Cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng được dùng rộng rãi nhờ có nhiều đặc tính động học hữu dụng, cấu tạo đơn giản dễ chế tạo, khả năng truyền lực lớn, độ tin cậy cao.
Nhược điểm là khó tạo đặc tính động học đúng với yêu cầu (thua cơ cấu cam) và có lực quán tính thay đổi.
Cơ cấu có hai khâu nối giá. Giá là khâu cố định. Khâu không nối giá gọi là thanh truyền. Thông số quyết định là chiều dài các khâu. Xin nhắc lại định lý về quay hoặc lắc của các khâu (định lý Grashof) để đối chiếu với các ví dụ sẽ đưa:
1. Nếu tổng chiều dài khâu dài nhất và khâu ngắn nhất nhỏ hơn hoặc bằng tổng chiều dài hai khâu còn lại:
1a. Nếu giá (khâu cố định) là khâu kề với khâu có chiều dài lớn nhất:
- Khâu ngắn nhất sẽ là tay quay (quay toàn vòng).
- Khâu nối giá kia sẽ là cần lắc (không thể quay toàn vòng).
1b. Nếu giá là khâu ngắn nhất:
Cả hai khâu nối giá đều là tay quay
1c. Nếu giá là khâu đối diện với khâu ngắn nhất:
Cả hai khâu nối giá đều là cần lắc. Thanh truyền quay được toàn vòng
2. Nếu tổng chiều dài khâu dài nhất và khâu ngắn nhất lớn hơn tổng chiều dài hai khâu còn lại:
Hai khâu nối giá đều là cần lắc. Thanh truyền không thể quay toàn vòng.
Tổ hợp 4 độ dài cho vô số cơ cấu vơid đặc tính động học khác nhau.
Riêng các trường hợp đặc biệt của cơ cấu 4 khâu bản lề là:
Cơ cấu bình hành. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/23...-cau-binh-hanh
Cơ cấu phản bình hành. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/24...phan-binh-hanh
Cơ cấu hình thoi lệch. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/25...hinh-
/URL]
cũng đã tạo nên những họ cơ cấu phong phú.
Dưới đây là các cơ cấu không thuộc loại trên (không có ràng buộc chung về quan hệ chiều dài các khâu).
A. Cơ cấu vạch đoạn thẳng
Các điểm tthuộc thanh truyền vạch ra đủ loại đường, trong đó đoạn thẳng hay được dùng cho mục đích công nghệ.
Hình 1a: Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. Thanh truyền quay toàn vòng, một chu kỳ hoạt động của cơ cấu ứng với 2 vòng quay của nó. Hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/duong-cong-thanh-truyen-co-doan-thang/
Hình 1b: Đường cong thanh truyền có đoạn gần thẳng ngắn, thẳng đứng. Thanh truyền quay toàn vòng, một chu kỳ hoạt động của cơ cấu ứng với 2 vòng quay của nó. Hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/duong-cong-thanh-truyen-co-doan-gan-thang-ngan-thang-dung/
Hình 1c: Cơ cấu 4 khâu Trêbisep.
Chiều dài thanh truyền: a. Chiều dài hai cần lắc: 2,5a. Chiều dài khâu làm giá: 2a
Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. Thanh truyền quay toàn vòng, một chu kỳ hoạt động của cơ cấu ứng với 1 vòng quay của nó. Hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-4-khau-trebisep/
Hình 1d: Cơ cấu 4 khâu Robert.
Chiều dài thanh truyền: a. Chiều dài hai cần lắc: lớn hơn hoặc bằng 1,2a. Chiều dài khâu làm giá: 2a
Đường cong thanh truyền màu xanh có đoạn thẳng. Không khâu nào có thể quay toàn vòng.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/roberts-four-bar-l
/
Hình 2a: Cơ cấu vẽ chữ D. Đường cong thanh truyền có hai đoạn thẳng gần vuông góc nhau. 1 tay quay 1 cần lắc. Cơ cấu được dùng để dịch chuyển phim nhựa theo đường thẳng trong máy chiếu phim. Đầu nhọn của thanh truyền ăn với lỗ của phim khi cần dịch chuyển.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-ve-chu-d/
Hình 2b: Cơ cấu 4 khâu Hoekens. Kích thước: chiều dài tay quay a, khoảng cách 2 ổ cố định 2a, chiều dài trên các khâu còn lại 2,5a. Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. 1 tay quay 1 cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-4-khau-hoekens/
Hình 2c: Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. Không có khâu quay toàn vòng.
