Bài Giảng và phân tích lập luận Nguyên Lý Máy phần 2 ppt

Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 22 + Lợc đồ động của cơ cấu + Khâu dẫn và quy luật vận tốc, quy luật gia tốc của khâu dẫn Yêu cầu Xác định gia tốc của tất cả các khâu của cơ cấu tại một vị trí cho trớc. Vớ d 1 ắ Số liệu cho trớc + Lợc đồ động của cơ cấu bốn khâu bản lề ABCD (hình 2.5). + Khâu dẫn AB có vận tốc góc 1 với 1 = hằng số (gia tốc góc của khâu 1: 1 0 = ) ắ Yêu cầu Xác định gia tốc của tất cả các khâu của cơ cấu tại vị trí khâu dẫn có vị trí xác định bằng góc 1 (hình 2.5). ắ Phơng pháp giải bài toán gia tốc + Giả sử bài toán vận tốc đã giải xong. + Gia tốc của một khâu coi nh đợc xác định nếu biết hoặc gia tốc dài của hai điểm trên khâu đó, hoặc vận tốc góc, gia tốc góc của khâu và gia tốc dài của một điểm trên khâu đó. Do vậy, với bài toán đã cho, chỉ cần xác định gia tốc C a của điểm C trên khâu 2 (hay khâu 3). + Để giải bài toán gia tốc, cần viết phơng trình gia tốc. Hai điểm B và C thuộc cùng một khâu (khâu 2), nên phơng trình vận tốc nh sau: CBCB aaa =+ Hay: nt CBCBCB aaa a =+ + (2.4) Khâu 1 quay đều quanh tâm A nên gia tốc B a của điểm B hớng từ B về A và 2 1 BAB al = . CB a là gia tốc tơng đối của điểm C so với điểm B. n CB a là thành phần pháp tuyến của CB a : 2 2 2 n CB CB BC BC V al l == và n CB a hớng từ C về B. t CB a là thành phần tiếp tuyến của CB a : 2 t CB BC al = và t CB aBC . n EB n CE b n CB c e n C H ình 2.6 : Họa đồ gia tốc A 1 B C D E 1 2 3 4 H ình 2.5 : Cơ cấu bốn khâu bản lề 2 3 t C a t CB a 1 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 23 Mặc khác do khâu 3 quay quanh tâm D nên ta có: nt CCC aaa =+ (2.5) Trong đó : n C a là thành phần hớng tâm của gia tốc C a : n C a hớng từ C về D, 2 3 n C CDC D C V al l == t C a là thành phần tiếp tuyến của gia tốc C a : t C aDC và 3 t CDC al = . Do 3 cha biết nên giá trị của t C a là một ẩn số của bài toán. Từ (2.4) và (2.5) suy ra : tn n t C C C B CB CB aaaaa a +==+ + (2.6) + Phơng trình (2.6) có hai ẩn số là giá trị của t C a và t CB a nên có thể giải bằng phơng pháp họa đồ nh sau: Chọn điểm làm gốc. Từ vẽ ' b biểu diễn B a . Qua b vẽ ' CB bn biểu diễn n CB a . Qua n CB vẽ đờng thẳng song song với t CB a . Trở về gốc , vẽ vectơ C n biểu diễn n C a . Qua n C vẽ đờng thẳng ' song song với t C a . Hai đờng thẳng và ' giao nhau tại c. Suy ra : 'c biểu diễn C a , ' C nc biểu diễn t C a , ' CB nc biểu diễn t CB a (hình 2.6). + Hình vẽ (2.6) gọi là họa đồ gia tốc của cơ cấu. Điểm gọi là gốc học đồ. Tơng tự nh khi vẽ hoạ đồ vận tốc, họa đồ gia tốc cũng đợc vẽ với tỷ xích là a à : 2 '. B a am bmms à == giá trị thực của gia tốc kích thớc của đoạn biểu diễn Đo đoạn 'c trên họa đồ gia tốc, ta có thể xác định giá trị của gia tốc C a : 2 2 / [] [ ].'