Bài giảng nguyên lý máy chương 2 ths trương quang trường

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
Ths. Trương Quang Trường

-2-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-3-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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
Nh ợc điểm
+ Đối với một số cơ cấu, công thức giải tích rất phức tạp vàKhoa
khóCơkiểm

traNghệ
Khí – Công

Ths. Trương Quang Trường

-4-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. BÀI TỐN XÁC Đ NH V TRÍ C A C

C U

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

Tỉ lệ xích (TLX):

Giá tr thực

K=

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
Chiề
u dà

i thực
(m)
.
Chiề
u dà
i đoạn biể
u diễ
n ( mm )

Tỉ lệ xích chiều dài: Kl

Kl 

Tỉ lệ xích vận tốc: Kv

Kv 

VB
pvb

Tỉ lệ xích gia tốc: Ka

Ka 

aB
pab'

(m / s)
( mm )

-5-

pv
 VC = pvc.Kv

( m / s2 )
( mm )

Tỉ lệ xích thời gian, góc quay, vận tốc góc, gia tốc góc,….
Ths. Trương Quang Trường

c

Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM


II. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V TRÍ C A C

C U

(Phân tíƠh động h Ơ Ơ Ơấu phẳng bằng h a đồ veƠt )
A3
A4

A2

M
0

A1

A5
B1 B2

A8

B3

B4

B5

A6

A7
- Chọn TLX Kl
- Vẽ vòng tròn (O, OA)
- Chia vòng tròn đó ra nhiều phần bằng nhau, VD: A1, A2, …Ai… A8
- L y Ai lƠm tơm, vẽ vòng tròn (Ai, AB), cắt phư ng ngang tại Bi
- T p hợp điểm Bi lƠ quỹ đạo điểm B
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-6-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


II. BÀI TOÁN XÁC Đ NH V TRÍ C A C

C U

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

L u ý cách xác định vị trí 1 điểm
VD: Cho cơ cấu tay quay – con tr ợt ABCD. Biết lAB = 1m,
lBC = 2,5m, lCD = 2m; lAD = 3m và song song ph ơng ngang.
Cho góc quay khâu dẫn AB là 1 = 45o. Vẽ l ợc đồ cơ cấu?

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-7-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

Lý thuyết vectơ
1. Cộng vect

ur ur ur
A BC

Vect tổng:

G c = g c vect đầu tiên
Ngọn = ngọn vect cu i cùng
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

-8-

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

Lý thuyết vectơ

ur ur ur
 A  B  C
 ur ur ur
 A  D  E

2. Hệ phư ng trình vect

Với:
A: vect cần tìm
B, D: vect đã biết
C, E: vect ch biết phư ng

Vect cần tìm:
B2

Bn-1

B1
Bn

G c = g c vect đầu tiên
Ngọn = điểm giao c a hai
phư ng vect cu i cùng

A
p
Cn

C1
Ths. Trương Quang Trường

C2

Cn-1
-9-

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

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

r
r
r
v B  v A  v BA

+ Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng
t ơng đối đối với nhau

r
r
r
v A2  v A1  v A2 A1

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 10 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

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 A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng
r
t ơng đối đối với nhau

r
r
rk
rr
a A2  a A1  a A2 A1  a A2 A1

Ths. Trương Quang Trường

ur

rk

 / / v A2 A1 _ quay _ 90 _ theo _ 1
a A2 A1  
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

2
v

 1 A2 A1
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM
- 11 0

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 )

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
Ths. Trương Quang Trường

- 12 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

Lý thuyết động học

b) Khâu quay quanh 1 tr c c đ nh

- V n t c: VAO  .l AO
+ Độ lớn: VAO  .l AO
+ Ph ơng:  OA

VAO

+ Chiều: theo chiều tác
dụng của 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 13 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

Lý thuyết động học

b) Khâu quay quanh 1 tr c c đ nh

a

a
AO
- Gia t c:

n
AO

a

t
AO

+ Gia tốc pháp:

rn
a AO

rt
a AO

n
a AO
 2 .l AO
Độ lớn:
Ph ơng: OA
Chiều: A  O
t

+ Gia tốc tiếp:

VA2

l AO

a AO  .l AO

t
Độ lớn:
aAO  .l AO

Ph ơng:  OA
Chiều: theo chiềuKhoa
tácCơ dụng
của 
Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 14 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

Lý thuyết động học

b) Khâu quay quanh 1 tr c c đ nh

Đặc biệt:

r
aA

Nếu là khâu dẫn  Khâu quay đều
  = const   = ’ = 0

atAO = 0
 aA = anAO = 2.lAO
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Ths. Trương Quang Trường

- 15 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )

Lý thuyết động học

c) Khâu chuyển động song phẳng

uur uur uuur
VB  VA  VBA
r uuur
uur uur uuu
n
t
aB  a A  aBA  aBA

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 16 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM

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 )

Lý thuyết động học
d) Trùng điểm





Nếu là khớp quay: (không
uuur làm
uur thay đổi
v n t c, gia t c)
VA2  VA1

Nếu là khớp trượt:

uuur uuur
a A 2  a A1

uuur uur uuuuur
VA2  VA1  VA2 A1
r uuuuur
uuur uuur uuuuu
K
r
a A2  a A1  a A2 A1  a A2 A1

- Vận tốc tr ợt VA2A1 và gia tốc tr ợt arA2A1 có

ph ơng // ph ơng tr ợt.
- Gia tốc Coriolic aKA2A1 tính theo lý thuyết.

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Ths. Trương Quang Trường

- 17 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )
1

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 lAB = 0,1m, lBC = 0,25m, lCD = 0,2m; lAD =
o. Xác đ nh v n t c, gia
0,3m.
Góc
quay
khâu
dẫn

=
90
1
.

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

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 18 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )
1

Đ nh lỦ đồng dạng

b

D
.

2

pv C

d

B

a

pa C'

A
b'

3

C

a'

d'

O
Ths. Trương Quang Trường

nBC

nAB
- 19 -

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 )
1

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 lAB = …, lBC =…. 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
Ths. Trương Quang Trường

- 20 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


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 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.

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
Ths. Trương Quang Trường

- 21 -

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


IV. Phân tíƠh động h Ơ bằng gỌảỌ tíƠh

1
Xét cơ cấu tay quay – con tr ợt lệch
tâm có vị trí đang xét nh hình vẽ
với

Cho: lAB, lBC, 1 là hằng số
và độ lệch tâm e
Xác định: xC, C, aC



1  1 (t )  1t; 2  2 (t )  f (1 )
xC  l1cos1  l2cos2 với 
l1 sin 1  e



sin
sin
arcsin
l
e
l




1
2
2

2
1
l2

xC  xC 1   xC 1 (t ) 
Ths. Trương Quang Trường

vC  vC (t )  l11 (sin 1  cos1 tan 2 )

l1cos 21 

2  cos(1 + 2 )
 Cơ Khí 3– Công
 Nghệ
aC  aC (t )  l11  cos Khoa
l2cĐHosNông
2 Lâm

 TPHCM
2 Trường

- 22 -


V. Phân tíƠh động h Ơ bằng đồ thị
1
Xét cơ cấu 4 khâu bản lề có vị trí đang xét nh hình vẽ

Cho: lAB, lBC, lDA, 1 là hằng số
Xác định: 3, 3, 3

Xác định giá trị 3 từ ph ơng pháp vẽ,
Xơy dựng đồ th
Ths.
Trương
Trường
đo và
lậpQuang
bảng
- 23 -

3  3 1 
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Trường ĐH Nông Lâm TPHCM


V. Phân tíƠh động h Ơ bằng đồ thị
1
Xét cơ cấu tay quay – con tr ợt có vị trí đang xét nh hình vẽ
Cho: lOA, lAB, 1 là hằng số
Xác định: sB, vB, aB
Xác định giá trị 3 từ ph ơng pháp vẽ,
đo và lập bảng
A3
s

A4

A2

b)

A1



A5

0

0

B1 B2

1

2

3

4

5

6

7



s


A6

A8

c)

0

1

2

3

4

5

6

7



A7


a)

Ths. Trương Quang Trường

d)

- 24 -

0

1

2

3

Khoa Cơ Khí – Công Nghệ
4

5

6

7



Trường ĐH Nông Lâm TPHCM