Một di chuyển nhỏ của cần lắc màu cam làm đầu nhọn của thanh truyền vạch đoạn thẳng dài. Điều này được dùng trong máy ghi dao động.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/duong-cong-thanh-truyen-co-doan-thang-2/
Hình 2d: Cần cẩu dùng cơ cấu 4 khâu. Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng nằm ngang được dùng để di chuyển hàng trong cần cẩu. Cơ cấu có 2 cần lắc, thanh truyền có thể quay toàn vòng..
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/can-cau-dung-co-cau-4-khau/
Hinh 3a: cơ cấu vạch đường thẳng Watt. Chiều dài của hai tay quay bằng d. Chiều dài của thanh truyền bằng c. Khoảng cách hai ổ quay cố định theo phương thẳng đứng bằng c, theo phương ngang bằng 2d. Điểm giữa của thanh truyền vạch đường số 8 có đoạn thẳng dài khoảng 3c/2. Không khâu nào có thể quay toàn vòng.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-vach-duong-thang-watt/
Cơ cấu hình 3a được dùng cho bánh xe tàu hỏa (hình 3b). Ổ trục bánh xe lắp trên thanh truyền nối hai tay quay màu vàng. Ổ bánh xe có thể di chuyển theo phương thẳng đứng mà không cần sống trượt
B. Các cơ cấu khác
Hinh 3c: nếu tính bậc tự do w cho cơ cấu này sẽ thấy cơ cấu không thể chuyển động vì w = 0 (4 khâu và 6 khớp loại 5). Tuy vậy nó vẫn chạy được, khâu màu cam tịnh tiến.
Chiều dài khâu màu hồng : a = 30 mm
Chiều dài hai khâu màu xanh: 2,6 a = 78 mm
Chiều dài khâu màu cam: 2 a = 60 mm
Cơ cấu chạy được trong phàn vi lắc +/- 30 độ quanh phương ngang và khe hở giữa khâu màu cam và sống trượt không dưới 0,044 mm. Lưc tác động lên sống trượt hầu như bằng không.
Cơ cấu được suy ra từ cơ cấu hình 1c.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/tchebicheffs-four-bar-l[MEDIA=youtube]nkag-3b[/MEDIA]/
Hình 4a: Cơ cấu chuyển phôi. Hai cơ cấu 4 khâu được nối với nhau bằng thanh chuyển phôi màu xanh. Thanh này có chuyển động tịnh tiến theo đường cong thanh truyền hình quả trứng (đường màu xanh ngọc) của cơ cấu 4 khâu. Thanh màu vàng dùng để nối hai tay quay màu cam tạo nên cơ cấu bình hành. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-chuyen-phoi/
Hình 4b: Cơ cấu lật phôi. Hai cơ cấu 4 khâu có tay quay liền nhau. Hai cần lắc được thiết kế phối hợp nhau làm nhiệm vụ lật phôi. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-lat-phoi/
Hình 4c: Cơ cấu quay phôi. Phôi màu cam lắp trên thanh truyền (dài 50). Thanh màu xanh (dài 140) quay 90 độ làm phôi quay 180 độ.Thanh màu xanh ngọc dài 120. Khoảng cách giữa hai ổ quay cố định: 50. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-quay-phoi/
Hình 5a: Cơ cấu cắt phôi dải đang chuyển động với vận tốc cao. Dao dưới lắp ở cần lắc. Dao trên lắp ở thanh truyền. Khi vào cắt, vận tốc hai dao xấp xỉ vận tốc của phôi, không cản trở chuyển động của phôi. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-cat-phoi-[MEDIA=youtube]a-dang[/MEDIA]-chuyen-dong-voi-van-toc-cao/
Hình 5b: Cơ cấu đánh máy chữ. Hai cơ cấu 4 khâu nối tiếp nhau. Nhờ vậy vận tốc đầu mang chữ rất cao, tăng động năng cho cú gõ, dù lực gõ có nhẹ. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-danh-may-chu/
Hình 5c: Cơ cấu dẫn động máu khâu, biến chuyển động lắc do chân đạp thành chuyển động quay toàn vòng. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-dan-dong-mau-khau/
Hình 5d: Cơ cấu chuyển hướng quạt. Hai cần lắc của cơ cấu 4 khâu là thanh màu hồng và thân màu vàng nhạt của rô to quạt. Thanh truyền là tay quay gắn với bánh răng màu vàng. Đây là trường hợp ít gặp, khi khâu dẫn không nối với giá cố định. Mô hình có tỷ số truyền nhỏ hơn thực tế để dễ thấy nguyên lý hoạt động. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-chuyen-huong-quat/
Nhược điểm là khó tạo đặc tính động học đúng với yêu cầu (thua cơ cấu cam) và có lực quán tính thay đổi.
