AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 1. PMiSM-2017

Transkrypt

1 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki Katedra Mechaniki i Wibroakustyki PMiSM-207 PODSTAWY MODELOWANIA I SYNTEZY MECHANIZMÓW ĆWICZENIA LABORATORYJNE Modelowanie mechanizmów i wyznaczanie charakterystyk kinematycznych mechanizmów w laboratorium w programie komputerowym SAM. 2h Zakres ćwiczenia. Wprowadzenie do modelowania w programie SAM na przykładzie mechanizmów podstawowych. Identyfikacja wymiarów mechanizmów. Rysowanie schematów kinematycznych mechanizmów do modelowania komputerowego. Modelowanie mechanizmów w programie SAM oraz wyznaczanie ich charakterystyk kinematycznych (przemieszczeń, prędkości, przyspieszeń) Przedmiot badań: Mechanizmy podstawowe: czworoboku przegubowego (z uwzględnieniem warunków Grashofa), korbowo-suwakowy, jarzmowy, mechanizmy dźwigniowe dostępne w laboratorium: mechanizm sprężarki tłokowej, mechanizmów podnośników samochodowych, mechanizm posuwu wiertarki i inne. Przebieg ćwiczenia: ) Przed rozpoczęciem ćwiczeń sprawdzane jest przygotowanie studentów do zajęć. 2) Studenci rozpoczynają prace z programem SAM 7.0. Prowadzący objaśnia podstawy działania programu i zasady modelowania mechanizmów. 3) Studenci rozpoczynają modelowanie mechanizmów od prostych łańcuchów kinematycznych mechanizmów dźwigniowych: mechanizmu czworoboku przegubowego, mechanizmu korbowo-suwakowego, mechanizmu jarzmowego. Uwaga: W przypadku modelowania czworoboku przegubowego należy uwzględnić tzw. warunki Grashofa. Mechanizm może występować w trzech następujących odmianach: ) korbowo-wahaczowy w której jeden z członów przy podstawie wykonuje ruch obrotowy a drugi obrotowo-zwrotny, 2) dwuwahaczowy w której oba człony przy podstawie wykonują ruch obrotowy, 3) dwukorbowy w której oba człony przy podstawie wykonują ruch obrotowozwrotny. 4) W trakcie modelowania mechanizmów prostych studenci przyjmują parametry geometryczne członów mechanizmu (długości, kąty), przyjmują parametry kinematyczne członu napędzającego (członów napędzających). Przeprowadzają symulacje ruchu mechanizmu i wyznaczają charakterystyki kinematyczne dla charakterystycznych punktów i członów. Uwaga: Charakterystyki kinematyczne mechanizmu są to wykresy parametrów kinematycznych: przemieszczeń kątowych, prędkości kątowych i przyspieszeń kątowych członów oraz przemieszczeń liniowych, prędkości liniowych i przyspieszeń liniowych wybranych punktów członów w funkcji czasu lub w funkcji przemieszczenia członu napędzającego.

2 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 2 5) Studenci budują w programie SAM 7.0 modele mechanizmów na podstawie schematów otrzymanych w trakcie analizy strukturalnej (ćwiczenie laboratoryjne nr ). Sporządzają ich charakterystyki kinematyczne. Uwaga: W przypadku mechanizmów, w których występują pary kinematyczne klasy 4 modelowanie należy przeprowadzić na podstawie schematu zastępczego. W trakcie modelowania schematów kinematycznych mechanizmów dostępnych w laboratorium należy zachować proporcie wymiarowe członów mechanizmu. 6) Studenci pracują w zespołach dwuosobowych. Przeprowadzają modelowanie i analizę kinematyczną mechanizmów o różnym stopniu złożoności. Prowadzący na bieżąco konsultuje poprawność modelowania i prowadzonej analizy kinematycznej. Uwaga: Nakładanie na schemat kinematyczny modelowanego mechanizmu w programie SAM 7.0, schematu konstrukcyjnego w formacie dxf nie jest wymagane. 7) Studenci wykonują sprawozdanie (jedno na zespół dwuosobowy). Sprawozdanie jest sprawdzane i zaliczane przez prowadzącego. Sprawozdanie zawiera: schematy kinematyczne modelowanych mechanizmów, wydruki modelu mechanizmu z programu SAM 7.0 oraz wydruki wybranych (uzgodnionych z prowadzącym charakterystyk kinematycznych). Przykład. Modelowanie mechanizmu zawiasu w programie SAM 7.0. ) Schemat kinematyczny mechanizmu zawiasu. Na schemacie (rys. ) człony i pary kinematyczne oznaczono na fotografii mechanizmu. Rys.. Fotografia mechanizmu zawiasu z naniesionym schemat kinematycznym Mechanizm ma ruchliwość w, co oznacza, że jeden z jego członów jest członem napędzającym. Członem napędzającym możemy wybrać dowolny człon ruchomy mechanizmu. W rozważanym przypadku członem napędzającym jest dźwignia oznaczona nr.

3 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 3 2) Model mechanizmu w programie SAM 7.0. Rys. 2. Model mechanizmu w programie SAM 7.0 z naniesionym schematem konstrukcyjnym (schemat konstrukcyjny w formacie dxf wykonany został w programie AutoCAD) s Rys. 3. Charakterystyka kąta obrotu i prędkości kątowej członu wyjściowego mechanizmu zawiasu w funkcji kąta obrotu członu

4 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 4 Przykład 2. Modelowanie mechanizmu podnośnika samochodowego. ) Schemat kinematyczny mechanizmu podnośnika. Rys.. Schemat kinematyczny podnośnika Rys. 2. Uproszczony schemat kinematyczny mechanizmu podnośnika Mechanizm ma ruchliwość w, co oznacza, że jeden z jego członów jest członem napędzającym. Członem napędzającym możemy wybrać dowolny człon ruchomy mechanizmu. W rozważanym przypadku członem napędzającym jest dźwignia oznaczona nr.

5 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 5 2) Model mechanizmu w programie SAM 7.0. Rys. 3.Model podnośnika w programie SAM 7.0 Rys. 3. Model podnośnika w programie SAM 7.0 z nałożonym schematem konstrukcyjnym w formacie dxf

6 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 6 v 0, 0m / s Rys. 4. Charakterystyki: przemieszczenia i prędkości członu roboczego podnośnika w funkcji przemieszczenia członu napędzającego (napęd mechanizmu zrealizowano przy pomocy funkcji elongation-wydłużenie dla członu )

7 AiR. Podstawy modelowania i syntezy mechanizmów. Ćwiczenie laboratoryjne nr 2 str. 7 Przykład 3. Modelowanie mechanizmu przystankowego w programie SAM SAM 7.0. Rys.. Model mechanizmu korbowego przystankowego, członem napędzającym jest człon Prędkość suwaka 3 Postój suwaka 5 Postój suwaka 6 Rys. 2. Charakterystyki prędkości trzech suwaków mechanizmu (widoczne charakterystyczne fazy postoju suwaków- prędkości bliskie zera)