B GIÁO DC VÀ ĐÀO TO VIN HÀN LÂM KHOA HC
VÀ CÔNG NGH VIT NAM
HC VIN KHOA HC VÀ CÔNG NGH
…………….***…………….
Nguyn S Nam
PHÂN TÍCH DAO ĐNG CỦA CƠ CẤU PHNG CÓ
KHÂU ĐÀN HỒI S DNG TỌA ĐỘ SUY RỘNG DƯ
Chuyên ngành: Cơ kỹ thut
Mã s: 9 52 01 01
TÓM TT LUN ÁN TIN SĨ
K THUẬT CƠ KHÍ VÀ CƠ KỸ THUT
Hà Ni – 2018
Công trình được hoàn thành ti: Hc vin Khoa hc vàng ngh-Vin
Hàn lâm Khoa hc và Công ngh Vit Nam
Ngưi hướng dn khoa hc 1: GS. TSKH Nguyễn Văn Khang
Ngưi hướng dn khoa hc 2: PGS. TS Lê Ngc Chn
Phn bin 1:
Phn bin 2:
Phn bin 3:
Lun án s được bo v trưc Hi đng chm lun án tiến sĩ cp
Hc vin, hp ti Hc vin Khoa hc và Công ngh - Vin Hàn lâm
Khoa hc và Công ngh Vit Nam vào hi … gi …’, ngày … tháng
năm 201…
Có th tìm hiu lun án ti:
- Thư viện Hc vin Khoa hc và Công ngh
- Thư viện Quc gia Vit Nam
1
M ĐẦU
Tính cp thiết ca lun án
Để tiết kim vt liu, giảm quán tính cho máy và tăng tốc đ m
vic, các khâu ca cơ cu máy có th thiết kế thanh mảnh n, cơ cấu nh
gọn hơn. Tuy nhiên, rung động thường xut hin khi cơ cu chuyển động,
đặc bit tc đ cao, khi tăng giảm tốc do độ cng vng ca các khâu
thanh mảnh không đủ ln. Những rung động này làm gim đ chính xác
đối vi các cơ cu yêu cu chính xác cao, làm chm tr các hot đng ni
tiếp nhau ca cấu do rung động vn tn ti trong mt khong thi gian
nht định, còn làm tăng đáng kể phn lc khớp động. Do đó, tính đàn
hi ca các khâu cn đưc quan tâm khi nghiên cu đng lc hc cơ cu
y.
Mc tiêu nghiên cu ca lun án
Lun án s tp trung nghiên cu các ng x động lc hc ca cơ cu
phng có mt hoặc vài khâu đàn hồi như tính toán s biến dạng đàn hồi
ca các khâu, đánh giá s ảnh hưởng ca biến dng tác động ngược tr li
đến chuyển động ca cơ cu trong quá trình làm việc. Qua đó sẽ m cách
điều khin làm gim thiu c đng tiêu cực do dao động ca các khâu đàn
hồi gây ra, đồng thi hn chế các dao động đàn hồi này.
Đối tưng và phm vi nghiên cu
Lun án s tp trung vào nghiên cu các cơ cấu đàn hồi phng và
thc hin tính toán mô phng s, kho sát đáp ứng mt s mô hình cấu
phng c th như cơ cấu bn khâu bn lề, cơ cấu sáu khâu bn l.
Phương pháp nghiên cu
S dụng các phương pháp giải tích đ thiết lp các phương trình vi
phân chuyển động cho các cơ cấu, tuyến tính hóa các phương trình vi phân
chuyển động, kết hp vi tính toán mô phng s trên các phn mm n
Matlab, Maple đ tính toán mô phỏng các quá trình động lc hc ca cơ
h.
Ni dung nghiên cu chính ca lun án
+ Nghiên cu vic thiết lập phương trình chuyển động ca mt s
cơ cấu có khâu đàn hồi.
2
+ Phân tích động lc hc thuận cơ cấu có khâu đàn hồi khi không có
lực điều khin và khi có lc điu khin b sung.
+ Tuyến tính hóa phương trình động lc học và phân tích dao động
của cơ cấu có khâu đàn hồi chế độ làm vic bình n.
B cc ca lun án
Ngoài phn m đầu và kết lun, lun án gồm 4 chương nội dung.
+ Chương 1: Giới thiu tng quan v cu máy và robot có khâu
đàn hồi
+ Chương 2: Trình bày việc thiết lập phương trình vi phân chuyển
động cho mt s cơ cu có mt hoặc vài khâu đàn hồi
+ Chương 3: Chương này nghiên cứu bài toán điều khin cơ cu có
khâu đàn hồi bng cách b sung thêm lc điu khin các khâu dn, nhm
hn chế ảnh hưởng ca biến dạng đàn hồi đến chuyển động ca cơ cu.
Tính toán mô phng s bài toán động lc hc thuận cơ cấu có khâu đàn hồi
khi chưa có lực điều khin b sung và khi có lực điều khin b sung.
+ Chương 4: Đề xut phương pháp tuyến tính hóa phương trình vi
phân chuyển động ca h nhiu vt có cu trúc mch vòng, áp dng cho
trưng hp các cơ cu có khâu dẫn quay đều. T đó sử dụng phương pháp
Newmark đ tính toán dao động bình n này.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN V VN Đ NGHIÊN CU
1.1. Cơ cấu có khâu đàn hi
Tùy thuc vào kích thưc, các đc trưng chu lc cũng như yêu cu
k thut mà tng khâu ca cơ cu có th đưc xem là khâu rn tuyt đi hay
khâu đàn hi. Cũng theo đó mà cu kho sát có th đưc xem là không có
hoc có mt, hai hay nhiu khâu đàn hi. Ví d như trong Trong Hình 1.2
đ cu 6 khâu, khâu dn 1, tm 3 và khâu b dn 5 có th xem là vt
rn, còn thanh truyn 2 và 4 thưng dài và mnh hơn nên có th xem là vt
rn đàn hi. Như vy cơ cấu này đưc xem xét có 2 khâu đàn hi là phù hp.
Trong Hình 1.3 là tay máy hai bc t do, trong tay máy thì đ chính xác v trí
ca đim tác đng cui là quan trng, các khâu coi như vt đàn hi. Còn
trong Hình 1.5 là sơ đ ca robot song song 3 bc t do, trong đó các chân
ca robot thưng là thanh mnh nhưng yêu cu chính xác rt cao, vì vy vic
xem xét các chân robot như là khâu đàn hi cũng là cn thiết.
3
1.2. Tình hình nghiên cu trên thế gii
Động lc hc h nhiu vật đàn hồi là lĩnh vc khoa hc thu hút s
quan tâm nghiên cu ca nhiu nhà khoa hc trên thế gii. Đ nghiên cu
v vấn đề này, các nhà khoa hc thưng bt đu bng vic xây dng các
mô hình toán hc, kết qu thu được các phương trình vi phân chuyển
động ca cơ cu. Các mô hình toán học thu được s phc v cho vic mô
phng s kho sát các đáp ng ca h, thiết kế điều khin và làm cơ s cho
bài toán thiết kế tối ưu của cơ cấu.
Các nghiên cu v xây dng mô hình toán hc. Các nghiên cu ch
yếu s dụng 3 phương pháp để y dng mô hình toán hc [86] là:
a) Phương pháp hệ quy chiếu động (the floating frame of reference
formulation): Trong phương pháp này, dịch chuyn ln ca h cũng như
biến dng ca các vật đàn hi đưc xác đnh thông qua hai b ta đ, b
th nht là các ta đ xác đnh v trí ng ca h ta đ tương đối gn
vi mi vt đàn hồi, b th 2 là các ta đ đàn hi xác đnh biến dng
Hình 1.3. Tay máy hai bc t do
Hình 1.5. Robot song song 3 bc
t do có các chân là khâu đàn hi
O
1
A
B
y
0
O
2
C
D
O
3
Hình 1.2. đ động hc cơ cu 6 khâu
1
2
3
4
5
0
0
0