Đáp án đề thi học kỳ II năm học 2014-2015 môn Phân tích thiết kế hệ thống cơ điện tử giúp các bạn sinh viên có thêm tài liệu để củng cố các kiến thức, ôn tập kiểm tra, thi cuối kỳ. Đây là tài liệu bổ ích để các em ôn luyện và kiểm tra kiến thức tốt, chuẩn bị cho kì thi học kì. Mời các em và các quý thầy cô giáo bộ môn tham khảo.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ MÁY
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
-
ĐÁP ÁN ĐỀ THI CUỐI KỲ HK 2/ 2014-2015 Môn: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HT CƠ ĐIỆN TỬ
Mã môn học: 1229450
Thời gian: 60 phút
Được phép sử dụng tài liệu
Câu 1: (3 điểm)
Tính bậc tự do của các cơ cấu sau theo công thức Gruebler - Kutzbach:
Công thức Gruebler – Kutzbach:
m = d*(b-1) – Σ ui
Trong đó:
- m: bậc tự do; d=3,6 (cơ cấu phẳng hoặc không gian);
- b: số khâu của cơ cấu (tính cả khâu cố định);
- ui: số ràng buộc của khớp i
a) m = 1 (1 đ)
b) m = 1 (1 đ)
c) m =-4 (0.5 đ)
d) m=-4 (Theo Gruebler Kutzbach) bậc tự do thật: m = 1 do 2 trục xoay trùng nhau (0.5đ)
Trang 2Câu 2: (7 điểm)
Cho cơ cấu PRP gồm 2 khớp trượt và một khớp quay như hình vẽ
a Thiết lập bảng các thông số của hệ thống theo quy ước Denavit Hatenberg
b Thiết lập các ma trận chuyển đổi thuần nhất T 01 , T 12 và T 23 Xác định tọa độ điểm P trong hệ quy chiếu R0(O0,x 0 ,y 0 ,z 0) Xác định các thông số vị trí khớp (θ 2 , r 3) theo tọa độ điểm P(xP,0,zp)/R0 và r 1 Trình bày phương án điều khiển cơ cấu di chuyển theo một quỹ đạo cho trước của điểm P
01
1
l
T
r
; 12
T
;
23
3
T
r
03
0
0
T
;
/ 3
0 0 0 1
R
03
0
1
Trang 3
2 arctan P
P
;
2
3
P
r
C
Phương án điều khiển quỹ đạo cơ cấu: Thiết lập các tọa độ điểm P trên quỹ đạo và điều
khiển vị trí các khớp θ 2 và r 3 tương ứng theo công thức đã tính ở trên
c Viết ma trận Jacobi của hệ thống tại điểm P trong hệ quy chiếu R1(O1,x 1 ,y 1 ,z 1)
0
0 1
1
0 0 0 0
0 /
1
0 /
z R
R
1
1 1
1
1
0 0 1
/
C
z
r S
r C
R
2 1
1
2 2
0 0 0 0
/
0 /
C z
R
S
R
1
0 /
1
R
P
d Xác định vùng kỳ dị (Singularity) của hệ thống
2 1
detJ P R/ C
→ Cơ cấu nằm trong vùng kỳ dị khi 2
2
Trang 4e Một lực F/R0 = (Fx,0,Fz)/R0 tác động lên cơ cấu tại điểm P (Lưu ý: Vectơ lực F được viết
trong hệ quy chiếu R0(O0,x 0 ,y 0 ,z 0 )) Hãy viết lại vec-tơ lực F trong hệ quy chiếu
R1(O1,x 1 ,y 1 ,z 1), từ đó xác định vec-tơ lực – mômen cần cung cấp tại các khớp của cơ cấu
để cân bằng với lực F
1
0 /
R
Từ đó ta suy ra vectơ các thành phần mô-men và thành phần lực bên ngoài tác động lên hệ thống sẽ là (công thức cho cơ cấu phẳng):
1
0
/
ext
R
Với thành phần mô-men bằng 0
Từ đó ta suy ra độ lớn cần thiết của vectơ lực khớp C của cơ cấu để cân bằng với F là:
1
2
1 3
1 /
0
R
T
ext P