Bài 2
Phân tích động học
cơ cấu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 4
Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang
Đầu bào
chuyển
động tịnh
tiến qua lại
Bàn gá
phôi
Dao
Phôi
Động cơ
Yêu cầu
▪ Hành trình H
▪ Hệ số năng suất
▪ Lực cắt tác dụng
lên dao
▪ Số chu trình/đơn
vị thời gian
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 6
Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang
Lựa chọn cấu trúc
cơ cấ
33 trang |
Chia sẻ: Tài Huệ | Ngày: 21/02/2024 | Lượt xem: 20 | Lượt tải: 0
Tóm tắt tài liệu Bài giảng Nguyên lý máy - Bài 2: Phân tích động học cơ cấu - Nguyễn Xuân Hạ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
u truyền động
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 7
Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang
Hình dung về chuyển động của cơ cấu với cấu trúc được chọn
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 8
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?
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 9
Tại sao phải phân tích động học?
Bài toán vị trí: Tính quỹ đạo của điểm làm việc
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 10
Tại sao phải phân tích động học?
Bài toán vị trí: Xét ví dụ máy xúc
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 11
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
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 12
Chọn LOẠI cơ
cấu, kích thước
động học
Phân tích động
học, lực, động
lực học
Thiết kế chi
tiết máy
Vật liệu
Nguyên lý
làm việc
Công nghệ
chế tạo
Thiết kế nguyên lý máy
Ví dụ: Thiết kế cơ cấu máy bào ngang
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 13
Phân tích động học
▪ Cơ cấu (cấu
trúc/kích thước)
▪ Quy luật chuyển
động (mong
muốn) của khâu
dẫn
Đặc điểm
chuyển động
của các khâu
bị dẫn Phân tích lực
Phân tích
động lực học
Thiết kế kết
cấu các chi tiết
máy (khớp,
khâu)
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 14
Nội dung của phân tích động học
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
Dữ kiện:
▪ Cấu trúc động học + kích thước động học
▪ biến thiên vị trí, vận tốc, gia tốc của khâu dẫn
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
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 19
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
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 20
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
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 21
1. Bài toán vị trí
1.3. Họa đồ cơ cấu
Lưu ý: Bài toán dựng hình cần
dùng một tỷ lệ xích
𝜇𝑙 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚
𝑚𝑚
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:
Dựng đầu bào (khâu 6)
,E D DE xx
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 22
1. Bài toán vị trí
1.4. Họa đồ chuyển vị
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 25
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
B A BAv v v
BAv là vận tốc tương đối của
B quanh A
BAv BA, chiều thuận theo
BA ABv l
là gia tốc tương đối của B đối
với A
gia tốc tương đối pháp tuyến,
hướng B -> A;
BAa
n
BAa 2n
BA ABa l
n t
B A BA A BA BAa a a a a a
gia tốc tương đối tiếp tuyến, t
BAa
t
BA ABa l
BA, chiều thuận theo
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 26
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
i k B Bi k
r
B Bv v v
vận tốc tương đối của
Bi đối với Bk; // với
phương trượt tương đối
B Bi k
rv
i k i k i k
k r
B B B B B Ba a a a
gia tốc Cô-ri-ô-lít trong chuyển
động tương đối của Bk và Bi
gia tốc trong chuyển động
tương đối của Bk và Bi
2
i k i k
k
B B B Ba v
i k
r
B Ba
i k
k
B Ba
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 27
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
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 28
2. Bài toán vận tốc và gia tốc
2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc
Phương trình liên hệ vận tốc (A1 ← B1 ← B2 ← B3 → C3)
3 3 3 2 3 2C B C BB B
vv vv
1 1
1;
B ABv l
AB
?
CB
0
?
