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/
Wykład 3
Metody wyznaczania przyspieszeń mechanizmów płaskich
Licencja: tylko do edukacyjnego użytku studentów Politechniki Warszawskiej.
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 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.
Chwilowy środek przyspieszeń
A
⃗ a A B
⃗ a B
α
P
α
środek przyspieszeń
= arctg ε ω 2 ψ
ψ
ψ
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 5
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
⃗ a A
⃗ a B
Dane: a A i a B
Szukane: a C
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
⃗ a A
⃗ a B
1. krok:
konstrukcja ψ
Dane: a A i a B
Szukane: a C
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 7
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
1. krok:
konstrukcja ψ
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A
⃗ a B
⃗ a A
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
1. krok:
konstrukcja ψ
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A
⃗ a B
⃗ a A
⃗ a BA
a
B= a
A+ a
BA19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 9
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B ⃗ a A
a
B= a
A+ a
BA⃗ a BA
⃗ a BA
1. krok:
konstrukcja ψ
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A
⃗ a B
ψ
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
ψ
1. krok:
konstrukcja ψ
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A
⃗ a B
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 11
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
1. krok:
konstrukcja ψ
2. krok: znalezienie środka przyspieszeń
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A
⃗ a B
ψ
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
ψ
ψ 1. krok:
konstrukcja ψ
2. krok: znalezienie środka przyspieszeń
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A
⃗ a B
ψ
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 13
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
ψ
ψ
P
1. krok:
konstrukcja ψ
2. krok: znalezienie środka przyspieszeń
Dane: a A i a B Szukane: a C
⃗ a A ⃗ a B
ψ
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
C B
ψ
ψ
P
ψ Dane: a A i a B
Szukane: a C
2. krok: znalezienie środka przyspieszeń 1. krok:
konstrukcja ψ
⃗ a A ⃗ a B
ψ
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 15
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
B
Dane: a A i a B Szukane: a C
C
⃗ a A ⃗ a B
2. krok: znalezienie środka przyspieszeń
ψ
ψ
P
3. krok: konstrukcja a
Cψ
β
1. krok:
konstrukcja ψ
ψ
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład
A
B
Dane: a A i a B Szukane: a C
C
⃗ a A ⃗ a B
2. krok: znalezienie środka przyspieszeń
ψ
ψ
P
ψ
β β
⃗ a C
1. krok:
konstrukcja ψ
ψ
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 17
C
B
A
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład 2 Dane: a A
Szukane: a C ⃗ a A
C
B
A
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład 2
ψ Dane: a A
Szukane: a C ⃗ a A
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 19
C
B
A
Metoda chwilowego środka przyspieszeń
Przykład 2
ψ ⃗ a A
ψ
⃗ a C
Dane: a A
Szukane: a C
A B
A ω B +
A B
=
Metoda rozkładu przyspieszeń
Przykład
A ε B
+
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 21
A B
A ω B +
A B
=
⃗ a B =⃗ a A +⃗ a BA =⃗ a A +⃗ a BA n +⃗ a t BA
Przyspieszenie
bezwzględne punktu B
Przyspieszenie punktu B w ruchu obrotowym względem A.
Metoda rozkładu przyspieszeń
Przykład
A ε B
+
Przyspieszenie bryły w
ruchu postępowym Przyspieszenie
dośrodkowe (normalne)
Przyspieszenie
kątowe (styczne)
A B
A ω B +
A B
=
⃗ a B =⃗ a A +⃗ a BA =⃗ a A +⃗ a BA n +⃗ a t BA Metoda rozkładu przyspieszeń
Przykład
A ε B
+
Przyspieszenie
Przyspieszenie
kątowe (styczne)
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 23
Plan przyspieszeń
Planem przyspieszeń członu sztywnego nazywamy miejsce geometryczne końców wektorów przyspieszeń bezwzględnych członu odłożonych z punktu zwanego biegunem planu przyspieszeń.
Plan przyspieszeń członu jest do niego podobny pod względem konfiguracji punktów i obrócony o kąt (180 o - ψ ) w kierunku:
- zgodnym ze zwrotem chwilowej prędkości kątowej członu, jeżeli jednakowe są zwroty wektorów ω i ε,
- przeciwnym do zwrotu chwilowej prędkości kątowej członu,
jeżeli przeciwne są zwroty wektorów ω i ε.
Metoda planu przyspieszeń
A
B
⃗ a
A⃗ a
BC
Przykład Dane: a
A ia
B+ geometria
Szukane: a C
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 25
Metoda planu przyspieszeń
A
B
⃗ a
A⃗ a
BC
O a
Przykład Dane: a
A ia
B+ geometria
Szukane: a C
⃗ a
A⃗ a
BPrzyspieszenia w skali, np.: 1cm → 1m/s
2Metoda planu przyspieszeń
A
B
⃗ a
A⃗ a
BC
O a
a
b
Przykład Dane: a
A ia
B+ geometria
Szukane: a C
c
⃗ a
A⃗ a
B19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 27
Metoda planu przyspieszeń
A
B
⃗ a
A⃗ a
BC
O a
a
b
Przykład Dane: a
A ia
B+ geometria
Szukane: a C
c
⃗ a
A⃗ a
B⃗ a
CPrzyspieszenia w skali, np.: 1cm → 1m/s
2Geometria w skali względem rozmiarów rzeczywistych
Metoda planu przyspieszeń
A
B
⃗ a
A⃗ a
BC
O a
a
b
ψ
Przykład Dane: a
A ia
B+ geometria
Szukane: a C
c
⃗ a
A⃗ a
B⃗ a
C19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 29
Przyspieszenia w ruchu złożonym
B
Przyspieszenia w ruchu złożonym
B 1
B 2
B
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 31
Przyspieszenia
Przykład – rozwiązany na tablicy
E A
B C
D
ω=const.
Przyspieszenia
Przykład – do ćwiczenia w domu
ω=const.
A
B
C
D
E
F
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 33
Przyspieszenia w ruchu złożonym
B 1
B 2 B
⃗ a B 2 =⃗ a u B 1 +⃗ a B 2 B1 w +⃗ a c
Bezwzględne przyspieszenie punktu B2
Przyspieszenie unoszenia (bezwzględne przyspieszenie punktu B1)
Przyspieszenie względne
Przyspieszenie
Coriolisa
Przyspieszenia w ruchu złożonym
B 1
B 2 B
⃗ a B 2 =⃗ a u B 1 +⃗ a B 2 B1 w +⃗ a c
Bezwzględne przyspieszenie
Przyspieszenie unoszenia (bezwzględne przyspieszenie
Przyspieszenie względne
Przyspieszenie
Coriolisa
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 35
Prędkości w ruchu złożonym
ω=const.
A B
E
D
Przykład – rozwiązany na tablicy
Przyspieszenia w ruchu złożonym
ω=const.
A B
E
D
Przykład – rozwiązany na tablicy
19.10.2017 TMiPA, Wykład 3, Sebastian Korczak, tylko do użytku edukacyjnego studentów PW 37