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

CHƯƠNG 4

PHÂN TÍCH LỰC CƠ
CẤU PHẲNG


Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.1 Mục đích của phân tích lực
cơ cấu
Để xác định kích thớc thiết diện
chịu lực trên các khâu và kích thớc
của các khớp động.
Để lựa chọn động cơ dẫn động
hoặc máy công tác.
Để tính toán đảm bảo điều kiện
bôi trơn và thoát nhiệt cho cơ cấu.
Để tính toán thiết kế bệ máy hặc
giá đỡ.


Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.1 Mục đích của phân tích lực
cơ cấu
Để xác định kích thớc thiết diện
chịu lực trên các khâu và kích thớc
của các khớp động.
Để lựa chọn động cơ dẫn động
hoặc máy công tác.
Để tính toán đảm bảo điều kiện

bôi trơn và thoát nhiệt cho cơ cấu.
Để tính toán thiết kế bệ máy hặc
giá đỡ.


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.2 Các nhóm lực tác dụng trên
cơ
cấu
Có 6 nhóm:
Lực phát động.
Lực c¶n cã Ých, hay lùc c¶n kü
thuËt.
 Lùc c¶n cã hại.
Trọng lợng của các khâu.
Các lực đàn hồi.
áp lực pháp tuyến tại các khớp
động.


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Lực phát động:
Định nghĩa: Lực phát động là lực do các chất
sinh công hay mômen do động cơ dẫn động tác
dụng lên một (một số) khâu xác định của cơ
cấu, máy.
Thiếu lực phát động thì cơ cấu/máy không thể
hoạt động lâu dài đợc.

Thí dụ:
- áp lực do hỗn hợp khí cháy tác dụng trên đỉnh
piston của động cơ đốt trong.
- áp suất dầu trong các xy-lanh thuỷ lực.
- Mômen do động cơ điện tác dụng lên trục
chính của máy cắt gọt kim lo¹i.


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Lực cản kỹ thuật:
Định nghĩa: Lực cản kỹ thuật là lực từ
các đối tợng công nghệ tác dụng trực tiếp
lên bộ phận công tác của cơ cấu, máy.
Lực cản kỹ thuật là loại lực cản đà đợc dự
kiến trớc. Khắc phục chúng thì mục đích
SX đợc hoàn thành.
Thí dụ:
- Lực cản từ phôi tác dụng lên dụng cụ cắt
trong máy cắt gọt kim loại.
- Lực cản của nớc tác dụng lên piston của
bơm nớc kiểu piston hay cánh quạt của
bơm nớc ly tâm.
- Lực cản không khí tác dụng lên cánh quạt
quạt gió.
- Lực cản của đất tác dụng lên lỡi cµy cđa


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Lực cản có hại:

Là lực cản từ môi trờng tác dụng lên các bộ
phận chuyển động của máy, hoặc lực ma
sát trong các khớp động.

Lực đàn hồi:

Phát sinh bởi:
- Các bộ phận máy làm việc theo nguyên lý
đàn hồi,
- Vật liệu có tính đàn hồi khi bị biến
áp
lực pháp tuyến tại các khớp
dạng.
động:
- Phản ánh tác dụng tơng hỗ giữa các khâu
động.
- Là phản lực liên kết giữa các khâu trong
trờng hợp không kể đến ma sát.
- Nằm trên phơng pháp tuyến chung cña


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.3 Lực quán tính của các khâu
Trờng hợp tổng quát, lực quán tính của
một khâu sau khi thu gọn về khối tâm
thì bao gồm hai thành phần, vectơ
chính và

Fqt mômen
m aS chính:
M qt J S
trong đó:
m - khối lợng của khâu,
JS - mômen quán tính khối lợng của khâu
đối với trục vuông góc với mặt phẳng
chuyển động của khâu và đi qua khối
tâm
S của
Các
trờng
hợpnó.
đặc biệt:
- Khâu nối giá bằng khớp tịnh tiến,
- Khâu quay đều quanh trục đi qua khèi
t©m.


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Nguyên lý Đalămbe
"Nếu thêm vào cơ cấu các thành phần lực
quán tính của các khâu thì chúng cùng với
hệ ngoại lực có thực tác dụng trên cơ cấu
tạo thành một hệ lực cân bằng".

Phơng pháp động - tĩnh học

Thực chất là sự áp dụng nguyên lý Đalămbe

vào việc phân tích lục của các cơ cấu
(chuyển động).


