Bài giảng Nguyên lý máy - Chương 2: Phân tích động học - Trương Quang Trường

NGUYÊN LÝ MÁY 
GV: ThS. TRƯɆNG QUANG TRƯỜNG 
KHOA CɆ KHÍ – CƠNG NGHỆ 
TRƯỜNG ĐẠI H͌C NƠNG LÂM TP.HCM 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 2 - 
Nguyên Lý Máy 
Chương 2 
PHÂN TÍCH ĐӜNG HỌC 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 3 - 
I. Nӝi 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. Nӝi dung 
- Bài tốn vị trí 
- Bài tốn vận tốc 
- Bài tốn gia tốc 
2. Ý nghĩa 
- Xác định vị trí  phối hợp và sử dụng chuyển động của các cơ cấu để hồn 
thành nhiệm vụ của các máy đặt ra, bố trí khơng gian, vỏ máy 
- Vận tốc và gia tốc là những thơng số cần thiết phản ánh chất lѭợng làm việc của 
máy 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 4 - 
Phương pháp 
Tùy theo nội dung, yêu cầu của từng bài tốn, ta cĩ thể sử dụng các phѭơng pháp 
khác nhau: giải tích, đồ thị, họa đồ vector 
Phưѫng pháp đồ thӏ, phưѫng pháp họa đồ vector. 
Ѭu điểm 
 + Đơn giản, cụ thể, dễ nhận biết và kiểm tra. 
Nhѭợc điểm 
 + Thiếu chính xác do sai số dựng hình, sai số đọc 
 + Phѭơng pháp đồ thị, kết quả cho quan hệ giữa một đại lѭợng động học theo 
một thơng số nhất định thѭờng là khâu dẫn. 
 + Phѭơng pháp họa đồ vector, kết quả khơng liên tục, chỉ ở các điểm rời rạc. 
 Phưѫng pháp giҧi tích 
Ѭu điểm 
 + Cho mối quan hệ giữa các đại lѭợng bằng biểu thức giải tích, dễ dàng cho 
việc khảo sát dùng máy tính. 
 + Độ chính xác cao 
Nhѭợc điểm 
 + Đối với một số cơ cấu, cơng thức giải tích rất phức tạp và khĩ kiểm tra 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 5 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
l
( m )K .( mm )
Chiều dài thực
Chiều dài đoạn biểu diễn
Tỉ lệ xích (TLX): 
K = 
Giá trӏ thực 
Chiều dài đoạn biểu diễn (mm) 
Các giá trӏ nên chọn cӫa 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 
Tỉ lệ xích chiều dài: Kl 
Tỉ lệ xích vận tốc: Kv Bv
v
V ( m / s )K
p b ( mm )
Tỉ lệ xích gia tốc: Ka 
2
B
a
a
a ( m / s )K
p b' ( mm )
Tỉ lệ xích thời gian, gĩc quay, vận tốc gĩc, gia tốc gĩc,. 
pv 
c 
 VC = pvc.Kv 
II. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH Vӎ TRÍ CӪA CѪ CҨU 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 6 - 
B5B4
B3B2B1
M
0
A8
A7
A6
A5
A4
A3
A2
A1
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
II. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH Vӎ TRÍ CӪA CѪ CҨU 
- Chọn TLX Kl 
- Vẽ vịng trịn (O, OA) 
- Chia vịng trịn đĩ ra nhiều phần bằng nhau, VD: A1, A2, Ai A8 
- Lҩy Ai lƠm tơm, vẽ vịng trịn (Ai, AB), cắt phưѫng ngang tại Bi 
- Tұp hợp điểm Bi lƠ quỹ đạo điểm B 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
 Lѭu ý cách xác định vị trí 1 điểm 
 VD: Cho cơ cấu tay quay – con trѭợt ABCD. Biết lAB = 1m, 
lBC = 2,5m, lCD = 2m; lAD = 3m và song song phѭơng ngang. Cho gĩc quay khâu dẫn AB là 1 = 45o. Vẽ lѭợc đồ cơ cấu? 
- 7 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
II. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH Vӎ TRÍ CӪA CѪ CҨU 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
Lý thuyết vectơ 
- 8 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
1. Cộng vectѫ 
Vectѫ tổng: 
Gӕc = gӕc vectѫ đầu tiên 
Ngọn = ngọn vectѫ cuӕi cùng 
A B C ur ur ur
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
Lý thuyết vectơ 
- 9 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
2. Hệ phưѫng trình vectѫ A B C
A D E
    
ur ur ur
ur ur ur
Với: 
 A: vectѫ cần tìm 
B, D: vectѫ đã biết 
C, E: vectѫ chӍ biết phưѫng 
Vectѫ cần tìm: 
Gӕc = gӕc vectѫ đầu tiên 
Ngọn = điểm giao cӫa hai 
phưѫng vectѫ cuӕi cùng 
Cn
Cn-1C2
C1
A
Bn
Bn-1B2
B1
p
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 10 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
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 
BAB Av v v 
r r r
+ Hai điểm A1, A2 trùng nhau, thuộc hai khâu đang chuyển động song phẳng tѭơng đối đối với nhau 
2 1 2 1A A A Av v v 
r r r
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 11 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
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 tѭơng đối đối với nhau 
2 2 1 2 11
k r
A A A A A Aa a a a  r r r r 2 12 1
2 1
0
1
1
/ / _ _ 90 _ _
2
k A A
A A
A A
v quay theo
a
v
 
r ur
r 

Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 12 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
Lý thuyết động học 
a) Khâu chuyển động tӏnh tiến 
Vận tốc của tất cả các điểm trên khâu bằng nhau và tiếp 
tuyến với quỹ đạo, các vectơ gia tốc cĩ cùng độ lớn và 
song song với nhau 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 13 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
Lý thuyết động học 
b) Khâu quay quanh 1 trөc cӕ đӏnh 
- Vұn tӕc: 
 + Độ lớn: 
 + Phѭơng:  OA 
 + Chiều: theo chiều tác 
dụng của 
AO AOV .l 
AO AOV .l 

