Człon (ogniwo) mechanizmu- to oddzielny element składowy o dowolnym kształcie, który wykonuje ruch zgodny z ruchem pozostałych członów. Jednym z podstawowych członów jest baza lub ostoja
Para kinematyczna (węzeł kinematyczny)- to połączenie dwóch członów, wykonujących względem siebie ruch względny. Pary kinematyczne możemy podzielić na pary płaskie i przestrzenne. Ze wzgl. Na rodzaj styku członów pary możemy podzielić na pary niższe i wyższe. Pary niższe posiadają styk członów powierzchniowy, natomiast pry wyższe mają styk członów w postaci linii lub punktu. Ze względu na wykonywany ruch pary dzieli się na postępowe i obrotowe.
Łańcuch kinematyczny- to kilka członów połączonych ze sobą ruchomo.
a) Płaskie i przestrzenne
b) Zamknięte i otwarte
c) Jednobieżne i niejedno bieżne.
Ad a) Łańcuchy płaskie występują wówczas gdy tory wykreślone przez poszczególne człony leżą w jednej płaszczyźnie lub płaszczyznach równoległych. Jeśli ten warunek nie jest spełniony to mamy do czynienia z łańcuchem przestrzennym.
Ad b) Łańcuchy zamknięte to takie w których człony połączone są z innymi członami nie mniej niż dwoma węzłami, a łańcuchy otwarte to takie które zawierają człony tworzące pary tylko z jednym członem.
Ad c) Łańcuchy jednobieżne to takie w których zadanemu położeniu członu czynnego odpowiadają ściśle określone położenia pozostałych członów. Łańcuch niejedno bieżny to taki w których nie można zagwarantować jednoznacznych ruchów względem siebie pozostałych członów. (Nie można przewidzieć jego działania)
Mechanizm- to łańcuch kinematyczny zamknięty lub niezależny zespół ruchowy oparty na ostoi, który wykonuje ruchy względem niej.
Maszyna- to urządzenie lub zespół mechanizmów, które wykonują określoną pracę lub przemieniają energię w inny rodzaj energii.
Ruchliwość- to liczba ograniczeń ruchów (więzów) które nałożone na ruchome człony układu powodują, że układ staje się sztywny. Ruchliwość mechanizmu jest związana z liczbą stopni swobody, jakie posiadają człony układu względem jednego z nich. Rozumiana jest jako liczba pozostałych stopni swobody ruchomych członów układu.
n- liczba ruchomych członów
p-liczba par i-tej klasy przy czym w każdej parze jedne człon odbiera drugiemu(6-1),a w układzie płaskim (3-i) stopni swobody
Ruchliwość może być:
Globalna- gdy dotyczy całego układu
Lokalna- w tym przypadku dany człon mechanizmu może wykonywać ruch przy zablokowaniu pozostałych członów układu(np. krążek na końcu popychacza)
Mechanizm może być sztywny wówczas ruchliwość wynosi W=0
Można wyróżnić ruchliwość:
Zupełną – W=1 czyli wszystkie człony układu wykonują ruchy względem siebie
Jednorodna-jeśli dodatkowo wszystkie ruchome człony dysponują względem podstawy taką samą liczbą stopni swobody
Więzy bierne- to występujące w mechanizmach zwielokrotnienia niektórych więzów powodujące
przesztywnienie układu.
Klasyfikacja mechanizmów:
Mechanizm- łańcuch kinematyczny zamknięty lub niezależny zespół ruchowy oparty na ostoi, który wykonuje określone ruchy względem niej.
Klasyfikacja wg. Assur’a jest jedna z najkorzystniejszych klasyfikacji ze względu na analizy i syntezę mechanizmów.
Zgodnie z opracowaniem I.I.Artobolewskiego mechanizmy dzieli się na rodziny, a kryterium takiego podziału to liczba więzów nałożonych na człony. Jest 6 rodzin (0-5) Rodzina 0 reprezentuje mechanizmy przestrzenne, które posiadają 6stopni swobody. Mech. Płaskie najczęściej używane w praktyce należą do rodziny 3 i 2. Mechanizmy w ramach rodziny dzieli się na klasy. Najprostsza jest grupa, którą tworzy łańcuch kinematyczny. Grupę można scharakteryzować dzięki liczbie członów w połączeniu z podstawą. W grupie można wyróżnić klasy i rzędy. Rząd grupy charakteryzują półpary, które w połączeniu z podstawą zmieniają ją w układ sztywny.
Mechanizmy z parami niższymi to takie, w których człony są połączone wyłącznie parami niższymi . Są stosowane przy dużych obciążeniach. Przykładami mechanizmów z parami niższymi są mechanizmy dźwigniowe.
Mechanizmy z parami wyższymi Określenie to odnosimy do mechanizmów, w których, oprócz innych, występują pary wyższe (o styku liniowym lub punktowym). Przykłady:
Mechanizmy z takimi parami nie są zalecane do stosowania przy dużych obciążeniach (naciski jednostkowe, zużycie, ...) wyróżniają sie jednak ciekawymi walorami kinematycznymi.
Do najbardziej znanych i stos. w technice odmian mech. z parami wyż. należą: krzywkowe, zębate.
Kinematyka – dotyczy ruchów mechanizmów przy założeniu że
człony mechanizmów są sztywne i nie uwzględnia się wpływu ich
mas ani działających sił. Przedmiotem rozważań są więc:
-Człony mechanizmów i ich położenie,
-trajektorie punktów
-prędkości i przyspieszenia liniowe i kątowe
Ruch złożony płaski – jest to wynik ruchu postępowego i obrotowego jednocześnie. Prędkość w ruchu złożonym możemy przedstawić jako: (wektorowy zapis)
-VB=VA+VBA
-Przy czym wektor prędkości VBA jest prędkością względną punktu B względem A. Przy czym wektor VBA=-VAB reprezentuje tu prędkość względna VBA ma kierunek prostopadły do promienia BA i pozostaje z prędkością kątową tego członu w relacji.