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.4 Tính gần đúng của B.toán
phân tích lực
1. Dữ liệu cho trớc về các lực là không đầy
đủ.
2. Quy luật thay đổi giá trị của các lực
trong quá trình làm việc của máy/cơ cấu
không kiểm soát đợc.
3. Xác định lực ma sát, lực đàn hồi là vấn
đề phức tạp, phải sử dụng nhiều giả thiết
để đơn giản hóa.
4. Các thành phần lực quán tính của các
khâu xác định đợc là gần đúng do quy
luật ch.động của cơ cấu/máy chỉ là quy
luật danh nghĩa.
5. Việc giải bài toán phân tích lực với sự


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.5 Các giả thiết khi phân tích
lực
cơ lcấu
1. Khối
ợng và phân bố khối lợng của các

khâu đà biết biết mk, JSk, Gk.
2. Biết quy luật chuyển động của cơ cấu
biết các thành phần lực quán tính của
các khâu.
3. Biết lực cản kỹ thuật hoặc lực phát
động. Lực còn lại xác định theo điều
kiện cân bằng chung của cơ cấu nên
gọi là lực cân bằng/mômen cân bằng.
4. Các khâu đợc coi là cứng tuyệt đối
bỏ qua lực đàn hồi, hoặc kể đến nó
trong t cách ngoại lực.
5. Bỏ qua ma sát trong các khớp động,
hoặc tính gần đúng theo 2 bớc.


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.6 ẩn số lùc t¹i khíp quay (2 Èn)


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

ẩn số lực tại khớp tịnh tiến (2 ẩn)


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.7 Ng.tắc cơ bản khi phân
tích lực cơ cấu

Nguyên tắc:
Phải xét sự cân bằng của các nhóm
Axua.
Giải thích:
- Khi phân tích lực cơ hệ nói chung, bao
giờ cũng phải tách nó thành những bộ
phận nhỏ hơn và xét cân bằng của
chúng.
- Với cơ cấu thanh phẳng, giả sử tách và
xét cân bằng của nhóm gồm n khâu
động và p5 khớp loại 5 số PT thiết lập đ
ợc là 3n; số ẩn số lực phải tìm là 2p5.
- Cơ cấu là cơ hệ tĩnh định số PT = số
ẩn số 


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

4.8 Trình tự phân tích lực cơ
cấu
Bớc 1: Phân tích động học cơ cấu

để tìm gia tốc các khối tâm và gia
tốc góc các khâu (nếu kể đến các lực
quán tính).
Bớc 2: Đặt hệ ngoại lực có thật tác
dụng trên cơ cấu và hệ lực quán tính
của các khâu.
Bớc 3: Lần lợt tách và xét cân bằng

của các nhóm Axua, bắt đầu từ nhóm
nằm xa khâu dẫn trớc, tiếp đến các
nhóm gần khâu dẫn hơn.
Bớc 4: Xét cân bằng cđa kh©u dÉn


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Những thao tác cần lu ý vận
dụng:
Sau khi tách mỗi nhóm Axua, cần đặt

các áp lực khớp và lực đàn hồi trong t cách
phản lực liên kết.
Phân tích áp lực tại khớp quay thành hai
thành phần vuông góc nhau nằm trên hai
phơng thích hợp.
Viết phơng trình cân bằng mômen của
hệ lực tác dụng trên từng khâu hoặc
nhóm khâu đối với ®iĨm thÝch hỵp  khư
bít Èn sè.
 LËp ln ®Ĩ suy ra phơng, chiều, độ lớn
hoặc vị trí đờng tác dụng của một số lực
lời giải đơn giản.


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Trình tự giải bài toán phân tích lực sử
dụng phơng trình cân bằng công suất

1. Cho khâu dẫn chuyển động với vận tốc
tùy ý và giải bài toán vận tốc để tìm
vectơ vận tốc của các điểm đặt lực và
vectơ vận tốc góc của các khâu trên đó
đặt mômen.
2. Thiết lập phơng trình cân bằng công
suất của hệ lực tác dụng trên các khâu
của cơ cấu.
3. Tính các tích vô hớng liên quan đến
công suất của tất cả các lực và mômen.
4. Xác định lực/mômen cân bằng khâu
dẫn (Pcb, Mcb).
5. Xét cân bằng nhãm Axua chøa kh©u


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Phng trỡnh cõn bằng công suất:
Tổng công suất tức thời của các ngoại lực,
các mơmen ngoại lực và các thành phần lực
qn tính tác dụng lên cơ cấu bằng 0:
s

r

n

 N ( P )   N (M )    N ( P
i

i 1

j

j 1

qtk

k 1

)  N ( M qtk ) 0


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Thí dụ giải bài toán phân tích lực sử
dụng phơng trình cân bằng c«ng suÊt


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Thí dụ phân tÝch lùc c¬ cÊu


Chơng 4: Phân tích lực cơ cấu phẳng

Thí dụ giải bài toán phân tích lực sử
dụng phơng trình cân bằng c«ng suÊt