›
›

Bài giảng Nguyên lý máy - Chương II: Phân tích động học cơ cấu

Download
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI  
Khoa Cơ Khí-Bộ môn Kỹ thuật máy  
----------&&&&&---------  
NGUYÊN LÝ MÁY  
CHƯƠNG II  
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
1
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.1. Môc ®Ých, néi dung vμ ph−
¬ng ph¸p  
„
Môc ®Ých:  
„
Nghiªn cøu chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu khi biÕt tr−íc l−îc ®å c¬  
cÊu, kÝch th−íc cña c¸c kh©u vμ quy luËt chuyÓn ®éng cña (c¸c)  
kh©u dÉn  
„
Néi dung: Gåm 3 bμi to¸n c¬ b¶n sau:  
„
„
„
Bμi to¸n vÞ trÝ: X¸c ®Þnh vÞ trÝ kh©u vμ quü ®¹o c¸c ®iÓm ®Æc  
tr−ng.  
Bμi to¸n vËn tèc: X¸c ®Þnh vËn tèc gãc c¸c kh©u vμ vËn tèc c¸c  
®iÓm ®Æc tr−ng.  
Bμi to¸n gia tèc: X¸c ®Þnh gia tèc gãc c¸c kh©u vμ gia tèc c¸c  
®iÓm ®Æc tr−ng  
2
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
„
Ph−¬ng ph¸p  
„
Ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i (ho¹ ®å gi¶i tÝch): LËp c¸c ph−¬ng trình  
vector vËn tèc vμ gia tèc cña c¬ cÊu råi gi¶i c¸c ph−¬ng trình ®ã  
b»ng ph−¬ng ph¸p ho¹ ®å.  
Ph−¬ng ph¸p nμy cã −u ®iÓm lμ ®¬n gi¶n vμ trùc quan nh−ng  
nh−îc ®iÓm lμ ®é chÝnh x¸c kh«ng cao, khã ¸p dông cho c¸c c¬  
cÊu lo¹i cao.  
„
Ph−¬ng ph¸p gi¶i tÝch: LËp c¸c ph−¬ng trình to¸n häc biÓu thÞ  
quan hÖ hμm sè giữa c¸c ®¹i l−îng ®· biÕt vμ c¸c ®¹i l−îng cÇn  
tìm.  
Ngμy nay do sù ph¸t triÓn cña m¸y tÝnh nªn ph−¬ng ph¸p nμy  
ngμy cμng ®−îc −a chuéng.  
3
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.2 Bμi to¸n vÞ trÝ vμ quü ®¹o  
„
Bμi to¸n vÞ trÝ:  
„
XÐt mét c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng (lo¹i 2) ®Ó biÕt c¸ch vÏ ho¹  
®å vÞ trÝ cña c¬ cÊu. Gi¶ sö biÕt kÝch th−íc c¸c kh©u vμ vÞ trÝ cña  
kh©u dÉn 1 ®−îc cho bëi gãc ϕ1.  
lXY  
m
⎛
⎜
⎞
„
Chän tû lÖ xÝch ho¹ ®å  
μl =  
⎟
⎠
XY mm  
⎝
Trong ®ã: lXY lμ chiÒu dμi thùc cña ®o¹n XY (m),  
XY lμ chiÒu dμi biÓu thÞ trªn ho¹ ®å c¬ cÊu (mm)  
4
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
ƒ VÏ gi¸ AD vμ quü ®¹o ®iÓm B trªn kh©u dÉn AB lμ vßng trßn (A,  
AB) víi tû lÖ xÝch chiÒu dμi chän tr−íc  
ƒ VÞ trÝ cña ®iÓm C mét mÆt c¸ch ®iÓm B mét ®o¹n b»ng chiÒu dμi  
thanh truyÒn BC, mét mÆt ph¶i n»m trªn quü ®¹o cña C khi quay  
quanh D. VËy ta lÊy C lμ giao ®iÓm cña vßng trßn (D, CD) vμ vßng  
y
C
trßn (B, BC).  
2
B
ƒ Bμi to¸n quü ®¹o:  
1
3
ϕ1  
A
D
ĐÓ gi¶i bμi to¸n nμy, ta chØ cÇn x¸c ®Þnh  
mét lo¹t ho¹ ®å vÞ trÝ nèi tiÕp nhau trong  
ph¹m vi 1 chu kú ®éng häc cña c¬ cÊu  
x
4
4
C'  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.3. C¸c ph−
¬ng
trình c¬ b¶n x¸c ®Þnh vËn tèc vμ  
gia tèc  
ƒ Kh©u chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn  
„
VËn tèc gãc ω cña kh©u b»ng 0.  
