Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 2: Phân tích động học cơ cấu phẳng

Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 2: Phân tích động học cơ cấu phẳng thông tin đến các bạn với những kiến thức xác định các quan hệ hình học và chuyển động của các điểm và các khâu trên cơ cấu; phương pháp đồ thị động học, phương pháp họa đồ véc tơ, phương pháp giải tích; phương pháp đồ thị động học; một số ví dụ cho phương pháp họa đồ vector trong bài toán xác định vận tốc.

Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG GV: TS Nguyễn Chí Hưng BM: Cơ sở thiết kế máy robot Email: hungnc-sme@mail.hut.edu.vn Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Mục đích Xác định quan hệ hình học chuyển động điểm khâu cấu B A CC Tay quay trượt B A CC Culit B C 2 A C E D CC Bốn khâu C F CC hỗn hợp bốn khâu lề tay quay trượt Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Giả thiết Cho lược đồ cấu với kích thước khâu quan hệ hình học khớp • Khâu dẫn quy luật chuyển động khâu dẫn (vận tốc gia tốc khâu dẫn) • Để đơn giản, sau ta xét cấu có bậc tự do, khâu dẫn tay quay chuyển động Kết luận Xác định thơng số động học (vị trí, vận tốc, gia tốc) khâu • Xác định đặc điểm hình-động học cấu để xác định phạm vi sử dụng hợp lý cấu, rút cách tổng hợp hình động học • Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Phương pháp • Phương pháp đồ thị động học • Phương pháp họa đồ véc tơ • Phương pháp giải tích Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.1 Phương pháp đồ thị động học 2.1.1 Bài tốn vị trí quỹ đạo Các bước tiến hành • • • • Xác định chu kỳ vị trí khâu dẫn (c.kỳ động học): góc quay khâu dẫn để cấu trở vị trí ban đầu Ký hiệu Ф (rad) Dựng vị trí cấu theo vị trí khâu dẫn Để thuận tiện cho việc dựng hình ta dựng vị trí cấu theo vị trí khâu dẫn cách chu kỳ Hình biểu diễn vị trí cấu ứng với vị trí xác định khâu dẫn gọi họa đồ cấu Tập hợp họa đồ cấu ứng với vị trí khác khâu dẫn gọi họa đồ chuyển vị Vẽ quỹ đạo điểm cần thiết: đánh dấu vị trí điểm ứng với vị trí cấu nối chúng đường cong mềm ta qũy đạo điểm cần tìm Xác định quan hệ thơng số khâu điểm thông số khâu dẫn ta quan hệ đại lượng biểu diễn dạng bảng đồ thị Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.1 Phương pháp đồ thị động học 2.1.1 Bài tốn vị trí quỹ đạo CC tay quay trượt Đồ thị chuyển vị ω Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.1 Phương pháp đồ thị động học 2.1.1 Bài tốn vị trí quỹ đạo Các bước thực Chọn tỷ xích họa đồ l • Tính độ dài đoạn biểu diễn tương ứng với kích thước khâu • Vẽ quỹ đạo tâm khớp B thuộc khâu dẫn 1, đường trịn tâm A bán kính AB = lAB/ l • Chia vòng tròn (A, AB) n phần điểm Bi (i = n ) Trong ví dụ này, để đơn giản ta chọn n = Vẽ vị trí ABi tay quay • Gọi Ci vị trí trượt tương ứng với vị trí ABi tay quay Ta có nhận xét: § Kích thước khâu khơng đổi nên BiCi = BC § Ci nằm đường Ax ð Nối đoạn BiCi, ta có họa đồ chuyển vị cấu • Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.1 Phương pháp đồ thị động học 2.1.1 Bài tốn vị trí quỹ đạo Tìm quỹ đạo điểm cấu • • Giả sử ta cần xác định quỹ đạo điểm M trung điểm BC thuộc khâu Trên họa đồ chuyển vị, đánh dấu vị trí Mi (i = n) Nối điểm Mi đường cong mềm ð quỹ đạo điểm M Đồ thị chuyển vị • • • • Giả sử ta lập đồ thị S( ) biểu diễn quan hệ chuyển vị S trượt góc quay khâu dẫn Chọn vị trí ABo (Bo nằm đường thẳng Ax) làm chuẩn góc quay tay quay i = BiABo Đoạn CoCi đoạn biểu diễn cho c.vị trượt tương ứng với góc quay i Chuyển vị thực trượt Si = l.CoCi Biểu diễn cặp giá trị ( i,Si) hệ tọa độ SO , với tỷ xích Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.1 Phương pháp đồ thị động học 2.1.2 Bài toán vận tốc, gia tốc Tính vận tốc, gia tốc Với cấu bậc tự khâu dẫn tay quay ta xác định quan hệ chuyển vị khâu tọa độ điểm với góc quay khâu dẫn quan hệ hàm số: ϕ1 = ϕ1 ( t ) S = S ( ϕ1 ) (2.1) xM = xM ( ϕ1 ) yM = yM ( ϕ1 ) Vị trí đạo hàm (2.2) Vận tốc đạo hàm Gia tốc Ví dụ tập Ví dụ tập 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 = 20rad/s tại vị trí AB  và CD thẳng đứng, BC nằm ngang. Cho  biết kích thước các khâu:  Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập Ví dụ tập ... hợp hình động học • Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Phương pháp • Phương pháp đồ thị động học • Phương pháp họa đồ véc tơ • Phương pháp giải tích Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.1... quay trượt Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG Giả thiết Cho lược đồ cấu với kích thước khâu quan hệ hình học khớp • Khâu dẫn quy luật chuyển động khâu... thời Ví dụ phân tích động học phương pháp tâm vận tốc tức thời Chương PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHẲNG 2.3 Phương pháp véc tơ – giải tích 2.3.1 Bài tốn vị trí Phương trình lược đồ động Phương