GV: ThS. TRƯ NG QUANG TRƯỜNG KHOA C KHÍ – CÔNG NGHỆ

NGUYÊN LÝ MÁY

GV: ThS. TRƯ NG QUANG TRƯỜNG KHOA C KHÍ – CÔNG NGHỆ

TRƯỜNG ĐẠI H C NÔNG LÂM TP.HCM

Nguyên Lý Máy

Chương 2

PHÂN TÍCH Đ NG HỌC

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

- 3 -

I. N i dung và Ý nghĩa

Phân tích động học cơ cấu là nghiên cứu chuyển động của cơ cấu khi cho trước cơ cấu và quy luật chuyển động của khâu dẫn.

1. N i dung

- Bài toán vị trí - Bài toán vận tốc - Bài toán gia tốc

2. Ý nghĩa

- Xác định vị trí  phối hợp và sử dụng chuyển động của các cơ cấu để hoàn thành nhiệm vụ của các máy đặt ra, bố trí không gian, vỏ máy…

- Vận tốc và gia tốc là những thông số cần thiết phản ánh chất l ợng làm việc của

máy

Phương pháp

Tùy theo nội dung, yêu cầu của từng bài toán, ta có thể sử dụng các ph ơng pháp khác nhau: giải tích, đồ thị, họa đồ vector…

 Phư ng pháp đồ th , phư ng pháp họa đồ vector.

u điểm

+ Đơn giản, cụ thể, dễ nhận biết và kiểm tra.

Nh ợc điểm

+ Thiếu chính xác do sai số dựng hình, sai số đọc…

+ Ph ơng pháp đồ thị, kết quả cho quan hệ giữa một đại l ợng động học theo một thông số nhất định th ờng là khâu dẫn.

+ Ph ơng pháp họa đồ vector, kết quả không liên tục, chỉ ở các điểm rời rạc.

 Phư ng pháp gi i tích u điểm

+ Cho mối quan hệ giữa các đại l ợng bằng biểu thức giải tích, dễ dàng cho việc khảo sát dùng máy tính.

+ Độ chính xác cao

Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường

- 5 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

l

( m )

K .

( mm )

 Chiều dài thực Chiều dài đoạn biểu diễn

Tỉ lệ xích (TLX):

K =

Giá tr thực

Chiều dài đoạn biểu diễn (mm)

Các giá tr nên chọn c a TLX:

1:1; 1:10; 1:100; 1:1000; 1:10.000 1:2; 1:20; 1:200; 1:2000; 1:20.000 1:5; 1:50; 1:500; 1:5000; 1:50.000

Tỉ lệ xích chiều dài: K

Tỉ lệ xích vận tốc: K

v

V ( m / s ) K  p b ( mm )

Tỉ lệ xích gia tốc: K

2 B

a a

a ( m / s ) K  p b' ( mm )

Tỉ lệ xích thời gian, gĩc quay, vận tốc gĩc, gia tốc gĩc,….

p _v

c

 V _C = p _v c.K _v

II. BÀI TỐN XÁC Đ NH V TRÍ C A C C U

B

B

B

B

B

M 0

A

A

A

A

A

A

A

A

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

II. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V TRÍ C A C C U

- Chọn TLX K

- Vẽ vòng tròn (O, OA)

- Chia vòng tròn đó ra nhiều phần bằng nhau, VD: A

, A

, …A

… A

- L y A

lƠm tơm, vẽ vòng tròn (A

, AB) , cắt phư ng ngang tại B

- T p hợp điểm B

lƠ quỹ đạo điểm B

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

 L u ý cách xác định vị trí 1 điểm

 VD: Cho cơ cấu tay quay – con tr ợt ABCD. Biết l _AB = 1m, l _BC = 2,5m, l _CD = 2m; l _AD = 3m và song song ph ơng ngang.

Cho góc quay khâu dẫn AB là  ₁ = 45 ^o . Vẽ l ợc đồ cơ cấu?

- 7 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

II. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V TRÍ C A C C U

Lý thuyết vectơ (Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

1. Cộng vect

Vect tổng :

G c = g c vect đầu tiên

Ngọn = ngọn vect cu i cùng A   B C

ur ur ur

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

Lý thuyết vectơ

- 9 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

2. Hệ phư ng trình vect A B C A D E

  

 

  

ur ur ur

ur ur ur

Với :

A: vect cần tìm B, D: vect đã biết

C, E: vect ch biết phư ng

Vect cần tìm:

G c = g c vect đầu tiên Ngọn = điểm giao c a hai

phư ng vect cu i cùng

C

C

C

C

A

B

B

B

B

p

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

- Định lý liên hệ vận tốc

+ Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng

B A

v r  v r  v r

+ Hai điểm A ₁ , A ₂ trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng t ơng đối đối với nhau

2 1 2 1

A A A A

v r  v r  v r

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

- 11 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

- Định lý liên hệ gia tốc

+ Hai điểm A, B khác nhau cùng thuộc một khâu đang chuyển động song phẳng

+ Hai điểm A ₁ , A ₂ trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng t ơng đối đối với nhau

