
     
1
2
1 1
const
dv( ) d
a( t ) . a( ).
d dt
 
      
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 13 - 
III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 
1. Cam cần đầu nhọn 
b) Cam cần quay đầu nhọn 




 
2
B'2
Bo
C
a)
1
2
O
B2
1
B1
B'1
1
C1
1 2 

O
b)
01
max
1 
O2
m
O2
3
O2
2
1
O2
m



Bm
B2
O2
B1
1
B3
O1
Bo

a)


d
d)(2 122 ).()(  tvà 


d
d )()( 22  2122 ).()(  tvà 
Lập đồ thị chuyển vị: 
+ Phương pháp trực tiếp 
+ Phương pháp đổi chuyển động 
Phân tích động học: 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 14 - 
III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 
2. Cam cần đầu bằng 
B7
B6
B5
B4
B3
B2
B1
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
B0
I0
x6
x7
x0=x8
x1
x2
x3
x4
87654321
1
O 0

s
x5
Lập đồ thị chuyển vị: 
+ Phương pháp trực tiếp 
+ Phương pháp đổi chuyển động 
Phân tích động học (tương tự cam cần đầu nhọn) 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 15 - 
III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU CAM 
3. Cam cần đầu con lĕn 
Thực hiện tương tự cam cần đầu nhọn 
 Biên dạng lý thuyết 
Vẽ các vòng tròn = đường kính con lĕn 
 Biên dạng thực 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
IV. PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU CAM 
- 16 - 
'


Mc
c
h
M
F R
P
N
VB2
t
t
C
n
A
B
1
n
Mục đích xác định khả nĕng làm việc của cơ cấu cam dưới tác dụng của tải trọng 
- Điều kiện cân bằng lực: 
P.h – R. c – Mc = 0 
- Lực tác dụng lên cần cam: 
+ Lực đẩy của cam t/d lên cần: P 
+ Momen cản t/d lên cần: MC + Phản lực từ giá t/d lên cần: R 
BC
c
l
MP )].'sin()[cos(  Với h = lBC.cos( + ) và R = P 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
V. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ 
- 17 - 
1. Lập đồ thị chuyển vị, đồ thị vận tốc và đồ thị gia tốc của cần cam 
2. Xác định tâm quay của cam (tổng hợp động lực học) 
3. Xác định biên dạng cam (tổng hợp động lực học) 
 Nếu là cam cần đáy con lĕn 
- Vẽ biên dạng cam lý thuyết 
- Xác định bán kính con lĕn 
- Xác định biên dạng cam thực tế 
TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM 
(Xem trong giáo trình) 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
VI. TỔNG HỢP CƠ CẤU CAM 
- 18 - 
(Xem trong giáo trình) 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ 
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
VII. BҦO TOÀN KHӞP CAO TRONG CѪ CҨU CAM 
- 19 -