Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 2 - ĐH Giao thông Vận Tải

Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 2 Phân tích động học cơ cấu cung cấp cho người học những kiến thức như: Mục đích, nội dung và phương pháp phân tích động học cơ cấu; Bài toán vị trí và quỹ đạo; Các phương pháp cơ bản xác định vận tốc và gia tốc; Phân tích động học bằng phương pháp đồ giải;....Mời các bạn cùng tham khảo!

ƯỜ ễ Ậ Ả

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THễNG VẬN TẢI

Khoa Cơ Khớ-Bộ mụn Kỹ thuật mỏy

-&&&&& -NGUYấN Lí MÁY

CHƯƠNG II Phân tích động học cơ cấu

II Phân tích động học cơ cấu

2.1 Mục đích, nội dung vμ phương pháp ụ , ộ g p g p p

„ Mục đích:

„ Nghiên cứu chuyển động của cơ cấu khi biết trước lược đồ cơ

cấu kích thước của các khâu vμ quy luật chuyển động của (các) cấu, kích thước của các khâu vμ quy luật chuyển động của (các) khâu dẫn

„ Nội dung: Gồm 3 bμi toán cơ bản sau:

„ Bμi toán vị trí: Xác định vị trí khâu vμ quỹ đạo các điểm đặc

II Phân tích động học cơ cấu

„ Phương pháp

„ Phương pháp đồ giải (hoạ đồ giải tích): Lập các phương trỡnh

vector vận tốc vμ gia tốc của cơ cấu rồi giải các phương trỡnh đó bằng phương pháp hoạ đồ.

Phương pháp nμy có ưu điểm lμ đơn giản vμ trực quan nhưng nhược điểm lμ độ chính xác không cao, khó áp dụng cho các cơ cấu loại cao.

„ Phương pháp giải tích: Lập các phương trỡnh toán học biểu thị quan hệ hμm số giữa các đại lượng đã biết vμ các đại lượng cần tỡm.

Ngμy nay do sự phát triển của máy tính nên phương pháp nμy ngμy cμng được ưa chuộng.

II Phân tích động học cơ cấu 2.2 Bμi toán vị trí vμ quỹ đạo ị q ỹ ạ

„ Bμi toán vị trí:

„ Xét một cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng (loại 2) để biết cách vẽ hoạ ộ p g ( ạ ) ạ

đồ vị trí của cơ cấu Giả sử biết kích thước các khâu vμ vị trí của khâu dẫn 1 được cho bởi góc ϕ1.

„ Chọn tỷ lệ xích hoạ đồ

XY l

XY mm

μ = ⎛ ⎜ ⎞ ⎟

Trong đó: lXY lμ chiều dμi thực của đoạn XY (m),

XY lμ chiều dμi biểu thị trên hoạ đồ cơ cấu (mm)

Để giải bμi toán nμy, ta chỉ cần xác định

một loạt hoạ đồ vị trí nối tiếp nhau trong

phạm vi 1 chu kỳ động học của cơ cấu

II Phân tích động học cơ cấu

2.3 Các phương trỡnh cơ bản xác định vận tốc vμ p g ị ậ gia tốc

ƒ Khâu chuyển động tịnh tiến y g

II Phân tích động học cơ cấu

a A A

„ Chiều: theo chiều quay của ω

Gia tốc pháp của điểm A có

ƒ Chiều: theo chiều của ε

A v

BAv

a r

2 2

II Phân tích động học cơ cấu

„ Quan hệ vận tốc, gia tốc 2 điểm thuộc 2 khâu tạo thμnh khớp

trượt vμ trùng nhau tức thời

Xét 2 điểm B1 vμ B2 thuộc 2 khâu tạo thμnh khớp trượt trùng nhau tức thời tại

thời điểm đang xét Chuyển động của B gồm 2 chuyển động: chuyển động theo

cùng với B1 vμ chuyển động tương đối đối với B1

Vận tốc điểm B2 được xác định như sau:

1

ω = ω2

B B v x

uuur uur uuuur uuuur ω = 1 ω2 x

k B

II Phân tích động học cơ cấu 2.4 Phân tích động học bằng phương pháp đồ giải ộ g ọ g p g p p g

II Phân tích động học cơ cấu

Khi cơ cấu chuyển động, vị trí của các khâu luôn thay đổi nh−ng ở mỗi thời điểm,

vị trí của chúng hoμn toμn xác định

Xét cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng (loại 2)

31

D

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.1 Bμi toán vị trí

Điểm C do cách dựng hỡnh nên có 2 vị trí.

Để tỡm vị trí thực của nó, ta phải dựa vμo

tính liên tục khi chuyển động của các khâu

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán vận tốc

Xác định vận tốc của C, E trên khâu 2 vμ ω2, ω3, trong

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán vận tốc

C E

Dựng hoạ đồ vận tốc với

1

B v

e F

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán vận tốc

C E

e F

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán vận tốc

Từ hoạ đồ vận tốc trên ta có được các kết luận sau:

điểm b, c, đều biểu thị vận tốc tuyệt

đối của các điểm B, C, trên cơ cấu.

e F

f

1

vận tốc tương đối giữa các điểm (chú

bcuur

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán vận tốc

E

Định lý đồng dạng thuận:

Hinh nối các ngọn vector biểu thỡ vận tốc

tuyệt đối của các điểm thuộc cùng một khâu

của hoạ đồ vận tốc đồng dạng thuận với hỡnh

nối các điểm cùng tên tương ứng trên hoạ đồ

Nếu biết 2 điểm thuộc cùng 1 khâu thỡ vận

tốc của điểm thứ 3 trên khâu đó bao giờ cũng

xác định được nhờ định lý nμy

VD

Xác định vận tốc của điểm F trên đoạn BC:

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán vận tốc

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán GIA tốc

Xác định gia tốc của C, E trên khâu 2 vμ ε 2, ε 3, trong

ω1

n CD c

ω1

n CD c

F

ω1

n CD c

ω1

n CD c

F

ω1

n CD c

ω1

n CD c

Từ hoạ đồ gia tốc ta có đ−ợc các kết luận sau:

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.2 Bμi toán GIA tốc

n EC

Định lý đồng dạng thuận:

Hỡnh nối các điểm thuộc cùng một khâu đồng

d th ậ với hỡnh nối các ngọn vector gia

dạng thuận với hỡnh nối các ngọn vector gia

tốc (tuyệt đối) của các điểm đó trên hoạ đồ

II Phân tích động học cơ cấu

Xác định vận tốc và gia tốc của điểm D trên khâu 3 vμ ω3, ε3 của cơ cấu

culít Cho trước các kích thước của cơ cấu vμ ω1 = const = 1 (1/s).

ViÕt l¹i hÖ pt trªn d−íi d¹ng c¸c

2

B B3v

II Phân tích động học cơ cấu 2.4.4 Một số ví dụ khác

B B

v

2 3

b3d // BC

2 3

B B

II Phân tích động học cơ cấu

Xác định vị trí

Xác định vận tốc vμ gia tốc