/ / CB
3 2 3 2
;B B B Bv v v 3 3 3 3 ;B C B Cv v v 2 1 ;B Bv v
𝜇𝑣 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚/𝑠
𝑚𝑚
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 29
2. Bài toán vận tốc và gia tốc
2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc
Vận tốc góc khâu 3: →
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)
𝜇𝑣 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚/𝑠
𝑚𝑚
3 3
3
B C
BC
v
l
3D CDv l
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 30
2. Bài toán vận tốc và gia tốc
2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc
PT liên hệ vận tốc (F4 ← F6 ← E6 ← E5 → D5)
4 6 4 5 5 5F F F D E D
v v v v
?
/ / EF
0
?
DE
5 5 5 5
;E D E Dv v v 5 6 6 4 6 4 ;E E F F F Fv v v v v
𝜇𝑣 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚/𝑠
𝑚𝑚
Đã biết
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 31
2. Bài toán vận tốc và gia tốc
2.2. Ví dụ minh họa – Tính vận tốc
Vận tốc góc khâu 5:
Chiều quay?
𝜇𝑣 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚/𝑠
𝑚𝑚
5 5
5
E D
DE
v
l
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 32
Phương trình liên hệ gia tốc: (A1 ← B1 ← B2 ← B3 → C3)
2. Bài toán vận tốc và gia tốc
2.2. Ví dụ minh họa – Tính gia tốc
23 3 3 3 3 2 3 23
n t
C B C B B
k r
B B B BC aa a aa a
2
1
/ /
ABl
AB
B A
2
3
/ /
CBl
CB
B C
0
3 2
3 2
3
3
2
B B
B B
v
CB
v
?
/ /
CB
?
CB
Theo và
𝜇𝑎 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚/𝑠2
𝑚𝑚
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 33
2. Bài toán vận tốc và gia tốc
2.2. Ví dụ minh họa – Tính gia tốc
Gia tốc góc khâu 3:
Chiều quay?
Tính gia tốc điểm E và gia tốc góc khâu 5, cách làm
tương tự!
3 3
3
B C
t
BC
a
l
𝜇𝑎 =
𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡
Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛
𝑚/𝑠2
𝑚𝑚
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 34
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
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 35
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?
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 36
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
trí đang xét j1=60
0.
Vẽ hoạ đồ vận tốc, gia tốc. Tính
𝜔3, 3?
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 37
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
xét j1 = 120
0.
Vẽ hoạ đồ vận tốc và gia
tốc. Tính 𝜔2, 𝜀3 và vận tốc,
gia tốc các điểm 𝑆2, 𝑆3?
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 38
3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh
Xét cơ cấu 4 khâu bản lề
1
2
3
4A
C
B
D
1
2
3
4A
C
B
D
1 4 2 3
1 4 2 3
l l l l
l l l l
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 39
3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh
Định lý Grashof: Nếu (i: các khâu còn
lại) thì sẽ tồn tại khâu quay toàn vòng
Ví dụ
min max il l l
min 1 2 4 3 maxl l l l l l
khâu 1 quay toàn
vòng
Khâu 3 là cần lắc
khâu 1 quay toàn
vòng
Khâu 2, 4 là cần lắc
Khâu 2, 4 quay
toàn vòng
1
2
3
4A
C
B
D
1
2
3
4A
C
B
D
1
2
3
4A
C
B
D
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 40
3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh
1
2
3
4A
Cv
B
D
Bv
Bd
Cd
jd
1
Góc lắc khâu 3
Hệ số về nhanh
o360d vj j
180
180
o
d
o
v
K
j
j
v dC DC
1 2
2 1
d
v
AC l l
AC l l
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Bài 2: Phân tích động học cơ cấu 41
Cơ cấu culit trong máy
bào
Tách khớp quay tại B
Khâu 1 luôn quay
toàn vòng
Khâu 3 quay toàn
vòng khi
Hệ số về nhanh
1 4l l
3. Điều kiện quay toàn vòng, hệ số về nhanh
180
180
o
d
o
v
K
j
j
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Hết bài 2
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- bai_giang_nguyen_ly_may_bai_2_phan_tich_dong_hoc_co_cau_nguy.pdf