PHÂN TÍCH ĐỘNG học cơ cấu THANH PHẲNG (NGUYÊN lý máy SLIDE) (chữ biến dạng do slide dùng font VNI times, tải về xem bình thường)

Chương 3

PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC
CƠ CẤU THANH PHẲNG


Phân tích động học
cơ cấu thanh phẳng

3.1 Bài toán phân tích động
học

ã Cho trớc:
- Cấu trúc của cơ cấu,
- Các kích thớc động học đặc trng,
- Vị trí xác định của (các) khâu dẫn,
- Quy luật ch.động tơng đối giữa một
số khâu
ã Yêu cầu:
- Xác định quy luật chuyển động của
các khâu bị dẫn (tìm vị trí, vận tốc
và gia tốc dài/góc của các điểm hoặc
các khâu).


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng

3.2 Các phơng pháp giải
- Phơng pháp vẽ (họa đồ, đồ thị động
học),
- Phơng pháp giải tích (PP tọa độ, PP

tam giác,
PP vectơ, PP số phức, PP ma trận, ...),
- Phơng pháp giải tích số,
- Phơng pháp sử dụng phần mềm mô
phỏng,


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng

3.3 Những yếu tố chi phối bài
toán

- Yêu cầu của bài toán,
- Bộ dữ liệu đầu vào,
- Bản chất của cơ cấu cần khảo sát,
- Phơng pháp phân tích động học đợc
sử dụng.


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.4 Tỷ lệ xích

ã Vẽ biểu diễn các đại lợng bằng đoạn
thẳng
sử dụng tỷ lệ xích.
ã Tỷ xích:
àX = GX/dX
GX - Giá trị thực của đại lợng X cần biểu

diễn,
dX - Độ dài của đoạn thẳng biểu diễn
giá trị GX.
ã Hai trờng hợp thờng dùng:
- Đa giá trị đà biết vào hình vẽ: dX =


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
Một số tỷ lƯ xÝch thêng dïng b»ng PP vÏ
T
T

Ký
hiƯu

1

µL

Tû xÝch chiỊu dµi

m/mm; mm/mm

2

µV

Tû xÝch vËn tèc

(m/s)/mm

3

µa

Tû xÝch gia tèc

(m/s2)/mm

4
5

ý nghÜa

µϕ, µψ, µβ Tỷ xích góc quay
à

6

à

7

àF, àP

8

àM

ơn vị

rad/mm,
1/mm

độ/mm,

Tỷ xích vận tốc góc

(rad/s)/mm,
(1/s)/mm

Tỷ xÝch gia tèc gãc

(rad/s2)/mm,
(1/s2)/mm

Tû xÝch lùc

N/mm

Tû xÝch m«men

(Nm)/mm

Tû xÝch c«ng và động


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.5 Khâu mở rộng và các trùng
điểm
ã Định nghĩa khâu mở rộng:
Khâu mở rộng của một khâu thuộc cơ cấu
phẳng là một mặt phẳng tởng tợng, rộng
vô hạn, đợc gắn chặt vào khâu đang xét,
nằm trong mặt phẳng chuyển động của
cơ cấu và chuyển động theo quy luật của
khâu.
ã Chú ý về khâu mở rộng:
- Cơ cấu có n khâu thì có n khâu mở
rộng.
- Mọi điểm trong mpcđ của cơ cấu đều
có thể gán cho bất cứ khâu nào.


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.5 Khâu mở rộng và các trùng
điểm (tiếp)
ã Chú ý khi xét các trùng điểm:
- Trùng điểm thờng đợc sử dụng để xác
định V, a.
- Điểm thuộc khâu nào thì tuân theo quy
luật chuyển động của khâu đó.
- Không quan tâm đến tính vật chất của
các khâu.
- Sự trùng nhau của các trùng điểm là tức
thời.

- Các trùng điểm đợc chọn thích hợp.
Không cần xét
hết mọi trùng điểm.


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.6 Phơng trình vectơ
ã Để mô tả mối quan hệ giữa các vectơ
(V, A, P).
ã Dạnga tổng
+ a + quát:
+ a = b + b + + b
1

⇔

2

m

1

1

n

x = a1 + a2 +  + am (a )


x = b1 + b 2 + + b n (b)

ã Hai dạng thờng gặp
khác:
a1 + a 2 + + a m = 0

x = a1 + a 2 +  + a m
ã Dạng tọa độ:
(a1x, a1y) + = (b1x, b1y)
+


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ
1. Hai khâu nối trùc tiÕp b»ng khíp tÞnh
tiÕn ⇒ cã chun vÞ gãc, vận tốc góc, gia
tốc góc luôn bằng nhau.
Các vectơ chuyển vị, vận tốc và gia tốc t
ơng đối nằm dọc theo (song song với) đờng
tịnh tiến


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)

2. Khâu nối động trực tiếp với giá bằng
khớp tịnh tiến chuyển vị góc, vận tốc
góc, gia tốc góc luôn bằng 0. Ngoài ra,
chuyển vị, vận tốc và gia tốc của tất cả các
điểm trên khâu đều bằng nhau.


