Có thể xem đây là phần minh họa mục Khớp Cardan của giáo trình Nguyên lý máy.
Nó sinh ra từ yêu cầu của một bạn trên Youtube: cần mô phỏng hoạt động của khớp Cardan có thể hiện sự di chuyển tương đối giữa hai ổ trục trong quá trình truyền động.
A. Khớp Cardan đơn
Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục di động (có thể quay được quanh tâm của khớp), hình 1a.
Hình 1b: đồ thị kết quả thử nghiệm.
Đường đỏ: biến đổi góc giữa hai trục theo thời gian: 0 độ … + 45 độ … - 45 độ … 0 độ
Đường xanh: biến đổi vận tốc của trục màu xanh lá theo thời gian.
Mô phỏng cho thấy:
- Khớp Cardan cho phép truyền động giữa hai trục cắt nhau.
- Có thể điều chỉnh góc giữa hai trục ngay cả khi đang truyền động.
- Khi hai trục thẳng hàng: không có dao động vận tốc góc.
- Khi hai trục không thẳng hàng (tạo góc 45 độ): có dao động vận tốc góc (đường xanh).
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/ZQt6cAmsgXQ
B. Khớp Cardan kép, trục vào và trục ra song song (có độ lệch tâm)
Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục có thể tịnh tiến theo phương vuông góc với trục ra màu xanh lá.
Trường hợp 1 (hình 2a): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng tím) song song. Mô phỏng cho thấy:
- Khớp Cardan cho phép truyền động giữa hai trục song song lệch tâm.
- Có thể điều chỉnh góc giữa hai trục ngay cả khi đang truyền động.
- Không có dao động vận tốc góc của trục ra trong mọi trường hợp.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/gBoJT_Pl-RA
Trường hợp 2 (hình 2b): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng tím) không song song, tạo góc 90 độ. Mô phỏng cho thấy:
Có dao động vận tốc góc của trục ra khi hai trục lệch tâm.
Trên đồ thị hình 2c đường xanh thể hiện vận tốc của trục ra.
Từ đây thấy rằng khi lắp hai trục trung gian (vàng, tím) với nhau, cần chú ý để đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của chúng song song nhằm bảo đảm tính đồng tốc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/4CYnLyTsYOA
C. Khớp Cardan kép, trục vào và trục ra cắt nhau, tạo góc A
Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục quay quanh ổ trục cố định nhờ cơ cấu bánh răng hành tinh. Khoảng cách tâm hai khớp quay của cần màu cam bằng khoảng cách tâm hai khớp quay của trục trung gian (vàng tím). Đường tâm khớp quay của cần màu cam đi qua tâm của từng khớp Cardan. Cách bố trí như vậy bảo đảm góc giữa đường tâm trục vào (hoặc trục ra) luôn bằng A/2.
Cơ cấu phản bình hành kép cũng có thể bảo đảm điều này. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/24894-Co-cau-phan-binh-hanh.html
Trường hợp 1 (hình 3a): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng, tím) song song.
Mô phỏng cho thấy:
- Khớp Cardan cho phép truyền động giữa hai trục cắt nhau.
- Có thể điều chỉnh góc giữa hai trục ngay cả khi đang truyền động.
- Không có dao động vận tốc góc của trục ra trong mọi trường hợp.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/cydmR0lX2t8
Trường hợp 2 (hình 3b): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng tím) không song song, tạo góc 90 độ.
Mô phỏng cho thấy:
Có dao động vận tốc góc của trục ra khi hai trục không thẳng hàng.
Trên đồ thị hình 3c đường xanh thể hiện vận tốc của trục ra.
Từ đây thấy rằng khi lắp hai trục trung gian (vàng, tím) với nhau, cần chú ý để đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của chúng song song nhằm bảo đảm tính đồng tốc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/IttUsogU4AQ
D. Khớp Cardan kép, trục vào và trục ra chéo nhau, tạo góc A
Hình 4a: Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục quay quanh ổ trục cố định nhờ cơ cấu bánh răng hành tinh.
Khi trục vào và trục ra đồng phẳng:
- Khoảng cách tâm hai khớp quay của cần màu cam bằng khoảng cách tâm hai khớp quay của trục trung gian (vàng và tím).
- Đường tâm khớp quay của cần màu cam đi qua tâm của từng khớp Cardan.
Cách bố trí như vậy bảo đảm góc giữa đường tâm trục vào (hoặc trục ra) luôn bằng A/2.
Ngoài ra trục ra màu xanh lá có thể di chuyển theo phương thẳng đứng. Hai di chuyển trên làm trục ra và trục vào chéo nhau.
Mô phỏng cho thấy khớp mất tính đồng tốc khi hai trục chéo nhau, kể cả khi lắp trục trung gian (vàng, tím) đúng (đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của chúng song song).
Trên đồ thị hình 4b, đường xanh thể hiện vận tốc trục ra theo thời gian. Phần bên phải ứng với lúc hai trục chéo nhau: có dao động vận tốc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/Qf88nPtm2h4
Nó sinh ra từ yêu cầu của một bạn trên Youtube: cần mô phỏng hoạt động của khớp Cardan có thể hiện sự di chuyển tương đối giữa hai ổ trục trong quá trình truyền động.