[ ] Ca mms acmm smm à = + Cách xác định gia tốc góc của khâu 3 và khâu 2: Ta có: 3 t C CD a l = và 2 t CB BC a l = . Chiều của 3 và 2 đợc suy từ chiều của t C a và t CB a (hình 2.5). + Cách xác định gia tốc E a của điểm E trên khâu 2: Do hai điểm B và E thuộc cùng một khâu (khâu 2), ta có phơng trình gia tốc: nt EBEBEB aaa a=+ + (2.7) Trong đó : EB a là gia tốc tơng đối của điểm E so với điểm B. n EB a là thành phần pháp tuyến của EB a : 2 2 2 n EB EB BE BE V al l == và n EB a hớng từ E về B. t EB a là thành phần tiếp tuyến của EB a : 2 t EB BE al = và t EB aBE . Phơng trình (2.7) có hai ẩn số là giá trị và phơng của E a nên có thể giải bằng phơng pháp họa đồ nh sau: Từ b vẽ ' EB bn biẻu diễn n EB a . Qua n EB vẽ ' EB ne biểu diễn t EB a . Suy ra : 'e biểu diễn E a (hình 2.6). Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 24 + Hai điểm C và E cũng thuộc cùng một khâu (khâu 2), do đó ta có: ECEC aaa=+ với EC a là vận tốc tơng đối của điểm E so với điểm C. Mặc khác, từ hình 2.6 ta thấy: ''''ecce =+ . Thế mà 'e biểu diễn E a , 'c biểu diễn C a . Do vậy ''ce biểu diễn EC a . Nhận xét về họa đồ gia tốc + Trên hoạ đồ gia tốc (hình 2.6), ta thấy : Các vectơ có gốc tại , mút tại b, c, e biểu diễn gia tốc tuyệt đối của các điểm tơng ứng trên cơ cấu: 'b biểu diễn B a ; 'c biểu diễn C a ; 'e biểu diễn E a Các vectơ không có gốc tại nh ''bc , ''be , ''ce biểu diễn vận tốc tơng đối giữa hai điểm tơng ứng trên cơ cấu: ''bc biểu diễn CB a ; ''be biểu diễn EB a ; ''ce biểu diễn EC a + Định lý đồng dạng thuận: Hình nối các điểm trên cùng một khâu đồng dạng thuận với hình nối mút các vectơ gia tốc tuyệt đối của các điểm đó trên họa đồ gia tốc. Thật vậy xét ba điểm B, C, E thuộc cùng khâu 2 (hình 2.6). Mút của các vectơ gia tốc của các điểm B, C, E lần lợt là b, c, e. Ta có: 2 2 22 22 ('',' ) t CB BC CB n CB BC al tg b c b n tg al == == hay ('', ) tg b c BC tg = . Tơng tự: ('', ) tg b e EB tg = và ('', ) tg c e EC tg = . Điều đó có nghĩa là các cạnh bc, be, ce của tam giác bce đã lần lợt quay đi một góc theo cùng một chiều so với các cạnh tơng ứng CB, EB, EC của tam giác BCE, nên hai tam giác BCE và bce đồng dạng thuận với nhau. Vớ d 2 ắ Số liệu cho trớc + Lợc đồ động của cơ cấu culít (hình 2.4) + Khâu dẫn AB có vận tốc góc 1 với 1 = hằng số (tức là gia tốc góc của khâu 1: 1 0 = ) ắ Yêu cầu Xác định gia tốc của tất cả các khâu của cơ cấu tại vị trí khâu dẫn có vị trí xác định bằng góc 1 . ắ Phơng pháp giải bài toán gia tốc + Hai khâu 1 và 2 nối nhau bằng khớp quay nên: 12 BB aa = . Khâu 2 và khâu 3 nối nhau bằng khớp trợt nên 23 = và 23 = . Do vậy, đối với bài toán này, chỉ cần tìm vận tốc 3 B a của điểm B 3 trên khâu 3. + Hai điểm B 3 và B 2 thuộc hai khâu khác nhau nối nhau bằng khớp trợt, do đó phơng trình gia tốc nh sau: 3 2 32 32 kr BBBBBB aaa a=+ + (2.8) Do 21 BB aa = và khâu 1 quay đều xung quanh điểm A nên 21 BB aa = hớng từ B về A, 21 2 1 BB AB aa l == . 