Podstawy analizy strukturalnej układów kinematycznych

Transkrypt

1 Podstawy analizy strukturalnej układów kinematycznych Układem kinematycznym nazywamy dowolny zespół elementów składowych (członów) połączonych ze sobą w sposób umożliwiający ruch względny stworzony przez naturę lub człowieka do wypełniania celowych funkcji. Analiza strukturalna zajmuje się badaniem struktury (budowy) i analizą własności ruchowych układów kinematycznych.

2

3 Napędy Połączenia ruchowe Człony

4 Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty

5 Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty

6 Budowa układów kinematycznych Schemat kinematyczny

7 Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty

8 Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty

9 Budowa układów kinematycznych Schemat kinematyczny

10 Przykłady

11 Przykłady

12 Przykłady

13 Przykłady

14 Człony Człon to element układu kinematycznego, który wchodzi w połączenia ruchowe z innymi członami. Podział funkcjonalny członów: człon nieruchomy (podstawa ) - 0 człony czynne (napędowe) 2 człony bierne (napędzane) 1 człony pośredniczące 3

15 Człony podział ze względu na stan skupienia

16 Człony podział ze względu na węzłowość

17 Człony schematyzacja

18 18

19 19

20 20

21 21

22 Pary kinematyczne Para kinematyczna

23 Pary kinematyczne Para kinematyczna to ruchowe połączenie dwóch członów, połączenie dające łączonym członom możliwość wykonywania ruchów względnych. Podziały par kinematycznych: - według rodzaju styku tworzących członów - według stopni swobody ruchu względnego

24 Pary kinematyczne podział według rodzaju styku tworzących członów Pary kinematyczne dzielimy na: niższe, wyższe, mieszane.

25 Pary kinematyczne podział według stopni swobody ruchu względnego Pary kinematyczne dzielimy na klasy według liczby stopni swobody jednego członu względem drugiego członu pary. Stopnie swobody swobodnego członu (6 stopni swobody) Pary: I klasy jeden stopień swobody II klasy dwa stopnie swobody III klasy trzy stopnie swobody IV klasy cztery stopnie swobody V klasy pięć stopni swobody

26 Pary kinematyczne podział na klasy Para I klasy - obrotowa Para I klasy - postępowa Para II klasy - cylindryczna Para III klasy - sferyczna

27 Pary kinematyczne podział na klasy Para I klasy - postępowa Para III klasy - płaszczyznowa Para IV klasy Para V klasy

28 Pary kinematyczne płaskie Klasy par płaskich: I jeden stopień swobody II dwa stopnie swobody Stopnie swobody swobodnego płaskiego członu (3 stopnie swobody)

29

30 Pary kinematyczne płaskie podział na klasy TR R Para II - krzywkowa Para I - obrotowa R T TR Para II - zębata Para I - postępowa T TR Para II - jarzmowa

31

32 Łańcuchy kinematyczne Łańcuchem kinematycznym nazywamy szereg członów połączonych ze sobą parami kinematycznymi. a) b) Łańcuchy dzielimy na: c) e) d) - otwarte (a) - zamknięte (b, c, d, e) - płaskie (a, b, c, d) - przestrzenne (e) - ruchliwe (a, b, d, e) - nieruchliwe sztywne (c)

33 Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W W=1 W=2 W>0 - łańcuchy ruchliwe W=0 - łańcuchy nieruchliwe (sztywne) W<0 - łańcuchy nieruchliwe (przesztywnione)

34 Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W Struktura mechanizmu: n- liczba członów p 1 liczba par I klasy p 2 liczba par II klasy p 3 liczba par III klasy p 4 liczba par IV klasy p 5 liczba par V klasy n-1 - liczba członów ruchomych 6(n-1) - liczba stopni swobody członów ruchomych 6-i - liczba stopni swobody odebranych przez jedną parę i-tej klasy W= 6(n-1) -5p 1-4p 2-3p 3-2p 4 -p 5

35 Łańcuchy kinematyczne płaskie ruchliwość W Struktura mechanizmu płaskiego: n- liczba członów p 1 liczba par I klasy p 2 liczba par II klasy n-1 - liczba członów ruchomych 3(n-1) - liczba stopni swobody członów ruchomych 3-i - liczba stopni swobody odebranych przez jedną parę i-tej klasy W= 3(n-1) -2p 1 -p 2

36 Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W III I 6 5 I I 4 7 I III 3 1 I I 2 8 III n=8 p 1 =6 p 3 =3 p 2 = p 4 = p 5 =0 W= 6(n-1) 5p 1 4p 2 3p 3 2p 4 p 5 W= 6(8-1) -5x6 3x3 = 3

37 Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W W=3 Układ kinematyczny jest jednobieżny jeżeli liczba członów czynnych (napędów) jest równa ruchliwości. Mechanizmem nazywamy jednobieżny łańcuch kinematyczny zaprojektowany do przekształcanie ruchu jednego lub kilku członów na ruch innych członów.

38 Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W 1 5 I 54 I 34 I II 23 I I n = 5 p 1 = 5 p 2 =1 W= 3(n-1) 2p 1 p 2 W= 3(5-1) 2x5-1 = 1

39 Interpretacja ruchliwości W R = W W L + R B W R - ruchliwość rzeczywista W - ruchliwość teoretyczna W L - ruchliwość lokalna R B - więzy bierne

40 Ruchliwość lokalna W L n=4 p 1 =3 p 2 =1 W = 3(n-1) - 2p 1 - p 2 W=2

41 Ruchliwość lokalna W L W=2 W R =2 W R =W-W L W R =1 W L =0 W L =1

42 Ruchliwość lokalna W L W=1 W R =1 W L =0 n=4 p 1 =4 p 2 =0 W = 3(n-1) - 2p 1 - p 2 W=1 W R =0 W L =1

43 Ruchliwość lokalna W L

44 Więzy bierne

45