I. ĐẠI CƯƠNG

(1)

NGUYÊN LÝ MÁY

GV: ThS. TRƯƠNG QUANG TRƯỜNG KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

(2)

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường ĐH Nông Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường

- 2 -

Nguyên Lý Máy

Chương 3

PHÂN TÍCH L C

(3)

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

I. ĐẠI CƯƠNG

Mục đích của phân tích lực là xác định

được áp lực khớp động, mômen hay lực cân bằng để:

- Xác định công suất máy (cơ cấu).

- Thiết kế khớp động và mặt cắt ngang

các khâu.

(4)

- 4 -

1. Ngoại lực

- Lực cản kỹ thuật

- Trọng lượng các khâu - Lực phát động

- Lực quán tính

I. ĐẠI CƯƠNG

(5)

2. Lực quán tính

- Cơ cấu là một hệ thống chuyển động có gia tốc, tức ngoại lực tác động lên cơ cấu không triệt tiêu nhau  không thể dùng phương pháp tĩnh học để giải

- Để giải quyết bài toán hệ lực không cân bằng  dùng nguyên lý D’Alambert

“Nếu ngoài nh ng l c tác dụng lên một cơ hệ chuyển động, ta

thêm vào đó nh ng l c quán tính và xem chúng như nh ng ngoại l c thì cơ hệ được xem là ở trạng thái cân bằng, khi đó có thể

dùng phương pháp tĩnh học để phân tích cơ hệ này”

I. ĐẠI CƯƠNG

S a^S



M^qt P^qt

s s

0

qt s

F m.a F m.a

P m.a

   

  

 ûr ûur  ûr ûur

uur uur

s s

0

qt s

M J . F J .

M J .

     

   

 ^uur ^r  ^ur ^r

uuur r

(6)

- 6 -

I. ĐẠI CƯƠNG

3. Nội lực

- Lực tác dụng lẫn nhau giữa các khâu trong cơ cấu (phản lực liên kết)

- Tại mỗi tiếp điểm của thành phần khớp động, phản lực này gồm hai phần + Thành phần áp lực: vuông góc với phương chuyển động tương đối

Tổng các thành phần áp lực trong một khớp  áp lực khớp động

+ Thành phần ma sát: song song với phương chuyển động tương đối Tổng các thành phần ma sát trong một khớp  lực ma sát

PLLK  ALKD  uuur F

ms

(7)

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

- Muốn giải các bài toán áp lực khớp động:

Số phương trình lập được = số ẩn chứa trong các phương trình Đây là điều kiện tĩnh định của bài toán

- Giả sử tách từ cơ cấu ra một chuỗi động n khâu, p

_k

khớp loại k + Số phương trình lập được: 6n phương trình

+ Số ẩn chứa trong chuỗi động: phụ thuộc vào số lượng và loại

khớp động

(8)

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

- 8 -

1. Điều kiện tĩnh định

Không gian:

(9)

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

Như vậy, khớp loại k chứa k ẩn  tổng số ẩn trong chuỗi là ⁵

1 k k

kP





- Để tính phản lực khớp động  tách cơ cấu thành các chuỗi động hở, trên đó phản lực ở các khớp chờ là ngoại lực và viết các phương trình lực cho chuỗi - Điều kiện để giải được bài toán:

Số phương trình lực lập được = số ẩn chứa trong các phương trình

5

1

6 _k

k

n kP





^hay ⁵

1

6

_k

0

k

n kP



  

1. Điều kiện tĩnh định

Không gian:

(10)

- 10 -

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

Mặt phẳng:

(11)

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

R

Đối với cơ cấu phẳng:

- Số phương trình: 3n - Số ẩn số:

a) Khớp tịnh tiến

+ Điểm đặt ?

+ Phương  phương trượt + Độ lớn ?

b) Khớp quay

c) Khớp cao

+ Điểm đặt: tại tâm khớp + Phương ?

+ Độ lớn ?

+ Điểm đặt: điểm tiếp xúc + Phương pháp tuyến

+ Độ lớn ?

2 ẩn số

1 ẩn số

(12)

- 12 -

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

-Đối với cơ cấu phẳng điều kiện để giải được bài toán:

3n – (2p5 + p4) = 0

- Các nhóm tĩnh định thỏa điều kiện trên

 Để xác định các phản lực khớp động, ta phải tách cơ cấu

thành những nhóm tĩnh định và viết phương trình lực cho

từng nhóm này

(13)

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

2. Xác định áp lực khớp động

- Các bước xác định áp lực khớp động + Tách nhóm tĩnh định

+ Tách các khâu trong nhóm tĩnh định

Đặt các áp lực khớp động và các ngọai lực lên khâu + Viết các phương trình cân bằng lực cho từng khâu

+ Giải các phương trình viết cho các khâu thuộc một nhóm tĩnh định Giải cho các nhóm ở xa khâu dẫn trước (ngược lại với bài toán động học)

Với cơ cấu phẳng, một khâu viết được 3 phương trình 0

0 _ 0

0 0

X

Y

OZ OZ

F

F hay F M M

 

  

  

 

   



 



ur ur ur

- Các phương trình lực trên có thể được giải bằng các phương pháp đã biết: phương

(14)

- 14 -

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

Ví dụ 1:

O R¹²

R⁰³ R^t¹² P2

t

P3

R⁰³ P2

B

A 1

2

P2

B 2 3

D

P3

n

CD R¹² Rn¹²

t

C

h3 3

D

BC

n

Rt⁰³

Rn⁰³

P3

h2

C

(15)

Ví dụ 2 :

- Tách nhóm tĩnh định, tách các khâu trong nhóm, đặt lực lên khâu

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

(16)

- 16 -

- Viết phương trình lực cho từng khâu trong cùng một nhóm

13

3 03 23

3 03 3

0

C P

0 P P R R

M M R x P h

    

 

   



 

^ur

ur ur ur ur

2

2 12 32

2 32 2

0

B BC P

0 P P R R

M M R l P h

    

 

    



 

^ur

ur ur ur ur



- Giải các phương trình lực của cùng một nhóm

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

(17)

1. Phương pháp phân tích lực

21 21 1 1 1

. 0

1 ( )

A cb

cb

M R h Ph P l M P R h Ph M

l

    

    



cb cb

P M

 l

III. LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN

2 l

AB

l 

Lực cân bằng: (Quy ước)

- Đặt tại trung điểm khâu dẫn; - Phương  khâu dẫn.

(18)

- 18 -

1. Phương pháp phân tích lực

21 21 1 1 1

A cb

0

cb

M R h Ph M M M R h Ph M

    

    



cb cb

P M

 l

III. LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN

2 l

AB

l 

Momen cân bằng:

(19)

2. Phương pháp di chuyển khả dĩ

- Môment (lực) cân bằng trên khâu dẫn là moment (lực) cân bằng tất cả các lực (kể cả lực quán tính) tác dụng lên cơ cấu  tổng công suất tức thời của tất cả các lực tác dụng lên cơ cấu bằng không

- Theo nguyên lý di chuyển khả dĩ

i i

0

P M

N  N 

  ^N

^Pⁱ ^công^suất ^của ^lực^Pⁱ

Mi

N

_công_suất _của_{môment M}

i

- Công suất của lực P_i

i

k i i

NP  ur urP V

k

Vuri

vận tốc của điểm đặt lực P_i

- Công suất của moment M_i

i

k i i

NM^uur  Muur ur



k i

ur vận tốc của khâu chịu tác dụng của moment M_i

III. LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN

(20)

- 20 -

- Môment (lực) cân bằng trên khâu dẫn

 

1

0 0

k

cb i i i i cb

k

cb i i i i cb

M P V M M

P V P V M P

   



uur ur ur ur uur ur uur

ur ur ur ur uur ur ur

 



III. LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN

(21)

s²

A

Pcb

^

B

P2

C

P2

P3

s'²

P3

b p^v

Pcb

s'¹

h² s¹

c

V^s2

III. LỰC CÂN BẰNG TRÊN KHÂU DẪN

P

_cb

.h

_cb

+ P

₂

h

₂

– P

₃

h

₃

= 0

Tổng quát: P

_cb

.h

_cb

+ P

₁

h

₁

+ P

₂

h

₂

+ … + P

_n

h

_n

I. ĐẠI CƯƠNG

NGUYÊN LÝ MÁY

Nguyên Lý Máy

Chương 3

PHÂN TÍCH L C

I. ĐẠI CƯƠNG

Mục đích của phân tích lực là xác định

được áp lực khớp động, mômen hay lực cân bằng để:

- Xác định công suất máy (cơ cấu).

- Thiết kế khớp động và mặt cắt ngang

các khâu.

1. Ngoại lực

- Lực cản kỹ thuật

- Trọng lượng các khâu - Lực phát động

- Lực quán tính

I. ĐẠI CƯƠNG

2. Lực quán tính

I. ĐẠI CƯƠNG

0

F m.a F m.a

P m.a

   

  

 ur uur  ur uur

uur uur

0

M J . F J .

M J .

     

   

 uur r  ur r

uuur r

I. ĐẠI CƯƠNG

3. Nội lực

PLLK  ALKD  uuur F

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

- Muốn giải các bài toán áp lực khớp động:

Số phương trình lập được = số ẩn chứa trong các phương trình Đây là điều kiện tĩnh định của bài toán

- Giả sử tách từ cơ cấu ra một chuỗi động n khâu, p

khớp loại k + Số phương trình lập được: 6n phương trình

+ Số ẩn chứa trong chuỗi động: phụ thuộc vào số lượng và loại

khớp động

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG





6

0

n kP

  

1. Điều kiện tĩnh định

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

+ Điểm đặt ?

+ Phương  phương trượt + Độ lớn ?

+ Điểm đặt: tại tâm khớp + Phương ?

+ Độ lớn ?

+ Điểm đặt: điểm tiếp xúc + Phương pháp tuyến

+ Độ lớn ?

2 ẩn số

2 ẩn số

1 ẩn số

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

1. Điều kiện tĩnh định

3n – (2p5 + p4) = 0

- Các nhóm tĩnh định thỏa điều kiện trên

 Để xác định các phản lực khớp động, ta phải tách cơ cấu

thành những nhóm tĩnh định và viết phương trình lực cho

từng nhóm này

II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

2. Xác định áp lực khớp động

 

 



II. ÁP LỰC KHỚP ĐỘNG

Ví dụ 1:

 ûr ûur  ûr ûur

 ^uur ^r  ^ur ^r

  ^N