32 r BB a là vận tốc trợt tơng đối của điểm B 3 so với điểm B 2 : 32 r BB a song song với phơng trợt của khớp trợt B. Giá trị của 32 r BB a là một ẩn số của bài toán. 32 k BB a là gia tốc Côriôlít trong chuyển động tơng đối của khâu 3 so với khâu 2: 32 32 2 2 k BB BB aV = , phơng chiều của 32 k BB a là chiều của vectơ 32 BB V quay 90 0 theo chiều của 2 , 32 32 2 2 k BB BB aV = . Mặc khác, điểm B 3 thuộc khâu 3, khâu 3 quay quanh điểm C, do đó: 333 nt BBB aaa=+ (2.9) Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 25 Trong đó : 3 n B a là thành phần hớng tâm của 3 B a : 3 n B a hớng từ B về C và 3 3 2 2 3 B n BCB CB V al l == . 3 t B a là thành phần tiếp tuyến của 3 B a : 3 t B aCB và 3 3 t BCB al = . Do 3 cha biết nên giá trị của 3 t B a là một ẩn số của bài toán. Từ (2.8) và (2.9) suy ra: 33 3 23232 tn k r B B B B BB BB aaaaa a+==+ + (2.10) + Phơng trình (2.10) có hai ẩn số là giá trị của 3 t B a và của 32 r BB a nên có thể giải đợc bằng phơng pháp họa đồ : Chọn một điểm làm gốc. Từ vẽ 2 'b biểu diễn 2 B a . Qua b 2 vẽ 2 'bk biểu diễn 32 k BB a . Qua k vẽ đờng thẳng song song với 32 r BB a tức là song song với phơng trợt của con trợt B. Trở vềgốc , vẽ 3 B n biểu diễn 3 n B a . Qua n B3 vẽ đờng thẳng , song song với phơng của 3 t B a tức là vuông góc với CB. Hai đờng và , giao nhau tại điểm b 3 . Suy ra rằng 3 'b biểu diễn 3 B a , 3 'kb biểu diễn 32 r BB a , 3 B3 n'b biểu diễn 3 t B a (hình 2.4). Phơng pháp phân tích động học trên đây đợc gọi là phơng pháp họa đồ vectơ, thờng đợc sử dụng rộng rãi cho các cơ cấu phẳng trong đó tất cả khớp động đều là khớp thấp: khớp quay và khớp trợt. Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 26 Bài tập chơng II : Bài 1: Vẽ họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc của cơ cấu và xác định vận tốc góc, gia tốc góc của khâu 3 tại vị trí có 0 1 120 = . Cho biết: 2220.1 BC AB CD AD llll m==== ; 1 10 /rad s = = hằng số. Xác định vận tốc góc và gia tốc góc của khâu 3 (hình 2.7). Bài 2: Vẽ họa đồ vận tốc và họa đồ gia tốc của cơ cấu và xác định vận tốc góc, gia tốc góc của khâu 3 tại vị trí có 0 1 60 = . Cho biết: 0.1 BC AC ll m== ; 1 10 /rad s = =và bằng hằng số. Xác định vận tốc góc và gia tốc góc của khâu 3 (hình 2.8). Bài 3: Tính vận tốc và gia tốc điểm F trong cơ cấu máy sàng lắc nếu tay quay quay đều với vận tốc góc 1 20 / R ad s = tại vị trí AB và CD thẳng đứng, BC nằm ngang. Cho biết: 0,1 22 BC DF AB CE DE ll lll m=== = = (hình 2.9). BàI GIảI : Bài 1 : + Phơng trình vận tốc : CBCB VVV=+ (2.11) Với : B VAB ; 1BAB Vl = CB VBC ; 2CB BC Vl = C VDC Phơng trình (2.11) có hai ẩn số và có thể giải đợc bằng phơng pháp họa đồ. Họa đồ vận tốc nh trên hình 2.10. Từ họa đồ vận tốc, suy ra: 1 10.0,05 0,5 / CB AB VV l ms == = = 3 0,5 10 / 0,05 C DC V rad s l == = Chiều của 3 đợc suy từ chiều của C V nh trên hình 2.10. + Phơng trình gia tốc : tn n t C C C B CB CB aaaaa a+==+ + (2.12) A B C D H ình 2. 7 1 2 3 4 1 1 1 A B C E D F 1 2 3 4 5 H ình 2.9 C H ình 2.8 A 1 2 B 3 1 1 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 27 Với : B a hớng từ B về A; 22 2 1 (10) .0,05 5 / BAB al ms == = n CB a hớng từ C về B; 22 22 2 (0,5) 2,5 / 0,1 n CB CB BC BC V al ms l === = t CB aBC ; 2 t CB BC al = n C a hớng từ C về D; 22 2 3 (10) .0,05 5 / n CDC al ms == = t C aDC ; 3 t CDC al = Phơng trình (2.12) có hai ẩn số và có thể giải bằng phơng pháp họa đồ. Họa đồ gia tốc cho trên hình 2.10. Từ họa đồ gia tốc suy ra: 2 3 53 2,88 / 33 t B C a ams=== và 3 53 57,7 / 3.0,05 t C DC a rad s l == = Chiều của 3 đợc suy từ chiều của t C a nh trên hình 2.10. Bài 2 : + Ta có : 32 BB VV= và 21 = . Phơng trình vận tốc : 2121 BBBB VVV=+ (2.13) Với : 1 B VAB ; 1 1BAB Vl = ; 21 // BB VAB ; 23 BB VVCB= ; 23 3BB CB VV l = = Phơng trình (2.13) có hai ẩn số và có thể giải bằng phơng pháp họa đồ. Họa đồ vận tốc nh trên hình 2.11. Từ họa đồ vận tốc suy ra: 31 1 2 2 2.10.0,1 2 / BB AB VV l ms == = = ; 3 3 2 20 / 0,1 B CB V rad s l === Chiều của 3 suy từ chiều của 3 B V nh trên hình 2.11. + Phơng trình gia tốc : 33 3 2 12121 tn k r BB B B BBBBB aaaaaa a+===+ + (2.14) Với: 1 B a hớng từ B về A, 1 22 2 1 (10) .0,1 10 / BAB al ms == = Họa đồ vận tốc p b c B V CB V C V b n CB n C c B a n C a n CB a t CB a t C a Họa đồ g ia tốc A B C D H ình 2.10 1 2 3 4 1 1 C V 3 2 t C a Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 28 21 21 2 1 22.3.10203/ k BB BB aV ms === , chiều của 21 k BB a là chiều của 21 BB V quay đi 90 0 theo chiều 1 ; 21 // r BB aAB 3 n B a hớng từ B về C, 3 22 2 3 (20) .0,1 40 / n BCB al ms == = ; 3 t B aCB ; 3 3 t BCB al = Phơng trình (2.14) có hai ẩn số và có thể giải bằng phơng pháp họa đồ. Họa đồ gia tốc nh trên hình 2.11. Từ họa đồ gia tốc suy ra 3 0 t B a = do dó 3 0 = . Bài 3 : + Cơ cấu máy sàng lắc bao gồm khâu dẫn 1và hai nhóm tĩnh định hạng II. Nhóm gần khâu dẫn gồm hai khâu 2 và 3 và ba khớp quay B, C, D (khớp chờ là khớp quay B và khớp quay D). Nhóm xa khâu dẫn gồm hai khâu 4 và 5 và ba khớp : 2 khớp quay E, F và 1 khớp trợt F (khớp chờ là khớp quay E và khớp trợt F). Bài toán vận tốc đợc giải cho nhóm gần khâu dẫn trớc, sau đó đến nhóm xa khâu dẫn. + Hai điểm C và B thuộc cùng khâu 2, ta có: CBCB VVV=+ (2.15) Với : B VAB , 1BAB Vl = , CB VBC , 2CB BC Vl = , C VDC , 3CDC Vl = Giải phơng trình (2.15) bằng phơng pháp họa đồ, ta suy đợc vận tốc C V . Dựa vào định lý đồng dạng thuận, ta suy đợc vận tốc E V của điểm E trên khâu 3 : 2 C E V V = Hai điểm F và E thuộc cùng khâu 4, ta có: FEFE VVV=+ (2.16) Trong đó : 2 C E V V = , FE VEF , 4 . FE EF Vl = , F V song song với phơng trợt của con trợt F. Giải phơng trình (2.16) bằng phơng pháp họa đồ, ta suy đợc vận tốc F V . Họa đồ vận tốc nh trên hình 2.12. Từ đó suy ra : CB VV= ; 1 20.0,1 2 / CB AB VV l ms == = = , Họa đồ g ia tốc 1 B a b 1 k b 3 =b 2 21 k BB a n B3 phơng của 3 t B a phơng của 21 r BB a 3 n B a 21 r BB a Họa đồ vận tốc p b 1 b 2 = b 3 32 BB