Xem mẫu
Bài giảng Nguyên lý máy
Bài 3
TS. Phạm Minh Hải
Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot
Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn
Google site : tsphamminhhaibkhn
Phân tích lực cơ cấu phẳng
0
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
Mục tiêu và ý nghĩa
Tải trọng
Nội dung
Cơ cấu / máy
Phân tích lực cơ cấu
Tải trọng tác dụng lên
từng khâu, khớp
- Thiết kế kết cấu của
các chi tiết máy ghép
thành từng khâu
- Thiết kế kết cấu và
chọn thông số bôi trơn
cho các khớp động
- Đánh giá về hiệu suất
truyền động của cơ cấu
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
1
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
Các lực tác dụng trên cơ cấu
Lực dẫn động cần thiết trên
khâu dẫn (g/t khâu phát động)
Phân tích áp lực khớp động /Tính mô
men cân bằng trên khâu dẫn
- Chọn động cơ dẫn động
phù hợp
- Tính toán cơ cấu truyền
động từ động cơ đến khâu
dẫn (hộp tốc độ, hộp giảm
tốc)
2
2
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3
3
1
3.1 Các loại lực trên cơ cấu
3.1 Các loại lực trên cơ cấu
b) Lực quán tính
a) Ngoại lực:
– Tồn tại ở những khâu chuyển động có gia tốc
– Trong trường hợp tổng quát khâu chuyển động song phẳng
có:
– Lực cản kỹ thuật FC do đối tượng
công nghệ tác dụng lên bộ phận
công tác
– Trọng lượng G của các khâu
chuyển động
•
•
•
•
•
– Lực phát động Mđ / Fđ từ động cơ
đặt lên khâu phát động
Máy bào ngang
Pqi = −mi aSi và M qi = − J Si ε i
4
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
c) Nội lực: Lực tác động tương hỗ
Nij: áp lực (khớp động) từ khâu i tác
động lên khâu j
Fmsij: Lực ma sát từ khâu i tác động
lên khâu j
Vji: vận tốc tương đối của khâu j
đối với khâu i
Tác dụng tương hỗ
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
5
• Các dữ liệu cho trước
– Kích thước động và vị trí khâu dẫn
– Vận tốc, gia tốc
– Các thông số cấu tạo các khâu
• Trọng tâm Si
• Khối lượng mi
• Mô men quán tính đối với trọng tâm JSi
– Lực cản kỹ thuật
• Kết quả
– Phản lực (áp lực) tại các khớp động
– Lực (mô-men) cân bằng trên khâu dẫn
• Phương pháp: nguyên lý Đa-lăm-be (d'Alembert)
{Lực quán tính, ngoại lực} = hệ lực cân bằng
giữa các khâu trong cơ cấu
Khi bỏ qua ma-sát
trong khớp động
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.1 Các loại lực trên cơ cấu
Phản lực khớp động
Khối lượng khâu mi
Vị trí trọng tâm Si
Mô men quán tính đối với trọng tâm Jsi
Gia tốc góc ࢿ
Gia tốc trọng tâm ࢇࡿ
Rij = N ij + Fmsij
Rij ≈ N ij
Rij = − R ji
6
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
7
2
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ẩn số trong bài tính phân tích áp lực khớp động:
Trị số và phương?
• Nguyên tắc: Tách rời các khâu, khi đó nội lực
của cơ cấu trở thành ngoại lực đối với từng
khâu
• Phương pháp:
– Giải tích
– Họa đồ vec tơ (vẽ)
Trị số?
Trị số và điểm đặt?
