Bài giảng Nguyên lý máy: Chương 3 - Nguyễn Tân Tiến

Mời các bạn cùng tham khảo Bài giảng Nguyên lý máy – Chương 3: Phân tích lực cơ cấu để nắm chi tiết các kiến thức về phân loại lực; điều kiện tĩnh định; xác định áp lực khớp động; tính lực trên khâu dẫn.

Theory of Machine 3.01 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine 3.02 Nguyen Tan Tien Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §1 Phân loạ loại l ực Ngoạ Ngoại l ực - Lực cản kỹ thuậ thuật - Trọ Trọng lượ lượng khâu - Lực phá phát động Lực quán tính - Cơ cấu hệ chuyể chuyển động có gia tốc, tức ngoạ ngoại l ực tác dụng lên cấu không triệ triệt tiêu → thể dùng phương phá pháp t ĩnh học để giả giải - Để giả giải quyế toá toán hệ l ực không cân → dùng nguyên lý D’Alambert Nếu ngoà nhữ l ực tác dụng lên hệ chuyể chuyển động, ng, ta thêm vào nhữ l ực q qn tính xem chúng nhữ ngoạ ngoại l ực thì hệ đượ xem trạ trạng thá thái cân bằng, ng, thể dùng phương phá pháp t ĩnh học để phân tích l ực hệ HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 3.03 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §1 Phân loạ loại l ực Nội l ực - Lực tác dụng lẫn giữ khâu cấu (phả phản lực liên kết) - Tại tiế tiếp điể điểm thành phầ phần khớ khớp động, ng, phả phản l ực gồm hai phầ phần + Thà Thành phầ phần áp l ực: vng góc v ới phương chuyể chuyển động tương đối Tổng thành phầ phần áp lực khớ khớp → áp l ực khớ khớp động        r v        + Thà Thành phầ phần ma sát: song song v ới phương chuyể chuyển động tương đối Tổng thành phầ phần ma sát khớ khớp → lực ma sát HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine 3.04 Nguyen Tan Tien Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §2 Điề Điều kiệ kiện t ĩnh định - Để tính phả phản lực khớ khớp động → tách cấu thành chuỗ chuỗi động hở, phả phản l ực khớ khớp chờ chờ ngoạ ngoại l ực: viế viết phương trì trình l ực cho chuỗ chuỗi - Muố Muốn giả giải toá toán áp lực khớ khớp động số phương trì trình lực lập đượ đượ c = số ẩn chứa phương trì trình Đây điề ề u kiệ ệ n t ĩ nh đ ị nh c ủ a b i toá n ki to - Giả Giả s tách từ cấu chuỗ chuỗi động n khâu, khâu, pk khớ khớp loạ loại k + Số phương trì trình lập đượ được: 6n phương trì trình + Số ẩn chứa chuỗ chuỗi động: ng: phụ phụ thuộ thuộc vào số lượ lượ ng loạ loại khớ khớp động z z z R xR y y y x x x r | R|? r | R | ? x Rr ? HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department r α ? β ?| R | ? Nguyen Tan Tien Theory of Machine 3.05 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §2 Điề Điều kiệ kiện t ĩnh định z z Rz x R z y y x r r | R y | ? | Rz | ? x Rr ? x Rr ? y y x r | R |, x ? r R r r r | R y | ? | Rz | ? | Rx | ? x Rr ? x Rr ? y y r r R R α C C rM R r | R |, M ? y Ry x y Rx xR x r |R|? r | R |,α ? HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 3.06 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §2 Điề Điều kiệ kiện t ĩnh định Như vậy, khớ khớp loạ loại k chứa k ẩn → tổng số ẩn chuỗ chuỗi ∑k P k =1 k - Để tính phả phản lực khớ khớp động → tách cấu thành chuỗ chuỗi động hở, phả phản l ực khớ khớp chờ chờ ngoạ ngoại l ực viế viết phương trì trình l ực cho chuỗ chuỗi - Điề Điều kiệ kiện để giả giải đư ợc tố tốn số phương trì trình lực lập đượ đượ c = số ẩn chứa phương trì trình 6n = ∑k P k k =1 hay n − ∑k Pk = k =1 - Đối v i cấu phẳ phẳng điều kiệ kiện để giả giải đư ợc toá toán: n − p5 − p4 = - Các nhó nhóm tĩnh định thỏ thỏa điề điều kiệ kiện → Để xác