Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 3: Động lực học cơ cấu - Phạm Huy Hoàng
CHƯƠNG 3
ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU
TS. PHẠM HUY HOÀNG
Chương 3:
Động lực học cơ cấu
I. Mở đầu:
1.Phâ n lọai lực:
a. Ngọai lực: Lực phá t động; Lực cản kỹ thuật (lực
cản có í ch); Lực ma sá t do mô i trường; Trọng lực
cá c khâ u; Lực quá n tí nh - Ngọai lực “giả”.
b. Nội lực: Á p lực khớp động; Lực ma sá t trong
khớp.
1
r
F
* Lực quá n tí nh - Ngọai lực “giả”:
M
2
r
1
2
F
r
r
r
a
r
S
i
F = m a
;
M + M = J e
å
å
å
i
i S
i
i i
F
i
i
r
i
i
i
F
e
Si
3
i
i
r
F
M
1
4
Lực quá n tí nh:
r
r
F
= -m a ; M
i S
= -J e
qt i i
qt
i
r
i
i
F
2
r
1
M
2
r
qt
F
F
i
r
F
M
qt
3
i
Si
i
r
F
M
1
4
r
i
r
qt
r
i
F + F = 0; M + M + M
= 0
å
i
å
i
qt
i
F
i
i
2. Á p lực tại cá c khợp phẳng thường gặp:
a. Khớp tịnh tiến lọai 5: 2 ẩn số - độ lớn và điểm đặt
N
kj
p
r
N =
kj
N
kj
M
kj
M
= x.N
kj
kj
2
2. Á p lực tại cá c khợp phẳng thường gặp:
b. Khớp bản lề: 2 ẩn số - độ lớn và phương
lót ổ i
A
ngõng trục j
r
R
ij
i
A
j
r
p
r
R =
ij
2. Á p lực tại cá c khợp phẳng thường gặp:
c. Khớp lọai 4: 1 ẩn số - độ lớn á p lưc
r
N
ij
r
N =
ij
3
3. Nhó m tĩnh định / Nhó m Axua:
Nhó m tĩnh định: có thể giải bài tó an lực - số ẩn bằng số
phương trì nh
Nhó m Axua: bậc tự do bằng 0
Xé t nhó m cá c khâ u phẳng có : n khâ u động, p4 khớp lọai 4 và
p5 khớp lọai 5
Bài toá n lực: số phương trì nh 3n, số ẩn (p4+2 p5)
Bậc tự do: 3n - (p4+2 p5)
Điều kiện tĩnh định Ξ Điều kiện Axua: 3n - (p4+2 p5) = 0
3. Nhó m tĩnh định / Nhó m Axua:
Nhó m phẳng toàn khớp thấp: n khâ u động và p5 khớp lọai 5
Điều kiện tĩnh định Ξ Điều kiện Axua: 3n - 2 p5 = 0
→ Nhó m {2 khâ u 3 khớp}, {4 khâ u 6 khớp}, {6 khâ u 9 khớp},
4
4. Giải bài toá n lực bằng phương phá p phâ n tí ch lực:
a. Giải cá c bài toá n vị trí , vận tốc và gia tốc, để có số liệu về
cá c lực quá n tí nh trên mỗi khâ u.
b. Xá c định cá c lực đã biết và chưa biết, xá c định lực câ n
bằng ở dạng nào (lực hay moment) và tá c động trên khâ u
nào.
Lực cần bằng: ngọai lực chưa biết câ n bằng tất cả cá c ngọai
lực cò n lại.
c. Tá ch cơ cấu thành cá c nhó m tĩnh định và đặt cá c á p lực
khớp động lên cá c thành phần khớp động có lưu ý tới sự
bằng nhau về độ lớn và ngược chiều nhau cuả lực và
phản lực tại cá c khớp (định luật III Newton).
4. Giải bài toá n lực bằng phương phá p phâ n tí ch lực:
d. Giải bài toá n lực (tì m á p lực tại cá c khớp động) cho cá c
nhó m theo thứ tự “từ xa về gần”:
- Giải cho nhó m ở xa hơn (ở nhó m chứa cá c lực đã biết),
lấy kết quả tì m được làm dữ liệu (coi như lực đã biết) của
nhó m kế tiếp và gần hơn.