Khớp thấp: 2 ẩn số
Khớp cao: 1 ẩn số
8
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
-R12x
R12y
B
S1 M1
Cân bằng lực khâu dẫn, 5 ẩn số gồm
(Mcb1, R41x,R41y,R12x,R12y)
l1
l2
ω1
A
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
R41y
ϕ2
l4
S3
M3
R43y
ϕ3
D
-R12y
S1 M1
B
D
R43x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
,
C
-R23x
M2
S2
-R23y
P2
R12x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
(R12x,R12y,R23x,R23y)
Nhận xét:
- Khi xét riêng từng khâu độc lập → số pt ≠ số ẩn số
- 2 cách có thể tiến hành:
i. Xét chung nhóm khâu 2 và 3 (6 ẩn số) và xét
riêng khâu 1 (3 ẩn số, các ẩn số ở khớp B đã
tìm được)
ii. Xét đồng thời cả 3 khâu (9 ẩn số)
R23x
l3
R12y
Cân bằng lực khâu dẫn, 5 ẩn số gồm
(Mcb1, R41x,R41y,R12x,R12y)
C
C
B
Mcb1
A R
41x
R23y
P3
ϕ1
P1
-R23y
P2
R12x
-R12x
C
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
(R12x,R12y,R23x,R23y)
A R
41x
B
-R23x
M2
S2
-R12y
R41y
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
B
Mcb1
P1
9
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
R23y
C
R23x
P3
S3
M3
R43y
D
R43x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
,
(R23x,R23y R43x,R43y)
(R23x,R23y R43x,R43y)
10
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
11
3
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực-mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
Cân bằng lực khâu 1
ܴସଵ − ܴଵଶ + ܲଵ = 0 (1a)
Ԧ
Ԧ
ܯଵ − ݈ଵ × ܴଵଶ + ݈ଵ × ܲଵ − ܯଵ = 0 (1b)
-R12x
P1
Chiếu p/t (1a) lên các trục Ox, Oy và p/t (1b) lên
trục Oz trong hệ tọa độ toàn cục, ta được hệ p/t đại
số sau:
ܯଵ − ݈ଵ௫ ܴଵଶ௬ − ݈ଵ௬ ܴଵଶ௫
R12y
ܴଵଶ − ܴଶଷ + ܲଶ = 0
Ԧ
Ԧ
ܯଶ − ݈ଶ × ܴଶଷ + ݈ଶ × ܲଶ = 0
-R12y
R41y
Ԧ
Trong đó: ݈ଵ = ܵܣଵ
Cân bằng lực khâu 2
B
S2
Mcb1
S1 M1
Ԧ
Với ݈ଶ = ܵܤଶ
A R
41x
Cân bằng lực khâu dẫn, 5 ẩn số gồm
(Mcb1, R41x,R41y,R12x,R12y)
ܯଶ − ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
12
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
R12x
C
-R23y
P2
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
(R12x,R12y,R23x,R23y)
Làm tương tự như với khâu 1, ta
được hệ phương trình đại số sau:
(1.1)
(1.2)
(1.3)
ܴସଵ௫ − ܴଵଶ௫ + ܲଵ௫ = 0
ܴସଵ௬ − ܴଵଶ௬ + ܲଵ௬ = 0
+ (݈ଵ௫ ܲଵ௬ − ݈ଵ௬ ܲଵ௫ ) − ܯଵ = 0
B
-R23x
M2
ܴଵଶ௫ − ܴଶଷ௫ + ܲଶ௫ = 0
ܴଵଶ௬ − ܴଶଷ௬ + ܲଶ௬ = 0
+ (݈ଶ௫ ܲଶ௬ − ݈ଶ௬ ܲଶ௫ ) = 0
(2.1)
(2.2)
(2.3)
13
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
R23y
Cân bằng lực khâu 3
ܴଶଷ + ܴସଷ + ܲଷ = 0
Ԧ
Ԧ
ܯଷ + ݈ଷ × ܴଶଷ + ݈ଷ × ܲଷ = 0
C
P3
ܯଷ + ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
(1.1)
(1.2)
(1.3)
ܯଶ − ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
ܴଵଶ௫ − ܴଶଷ௫ + ܲଶ௫ = 0
ܴଵଶ௬ − ܴଶଷ௬ + ܲଶ௬ = 0
+ (݈ଶ௫ ܲଶ௬ − ݈ଶ௬ ܲଶ௫ ) = 0
(2.1)
(2.2)
(2.3)
ܯଷ + ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
ܴଶଷ௫ + ܴସଷ௫ + ܲଷ௫ = 0
ܴଶଷ௬ + ܴସଷ௬ + ܲଷ௬ = 0
+ (݈ଷ௫ ܲଷ௬ − ݈ଷ௬ ܲଷ௫ ) = 0
(3.1)
(3.2)
(3.3)
ܯଵ − ݈ଵ௫ ܴଵଶ௬ − ݈ଵ௬ ܴଵଶ௫
S3
M3
R43y
Ԧ
Với ݈ଷ = ܵܦଷ
Làm tương tự như với khâu 1, ta
được hệ phương trình đại số sau:
ܴସଵ௫ − ܴଵଶ௫ + ܲଵ௫ = 0
ܴସଵ௬ − ܴଵଶ௬ + ܲଵ௬ = 0
+ (݈ଵ௫ ܲଵ௬ − ݈ଵ௬ ܲଵ௫ ) − ܯଵ = 0
R23x
D
R43x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
,
(R23x,R23y R43x,R43y)
ܴଶଷ௫ + ܴସଷ௫ + ܲଷ௫ = 0
ܴଶଷ௬ + ܴସଷ௬ + ܲଷ௬ = 0
+ (݈ଷ௫ ܲଷ௬ − ݈ଷ௬ ܲଷ௫ ) = 0
(3.1)
(3.2)
(3.3)
NHÓM TĨNH ĐỊNH (số phương trình = số ẩn số)
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
14
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
15
4
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - phương pháp Họa đồ véc tơ
Điều kiện TĨNH ĐỊNH (số phương trình = số ẩn số) khi giải bài toán phân tích
áp lực khớp động
Bài 1
Bài 2
Cho cơ cấu 4kbl như hình dưới đây, với
• Xét ĐỒNG THỜI sự cân bằng lực của các khâu trong 1 nhóm gồm có:
Cho cơ cấu tqct như hỡnh dưới đây, với:
lAB = lBC /4 = lCD /4 = 0,1 (m)
• Số PT cân bằng lực: 3n
lBC = 2lAB = 0,2 (m) , lCD = 0,05 (m),
BC nằm ngang :ϕ1=900, ϕ3=450, P3=100N,
•
ϕ1=900, P3=100N.
α3=900, AM=MC.
Tính áp lực khớp động.
n khâu, T khớp thấp và C khớp cao
Số ẩn số: 2T+C
( Khớp thấp: 2 ẩn, Khớp cao: 1 ẩn)
Tính áp lực khớp động.
Điều kiện TĨNH ĐỊNH: 3n = 2T + C
Nhận xét: tương đồng với công thức tính số bậc tự do của NHÓM TĨNH ĐỊNH
khi phân tích cấu trúc cơ cấu.
Trình tự giải bài tính phân tích áp lực khớp động:
i. Xét các NHÓM TĨNH ĐỊNH, nhóm ở xa khâu dẫn xet trước.
ii. Xét (các) khâu dẫn
16
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
17
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
Xác định lực cân bằng trên khâu dẫn bằng công suất
• Nguyên lý di chuyển khả dĩ
Hết bài 3
– Với một hệ lực cân bằng, tổng công của tất cả các lực bằng không trong
mọi di chuyển khả dĩ
∑ Pδ + ∑ M ϕ
i
i
i
i
=0
Tham khảo thêm:
Nguyên lý máy – Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm
Nguyên lý máy – Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân
Lạc, Trần Doãn Tiến
Google site: tsphamminhhaibkhn
– Xét một hệ lực cân bằng gồm: ngoại lực, lực quán tính và mô-men cân
bằng trên khâu dẫn 1
n
∑ [Pv + M ω ] + M
i i
i
i
CB
.ω1 = 0
i =1
→ M CB = −
1
ω1
n
∑ [Pv + M ω ]
i i
i
i
i =1
MCB >0, mô-men cân bằng cùng chiều ω1
MCB >0, mô-men cân bằng ngược chiều ω1
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
18
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
19
5
nguon tai.lieu . vn
Bài 3
TS. Phạm Minh Hải
Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy và Robot
Email: hai.phamminh1@hust.edu.vn
