Giáo trình Nguyên Lí Máy - Chương 2: Phân tích động học - Trương Quang Trường

Nội dung text: Giáo trình Nguyên Lí Máy - Chương 2: Phân tích động học - Trương Quang Trường

1. NGUYÊN LÝ MÁY GV: ThS. TRƯNG QUANG TRƯỜNG KHOA C KHÍ – CƠNG NGHỆ TRƯỜNG ĐẠI HC NƠNG LÂM TP.HCM
2. Nguyên Lý Máy Chương 2 PHÂN TÍCH ĐNG HỌC Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 2 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
3. I. Ni dung và Ý nghĩa Phân tích động học cơ cấu là nghiên cứu chuyển động của cơ cấu khi cho trước cơ cấu và quy luật chuyển động của khâu dẫn. 1. Ni dung - Bài tốn vị trí - Bài tốn vận tốc - Bài tốn gia tốc 2. Ý nghĩa - Xác định vị trí phối hợp và sử dụng chuyển động của các cơ cấu để hồn thành nhiệm vụ của các máy đặt ra, bố trí khơng gian, vỏ máy - Vận tốc và gia tốc là những thơng số cần thiết phản ánh chất lợng làm việc của máy Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 3 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
4. Phương pháp Tùy theo nội dung, yêu cầu của từng bài tốn, ta cĩ thể sử dụng các phơng pháp khác nhau: giải tích, đồ thị, họa đồ vector Phưng pháp đồ th, phưng pháp họa đồ vector. u điểm + Đơn giản, cụ thể, dễ nhận biết và kiểm tra. Nhợc điểm + Thiếu chính xác do sai số dựng hình, sai số đọc + Phơng pháp đồ thị, kết quả cho quan hệ giữa một đại lợng động học theo một thơng số nhất định thờng là khâu dẫn. + Phơng pháp họa đồ vector, kết quả khơng liên tục, chỉ ở các điểm rời rạc.  Phưng pháp gii tích u điểm + Cho mối quan hệ giữa các đại lợng bằng biểu thức giải tích, dễ dàng cho việc khảo sát dùng máy tính. + Độ chính xác cao Nhợc điểm + Đối với một số cơ cấu, cơng thức giải tích rất phức tạp vàKhoa khĩ Cơ kiểm Khí – Cơng tra Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 4 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
5. II. BÀI TỐN XÁC ĐNH V TRÍ CA C CU (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Tỉ lệ xích (TLX): Giá tr thực K = Chiều dài đoạn biểu diễn (mm) Các giá tr nên chọn ca TLX: 1:1; 1:10; 1:100; 1:1000; 1:10.000 c 1:2; 1:20; 1:200; 1:2000; 1:20.000 1:5; 1:50; 1:500; 1:5000; 1:50.000 Chiều dài thực ( m ) Tỉ lệ xích chiều dài: K K.l l Chiều dài đoạn biểu diễn ( mm ) pv V ( m / s ) K B Tỉ lệ xích vận tốc: Kv v V = p c.K pv b ( mm ) C v v a ( m / s2 ) K B a Tỉ lệ xích gia tốc: Ka pa b' ( mm ) Tỉ lệ xích thời gian, gĩc quay, vận tốc gĩc, gia tốc gĩc, . Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 5 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
6. II. BÀI TỐN XÁC ĐNH V TRÍ CA C CU (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) A3 A2 A4 M 0 A5 A1 2 B3 B1 B 5 B4 B A6 A8 A7 - Chọn TLX Kl - Vẽ vịng trịn (O, OA) - Chia vịng trịn đĩ ra nhiều phần bằng nhau, VD: A1, A2, Ai A8 - Ly Ai lƠm tơm, vẽ vịng trịn (Ai, AB), cắt phưng ngang tại Bi - Tp hợp điểm Bi lƠ quỹ đạo điểm B Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 6 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
7. II. BÀI TỐN XÁC ĐNH V TRÍ CA C CU (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt)  Lu ý cách xác định vị trí 1 điểm  VD: Cho cơ cấu tay quay – con trợt ABCD. Biết lAB = 1m, lBC = 2,5m, lCD = 2m; lAD = 3m và song song phơng ngang. o Cho gĩc quay khâu dẫn AB là 1 = 45 . Vẽ lợc đồ cơ cấu? Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 7 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
8. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết vectơ ur ur ur 1. Cộng vect ABC Vect tổng: Gc = gc vect đầu tiên Ngọn = ngọn vect cui cùng Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 8 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
9. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) ur ur ur Lý thuyết vectơ : ABC Với 2. Hệ phưng trình vect ur ur ur A: vect cần tìm ADE B, D: vect đã biết C, E: vect ch biết phưng Vect cần tìm: B2 = tiên Bn-1 Gc gc vect đầu B1 Ngọn = điểm giao ca hai cùng Bn phưng vect cui A p n C1 C Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ C2 n-1 C Ths. Trương Quang Trường - 9 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
10. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học - Định lý liên hệ vận tốc + Hai điểm A, B khác nhau cùngr thuộc r một r khâu đang chuyển động song phẳng vBA v v BA + Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng tơng đối đối với nhau r r r vAAAA2 v 1 v 2 1 Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 10 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
11. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học - Định lý liên hệ gia tốc + Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng + Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng r ur tơng đối đối với nhau 0 r r r r r k kr / /vAA21 _ quay _ 90 _ theo _1 aAAAAAA2 a1 a 2 1 a 2 1 a AA21 2 v Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 1 AA Ths. Trương Quang Trường - 11 - 21 Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
12. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học a) Khâu chuyển động tnh tiến Vận tốc của tất cả các điểm trên khâu bằng nhau và tiếp tuyến với quỹ đạo, các vectơ gia tốc cĩ cùng độ lớn và song song với nhau Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 12 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
13. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học b) Khâu quay quanh 1 trc c đnh - Vn tc: VAO  .l AO + Độ lớn: VAO  .l AO VAO + Phơng:  OA + Chiều: theo chiều tác dụng của  Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 13 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
14. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học b) Khâu quay quanh 1 trc c đnh nt a aAO a AO - Gia tc: AO + Gia tốc pháp: 2 n 2 VA Độ lớn: aAO  .l AO lAO r t Phơng: OA r n a AO Chiều: A O a AO t + Gia tốc tiếp: aAO  .lAO t Độ lớn: aAO  .l AO Phơng:  OA Chiều: theo chiềuKhoa tác Cơ dụngKhí – Cơng của Nghệ  Ths. Trương Quang Trường - 14 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
15. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học b) Khâu quay quanh 1 trc c đnh Đặc biệt: r Nếu là khâu dẫn Khâu quay đều a A  = const  = ’ = 0 t a AO = 0 n 2 aA = a AO =  .lAO Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 15 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
16. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học c) Khâu chuyển động song phẳng uur uur uuur VVVB A BA uur uur uuur uuur nt aB a A a BA a BA Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 16 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
17. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Lý thuyết động học d) Trùng điểm  Nếu là khớp quay: (khơnguuur làm uur thay đổi vn tc, gia tc) VV uuurAA21 uuur aaAA21  Nếu là khớp trượt: uuur uur uuuuur VVVAAAA2 1 2 1 uuur uuur uuuuur uuuuur Kr aAAAAAA2 a 1 a 2 1 a 2 1 r - Vận tốc trợt VA2A1 và gia tốc trợt a A2A1 cĩ phơng // phơng trợt. K - Gia tốc Coriolic a A2A1 tính theo lý thuyết. Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 17 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
18. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) 1 Ví dụ 1: Cho cơ cấu 4 khâu bản lề tại vị trí nh hình vẽ. Tay quay 1 quay đều với vận tốc gĩc 1= 10rad/s. Kích thớc các khâu lAB = 0,1m, lBC = 0,25m, lCD = 0,2m; lAD = o 0,3m Gĩc quay khâu dẫn 1 = 90 . Xác đnh vn tc, gia tc điểm C vƠ vn tc gĩc, gia tc gĩc khơu 2, 3. Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 18 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
19. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) 1 Đnh lỦ đồng dạng b D pv C . B d 2 a pa C' A 3 b' nBC C d' a' O n AB Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 19 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
20. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) 1 Ví dụ 2: Cho cơ cấu tay quay – con trợt tại vị trí nh hình vẽ. Tay quay 1 quay đều với vận tốc gĩc 1= const. Kích o thớc các khâu lAB = , lBC = . Gĩc quay khâu dẫn 1 = . Xác đnh vn tc, gia tc điểm C vƠ gia tc gĩc khơu 2. . Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 20 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
21. III. BÀI TỐN XÁC ĐNH VN TC, GIA TC (Phân tíƠh động hƠ Ơ Ơấu phẳng bằng ha đồ veƠt) Ví dụ 3: cho cơ cấu culit tại vị trí nh hình vẽ. Khâu 1 quay đều với vận tốc gĩc 1. Xác định 2; 3; 2; 3. Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường - 21 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM
22. IV. Phân tíƠh động hƠ bằng gỌảỌ tíƠh 1 Xét cơ cấu tay quay – con trợt lệch tâm cĩ vị trí đang xét nh hình vẽ với Cho: lAB, lBC, 1 là hằng số và độ lệch tâm e Xác định: xC, C, aC 1 1();()()t  1 t 2 2 t f 1 xC l1 cos 1 l 2 c os 2 với l sin e lsin e l sin arcsin 11 1 1 2 2 2 l2 vCC v( t ) l1 1 (sin 1 c os 1 tan 2 ) 2 xCCC x 11 x () t 2 cos( 1 + 2 ) l 1 c os 1 a a() t l  Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ CC 11 3 cos l c os Ths. Trương Quang Trường - 22 - 2Trường 2 ĐH Nơng 2 Lâm TPHCM
23. V. Phân tíƠh động hƠ bằng đồ thị  Xét cơ cấu1 4 khâu bản lề cĩ vị trí đang xét nh hình vẽ Cho: lAB, lBC, lDA, 1 là hằng số Xác định: 3, 3, 3 Xác định giá trị 3 từ phơng pháp vẽ, Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Ths. Trương Quang Trường đo và lập bảng - 23 - Xơy dựng đồ th Trường3 ĐH Nơng Lâm 3 TPHCM 1
24. V. Phân tíƠh động hƠ bằng đồ thị  Xét cơ cấu1 tay quay – con trợt cĩ vị trí đang xét nh hình vẽ Cho: lOA, lAB, 1 là hằng số Xác định: sB, vB, aB Xác định giá trị 3 từ phơng pháp vẽ, đo và lập bảng A3 s A2 A4 b) A5 A1 0 0 1 2 3 4 5 6 7  B1 B2 s A6 8 c) A 0 1 2 3 4 5 6 7  A7 a) Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 0 1 2 3 4 5 6 7  d) Ths. Trương Quang Trường - 24 - Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM