BÀI GIẢNG NGUYÊN LÝ MÁY - CHƯƠNG 3 pps

1
CHƯƠNG 3
ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
TS. PHẠM HUY HOÀNG
Chương 3:
Động lực học cơ cấu
I. Mở đầu:
1.Phân lọai lực:
a. Ngọai lực: Lực phát động; Lực cản kỹ thuật (lực
cản có ích); Lực ma sát do môi trường; Trọng lực
các khâu; Lực quán tính - Ngọai lực “giả”.
b. Nội lực: Áp lực khớp động; Lực ma sát trong
khớp.
2
* Lực quán tính - Ngọai lực “giả”:
ii
J
i
qt
M
i
S
a
i
m
i
qt
F
e
-=-= ;
r

r
0;0 =++
å
=+
å
i
qt
M
i
F
M
i
i
M
i
qt
F
i
i
F
r
r
r
ii
J
i
i
F
M
i

i
M
i
S
a
i
m
i
i
F
e
=
åå
+=
å
r
r
r
;
i
S
i
i
qt
F
r
1
F
r
2

F
r
4
F
r
3
F
r
1
M
2
M
i
qt
M
i
S
i
i
S
a
r
1
F
r
2
F
r
4
F

r
3
F
r
1
M
2
M
i
e
Lực quán tính:
2. Áp lực tại các khợp phẳng thường gặp:
a. Khớp tịnh tiến lọai 5: 2 ẩn số - độ lớn và điểm đặt
p
kj
N
=
kj
N
r
kj
N
kj
M
kj
Nx
kj
M .
=
3

2. Áp lực tại các khợp phẳng thường gặp:
b. Khớp bản lề: 2 ẩn số - độ lớn và phương
i
j
A
lót ổ i
ngõng trục j
A
ij
R
r
p
r
=
ij
R
r
2. Áp lực tại các khợp phẳng thường gặp:
c. Khớp lọai 4: 1 ẩn số - độ lớn áp lưc
ij
N
r
=
ij
N
r
4
3. Nhóm tĩnh định / Nhóm Axua:
Nhóm tĩnh định: có thể giải bài tóan lực - số ẩn bằng số
phương trình

Nhóm Axua: bậc tự do bằng 0
Xét nhóm các khâu phẳng có: n khâu động, p
4
khớp lọai 4 và
p
5
khớp lọai 5
Bài toán lực: số phương trình 3n, số ẩn (p
4
+2 p
5
)
Bậc tự do: 3n - (p4+2 p5)
Điều kiện tĩnh định Ξ Điều kiện Axua: 3n - (p4+2 p5) = 0
3. Nhóm tĩnh định / Nhóm Axua:
Nhóm phẳng toàn khớp thấp: n khâu động và p5 khớp lọai 5
Điều kiện tĩnh định Ξ Điều kiện Axua: 3n - 2 p5 = 0
→ Nhóm {2 khâu 3 khớp}, {4 khâu 6 khớp}, {6 khâu 9 khớp},
5
4. Giải bài toán lực bằng phương pháp phân tích lực:
a. Giải các bài toán vị trí, vận tốc và gia tốc, để có số liệu về
các lực quán tính trên mỗi khâu.
b. Xác định các lực đã biết và chưa biết, xác định lực cân
bằng ở dạng nào (lực hay moment) và tác động trên khâu
nào.
Lực cần bằng: ngọai lực chưa biết cân bằng tất cả các ngọai
lực còn lại.
c. Tách cơ cấu thành các nhóm tĩnh định và đặt các áp lực
khớp động lên các thành phần khớp động có lưu ý tới sự
bằng nhau về độ lớn và ngược chiều nhau cuả lực và