Google site : tsphamminhhaibkhn
Phân tích lực cơ cấu phẳng
0
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
Mục tiêu và ý nghĩa
Tải trọng
Nội dung
Cơ cấu / máy
Phân tích lực cơ cấu
Tải trọng tác dụng lên
từng khâu, khớp
- Thiết kế kết cấu của
các chi tiết máy ghép
thành từng khâu
- Thiết kế kết cấu và
chọn thông số bôi trơn
cho các khớp động
- Đánh giá về hiệu suất
truyền động của cơ cấu
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
1
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
Các lực tác dụng trên cơ cấu
Lực dẫn động cần thiết trên
khâu dẫn (g/t khâu phát động)
Phân tích áp lực khớp động /Tính mô
men cân bằng trên khâu dẫn
- Chọn động cơ dẫn động
phù hợp
- Tính toán cơ cấu truyền
động từ động cơ đến khâu
dẫn (hộp tốc độ, hộp giảm
tốc)
2
2
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3
3
1
3.1 Các loại lực trên cơ cấu
3.1 Các loại lực trên cơ cấu
b) Lực quán tính
a) Ngoại lực:
– Tồn tại ở những khâu chuyển động có gia tốc
– Trong trường hợp tổng quát khâu chuyển động song phẳng
có:
– Lực cản kỹ thuật FC do đối tượng
công nghệ tác dụng lên bộ phận
công tác
– Trọng lượng G của các khâu
chuyển động
•
•
•
•
•
– Lực phát động Mđ / Fđ từ động cơ
đặt lên khâu phát động
Máy bào ngang
Pqi = −mi aSi và M qi = − J Si ε i
4
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
c) Nội lực: Lực tác động tương hỗ
Nij: áp lực (khớp động) từ khâu i tác
động lên khâu j
Fmsij: Lực ma sát từ khâu i tác động
lên khâu j
Vji: vận tốc tương đối của khâu j
đối với khâu i
Tác dụng tương hỗ
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
5
• Các dữ liệu cho trước
– Kích thước động và vị trí khâu dẫn
– Vận tốc, gia tốc
– Các thông số cấu tạo các khâu
• Trọng tâm Si
• Khối lượng mi
• Mô men quán tính đối với trọng tâm JSi
– Lực cản kỹ thuật
• Kết quả
– Phản lực (áp lực) tại các khớp động
– Lực (mô-men) cân bằng trên khâu dẫn
• Phương pháp: nguyên lý Đa-lăm-be (d'Alembert)
{Lực quán tính, ngoại lực} = hệ lực cân bằng
giữa các khâu trong cơ cấu
Khi bỏ qua ma-sát
trong khớp động
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.1 Các loại lực trên cơ cấu
Phản lực khớp động
Khối lượng khâu mi
Vị trí trọng tâm Si
Mô men quán tính đối với trọng tâm Jsi
Gia tốc góc ࢿ
Gia tốc trọng tâm ࢇࡿ
Rij = N ij + Fmsij
Rij ≈ N ij
Rij = − R ji
6
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
7
2
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ẩn số trong bài tính phân tích áp lực khớp động:
Trị số và phương?
• Nguyên tắc: Tách rời các khâu, khi đó nội lực
của cơ cấu trở thành ngoại lực đối với từng
khâu
• Phương pháp:
– Giải tích
– Họa đồ vec tơ (vẽ)
Trị số?
Trị số và điểm đặt?