- Cô ng việc trên được lần lượt thực hiện cho tới khi chỉ cò n
lại khâ u dẫn.
e. Giải bài toá n lực cho khâ u dẫn (tí nh á p lực khớp động tại
khớp nối khâ u dẫn với giá và lực câ n bằng).
5
5. Phương phá p cô ng ảo / di chuyển khả dĩ:
r
F
i
r
i
r
v
F
i
M
i
w
i
r
F
qti
r
v
Si
M
N
qt
i
cb
M
N
= M .w
cb 1
cb
cb
r
r
N
= P .v
v
P
cb
cb
cb cb
cb
n
n
r
i i
r
r
r
N
+
(
F .v + M .w
)
+
(
F
.v + M .w
qti i
)
= 0
å
å
cb
i i
qti Si
i=1
i=1
2
r
F2
D
II. Ví dụ 1:
B
1
M qt2
M1
r
F3
w1
r
Fqt3
C
A
0
3
3
3
o
l
= a,l
= a 3,l
= a,l
CD
=
a,ÐCAB = 60
AB
BC
BD
2
2
w = w º const
1
F2 = F3 = 3Fqt 2 = 3Fqt3 = 3F
M
= Fa
qt2
r
R = ?,M = ?
ij
1
6
r
2
r
R
F
21
M
qt2
M
1
M
r
3
1
r
qt3
F
w
1
F
r
R
01
r
12
r
2
r
R
12
r
2
R
M
F
F
M
qt2
r
R
qt2
32
r
N
03
M
03
r
3
F
r
N
r
F
03
qt3
M
03
r
3
r
F
F
qt3
r
R
r
12
r
2
R
M
F
qt2
r
R
32
r
2
r
r
ìF +R +R =0
12 32
ï
r
r
r
í
M
+M (F )+M (R )+M (R ) =0
ï
qt2
B 2
B 12
B 32
î
ì
x
x
-F +R -R =0
(1)
2
ï
12 32
ï
ï
y
y
Û -R +R =0
(2)
í
12 32
ï
3
3
2
y
x
ï
M
+R
a-R
32
a =0 (3)
qt2
ï
32
î
2
7
r
N
03
M
03
r
3
r
F
F
qt3
r
R
23
r
3
r
r
r
ìF + F + R + N = 0
qt3
23
03
ï
í
r
r
r
r
M (F ) + M (F ) + M (R ) + M (N ) + M = 0
ï
î
C 3
C qt3
C 23
C
03
03
x
23
ì
- F + F + R = 0 (4)
3
qt3
ï
ï
y
Û N - R = 0
(5)
(6)
í
ï
ï
î
03
23
M
= 0
03
r
r12
r
r21
R = -R : R1x2 = R2x1, R1y2 = R2y1
R23 = -R32 : R2x3 = R3x2 , R2y3 = R3y2
r
12
r
2
r
R
12
r
2
R
M
F
F
M
qt2
r
R
qt2
32
r
N
03
M
03
r
3
F
r
N
r
F
03
qt3
M
03
r
3
r
qt3
x
x
F
ì
ï
R32 = R23 = F3 - Fqt3 = 2F
Rx = Rx = 5F
F
r
ï
R
12
21
23
ï
í
ï
ï
2( 3 +1)
N = R y = R y = R y = R y =
F
03
23
32
12
21
3
ï
î
M03 = 0
8
r
r
01
ìR + R = 0
21
r
r
í
î
r
R
M (R ) + M (R ) + M = 0
A 21 A 01
1
B
21
ì
x
x
R
= R = 5F
21
ï
01
ï
1
2( 3 +1)
ï
y
01
y
21
M
Û R = R
=
F
1
í
3
1
ï
ï
3
y
21
x
r
R
M =
aR + aR
1
ï
î
21
A
2
2
01
M =
1
17 3 + 2
Fa
6
r
r
qt3
r
r
r
M w + F v
+ M w + (F
qt2 2
+ F )v = 0
1 1
2 D2
3 C3
M w - F v
- M w + (F
qt2 2
- F )v = 0
1 1 2 D2
qt3
3 C3
+ F )v
M w = F v
1 1 2 D2
+ M w + (-F
qt2 2 qt3
3 C3
3
w
3
2
17 3 + 2
1
M w = 3F
1 1
aw + Fa
+ (-F + 3F)
aw =
Faw > 0
1
1
1
2
3
6
r
v
D
2
r
F
2
M
qt2
w
2
M
r
3
1
w
1
r
qt3
F
F
r
v
3
M =
1
17 3 + 2
Fa
6
9
III. Ví dụ 2:
r
F3
l
= a,l
= a 3,
AC
AB
D
1
2
o
ÐCAB = 90
M1
w = w º const
1
A
B
M qt2
F = F = 3F
= 3F = 3F
qt3
2
3
qt2
M
= Fa
qt2
r
3
R = ?,M = ?