AOV
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 14 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
Lý thuyết động học 
b) Khâu quay quanh 1 trөc cӕ đӏnh 
- Gia tӕc: 
+ Gia tốc pháp: 
 Độ lớn: 
 Phѭơng: OA 
 Chiều: A  O 
+ Gia tốc tiếp: 
 Độ lớn: 
 Phѭơng:  OA 
 Chiều: theo chiều tác dụng của 
n t
AO AOAOa a a 
t
AO AOa .l 
2
2n A
AO AO
AO
V
a .l
l
  
t
AO AOa .l 
t
AOa
r
n
AOa
r
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 15 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
Lý thuyết động học 
b) Khâu quay quanh 1 trөc cӕ đӏnh 
Đặc biệt: 
Nếu là khâu dẫn  Khâu quay đều 
  = const   = ’ = 0 
atAO = 0 
 aA = anAO = 2.lAO 
Aa
r
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 16 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
Lý thuyết động học 
c) Khâu chuyển động song phẳng 
B A BA
n t
B A BA BA
V V V
a a a a
 
  
uur uur uuur
uuur uuuruur uur
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 17 - 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
Lý thuyết động học 
d) Trùng điểm 
2 1 2 1
2 1 2 1 2 1
A A A A
K r
A A A A A A
V V V
a a a a
 
  
uuur uur uuuuur
uuuuur uuuuuruuur uuur
 Nếu là khớp quay: (khơng làm thay đổi 
vұn tӕc, gia tӕc) 2 1
2 1
A A
A A
V V
a a


uuur uur
uuur uuur
 Nếu là khớp trượt: 
- Vận tốc trѭợt VA2A1 và gia tốc trѭợt arA2A1 cĩ phѭơng // phѭơng trѭợt. 
- Gia tốc Coriolic aKA2A1 tính theo lý thuyết. 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 18 - 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
1
. 
Ví dụ 1: Cho cơ cấu 4 khâu bản lề tại vị trí nhѭ hình vẽ. 
Tay quay 1 quay đều với vận tốc gĩc 1= 10rad/s. Kích thѭớc các khâu lAB = 0,1m, lBC = 0,25m, lCD = 0,2m; lAD = 0,3m. Gĩc quay khâu dẫn 1 = 90o. Xác đӏnh vұn tӕc, gia tӕc điểm C vƠ vұn tӕc gĩc, gia tӕc gĩc khơu 2, 3. 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 19 - 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
Đӏnh lỦ đồng dạng 
1
. 
pv C
pa C'
nBC
b
a
b'
d
3
B
a'd'
ABn
C
A
O
D
2
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 20 - 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
1
. 
Ví dụ 2: Cho cơ cấu tay quay – con trѭợt tại vị trí nhѭ hình 
vẽ. Tay quay 1 quay đều với vận tốc gĩc 1= const. Kích thѭớc các khâu lAB = , lBC =. Gĩc quay khâu dẫn 1 = o. Xác đӏnh vұn tӕc, gia tӕc điểm C vƠ gia tӕc gĩc khơu 2. 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 21 - 
Ví dụ 3: cho cơ cấu culit tại vị trí nhѭ hình vẽ. Khâu 1 quay đều 
với vận tốc gĩc 1. Xác định 2; 3; 2; 3. 
III. BÀI TỐN XÁC ĐӎNH VҰN TӔC, GIA TӔC 
(Phân tíƠh động h͍Ơ Ơɇ Ơấu phẳng bằng h͍a đồ veƠtɇ) 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 22 - 
IV. Phân tíƠh động h͍Ơ bằng gỌảỌ tíƠh 
1
Xét cơ cấu tay quay – con trѭợt lệch 
tâm cĩ vị trí đang xét nhѭ hình vẽ 
Cho: lAB, lBC, 1 là hằng số và độ lệch tâm e 
Xác định: xC, C, aC 
1 1 2 2os osCx l c l c  
1 1 1 2 2 1
1 1
1 1 2 2 2
2
( ) ; ( ) ( )
l sin
sin sin arcsin
t t t f
el e l
l
        
     
  
   1 1( )C C Cx x x t   1 1 1 1 2 22 1 2 1 1
1 1 3
2 2 2
( ) (sin os tan )
os( + ) os( )
os os
C C
C C
v v t l c
c l c
a a t l
c l c
   
    
            
 với 
 
 với 
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 23 - 
V. Phân tíƠh động h͍Ơ bằng đồ thị 
1Xét cơ cấu 4 khâu bản lề cĩ vị trí đang xét nhѭ hình vẽ 
Cho: lAB, lBC, lDA, 1 là hằng số 
Xác định: 3, 3, 3 
Xác định giá trị 3 từ phѭơng pháp vẽ, đo và lập bảng Xơy dựng đồ thӏ  3 3 1  
Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ 
Trường ĐH Nơng Lâm TPHCM Ths. Trương Quang Trường 
- 24 - 
V. Phân tíƠh động h͍Ơ bằng đồ thị 
1Xét cơ cấu tay quay – con trѭợt cĩ vị trí đang xét nhѭ hình vẽ 
Cho: lOA, lAB, 1 là hằng số 
Xác định: sB, vB, aB 
Xác định giá trị 3 từ phѭơng pháp vẽ, đo và lập bảng 
a)
d)
c)
b)
0 7654321
0 7654321
0 7654321



s
s
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
0
B1 B2