định phả phản lực khớ khớp động, ng, ta phả phải tách cấu thành nhữ nhó nhóm tĩnh định viế viết phương trì trình l ực cho t ừng nhó nhóm HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 3.07 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §3 Xác định áp l ực khớ khớp động - Các bướ c x c đ ịnh áp l ực khớ bư khớp động + Tách nhó nhóm tĩnh định + Tách khâu nhó nhóm tĩnh định Đặt áp l ực khớ khớp động ngoạ ngoại l ực lên khâu + Viế Viết phương trì trình cân l ực cho t ừng khâu + Giả Giải phương trì trình viế viết cho khâu thuộ thuộc nhó nhóm tĩnh định Giả Giải cho nhó nhóm xa khâu dẫn trướ trước (ngượ ngược lại v i toá toán động học) - V i cấu phẳ phẳng, ng, khâu viế viết đượ phương trì trình r  ∑ FX = r  ∑ P = r   ∑ FY = hay   ∑ M OZ = ∑ M OZ = - Các phương trì trình l ực thể đượ giả giải phương phá pháp biế biết: phương phá pháp giả giải tích vector, phương phá pháp hoạ hoạ đồ vector (đa (đa giá giác l ực), … HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 3.08 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §3 Xác định áp l ực khớ khớp động Ví dụ B C e A - Tách nhó nhóm tĩnh định , tách khâu nhó nhóm, đặt lực lên khâu R21 B R12 R12 B R12n hP R32 M2 C P2 A HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department h P3 R32 C M3 P R32n x R23 R03 Nguyen Tan Tien Theory of Machine 3.09 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §3 Xác định áp l ực khớ khớp động - Viế ế t phương trì ì nh lực cho khâu nhó Vi tr nhóm r r r r  ∑ P = P3 + R03 + R23 =  ∑ M C = M + R03 x − P3 hPr13 = C r r r r ∑ P = P2 + R12 + R32 =  τ ∑ M B = − M + R32lBC − P2 hPr2 = B C - Giả Giải phương trì trình lực nhó nhóm HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Theory of Machine Nguyen Tan Tien 3.10 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §4 Tính l ực khâu dẫn I Phương phá pháp phân tích lực r R21 B r M cb r M 1r P1 h1 h2 A ∑M A l r Pcb = R21h21 − P1h1 + M cb − M = ⇒ M cb = − R21h21 + P1h1 + M Pcb = M cb l HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Theory of Machine 3.11 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms §4 Tính l ực khâu dẫn Phương phá pháp di chuyể chuyển khả khả d ĩ - Moment (l (lực) cân khâu dẫn moment (l (lực) cân tất lực (kể lực quán tínnh) nnh) tác dụng lên cấu → tổng công suấ suất tức thờ thời tất lực tác dụng lên cấu không - Theo nguyên lý di chuyể chuyển khả N Pi công suấ suất l ực Pi ∑NPi + ∑NMi = c ông suấ suất moment Mi N Mi - Công suấ suất l ực Pi rr NPri = Pi Vi k r Vi k vận tốc điể điểm đặt lực Pi - Công suấ suất moment Mi r rk NMri = Miω i r ωik - Moment (l (lực) cân khâu dẫn vận tốc góc khâu chị chịu tác dụng moment Mi r r r r r r r M cb ω1 + ∑ ( Pi Vi k + M iωi ) = ⇒ M cb r r r r r r r Pcb V1 + ∑ ( Pi Vi k + M iωi ) = ⇒ Pcb HCM City Univ of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien ... Engineering Department h P3 R32 C M3 P R32n x R 23 R 03 Nguyen Tan Tien Theory of Machine 3. 09 Force Analysis of Mechanisms Mechanisms ? ?3 Xác định áp l ực khớ khớp động - Viế ế t phương trì ì nh... nhó Vi tr nhóm r r r r  ∑ P = P3 + R 03 + R 23 =  ∑ M C = M + R 03 x − P3 hPr 13 = C r r r r ∑ P = P2 + R12 + R32 =  τ ∑ M B = − M + R32lBC − P2 hPr2 = B C - Giả Giải phương trì trình lực... không - Theo nguyên lý di chuyể chuyển khả N Pi công suấ suất l ực Pi ∑NPi + ∑NMi = c ông suấ suất moment Mi N Mi - Công suấ suất l ực Pi rr NPri = Pi Vi k r Vi k vận tốc điể điểm đặt lực Pi - Công