CHƯƠNG I 1. Định nghĩa cơ cấu máy ? 2. Phân loại khớp động ? 3. Trình bày bậc tự do của cơ cấu ? 4.
Trình bày cách thay thế khớp cao bằng khớp thấp ? Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP. Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương II: Động Học Cơ Cấu 11 Chương II : ĐỘNG HỌC CƠ CẤU I. ĐẠI CƯƠNG Phân tích động học cơ cấu là nghiên cứu quy luật chuyển động của cơ cấu khi đã biết trước lược đồ động của cơ cấu và quy luật chuyển động của khâu dẫn. Nội dung - Bài toán vị trí.
- Bài toán vận tốc. - Bài toán gia tốc. Ý nghĩa - Xác định vị trí phối hợp và sử dụng chuyển động của các cơ cấu để hòan thành nhiệm vụ của các máy đặt ra, bố trí không gian, vỏ máy… - Vận tốc và gia tốc là những thông số cần thiết phản ánh chât lượng làm việc của máy 3. Phương pháp - Tùy theo nội dung, yêu cầu của từng bài tóan, ta có thể sử dụng các phương pháp khác nhau: giải tích, đồ thị, họa đồ vector… - Phương pháp đồ thị, phương pháp họa đồ vector.
Ưu điểm: + Đơn giản, cụ thể, dễ nhận biết và kiểm tra. Nhược điểm: + Thiếu chính xác do sai số dựng hình, sai số đọc… + Phương pháp đồ thị, kết quả cho quan hệ giữa một đại lượng động học theo một thông số nhất định thường là khâu dẫn. + Phương pháp họa đồ vector, kết quả không lien tục, chỉ ở các điểm rời rạc. - Phương pháp giải tích Ưu điểm + Cho mối quan hệ giữa các đại lượng bằng biểu thức giải tích, dễ dàng cho việc khảo sát dung máy tính.
+ Độ chính xác cao Nhược điểm + Đối với một số cơ cấu, công thức giải tích rất phức tạp và khó kiểm tra Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP. Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương II: Động Học Cơ Cấu 12 II. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH. Xét cơ cấu tay quay – con trượt lệch tâm có vị trí đang xét như hình vẽ Cho: lAB, lBC, 1 là hằng số và độ lệch tâm e Xác định: xC, C, aC xC l1cos1 l2 cos 2 với 1 1 (t ) 1t ;2 2 (t ) f (1 ) Hình 2.
Cơ cấu tay l1 sin 1 e quay con trượt l1 sin 1 e l2 sin 2 2 arcsin l2 vC vC (t ) l11 (sin 1 cos1 tan 2 ) xC xC 1 xC 1 (t ) 2 cos(1 + 2 ) l1cos 21 a C aC ( t ) l 1 1 cos2 l2 cos3 2 III. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ Xét cơ cấu 4 khâu bản lề có vị trí đang xét như hình vẽ Cho: lAB, lBC, lDA, 1 là hằng số Xác định: 3, 3, 3 Xác định giá trị 3 từ phương pháp vẽ, đo và lập bảng Xây dựng đồ thị 3 3 1 Hình 2. Cơ cấu 4 khâu bản lề Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP. Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương II: Động Học Cơ Cấu 13 Hình 2.
Phương pháp đồ thị IV. PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẰNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP HỌA ĐỒ VECTOR Ôn lại một số kiến thức đại số vector - Định lý liên hệ vận tốc + Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng r r r v B v A v BA + Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng tương đối đối với nhau r r r v A2 v A1 v A2 A1 Hình 2. Định lý vận tốc - Định lý liên hệ gia tốc + Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP. Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương II: Động Học Cơ Cấu 14 Hình 2.
Định lý gia tốc + Hai điểm A1 , A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng tương đối đối với nhau r ur r r rk rr rk // v A2 A1 _ quay _ 900 _ theo _ 1 a A2 a A1 a A2 A1 a A2 A1 a A2 A1 21v A2 A1 Điều kiện để giải một phương trình vector CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG II 1. Trình bày ưu nhược điểm của phương pháp đồ thị, phương pháp họa đồ vector ? 2. Trình bày phương pháp giải tích ? 3. Phân tích động học cơ cấu bằng phương pháp họa đồ vector ? Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP.
Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương IV: Phân tích lực cơ cấu 15 Chương III: PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU I. PHÂN LOẠI LỰC 1. Ngọai lực - Lực cản kỹ thuật - Trọng lượng các khâu - Lực phát động 2. Lực quán tính - Cơ cấu là một hệ thống chuyển động có gia tốc, tức ngọai lực tát động lên cơ cấu không triệt tiêu nhau không thể dung phương pháp tĩnh học để giải - Để giải quyết bài tóan hệ lực không cân bằng dùng nguyên lý D’Alambert - Nếu ngòai những lực tác dụng lên một hệ cơ chuyển động, ta thêm vào đó những lực quán tính và xem chúng như những ngọai lực thì cơ hệ được xem là ở trạng thái cân bằng, khi đó có thể dung phương pháp tĩnh học để phân tích cơ hệ này.
