Chương 9 phân tích lực động

Chương 9 Phân tích lực động Nguyên lý máy Mục tiêu Sau khi học xong chương này, sinh viên cần nắm được: • Xác định các tải trọng tác dụng lên từng khâu trong cơ cấu • Xác định lực tại các khớp động • Xác định mô men cân bằng trên khâu dẫn để tạo ra chuyển động của cơ cấu theo yêu cầu cụ thể. Các nội dung chính 1. Giới thiệu 2. Trọng tâm và khối tâm 3. Mô men quán tính và mô men quán tính ly tâm 4. Lực quán tính và nguyên lý D’alembert 5. Phương pháp đồ thị 6. Khâu chuyển động quay quanh 1 trục cố định 7. Lực rung và mômen rung Tại sao phải phân tích áp lực? 1. Giới thiệu Mục tiêu chính Thiết kế cơ cấu Xác định các bộ phận sẽ hỏng trong quá trình làm việc Phân tích ứng suất và chuyển vị của các khâu Xác định các tải trọng (lực mômen) tác dụng lên các khâu * Các thông số cần thiết cho quá trình phân tích lực động : - Gia tốc góc của các khâu ( α ) - Gia tốc dài của khối tâm tất cả các khâu (A CM ) - Khối lượng các khâu - Mô men quán tính khối tâm của các khâu I CM - Ngoại lực và mômen * Giả thiết các thông số này đã biết hoặc có thể xác định được thông qua việc giải các bài toán ở chương trước 1. Giới thiệu 1. Giới thiệu Các thông số cần thiết để phân tích lực động Phân tích chuyển vị Phân tích vận tốc Gia tốc góc các khâu α A CM của các khâu Phân tích lực Ngoại lực và mô men Khối lượng các khâu I CM của các khâu 2. Tâm và khối tâm Phân tích lực động: Cáclực động sinh ra bởi gia tốc khối tâm. Hình (a) thể hiện một vật chuyển động theo quỹ đạo tròn có gia tốc hướng tâm  chịu lực quán tính ly tâm. Lực này ngược chiều với gia tốc hướng tâm và tạo ra áp lực tại khớp quay. Trên hình (b) thể hiện một trục quay với một khối lượng lệch tâm ω = const Cần Lực ly tâm Vận tốc góc không đổi Lực ly tâm Vật quay Khối tâm 2. Trọng tâm và khối tâm  Trọng tâm của một vật thể hay một hệ các vật thể là điểm trung bình theo phân bố trọng lượng của vật thể  Khối tâm của một vật thể hay một hệ các vật thể là điểm trung bình theo phân bố khối lượng của vật thể(có khối lượng bằng khối lượng của hệ) (a) Các khối lượng tập trung trên một đường thẳng; (b) Các khối lượng tập trung trên một mặt phẳng 2. Trọng tâm và khối tâm Vị trí khối tâm của một khối trụ tròn(a), một khối hình chữ nhật(b), một lăng trụ tam giác(c) Khi vật rắn có hình dạng phức tạp, khối tâm có thể được xác định bằng cách coi vật thể đó được tạo bởi các khối nhỏ có hình dạng đơn giản. 2. Trong tâm và khối tâm Vật có hình dạng phức tạp [...]... Phân tích áp lực cơ cấu phẳng : 1) Phân tích động học cho cơ cấu 2) Phân tích các lực tĩnh của cơ cấu 3) Xác định các lực quán tính và mô men quán tính của từng khâu 4) Kết hợp kết quả của bước 2 và bước 3, xác định được tất cả các lực và mô men trên từng khâu 6 Phương pháp đồ thị Ví dụ: Phân tích lực cho cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng trong hình vẽ 6 Phương pháp đồ thị Tách riêng khâu 4 và đặt các lực. .. phân tích lực bằng phương pháp hoạ đồ/vẽ • Giả thiết: Trọng lượng các khâu nhỏ hơn nhiều so với các lực tác dụng và các lực quán tính  có thể bỏ qua 4 Lực quán tính và nguyên lý D’alembert  Ví dụ: (a) Hệ lực mất cân bằng do gia tốc; (b) Lực quán tính và mô men quán tính (c) Dời lực quán tính từ khổi tâm của khâu 1 Độ lớn cuả lực quán tính: mAG 2 Lực quán tính ngược chiều với gia tốc AG 3 Lực quán... thuận với lực tác động đầu vào của hệ thống • Trong trường hợp bỏ qua ma sát, hầu hết các cơ cấu đều được coi là tuyến 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... dụng