phản lực tại các khớp (định luật III Newton).
4. Giải bài toán lực bằng phương pháp phân tích lực:
d. Giải bài toán lực (tìm áp lực tại các khớp động) cho các
nhóm theo thứ tự “từ xa về gần”:
- Giải cho nhóm ở xa hơn (ở nhóm chứa các lực đã biết),
lấy kết quả tìm được làm dữ liệu (coi như lực đã biết) của
nhóm kế tiếp và gần hơn.
- Công việc trên được lần lượt thực hiện cho tới khi chỉ còn
lại khâu dẫn.
e. Giải bài toán lực cho khâu dẫn (tính áp lực khớp động tại
khớp nối khâu dẫn với giá và lực cân bằng).
6
5. Phương pháp công ảo / di chuyển khả dĩ:
( )
( )
å
=
=
å
=
++++
n
i
n
i
iqti
M
Si
v
qti

F
ii
M
i
v
i
F
cb
N
1
0
1

ww
r
r
r
r
i
F
r
i
M
i
w
i
v
r
qti
F

r
i
qt
M
Si
v
r
cb
N
1
.w
cb
M
cb
N
=
cb
v
cb
P
cb
N
r
r
.=
cb
v
r
cb
P

r
cb
M
i
F
r
II. Ví dụ 1:
FFFFF
qtqt
333
3232
====
?
1
?,
2
==
=
M
ij
R
Fa
qt
M
r
const
CABa
CD
la
BD

la
BC
la
AB
l
º=
=Ð====
ww
1
60,
2
3
,
2
3
,3,
o
A
D
B
C
1
2
3
0
1
w
2qt
M
2

F
r
1
M
3
F
r
3qt
F
r
7
1
w
2qt
M
2
F
r
1
M
3
F
r
3qt
F
r
1
M
21
R

r
01
R
r
2qt
M
2
F
r
12
R
r
32
R
r
2qt
M
2
F
r
3
F
r
3qt
F
r
03
N
r
03

M
12
R
r
3
F
r
3qt
F
r
23
R
r
03
N
r
03
M
ï
ï
ï
î
ï
ï
ï
í
ì
=-+
=+-
=-+-

Û
ï
î
ï
í
ì
=+++
=++
)3(0
2
3
32
2
3
32
2
)2(0
3212
)1(0
3212
2
0
)
32
()
12
()
2
(
2

0
32122
a
y
Ra
x
R
qt
M
y
R
y
R
x
R
x
RF
R
B
MR
B
MF
B
M
qt
M
RRF
rrr
r
r

r
2qt
M
2
F
r
12
R
r
32
R
r
8
ï
ï
î
ï
ï
í
ì
=
=-
=++-
Û
ï
î
ï
í
ì
=++++

=+++
)6(0
03
)5(0
23
03
)4(0
23
33
0
03
)
03
()
23
()
3
()
3
(
0
032333
M
y
RN
x
R
qt
FF
MN

C
MR
C
M
qt
F
C
MF
C
M
NR
qt
FF
rrrr
r
r
r
r
3
F
r
3qt
F
r
23
R
r
03
N
r

03
M
yyxx
yyxx
RRRRRR
RRRRRR
322332233223
211221122112
,:
,:
==-=
==-=
rr
r
r
ï
ï
ï
î
ï
ï
ï
í
ì
=
+
=====
==
=-==
0

3
)13(2
5
2
03
2112322303
2112
332332
M
FRRRRN
FRR
FFFRR
yyyy
xx
qt
xx
2qt
M
2
F
r
12
R
r
32
R
r
2qt
M
2

F
r
3
F
r
3qt
F
r
03
N
r
03
M
12
R
r
3
F
r
3qt
F
r
23
R
r
03
N
r
03
M

9
ï
ï
ï
î
ï
ï
ï
í
ì
+=
+
==
==
Û
î
í
ì
=++
=+
y
aR
x
aRM
F
y
R
y
R
F

x
R
x
R
MR
A
MR
A
M
RR
21
2
1
21
2
3
1
3
)13(2
2101
5
2101
0
1
)
01
()
21
(
0

0121
rr
r
r
Fa
M
6
23171 +
=
A
1
1
M
B
21
R
r
01
R
r
0
1
6
2317
1
3
2
)3(
3
1

1
2
3
3
11
3
)
33
(
222211
0
3
)
33
(
222211
0
3
)
33
(
222211
>
+
=+-++=
+-++=
=-+
=++++
ww
w