Cơ cấu có hai khâu nối giá. Giá là khâu cố định. Khâu không nối giá gọi là thanh truyền. Thông số quyết định là chiều dài các khâu. Xin nhắc lại định lý về quay hoặc lắc của các khâu (định lý Grashof) để đối chiếu với các ví dụ sẽ đưa:
1. Nếu tổng chiều dài khâu dài nhất và khâu ngắn nhất nhỏ hơn hoặc bằng tổng chiều dài hai khâu còn lại:
1a. Nếu giá (khâu cố định) là khâu kề với khâu có chiều dài lớn nhất:
- Khâu ngắn nhất sẽ là tay quay (quay toàn vòng).
- Khâu nối giá kia sẽ là cần lắc (không thể quay toàn vòng).
1b. Nếu giá là khâu ngắn nhất:
Cả hai khâu nối giá đều là tay quay
1c. Nếu giá là khâu đối diện với khâu ngắn nhất:
Cả hai khâu nối giá đều là cần lắc. Thanh truyền quay được toàn vòng
2. Nếu tổng chiều dài khâu dài nhất và khâu ngắn nhất lớn hơn tổng chiều dài hai khâu còn lại:
Hai khâu nối giá đều là cần lắc. Thanh truyền không thể quay toàn vòng.
Tổ hợp 4 độ dài cho vô số cơ cấu vơid đặc tính động học khác nhau.
Riêng các trường hợp đặc biệt của cơ cấu 4 khâu bản lề là:
Cơ cấu bình hành. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/23...-cau-binh-hanh
Cơ cấu phản bình hành. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/24...phan-binh-hanh
Cơ cấu hình thoi lệch. Xem bài:
http://www.meslab.org/mes/threads/25...hinh-
cũng đã tạo nên những họ cơ cấu phong phú.
Dưới đây là các cơ cấu không thuộc loại trên (không có ràng buộc chung về quan hệ chiều dài các khâu).
A. Cơ cấu vạch đoạn thẳng
Các điểm tthuộc thanh truyền vạch ra đủ loại đường, trong đó đoạn thẳng hay được dùng cho mục đích công nghệ.
Hình 1a: Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. Thanh truyền quay toàn vòng, một chu kỳ hoạt động của cơ cấu ứng với 2 vòng quay của nó. Hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/duong-cong-thanh-truyen-co-doan-thang/
Hình 1b: Đường cong thanh truyền có đoạn gần thẳng ngắn, thẳng đứng. Thanh truyền quay toàn vòng, một chu kỳ hoạt động của cơ cấu ứng với 2 vòng quay của nó. Hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/duong-cong-thanh-truyen-co-doan-gan-thang-ngan-thang-dung/
Hình 1c: Cơ cấu 4 khâu Trêbisep.
Chiều dài thanh truyền: a. Chiều dài hai cần lắc: 2,5a. Chiều dài khâu làm giá: 2a
Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. Thanh truyền quay toàn vòng, một chu kỳ hoạt động của cơ cấu ứng với 1 vòng quay của nó. Hai khâu nối giá đều là cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-4-khau-trebisep/
Hình 1d: Cơ cấu 4 khâu Robert.
Chiều dài thanh truyền: a. Chiều dài hai cần lắc: lớn hơn hoặc bằng 1,2a. Chiều dài khâu làm giá: 2a
Đường cong thanh truyền màu xanh có đoạn thẳng. Không khâu nào có thể quay toàn vòng.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/roberts-four-bar-l
Hình 2a: Cơ cấu vẽ chữ D. Đường cong thanh truyền có hai đoạn thẳng gần vuông góc nhau. 1 tay quay 1 cần lắc. Cơ cấu được dùng để dịch chuyển phim nhựa theo đường thẳng trong máy chiếu phim. Đầu nhọn của thanh truyền ăn với lỗ của phim khi cần dịch chuyển.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-ve-chu-d/
Hình 2b: Cơ cấu 4 khâu Hoekens. Kích thước: chiều dài tay quay a, khoảng cách 2 ổ cố định 2a, chiều dài trên các khâu còn lại 2,5a. Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. 1 tay quay 1 cần lắc.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-4-khau-hoekens/
Hình 2c: Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng. Không có khâu quay toàn vòng.
