Đang tải... (xem toàn văn)
Bài giảng Nguyên lý máy - Bài 3: Phân tích lực cơ cấu. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Tại sao phải phân tích lực? Các loại lực tác dụng lên cơ cấu, các giả thiết gần đúng, nguyên tắc: Điều kiện tĩnh định, trình tự giải bài tính lực cơ cấu, tính lực quán tính,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Bài Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Thiết kế máy Thiết kế nguyên lý máy Thiết kế chi tiết máy Phân tích động học, lực, động lực học Chọn LOẠI cấu, kích thước động học Nguyên lý làm việc Công nghệ chế tạo Vật liệu Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Tại phải phân tích lực? Một số điểm/khâu cấu/máy cần làm việc với giới hạn lực cho trước Cơ sở để Tính tốn độ bền, thiết kế chi tiết Tính tốn chế độ bơi trơn, mài mịn Tính tốn hiệu suất Chọn động dẫn động Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Những vấn đề mấu chốt Cho trước cấu với Kích thước động học Quy luật chuyển động khâu dẫn Kết cấu sơ bộ: Phân bố khối lượng (khối lượng, mơ men qn tính khâu, vị trí trọng tâm) Lực tác dụng lên điểm làm việc (lực cản kỹ thuật) Mục tiêu: Xác định tải trọng đặt lên khâu, khớp => làm sở thiết kế hoàn chỉnh kết cấu chi tiết máy, thiết kế bơi trơn, tính chọn động có mơ-men dẫn động phù hợp Bài toán phải giải quyết: Phân tích áp lực khớp động Tính mơ men cân khâu dẫn Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các loại lực tác dụng lên cấu Ngoại lực: lực từ bên tác động lên phận làm việc máy Lực cản kỹ thuật FC Trọng lượng khâu chuyển động G Lực phát động Mđ / Fđ Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các loại lực tác dụng lên cấu Lực quán tính Tồn khâu chuyển động có gia tốc Trong trường hợp tổng quát khâu chuyển động song phẳng có: Khối lượng khâu mi Vị trí trọng tâm Si Mơ men quán tính trọng tâm Jsi Gia tốc góc i Gia tốc trọng tâm aS i Pqi mi aSi M qi J Si i Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Các loại lực tác dụng lên cấu Nội lực: Lực tác động tương hỗ khâu cấu => thành phần phản lực khớp động Rij Áp lực khớp động N ij Lực ma sát Fmsij Rij N ij Fmsij Ln có Rij R ji Nếu bỏ qua ma sát v Rij N ij Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt F Nội dung Các liệu cho trước Kích thước động vị trí khâu dẫn Đã giải xong tốn gia tốc Các thơng số cấu tạo (sơ bộ) khâu Khối lượng khâu mi Vị trí trọng tâm Si Mơ men quán tính trọng tâm JSi Các ngoại lực biết: lực cản kỹ thuật Tính Lực quán tính Phản lực khớp động khâu bị dẫn Phân tích lực khâu dẫn: phản lực khớp lực cân Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 Các giả thiết gần Coi khâu rắn tuyệt đối Coi khâu dẫn chuyển động 1 const Bỏ qua ma sát khớp động Rij N ij Vì gần đúng? Ràng buộc lẫn Bài toán vận tốc Lực ma sát Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com Khâu dẫn 1 const Bài tốn gia tốc Phân tích lực Tính lực qn tính https://fb.com/tailieudientucntt 11 Nguyên tắc Các khâu chuyển động có gia tốc => ngoại lực tác dụng không cân => không viết phương trình cân lực => khơng giải tốn => Sử dụng nguyên lý Đa-lăm-be phương pháp động tĩnh học Coi lực quán tính ngoại lực với ngoại lực khác tác động lên hệ => coi hệ cân => thiết lập phương trình cân lực Tách cấu thành khâu dẫn chuỗi động hở làm xuất phản lực khớp động Tách nào? Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 Ví dụ: Cơ cấu máy bào ngang Cho trước Hành trình: H Góc lắc cực đại: Y Phương xx: a =(b+c)/2 Khoảng cách AC = a/2 Tỷ số lDE/lDC = l Thông số cấu tạo (sơ bộ) Khâu 3: S3, m3, JS3 Khâu 6: S6, m6 Đã giải xong BTGT Tìm Các lực tác động lên cấu Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 17 Cơ cấu máy bào ngang: Ngoại lực Lực cản kỹ thuật: lực từ phôi tác dụng lên đầu dao, Vật liệu Chế độ cắt Dạng hình học dao… Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 Cơ cấu máy bào ngang: Ngoại lực Trọng lực Khâu 3: S3, m3 => G3 Khâu 6: S6, m6 => G6 Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 Cơ cấu máy bào ngang: Lực quán tính Khâu 3: S3, m3, JS3 3, aS3 => M3 , P3 Khâu 6: S6, m6, aS6 => P6 P3 m3aS3 M J S3 P6 m6 aS6 Họa đồ gia tốc Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 20 Cơ cấu MBN: Tách nhóm Nhóm I: hai khâu 5, ba khớp D, E, F Nhóm II: hai khâu 2, ba khớp B2, B3, C Khâu dẫn giá Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 21 Cơ cấu MBN: Nhóm I PTCB lực PC P6 G6 N 46 N 35 N 35 N 35n N 35t Nhóm I M E5 N 35t lDE N 35t N 35t PC G6 P6 N 46 N 35n 𝐺𝑖á 𝑡𝑟ị 𝑡ℎậ𝑡 𝑁 𝜇𝑃 = Đ𝑜ạ𝑛 𝑏𝑖ể𝑢 𝑑𝑖ễ𝑛 𝑚𝑚 Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 22 Cơ cấu MBN: Nhóm I Điểm đặt lực N 46 M E6 Pc h G6lS6 E N 46 x x Pc h G6lS6 E N 46 Tách khớp E: N 56 N 65 N 65 N 35 Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23 Cơ cấu MBN: Nhóm II Ta có: N 53 N 35 Coi N 53 ngoại lực biết Tính tốn tương tự => N12 , N 43 Coi N 21 ngoại lực biết tác động lên khâu dẫn N 21 N12 Phân tích tiếp lực khâu dẫn Khâu dẫn Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com Nhóm II https://fb.com/tailieudientucntt 24 Phân tích lực khâu dẫn Sau tách hết nhóm cịn lại khâu dẫn nối với giá cố định khớp thấp có áp lực khớp động chứa ẩn số Khớp quay: Phương trị số Khớp tịnh tiến: Điểm đặt trị số Trong điều kiện CB lực cho khâu dẫn lập PT → Ẩn thứ cần xác định hai yếu tố ngoại lực dùng để cân lực khâu dẫn Lực cân khâu dẫn lực xác định khâu dẫn để cân toàn ngoại lực khác toàn cấu, kể lực quán tính Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 25 Phân tích lực khâu dẫn Nếu khâu dẫn đặt lực cân bằng: cho trước điểm đặt phương PCB N 21.h21 l AI Nếu khâu dẫn đặt mô men cân M CB N 21.h21 Tách khớp A làm xuất N 41 tính dựa vào PTCB lực: PCB N 21 N 41 → Phương pháp phân tích áp lực khớp động Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 26 Phân tích lực khâu dẫn Nguyên lý di chuyển Với hệ lực cân bằng, tổng công suất tức thời tất lực không di chuyển N ( P ) N (M ) i i Nếu khâu dẫn đặt mô men cân n [Pv M ] M i 1 i i M CB i 1 i CB 1 n [Pv M ] i 1 i i i i dấu “-” M CB chiều 1, dấu “+” M CB ngược chiều 1 Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 27 Ý nghĩa mô men cân Ứng với vị trí khâu dẫn 1 xác định mơ i men cân M CB i Cơ sở để chọn động dẫn động cho cấu Md M tb CB n i M CB n i 1 i M kd max{M CB } Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 28 Ý nghĩa mô men cân Mỗi động có Md, Mkd xác định → chọn Md M tb CB n i M CB n i 1 M kd max{M CB } Nên nhìn chung M d M Ci B → khâu dẫn không cân lực Giả thiết khâu dẫn chuyển động gt gần Để máy làm việc ổn định chu kỳ tổng công mô men động phải tổng công mô men cân AM d AM CB Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 29 Bài tập Cho cấu hình vẽ biết: lBC = 2lAB = 0,2 (m) , lCD = 0,05 (m), P3=100N, 𝒎𝟑 = 𝟓 𝟑 𝒌𝒈, 1=10 (rad/s) Tại vị trí xét có 1=900 Tính áp lực khớp động mơ men cân khâu dẫn? Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com 𝜔1 𝑆3 ≡ https://fb.com/tailieudientucntt 30 Bài tập Cho cấu có lược đồ hình vẽ, có lAB = lBC = 0,1 (m), khâu dẫn quay với 1=10 (rad/s), M3 = 20 Nm , P2 = 100N Tại vị trí xét 1=600 Tính mo-men cân khâu dẫn 1? Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 31 ... máy bào ngang: Lực quán tính Khâu 3: S3, m3, JS3 ? ?3, aS3 => M3 , P3 Khâu 6: S6, m6, aS6 => P6 P3 m3aS3 M J S3 P6 m6 aS6 Họa đồ gia tốc Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com... học dao… Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 Cơ cấu máy bào ngang: Ngoại lực Trọng lực Khâu 3: S3, m3 => G3 Khâu 6: S6, m6 => G6 Bài 3: Phân... 35 Bài 3: Phân tích lực cấu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 23 Cơ cấu MBN: Nhóm II Ta có: N 53 N 35 Coi N 53 ngoại lực biết Tính tốn tương tự => N12 , N 43