VV= 21 BB V 1 B V C H ình 2.11 A 1 2 B 3 1 32 BB VV= 3 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 29 2 C FE V VV == và 2 1/ 22 C FE V VV ms== == , 0 CB V = ; 0 EF V = ; 2 0 = ; 4 0 = + Hai điểm C và B thuộc cùng khâu 2, ta có: tn n t C C C B CB CB aaaaa a+==+ + (2.17) Với: B a hớng từ B về A, 22 2 1 (20) .0,1 40 / BAB al ms == = , n CB a hớng từ C về B, 2 2 .0 n CB BC al == , t CB aCB , 3 . t CB BC al = , n C a hớng từ C về D, 22 2 2 20 / 0.2 n C C DC V ams l === , t C aDC , 3 . t CCD al = . Giải phơng trình (2.17) bằng phơng pháp họa đồ, ta suy đợc vận tốc C a . Dựa vào định lý đồng dạng thuận, ta suy đợc gia tốc E a của điểm E trên khâu 3 : 2 EC aa = . + Hai điểm F và E thuộc cùng khâu 4, ta có: nt F E FE FE aaa a=+ + (2.18) Với : 2 EC aa= , 2 4 .0 n FE EF al == , t FE aEF , 4 . t FE EF al = , F a song song với phơng trợt của con trợt F. Giải phơng trình (2.18) bằng phơng pháp họa đồ, ta suy đợc gia tốc F a . Họa đồ gia tốc nh trên hình 2.12. Từ đó suy ra : 2 10 5/ 22 E F a ams=== Ghi chú : Khi vẽ họa đồ vận tốc trong hai bài tập trên, cần lu ý rằng họa đồ cơ cấu, họa đồ vận tốc và gia tốc có các hình dạng đặc biệt, do vậy ta không cần sử dụng tỷ xích mà chỉ sử dụng quan hệ giữa các cạnh trên họa đồ để tính toán giá trị của vận tốc và gia tốc. Họa đồ vận tốc p b = c Phơng của V C Phơn g của V F Phơn g của V CB Phơn g của V FE e = f p hơn g t CB a b= n CB n C =c p hơn g t C a e p hơn g t F E a p hơn g F a f Họa đồ g ia tốc 1 A B C E D F 1 2 3 4 4 H ình 2.12 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 30 Chng III PHN TCH LC TRấN C CU PHNG Đ1. Lc tỏc ng trờn c cu Khi làm việc cơ cấu chịu tác động của các ngoại lực sau : 1) Ngoi lc Lực phát động : Lực từ động cơ đặt trên khâu dẫn của cơ cấu thông qua một hệ truyền dẫn. Lực phát động thờng có dạng một momen lực và ký hiệu là M Đ . Lực cản kỹ thuật : Lực từ đối tợng công nghệ tác động lên bộ phận làm việc của máy. Lực cản kỹ thuật là lực cần khắc phục để thực hiện quy trình công nghệ của máy, lực này đợc đặt trên một khâu bị dẫn của cơ cấu. Ví dụ lực cắt tác động lên các dụng cụ trong các máy cắt gọt kim loại, lực cản của đất tác dụng lên lỡi cày trong máy cày, trọng lợng các vật cần di chuyển trong máy nâng chuyển Lực cản kỹ thuật đợc ký hiệu là C P hay C M . Trọng lợng các khâu : Nếu trọng tâm các khâu đi lên thì trọng lợng có tác dụng nh lực cản, ngợc lại nếu trọng tâm đi xuống thì trọng lợng có tác dụng nh lực phát động. Trọng lợng khâu thứ i đợc ký hiệu là i G . 2) Lc quỏn tớnh Ngoài ngoại lực, trên các khâu chuyển động có gia tốc còn có lực quán tính. Lực quán tính ký hiệu là qt P , còn momen lực quán tính ký hiệu là qt M . 