Phân tích lực cơ cấu

HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien 3. PH 3. PH ÂN T ÂN T Í Í CH L CH L Ự ỰỰ Ự Ự ỰỰ Ự C C CƠ C CƠ C Ấ ẤẤ Ấ Ấ ẤẤ Ấ U U Theory of Machine Theory of Machine 3.01 3.01 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.02 3.02 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s 1. 1. Ngo Ngo ạ ạ i i l l ự ự c c - - Đ Đ ể ể gi gi ả ả i i quy quy ế ế t t b b à à i i to to á á n n h h ệ ệ l l ự ự c c không không cân cân b b ằ ằ ng ng → → d d ù ù ng ng nguyên nguyên lý lý D D ’ ’ Alambert Alambert N N ế ế u u ngo ngo à à i i nh nh ữ ữ ng ng l l ự ự c c t t á á c c d d ụ ụ ng ng lên lên m m ộ ộ t t cơ cơ h h ệ ệ chuy chuy ể ể n n đ đ ộ ộ ng ng , , ta ta thêm thêm v v à à o o đ đ ó ó nh nh ữ ữ ng ng l l ự ự c c qu qu á á n n t t í í nh nh v v à à xem xem ch ch ú ú ng ng như như nh nh ữ ữ ng ng ngo ngo ạ ạ i i l l ự ự c c th th ì ì cơ cơ h h ệ ệ đư đư ợ ợ c c xem xem l l à à ở ở tr tr ạ ạ ng ng th th á á i i cân cân b b ằ ằ ng ng , , khi khi đ đ ó ó c c ó ó th th ể ể d d ù ù ng ng phương phương ph ph á á p p t t ĩ ĩ nh nh h h ọ ọ c c đ đ ể ể phân phân t t í í ch ch l l ự ự c c cơ cơ h h ệ ệ n n à à y y § § 1. 1. Phân Phân lo lo ạ ạ i i l l ự ự c c - - L L ự ự c c ph ph á á t t đ đ ộ ộ ng ng - - L L ự ự c c c c ả ả n n k k ỹ ỹ thu thu ậ ậ t t - - Tr Tr ọ ọ ng ng lư lư ợ ợ ng ng c c á á c c khâu khâu 2. 2. L L ự ự c c qu qu á á n n t t í í nh nh - - Cơ Cơ c c ấ ấ u u l l à à m m ộ ộ t t cơ cơ h h ệ ệ chuy chuy ể ể n n đ đ ộ ộ ng ng c c ó ó gia gia t t ố ố c c , , t t ứ ứ c c ngo ngo ạ ạ i i l l ự ự c c t t á á c c d d ụ ụ ng ng lên lên cơ cơ c c ấ ấ u u không không tri tri ệ ệ t t tiêu tiêu nhau nhau → → không không th th ể ể d d ù ù ng ng phương phương ph ph á á p p t t ĩ ĩ nh nh h h ọ ọ c c đ đ ể ể gi gi ả ả i i v r HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.03 3.03 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s + + Th Th à à nh nh ph ph ầ ầ n n ma ma s s á á t t : song : song song song v v ớ ớ i i phương phương chuy chuy ể ể n n đ đ ộ ộ ng ng tương tương đ đ ố ố i i § § 1. 1. Phân Phân lo lo ạ ạ i i l l ự ự c c 3. 3. N N ộ ộ i i l l ự ự c c - - L L ự ự c c t t á á c c d d ụ ụ ng ng l l ẫ ẫ n n nhau nhau gi gi ữ ữ a a c c á á c c khâu khâu trong trong cơ cơ c c ấ ấ u u ( ( ph ph ả ả n n l l ự ự c c liên liên k k ế ế t t ) ) - - T T ạ ạ i i m m ỗ ỗ i i ti ti ế ế p p đi đi ể ể m m c c ủ ủ a a th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng , , ph ph ả ả n n l l ự ự c c n n à à y y g g ồ ồ m m hai hai ph ph ầ ầ n n + + Th Th à à nh nh ph ph ầ ầ n n á á p p l l ự ự c c : : vuông vuông g g ó ó c c v v ớ ớ i i phương phương chuy chuy ể ể n n đ đ ộ ộ ng ng tương tương đ đ ố ố i i T T ổ ổ ng ng c c á á c c th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n á á p p l l ự ự c c trong trong m m ộ ộ t t kh kh ớ ớ p p → → á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng          T T ổ ổ ng ng c c á á c c th th à à nh nh ph ph ầ ầ n n ma ma s s á á t t trong trong m m ộ ộ t t kh kh ớ ớ p p → → l l ự ự c c ma ma s s á á t t          x y z HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.04 3.04 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s - - Đ Đ ể ể t t í í nh nh ph ph ả ả n n l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng → → t t á á ch ch cơ cơ c c ấ ấ u u th th à à nh nh c c á á c c chu chu ỗ ỗ i i đ đ ộ ộ ng ng h h ở ở , , trên trên đ đ ó ó ph ph ả ả n n l l ự ự c c ở ở c c á á c c kh kh ớ ớ p p ch ch ờ ờ l l à à ngo ngo ạ ạ i i l l ự ự c c : : vi vi ế ế t t c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c cho cho chu chu ỗ ỗ i i - - Mu Mu ố ố n n gi gi ả ả i i c c á á c c b b à à i i to to á á n n á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng + + S S ố ố ẩ ẩ n n ch ch ứ ứ a a trong trong chu chu ỗ ỗ i i đ đ ộ ộ ng ng : : ph ph ụ ụ thu thu ộ ộ c c v v à à o o s s ố ố lư lư ợ ợ ng ng v v à à lo lo ạ ạ i i kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng § § 2. 2. Đi Đi ề ề u u ki ki ệ ệ n n t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh Đây Đây l l à à đi đi ề ề u u ki ki ệ ệ n n t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh c c ủ ủ a a b b à à i i to to á á n n s s ố ố phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c l l ậ ậ p p đư đư ợ ợ c c = = s s ố ố ẩ ẩ n n ch ch ứ ứ a a trong trong c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh - - Gi Gi ả ả s s ử ử t t á á ch ch t t ừ ừ cơ cơ c c ấ ấ u u ra ra m m ộ ộ t t chu chu ỗ ỗ i i đ đ ộ ộ ng ng n n khâu khâu , , p p k k kh kh ớ ớ p p lo lo ạ ạ i i k k + + S S ố ố phương phương tr tr ì ì nh nh l l ậ ậ p p đư đư ợ ợ c c : : 6n 6n phương phương tr tr ì ì nh nh ?|| R r x y z R x R x y z ?? βα ?|| R r ?|| R r ? R x r HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.05 3.05 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s § § 2. 2. Đi Đi ề ề u u ki ki ệ ệ n n t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh x y z x y z y R x z R x z R y R x R ???||?|| yy RR zy xxRR rr rr ???||?||?|| yy RR xzy xxRRR rr rrr ?|,| xR r C x R r ?|,| α R r α R r x y ?|| R r R r ?|,| MR r C R r M HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.06 3.06 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s Như Như v v ậ ậ y y , , kh kh ớ ớ p p lo lo ạ ạ i i k k ch ch ứ ứ a a k k ẩ ẩ n n → → t t ổ ổ ng ng s s ố ố ẩ ẩ n n trong trong chu chu ỗ ỗ i i l l à à - - Đi Đi ề ề u u ki ki ệ ệ n n đ đ ể ể gi gi ả ả i i đư đư ợ ợ c c b b à à i i to to á á n n - - Đ Đ ố ố i i v v ớ ớ i i cơ cơ c c ấ ấ u u ph ph ẳ ẳ ng ng đ đ i i ề ề u u ki ki ệ ệ n n đ đ ể ể gi gi ả ả i i đư đư ợ ợ c c b b à à i i to to á á n n : : 023 45 =−− ppn → → Đ Đ ể ể x x á á c c đ đ ị ị nh nh c c á á c c ph ph ả ả n n l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng , , ta ta ph ph ả ả i i t t á á ch ch cơ cơ c c ấ ấ u u th th à à nh nh nh nh ữ ữ ng ng nh nh ó ó m m t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh v v à à vi vi ế ế t t phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c cho cho t t ừ ừ ng ng nh nh ó ó m m n n à à y y § § 2. 2. Đi Đi ề ề u u ki ki ệ ệ n n t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh - - Đ Đ ể ể t t í í nh nh ph ph ả ả n n l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng → → t t á á ch ch cơ cơ c c ấ ấ u u th th à à nh nh c c á á c c chu chu ỗ ỗ i i đ đ ộ ộ ng ng h h ở ở , , trên trên đ đ ó ó ph ph ả ả n n l l ự ự c c ở ở c c á á c c kh kh ớ ớ p p ch ch ờ ờ l l à à ngo ngo ạ ạ i i l l ự ự c c v v à à vi vi ế ế t t c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c cho cho chu chu ỗ ỗ i i ∑ = 5 1k k Pk s s ố ố phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c l l ậ ậ p p đư đư ợ ợ c c = = s s ố ố ẩ ẩ n n ch ch ứ ứ a a trong trong c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh hay hay - - C C á á c c nh nh ó ó m m t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh th th ỏ ỏ a a đi đi ề ề u u ki ki ệ ệ n n trên trên ∑ = = 5 1 6 k k Pkn 06 5 1 =− ∑ = k k Pkn HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.07 3.07 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s + + T T á á ch ch nh nh ó ó m m t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh - - C C á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c trên trên c c ó ó th th ể ể đư đư ợ ợ c c gi gi ả ả i i b b ằ ằ ng ng c c á á c c phương phương ph ph á á p p đã đã bi bi ế ế t t : : phương phương ph ph á á p p gi gi ả ả i i t t í í ch ch vector, vector, phương phương ph ph á á p p ho ho ạ ạ đ đ ồ ồ vector ( vector ( đa đa gi gi á á c c l l ự ự c c ), ), … … - - V V ớ ớ i i cơ cơ c c ấ ấ u u ph ph ẳ ẳ ng ng , , m m ộ ộ t t khâu khâu vi vi ế ế t t đư đư ợ ợ c c 3 3 phương phương tr tr ì ì nh nh      = =        = = = ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ 0 0 0 0 0 OZ OZ Y X M P hay M F F r r r § § 3. 3. X X á á c c đ đ ị ị nh nh á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng - - C C á á c c bư bư ớ ớ c c x x á á c c đ đ ị ị nh nh á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng + + T T á á ch ch c c á á c c khâu khâu trong trong nh nh ó ó m m t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh Đ Đ ặ ặ t t c c á á c c á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng v v à à c c á á c c ngo ngo ạ ạ i i l l ự ự c c lên lên khâu khâu + + Vi Vi ế ế t t c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh cân cân b b ằ ằ ng ng l l ự ự c c cho cho t t ừ ừ ng ng khâu khâu + + Gi Gi ả ả i i c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh vi vi ế ế t t cho cho c c á á c c khâu khâu thu thu ộ ộ c c m m ộ ộ t t nh nh ó ó m m t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh Gi Gi ả ả i i cho cho c c á á c c nh nh ó ó m m ở ở xa xa khâu khâu d d ẫ ẫ n n trư trư ớ ớ c c ( ( ngư ngư ợ ợ c c l l ạ ạ i i v v ớ ớ i i b b à à i i to to á á n n đ đ ộ ộ ng ng h h ọ ọ c c ) ) C 3 M 3 P 03 R x 23 R 3 P h A B 1 21 R B C 2 M 2 P 12 R n R 12 32 R n R 32 32 R 2 P h 12 R A B C e 3 1 2 HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.08 3.08 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s V V í í d d ụ ụ § § 3. 