Khớp thấp: 2 ẩn số
Khớp cao: 1 ẩn số
8
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
-R12x
R12y
B
S1 M1
Cân bằng lực khâu dẫn, 5 ẩn số gồm
(Mcb1, R41x,R41y,R12x,R12y)
l1
l2
ω1
A
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
R41y
ϕ2
l4
S3
M3
R43y
ϕ3
D
-R12y
S1 M1
B
D
R43x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
,
C
-R23x
M2
S2
-R23y
P2
R12x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
(R12x,R12y,R23x,R23y)
Nhận xét:
- Khi xét riêng từng khâu độc lập → số pt ≠ số ẩn số
- 2 cách có thể tiến hành:
i. Xét chung nhóm khâu 2 và 3 (6 ẩn số) và xét
riêng khâu 1 (3 ẩn số, các ẩn số ở khớp B đã
tìm được)
ii. Xét đồng thời cả 3 khâu (9 ẩn số)
R23x
l3
R12y
Cân bằng lực khâu dẫn, 5 ẩn số gồm
(Mcb1, R41x,R41y,R12x,R12y)
C
C
B
Mcb1
A R
41x
R23y
P3
ϕ1
P1
-R23y
P2
R12x
-R12x
C
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
(R12x,R12y,R23x,R23y)
A R
41x
B
-R23x
M2
S2
-R12y
R41y
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
B
Mcb1
P1
9
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
R23y
C
R23x
P3
S3
M3
R43y
D
R43x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
,
(R23x,R23y R43x,R43y)
(R23x,R23y R43x,R43y)
10
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
11
3
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực-mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
Cân bằng lực khâu 1
ܴସଵ − ܴଵଶ + ܲଵ = 0 (1a)
Ԧ
Ԧ
ܯଵ − ݈ଵ × ܴଵଶ + ݈ଵ × ܲଵ − ܯଵ = 0 (1b)
-R12x
P1
Chiếu p/t (1a) lên các trục Ox, Oy và p/t (1b) lên
trục Oz trong hệ tọa độ toàn cục, ta được hệ p/t đại
số sau:
ܯଵ − ݈ଵ௫ ܴଵଶ௬ − ݈ଵ௬ ܴଵଶ௫
R12y
ܴଵଶ − ܴଶଷ + ܲଶ = 0
Ԧ
Ԧ
ܯଶ − ݈ଶ × ܴଶଷ + ݈ଶ × ܲଶ = 0
-R12y
R41y
Ԧ
Trong đó: ݈ଵ = ܵܣଵ
Cân bằng lực khâu 2
B
S2
Mcb1
S1 M1
Ԧ
Với ݈ଶ = ܵܤଶ
A R
41x
Cân bằng lực khâu dẫn, 5 ẩn số gồm
(Mcb1, R41x,R41y,R12x,R12y)
ܯଶ − ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
12
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
R12x
C
-R23y
P2
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
(R12x,R12y,R23x,R23y)
Làm tương tự như với khâu 1, ta
được hệ phương trình đại số sau:
(1.1)
(1.2)
(1.3)
ܴସଵ௫ − ܴଵଶ௫ + ܲଵ௫ = 0
ܴସଵ௬ − ܴଵଶ௬ + ܲଵ௬ = 0
+ (݈ଵ௫ ܲଵ௬ − ݈ଵ௬ ܲଵ௫ ) − ܯଵ = 0
B
-R23x
M2
ܴଵଶ௫ − ܴଶଷ௫ + ܲଶ௫ = 0
ܴଵଶ௬ − ܴଶଷ௬ + ܲଶ௬ = 0
+ (݈ଶ௫ ܲଶ௬ − ݈ଶ௬ ܲଶ௫ ) = 0
(2.1)
(2.2)
(2.3)
13
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - Phương pháp giải tích
R23y
Cân bằng lực khâu 3
ܴଶଷ + ܴସଷ + ܲଷ = 0
Ԧ
Ԧ
ܯଷ + ݈ଷ × ܴଶଷ + ݈ଷ × ܲଷ = 0
C
P3
ܯଷ + ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
(1.1)
(1.2)
(1.3)
ܯଶ − ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
ܴଵଶ௫ − ܴଶଷ௫ + ܲଶ௫ = 0