3) Phn lc khp ng Dới tác động của ngoại lực và lực quán tính, trong các khớp động của cơ cấu xuất hiện các phản lực khớp động. Phản lực khớp động là lực từ mỗi thành phần khớp động tác động lên thành phần khớp động đợc nối với nó trong khớp động. Phản lực khớp động từ khâu thứ i tác dụng lên khâu thứ j đợc ký hiệu ij R . Trong mỗi khớp động bao giờ cũng có một đôi phản lực khớp động trực đối với nhau: Nếu khâu 1 tác động lên khâu 2 một lực 12 R , thì khâu 2 sẽ tác động lên khâu 1 một lực 21 R với 21 12 R R = (hình 3.1). Phản lực khớp động gồm hai thành phần: + áp lực khớp động : Thành phần không sinh công trong chuyển động tơng đối giữa các thành phần khớp động. áp lực khớp động vuông góc với phơng chuyển động tơng đối. áp lực khớp động từ khâu thứ i tác dụng lên khâu thứ j đợc ký hiệu là ij N . + Lực ma sát : Thành phần sinh công âm trong chuyển động tơng đối. Lực ma sát song song với phơng chuyển động tơng đối (hoặc xu hớng chuyển động tơng đối). Lực ma sát từ khâu thứ i tác dụng lên khâu thứ j đợc ký hiệu là ij F . Lực ma sát trong khớp động là một lực cản có hại, công của lực ma sát làm nóng và làm mòn các thành phần khớp. 1 2 21 R 12 R 12 N 12 F H ình 3.1 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 31 Đ2. S liu cho trc, gi thit v ni dung ca bi toỏn phõn tớch lc c cu Số liệu cho trớc + Lợc đồ động của cơ cấu, khâu dẫn và vận tốc góc 1 của khâu dẫn + Các ngoại lực tác động lên các khâu + Các thông số quán tính gồm: Khối lợng m i và vị trí trọng tâm S i của mỗi khâu Momen quán tính J Si đối với trọng tâm của các khâu chuyển động quay. Các giả thiết của bài toán phân tích lực cơ cấu + Khi phân tích lực trên khâu dẫn, ngời ta thờng giả thiết khâu dẫn quay đều, tức là có vận tốc góc bằng hằng số. + Mặt khác, các khớp động thờng đợc bôi trơn đầy đủ nên giá trị lực ma sát trong khớp động thờng khá nhỏ so với giá trị áp lực khớp động tơng ứng, do vậy khi giải bài toán phân tích lực ngời ta thờng bỏ qua lực ma sát, nghĩa là đồng nhất áp lực khớp động với phản lực khớp động. + Đối với cơ cấu phẳng, để bài toán phân tích lực đợc đơn giản, ta giả thiết các lực tác dụng lên cơ cấu nằm trong cùng một mặt phẳng song song với mặt phẳng chuyển động của cơ cấu. Nội dung của bài toán phân tích lực cơ cấu Bài toán phân tích lực cơ cấu bao gồm các vấn đề sau: + Phân tích lực trên khâu bị dẫn, cụ thể là xác định áp lực tại các khớp động trong các nhóm tĩnh định của cơ cấu. + Phân tích lực khâu dẫn, cụ thể là xác định lực hay momen lực cần phải đặt trên khâu dẫn để bảo đảm cho khâu dẫn có vận tốc bằng hằng nh đã giả thiết. Lực và momen lực nói trên lần lợt đợc gọi là lực cân bằng ký hiệu là cb P và momen cân bằng ký hiệu là cb M . Ngoài ra, còn phải xác định áp lực tại khớp động nối khâu dẫn với giá. Chơng này chỉ trình bày bài toán phân tích lực trên cơ cấu phẳng và sử dụng phơng pháp họa đồ vectơ. Đ3. Nguyờn tc v trỡnh t gii bi toỏn phõn tớch lc c cu 1) Nguyờn lý almbe áp lực khớp động là nội lực đối với cơ cấu. Để làm xuất hiện các lực này trong công thức tính toán, ta phải hình dung tách các khớp động ra. Tại mỗi thành phần khớp động đợc tách ra, ta