Nội lực - Lực tác dụng lẫn nhau giữa các khâu trong cơ cấu (phản lực lien kết) - Tại mỗi tiếp điểm của thành phần khớp động, phản lực này gồm hai phần + Thành phần áp lực: Vuông góc với phương chuyển động tương đối Tổng các thành phần áp lực trong một khớp áp lực khớp động Hình 3. Nội lực + Thành phần ma sát: Song song với phương chuyển động tương đối Tổng các thành phần ma sát trong một khớp lực ma sát II. ĐIỀU KIỆN TĨNH ĐỊNH - Để tính phản lực khớp động Tách cơ cấu thành các chuỗi động hở, trên đó phản lực ở các khớp chờ là ngọai lực: viết các chương trình lực cho chuỗi - Muốn giải các bài tóan áp lực khớp động Số phương trình lập được = số ẩn chứa trong các chương trình Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP. Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương IV: Phân tích lực cơ cấu 16 Đây là điều kiện tĩnh định của bài tóan Giả sử tách từ cơ cấu ra một chuỗi động n khâu, pk khớp lọai k + Số phương trình lập được: 6n phương trình + Số ẩn chứa trong chuỗi động: Phụ thuộc vào số lượng và loại khớp động Hình 3.
Phản lực khớp động 5 Như vậy, khớp lọai k chứa k ẩn tổng số ẩn trong chuỗi là kPk k 1 Để tính phản lực khớp động tách cơ cấu thành các chuỗi động hở, trên đó phản lực ở các khớp chờ là ngọai lực và viết phương trình lực cho chuỗi Điều kiện để giải được bài tóan Số phương trình lực lập được = số ẩn chứa trong các phương trình 5 5 6n kPk Hay 6n kPk 0 k 1 k 1 - Đối với cơ cấu phẳng điều kiện để giải được bài tóan: 3n - 2p5 - p4 = 0 - Các nhóm tĩnh định thỏa điều kiện trên Để xác định các phản lực khớp động, ta phải tách cơ cấu thành những nhóm tĩnh định và viết phương trình lực cho từng nhóm này III. XÁC ĐỊNH ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG - Các bước xác định áp lực khớp động + Tách nhóm tĩnh định + Tách các khâu trong nhóm tĩnh định Đặt các áp lực khớp động và các ngọai lực lên khâu + Viết các phương trình cân bằng lực cho từng khâu + Giải các phương trình viết cho các khâu thuộc một nhóm tĩnh định Giải cho các nhóm ở xa khâu dẫn trước (ngược lại với bài toán động học) - Với cơ cấu phẳng, một khâu viết được 3 phương trình Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP. Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương IV: Phân tích lực cơ cấu 17 ur F X 0 ur ur F 0 F Y 0 hay _ M OZ 0 M OZ 0 - Các phương trình lực trên có thể được giải bằng các phương pháp đã biết: phương pháp giải tích vector, phương pháp họa đồ vector (đa giác lực) … Ví dụ: Hình 3. Áp lực khớp động Tách nhóm tĩnh định, tách các khâu trong nhóm, đặt lực lên khâu - Viết phương trình lực cho từng khâu trong cùng một nhóm - Giải các phương trình lực của cùng một nhóm IV.
TÍNH LỰC TRÊN KHÂU DẪN 1. Phương pháp phân tích lực Hình 3. Áp lực khớp động M R h Ph M M 0 M R h Ph M A 21 21 1 1 cb 1 cb 21 21 1 1 1 M cb Pcb l 2. Phương pháp di chuyển khả dĩ Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP.
Hồ Chí Minh Nguyên lý - Chi tiết máy Chương IV: Phân tích lực cơ cấu 18 - Môment (lực) cân bằng trên khâu dẫn là moment (lực) cân bằng tất cả các lực (kể cả lực quán tính) tác dụng lên cơ cấu Tổng công suất tức thời của tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu bằng không - Theo nguyên lý di chuyển khả dĩ N P N M 0 N P công suất của lực Pi i i i N M i công suất của môment Mi - Công suất của lực Pi ur ur k ur k N Pi Pi V i V i vận tốc của điểm đặt lực Pi - Công suất của moment Mi uur ur k ur k N uur Mi M ii i vận tốc của khâu chịu tác dụng của moment Mi - Môment (lực) cân bằng trên khâu dẫn uur ur ur ur k uur ur uur M cb 1 P i V i M i i 0 M cb ur ur ur ur k uur ur ur P cb V 1 Pi V i M i i 0 P cb CÂU HỎI ÔN TÂP CHƯƠNG III 1. Trình bày điều kiện tĩnh định ? 2. Xác định áp lực khớp động ? 3. Phân tích lực cho khâu dẫn ? Trường Cao đẳng KT - KT Vinatex TP.