3. X X á á c c đ đ ị ị nh nh á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng - - T T á á ch ch nh nh ó ó m m t t ĩ ĩ nh nh đ đ ị ị nh nh , , t t á á ch ch c c á á c c khâu khâu trong trong nh nh ó ó m m , , đ đ ặ ặ t t l l ự ự c c lên lên khâu khâu HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.09 3.09 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s C B C      =−+=∑ =++=∑ 0 0 13 3033 23033 P C hPxRMM RRPP r rrrr      =−+−=∑ =++=∑ 0 0 2 2322 32122 P BCB hPlRMM RRPP r rrrr τ § § 3. 3. X X á á c c đ đ ị ị nh nh á á p p l l ự ự c c kh kh ớ ớ p p đ đ ộ ộ ng ng - - Vi Vi ế ế t t phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c cho cho t t ừ ừ ng ng khâu khâu trong trong c c ù ù ng ng m m ộ ộ t t nh nh ó ó m m - - Gi Gi ả ả i i c c á á c c phương phương tr tr ì ì nh nh l l ự ự c c c c ủ ủ a a c c ù ù ng ng m m ộ ộ t t nh nh ó ó m m HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.10 3.10 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s I. I. Phương Phương ph ph á á p p phân phân t t í í ch ch l l ự ự c c 11121211112121 0 MhPhRMMMhPhRM cbcbA ++−=⇒=−+−= ∑ l M P cb cb = § § 4. 4. T T í í nh nh l l ự ự c c trên trên khâu khâu d d ẫ ẫ n n A B 21 R r 1 P r cb P r 2 h l 1 h 1 M r cb M r HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department HCM City Univ. of Technology, Mechanical Engineering Department Nguyen Tan Tien Nguyen Tan Tien Theory of Machine Theory of Machine 3.11 3.11 Force Analysis of Mechanism Force Analysis of Mechanism s s 2. 2. Phương Phương ph ph á á p p di di chuy chuy ể ể n n kh kh ả ả d d ĩ ĩ - - Moment ( Moment ( l l ự ự c c ) ) cân cân b b ằ ằ ng ng trên trên khâu khâu d d ẫ ẫ n n l l à à moment ( moment ( l l ự ự c c ) ) cân cân b b ằ ằ ng ng t t ấ ấ t t c c ả ả c c á á c c l l ự ự c c ( ( k k ể ể c c ả ả l l ự ự c c qu qu á á n n t t í í nnh nnh ) ) t t á á c c d d ụ ụ ng ng lên lên cơ cơ c c ấ ấ u u → → t t ổ ổ ng ng công công su su ấ ấ t t t t ứ ứ c c th th ờ ờ i i c c ủ ủ a a t t ấ ấ t t c c ả ả c c á á c c l l ự ự c c t t á á c c d d ụ ụ ng ng lên lên cơ cơ c c ấ ấ u u b b ằ ằ ng ng không không - - Theo Theo nguyên nguyên lý lý di di chuy chuy ể ể n n kh kh ả ả d d ĩ ĩ i P N i M N c c ông ông su su ấ ấ t t c c ủ ủ a a l l ự ự c c P P i i c c ông ông su su ấ ấ t t c c ủ ủ a a moment moment M M i i - - C C ông ông su su ấ ấ t t c c ủ ủ a a l l ự ự c c P P i i - - C C ông ông su su ấ ấ t t c c ủ ủ a a moment moment M M i i k i V r k i ω r v v ậ ậ n n t t ố ố c c c c ủ ủ a a đi đi ể ể m m đ đ ặ ặ t t l l ự ự c c P P i i v v ậ ậ n n t t ố ố c c g g ó ó c c c c ủ ủ a a khâu khâu ch ch ị ị u u t t á á c c d d ụ ụ ng ng c c ủ ủ a a moment moment M M i i - - M M oment ( oment ( l l ự ự c c ) ) cân cân b b ằ ằ ng ng trên trên khâu khâu d d ẫ ẫ n n cbii k iicb MMVPM r r rrr r r ⇒=++ ∑ 0)( 1 ωω cbii k iicb PMVPVP r r rrrrr ⇒=++ ∑ 0)( 1 ω § § 4. 4. T T í í nh nh l l ự ự c c trên trên khâu khâu d d ẫ ẫ n n 0 =+ ∑∑ ii MP NN k ii i P VPN rr r = k ii M MN i ω r r r = . p p t t ĩ ĩ nh nh h h ọ ọ c c đ đ ể ể phân phân t t í í ch ch l l ự ự c c cơ cơ h h ệ ệ n n à à y y § § 1. 1. Phân Phân lo lo ạ ạ i i l l ự ự c c - - L. khâu 2. 2. L L ự ự c c qu qu á á n n t t í í nh nh - - Cơ Cơ c c ấ ấ u u l l à à m m ộ ộ t t cơ cơ h h ệ ệ chuy chuy ể ể n n đ đ ộ ộ ng ng c c ó ó gia