đặt phản lực tơng ứng. Ví dụ trong cơ cấu 4 khâu bản lề (hình 3.2), khi hình dung tách các khớp B, C, D ra, ta phải đặt tại các thành phần khớp động B, C, D các phản lực tơng ứng: 43 23 32 21 12 ;;;;NNNNN (hình 3.3). Khi cơ cấu chuyển động, các khâu nói chung có gia tốc, hệ lực gồm ngoại lực và các áp lực đặt trên các thành phần khớp của nó không phải là một hệ lực cân bằng. Nh vậy không thể viết các phơng trình cân bằng lực để giải tìm áp lực khớp động. Tuy nhiên, theo nguyên lý Đălămbe, nếu ngoài các ngoại lực và các áp lực tại các thành phần khớp động trên khâu, nếu thêm vào đó các lực quán tính và momen lực quán tính của khâu và coi chúng nh là những ngoại lực thì sẽ đợc một hệ lực cân bằng. Khi đó có thể viết các phơng trình cân bằng lực của tĩnh học cho khâu và giải để xác định các áp lực khớp động. 2) iu kin tnh nh ca bi toỏn phõn tớch ỏp lc khp ng Khi viết phơng trình cân bằng lực của tĩnh học, nếu chúng ta viết cho từng khâu một, thì số phơng trình cân bằng lực có thể nhỏ hơn số ẩn cần tìm. Ví dụ với khâu 3 trong cơ cấu 4 khâu bản lề (hình 3.3) thì số ẩn số là 4 (phơng và giá trị của các lực 43 23 ;NN ), số phơng trình cân bằng lực bằng 3 (2 phơng trình hình chiếu và 1 phơng trình momen). [...]... khâu: Khâu 2 chịu tác động của lực P2 , momen M 2 và trọng lợng G2 Khâu 3 chịu tác động của lực P3 , momen M 3 và trọng lợng G3 - Khối lợng mi, vị trí khối tâm Si và momen quán tính JSi đối với trọng tâm của mỗi khâu Yêu cầu Giải bài toán phân tích áp lực khớp động tại vị trí đang xét của cơ cấu (hình 3.5) t N 12 B 1 N 12 PII 1 N 21 3 4 A PIII C ( ') N 12 C PII n 12 N C PIII hIII x N 43 N 23 N 43 PIII... , N 12 , N 43 là một hệ lực cân bằng, ta có: N 12 + PII + PIII + N 43 = 0 (3 .2) Phơng trình (3 .2) có 3 ẩn số (giá trị và phơng của N 12 , giá trị của N 43 ), cha thể giải đợc n t - Để giảm số ẩn số, ta phân tích N 12 thành hai thành phần: N 12 song song với BC, N 12 vuông t góc với BC Giá trị của N 12 xác định nh sau: Momen đối với điểm C của tất cả các lực tác động lên khâu 2 (hình 3.5c): P h t t N 12 =... phơng trình cân bằng lực lập đợc phải bằng số ẩn số cần tìm, tức là phải có điều kiện : Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 32 3n (2 p5 + p4 ) = 0 (3.1) Tóm lại để giải đợc bài toán phân tích lực ta phải xét đồng thời các khâu, các khớp trong một nhóm tĩnh định Điều kiện (3.1) đợc gọi là điều kiện tĩnh định của bài toán phân tích áp lực khớp động 3)... hai ẩn số của bài toán phân tích lực n N N 2 N M x O 1 x 1 x 2 a) Khớp quay 2 1 b) Khớp trợt n c) Khớp cao Hình 3.4 Nh vậy số ẩn số cần tìm đối với nhóm nói trên là 2 p5 + p4 Vì với mỗi khâu (xem nh là vật rắn tuyệt đối) ta viết đợc 3 phơng trình cân bằng lực (2 phơng trình hình chiếu và 1 phơng trình momen), nên số phơng trình cân bằng lực lập đợc bằng 3n Để giải đợc bài toán phân tích lực, số phơng... N 12 C PII n 12 N C PIII hIII x N 43 N 23 N 43 