PODSTAWY PROJEKTOWANIA UKŁADÓW KINEMATYCZNYCH

Dr inż. Sławomir Wudarczyk

Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn i Układów MechatronicznychZespół Mechatroniki i Mechanizmówul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 WrocławBudynek B5, p. 303Tel.: 71 320-27-10

e-mail: slawomir.wudarczyk@pwr.edu.pl

web: http://tmm.pwr.edu.pl

• Miller S.: Teoria maszyn i mechanizmów. Analiza układów mechanicznych.Oficyna wydawnicza PWr. Wrocław 1996.

• Gronowicz A. i inni: Teoria maszyn i mechanizmów. Zestaw problemów analizy i projektowania. Oficyna Wydawnicza PWr. Wrocław 1999.

• Gronowicz A.: Podstawy analizy układów kinematycznych. Oficyna Wydawnicza PWr., Wrocław 2003.

============================================================

• Miller S.: Układy kinematyczne. Podstawy projektowania. WNT 1987 • Miller S.: Teoria mechanizmów i maszyn. Synteza układów kinematycznych.

Wrocław 1977 • Bałchanowski J., Twaróg W.: Metoda syntezy strukturalnej mechanizmów

równoległych. TMM. Wydawnictwo ATH Bielsko-Biała 2008, str. 377-384. • Bałchanowski J., Twaróg W.: Synteza strukturalna przestrzennych

mechanizmów równoległych. TMM. Wydawnictwo ATH Bielsko-Biała 2008, str. 385-392.

BIBLIOGRAFIA

OPROGRAMOWANIE

Program SAM (Simulation and Analysis of Mechanisms)

SAM Version : 7.0

License : STUDENT

Level : PROFESSIONAL

Valid until : 01-10-2020

Name or Company :

Wroclaw University of Technology (Student)

Activation key :

sp01011020f616edef4eb470

Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty

Budowa układów kinematycznych Elementy budowy

Struktura układów kinematycznych człony

Człon to element układu kinematycznego, który wchodzi w połączenia ruchowe z innymi członami.

Podział funkcjonalny członów:

• człony czynne (napędowe) – 2• człony bierne (napędzane) – 1• człony pośredniczące – 3• człon nieruchomy (podstawa ) - 0

Struktura mechanizmu płaskiego:

n- liczba członów

p1 – liczba par I klasy

p2 – 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

Struktura układów kinematycznych Łańcuchy kinematyczne płaskie – ruchliwość W

W= 3(n-1) – 2p1 – p2

W= 6(n-1) – 5p1 – 4p2 – 3p3 – 2p4 – p5

W= 3(n-1) – 2p1 – p2

WR = W –WL +RB

WR - ruchliwość rzeczywistaW - ruchliwość teoretycznaWL- ruchliwość lokalnaRB - więzy bierne

Struktura układów kinematycznych Interpretacja ruchliwości

n=8 p1=6p3=3p2= p4= p5=0

W= 6(n-1) – 5p1 – 4p2 – 3p3 – 2p4 – p5

W=3

Struktura układów kinematycznych Łańcuchy kinematyczne – ruchliwość W

W=3

Układ kinematyczny jest jednobieżny jeżeli liczba członów czynnych (napędów) jest równa

ruchliwości.

Struktura układów kinematycznych Łańcuchy kinematyczne – ruchliwość W

Mechanizmem nazywamy jednobieżny łańcuch kinematyczny zaprojektowany do przekształcanie ruchu jednego lub kilku członów na ruch innych członów.

Struktura układów kinematycznych Ruchliwość lokalna WL

WR=2

WL=0

W=2

WR=W-WL

WL=1

k=4 p1=3 p2=1W = 3(n-1) - 2p1 - p2

W=2

WL

Struktura układów kinematycznych Ruchliwość lokalna WL

Struktura układów kinematycznych Więzy bierne

Struktura układów kinematycznych Więzy bierne

n=2 p1=2p2=p3=p4=p5=0W= - 4

W= 6(n-1) – 5p1 – 4p2 – 3p3 – 2p4 – p5

n=2 p1=1p2=p3=p4=p5=0W= 1

Struktura układów kinematycznych Więzy bierne

WR = W – WL +RB

1 = 1 – 0 + 0

Założenia:n=2 WR= 1WL=0RB=0W=1

? ?

1= 6(n-1) – 5p1 – 4p2 – 3p3 – 2p4 – p5

p1= ?p2= ?p3= ?p4= ?p5= ?

W= 6(n-1) – 5p1 – 4p2 – 3p3 – 2p4 – p5

5p1 + 4p2 + 3p3 + 2p4 + p5 = 5

Struktura układów kinematycznych Więzy bierne

? ?5p1 + 4p2 + 3p3 + 2p4 + p5 = 5

p1 p2 p3 p4 p5

1. 1 0 0 0 0

2. 0 1 0 0 1

3. 0 0 1 1 0

…… … … …. …

III IV

Sposoby zapisu struktury

Sposoby zapisu struktury

Zapis postaci par kinematycznych:

Sposoby zapisu struktury

Schematy mechanizmu jarzmowo-krzywkowego: a) kinematyczny, b) strukturalny

Przykłady wzorów chemicznych – metylocykloheksan: 1 – prosty wzór sumaryczny, 2 –rozwinięty wzór sumaryczny, 3 – szkieletowy, płaski wzór strukturalny, 4 – szkieletowy, przestrzenny wzór strukturalny, 5 – pełny wzór strukturalny

Sposoby zapisu struktury

FORMY ZAPISU UKŁADÓW KINEMATYCZNYCH

5

4

3

2

1

01001

10101

01010

00101

11010

54321

M

K1

K2

Kz

Synteza strukturalnamechanizmów

Etapy syntezy mechanizmów:

Założenia: Rozwiązania (dobór struktury):

Skąd rozwiązania:- pomysły, naśladownictwo,- intuicja ...Czy metody:

synteza strukturalna

Cele Syntezy Strukturalnej

1. Generowanie rozwiązań strukturalnych mechanizmów

2. Budowanie katalogów wszystkich teoretycznie możliwych rozwiązań

3. Szukanie rozwiązań optymalnych strukturalnie

Metody Syntezy Strukturalnej

- metody elementarne,

- metody transformacji struktury (np. metoda inwersji),

- metody ogólne (np. metoda łańcucha pośredniczącego).

Metody elementarne

Zestawienie wszystkich sposobów mocowania

siłownika

Obudowa górnicza – dobór elementów podporowych

Zestawienie wszystkich sposobów mocowania

siłownika

Metody transformacji struktury

Metoda inwersjiMetoda ta umożliwia wykorzystanie jakiegokolwiek znanego

już rozwiązania do tworzenia zbioru innych rozwiązań o tej samej liczbie członów i par.

Przykład zastosowania metody do syntezy ładowarki

Przykład zastosowania metody do syntezy ładowarki

Rozwiązania mechanizmów uzyskane metodą inwersji