›
›

Giáo trình Nguyên lí máy - Bài 2: Phân tích động học cơ cấu

pdf 33 trang huongle 9330
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Nguyên lí máy - Bài 2: Phân tích động học cơ cấu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_nguyen_li_may_bai_2_phan_tich_dong_hoc_co_cau.pdf

Nội dung text: Giáo trình Nguyên lí máy - Bài 2: Phân tích động học cơ cấu

  1. Bài 2 Phân tích động học cơ cấu
  2. Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang Yêu cầu . Hành trình H Đầu bào chuyển Dao . Hệ số năng suất động tịnh tiến qua lại . Lực cắt tác dụng Phôi lên dao . Số chu trình/đơn Bàn gá vị thời gian phôi Động cơ Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 4
  3. Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang Lựa chọn cấu trúc cơ cấu truyền động Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 6
  4. Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang Hình dung về chuyển động của cơ cấu với cấu trúc được chọn Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 7
  5. Vấn đề đặt ra  Hành trình đầu dao bào?  Không gian làm việc của các khâu => thiết kế vỏ máy?  Vận tốc cắt của đầu dao?  Khâu nối với động cơ có quay được toàn vòng?  Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 8
  6. Tại sao phải phân tích động học?  Bài toán vị trí: Tính quỹ đạo của điểm làm việc Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 9
  7. Tại sao phải phân tích động học?  Bài toán vị trí: Xét ví dụ máy xúc Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 10
  8. Tại sao phải phân tích động học?  Bài toán vị trí: Xét ví dụ robot công nghiệp Kuka Không gian làm việc của robot Kuka 6 BTD Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 11
  9. Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang Thiết kế nguyên lý máy Thiết kế chi tiết máy Phân tích động học, lực, động lực học Chọn LOẠI cơ cấu, kích thước động học Nguyên lý Công nghệ làm việc chế tạo Vật liệu Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 12
  10. Phân tích động học Thiết kế kết cấu các chi tiết . Cơ cấu (cấu Đặc điểm máy (khớp, trúc/kích thước) chuyển động khâu) . Quy luật chuyển của các khâu động (mong bị dẫn muốn) của khâu Phân tích lực dẫn Phân tích động lực học Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 13
  11. Nội dung của phân tích động học Dữ kiện: . Cấu trúc động học + kích thước động học . biến thiên vị trí, vận tốc, gia tốc của khâu dẫn 1. 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 2. Bài toán vận tốc • Biến thiên vận tốc của các khâu bị dẫn • Vận tốc của điểm làm việc 3. Bài toán gia tốc • Biến thiên gia tốc của các khâu bị dẫn • Gia tốc của điểm làm việc Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 14
  12. 1. Bài toán vị trí 1.2. 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 Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 19
  13. 1. Bài toán vị trí 1.3. Họa đồ cơ cấu  Lấy ví dụ máy bào ngang  Cho trước  Lược đồ cơ cấu  Kích thước các khâu (đã tính được ở bước trước)  Một vị trí xác định của khâu dẫn j1  Tìm  Họa đồ cơ cấu Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 20
  14. 1. Bài toán vị trí 1.3. Họa đồ cơ cấu  Lưu ý: Bài toán dựng hình cần dùng một tỷ lệ xích 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 휇 = 푙 Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛  Các bước thực hiện  Dựng phương xx, từ kích thước a xác định vị trí giá AC  Từ lAB và j1 xác định vị trí khâu dẫn AB và thanh lắc CD  Từ lDE vị trí D tìm vị trí E: ED  DExx ,  Dựng đầu bào (khâu 6) Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 21
  15. 1. Bài toán vị trí 1.4. Họa đồ chuyển vị Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 22
  16. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.1. Quan hệ vận tốc và gia tốc giữa các điểm  Hai điểm A, B thuộc cùng một khâu nt aB a A a BA a A a BA a BA vvvBABA aBA là gia tốc tương đối của B đối với A vBA là vận tốc tương đối của n gia tốc tương đối pháp tuyến, B quanh A aBA n 2 hướng B -> A; al  v  BA, chiều thuận theo  BAAB BA t gia tốc tương đối tiếp tuyến, vl  aBA BA AB  BA, chiều thuận theo  t alBA  AB Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 25
  17. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.1. Quan hệ vận tốc và gia tốc giữa các điểm  Hai điểm B1, B2 thuộc cùng hai khâu trùng nhau tức thời kr r aBBBBBB a a a vvvBB i k i k i k ikB B ik a r gia tốc trong chuyển động BBik tương đối của Bk và Bi r vận tốc tương đối của v B đối với B ; // với k gia tốc Cô-ri-ô-lít trong chuyển BBik i k a BBik phương trượt tương đối động tương đối của Bk và Bi avk 2 BBBBi k i k Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 26
