Chương 8 phân tích lực tĩnh

Chương 8 Phân tích lực tĩnh Nguyên lý máy Mục tiêu Sau khi học xong chương này, sinh viên cần nắm được: • Phân tích lực tác dụng lên cơ cấu ở trạng thái tĩnh bằng phương pháp hoạ đồ véc tơ. • Phân tích lực tĩnh tác dụng lên cơ cấu trong trường hợp kể hoặc không kể đến lực ma sát • Phân tích lực tĩnh cho cơ cấu 4 khâu và cơ cấu 6 khâu. Nội dung 1. Giới thiệu 2. Phân tích lực tĩnh 3. Phân tích lực tĩnh bằng phương pháp vẽ 4. Nguyên lý cộng tác dụng 5. Phân tích lực khi kể đến ma sát 1. Giới thiệu “Nguyên lý máy” không chỉ nghiên cứu mối quan hệ giữa hình học và chuyển động của các bộ phận của cơ cấu và máy, mà còn nghiên cứu cả các lực tạo ra các chuyển đó. Hai nội dung chính của môn học Nguyên lý máy: 1. Động học cơ cấu & máy: Nghiên cứu về hình học và chuyển động của các bộ phận trong máy khi bỏ qua các yếu tố ảnh hưởng do lực gây ra. Mục tiêu của phần này là tìm ra quy luật chuyển động của các bộ phận trong cơ cấu & máy. 2. Động lực học cơ cấu & máy : Nội dụng của phần này là phân tích các lực và ngẫu lực trên các phận của cơ cấu & máy gây ra bởi các ngoại lực (phân tích lực tĩnh), cũng như phân tích các lực và mô men trên các bộ phận của cơ cấu & máy do gia tốc của các bộ phận gây ra ( phân tích lực động). 1. Giới thiệu • Các bộ phận(khâu) của cơ cấu được giả thiết là các vật rắn tuyệt đối cứng là nhằm bỏ qua biến dạng cũng như chuyển vị của (còn gọi là động lực học vật rắn). Tuy nhiên trong thực tế các bộ phận của cơ cấu đều là các vật rắn biến dạng. Do vậy, để cơ cấu có thể thực hiện được đúng các chức năng đã định dưới các lực tác dụng thì các khâu phải được thiết kế đảm bảo đủ bền. • Để thiết kế được các bộ phận (khâu) của máy, cơ cấu có đủ độ bền thì cần phải xác định được các lực, mô men tác dụng lên các khâu đó. 1. Giới thiệu 1. Giới thiệu Các ngoại lực tác dụng lên cơ cấu đã biết hoặc được giả thiết là đã biết. Các lực tĩnh: • Piston trong động cơ: Áp lực tác dụng lên piston có thể đã biết hoặc được giả thiết • QRM – Lực cắt. • Lực sinh ra do lắp ráp • Lực sinh ra do sự thay đổi nhiệt độ • Lực va đập • Lực lò xo • Đai và puly • Khối lượng các khâu 1. Giới thiệu • Ngoài các lực tĩnh, trên cơ còn xuất hiện cả các lực quán tính do gia tốc của các khâu gây ra, được gọi là các lực động • Với tốc độ thấp cơ cấu chủ yếu chịu tác dụng của các lực tĩnh, còn với tốc độ lớn cơ cấu còn chịu tác dụng lớn của các lực động. Quá trình phân tích này nhằm mục đích xác định các lực truyền từ điểm này đến điểm khác, mà thực chất là từ điểm đầu vào đến điểm đầu ra. Đây là bước đầu tiên trong quá trình tính toán độ bền của một bộ phận/hệ thống, nhằm định ra kích thước cho các bộ phận của cơ cấu/máy 2. Phân tích lực Phân tích lực là công việc cần thiết nhằm tránh việc ước lượng sai giá trị của các lực tác dụng lên các bộ phận của cơ cấu: hoặc ước lượng quá thấp hoặc ước lượng quá cao. • Ước lượng quá thấp: Sẽ dẫn đến việc thiết kế các khâu/bộ phận của cơ cấu không đủ độ bền và sẽ sớm bị phá huỷ. • Ước lượng quá cao: Các khâu/bộ phận của cơ cấu được thiết kế quá thừa bền dẫn đến lãng phí vật liệu, kích thước lớn, giá thành cao và không có tính cạnh tranh. • Phân tích lực trên cơ cấu bằng phương pháp vẽ sẽ được sử dụng ở đây bởi vì nó đơn giản và thể hiện được đúng bản chất của vấn đề, đặc biệt khi phân tích tích các cơ cấu phức tạp. Hơn nữa phương pháp này áp dụng trực tiếp các phương trình cân bằng lực để giải bài toán  Phân tích lực 2. Phân tích lực [...]... trượt Mô hình khảo sát Lực ma sát tĩnh (Lực ma sát) Sơ đồ giải phóng liên kết Lực cản nhớt 5 Phân tích lực khi kể đến ma sát  Columb friction t n 1 Lực ma sát tĩnh: F23 = µ F23 µ là hệ số ma sát tĩnh t n 2 Lực ma sát trượt: F23 = µc F23 µc là hệ số ma sát trượt 3 Góc ma mát φ : 4 Lực cản nhớt: t F23 = − µVB3 /2 5 Phân tích lực khi kể đến ma sát Ví dụ 1 Làm lại bài toán phân tích lực tĩnh cho cơ cấu Cam... 2 chiều) 2 Phân tích lực  Các khâu chịu tác dụng của hai lực Một khâu chỉ chịu tác dụng của hai lực (không có mô men) Để khâu cân bằng, hai lực này phải có cùng độ lớn, cùng phương và ngược chiều nhau h=0 2 Phân tích lực  Các khâu chịu tác dụng của ba lực Một khâu chỉ chịu tác dụng của ba lực (không có mô men/ ngẫu lực) Để khâu cân bằng, ba lực này phải là ba lực đồng quy 2 Phân tích lực  Two khâuthree-force... con trượt như trên hình vẽ, áp suất tác dụng lên piston 4: p = 8 x 104N/m2, diện tích tiết diện piston là 0,1 m2 Cơ cấu được giữ cân bằng nhờ mô men T2 đặt trên khâu 2 Hãy xác định các lực tác dụng lên tất cả các khâu? 