„
TÊt c¶ c¸c ®iÓm cña kh©u ®Òu cã cïng vËn tèc vμ gia tèc:  
aC  
aB  
vA = vB = vC = ...  
aA = aB = aC = ...  
a A  
C
vC  
B
vB  
A
6
vA  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
a At  
a A  
A
ƒ Kh©u quay quanh trôc cè ®Þnh  
α
VËn tèc cña ®iÓm A cã  
„
„
„
Đé lín:  
vA = ω.lOA  
a An  
vA  
ε
Ph
−
¬ng:
⊥
OA  
ChiÒu: theo chiÒu quay cña ω  
ω
O
Gia tèc ph¸p cña ®iÓm A cã  
v
A2  
Gia tèc tiÕp cña ®iÓm A cã  
aAn = ω2.lOA =  
„
„
„
Đé lín:  
at = ε.l  
ƒ Độ lớn  
lOA  
A
OA  
Ph−¬ng: ≡ OA  
ChiÒu: h−íng tõ A tíi t©m quay O  
ƒ Ph−¬ng: ⊥ OA  
ƒ ChiÒu: theo chiÒu cña ε  
uur u ur u ur  
aA = aAn + atA  
Gia tèc toμn phÇn cña ®iÓm A  
a
A
= l
OA
ω4 +ε 2  
cã  
a
t
A  
ƒ Đé lín:  
uu
r  
aA  
ε
ε
⎛ ⎞  
tgα = = →α = arctg  
aAn ω2  
ƒ
hîp víi OA mét gãc α cã:  
⎜ ⎟  
ω2  
⎝ ⎠  
7
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
ƒ Hai ®iÓm thuéc cïng 1 kh©u c¸ch nhau 1 ®o¹n lA  
B
uur uur uuur  
aBtA  
β
vB = vA + vBA  
uuur  
aBA  
B
v
BA  
VËn tèc  
cã  
vA  
„ Đé lín: vBA = ω. lAB  
„ Ph−¬ng: ⊥BA  
aBnA  
ε
„ ChiÒu: theo chiÒu quay cña ω  
vBA  
β
ω
uur  
uur uuur uuur  
A
uur uuur  
vB  
aB = aA + aBA = aA + aBnA + aBt A  
vA  
uuu
r  
uuu
r  
aBnA  
at  
Gia tèc tiếp  
ƒ Đé lín:  
cã  
Gia tèc ph¸p  
cã  
BA  
uuur  
vB2A  
lBA  
aBnA = ω2lBA =  
at = ε.l  
„ Đé lín:  
BA  
BA  
ƒ
Ph
−
¬ng:
⊥
BA  
„
Ph
−
¬ng:
≡
BA  
ƒ ChiÒu: theo chiÒu cña ε  
„ ChiÒu: h−íng tõ B tíi t©m quay t−¬ng ®èi A  
8
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
„ Quan hÖ vËn tèc, gia tèc 2 ®iÓm thuéc 2 kh©u t¹o thμnh khíp  
tr−ît vμ trïng nhau tøc thêi  
XÐt 2 ®iÓm B1 vμ B2 thuéc 2 kh©u t¹o thμnh khíp tr−ît trïng nhau tøc thêi t¹i  
thêi ®iÓm ®ang xÐt. ChuyÓn ®éng cña B2 gåm 2 chuyÓn ®éng: chuyÓn ®éng theo  
cïng víi B1 vμ chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi ®èi víi B1  
x
ω1 =ω2  
VËn tèc ®iÓm B2 ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:  
v
uur uur uuuur  
B2B1  
B2  
B1  
v = vB + v  
2
B2  
B2B1  
1
uuuur  
ε1 = ε2  
v
VËn tèc t−¬ng ®èi  
song song víi ph−¬ng tr−ît  
B2B1  
1
k
x
a
B2B1  
k
a
B2B1  
9
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
„ Quan hÖ vËn tèc, gia tèc 2 ®iÓm thuéc 2 kh©u t¹o thμnh khíp  
tr−ît vμ trïng nhau tøc thêi  
x
Gia tèc ®iÓm B2 ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau:  
ω1 =ω2  
uuur uur uuuur uuuur  
r
k
