Môn nguyên lý máy, bài tập lớn, đồ án (17)

Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Cơ khí Bộ môn Cơ sở thiết kế máy Robot Bài giảng Phân tích tổng hợp động học cấu phẳng toàn khớp thấp Giảng viên: TS Nguyễn Bá Hưng Nội dung  Phân tích động học cấu phẳng tồn khớp thấp  Tổng hợp cấu khâu phẳng Nội dung  Phân tích động học cấu phẳng toàn khớp thấp  Tổng hợp cấu khâu phẳng Đặt vấn đề  Tại phải phân tích động học cấu ? Mơ hình máy x Động Cơ cấu Công tác Đối tượng cơng nghệ P Phân tích động học để đảm bảo chuyển động cấu theo yêu cầu công nghệ Phẳng – Không gian Cơ cấu Khớp thấp – khớp cao Ví dụ minh họa: máy bào Nội dung phân tích động học  Số liệu cho trước:  Lược đồ kích thước động học cấu  Quy luật chuyển động khâu dẫn  Yêu cầu:  Xác định thông số động học cấu  Bài tốn vị trí  Biến thiên vị trí khâu bị dẫn  Quỹ đạo điểm làm việc  Bài toán vận tốc  Biến thiên vận tốc khâu bị dẫn  Vận tốc điểm làm việc  Bài toán gia tốc Biến thiên gia tốc khâu bị dẫn  Gia tốc điểm làm việc Phương pháp phân tích động học  Phương pháp giải tích  Phương pháp đồ thị động học  Phương pháp họa đồ véc tơ Phương pháp phân tích động học  Phương pháp giải tích  Phương pháp đồ thị động học  Phương pháp họa đồ véc tơ Phương pháp giải tích  Cơ sở lý thuyết  Bài tốn vị trí  Phương trình véc tơ lược đồ động cấu khâu phẳng l i 0 (*) i 1 Nếu gọi véc tơ ei li véc tơ đơn vị phương chiều dài véc tơ li Phương trình (*) viết lại : e2  li ei  i 1 l2 e3 l1 e1 l3 l4 e4 Phương pháp giải tích  Cơ sở lý thuyết  Bài tốn vị trí  Phương trình hình chiếu lược đồ động y e2 l1 n e  n e1 x x  e3 1 l4 4  li ei e   i 1 4  l ei n  i  i 1 l3  e4 x e0 ev e0  l2  v e , e      e ,e         e , e        v eu  u v u e0 v u v u u v v u u 4  li cos i   i 1 4  l sin   i i  i 1 Phương pháp giải tích  Cơ sở lý thuyết  Bài toán vận tốc  Đạo hàm theo t phương trình véc tơ lược đồ động:  d d e i   dli li e i    e i  li 0  dt i 1 dt    dt dli   li dt Đặt: Chú ý: d ei di  n i  i n i dt dt Phương trình (**) viết lại :  l e i i   i li n i  (**) Ví dụ minh họa  Ví dụ 1 A B 1 e y l1 e1 n D  Phương pháp giải tích 2 l2  l4 0 e4  l3 cos 3   2l2 sin   1l1 sin 1  l3 sin 3  2l2 cos   1l1 cos 1 e2 1 e0 l3 C e3 x     v cos    l sin     l sin   BC BC AB  C 4    v sin    l cos 2      l cos  BC BC AB  C 4  vC  21  20 (m / s )   BC  0.51  5 (rad / s ) Ví dụ minh họa  Ví dụ B 1 A 1 e D  Phương pháp giải tích 2 y l1 e1 n l2  l4 0 e4  e0 l3 C b1  12l1 cos 1  22l2 cos    1l1 sin 1  b2  12l1 sin 1  22l2 sin    1l1 cos 1 e2 1  2l2 sin   l3 cos 3  b1   2l2 cos   l3 sin 3  b2     l sin    a cos    1   C  BC BC 4     l cos 2     a sin    C  BC BC 4  e3 x aC  12  100 ( m / s )   BC  0.2512  25 (rad / s ) Ví dụ minh họa  Ví dụ Cho cấu cu lít hình vẽ, với: lAB=1(m), lBC=2(m), 1=10(rad/s) Tính BC, BC 1 60 C  Phương pháp họa đồ véc tơ 30 A B Ví dụ minh họa  Ví dụ 1 Cho cấu cu lít hình vẽ, với: lAB=1(m), lBC=2(m), 1=10(rad/s) Tính BC, BC 60 30 v B3  v B2  v B3 B2  BC  vB3 l BC   pb3 l BC B C  Phương pháp họa đồ véc tơ A b2,b1 v B3 B2 v B2  v B1  b3 v B3 v BC  v B1 cos( 60 )  1l AB /  (m / s ) Hoặc  BC  v B3 / l BC  v B1 cos( 30 ) /  1l AB 0.5 /  2.5 ( rad / s ) p vB1 pb1  1l AB pb1 Ví dụ minh họa  Ví dụ 1 60 30 A Cho cấu cu lít hình vẽ, với: lAB=1(m), lBC=2(m), 1=10(rad/s) Tính BC, BC B C  Phương pháp họa đồ véc tơ a t B3 a n B3  a B3  a B2  a  BC k B3 B2 a a t B3  ' b3 ' b3   l BC l BC r B3 B2 a B2  a B1 b2,b1 a k a B3 B2 r B3 B2 b3’’ b3 a  t B3 b3’ a n B3 12l AB '  b1 b1 a B1 k 2 Hoặc  BC  ( a B1 sin( 60 )  a B3 B2 ) / l BC  (1 l AB /  2 BC v BC ) /  25 / (rad / s ) Ví dụ minh họa  Ví dụ 1 Cho cấu cu lít hình vẽ, với: lAB=1(m), lBC=2(m), 1=10(rad/s) Tính BC, BC  Phương pháp giải tích 3 e1 l1 1 e3 y l4 n 0 l3  e4 e0 60 30 A B C l3 cos   3l3 sin 3  1l1 sin 1  l3 sin 3  3l3 cos   1l1 cos 1      v cos     l sin        1l AB sin 0 BC BC  BC 3       v sin       l cos       l cos0  BC BC AB  BC  3 3  vBC  ( m / s )   BC  2.5 ( rad / s ) x Ví dụ minh họa  Ví dụ 1 Cho cấu cu lít hình vẽ, với: lAB=1(m), lBC=2(m), 1=10(rad/s) Tính BC, BC l4 n 0  e0 l3 cos 3   3l3 sin 3  b1  l3 sin 3   3l3 cos3  b2 b1  12l1 cos 1  23l3 sin 3   1l1 sin 1  b2  12l1 sin 1  23l3 cos 3   1l1 cos 1 l3 e4 30 B C  Phương pháp giải tích 3 e1 l1 1 e3 y 60 A  a BC 0.5   BC  225 /   a BC /   BC  25 / 4 x  BC  25 / (rad / s ) Nội dung  Phân tích động học cấu phẳng toàn khớp thấp  Tổng hợp cấu khâu phẳng Tổng hợp cấu khâu phẳng  Nội dung chính:  Điều kiện quay tồn vịng khâu nối giá  Hệ số nhanh  Góc truyền động  Thiết kế quỹ đạo Tổng hợp động học cấu khâu  Điều kiện quay tồn vịng khâu nối giá  Xét cấu khâu lề: tìm điều kiện để khâu quay tồn vịng A B2 B C C B1 D A D Điều kiện quay tồn vịng khâu 1: l1  l4  l2  l3   l1  l4  l2  l3 Miền với tới B2 Tổng hợp động học cấu khâu  Điều kiện quay tồn vịng khâu nối giá  Định lý Grashof: lmin  lmax   li tồn khâu quay tồn vịng C C C 2 B B A (i khâu lại) B 1 D Khâu quay tồn vịng khâu cần lắc A D Khâu quay tồn vịng khâu 2, cần lắc A D Khâu 2, quay tồn vịng Tổng hợp động học cấu khâu  Hệ số nhanh  Góc lắc khâu 3: Cd   Cv DCd  Hệ số nhanh:  d 180  k  v 1800   d   v  3600 ACd  l2  l1 ACv  l2  l1 ψ B φd A Bd C Cv  Bv φv 1 D Tổng hợp động học cấu khâu  Góc truyền động C B l1 A l2   l3 1 l4 Góc truyền truy n động đ ng lớn, l n, hiệu suất truyền động cao  D Tổng hợp động học cấu khâu  Thiết kế quỹ đạo Source: https://gfycat.com/briskfrailcuttlefish Phụ lục ... Phương pháp giải tích  Phương pháp đồ thị động học  Phương pháp họa đồ véc tơ Phương pháp giải tích  Cơ sở lý thuyết  Bài tốn vị trí  Phương trình véc tơ lược đồ động cấu khâu phẳng l i 0 (*)...  Phương pháp giải tích  Phương pháp đồ thị động học  Phương pháp họa đồ véc tơ Phương pháp đồ thị động học  Bài tính vị trí quỹ đạo  Dữ kiện  Lược đồ động cấu khâu dẫn  Yêu cầu  Xác định... Lược đồ kích thước động học cấu  Quy luật chuyển động khâu dẫn  Yêu cầu:  Xác định thông số động học cấu  Bài tốn vị trí  Biến thiên vị trí khâu bị dẫn  Quỹ đạo điểm làm việc  Bài toán vận