Tính toán động học các cơ cấu phẳng nhiều khâu với cấu trúc vòng động học kín

Gói Đồ Án là một bộ hoàn chỉnh giúp các bạn làm đồ án có nội dung tương tự có thể tham khảo cũng như ai đó có đề tài giống hệt có thể dùng luôn làm đồ án của riêng mình. Nội dùng file đính kèm bào gồm: (1. Thuyết minh: Mục lục, lời nói đầu, nội dung chính, kết luận, tham khảo; 2. File lập trình bằng phần mềm mathlab2008; 3. Slide thuết trình lúc bảo vệ) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................................... 6 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU PHẲNG .. 7 1.1 Mở đầu ............................................................................................................... 7 1.1.1 Định nghĩa và phân loại cơ cấu .................................................................. 7 a) Định Nghĩa:. .................................................................................................. 7 b) Phân loại cơ câu: ........................................................................................... 7 1.1.2 Cơ cấu truyền động .................................................................................... 8 1.1.3 Cơ cấu dẫn động ......................................................................................... 8 1.2 Các thành phần cơ bản của cơ cấu ..................................................................... 9 1.2.1 Các khâu động ............................................................................................ 9 1.2.2 Các khớp động .......................................................................................... 10 a) Các khớp bậc thấp. ...................................................................................... 10 b) Các khớp bậc cao. ....................................................................................... 12 1.3 Số bậc tự do của cơ cấu ................................................................................... 12 1.4. Các đặc trưng về cấu trúc của cơ cấu ............................................................. 15 1.4.1 Chuỗi động học ........................................................................................ 15 a) Định nghĩa chuỗi động. ............................................................................... 15 b) Phân loại chuỗi động (sự phân loại tôpô). .................................................. 15 c) Sự phân loại động học. ................................................................................ 16 1.4.2. Các cơ cấu phẳng (xét cơ cấu bốn khâu) .................................................. 17 a) Nhóm các cơ cấu 4 khâu với khớp quay. .................................................... 17 b) Nhóm các cơ cấu 4 khâu với khớp quay và khớp tịnh tiến. ....................... 19 CHƯƠNG II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG .. 23 2.1 Cơ sở lý thuyết về động học ............................................................................ 23 2.1.1 Các tọa độ suy rộng và phương trình liên kết động – hình học ................ 23 a) Khái niệm tọa độ suy rộng. ......................................................................... 23 b) Các tọa độ suy rộng đủ và các tọa độ suy rộng có dư. ............................... 23 2.1.2 Tính toán vị trí cơ cấu .............................................................................. 26 a) Phương pháp mặt cắt. .................................................................................. 26 b) Phương pháp tách khớp. ............................................................................. 28 c) Phương pháp chiếu véctơ. ........................................................................... 29 d) Sử dụng ma trận côsin chỉ hướng. .............................................................. 29 2.1.3 Tính toán vận tốc góc và gia tốc góc các khâu ........................................ 30 2.1.4 Tính toán vận tốc góc và gia tốc góc các điểm thuộc khâu động ............ 31 2.2 Phương pháp số trong phân tích động học ..................................................... 32 2.2.1 Phương pháp lặp Newton ......................................................................... 32 2.2.2 Đạo hàm số và tích phân số ...................................................................... 37 a) Đạo hàm số. ................................................................................................. 37 b) Tích phân số. ............................................................................................... 38 CHƯƠNG III: CÁC THÍ DỤ ÁP DỤNG ........................................................................ 43 3.1 Tính toán số động học của cơ cấu năm khâu phẳng ....................................... 43 3.1.1 Sơ đồ động học và hệ tọa độ ..................................................................... 43 3.1.2 Phương trình liên kết và vị trí các khâu .................................................... 44 a) Phương trình liên kết. .................................................................................. 44 b) Vị trí các khâu. ............................................................................................ 44 3.1.3 Tính toán vận tốc và gia tốc các khâu ....................................................... 45 a) Tính toán vận tốc. ........................................................................................ 45 b) Tính toán gia tốc. ........................................................................................ 46 3.1.4. Tính toán vị trí, vận tốc, gia tốc các khối tâm Si trên hệ tọa độ cố định .. 47 a) Vị trí khối tâm. ............................................................................................ 47 b) Vận tốc khối tâm. ........................................................................................ 49 c) Gia tốc khối tâm. ......................................................................................... 49 3.1.5 Chương trình viết bằng Matlap ................................................................. 50 3.2 Tính toán số động học của cơ cấu sáu khâu phẳng với khớp quay (loại 1) .... 53 3.2.1 Sơ đồ động học và các hệ tọa độ ............................................................... 53 3.2.2 Phương trình liên kết và vị trí các khâu .................................................... 54 a) Thiết lập hệ phương trình liên kết. .............................................................. 54 b) Vị trí các khâu. ............................................................................................ 55 3.2.3 Tính toán vận tốc, gia tốc góc các khâu .................................................... 55 a) Vận tốc góc các khâu. ................................................................................. 55 b) Gia tốc góc các khâu. .................................................................................. 55 3.2.4 Tính toán vị trí, vận tốc, gia tốc các khối tâm Si của các khâu. ................ 56 a) Vận tốc các khâu. ...................................................................................... 103 b) Gia tốc các khâu. ....................................................................................... 103 3.7.4 Tính toán vị trí, vận tốc, gia tốc các khối tâm Si của các khâu ............... 103 a) Vị trí. ......................................................................................................... 103 b) Vận tốc. ..................................................................................................... 104 c) Gia tốc. ...................................................................................................... 104 3.7.5 Chương trình Matlab ............................................................................... 104 3.8 Tính toán số động học ngược cơ cấu chấp hành song song phẳng 3RPR .... 109 3.8.1 Sơ đồ động học và các hệ tọa độ ............................................................. 109 3.8.2 Phương trình liên kết và vị trí các khâu .................................................. 110 a) Thành lập hệ phương trình liên kết. .......................................................... 110 b) Bài toán phân tích vị trí ............................................................................ 112 3.8.3 Tính toán vận tốc góc các khâu ............................................................... 112 3.8.4 Chương trình Matlab ............................................................................... 113 KẾT LUẬN ....................................................................................................................... 116 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển rất mạnh mẽ trong khoa học kỹ thuật nóichung và ngành cơ khí nói riêng, con người đã nghĩ và sáng tạo ra rất nhiều nhữngcơ cấu phức tạp đáp ứng được nhiều những phần công việc đặc biết khác nhau phụcvụ cho hoạt động sản xuất. Tuy nhiên song song với điều này thì chúng ta cũngkhông thể phủ nhận những cơ cấu khá đơn giản những mạng lại hiệu quả kinh tế vàhiệu quả công việc rất lơn, trong số đó phải kể đến các cơ cấu phẳng chúng đượcdùng rất nhiểu trong các máy cơ khí như máy bào, máy sàng, máy đột dậpv.v…Chính vì lý do này nên em chọn đề tài tốt nghiệp “Tính toán động học các cơcấu phẳng nhiều khâu với cấu trúc vòng động học kín”. Để khảo sát động học cơ cấu có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau.Các phương pháp truyền thống, cổ điển là vẽ và giải tích. Theo đánh giá của nhiềunhà nghiên cứu, phương pháp vẽ có ưu điểm là đơn giản, trực quan, nhưng độ chínhxác thấp; phương pháp giải tích có độ chính xác cao, có nhiều tiện lợi hơn, nhưngtính trực quan thấp và khối lượng tính toán lớn. Ngày nay với sự trợ giúp của máyvi tính, Các phương pháp khảo sát bằng lập trình trên ngôn ngữ pascal, C, C++v.v… hay sử dụng các phần mềm tính như Matlab, Maple , Matcad v.v… đã đemlại nhiều thuận lợi cho người khảo sát so với các phương pháp truyền thống, đặcbiệt là tốc độ tính toán nhanh và tính linh hoạt trong quá trình khảo sát. Trên cơ sở nội dung của đề tài, thuyết minh được xây dựng gồm ba chươngvà sử dụng phần mềm tính Matlab để lập trình tính toán động học. Nội dung từngchương như sau: + Chương I: Tổng quan về cấu trúc động học của cơ cấu phẳng + Chương II: Cơ sở lý thuyết về phân tích động học cơ cấu phẳng+ Chương III: Các thí dụ áp dụng Sau một thời gian dài phân tích, tính toán và ứng dụng phần mềm Matlap đểlập trình cùng với sự hướng dẫn, chỉ bảo hết sức tận tình của thầy hướng dẫnPGS.TS. Nguyễn Phong Điền trong quá trình thực hiện đã giúp em hoàn thành tốtTÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 117 các cơ cấu phẳng nhiều khâu với cấu trúc vòng động học kín