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.
Napędy Połączenia ruchowe Człony
Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty
Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty
Budowa układów kinematycznych Schemat kinematyczny
Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty
Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty
Budowa układów kinematycznych Schemat kinematyczny
Przykłady
Przykłady
Przykłady
Przykłady
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
Człony podział ze względu na stan skupienia
Człony podział ze względu na węzłowość
Człony schematyzacja
18
19
20
21
Pary kinematyczne Para kinematyczna
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
Pary kinematyczne podział według rodzaju styku tworzących członów Pary kinematyczne dzielimy na: niższe, wyższe, mieszane.
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
Pary kinematyczne podział na klasy Para I klasy - obrotowa Para I klasy - postępowa Para II klasy - cylindryczna Para III klasy - sferyczna
Pary kinematyczne podział na klasy Para I klasy - postępowa Para III klasy - płaszczyznowa Para IV klasy Para V klasy
Pary kinematyczne płaskie Klasy par płaskich: I jeden stopień swobody II dwa stopnie swobody Stopnie swobody swobodnego płaskiego członu (3 stopnie swobody)
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
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)
Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W W=1 W=2 W>0 - łańcuchy ruchliwe W=0 - łańcuchy nieruchliwe (sztywne) W<0 - łańcuchy nieruchliwe (przesztywnione)
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
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
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
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.
Łańcuchy kinematyczne ruchliwość W 1 5 I 54 I 34 I 15 3 4 II 23 I I 13 12 2 n = 5 p 1 = 5 p 2 =1 W= 3(n-1) 2p 1 p 2 W= 3(5-1) 2x5-1 = 1
Interpretacja ruchliwości W R = W W L + R B W R - ruchliwość rzeczywista W - ruchliwość teoretyczna W L - ruchliwość lokalna R B - więzy bierne
Ruchliwość lokalna W L n=4 p 1 =3 p 2 =1 W = 3(n-1) - 2p 1 - p 2 W=2
Ruchliwość lokalna W L W=2 W R =2 W R =W-W L W R =1 W L =0 W L =1
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
Ruchliwość lokalna W L
Więzy bierne