a = aB + a + a  
v
B2B1  
B2  
B2B1  
B2B1  
1
B2  
B1  
uuuur  
2
r
a
Gia tèc t−¬ng ®èi  
song song víi ph−¬ng tr−ît  
B2B1  
uuuur  
ε1 = ε2  
k
a
Gia tèc C«ri«lit  
cã  
B2B1  
1
k
x
a
k
B2B1  
„ Đé lín:  
a = 2ω v  
B2B1  
1 B2B1  
k
a
B2B1  
„ Ph−¬ng: ⊥ ω
1
vμ  
uuuur  
B2B1  
quay ®i 900 theo chiÒu quay cña ω1  
v
„ ChiÒu: cïng ph−¬ng chiÒu víi  
10  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4. Ph©n tÝch ®éng häc b»ng ph−¬ng ph¸p ®å gi¶i  
2.4.1 Bμi to¸n vÞ trÝ  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
2.4.3 Bμi to¸n gia tèc  
2.4.4 Mét sè vÝ dô kh¸c  
11  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.1 Bμi to¸n vÞ trÝ  
Khi c¬ cÊu chuyÓn ®éng, vÞ trÝ cña c¸c kh©u lu«n thay ®æi nh−ng ë mçi thêi ®iÓm,  
vÞ trÝ cña chóng hoμn toμn x¸c ®Þnh  
XÐt c¬ cÊu 4 kh©u b¶n lÒ ph¼ng (lo¹i 2)  
C
2
B
1
3
ϕ1  
A
D
4
4
12  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.1 Bμi to¸n vÞ trÝ  
B−íc 1: Chän tû lÖ xÝch ho¹ ®å  
y
C
lXY  
m
2
⎛
⎜
⎞
B
μ
l
=  
⎟
⎠
XY mm  
⎝
1
3
ϕ1  
Trong ®ã:  
A
D
lXY lμ chiÒu dμi thùc  
cña ®o¹n XY (m),  
XY lμ chiÒu dμi biÓu thÞ trªn  
ho¹ ®å c¬ cÊu (mm)  
x
4
4
C'  
B−íc 2: VÏ gi¸ AD vμ quü ®¹o ®iÓm B  
trªn kh©u dÉn AB  
ĐiÓm C do c¸ch dùng hình nªn cã 2 vÞ trÝ.  
ĐÓ tìm vÞ trÝ thùc cña nã, ta phải dùa vμo  
tÝnh liªn tôc khi chuyÓn ®éng cña c¸c kh©u  
trong c¬ cÊu  
B−íc 3: C lμ giao ®iÓm cña vßng trßn  
(D, CD) vμ vßng trßn (B, BC)  
13  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
X¸c ®Þnh vËn tèc cña C, E trªn kh©u 2 vμ ω2, ω3, trong  
c¬ cÊu 4 kh©u bản lÒ ph¼ng  
E
C
ur  
vB  
2
Tìm  
B
F
Do B quay quanh ®iÓm cè ®Þnh A nªn  
3
1
Đ
é lín  
v
B
=
ω
1.
l
AB  
Ph−¬ng: ⊥ AB  
A
D
ω1  
ChiÒu: theo chiÒu quay cña ω1  
4
4
14  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
Dùng ho¹ ®å vËn tèc víi  
−1  
⎛
⎞
⎟
⎠
vB m.s  
E
μv =  
⎜
pb mm  
ViÕt l¹i hÖ pt trªn d−íi d¹ng c¸c  
C
⎝
2
B
F
c
vector biÓu diÔn  
p=d  
3
1
e
uur  
pc =  
uur  
pb  
uur  
+
AB
) (  
+
bc  
A
f
D
ω1  
⊥ AB, ω .l  
⊥ BC, ?  
uur  
(
)
1
b
uur  
pc =  
uuur  
pd  
r
4
4
dc  
uur  
vC  
Tim  
0
⊥
CD
, ?  
(
)
( )  
XÐt ®iÓm C cã quan hÖ víi ®iÓm B vμ D  
Tõ ho¹ ®å võa dùng ta ®−îc:  
uur  
uur  
vB  
uuur  
vCB  
uur  
vC = μv.pc  
uuur uur  
vCB = μv.bc  
uur  
vC =  
+
AB
) (  
+
⊥
AB
,
ω
.
l  
⊥
BC
, ?  
uuur  
(
)
1
uur  
vC =  
uur  
vD  
r
( )  
vCD  
15  
0
⊥ CD, ?  