2

1

k r

A A A A A A

a r  a r  a r  a r

2 1

2 1

0 1

1

/ / _ _ 90 _ _

2

k A A

A A

A A

v quay theo

a v

  



r ur

r 



(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

a) Khâu chuyển động t nh tiến

Vận tốc của tất cả các điểm trên khâu bằng nhau và tiếp

tuyến với quỹ đạo, các vectơ gia tốc có cùng độ lớn và

song song với nhau

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

- 13 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

b) Khâu quay quanh 1 tr c c đ nh

- V n t c:

+ Độ lớn:

+ Ph ơng:  OA

+ Chiều: theo chiều tác dụng của

AO AO

V   .l

AO AO

V   .l



V AO

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

b) Khâu quay quanh 1 tr c c đ nh

- Gia t c:

+ Gia tốc pháp:

Độ lớn:

Ph ơng: OA Chiều: A  O

+ Gia tốc tiếp:

Độ lớn:

Ph ơng:  OA

n t

AO AO

a AO  a  a

t

AO AO

a   .l

2 2

n A

AO AO

AO

a .l V

   l

t

AO AO

a   .l

t

a r AO n

a r AO

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

- 15 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

b) Khâu quay quanh 1 tr c c đ nh

Đặc biệt:

Nếu là khâu dẫn  Khâu quay đều

  = const   =  ’ = 0

a ^t _AO = 0

 a _A = a ⁿ _AO =  ² .l _AO

a r A

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

c) Khâu chuyển động song phẳng

B A BA

n t

B A BA BA

V V V

a a a a

 

  

uur uur uuur

uuur uuur

uur uur

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

- 17 -

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

Lý thuyết động học

d) Trùng điểm

2 1 2 1

2 1 2 1 2 1

A A A A

K r

A A A A A A

V V V

a a a a

 

   uuur uur uuuuur

uuuuur uuuuur uuur uuur

 Nếu là khớp quay: (không làm thay đổi v n t c , gia t c )

2 1

2 1

A A

A A

V V

a a





uuur uur uuur uuur

 Nếu là khớp trượt :

- Vận tốc tr ợt V _A2A1 và gia tốc tr ợt a ^r _A2A1 có ph ơng // ph ơng tr ợt.

- Gia tốc Coriolic a ^K _A2A1 tính theo lý thuyết.

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )



.

Ví dụ 1: Cho cơ cấu 4 khâu bản lề tại vị trí nh hình vẽ.

Tay quay 1 quay đều với vận tốc góc  ₁ = 10rad/s. Kích

th ớc các khâu l _AB = 0,1m, l _BC = 0,25m, l _CD = 0,2m; l _AD =

0,3m. Góc quay khâu dẫn  ₁ = 90 ^o . Xác đ nh v n t c, gia

t c điểm C vƠ v n t c góc, gia t c góc khơu 2, 3.

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

- 19 -

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

Đ nh lỦ đồng dạng



.

p

^{C}

p

^{C'}

n

b

a

b' d

3 B

d' a'

n

C A

O

D

2

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )



.

Ví dụ 2 : Cho cơ cấu tay quay – con tr ợt tại vị trí nh hình vẽ. Tay quay 1 quay đều với vận tốc góc  ₁ = const. Kích

th ớc các khâu l _AB = …, l _BC =…. Góc quay khâu dẫn  ₁ = … ^o .

Xác đ nh v n t c, gia t c điểm C vƠ gia t c góc khơu 2.

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

- 21 -

Ví dụ 3 : cho cơ cấu culit tại vị trí nh hình vẽ. Khâu 1 quay đều với vận tốc góc  ₁ . Xác định  ₂ ;  ₃ ;  ₂ ;  ₃ .

III. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V N T C, GIA T C

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )

IV. Phân tíƠh động h Ơ bằng gỌảỌ tíƠh



Xét cơ cấu tay quay – con tr ợt lệch tâm có vị trí đang xét nh hình vẽ

Cho: l _AB , l _BC ,  ₁ là hằng số và độ lệch tâm e

Xác định: x _C ,  _C , a _C

1

os

os

x

 l c   l c 

1 1

1 1 2 2 2

2

( ) ; ( ) ( )

l sin

sin sin arcsin

t t t f

l e l e

l

   

 

     



     

   

    ^{  v}

^{ v t}

^{( )   l}

^

^{(sin }

^{ c os }

^{tan }

⁾

với



với

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

- 23 -

V. Phân tíƠh động h Ơ bằng đồ thị



Xét cơ cấu 4 khâu bản lề có vị trí đang xét nh hình vẽ

Cho: l _AB , l _BC , l _DA ,  ₁ là hằng số Xác định :  ₃ ,  ₃ ,  ₃

Xác định giá trị  ₃ từ ph ơng pháp vẽ,

đo và lập bảng Xơy dựng đồ th  3    3   1

V. Phân tíƠh động h Ơ bằng đồ thị



Xét cơ cấu tay quay – con tr ợt có vị trí đang xét nh hình vẽ Cho: l _OA , l _AB ,  ₁ là hằng số

Xác định : s _B , v _B , a _B

Xác định giá trị  ₃ từ ph ơng pháp vẽ, đo và lập bảng

c) b)

0 1 2 3 4 5 6 7 

0 1 2 3 4 5 6 7 



 s

s A¹

A²

A³

A⁴

A⁵

A⁶ A⁷

A⁸

0

B¹ B²