Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 3: Phân tích lực cơ cấu phẳng. Chương này giúp người học: Hiểu tác dụng các loại lực tác dụng trên cơ cấu; nắm được nguyên lý đalămbe và nguyên lý tính lực quán tính; nắm được điều kiện tính định và nguyên tắc tính áp lực khớp động, vẽ được họa đồ lực; nắm ý nghĩa của nguyên lý di chuyển khả dĩ, mô men cân bằng trên khâu dẫn và cách tính.
Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG Yêu cầu: Hiểu tác dụng loại lực tác dụng cấu Nắm nguyên lý Đalămbe nguyên lý tính lực quán tính Nắm điều kiện tính định nguyên tắc tính áp lực khớp động, vẽ họa đồ lực Nắm ý nghĩa nguyên lý di chuyển khả dĩ, mô men cân khâu dẫn cách tính CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.1 Các loại lực tác dụng lên cấu 3.1.1 Ngoại lực Là lực từ cấu tác động vào cấu Lực phát động Mđ Là lực từ động tác động vào khâu dẫn để khắc phục lực khác cấu tạo nên công động Ađ cân với cơng lực cấu Do thường tính lực phát động Mđ từ lực cân khâu dẫn MCB Lực cản kỹ thuật (lực cản có ích Pci) Là lực từ đối tượng cơng nghệ tác động vào phận làm việc cấu máy (lực cắt phôi tác động lên dao cắt) tạo nên công cản AC Trọng lượng khâu chuyển động G Khi trọng tâm khâu tiến lên có tác dụng lực cản ngược lại CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.1 Các loại lực tác dụng lên cấu 3.1.2 Nội lực Là lực tác dụng tương hỗ khâu cấu, phản lực khớp động Ri j Ni j Tại điểm khớp động phản lực khớp động gồm hai thành phần: j Rij N ij F msij N ij - Áp lực khớp động F ms - Lực ma sát Ta có: Rij R ji P V i Fmsi j Bỏ qua ma sát khớp động: R ji Rij N ij hay phản lực khớp động áp lực khớp động Cần xác định hai loại lực để tính sức bền khâu khớp, chọn chế độ bôi trơn khớp động, tính hiệu suất cho cấu máy… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.2 Lực quán tính - Tồn khâu chuyển động có gia tốc, tác dụng từ khâu gia tốc lên khâu gây gia tốc - Vì cấu hệ chuyển động có gia tốc nên theo Nguyên lý Đalămbe ta phải coi lực quán tính ngoại lực hệ cân dùng phương pháp tĩnh học để giải toán lực - Vấn đề xác định lực qn tính cịn cần để cân máy, để gây rung cho loại máy rung… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.2 Lực quán tính Xét khâu có khối lượng m(kg), mơ men qn tính a trọng tâm JS (kgm ) chuyển động với gia tốc trọng tâm S (m/s2) gia tốc góc (rad/s2), ta có: P q maS M q J S Các trường hợp Khâu chuyển động tịnh tiến as m S CuuDuongThanCong.com Pq P q maS M q https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.2 Lực quán tính Khâu quay quanh điểm cố định trùng với trọng tâm Mq S P q M q J S Khâu quay quanh điểm cố định KHÔNG trùng với trọng tâm J S J S aS sin J S sin h Pq m.aS m.aS l AS m.l AS , Pq Mq lSK J h S sin ml AS b.kính q.tính as hay lSK l AS khâu Vị trí K phụ thuộc vào cấu tạo khâu gọi tâm A dao động khâu CuuDuongThanCong.com K ast h Pq S asn Mq https://fb.com/tailieudientucntt P q >0 M q >0 Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.3 Phân tích áp lực khớp động 3.3.1 Các giả thiết gần liệu tính Các giả thiết gần - Coi khâu tuyệt đối rắn - Bỏ qua ma sát khớp động, phản lực khớp động áp lực khớp động - Coi khâu dẫn chuyển động Các liệu yêu cầu tính - Các ngoại lực đặt lên cấu - Các thông số động học cấu + Kích thước động khâu + Vị trí vận tốc góc khâu dẫn - Các thơng số qn tính + Khối lượng mi vị trí trọng tâm Si khâu + Mơ men qn tính khâu có chuyển động quay - Đã giải xong tính vận tốc gia tốc • u cầu: Phân tích áp lực khớp động cấu tính mơ men cân khâu dẫn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.3 Phân tích áp lực khớp động 3.3.2 Nguyên tắc • Phản lực khớp động nội lực khớp động • Để xuất phản lực cơng thức tính tốn ta phải tách khớp động thành phần khớp động tách ta đặt phản lực tương ứng tách cấu thành chuỗi động hở phản lực khớp động thành phần khớp động tách dời (khớp