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ Ví dụ 2 Cho cơ cấu bốn khâu bản lề như... khâuthree-force members lực và một mô men Các and chịu tác dụng của hai Để khâu cân bằng, Hai lực này phải là một ngẫu lực (hai lực có cùng độ lớn, song song và ngược chiều nhau), để cân bằng với với mô men trên khâu 2 Phân tích lực  Các phương pháp phân tích lực 1 Phương pháp hoạ đồ/vẽ (Sẽ được giới thiệu ở chương này) 2 Phương pháp giải tích 3 Phương pháp số 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ ... E, FE = 35N Hãy xác định phản lực tại các khớp A, B và D, bỏ qua lực ma sát tại các khớp và khối lượng của cần 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ  Ví dụ 4: Xác định mô men T2 để cơ cấu cân bằng 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ 4 Nguyên lý cộng tác dụng • Hệ thống tuyến tính: Phản ứng của bộ phận chấp hành đầu ra tỉ lệ thuận với lực tác động đầu vào của hệ thống... tính khi phân tích lực • Nguyên lý cộng tác dụng: Với các hệ tuyến tính, chịu tác dụng của một số lực thì có thể tính kết quả tác dụng của riêng từng lực, sau đó cộng các kết quả thu được riêng biệt để có kết quả tác dụng đồng thời của các lực • Ví dụ: các yếu tố phi tuyến: lực ma sát tĩnh, Các hệ thống có khe hở hoặc các hệ thống lò xo có độ cứng thay đổi khi chúng bị uốn cong 5 Phân tích lực khi... của lực ma sát: Khớp bản lề Điểm đặt lực tại tâm của khớp     F23 = − F32 2 Phân tích lực Trượt trên Phương của lực luôn vuông góc với phương trượt   F12 = − F21 Khớp răng (khớp loại cao)     F23 = − F32   F23   F32 3 2 2 Phân tích lực  Phương trình cân bằng Với một vật rắn ở trạng thái cân bằng: 1 Tổng tất cả các lực tác dụng bằng không 2 Tổng mô men của tất cả các lực. ..2 Phân tích lực  Nguyên tắc chung: • Một cơ cấu/ máy là một vật thể 3 chiều, có các lực tác dụng hoạt động theo cả 3 phương • Để giải được bài toán phân tích lực, tất cả các lực được chiếu lên 3 mặt phẳng vuông góc Để cân bằng, trên mỗi một mặt phẳng tham chiếu đó, tổng tất cả các véc tơ lực bằng không đồng thời tổng mô men của tất cả các lực đối với một trục vuông góc... trên mặt phẳng đó cũng bằng 0 2 Phân tích lực  Nguyên tắc chung: Lực là một đại lượng véc tơ, sẽ xác định hoàn toàn khi biết 3 yếu tố: • Độ lớn • Phương, chiều • Điểm đặt Cách biểu diễn một véc tơ: FA • Điểm đặt tại A • Hợp với mặt phẳng tham chiếu một góc 60° • Chiều dài véc tơ thể hiện độ lớn của lực theo tỉ lệ xích µF [lực/ đơn vị chiều dài] 60° A 2 Phân tích lực Phản lực liên kết tại các khớp động... khâu 4 chịu tác dụng của ngoại lực P = 120 220° lb, đặt tại điểm Q xác định các lực tác dụng lên các khâu trong cơ cấu 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ 3 Phân tích lực bằng phương pháp vẽ Ví dụ 3 Cho cơ cấu Cam cần đẩy đáy con lăn như trên hình vẽ Để giữ cho cần luôn tiếp xúc với cam, người ta sử dụng một lò xo, khi lò xo bị nén đến điểm C thì lực lò xo FC = 12N Ngoại lực tác dụng vào đầu cần tại . • Phân tích lực tĩnh tác dụng lên cơ cấu trong trường hợp kể hoặc không kể đến lực ma sát • Phân tích lực tĩnh cho cơ cấu 4 khâu và cơ cấu 6 khâu. Nội dung 1. Giới thiệu 2. Phân tích lực tĩnh 3 Chương 8 Phân tích lực tĩnh Nguyên lý máy Mục tiêu Sau khi học xong chương này, sinh viên cần nắm được: • Phân tích lực tác dụng lên cơ cấu ở trạng thái tĩnh bằng phương pháp. ba lực Một khâu chỉ chịu tác dụng của ba lực (không có mô men/ ngẫu lực) Để khâu cân bằng, ba lực này phải là ba lực đồng quy 2. Phân tích lực  Two and three-force members 2. Phân tích lực 