PIII Nhóm tĩnh định (2+ 3) t N 12 A () N 12 Hỡnh 3.5d C P n N 12 PIII N 43 PII B D N 23 Khâu (3) N 32 x x Hình 3.5b t N 12 Khâu (2) n N 12 1 Khõu dn Hình 3.5a : Cơ cấu tay quay - con trợt hII PII A x C B B B 2 Hình 3.5e : Hoạ đồ lực của cơ cấu Hình 3.5c a) Tớnh lc trờn cỏc khõu b dn Để phân tích lực trên các khâu bị dẫn, ta tiến hành theo trình tự sau đây: ... nhóm gồm hai khâu (khâu 2, khâu 3) và ba khớp (khớp quay B, khớp quay C và khớp trợt C) Khớp chờ của nhóm là khớp quay B và khớp trợt C Khớp trong của nhóm là khớp quay C Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 33 Cơ cấu có một bậc tự do nên sau khi tách nhóm tĩnh định ra, chỉ còn lại một khâu dẫn AB nối giá bằng khớp quay Xác định lực và momen lực quán tính... nhau thì số ẩn số mới có thể bằng số phơng trình cân bằng lực lập đợc N 12 B 2 C N 32 C N 23 1 A B 2 B N 21 1 3 D 4 C A N 43 Hình 3 .2 3 Hình 3.3 D Xét một nhóm gồm n khâu bị dẫn kề nhau, trong đó có p5 khớp loại 5 và p4 khớp loại 4 (kể cả các khớp chờ của nhóm) Đối với cơ cấu phẳng, ta thờng gặp các khớp thấp loại 5 là khớp quay, khớp trợt và các khớp cao loại 4 nh khớp bánh răng phẳng, khớp cam phẳng... = 21 21 M A = Pcb hcb N 21 .h21 = 0 hcb Hệ lực tác động lên khâu dẫn 1 gồm Pcb , N 21 , N 41 là một hệ lực cân bằng, ta có: Pcb + N 21 + N 41 = 0 (3.5) Giải phơng trình (3.5) bằng phơng pháp hoạ đồ, suy đợc N 41 (hình 3.6b) 4) Phng phỏp di chuyn kh d tớnh M cb hay Pcb Ta có thể tính M cb hay Pcb mà không cần phân tính áp lực khớp động trên toàn bộ cơ cấu để tìm ra N 21 bằng cách áp dụng nguyên lý. .. lên khâu dẫn (tức là cân bằng với lực N 21 ) B M cb A N 21 1 N 41 1 h21 1 Pcb B N 21 1 1 hcb Pcb A N 21 N 41 N 41 Hình 3.6b Hình 3.6a Trờng hợp đặt lên khâu dẫn một momen cân bằng M cb (hình 3.6a) : Momen đối với điểm A của tất cả các lực tác động lên khâu dẫn: M cb = N 21 .h21 M A = M cb N 21 .h21 = 0 Xét cân bằng lực khâu dẫn, ta có: N 41 = N 21 Trờng hợp đặt lên khâu dẫn một lực cân bằng Pcb (hình... trình (3.4) có hai ẩn số là giá trị và chiều N 23 nên có thể giải đợc bằng phơng pháp hoạ đồ (hình 3.5e) Suy ra : vectơ DB biểu diễn N 23 Ghi chú : Cách sắp xếp phơng trình cân bằng lực (3.3) nh sau : + Hai lực cha biết đợc sắp xếp hai đầu + Các lực thuộc cùng một khâu đợc sắp xếp gần nhau + Hai thành phần của cùng một lực đợc sắp xếp gần nhau Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê . C D H ình 2. 10 1 2 3 4 1 1 C V 3 2 t C a Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 28 21 21 2 1 22 .3.1 020 3/ k BB BB aV ms === , chiều của 21 k BB a là. Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 27 Với : B a hớng từ B về A; 22 2 1 (10) .0,05 5 / BAB al ms == = n CB a hớng từ C về B; 22 22 2 (0,5) 2, 5. sát làm nóng và làm mòn các thành phần khớp. 1 2 21 R 12 R 12 N 12 F H ình 3.1 Bài giảng Nguyên lý máy, Chuyên ngành Cơ khí chế tạo Lê Cung, Khoa S phạm Kỹ thuật 31 2. S liu cho trc,