A. Khớp Cardan đơn
Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục di động (có thể quay được quanh tâm của khớp), hình 1a.
Hình 1b: đồ thị kết quả thử nghiệm.
Đường đỏ: biến đổi góc giữa hai trục theo thời gian: 0 độ … + 45 độ … - 45 độ … 0 độ
Đường xanh: biến đổi vận tốc của trục màu xanh lá theo thời gian.
Mô phỏng cho thấy:
- Khớp Cardan cho phép truyền động giữa hai trục cắt nhau.
- Có thể điều chỉnh góc giữa hai trục ngay cả khi đang truyền động.
- Khi hai trục thẳng hàng: không có dao động vận tốc góc.
- Khi hai trục không thẳng hàng (tạo góc 45 độ): có dao động vận tốc góc (đường xanh).
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/ZQt6cAmsgXQ
B. Khớp Cardan kép, trục vào và trục ra song song (có độ lệch tâm)
Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục có thể tịnh tiến theo phương vuông góc với trục ra màu xanh lá.
Trường hợp 1 (hình 2a): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng tím) song song. Mô phỏng cho thấy:
- Khớp Cardan cho phép truyền động giữa hai trục song song lệch tâm.
- Có thể điều chỉnh góc giữa hai trục ngay cả khi đang truyền động.
- Không có dao động vận tốc góc của trục ra trong mọi trường hợp.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/gBoJT_Pl-RA
Trường hợp 2 (hình 2b): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng tím) không song song, tạo góc 90 độ. Mô phỏng cho thấy:
Có dao động vận tốc góc của trục ra khi hai trục lệch tâm.
Trên đồ thị hình 2c đường xanh thể hiện vận tốc của trục ra.
Từ đây thấy rằng khi lắp hai trục trung gian (vàng, tím) với nhau, cần chú ý để đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của chúng song song nhằm bảo đảm tính đồng tốc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/4CYnLyTsYOA
C. Khớp Cardan kép, trục vào và trục ra cắt nhau, tạo góc A
Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục quay quanh ổ trục cố định nhờ cơ cấu bánh răng hành tinh. Khoảng cách tâm hai khớp quay của cần màu cam bằng khoảng cách tâm hai khớp quay của trục trung gian (vàng tím). Đường tâm khớp quay của cần màu cam đi qua tâm của từng khớp Cardan. Cách bố trí như vậy bảo đảm góc giữa đường tâm trục vào (hoặc trục ra) luôn bằng A/2.
Cơ cấu phản bình hành kép cũng có thể bảo đảm điều này. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/24894-Co-cau-phan-binh-hanh.html
Trường hợp 1 (hình 3a): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng, tím) song song.
Mô phỏng cho thấy:
- Khớp Cardan cho phép truyền động giữa hai trục cắt nhau.
- Có thể điều chỉnh góc giữa hai trục ngay cả khi đang truyền động.
- Không có dao động vận tốc góc của trục ra trong mọi trường hợp.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/cydmR0lX2t8
Trường hợp 2 (hình 3b): đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của trục trung gian (vàng tím) không song song, tạo góc 90 độ.
Mô phỏng cho thấy:
Có dao động vận tốc góc của trục ra khi hai trục không thẳng hàng.
Trên đồ thị hình 3c đường xanh thể hiện vận tốc của trục ra.
Từ đây thấy rằng khi lắp hai trục trung gian (vàng, tím) với nhau, cần chú ý để đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của chúng song song nhằm bảo đảm tính đồng tốc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/IttUsogU4AQ
D. Khớp Cardan kép, trục vào và trục ra chéo nhau, tạo góc A
Hình 4a: Khớp được lắp trên một ổ trục cố định và một ổ trục quay quanh ổ trục cố định nhờ cơ cấu bánh răng hành tinh.
Khi trục vào và trục ra đồng phẳng:
- Khoảng cách tâm hai khớp quay của cần màu cam bằng khoảng cách tâm hai khớp quay của trục trung gian (vàng và tím).
- Đường tâm khớp quay của cần màu cam đi qua tâm của từng khớp Cardan.
Cách bố trí như vậy bảo đảm góc giữa đường tâm trục vào (hoặc trục ra) luôn bằng A/2.
Ngoài ra trục ra màu xanh lá có thể di chuyển theo phương thẳng đứng. Hai di chuyển trên làm trục ra và trục vào chéo nhau.
Mô phỏng cho thấy khớp mất tính đồng tốc khi hai trục chéo nhau, kể cả khi lắp trục trung gian (vàng, tím) đúng (đường tâm hai khớp quay (với khâu chữ thập) của chúng song song).
Trên đồ thị hình 4b, đường xanh thể hiện vận tốc trục ra theo thời gian. Phần bên phải ứng với lúc hai trục chéo nhau: có dao động vận tốc.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/Qf88nPtm2h4