Teoria maszyn i mechanizmów
Struktura mechanizmów
1
STRUKTURA MECHANIZMÓW
POJĘCIA PODSTAWOWE
Człon mechanizmu
Człon mechanizmu to element konstrukcyjny o dowolnym kształcie,
ruchomy bądź nieruchomy, zwany wtedy podstawą, niepodzielny
w aspekcie funkcji jaką spełnia w mechanizmie.
Ciało sztywne (człon sztywny) to ciało, w którym wzajemne odległości
dwóch dowolnych cząstek lub elementów nie ulegają zmianie bez względu
na wielkość przyłożonych obciążeń zewnętrznych - sił i momentów.
Rys.1. Przykłady ruchomych i nieruchomych członów mechanizmów
Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski
Teoria maszyn i mechanizmów
Struktura mechanizmów
2
Stopnie swobody członu sztywnego
Liczbą stopni swobody członu sztywnego (bryły sztywnej) nazywamy liczbę
współrzędnych uogólnionych określających jednoznacznie jego położenie w
przestrzeni, względem wybranego układu odniesienia.
Człon swobodny posiada w przestrzeni sześć stopni swobody:
trzy translacje xA, yA, zA oraz trzy rotacje ϕx, ϕy, ϕz (Rys. 2).
Rys. 2. Stopnie swobody członu sztywnego swobodnego w przestrzeni
Człon swobodny posiada na płaszczyźnie trzy stopnie swobody:
dwie translacje xA, yA, oraz jedną rotację ϕz. (Rys. 3).
Człon (bryła) wykonuje w tym przypadku ruch płaski, a trzy odebrane stopnie
swobody zA, ϕx, ϕy nazywamy więzami ogólnymi.
Rys. 3. Stopnie swobody członu sztywnego swobodnego na płaszczyźnie
Rozszerzając powyższe rozważania na n członów (brył) swobodnych otrzymamy liczby 6n i 3n oznaczające odpowiednio liczbę stopni swobody przestrzennego i płaskiego swobodnego układu członów.
Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski
Teoria maszyn i mechanizmów
Struktura mechanizmów
3
Para kinematyczna
Para kinematyczna jest to ruchowe połączenie dwóch lub większej
liczby członów umożliwiające ich ruch względny.
W połączeniu tym następuje odebranie pewnej liczby stopni swobody (jeden
człon ogranicza ruch drugiego) poprzez narzucenie więzów geometrycznych.
W przypadku ruchowego połączenia dwóch członów mówimy o parze
kinematycznej pojedynczej (jednokrotnej). W przypadku ruchowego połączenia
trzech lub więcej członów mówimy o parze kinematycznej wielokrotnej.
Krotność pary kinematycznej określa wzór: k = n - 1
gdzie : n – liczba członów stykających się w jednym węźle
Para kinematyczna jednokrotna:
tłok - cylinder (k=1)
Para kinematyczna jednokrotna:
zazębienie kół (k=1)
Para kinematyczna jednokrotna:
dźwignia - podstawa (k=1)
Para kinematyczna dwukrotna:
połączenie sworzniowe (k=2)
Rys. 4. Pary kinematyczne mechanizmów – rozwiązania konstrukcyjne
Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski
(1)
Teoria maszyn i mechanizmów
Struktura mechanizmów
4
Klasyfikacja par kinematycznych
Przez klasę pary kinematycznej „i” ( i = 1, 2,...,5 ) rozumiemy liczbę
odebranych stopni swobody jednemu członowi przez współpracujący
z nim drugi człon.
Klasę pary kinematycznej określamy z zależności: i = 6 - s
(2)
gdzie: s – liczba pozostawionych stopni swobody
W celu określenia klasy pary kinematycznej należy unieruchomić
(…)
… ruchu krążka 3 jest lokalne, ponieważ umożliwia zmianę tarcia
ślizgowego na tarcie toczne w parze klasy 4.
Wariant A: n = 3, p4 = 1, p5 = 3, w = 2
Wariant B: n = 2, p4 = 1, p5 = 2, w = 1
Rys. 16. Przykład występowania ruchliwości lokalnej w mechanizmach
Więzy bierne są to przesztywnienia występujące w mechanizmie,
uniemożliwiające jego poprawne działanie w przypadku dużych błędów
wykonawczych…
… sporządzić schemat kinematyczny mechanizmu w postaci
zamkniętego łańcucha kinematycznego,
2) w przypadku występowania w mechanizmie par kinematycznych wyższych
(klasy 4) należy sporządzić schemat zastępczy, w którym występują
wyłącznie pary niższe (klasy 5),
3) obliczyć ruchliwość „w” tak utworzonego łańcucha kinematycznego,
4) wybrać człony napędzające w liczbie równej ruchliwości „w” i oddzielić…
… i mechanizmów
Struktura mechanizmów
Tablica 1.1. Klasyfikacja par kinematycznych mechanizmów
Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski
5
Teoria maszyn i mechanizmów
Struktura mechanizmów
6
Łańcuch kinematyczny. Mechanizm. Maszyna
Łańcuch kinematyczny jest to układ członów połączonych w pary kinematyczne. Łańcuch kinematyczny otwarty to łańcuch, w którym tylko jeden z
członów zewnętrznych jest połączony ruchowo z podstawą (ostoją). Łańcuch
kinematyczny zamknięty to łańcuch, w którym co najmniej dwa człony zewnętrzne są połączone ruchowo z podstawą.
Mechanizm to łańcuch kinematyczny wykonujący ściśle określony ruch.
Mechanizmem może być łańcuch kinematyczny zamknięty np. mechanizm
silnika tłokowego, lub łańcuch kinematyczny otwarty występujący w manipulatorach.
Maszyna to zespół mechanizmów wykonujących żądaną…
… = 1, p5 = 2,
w=1
Rys. 14. Mechanizm krzywkowy z
popychaczem talerzowym
Przykład 5
n=4
p4 = 2, p5 = 4,
w=2
Rys. 15. Mechanizm przekładni
obiegowej
Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski
Teoria maszyn i mechanizmów
Struktura mechanizmów
11
Ruchliwość lokalna. Więzy bierne. Warunek racjonalnej struktury.
Ruchliwość lokalna w mechanizmach - występuje wówczas, kiedy
mechanizm posiada człony kinematycznie…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)