Chương 5: Phân tích động lực học

Trong hầu hết các thiết kế kỹ thuật, phân tích động lực học thường là yêu cầu bắt buộc nhằm khảo sát chuyển động của mô hình khi kể đến ảnh hưởng của các lực tác dụng. Đồng thời xác định các lực tạo ra chuyển động cho cơ cấu và các lực tác dụng lên các chi tiết, bộ phận của cơ cấu. Nhằm giúp các bạn hiểu hơn về vấn đề này, mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu chương 5 "Phân tích động lực học" dưới đây. Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 5: Phân tích động lực học CHƯƠNG 5. PHÂN TÍCH ĐỘNG LỰC HỌC5.1. Giới thiệuTrong hầu hết các thiết kế kỹ thuật , phân tích động lực học thường là yêu cầu bắt buộcnhằm khảo sát chuyển động của mô hình khi kể đến ảnh hưởng của các lực tác dụng .Đồng thời xác định các lực tạo ra chuyển động cho cơ cấu và các lực tác dụng lên các chitiết, bộ phận của cơ cấu . Các kết quả phân tích động lực học được dùng làm tiền đề choviệc xác định các ứng sử cơ học của mô hình . Quá trình phân tích động lực học thườngphức tạp và khó khăn bởi nó yêu cần xác định đầy đủ và chính xác các lực tác dụng lênmô hình . Tuy nhiên, với công cụ Dynamic Simulation , các phần mềm CAD cho phépngười dùng dễ dàng mô phỏng chuyển động và phân tích động lực học các mô hình thiếtkế.Trong môi trường mô phỏng động lực học – Dynamic Simulation, quá trình mô phỏngđược xây dựng dựa vào các hàm chuyển động như: vị trí, vận tốc và gia tốc theo thời giankhi kể đến ảnh hưởng của các ngọai l ực. Đồng thời với chức năng mô phỏng , hoạt độngcủa mô hình lắp ráp , cơ cấu sẽ được mô phỏng một cách chính xác , giống với hoạt độngcủa mô hình thực . Các kết quả phân tích bao gồm quy luật chuyển động của các bộ phậntrong cơ cấu, phản lực tác dụng tại các liên kết động và các lực dẫn động của mô hình cóthể hiển thị tại bất cứ thời điểm nào. Vì vậy, mô phỏng động lực học làm giảm thiểu việcchế tạo mẫu thử vốn tốn rất nhiều chi phí , đồng thời nó cũng giúp người thiết kế có thếkhảo sát được các lựa chọn thiết kế nhằm nâng cao hiệu quả thiết kế.Để quá trình mô phỏng và phân tích động học cũng như động lực học các mô hình lắp ráptrở nên đơn giản hơn, môi trường Dynamic Simulation giả thiết rằng các khối rắn là vậtrắn tuyệt đối cứng, có các đặc trưng hình học như: khối tâm, mô men quán tính và chuyểnđộng được biểu diễn bằng sáu bậc tự do tương đối.Trong môi trường Dynamic Simulation , một mô hình mô phỏng động lực học thườngđược tạo ra theo trình tự sau: Bước 1 : Chuẩn bị mô hình Bước 2 : Tạo liên kết động Bước 3 : Khai báo ngoại lực Bước 4 : Mô phỏng và phân tích kết quả5.2. Chuẩn bị mô hìnhĐể quá trình mô phỏng nhanh chóng và đơn giản hơn , cần cập nhật các thông tin quantrọng của mô hình . Việc cập nhật nên tiến hành trước khi tạo liên kết động và khai báocác ngoại lực cho mô hình. Nội dung các thông tin cần cập nhật bao gồm: - Xác định mục đích của mô phỏng; - Xác định các chi tiết, bộ phận thật sự cần thiết tham gia vào quá trình mô phỏng; - Tối thiểu hóa số lượng chi tiết của mô hình tham gia mô phỏng ; Chỉ cần giữ lại những chi tiết, bộ phận có chuyển động tương đối với nhau và cần được mô phỏng; - Nhóm các chi tiết có liên kết cố định với nhau thành mô hình lắp ráp con; - Khai báo thuộc tính vật liệu cho các chi tiết trong nhóm cần khảo sát.Thông thường, để tránh làm mất hoặc thay đổi các thông tin thiết kế , trước khi tiến hànhmô phỏng động lực học cần sao lưu một mô hình lắp ráp mới từ mô hình lắp ráp ban đầu .Sau đó có thể xóa bỏ các chi tiết , bộ phận k hông thực sự cần thiết để việc xây dựng môhình mô phỏng được nhanh chóng và thuận tiện cho việc quản lý mô hình .5.3. Tạo liên kết động5.3.1. Khái niệm liên kết độngLiên kết động hay còn gọi là khớp động là dạng liên kết có chức năng n ối hai bộ phận cóchuyển động tương đối với nhau . Ngoài việc truyền chuyển động , khớp động còn có tácdụng truyền tải trọng từ bộ phận đến bộ phận kia.Khai báo liên kết động l à một quá trình quan trọng và tốn công sức nhất . Khai báo đúngdạng liên kết động sẽ đảm bảo mô phỏng chính xác chuyển động thực của cơ cấu . Chínhvì vậy , cần cân nhắc , lựa chọn đúng dạng liên kết cho mối ghép giữa các chi tiết cóchuyển động tương đối với nhau . Để chọn đúng dạng liên kết động , cần quan tâm và hiểurõ vai trò của hệ tọa độ khớp. Hệ toạ độ khớp dùng để xác định các khả năng chuyển độngcủa các đối tượng được liên kết . Một hệ tọ a độ khớp (Hình 5.1) bao gồm ba trục tọa độOx, Oy, Oz. Sáu khả năng chuyển động trong không gian tọa độ khớp bao gồm : Tịnh tiếntheo trục Ox, xoay quanh trục Ox, tịnh tiến theo trục Oz và xoay quanh trục Oz . Cần chọnloại khớp động có bậc tự do phù hợp , đồng thời khai báo vị trí , hướng của khớp để đảmbảo khả năng chuyển đ ...