  18. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa  Cho cơ cấu máy bào ngang tại vị trí đang xét có  Vị trí khâu dẫn j1 = 0 (nằm ngang)  Vận tốc góc khâu dẫn 1 = const  Kích thước động các khâu: lAC, lAB, lBC, lCD, lDE  Yêu cầu  Tính vận tốc của B3 và vận tốc góc khâu 3: 3  Tính gia tốc của B3 và gia tốc góc khâu 3: 3  Tính vận tốc và gia tốc cho điểm D, E và vận tốc góc khâu 5 Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 27
  19. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 /푠 휇 = 푣 Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛  Phương trình liên hệ vận tốc (A1 ← B1 ← B2 ← B3 → C3) vv ; vvv ; vvv ; BB21BBB323 B 2 BCB333 C 3 v v v v CBC3 3 3 B2 B32B vl ? B1 1 AB ? 0 //CB  CB AB;  1 Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 28
  20. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 /푠 휇 = 푣 Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛 v BC33  Vận tốc góc khâu 3:  3 → vlDCD 3 lBC  Để tính vận tốc cho điểm E và vận tốc góc khâu 5 ta viết phương trình liên hệ vận tốc: (F4 ← F6 ← E6 ← E5 → D5) Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 29
  21. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 /푠 휇 = 푣 Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛  PT liên hệ vận tốc (F4 ← F6 ← E6 ← E5 → D5) vvvvv ; vvv ; EEFFF56646 4 F EDE555 D5 v v v v FFFDED4 6 4 5 5 5 ? ? 0 Đã biết //EF  DE Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 30
  22. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 /푠 휇 = 푣 Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛 v ED55  Vận tốc góc khâu 5: 5 lDE  Chiều quay? Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 31
  23. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa – Tính gia tốc 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 /푠2 휇 = Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛  Phương trình liên hệ gia tốc: (A1 ← B1 ← B2 ← B3 → C3) aa a nt a aakr CB33 CB 33 C3 B2 B3 BB 23 B 2 2 2 2 v 3 lCB 1 lAB 3 BB32 ? ? 0  CB //CB  CB //AB //CB BC BA Theo  và v 3 BB32 Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 32
  24. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Ví dụ minh họa – Tính gia tốc 𝑖á 푡 ị 푡ℎậ푡 /푠2 휇 = Đ표ạ푛 𝑖ể 𝑖ễ푛 at BC33  Gia tốc góc khâu 3: 3 lBC  Chiều quay?  Tính gia tốc điểm E và gia tốc góc khâu 5, cách làm tương tự! Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 33
  25. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Nguyên tắc  Chia cơ cấu thành khâu dẫn và các nhóm Át-xua  Giải cho các nhóm từ gần khâu dẫn đến xa khâu dẫn. Vì sao?  Viết phương trình liên hệ vận tốc, gia tốc của điểm cần tính với điểm đã biết vận tốc gia tốc  Điểm thuộc khâu dẫn  Điểm thuộc giá  Điểm đã tính được ở bước trước Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 34
  26. 2. Bài toán vận tốc và gia tốc 2.2. Nguyên tắc – Ví dụ tiếp  Trình tự tính toán vận tốc và gia tốc cho các điểm B, C, E, F? Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 35
  27. Bài tập Cho cơ cấu có lược đồ như hình vẽ, có lAB = lBC = 0,1 (m), khâu dẫn quay đều với 1=10 (rad/s). Tại vị 0 trí đang xét j1=60 . Vẽ hoạ đồ vận tốc, gia tốc. Tính 휔3, 3? Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 36
  28. Bài tập Cho cơ cấu có lược đồ như hình vẽ với lBC = 2lAB = 2lCD = 0,2 (m) , lAD=0,1 (m) , S2B = S2C , S3C = S3D, 1 = 10 (1/s). Tại thời điểm đang 0 xét j1 = 120 . Vẽ hoạ đồ vận tốc và gia tốc. Tính 휔2, 휀3 và vận tốc, gia tốc các điểm 푆2, 푆3? Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 37
  29. 3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh  Xét cơ cấu 4 khâu bản lề C 2 C B 3 2 1 B 3 1 D A 4 D A 4 llll1423 llll1423 Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 38
  30. 3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh  Định lý Grashof: Nếu lllminmax  i (i: các khâu còn lại) thì sẽ tồn tại khâu quay toàn vòng  Ví dụ llllllmin1243max C C C 2 2 2 3 B 3 B B 3 1 1 1 D D A D A 4 4 A 4 khâu 1 quay toàn khâu 1 quay toàn Khâu 2, 4 quay vòng vòng toàn vòng Khâu 3 là cần lắc Khâu 2, 4 là cần lắc Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 39
  31. 3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh  Góc lắc khâu 3  CDCvd Cv  Hệ số về nhanh 2 Cd j 180o  B  3 K d 1 o jd B jv 180  d A 4 D o jj 360 B dv v 1 ACd l12 l ACv l21 l Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 40
  32. 3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh  Cơ cấu culit trong máy bào  Tách khớp quay tại B  Khâu 1 luôn quay toàn vòng  Khâu 3 quay toàn vòng khi ll14  Hệ số về nhanh o jd 180  K o jv 180  Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 41
  33. Hết bài 2