ww
ww
ww
ww
FaaFFFaaFM
C
vF
qt
F
qt
M
D
vFM
C
vF
qt
F
qt
M
D
vFM
C
vF
qt
F
qt
M
D
vFM
r

r
r
r
r
Fa
M
6
23171 +
=
1
w
2qt
M
2
F
r
1
M
3
F
r
3qt
F
r
2
D
v
r
3
v

r
2
w
10
III. Ví dụ 2:
F
qt
F
qt
F
F
F
3
3
3
2
3
32
=
=
=
=
?
1
?,
2
==
=
M
ij

R
Fa
qt
M
r
A
B
C
1
2
3
0
1
M
3qt
M
2qt
M
3
M
3
F
r
D
const
CAB
a
AC
la
AB

l
º=
=Ð
==
ww
1
90
,3,
o
11
ï
ï
î
ï
ï
í
ì
=-
=-
=+-
Û
ï
î
ï
í
ì
=+++
=+
)3(0
322

)2(0
12
)1(0
12
32
0)
32
()
12
(
322
0
3212
M
qt
M
y
R
x
RN
N
B
MR
B
MM
qt
M
NR
rr
rr

2qt
M
12
R
r
32
N
r
32
M
ï
î
ï
í
ì
=++
+++
=++
0
2333
)
23
()
03
()
3
(
0
23033
M

qt
MM
N
C
MR
C
MF
C
M
NRF
rrr
r
r
r
ï
ï
î
ï
ï
í
ì
=++-+-
=+-
=++-
Û
)6(0
233323
30cos
3
)5(0

03
30sin
3
)4(0
03
23
30cos
3
M
qt
MMBCNCDF
y
RF
x
RNF
o
o
o
3qt
M
3
M
03
R
r
3
F
r
23
N

r
23
M
12
32
23
3223
,
3223
:
3223
2112
,
2112
:
2112
MM
y
N
y
N
x
N
x
NNN
y
R
y
R
x

R
x
RRR
=
==-=
==-=
rr
r
r
ï
ï
ï
ï
ï
ï
î
ï
ï
ï
ï
ï
ï
í
ì
===
==
-
=
==
====

Fa
qt
MMM
FF
y
R
F
x
R
y
R
y
R
FNN
x
R
x
R
23223
2
3
3
2
1
03
4
33
03
0
2112

4
39
2332
2112
2qt
M
12
R
r
32
N
r
32
M
3qt
M
2qt
M
3
M
3
F
r
12
R
r
03
R
r
3qt

M
3
M
03
R
r
3
F
r
23
N
r
23
M
ï
ï
ï
î
ï
ï
ï
í
ì
=
==
==
Û
î
í
ì

=++
=+
o
rr
rr
60cos
21
1
0
2101
4
39
2101
0
1
)
01
()
21
(
0
2101
AB
x
RM
y
R
y
R
F

x
R
x
R
MR
A
MR
A
M
RR
Fa
M
8
391
=
1
M
21
R
r
01
R
r
13
0
4
1
)3(
4
1

)2(
4
1
)()
2
3
)(
4
1
3(3
11
333322
150cos)
3
(
311
333322
150cos
3311
0
333322
150cos
3311
0
3333223311
>+ =
+ =
+ =
=-+++
=++++

wwww
w
wwwww
wwww
wwww
wwww
FaFaFaaFM
M
qt
M
qt
MCDFM
M
qt
M
qt
M
D
vFM
M
qt
M
qt
M
D
vFM
M
qt
M
qt

M
D
vFM
o
o
o
r
r
Fa
M
8
391
=
1
M
3qt
M
2qt
M
3
M
3
F
r
32
w
w
=
1
w

3
D
v
r