(
)
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
uur  
Tìm  
vE  
uur  
uur  
uuur  
E
vE =  
vB  
+
AB
) (  
+
vEB  
C
2
B
⊥
AB,
ω
.l  
⊥
BE, ?  
uuur  
(
(
)
1
F
uur  
uur  
c
p=d  
3
vE =  
vC  
vEC  
1
e
A
f
⊥ CD, μ .pc ⊥ CE, ?  
D
) (  
)
ω1  
v
ViÕt l¹i hÖ pt trªn d−íi d¹ng c¸c  
b
4
4
vector biÓu diÔn  
uur  
uur  
pb  
uur  
be  
pe =  
+
AB
) (  
+
⊥ AB, ω .l  
uur 1  
⊥ BE, ?  
(
(
)
uur  
uur  
ce  
pe =  
pc  
⊥ CD, μ .pc ⊥ CE, ?  
) (  
)
v
Tõ ho¹ ®å võa dùng ta ®−îc:  
uur uur  
vE = μv.pe  
16  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
Tõ ho¹ ®å vËn tèc trªn ta cã ®−îc c¸c kÕt luËn sau:  
VËn tèc cã gèc t¹i p vμ mót t¹i c¸c  
®iÓm b, c,.. ®Òu biÓu thÞ vËn tèc tuyÖt  
®èi cña c¸c ®iÓm B, C, .. trªn c¬ cÊu.  
E
C
2
B
Cùc p biÓu thÞ c¸c ®iÓm cã vËn tèc  
F
c
b»ng 0 trªn ho¹ ®å vÞ trÝ.  
p=d  
3
1
e
A
f
D
ω1  
VËn tèc kh«ng cã gèc t¹i p biÓu thÞ  
vËn tèc t−¬ng ®èi giữa c¸c ®iÓm (chó  
uuur  
uur  
b
4
4
ý c¸ch viÕt: t−¬ng øng víi v )  
bc  
CB  
17  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
ĐÞnh lý ®ång d¹ng thuËn:  
Hinh nèi c¸c ngän vector biÓu thì vËn tèc  
tuyÖt ®èi cña c¸c ®iÓm thuéc cïng mét kh©u  
cña ho¹ ®å vËn tèc ®ång d¹ng thuËn víi hình  
E
C
nèi c¸c ®iÓm cïng tªn t−¬ng øng trªn ho¹ ®å  
vÞ trÝ  
2
B
F
c
p=d  
3
1
e
NÕu biÕt 2 ®iÓm thuéc cïng 1 kh©u thì vËn  
tèc cña ®iÓm thø 3 trªn kh©u ®ã bao giê còng  
x¸c ®Þnh ®−îc nhê ®Þnh lý nμy  
A
f
D
ω1  
b
4
4
VD.  
X¸c ®Þnh vËn tèc cña ®iÓm F trªn ®o¹n BC:  
18  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n vËn tèc  
uur uur  
ω2, ω3  
Tìm  
Tõ ho¹ ®å v©n tèc ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc:  
E
uur  
ω2  
C
2
B
vCB μv.bc  
F
c
Đé lín:  
ω
2
=  
=
p=d  
3
lCB  
ChiÒu theo chiÒu cña  
lCB  
uuur  
vCB  
1
e
A
f
D
ω1  
uur  
ω
3  
b
4
4
vCD μvdc  
Đé lín:  
ω3 =  
=
lCD  
ChiÒu theo chiÒu cña  
lCD  
uuur  
v
CD  
19  
II.
Ph©n tÝch ®éng häc c¬ cÊu  
2.4.2 Bμi to¸n GIA tèc  
X¸c ®Þnh gia tèc cña C, E trªn kh©u 2 vμ ε 2, ε 3, trong  
c¬ cÊu 4 kh©u bản lÒ ph¼ng  
E
C
uur  
aB  
2
T
ìm  
B
F
Do B quay quanh ®iÓm cè ®Þnh A nªn  
uur uur uur  
3
1
aB = aBn + aBt  
A
aBn = ω12.lAB  
D
ω1  
h−íng tõ B tíi A,  
uur  
r
aBt = 0  
do kh©u AB quay ®Òu  
4
4
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 39 trang yennguyen 14660 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương II: Phân tích động học cơ cấu", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_nguyen_ly_may_chuong_ii_phan_tich_dong_hoc_co_cau.pdf