Bài giảng nguyên lý máy bài 2 ts phạm minh hải

Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 0Bài giảng Nguyên lý máy TS.. Phạm Minh Hải Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn Google site : tsphamminhhaibkhn Bài 2 Phâ

Trang 1

Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 0

Bài giảng Nguyên lý máy

TS Phạm Minh Hải

Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn

Google site : tsphamminhhaibkhn

Bài 2

Phân tích động học

cơ cấu phẳng toàn khớp thấp

Nội dung

• Phân tích động học cơ cấu phẳng toàn khớp

thấp

• Tổng hợp cơ cấu 4 khâu

2

2.1 Phân tích động học

a) Bài toán vị trí

• Biến thiên vị trí của các khâu bị dẫn

• Quỹ đạo của điểm làm việc

• Không gian hoạt động của cơ cấu -> thiết kế vỏ máy

b) Bài toán vận tốc

• Biến thiên vận tốc của các khâu bị dẫn

• Vận tốc của điểm làm việc

c) Bài toán gia tốc

• Biến thiên gia tốc của các khâu bị dẫn

• Gia tốc của điểm làm việc

Dữ kiện:

- Lược đồ và kích thước động học của cơ cấu

- Quy luật chuyển động của các khâu dẫn

Trang 2

2.1.1 Bài toán vị trí

a) Một số khái niệm

– Họa đồ cơ cấu là hình biểu diễn vị trí của cơ cấu

ứng với một vị trí xác định của khâu dẫn

– Họa đồ chuyển vị là tập hợp của họa đồ cơ cấu

ứng với các vị trí khác nhau của khâu dẫn

– Chu kỳ động học là góc quay nhỏ nhất của khâu

dẫn để cơ cấu trở về vị trí ban đầu

b) Ví du: Cơ cấu 4 khâu bản lề

– Phương pháp giải tích – Phương pháp họa đồ (vẽ) (tự đọc sách)

cos +cos =cos + cos

sin + sin =sin + sin

và là các ẩn số

Hệ phương trình đại số phi tuyến A

B

C

D

ϕ1

ϕ2

ϕ3

l1

l2

l3

l4

b) Phương pháp tính toán

– Phương pháp giải tích

cos +cos =cos + cos

và là các ẩn số

Hệ phương trình

đại số phi tuyến

Pp gần đúng(*):

- Cung chia đôi

- Dây cung

- Tiếp tuyến (Newton-Raphson)

Pp chính xác cho cc Hạng 2 (**)

Lệnh “fzero” trong Matlab sử dụng kết hợp 2 phương pháp Cung chia đôi và Dây cung

(*) Đinh văn Phong, Phương pháp số trong cơ học, 1999

(**) Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm, Nguyên lý máy, 2000

2.1.2 Bài toán vận tốc/gia tốc

a) Phương pháp tính toán

– Phương pháp giải tích – Phương pháp họa đồ véc tơ (vẽ) – Phương pháp Tâm quay (vận tốc) tức thời

Trang 3

b) Ví dụ: cơ cấu 4 khâu bản lề / Phương pháp giải tích

cos +cos =cos + cos

− sin sin

cos −cos

= sin

−cos

Phương trình vị trí

Phương trình vận tốc

− sin sin

cos −cos

= sin

−cos + cos

sin + cos

sin − cos

sin Phương trình gia tốc

Đạo hàm Phương trình vị trí theo thời gian:

c) Ví dụ: cơ cấu 4 khâu bản lề / Phương pháp họa đồ véc-tơ

P

đã biết

+ = + =

chỉ biết PHƯƠNG

• Hai điểm A, B thuộc cùng một khâu

v r = v r + v r

BA

v r

là vận tốc tương đối của

B đối với A

BA

v r

⊥ BA, chiều thuận theo ω

v =ωl

là gia tốc tương đối của B đối với A

gia tốc tương đối pháp tuyến, hướng B -> A;

BA

a r

n BA

a r

2

n

a = ω ⋅ l

n t

B A BA A BA BA

a r = a r + a r = a r + a r + a r

gia tốc tương đối tiếp tuyến,

t BA

a r

t

a = ε l

⊥ BA, chiều thuận theo ε

i k B B i k

r

v r = v r + v r

vận tốc tương đối của

phương c/đ tương đối

B B i k

r

v r

a r = a r + a r + a r

gia tốc Cô-ri-ô-lít trong chuyển

gia tốc trong chuyển động

2

k

a r = ω r × v r

i k

r

B B

a r

i k

k

B B

a r

• Hai điểm B1và B2thuộc 2 khâu khác nhau

Trang 4

Một số vấn đề chính

• Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá

• Hệ số về nhanh

• Góc truyền động

• Thiết kế quỹ đạo

12

2.2 Tổng động học cơ cấu 4 khâu phẳng

• Xét cơ cấu 4 khâu bản lề:

Tìm điều kiện để khâu 1 có thể quay toàn vòng

1

2 3

4 A

C

B

D

1

2 3

4 A

C

B

D

Miền với tới của B2 (nhóm k2,k3)

2.2 Tổng hợp động học cơ cấu 4 khâu phẳng

2.2.1 Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá

− ≥ −

+ ≤ +

• Định lý Grashof: nếu lmin+ lmax≤ ∑ li

min 1 2 4 3 max

l = l < l < l < l = l

khâu 1 quay toàn vòng

Khâu 3 là cần lắc

khâu 1 quay toàn vòng Khâu 2, 4 là cần lắc

Khâu 2, 4 quay toàn vòng

1

2

3

4

A

C

B

D 1

2 3

4 A

C

B

D 1

2 3

4 A

C

B

D

2.2.1 Điều kiện quay toàn vòng của khâu nối giá

sẽ tồn tại khâu quay toàn vòng

(i: các khâu còn lại)

Ví dụ:

• Góc lắc của khâu 3:

1

2 3 4 A

Cd B

D

Bd

Bv

Cv

ϕd

Ψ

ω1

o

360

ϕ + ϕ =

180 180

o d o v

K ϕ ϕ

+ Ψ

− Ψ

C DC

1 2

2 1

d v

AC l l

= +

= −

• Hệ số về nhanh

2.2.2 Hệ số về nhanh

Trang 5

2.2.3 Thiết kế quỹ đạo

Cơ cấu WATT

(James Watt)

được dùng trong ô-tô

2.2.4 Góc truyền động

Góc truyền động càng lớn, hiệu suất truyền động càng cao

A

B

C

D

ϕ1

ϕ2

ϕ3

l1

l2

l3

l4

Định dạng
Số trang	5
Dung lượng	304,54 KB