ܴଵଶ௬ − ܴଶଷ௬ + ܲଶ௬ = 0
+ (݈ଶ௫ ܲଶ௬ − ݈ଶ௬ ܲଶ௫ ) = 0
(2.1)
(2.2)
(2.3)
ܯଷ + ݈ଶ௫ ܴଶଷ௬ − ݈ଵ௬ ܴଶଷ௫
ܴଶଷ௫ + ܴସଷ௫ + ܲଷ௫ = 0
ܴଶଷ௬ + ܴସଷ௬ + ܲଷ௬ = 0
+ (݈ଷ௫ ܲଷ௬ − ݈ଷ௬ ܲଷ௫ ) = 0
(3.1)
(3.2)
(3.3)
ܯଵ − ݈ଵ௫ ܴଵଶ௬ − ݈ଵ௬ ܴଵଶ௫
S3
M3
R43y
Ԧ
Với ݈ଷ = ܵܦଷ
Làm tương tự như với khâu 1, ta
được hệ phương trình đại số sau:
ܴସଵ௫ − ܴଵଶ௫ + ܲଵ௫ = 0
ܴସଵ௬ − ܴଵଶ௬ + ܲଵ௬ = 0
+ (݈ଵ௫ ܲଵ௬ − ݈ଵ௬ ܲଵ௫ ) − ܯଵ = 0
R23x
D
R43x
Cân bằng lực thanh truyền, 4 ẩn số gồm
,
(R23x,R23y R43x,R43y)
ܴଶଷ௫ + ܴସଷ௫ + ܲଷ௫ = 0
ܴଶଷ௬ + ܴସଷ௬ + ܲଷ௬ = 0
+ (݈ଷ௫ ܲଷ௬ − ݈ଷ௬ ܲଷ௫ ) = 0
(3.1)
(3.2)
(3.3)
NHÓM TĨNH ĐỊNH (số phương trình = số ẩn số)
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
14
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
15
4
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
• Ví dụ: Cơ cấu 4 khâu bản lề - phương pháp Họa đồ véc tơ
Điều kiện TĨNH ĐỊNH (số phương trình = số ẩn số) khi giải bài toán phân tích
áp lực khớp động
Bài 1
Bài 2
Cho cơ cấu 4kbl như hình dưới đây, với
• Xét ĐỒNG THỜI sự cân bằng lực của các khâu trong 1 nhóm gồm có:
Cho cơ cấu tqct như hỡnh dưới đây, với:
lAB = lBC /4 = lCD /4 = 0,1 (m)
• Số PT cân bằng lực: 3n
lBC = 2lAB = 0,2 (m) , lCD = 0,05 (m),
BC nằm ngang :ϕ1=900, ϕ3=450, P3=100N,
•
ϕ1=900, P3=100N.
α3=900, AM=MC.
Tính áp lực khớp động.
n khâu, T khớp thấp và C khớp cao
Số ẩn số: 2T+C
( Khớp thấp: 2 ẩn, Khớp cao: 1 ẩn)
Tính áp lực khớp động.
Điều kiện TĨNH ĐỊNH: 3n = 2T + C
Nhận xét: tương đồng với công thức tính số bậc tự do của NHÓM TĨNH ĐỊNH
khi phân tích cấu trúc cơ cấu.
Trình tự giải bài tính phân tích áp lực khớp động:
i. Xét các NHÓM TĨNH ĐỊNH, nhóm ở xa khâu dẫn xet trước.
ii. Xét (các) khâu dẫn
16
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
17
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
3.2 Phân tích áp lực khớp động /Xác định lực/mô men
cân bằng trên khâu dẫn
Xác định lực cân bằng trên khâu dẫn bằng công suất
• Nguyên lý di chuyển khả dĩ
Hết bài 3
– Với một hệ lực cân bằng, tổng công của tất cả các lực bằng không trong
mọi di chuyển khả dĩ
∑ Pδ + ∑ M ϕ
i
i
i
i
=0
Tham khảo thêm:
Nguyên lý máy – Đinh Gia Tường, Tạ Khánh Lâm
Nguyên lý máy – Đinh Gia Tường, Nguyễn Xuân
Lạc, Trần Doãn Tiến
Google site: tsphamminhhaibkhn
– Xét một hệ lực cân bằng gồm: ngoại lực, lực quán tính và mô-men cân
bằng trên khâu dẫn 1
n
∑ [Pv + M ω ] + M
i i
i
i
CB
.ω1 = 0
i =1
→ M CB = −
1
ω1
n
∑ [Pv + M ω ]
i i
i
i
i =1
MCB >0, mô-men cân bằng cùng chiều ω1
MCB >0, mô-men cân bằng ngược chiều ω1
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
18
Bài 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng
19
5