Komputerowy model mechanizmu płaskiego

(1)

1

INSTYTUT KONSTRUKCJI

MASZYN

PROJEKT

Z TEORII MECHANIZMÓW I MASZYN

ZAK AD TEORII MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW

TEMAT: KOMPUTEROWY MODEL

MECHANIZMU P ASKIEGO

JAN NOWAK

IMI I NAZWISKO

ROK AKAD. 00/01

NR ZESTAWU DANYCH

: 6

205 DATA ODDANIA: 20.04.2001

GRUPA WPISUJE STUDENT W DNIU ODDANIA PROJEKTU

OCENA:

Wykonanie komputerowego modelu mechanizmu p askiego w programie Working Model 2D pozwala na weryfikacj wyników projektów – „Kinematyka mechanizmu p askiego” oraz „Kinetostatyka mechanizmu p askiego” – otrzymanych na drodze oblicze$ analitycznych..

1. USTAWIENIE PARAMETRÓW PRACY PROGRAMU

1.1. Parametry powierzchni roboczej

Wybra& z górnego menu View ;Workspace; spowoduje to wywo6anie okna, w którym nale;y zaznaczy&: Rules, Grid Lines, X,Y Axes.

(2)

1.2. Zmiana jednostek

Wybra& z górnego menu View -> Numbers and Units; spowoduje to wywo6anie okna w którym nale;y wybra& SI (radians)

1.3. Zmiana kroku symulacji

Po uko$czeniu budowy modelu mechanizmu obliczenia w programie WM 2D zaczynaj9 si w nastepnym kroku czasowym. Aby wyniki nie ró:ni y si od tych, jakie dotycz9

pocz9tkowej pozycji mechanizmu, przyjmuje si bardzo ma y przyrost kroku (czasu).

Wybra& z górnego menu World -> Accuracy...; spowoduje to wywo6anie okna w którym nale;y zmieni& Animation Step -> 1.000e-006

(3)

3

2. TWORZENIE MECHANIZMU

2.1. Tworzenie ogniwa nap3dowego

Wybra& ikon> i narysowa& ogniwo w postaci prostok?ta o dowolnych wymiarach.

Klikn?& na ogniwie i w pasku wspó6rz>dnych okreAli& jego wymiary: h = 0.12 [m], w = 0.035 [m].

Wybra& ikon> w celu przybli;enia si> do ogniwa klikn?& na nim kilka razy.

Wybra& ikon> i umieAci& w pocz?tku uk6adu wspó6rz>dnych.

(4)

Wskaza& pó6par> znajduj?c? si> w pocz?tku uk6adu wspó6rz>dnych i pó6par> na ogniwie (wtedy równoczeAnie naciskaj?c klawisz Shift), wybra& ikon> . Ogniwo pod6?czy si> do pó6pary w pocz?tku uk6adu wspó6rz>dnych.

2.2. Tworzenie korbowodu

Narysowa& ogniwo w postaci prostok?ta i ustawi& wymiary: h = 0,3 [m], w = 0,03 [m].

Wybra& ikon> i umieAci& na ogniwie nap>dowym

Wybra& ikon> i umieAci& na korbowodzie

Wskaza& pó6par> znajduj?c? si> na ogniwie nap>dowym i pó6par> na korbowodzie (równoczeAnie naciskaj?c klawisz Shift), wybra& ikon> . Ogniwa po6?cz? si> par? obrotow?.

(5)

5

2.3. Tworzenie t4oka

Narysowa& ogniwo w postaci prostok?ta i ustawi& wymiary: h = 0,1 [m], w = 0,1 [m], y = 0.

Wybra& ikon> i klikn?& w Arodku geometrycznym t6oka. Na t6oku powstanie prowadnica pozioma.

(6)

Po6?czy& korbowód z t6okiem par? obrotow?, post>puj?c analogicznie jak w przypadku 6?czenia ogniwa nap>dowego i korbowodu.

2.4. Definiowanie mas ogniw

Dwukrotne klikni>cie na dowolnym ogniwie wywo6uje okno w6aAciwoAci.

Wprowadzi& mas> ogniwa nap>dowego mass = 12 [kg] Wprowadzi& mas> korbowodu mass = 4 [kg]

(7)

7

2.5. Ustawienie ogniwa nap3dowego

Wskaza& ogniwo nap>dowe, w pasku wspó6rz>dnych ustawi& wartoA& k?ta 1.7 [rad] (60 [0]).

2.6. Wprowadzenie si4y zewn3trznej

Wybra& ikon> i umieAci& w dowolnym miejscu na t6oku.

Dwukrotne klikni>cie na wektorze si6y wywo6uje okno w6aAciwoAci, nale;y wprowadzi& wartoAci: Fx = -25 [N], Fy = 0 [N].

(8)

2.7. Wprowadzenie silnika

Wybra& ikon> i umieAci& par> obrotow? w Arodku uk6adu wspó6rz>dnych.

Dwukrotne klikni>cie na silniku wywo6uje okno w6aAciwoAci, nale;y wprowadzi& formu6> opisuj?c? wartoA& pr>dkoAci Velocity -> -2*t-10.

(9)

9

3. „POMIARY” PO O<E=, PR?DKO@CI, PRZYSPIESZE=, SI I

MOMENTÓW

3.1. Ogniwo nap3dowe

3.1.1. Okno pomiarowe po4oAenia, pr3dkoBci i przyspieszenia ogniwa

nap3dowego

Zaznaczy& ogniwo nap>dowe pojedynczym klikni>ciem.

Z górnego menu nale;y wybra& Measure -> P-V-A -> Rotation. To polecenie wywo6uje okno wyników, w którym „mierzone” s?: k?t nachylenia, pr>dkoA& k?towa i przyspieszenie k?towe ogniwa nap>dowego. Zmiana sposobu wizualizacji wyników „pomiarów” odbywa si> przez klikni>cie na strza6ce okna wyników (dost>pne s? 3 typy okien wyników: wartoAci liczbowe, wykres liniowy, wykres s6upkowy).

Zaznaczy& okno wyników pojedynczym klikni>ciem. Z górnego menu nale;y wybra& Window -> Appearance. W celu zmiany tytu6u ramki wykresu nale;y w polu tytu6 okna wyników nale;y wprowadzi&: P-V-A nap du.

(10)

3.1.2. Okno pomiarowe sk4adowych pr3dkoBci Brodka ci3AkoBci ogniwa

nap3dowego

Zaznaczy& ogniwo nap>dowe pojedynczym klikni>ciem

Z górnego menu nale;y wybra& Measure -> Center of Mass Velocity -> All. To polecenie wywo6uje okno wyników, w którym „mierzone” s?: sk6adowe oraz modu6 pr>dkoAci liniowej Arodka ci>;koAci ogniwa nap>dowego i pr>dkoA& k?towa ogniwa nap>dowego.

Niektóre wielkoAci pokazywane w oknie wykresu mo;na usun?&. Dwukrotne klikni>cie na oknie wyników wywo6uje okno w6aAciwoAci. Nale;y usun?& zapis |V| oraz VJ.

(11)

11

3.1.3. Okno pomiarowe sk4adowych przyspieszenia Brodka ci3AkoBci

ogniwa nap3dowego

Z górnego menu nale;y wybra& Measure -> Center of Mass Acceleration -> All. To polecenie wywo6uje okno wyników, w którym mierzone s?: sk6adowe oraz modu6 przyspieszenia liniowego i przyspieszenie k?towe ogniwa nap>dowego.

Post>puj?c analogicznie jak dla pomiaru sk6adowych pr>dkoAci Arodka ci>;koAci ogniwa nap>dowego nale;y wprowadzi& opis okna wyników i usun?& zb>dne wyniki pomiaru.

3.2. Korbowód

Okno pomiarowe kDta nachylenia, pr3dkoBci kDtowej i przyspieszenia

kDtowego korbowodu

Okno pomiarowe sk4adowych pr3dkoBci Brodka ci3AkoBci korbowodu

Okno pomiarowe sk4adowych przyspieszenia Brodka ci3AkoBci

korbowodu

(12)

3.3. T4ok

Okno pomiarowe po4oAenia, pr3dkoBci liniowej i przyspieszenia

liniowego t4oka

Okno pomiarowe sk4adowych pr3dkoBci Brodka ci3AkoBci t4oka

Okno pomiarowe sk4adowych przyspieszenia Brodka ci3AkoBci t4oka

3.4. Okna pomiarowe si4 w parach kinematycznych

Okno pomiarowe si4y w parze C

Wskaza& par> przez pojedyncze klikni>cie na niej. Z górnego menu nale;y wybra&

Measure -> Force. To polecenie wywo6uje okno wyników.

Po usuni>ciu modu6u si6y |F| nale;y równie; zmieni& tytu6 okna wyników.

(13)

13

Okno pomiarowe si4y w parze A

3.5. Okno pomiarowe momentu nap3dowego

Nale;y wskaza& silnik i z górnego wybra& Measure -> Torque Transitted.

3.6. Uruchomieniu programu

W pasku sterowania symulacj? klikn?& na przycisku uruchamiaj?cym symulacj> o jeden krok, w oknach wykresów pojawi? si> wyniki pomiaru.

Widok pola edycji mechanizmu po wprowadzeniu okien pomiarowych i uruchomieniu programu.

(14)

4. PORÓWNANIE WYNIKÓW OBLICZE= NUMERYCZNYCH

I SYMULACJI KOMPUTEROWEJ

2 2 2 S3 v3 a3 Jednostka

[ ]

0 s rad 2 s rad

_{[ ]}

m s m 2 s m Obliczenia 339,732 2,132 35,675 0,341 1,260 -3,363 WM 2D 339,650 2,132 35,673 0,341 1,261 -3,364 B6?d Q [%] 0,024 0,000 0,006 0,000 0,079 0,030 x s v 1 y s v 1 x s a 1 y s a 1 x s v 2 y s v 2 x s a 2 y s a 2 x s v 3 y s v 3 x s a 3 y s a 3 Jednostka s m s m 2 s m 2 s m s m s m 2 s m 2 s m s m s m 2 s m 2 s m Obliczenia0,519 -0,300 -2,896 -5,256 1,150 -0,300 -4,578 -5,256 1,260 0,000 -3,363 0,000 WM 2D 0,520 -0,300 -2,896 -5,256 1,150 -0,300 -4,578 -5,256 1,261 0,000 -3,364 0,000 B6?d Q [%]0,193 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,079 0,000 0,030 0,000 x R₂₃ _Ry 23 R21x R21y R41x R41y R43 Mn Jednostka

[ ]

N

[ ]

N

[ ]

N

[ ]

N

[ ]

N

[ ]

N

[ ]

N

[ ]

Nm Obliczenia -4,816 11,308 13,495 -6,907 -48,248 61,553 70,168 5,236 WM 2D -4,814 11,325 13,499 -6,892 -48,252 61,538 70,168 5,230 B6?d Q [%] 0,042 0,150 0,030 0,217 0,008 0,024 0,000 0,115

(15)

15

5. SYMULACJA PRACY MECHANIZMU

5.1. Zmiana kroku symulacji

Wybra& z górnego menu World -> Accuracy...; spowoduje to wywo6anie okna w którym nale;y zmieni& Animation Step -> 0.010

5.2. Przedstawienie wybranych wielkoBci w postaci wektorów

Wskaza& wybran? par> kinematyczn? (ogniwo)

Wybra& z górnego menu Define -> Vectors -> Total Force

5.3. Zmiana koloru t4a powierzchni roboczej

Wybra& z górnego menu View -> Background Color...; spowoduje to wywo6anie okna w którym nale;y wybra& kolor podstawowy lub zdefiniowa& kolor u;ytkownika.

(16)

5.4 . Przedstawienie wybranych wielkoBci w formie wykresów

Z górnego menu nale;y wybra& Measure ->…. Zmiana sposobu wizualizacji wyników „pomiarów” odbywa si> przez klikni>cie na strza6ce okna wyników.

Dwukrotne klikni>cie na oknie wykresu wywo6uje okno w6aAciwoAci w którym nale;y ustali& wspóln? skal> dla wszystkich „mierzonych” wielkoAci.

(17)

17

Widok pola edycji mechanizmu po wprowadzeniu okien pomiarowych.

Opracowali:

Dr in;. Grzegorz Tora Mgr in;. Wojciech Solarz