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)
3. Hai khâu nối trực tiếp bằng khớp quay
trùng điểm tại tâm khớp quay có quỹ đạo,
ch.vị, vectơ vận tốc dài, vectơ gia tèc dµi
b»ng nhau.


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)
4. Xét điểm M trên khâu nối giá bằng khớp
quay O :
- Vectơ vËn tèc dµi cđa M: ⊥ OM, thn ω,
VM=ω.lOMn
t
aM = agia
aM dài của M gồm 2 th.phần

M + tốc
- Vectơ
pháp, tiÕp:


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)
5. Xét 2 điểm phân biệt A, B trên khâu k
chuyển động song phẳng. Luôn có thể
viết:
n
t

VB = VA + VBA

aB = aA + aBA + aBA


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)
6. Các định lý đồng dạng vận tốc và gia
tốc:
Để tìm vectơ vận tốc (gia tốc) của điểm
thứ 3 khi đà biết vectơ vận tốc (gia tốc)

của hai điểm khác cùng thuộc một kh©u.


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)
7. Xét trùng điểm M trên hai khâu r và s
(tức Mr, Ms);
tt là đờng tịnh tiến giữa 2 khâu. Khi đó:
- Ch.động tơng đối là ch.động tịnh tiến
C
r
dọc theo tt.
a
=
a
+
a
+
a
V
=
V
+
V
Ms
Mr
MsMr

MsMr
Ms
Mr đợc:
MsMr
- Luôn
viết

a

C
MsMr

= 2ω r × VMsMr


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.7 Kiến thức cần nhớ để lập PT
vectơ (tiếp)
8. Những quy tắc quan trọng cần tuân
thủ:
- Nắm chắc liên kết giữa các khâu động
với giá và
với nhau.
- Bắt đầu từ các khâu dẫn (có nhiều dữ
liệu đà biết).
- Viết PT liên hệ V, A cho các điểm thuộc
các khâu không nối động trực tiếp với giá.
Các khâu nối giá sẽ

cung cấp dữ liệu bổ sung.
- Để thuận lợi cho vẽ họa đồ, cần tuân thủ
quy tắc:
Vectơ cha biết 1 = Vectơ ®· biÕt 1 + Vect¬


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.8 Bài tập thực hành lập các PT
vectơ


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.8 Bài tập thực hành lập các PT
vectơ (tiếp)


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.8 Bài tập thực hành lập các PT
vectơ (tiếp)


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.9 Tâm vận tốc tức thời

3.9.1 Định nghĩa
Tâm vận tốc tức thời (TVT) trong chuyển
động tơng đối giữa khâu i và khâu k
của một cơ cấu phẳng (ký hiệu Pik) là
điểm thuộc mặt phẳng chuyển động
của cơ cấu mà tại đó vectơ vận tốc của
trùng điểm tơng ứng trên khâu i bằng
vectơ vận tốc của trùng điểm tơng ứng
VM i = VM k
trên khâu M
k: Pik



Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.9 T©m vËn tèc tøc thêi (tiÕp)

Chó ý:
- Pki ≡ Pik
- TVT giữa hai khâu động TVT tơng
đối,
- TVT giữa khâu động với giá TVT
tuyệt đối,
- Mọi khâu đều ®ang quay quanh TVT
tut ®èi,
- Víi c¬ cÊu mét BTD, tất cả các TVT chỉ

phụ thuộc vào vị trí của cơ cấu. Với cơ
cấu nhiều BTD, một số TVT còn phụ thuộc
cả vào mối quan
hệ
(n + 1vận
)! 1tốc giữa các
2
N = C n +1 =
= n(n + 1)
kh©u dÉn.
2!(n − 1)! 2
- Số lợng các TVT của cơ cấu có n khâu
động:


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.9 Tâm vận tốc tức thời (tiếp)

ã Xác định các TVT:
1) Nếu hai khâu động trực tiếp bằng
khớp quay thì tâm khớp quay là TVT
của chúng.
2) Nếu hai khâu động trực tiếp bằng
khớp tịnh tiến thì TVT giữa chúng đợc
coi là nằm ở vô cùng trên đờng thẳng
vuông góc với đờng tịnh tiến.
3) Nếu hai khâu không nối động trực
tiếp với nhau bằng khớp thì TVT giữa

chúng xác định theo định lý Kennedy
vỊ 3 TVT:
“Ba kh©u i, j, k cho Pij, Pjk, Pkj thẳng hàng


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ

3.9 Tâm vận tốc tức thời (tiếp)

ã Trình tự xác định các TVT:
1)Liệt kê các TVT và/hoặc vẽ đa giác TVT.
2)Xác định tất cả các TVT giữa hai khâu
động trực tiếp bằng khớp.
3)Xác định TVT giữa các khâu không nối
động trực tiếp bằng khớp, sử dụng
định lý Kennedy.
ã ứng dụng của các TVT:
Để xác định các yếu tố vận tốc


Phân tích động học cơ cấu thanh phẳng
bằng PP vẽ
3.9 (tiếp) Tìm tâm vận tốc tức thời của
cơ cấu 4 kh©u