chờ) chở thành ngoại lực chuỗi động hở • Theo ngun lý Đalămbe, ta viết phuơng trình cân cho hệ lực gồm: Ngoại lực, lực quán tính (coi ngoại lực) nội lực để tìm phản lực CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.3 Phân tích áp lực khớp động 3.3.3 Điều kiện tính • Điều kiện tĩnh định toán điều kiện mà số khâu số khớp tách từ cấu phải đảm bảo số phương trình số ẩn số • Giả sử tách khỏi cấu phẳng chuỗi động gồm n khâu, T khớp thấp C khớp cao thì: 1.Số ẩn khớp động phụ thuộc vào đặc điểm cấu tạo khớp a Khớp thấp gồm khớp quay khớp tịnh tiến Nij p j j i t Nij p i p j Nij CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt t n Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.3 Phân tích áp lực khớp động 3.3.5 Một số ví dụ minh họa Viết phương trình cân lực cho nhóm tĩnh định giải họa đồ lực t N12 -Phương trình cân lực cho nhóm hai khâu 2, khớp : P2 N 43 N 12 (1) B n t n t Đặt N 12 N 12 N 12 , N 43 N 43 N 43 N12 P2 n N12 N43 -Phương trình cân mơmen khâu điểm C: t N43 t P2 P2 M C N 12 N 12 -Phương trình cân mơmen khâu điểm C: t M3 N M M C N 43 43 CD.l • Chú ý: > chiều chọn đúng, < chiều thực tế ngược với chiều chọn CuuDuongThanCong.com C https://fb.com/tailieudientucntt n M N43 D Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.3 Phân tích áp lực khớp động 3.3.5 Một số ví dụ minh họa Gải phương trình cân lực Viết lại phương trình (1): t t n n N 12 P2 N 43 N 43 N 12 n n phương trình cịn hai lực N 12 N 43 chưa biết độ lớn Do giải cách vẽ họa đồ lực hình vẽ b P2 N12 t d N23 M3 N43 c t N12 n N43 N43 N43 ?' e n N12 a ? CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.3 Phân tích áp lực khớp động 3.3.5 Một số ví dụ minh họa N Trên họa đồ lực ta chọn tỉ lệ xích họa đồ P mm , ta giải phương trình véc tơ sau: t t - Từ a vẽ véc tơ ab, bc, cd biểu diễn cho N 12 , P3 , N 43 n - Từ d kẻ biểu diễn cho phương N 43 , từ a kẻ biểu diễn cho n phương N 12 Hai e, từ ta có véc tơ n đường thẳng cắtnhau n de biểu diễn cho N 43 ea biểu diễn cho N 12 n P de - Ta có: N12n P ea; N 43 Cũng họa đồ lực này, ta xác định áp lực N23 N32 khớp C dựa vào phương trình cân lực cho khâu 2: N 12 P N 32 cho khâu 3: CuuDuongThanCong.com N 23 N 32 https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.4 Tính lực khâu dẫn 3.4.1 Tính lực cân Muốn cân phù hợp tĩnh định khâu dẫn, phải có ngoại lực cân mà số yếu tố cần xác định Đó trị số mô men cân lực cân (điểm đặt xác định khâu dẫn) Phải xác định mơmen cân khâu dẫn, sau tính nốt áp lực N41 Để khâu dẫn quay với vận tốc góc hằng, tổng mơmen lực tác dụng B N 21 lên khâu dẫn phải khơng, có nghĩa 1 phải đặt lên khâu dẫn mômen cân MCB lực cân PCB M CB P CB Nếu khâu dẫn đặt lực cân PCB I (cơ cấu có cấu bánh răng) h21 chọn trước điểm đặt phương giả sử 1 vng góc với AB đặt I, trị số xác định A từ phương trình: PCB N 21.h21 l AI Trong mơmen cân MCB = N21.h21 ngược chiều với mômen N21 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3.4 Tính lực khâu dẫn 3.4.2 Tính mơmen cân Nếu khâu dẫn có mơmen cân MCB M CB N 21.h21 lực cân tính theo mômen cân bằng: PCB M CB l với l phương lực tùy chọn • Chú ý: Nếu cấu có ngoại lực phải kể đến ngoại lực tính MCB PCB CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... B f1 N12 n N12 C P2 C N 23 A N 43 CuuDuongThanCong.com n M N 43 https://fb.com/tailieudientucntt M3 N 43 Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3. 3 Phân tích áp lực khớp động 3. 3.5 Một số ví dụ minh họa... N 12 P2 N 43 N 43 N 12 n n phương trình cịn hai lực N 12 N 43 chưa biết độ lớn Do giải cách vẽ họa đồ lực hình vẽ b P2 N12 t d N 23 M3 N 43 c t N12 n N 43 N 43 N 43 ?'' e n N12 a... trình 3n CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chương PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU PHẲNG 3. 3 Phân tích áp lực khớp động 3. 3 .3 Điều kiện tính • Vậy điều kiện tĩnh định toán là: 3n = 2T+C