Một di chuyển nhỏ của cần lắc màu cam làm đầu nhọn của thanh truyền vạch đoạn thẳng dài. Điều này được dùng trong máy ghi dao động.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/duong-cong-thanh-truyen-co-doan-thang-2/
Hình 2d: Cần cẩu dùng cơ cấu 4 khâu. Đường cong thanh truyền có đoạn thẳng nằm ngang được dùng để di chuyển hàng trong cần cẩu. Cơ cấu có 2 cần lắc, thanh truyền có thể quay toàn vòng..
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/can-cau-dung-co-cau-4-khau/
Hinh 3a: cơ cấu vạch đường thẳng Watt. Chiều dài của hai tay quay bằng d. Chiều dài của thanh truyền bằng c. Khoảng cách hai ổ quay cố định theo phương thẳng đứng bằng c, theo phương ngang bằng 2d. Điểm giữa của thanh truyền vạch đường số 8 có đoạn thẳng dài khoảng 3c/2. Không khâu nào có thể quay toàn vòng.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-vach-duong-thang-watt/
Cơ cấu hình 3a được dùng cho bánh xe tàu hỏa (hình 3b). Ổ trục bánh xe lắp trên thanh truyền nối hai tay quay màu vàng. Ổ bánh xe có thể di chuyển theo phương thẳng đứng mà không cần sống trượt
B. Các cơ cấu khác
Hinh 3c: nếu tính bậc tự do w cho cơ cấu này sẽ thấy cơ cấu không thể chuyển động vì w = 0 (4 khâu và 6 khớp loại 5). Tuy vậy nó vẫn chạy được, khâu màu cam tịnh tiến.
Chiều dài khâu màu hồng : a = 30 mm
Chiều dài hai khâu màu xanh: 2,6 a = 78 mm
Chiều dài khâu màu cam: 2 a = 60 mm
Cơ cấu chạy được trong phàn vi lắc +/- 30 độ quanh phương ngang và khe hở giữa khâu màu cam và sống trượt không dưới 0,044 mm. Lưc tác động lên sống trượt hầu như bằng không.
Cơ cấu được suy ra từ cơ cấu hình 1c.
Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/tchebicheffs-four-bar-l[MEDIA=youtube]nkag-3b[/MEDIA]/
Hình 4a: Cơ cấu chuyển phôi. Hai cơ cấu 4 khâu được nối với nhau bằng thanh chuyển phôi màu xanh. Thanh này có chuyển động tịnh tiến theo đường cong thanh truyền hình quả trứng (đường màu xanh ngọc) của cơ cấu 4 khâu. Thanh màu vàng dùng để nối hai tay quay màu cam tạo nên cơ cấu bình hành. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-chuyen-phoi/
Hình 4b: Cơ cấu lật phôi. Hai cơ cấu 4 khâu có tay quay liền nhau. Hai cần lắc được thiết kế phối hợp nhau làm nhiệm vụ lật phôi. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-lat-phoi/
Hình 4c: Cơ cấu quay phôi. Phôi màu cam lắp trên thanh truyền (dài 50). Thanh màu xanh (dài 140) quay 90 độ làm phôi quay 180 độ.Thanh màu xanh ngọc dài 120. Khoảng cách giữa hai ổ quay cố định: 50. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-quay-phoi/
Hình 5a: Cơ cấu cắt phôi dải đang chuyển động với vận tốc cao. Dao dưới lắp ở cần lắc. Dao trên lắp ở thanh truyền. Khi vào cắt, vận tốc hai dao xấp xỉ vận tốc của phôi, không cản trở chuyển động của phôi. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-cat-phoi-[MEDIA=youtube]a-dang[/MEDIA]-chuyen-dong-voi-van-toc-cao/
Hình 5b: Cơ cấu đánh máy chữ. Hai cơ cấu 4 khâu nối tiếp nhau. Nhờ vậy vận tốc đầu mang chữ rất cao, tăng động năng cho cú gõ, dù lực gõ có nhẹ. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-danh-may-chu/
Hình 5c: Cơ cấu dẫn động máu khâu, biến chuyển động lắc do chân đạp thành chuyển động quay toàn vòng. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-dan-dong-mau-khau/
Hình 5d: Cơ cấu chuyển hướng quạt. Hai cần lắc của cơ cấu 4 khâu là thanh màu hồng và thân màu vàng nhạt của rô to quạt. Thanh truyền là tay quay gắn với bánh răng màu vàng. Đây là trường hợp ít gặp, khi khâu dẫn không nối với giá cố định. Mô hình có tỷ số truyền nhỏ hơn thực tế để dễ thấy nguyên lý hoạt động. Xem mô phỏng:
http://meslab.tv/2012/11/co-cau-chuyen-huong-quat/
Last edited by a moderator: