Teoria maszyn i podstawy automatykisemestr zimowy 2017/2018

(1)

Teoria maszyn i podstawy automatyki semestr zimowy 2017/2018

dr inż. Sebastian Korczak

Politechnika Warszawska

Wydział Samochodów i Maszyn Roboczych

Instytut Podstaw Budowy Maszyn Zakład Mechaniki

http://www.ipbm.simr.pw.edu.pl/

(2)

26.10.2017 TMiPA, Wykład 4, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 2

Wykład 4

Analityczna metoda wyznaczania prędkości i przyspieszeń mechanizmów płaskich.

Mechanizmy krzywkowe.

Licencja: tylko do edukacyjnego użytku studentów Politechniki Warszawskiej.

(3)

Metody wyznaczania prędkości i przyspieszeń mechanizmów

Metody wykreślne Metoda analityczna - metoda rzutów prędkości,

- metoda chwilowego środka obrotu,

- metoda chwilowego środka przyspieszeń, - metoda prędkości obróconych,

- metoda rozkładu prędkości,

- metoda rozkładu przyspieszeń, - metoda planu prędkości,

- metoda planu przyspieszeń.

(4)

Ograniczenie metody analitycznej

Ma zastosowanie do łańcuchów kinematycznych zamkniętych

(zarówno prostych jak i złożonych).

(5)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

(6)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

1. Wprowadzić kartezjański układ współrzędnych O _xy .

(7)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

1. Wprowadzić kartezjański układ współrzędnych O

_xy

.

2. Człony mechanizmu zastąpić układem wektorów, które mogą w czasie

ruchu mechanizmu zmieniać swoją długość, położenie i orientację.

(8)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

1. Wprowadzić kartezjański układ współrzędnych O

_xy

.

2. Człony mechanizmu zastąpić układem wektorów, które mogą w czasie ruchu mechanizmu zmieniać swoją długość, położenie i orientację.

3. Wprowadzone wektory muszą tworzyć zamknięte wieloboki, często

występując w obrębie grup strukturalnych mechanizmu.

(9)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

1. Wprowadzić kartezjański układ współrzędnych O

_xy

.

2. Człony mechanizmu zastąpić układem wektorów, które mogą w czasie ruchu mechanizmu zmieniać swoją długość, położenie i orientację.

3. Wprowadzone wektory muszą tworzyć zamknięte wieloboki, często występując w obrębie grup strukturalnych mechanizmu.

4. Dla wszystkich wektorów wprowadzić jednakowo określone kąty ich

orientacji względem wybranej osi (tzw. kąty skierowane). Przyjmijmy, że

będą to kąty między dodatnią półosią osi x układu współrzędnych

a dodatnim kierunkiem wektora, mierzone z dodatnim znakiem przeciwnie

do ruchu wskazówek zegara.

(10)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

4. Dla wszystkich wektorów wprowadzić jednakowo określone kąty ich

orientacji względem wybranej osi (tzw. kąty skierowane). Przyjmijmy, że

będą to kąty między dodatnią półosią osi x układu współrzędnych

a dodatnim kierunkiem wektora, mierzone z dodatnim znakiem przeciwnie

do ruchu wskazówek zegara.

(11)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

1. Wprowadzić kartezjański układ współrzędnych O

_xy

.

2. Człony mechanizmu zastąpić układem wektorów, które mogą w czasie ruchu mechanizmu zmieniać swoją długość, położenie i orientację.

3. Wprowadzone wektory muszą tworzyć zamknięte wieloboki, często występując w obrębie grup strukturalnych mechanizmu.

4. Dla wszystkich wektorów wprowadzić jednakowo określone kąty ich orientacji względem wybranej osi (tzw. kąty skierowane). Przyjmijmy, że będą to kąty między dodatnią półosią osi x układu współrzędnych a dodatnim kierunkiem wektora, mierzone z dodatnim znakiem przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

5. Dla każdego z wieloboku wektorów zapisać wektorowe równanie ich sumy, np.:

∑ i=1 i=n

⃗l _i = 0

(12)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

6. Zrzutować równania wektorowe na osie układu współrzędnych, np.:

x: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |cos φ _i = 0 y: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |sin φ _i =0

(13)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

6. Zrzutować równania wektorowe na osie układu współrzędnych, np.:

(przyjęcie jednakowej procedury wprowadzania kątów skierowanych pozwala wykonać powyższe rzutowanie bez konieczności rozpatrywania znaków)

x: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |cos φ _i = 0 y: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |sin φ _i = 0

(14)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

6. Zrzutować równania wektorowe na osie układu współrzędnych, np.:

(przyjęcie jednakowej procedury wprowadzania kątów skierowanych pozwala wykonać powyższe rzutowanie bez konieczności rozpatrywania znaków)

Na tym etapie warto oznaczyć, które długości wektorów i kąty skierowania są znane (są stałe bo wynikają z geometrii mechanizmu), a które się zmieniają i są niewiadomymi funkcjami.

x: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |cos φ _i = 0 y: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |sin φ _i = 0

(15)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

6. Zrzutować równania wektorowe na osie układu współrzędnych, np.:

(przyjęcie jednakowej procedury wprowadzania kątów skierowanych pozwala wykonać powyższe rzutowanie bez konieczności rozpatrywania znaków)

Na tym etapie warto oznaczyć, które długości wektorów i kąty skierowania są znane (są stałe bo wynikają z geometrii mechanizmu), a które się zmieniają i są niewiadomymi funkcjami.

W prawidłowo postawionym zadaniu na koniec tego etapu liczba niewiadomych powinna być równa liczbie równań rzutów.

x: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |cos φ _i = 0 y: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |sin φ _i = 0

(16)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

6. Zrzutować równania wektorowe na osie układu współrzędnych, np.:

(przyjęcie jednakowej procedury wprowadzania kątów skierowanych pozwala wykonać powyższe rzutowanie bez konieczności rozpatrywania znaków)

Na tym etapie warto oznaczyć, które długości wektorów i kąty skierowania są znane (są stałe bo wynikają z geometrii mechanizmu), a które się zmieniają i są niewiadomymi funkcjami.

W prawidłowo postawionym zadaniu na koniec tego etapu liczba niewiadomych powinna być równa liczbie równań rzutów.

7. Rozwiązać równania rzutów wyznaczając niewiadome funkcje.

Otrzymujemy na tym etapie funkcyjny opis ruchu mechanizmu.

x: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |cos φ _i = 0 y: ∑

i=1 i=n

|⃗ l _i |sin φ _i = 0

(17)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

8. Zróżniczkować wyznaczone w pkt. 7 funkcje aby uzyskać prędkości zmian długości wektorów i ich prędkości kątowe.

Dokonać kolejnego różniczkowania w celu uzyskania przyspieszeń zmian

długości wektorów i przyspieszeń kątowych.

(18)

Procedura postępowania w metodzie analitycznej wyznaczania prędkości i przyspieszeń

punktów mechanizmów płaskich

8. Zróżniczkować wyznaczone w pkt. 7 funkcje aby uzyskać prędkości zmian długości wektorów i ich prędkości kątowe.

Dokonać kolejnego różniczkowania w celu uzyskania przyspieszeń zmian długości wektorów i przyspieszeń kątowych.

9. Jeśli w pkt. 8 nie uzyskano pożądanych informacji należy zróżniczkować

równania rzutów z pkt. 6. i wyznaczyć prędkości. Po kolejnym

różniczkowaniu można wyznaczyć przyspieszenia. Bardzo pomocnicze

może okazać się na tym etapie obrócenie układu współrzędnych o pewien

kąt, co upraszcza niektóre składniki w równaniach rzutów.

(19)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

(20)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x

y

(21)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

(22)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

(23)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

(24)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

(25)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

φ _b

(26)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

φ _b

φ _c

(27)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

φ _b

φ _c

|⃗ a|=r

|⃗ b|=l

|⃗ c|=c(t)

φ (t)

φ _b ( t )

φ _c =0

(28)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

φ _b

φ _c

⃗ a + ⃗b =⃗ c

|⃗ a|=r

|⃗ b|=l

|⃗ c|=c(t)

φ (t)

φ _b ( t )

φ _c =0

(29)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

A

B

C

Dane:

|AB| = r

|BC| = l φ(t)

Szukane:

v

_C

, a

_C

φ(t)

x y

⃗ a

⃗ c

⃗b

φ _b

φ _c

⃗ a + ⃗b = ⃗ c

|⃗ a|=r

|⃗ b|=l

|⃗ c|=c(t)

φ (t) φ _b ( t ) φ _c =0

x: r cos φ (t) +l cos φ _b (t )= c(t)cos0

y: r sin φ (t )+ l sin φ _b ( t)= c(t )sin 0

(30)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

(31)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

(32)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t )

(33)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t ) φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t))

(34)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t ) φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t)) sin ² φ _b ( t)+cos ² φ _b (t )=1

cos φ _b ( t )=± √ ^1−sin ² ^φ ^b ⁽ ^{t )}

(35)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t ) φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t)) sin ² φ _b ( t)+cos ² φ _b (t )=1

cos φ _b ( t )=± √ ^1−sin ² ^φ ^b ⁽ ^{t )}

cos φ _b (t )=± √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^t)

(36)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t ) φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t)) sin ² φ _b ( t)+cos ² φ _b (t )=1

cos φ _b ( t )=± √ ^1−sin ² ^φ ^b ⁽ ^{t )}

cos φ _b (t )=± √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^t)

c(t)=r cos φ (t)±l √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (t )}

(37)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t ) φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t)) sin ² φ _b ( t)+cos ² φ _b (t )=1

cos φ _b ( t )=± √ ^1−sin ² ^φ ^b ⁽ ^{t )}

cos φ _b (t )=± √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^t)

c(t)=r cos φ (t)±l √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (t )} ale dla φ (t)=0

musi być c(t )=r+l

(38)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t )cos 0

r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= c(t)sin 0 2 niewiadome

r cos φ (t )+ l cos φ _b ( t)= c(t ) r sin φ (t) +l sin φ _b (t )= 0

sin φ _b ( t)=− r

l sin φ (t)=−λ sin φ (t ) φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t)) sin ² φ _b ( t)+cos ² φ _b (t )=1

cos φ _b ( t )=± √ ^1−sin ² ^φ ^b ⁽ ^{t )}

cos φ _b (t )=± √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^t)

c(t)=r cos φ (t)±l √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (t )} ale dla φ (t)=0

musi być c(t )=r+l

c(t)=r cos φ (t)+l √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^t)

(39)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

c(t)=r cos φ (t)+l √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^t)

v _C (t )= dc(t)

dt =− r ˙φ (t )sin φ (t)− −2l λ ² ˙φ (t)sin φ (t )cos φ (t) 2 √ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (t )}

a _C (t )= dv _C ( t )

dt =...

ruch wodzika

(40)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

obliczenia w programie wxmaxima

(41)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

l+r

l-r

pr ze m ie sz cz en ie w od zi ka

0 π 2π 3π 4π

Kąt obrotu korby

(42)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

c(t)

t

(43)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm korbowo-wodzikowy

ruch korbowodu

φ _b (t )=−arcsin(λ sin φ (t))

ω _b ( t)= d φ _b ( t)

dt = −λ ˙φ (t )cos φ (t)

√ ^1−λ ² ^sin ² ^{φ (} ^{t )}

ε _b ( t)= d ω _b (t )

dt =

(44)

A B

E

D

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

e

f

φ(t)

(45)

A B

E

D

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy

e

f

φ(t)

⃗ a

⃗b

⃗ e

⃗f

x y

Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

(46)

A B

E

D

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy

e

f

φ(t)

⃗ a

⃗b

⃗ e

⃗f

x y

φ

_A

φ _e φ _f

φ _b Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

(47)

A B

E

D

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy

e

f

φ(t)

⃗ a

⃗b

⃗ e

⃗f

x y

φ

_A

φ _e φ _f

φ _b Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

|⃗ a|=r

|⃗ e|=e

|⃗ f |=f

φ _a (t )=270 ^o −φ (t )

φ _e =180 ^o

φ _f =270 ^o

|⃗ b|=b(t)

φ _b (t )

(48)

A B

E

D

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy

e

f

φ(t)

⃗ a

⃗b

⃗ e

⃗f

x y

φ

_A

φ _e φ _f

φ _b Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

|⃗ a|=r

|⃗ e|=e

|⃗ f |=f

φ _a (t )=270 ^o −φ (t )

φ _e =180 ^o

φ _f =270 ^o

|⃗ b|=b(t) φ _b (t )

⃗ a =⃗b + ⃗ e + ⃗f

(49)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

|⃗ a|=r |⃗ e|=e

|⃗ f |=f

φ _a ( t )=270 ô −φ ( t ) φ _e = 180 ô φ _f = 270 ô

|⃗ b|=b(t) φ _b (t )

x: r cos(270 ô −φ ( t ))=b(t)cos φ _b ( t)+ e cos180 ô + f cos 270 ô y: r sin(270 ô −φ (t ))= b(t)sin φ _b (t )+ e sin 180 ô + f sin 270 ô

⃗ a =⃗b + ⃗ e + ⃗f

(50)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy Dane:

|AB| = r e, f, φ(t) Szukane:

prędkość ω

₂

i przyspieszenie kątowe ε

₂

członu ED

|⃗ a|=r |⃗ e|=e

|⃗ f |=f

φ _a ( t )=270 ô −φ ( t ) φ _e = 180 ô φ _f = 270 ô

|⃗ b|=b(t) φ _b (t )

x: −r sin φ (t)=b(t )cos φ _b ( t )−e y: −r cos φ (t)= b(t )sin φ _b (t )−f

x: r cos(270 ô −φ ( t ))=b(t)cos φ _b ( t)+ e cos 180 ô + f cos 270 ô y: r sin(270 ô −φ (t ))= b(t)sin φ _b (t )+ e sin 180 ô + f sin 270 ô

⃗ a =⃗b + ⃗ e + ⃗f

(51)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy

e −r sin φ (t)= b(t )cos φ _b (t )

f −r cos φ (t)=b(t )sin φ _b ( t)

(52)

Metoda analityczna – przykład:

mechanizm jarzmowy

e −r sin φ (t)= b(t )cos φ _b (t )

f −r cos φ (t)=b(t )sin φ _b ( t)

(53)

E A

B C

D

Metoda analityczna – przykład

f g

h

(54)

Mechanizmy krzywkowe

(55)

Mechanizmy krzywkowe

Inspiracje

źródło: psmotion.com

(56)

Mechanizmy krzywkowe

Inspiracje w sztuce

Mechanics Alive! Cabaret Mechanical Theatre Automata Exhibition

https://www.youtube.com/watch?v=kv1CpJi60xQ

The "Draughtsman-Writer" automaton by Henri Maillardet

(57)

Mechanizmy krzywkowe

Podstawowe informacje

Mechanizm krzywkowy – mechanizm składający się z krzywki i popychacza tworzących parę kinematyczną wyższą klasy IV.

Krzywka porusza się najczęściej ruchem obrotowym (czasem postępowym, a popychacz ruchem postępowo zwrotnym (czasem wahadłowym).

zalety

• prosta konstrukcja,

• łatwość wykonania,

• dowolne wymiary,

• łatwość uzyskania skomplikowanych przebiegów.

wady

• niska wytrzymałość przy dużych obciążeniach,

• brak adaptacyjności

(58)

Mechanizmy krzywkowe

Podział mechanizmów krzywkowych:

płaskie / przestrzenne

z popychaczem centralnym / z popychaczem mimośrodowym z zamknięciem kinematycznym / z zamknięciem siłowym

Podstawowe informacje

(59)

Mechanizmy krzywkowe

Przykłady popychaczy

talerzykowy rolkowy

ostrzowy

grzybkowy

źródło: T. Kołacin, „Podstawy teorii maszyn i automatyki”, OW PW

(60)

Mechanizmy krzywkowe

Przykłady

wahadłowy mimośrodowy

płaski ramkowy

(61)

Mechanizmy krzywkowe

Przykłady

przestrzenna krzywka walcowa

przestrzenna krzywka globoidalna

krzywka o ruchu postępowym

(62)

Analiza i synteza mechanizmów krzywkowych

Analiza mechanizmu krzywkowego – wyznaczenie przebiegu przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia popychacza w funkcji kąta obrotu krzywki dla zadanej konstrukcji i geometrii mechanizmu.

Synteza mechanizmu krzywkowego – zaprojektowanie geometrii

krzywki dla danej konstrukcji mechanizmu krzywkowego w celu

uzyskania pożądanego przebiegu przemieszczenia, prędkości lub

przyspieszenia popychacza w funkcji kąta obrotu krzywki. Dodatkowo

narzuca się pewne ograniczenia, np. maksymalny wznios popychacza,

maksymalną prędkość lub przyspieszenie. Należy sprawdzić również

trzecią pochodną wzniosu popychacza (udar), która powinna mieć

skończone wartości.

(63)

Analiza mechanizmów krzywkowych

Analiza mechanizmu krzywkowego metodą wykreślną poprzez zastępowanie pary IV klasy parami V klasy.

O O

A B

AB – promień krzywizny krzywki w punkcie styku z

popychaczem

(64)

Analiza mechanizmów krzywkowych

Analiza mechanizmu krzywkowego metodą wykreślną poprzez zastępowanie par IV klasy parami V klasy.

Teoria maszyn i podstawy automatykisemestr zimowy 2017/2018