lên khâu 4 • Động cơ đặt tại B • Cần xác định: Mô men cân bằng trên khâu 2 và áp lực tại các khớp động 9 Phương pháp số  Cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng • Khâu 2 • Khâu 3 9 Phương pháp số  Cơ cấu 4 khâu bản lề phẳng • Khâu 4 • Giải 9 phương trình để xác định 9 ẩn số chưa biết 9 Phương pháp số  Cơ cấu tay quay con trượt • Tải trọng tác dụng: FP tác dụng tại điểm B trên con trượt • Động cơ đặt tại A... linkage Four-bar 4 khâu bản lề 9 Phương pháp số  Khâu quay quanh một trục cố định Các thông số cần thiết • Ngoại lực FP cho trên hình • Giả thiết aCM, α, m và ICM đã biết Các thông cần tìm: Mô men cân bằng và phản lực tại khớp động • Động cơ đặt tại O2, sinh ra α và aCM 9 Phương pháp số  Khâu quay quanh một trục cố định Các thông cần tìm: Mô men cân bằng và phản lực tại khớp động Giải 3 phương trình để... 4 Lực quán tính và nguyên lý D’alembert (a) Hệ lực không cân bằng trên một vật rắn; (b) Các giá trị gia tốc làm hệ lực mất cân bằng 4 Lực quán tính và nguyên lý D’alembert  Nguyên lý D’Alembert : • Tổng các ngoại lực và lực quán tính tác dụng lên một hệ vật bằng 0 • Tổng các mô men ngoài và mô men quán tính tác dụng lên một hệ vật bằng 0 Có thể sử dụng nguyên lý D’Alembert Σ F=0 & Σ M=0 khi phân tích. .. cần thiết: • Ngoại lực FP cho trên hình • Động cơ đặt tại O2 • Cần xác định: Mô men cân bằng trên khâu 2 và phản lực tại các khớp động 9 Phương pháp số Khâu 2 Khâu 3 Giả thiết về ma sát: - Trường hợp không có ma sát: FB,y = 0 - Trường hợp có ma sát : FB,y = µN = µFB,x 9 Phương pháp số • Giải 7 phương trình để xác định 7 thông số chưa biết • Sử dụng ma trận để giải 7 phương trình này: 9 Phương pháp số... khâu 3 và đặt các lực tác dụng lên khâu như hình vẽ: 6 An example of graphic analysis Tách riêng khâu 2: 7 Khâu chuyển động quay quanh một trục cố định Điểm P: Được gọi là tâm va đập Tại P mô men của lực quán tính bằng không 8 Lực rung và mô men rung Lực rung và mô men rung : Do quán tính của các bộ phận quay mà lực rung làm cho mô men rung được truyền đến giá hoặc nền của cơ cấu/máy Lực rung tổng hợp... trên 4 Lực quán tính được rời đi từ tâm sẽ sinh ra một mô men đối với trục đi qua khối tâm, ngược chiều với gia tốc góc α 4 Lực quán tính và nguyên lý D’alembert Ví dụ 1 Xác định lực FA để khâu 2 chuyển với vận tốc 12.6 ft/s như trên hình vẽ Giả thiết cơ cấu đặt trên mặt phẳng ngang (bỏ qua tác dụng của trọng lực) , bỏ qua ma sát tại các khớp động Khối lượng khâu 3 2,2lb, mô men quán tính I3= 0.04 79 lb.s2.in... trình để xác định các giá trị cần tìm 9 Phương pháp số  Khâu quay quanh một trục cố định Sử dụng ma trận để giải (chỉ dùng cho phương pháp số) Sử dụng maple để giải (cho cả phương pháp số và đại số) Mỗi khâu sẽ lập được 3 phương trình cân bằng 9 Phương pháp số  Khâu quay quanh một trục cố định • Khối lượng khâu: Mô men quán tính qua tâm: 0,08 kgm2 Giải bằng ma trận: 9 Phương pháp số  Cho cơ câu như . động Phân tích chuyển vị Phân tích vận tốc Gia tốc góc các khâu α A CM của các khâu Phân tích lực Ngoại lực và mô men Khối lượng các khâu I CM của các khâu 2. Tâm và khối tâm Phân tích lực. cứng thay đổi khi chúng bị uốn cong. Phân tích áp lực cơ cấu phẳng : 1) Phân tích động học cho cơ cấu. 2) Phân tích các lực tĩnh của cơ cấu. 3) Xác định các lực quán tính và mô men quán tính của. tâm Phân tích lực động: Cáclực động sinh ra bởi gia tốc khối tâm. Hình (a) thể hiện một vật chuyển động theo quỹ đạo tròn có gia tốc hướng tâm  chịu lực quán tính ly tâm. Lực này ngược chiều