3nguyên lý máy , chương 3 động lực học cơ cấu

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

NGUYÊN LÝ MÁY
CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
NỘI DUNG
3.1. Đại cương các lực tác dụng lên cơ cấu
3.2. Lực quán tính
3.3. Phản lực ở các khớp động

Ths. Vũ Thế Truyền


CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
3.1. Đại cương các lực tác động lên cơ cấu
Là những lực ngoài cơ cấu tác dụng vào cơ cấu

3.1.1. Ngoại lực

- Lực cản kỹ thuật (Pc): lực từ đối tượng công nghệ tác dụng lên bộ phận làm việc của máy
- Trọng lượng các khâu Gi: Khi trọng tâm các khâu đi lên nó có tác dụng như lực cản và
ngược lại
- Lực phát động MD: Lực từ nguồn dẫn động tác dụng lên khâu dẫn của cơ cấu thông qua
một hệ truyền lực để khắc phục các lực cản khác trên cơ cấu

3.1.2. Lực quán tính
Tồn tại ở những khâu chuyển động có gia tốc, tác dụng từ khâu được gia tốc lên khâu
gây gia tốc
- Cơ cấu là hệ thống chuyển động có gia tốc (có lực qn tính Pqt, Mqt), ngọai lực tác
động lên nó khơng triệt tiêu nhau khơng thể dùng điều kiện cân bằng lực để giải bài tốn
- Để giải quyết bài tốn hệ lực khơng cân bằng

 dùng nguyên lý D’Alambert
Nếu ngoài những lực tác dụng lên một hệ cơ chuyển động, ta thêm vào đó những lực
quán tính và xem chúng như những ngọai lực thì cơ hệ xem là ở trạng thái cân bằng,
khi đó có thể dùng phương pháp tĩnh học để phân tích lực cơ hệ


CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
3.1. Đại cương các lực tác động lên cơ cấu
3.1.3. Nội lực (Phản lực khớp động)
- Là 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: vng 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


CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
3.2. Lực quán tính
Xét một khâu có khối lượng m(kg), mơmen qn tính đối với trọng tâm Js (kgm2) chuyển
động với gia tốc của trọng tâm as (m.s2), gia tốc góc ԑ (rad/s2)
a. Khâu chuyển động tịnh tiến

b. Khâu quay quanh điểm cố định trùng trong tâm

c. Khâu quay quanh trục không đi qua khối tâm

Khâu quay đều (ԑ=0)

Tìm vị trí K:

d. Khâu chuyển động song phẳng


CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
3.3. Phản lực ở các khớp động
3.3.1. Điều kiện tĩnh định của chuỗi động phẳng
Xét chuỗi động phẳng gồm n khâu động, p4 khớp loại 4, p5 khớp loại 5
- Một khâu của chuỗi động phẳng lập được 3 phương trình
->n khâu thiết lập được 3n phương trình cân bằng tĩnh học
Áp lực khớp xác định bởi 3 yếu tố: độ lớn, phương chiều và điểm đặt
- Khớp loại 5: mỗi phản lực cần tìm chứa 2 ẩn số => có 2p5 ẩn cần phải xác định
- Khớp loại 4: độ lớn của phản lực là 1 ẩn => có 1p4 ẩn cần phải xác định.

 Số ẩn số của phản lực cần tìm của chuỗi động phẳng là: (2p5 + p4)
 Điều kiện tĩnh định của chuỗi là : chuỗi động hở tách ra khỏi cơ cấu có w = 0 và
3n = 2p5 + p4 (số phương trình bằng số ẩn số lập được)
=> Để xác định phản lực khớp động phải tách cơ cấu thành nhóm tĩnh định rồi viết
phương trình cho từng nhóm


CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
3.3. Phản lực ở các khớp động
3.3.2. Phản lực khớp động cơ cấu phẳng loại II
3.3.2.1. Cơ cấu bốn khâu bản lề
Cho cơ cấu 4 khâu bản lề như hình vẽ, biết lAB, lBC, lCD , P1,
P2, P3 . Tìm phản lực khớp động tại B, C, D ?.
Bài giải

h2

* Tách nhóm tĩnh định BCD (khâu 2,3)
* Đặt các phản lực
;
vào các khớp chờ B,C
* Viết phương trình cân bằng lực cho tồn nhóm:
(1)
* Phân tích
và
phương
trình (1) được viết lại như sau:

h3

(2)

- Xác định
;
+ Khâu 2 cân bằng:
+ Khâu 3 cân bằng:
- Xác định
;
: Vẽ đa giác lực khép kín phương trình 2 (hình vẽ)
=> Vecto ab, db biểu diễn phản lực
;
- Tìm phản lực tại khớp động C: Tách khớp C, xét cân bằng khâu 2:
Vẽ đa giác lực khép kín => Vecto cb biểu diễn phản lực

d

P3

c
a
P2

b


CHƯƠNG 3. ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
3.3. Phản lực ở các khớp động
3.3.2. Phản lực khớp động cơ cấu phẳng loại II
3.3.2.2. Cơ cấu tay quay con trượt

Cho cơ cấu tay quay con trượt như hình vẽ, biết lAB,
lBC, P1, P2, P3 . Tìm phản lực khớp động tại B, C?.
Bài giải
* Tách nhóm tĩnh định (khâu 2,3)

h2

* Đặt các phản lực
;
vào các khớp chờ B,C
* Viết phương trình cân bằng lực cho tồn nhóm:
(1)
* Phân tích
phương trình (1) được
viết lại như sau:
Khâu 2 cân bằng:

- Xác định
- Xác định

(2)

;

: Vẽ đa giác lực khép kín hình vẽ

=> Vecto ba, cb biểu diễn phản lực
- Xác định điểm đặt của
=>
- Tìm phản lực tại C:

P3 c

a

;

Khâu 3 cân bằng:
đặt cách tâm C phía bên phải 1 đoan x

d
P2

b

-Vẽ đa giác lực => vecto db biểu diễn