-Przyspieszenie w ruchu złożonym można przedstawić jako:
Przyspieszenie w ruchu złożonym można przedstawić jako:
aB=aA+aBA
W którym to równaniu:
aBA = aBAn + aBAt
składowa normalna i styczna przyspieszenia wzgl:
aBAn = ωBA2 * BA
aBAt = εBA * BA
t lub τ jako przyprostokątne styczne
Metody graficzne:
metoda toru ocechowanego
metoda planów V i a
metoda wykresów kinematycznych
Metody analityczne:
Metoda wektorowa,
Metoda klasyczna,
Metoda macierzowa,
Metoda numeryczna
Metoda toru ocechowanego Polega na ocechowaniu odcinka drogi pokazanym na rysunku niżej. Na danej trajektorii ki należącej do członu mechanizmu szukamy prędkości i przyspieszenia punktu K. Tor ocechowano tak, że przemieszczenia po jego fragmentach p,q odpowiadają przedziałom czasowym deltaT.
p,q-odcinki
Wyznaczanie pr. i przys. metodą ocechowanego toru
Mechanizmy krzywkowe – składa się z krzywki (spełniającej rolę członu czynnego) która współpracuje bezpośrednio (lub pośrednio-człon pośredniczący np. w postaci krążka) z członem biernym zwanym popychaczem.
Mechanizmy krzywkowe można spotkać przede wszystkim w układach rozrządu i regulacji automatów i półautomatów. Przekształcenie dowolnego ruchu członu czynnego na dowolny ruch członu biernego umożliwia spełnienie różnorakich funkcji tych mechanizmów.
Krzywki:
O ruchu: -obrotowym
-postępowym
-płaskim
-nieruchome
Wg liczby cykli: - pojedyncze
- wielokrotne
Popychacze:
O ruchu: - obrotowym
- nieruchome
- postępowym
-płaskim
Zakończone: - ostrzem
- członem pośredniczącym
- talerzykiem
- krążkiem
Zastosowanie:
W procesie sterowania, np. w układzie rozrządu
W obrabiarkach- napędy suportów
Maszynach włókienniczych
Co to jest przekładnia i dokonać podziału wg wzajemnego usytuowania osi wałów
Do zmiany i przeniesienia ruchu z jednego wału na drugi stosuje się mechanizmy złożone z kół zębatych które noszą nazwę przekładni. Przekładnie można podzielić ze względu na wzajemne usytuowanie osi walów na:
- walcowe, osie kół zębatych są równoległe
- stożkowe, osie kół zębatych przecinają się
- śrubowe, osie kół zębatych są zwichrowane
- ślimakowe, osie kół zębatych SA zwichrowane i prostopadłe
Koła zębate walcowe i stożkowe mogą być o zazębieniu zewnętrznym ( „-„) i wewnętrznym ( „+”)
Następnie przekładnie można podzielić na:
- stałe, osie kół są nieruchome
- obiegowe, osie kół wykonują ruch obrotowy wokół osi innych kół
Przekładnie stałe występują powszechnie w licznych i różnych odmianach w budowie maszyn.
Można wyróżnić przekładnie jedno i wielostopniowe. Jednym z istotnych parametrów opisujących parę przekładni jest przełożenie, które możemy wyrazić jako stosunek prędkości Katowych rozpatrywanych dwóch kół zębatych.
R- promienie kół podziałowych 1i2
Z – liczba zębów kół 1i2
ω- prędkość kątowa
Dynamika to dział mechaniki, w którym rozpatruje się związki pomiędzy parami kinematycznymi (przemieszczeniem, V, a) opisami członów i działaniem sił. Posługując się takimi związkami można rozwiązać 2 podstawowe grupy zagadnień:
a) Wyznaczanie sił wymuszających, określone prawo ruchu mechanizmów,
b) Określone prawa ruchu mechanizmów przy zadanym stanie jego obciążenia.
Siły wyst. w dynamice:
a)Czynne (napedowe),
b)Bierne (oporowe),
-Użyteczne (związane są z wykonywaniem danej pracy)
-Szkodliwe (zw. Z dod pracą potrzebną na ich pokonanie np. tarcie)
Ad. a) Czynne- charakteryzują się tym, że podtrzymują ruch sił mechanicznych i ich wektory tworzą z wektorami prędkości pkt. Przyłożenia sił kąty ostre.
Oporowe- przeciwstawiają się ruchom i tworzą z odpowiednimi wektorami prędkości kąty rozwarte, wśród nich należy rozróżnić tzw. Opory użyteczne, czyli te w których pokonywanie jest związane z
wykorzystaniem pracy celowej i użytecznej oraz
opory szkodliwe do których należy zaliczyć przede wszystkim siły tarcia w parach kinematycznych, opory ośrodka itd.
W dalszej kolejności siły obciążające kolejne człony można podzielić na:
+Zewnętrzne, w których źródło leży poza rozpatrywanym członem,
+Wewnętrzne siły wyst. między członami mechanizmów lub rozpatrywanymi części mechanizmów.
Odmienną naturę natomiast mają siły bezwładności. 1 z metod wyznaczania sił bezwładności polega na uprzednim zastąpieniu ogniw o masie m kilkoma skupionymi masami m i wyznaczaniu sił bezwładności tych skupionych mas zastępczych (met. Mas zastępczych)