Chương 8
Tổng hợp cơ cấu
Machines and Mechanisms II
Mục tiêu
Sau khi học xong chương này, sinh viên có thể thực hiện
được:
- Thiết kế cơ cấu để thực hiện các chuyển động và yêu cầu
cho trước.
- Thiết kế cơ cấu với một yêu cầu cho trước về hành trình
làm việc của cơ cấu.
Nội dung
1. Giới thiệu
2. Tổng hợp kiểu dáng, số lượng và kích thước
3. Các vị trí chính xác: Chebychev spacing
4. Tổng hợp vị trí của cơ cấu tay quay con trượt
5. Tổng hợp hai vị trí cho trước – Phương pháp vẽ
6. Tổng hợp ba vị trí – Phương pháp vẽ
7. Cơ cấu về nhanh
1. Giới thiệu
• Tổng hợp cơ cấu là cách thức liên kết giữa các khâu với nhau bằng
các khớp động để tạo thành một chuỗi động kín hoặc một vài chuỗi
động kín.
• Mỗi khâu có hai hoặc nhiều các khớp động, và mỗi khớp có số bậc
tự do khác nhau cho phép chuyển động giữa các khâu.
• Một chuỗi động được gọi là cơ cấu nếu các khâu có thể chuyển so
với khâu được chọn làm giá.
• Các cơ cấu cơ khí thường được thiết kế từ một thông số đầu vào và
tạo một thông số đầu ra, thay đổi chuyển động, vận tốc, gia tốc và
vận dụng tỷ số truyền của cơ cấu.
• Leonardo da Vinci (1452, 1519), Codex Madrid I.
• Cuộc cách mạng công nghiệp là thời gì bùng nổ của các cơ cấu: máy

Phương pháp giải tích (không giới thiệu): Cách tiếp cận này thích
hợp cho tính toán tự động. Do cơ cấu được thiết kế và tính toán trên
máy tính, các thông số được biểu diễn thông qua phương trình toán học
vì vậy rất dễ thay đổi thông số để tạo ra giải pháp mới.
1. Giới thiệu
 Phương pháp tổng hợp
2. Tổng hợp kiểu dáng, số lượng và kích thước
• Tổng hợp kích thước: đề cập đến việc xác định chiều dài của các
khâu, đường kính bánh răng, biên dạng cam.
Thiết kế một cơ cấu để đảm bảo chuyển động và lực cho trước.
• Tổng hợp số lượng: Cần bao nhiêu khâu cho cơ cấu? Bao nhiêu
bậc tự do?
• Tổng hợp kiểu dáng: biết trước đặc trưng yêu cầu, loại cơ cấu nào
thì thích hợp? Cơ cấu, bánh răng, cam, truyền động đai và phu ly
hay truyền động xích.
2. Tổng hợp hàm, quỹ đạo và chuyển động
1. Tổng hợp hàm: Liên hệ giữa chuyển động đầu vào với chuyển
động đầu ra
2. Tổng hợp quỹ đạo: Cho trước quỹ đạo của một điểm (trên thanh
truyền) theo một quỹ đạo nhất định.
• Tổng hợp quỹ đạo của điểm với thời gian quy định: Xác định
thời gian xuất hiện của một điểm trên quỹ đạo đó
3. Tổng hợp chuyển động (Motion generation): Cho một đường
để giả định rằng thiết lập một số vị trí và hướng liên tục.
Có 3 vấn đề về tổng hợp:
 Nhược điểm:
• Branch defect : Cơ cấu được tạo ra cần đi qua tất cả các vị trí yêu
cầu tuy nhiên có một số điểm nằm trên cả hai nhánh của đường
cong thanh truyền.
• Order defect: Cơ cấu được tạo ra cần đi qua tất cả các vị trí yêu

Với thử nghiệm đầu tiên, không gian của các khớp chính xác tốt
nhất là Khoảng Chebychev (Chebychev spacing)
Với n khớp năm trong khoảng x
0
≤ x ≤x
n+1
, Chebychev spacing là :
0 1 10
1 1 (2 j 1)
(x x ) (x x )cos =1,2, ,
22 2
j nn
x jn
n
π
++
−
=+− −
Xem ví dụ trang 324
3. Vị trí chính xác: Chebychev spacing
4. Tổng hợp vị trí của cơ cấu tay quau con trượt
• Cơ cấu tay quay con trượt chính tâm: hành trình (B
1
B
2
)=2r
2
, r
3
> r

 Đầu ra thanh lắc– Biết chuyển vị góc của hai vị trí
Ví dụ 2:
4. Tổng hợp hai vị trí–Phương pháp vẽ
1. Vẽ đầu ra O
4
B ở cả hai vị trí biên B
1
và B
2,
hay là góc định vị θ
4
2. Vẽ B
1
B
2
và kéo dài
3. Chọn điểm O
2
trên đường kéo dài B
1
B
2
4. Chia đôi đoạn thẳng B
1
B
2
và vẽ đường tròn
tâm O
2
5. Đặt tên hai điểm giao giữa đường tròn và

1
D
1
và C
2
D
2.
2. Dựng đường thẳng nối C
1
đến C
2
và từ D
1
đến D
2.
3. Chia đôi đường C
1
C
2
; D
1
D
2
và vẽ
đường trung trực của C
1
C
2
và D
1

giao điểm là B
1
và B
2.
5. Làm từ bước 2 đến bước 8 ở
ví dụ 2 để hoàn thành các khâu.
Ví dụ 3:
4. Tổng hợp hai vị trí–Phương pháp vẽ
 Đầu ra thanh lắc – Biết hai vị trí chuyển vị phức tạp
 Đầu ra thanh truyền – Cho hai vị trí phức tạp
Ví dụ 4:
1. Vẽ khâu CD tại hai vị trí đã cho C
1
D
1
và C
2
D
2.
2. Dựng đường nối từ điểm C
1
đến C
2
và
từ D
1
đến D
2.
3. Vẽ đường chia C
1

O
4
là
giá (khâu 1).
7. Kiểm tra điều kiện Grashof, và lặp lại
bước 4 đến 7 nếu không thỏa mãn.
4. Tổng hợp hai vị trí–Phương pháp vẽ
 Thêm chuỗi động để điều khiển chuyển động
Ví dụ 5:
4. Tổng hợp hai vị trí–Phương pháp vẽ
1. Chọn 1 điểm hợp lý trên khâu 2 của
cơ cấu cần thiết kế. Chú ý rằng nằm
trên đường O
2
C
1.
Điểm này gọi là
B
1
.
2. Vẽ hình dạng một khâu tương tự,
nối O
2
và C
2
tới điểm B trong vị trí
thứ 2. Gọi điểm này B
2
. Cung B
1

 Biết vị trí với chuyển vị phức tạp
Ví dụ 6:
5. Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ
1. Vẽ khâu CD ở ba vị trí cho trước C
1
D
1
,
C
2
D
2
, C
3
D
3
2. Vẽ đường nối C
1
với C
2
và C
2
với C
3.
3. Dựng đường vuông góc chung của
C
1
C
2
, C

1
là khâu 3. Đường O
2
O
4
là
khâu 1 (giá).
7.
Kiểm tra điều kiện Grashof. Chú ý rằng
bất kỳ điều kiện Grashof nào cũng có
thể chấp nhận được trong trường hợp
này.
Ví dụ 6:
5. Tổng hợp 3 vị trí – pháp vẽ
 Biết vị trí với chuyển vị phức tạp