ij
1
Mqt3
0
M3
C
10
x
ì
ï
ï
- N + R = 0 (1)
32
12
r
12
r
ì
ï
R
+ N = 0
32
y
r
r
Û - R = 0
(2)
í
í
ï
ï
î
12
M
+ M + M (R ) + M (N ) = 0
32 B 12 32
ï
î
qt2
B
M
- M = 0 (3)
qt2
32
r
N32
M32
Mqt2
r
R12
r
3
r
r
ìF + R + N = 0
03
23
r
r
r
ï
í
r
F3
M (F ) + M (R ) + M (N ) +
C 3
C 03
C
23
ï
î
M + M
+ M = 0
3
qt3
23
M23
r
N23
M qt3
o
x
ì
ï
ï
- F cos30 + N + R = 0 (4)
23
M3
3
03
r
R03
y
o
Û - F sin30 + R = 0 (5)
í
ï
3
03
- F cos30 CD + N BC - M + M + M = 0 (6)
qt3 23
o
ï
î
3
23
3
11
r
r
12
r
N
r
F3
y
y
x
x
R
= -R : R = R , R = R
21
12
21 12
21
r
y
y
32
x
23
x
M qt2
= -N : N = N , N = N
23
32
32 23
r
R12
M
x
= M
23
32
ì
ï
ï
ï
ï
9
3
x
21
R
= R
= N
= N
=
F
32
23
12
4
M qt3
y
y
R
= R
= 0
M3
12
21
r
R03
r
F3
ï
- 3 3
x
ï
R
=
F
í 03
4
1
ï
3
y
03
M23
ï
ï
ï
ï
R
=
F
=
F
3
2
2
r
N32
r
N23
M32
M
= M
= M = Fa
qt 2
ï
î
23
32
M qt2
r
R12
M qt3
M3
r
R03
ì
ï
9 3
4
x
x
R
= R
=
F
01
21
r
01
r
ï
ì
í
R
+ R = 0
21
ï
y
01
y
21
x
21
Û R = R = 0
r
r
í
ï
ï
M (R ) + M (R ) + M = 0
î A 21
A 01
1
o
M = R ABcos60
1
ï
î
r
R21
M1
M =
1
9 3
Fa
r
R01
8
12
r
r
M w + F v
1 1 3 D3
+ M
w + M w + M w = 0
qt2 2 qt3 3 3 3
o
M w + F v
1 1 3 D3
cos150 + M
w + M w - M w = 0
qt2 2 qt3 3 3 3
o
M w = -F v
1 1 3 D3
cos150 - M
w - M
w + M w
qt2 2 qt3 3 3 3
o
M w = -F (CDw )cos150 - M
w - M
w + M w
1 1
3
3
qt2 2 qt3 3 3 3
w
4
3
w
4
w
4
w
1
4
1
1
1
M w = -3F (3a )(-
1 1
) - (Fa)
- (2Fa)
+ (3Fa)
> 0
r
2
F
3
r
v
D
M
1
3
M
qt2
= w
w
1
M =
1
9 3
8
w
2
3
Fa
M
qt3
M
3
13
13 trang
23160
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 3: Động lực học cơ cấu - Phạm Huy Hoàng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nguyen_ly_may_chuong_3_dong_luc_hoc_co_cau_pham_hu.pdf
