teoria mehanizmÓw i manipulatorÓw
Post on 22-Oct-2021
3 Views
Preview:
TRANSCRIPT
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
Dr inż. Artur Handke
Katedra Inżynierii Biomedycznej, Mechatroniki i Teorii MechanizmówWydział Mechanicznyul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 WrocławBudynek B5 pokój 303 (F)Tel.: 0-71- 320-2710
• PONIEDZIAŁEK 700-900
• ŚRODA 1115-1315, • CZWARTEK 915-1215
• SOBOTA : 630-730
e-mail: artur.handke@pwr.edu.plweb: http://tmm.pwr.wroc.pl
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
Podręczniki:
• 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.
Strona www:
http://tmm.pwr.wroc.pl
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓWW
ykła
d 1
Wyk
ład
2
Wyk
ład
3
Wyk
ład
4
Wyk
ład
5
Wyk
ład
6
Wyk
ład
7
Wyk
ład
10
Wyk
ład
9
Wyk
ład
8
Program SAM (Simulation and Analysis of Mechanisms) ver. 6.1 lub ver. 7.0
ARTAS.NL
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
Układy mechaniczne:
Elementy składowe nie przemieszczają się względem siebie (konstrukcje nośne budowli, mosty, maszty, wsporniki, korpusy ...)
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
Układy kinematyczne:
Elementy składowe przemieszczają się względemsiebie (pojazdy, samoloty, roboty, koparki, ładowarki,zawieszenia, silniki, obrabiarki, mechanizmy ...)
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
Kurs ma nauczyć:
- budowy i działania, projektowania układów kinematycznych ,
- metod analizy kinematycznej i dynamicznej układów kinematycznych,
- budowy i własności wybranych grup układów,
Wiedza istotna dla:
- projektowania, konstruowania i eksploatowania
TEORIA MECHANIZMÓW I MANIPULATORÓW
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.
Łańcuch kinematyczny: Złożenie członów i par kinematycznych
Mechanizm: Łańcuch kinematyczny z przynajmniej jednym członem
nieruchomym bądź przytwierdzonym do układu odniesienia, stworzony aby
umożliwić kontrolowany ruch na wyjściu układu w odpowiedzi na podany ruch
wejściowy.
Maszyna: Kombinacja członów ułożona w sposób umożliwiający
przeciwstawienie się siłom natury w celu wykonania określonej pracy poprzez
zdefiniowany ruch.
Manipulator: Urządzenie do chwytania i kontroli ruchu przedmiotów.
Podstawy analizy strukturalnej układów kinematycznych
PRZEKŁADNIA WALCOWA
CZWOROBOK PRZEGUBOWY PŁASKI
zewnętrze zazębienie wewnętrzne zazębienie
dźwignia –
człon posiadający
tylko pary obrotowe
Przykłady prostych mechanizmów
PRZEKŁADNIA ŚLIMAKOWA
CZWOROBOK PRZEGUBOWY PRZESTRZENNY
ŚLIMACZNICA ŚLIMAK
Przykłady prostych mechanizmów
Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty
Budowa układów kinematycznych Układ rzeczywisty
Budowa układów kinematycznych Schemat kinematyczny
Człon
Połączenie ruchowe
Napęd
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
Korbowód
Koło
zębate
Proste człony
Wahacz
Proste człony
22
ŁącznikKrzywka
Proste człony
Każdy układ mechaniczny może zostać sklasyfikowany
względem stopni swobody, które posiada.
Liczba stopni swobody układu jest równa liczbie niezależnych
parametrów, niezbędnych do jednoznacznego określenia jego
pozycji w czasie.
Stopień swobody jest określany względem
wyznaczonego układu odniesienia.
STOPNIE SWOBODY
Pary kinematyczne
Para kinematyczna
Para kinematyczna to ruchowe połączenie dwóch członów, połączenie dające łączonym członom możliwość wykonywania ruchów względnych.
Pary kinematyczne
Podziały par kinematycznych:
- według rodzaju styku tworzących członów- według stopni swobody ruchu względnego
Pary kinematyczne dzielimy na:
• niższe,
• wyższe,
• mieszane.
Pary kinematyczne – podział według rodzaju styku tworzących członów
Pary kinematyczne – podział według stopni swobody ruchu względnego
Stopnie swobody swobodnego
członu (6 stopni swobody)
Pary kinematyczne dzielimy na klasy według liczby stopni swobody jednego członu względem drugiego członu pary.
Pary:I klasy – jeden stopień swobodyII klasy – dwa stopnie swobodyIII klasy – trzy stopnie swobodyIV klasy – cztery stopnie swobodyV klasy – pięć stopni swobody
Para I klasy - obrotowa Para I klasy - postępowa
Para II klasy - cylindryczna Para III klasy - sferyczna
Pary kinematyczne – podział na klasy
Pary kinematyczne – podział na klasy
Para III klasy - płaszczyznowa
Para IV klasy Para V klasy
Pary kinematyczne płaskie
Stopnie swobody swobodnego
płaskiego członu (3 stopnie swobody)
Klasy par płaskich:
I – jeden stopień swobodyII – dwa stopnie swobody
Pary kinematyczne płaskie – podział na klasy
R
Para I - obrotowa R
T
Para I - postępowa T
Para II - krzywkowa
TR
TR
TR
Para II - zębata
Para II - jarzmowa
c)
Łańcuchem kinematycznym nazywamy szereg członów połączonych ze sobą parami kinematycznymi.
Łańcuchy kinematyczne
b)
d)
e)
Łańcuchy dzielimy na:
- otwarte (a)- zamknięte (b, c, d, e)
- płaskie (a, b, c, d)- przestrzenne (e)
- ruchliwe (a, b, d, e)- nieruchliwe – sztywne (c)
a)
RUCHLIWOŚĆ
Ruch
wejściowy
(napęd)
Ruch wyjściowy
MECHANIZM – CZWOROBOK PRZEGUBOWY
0 – podstawa
1- dźwignia
2- łącznik
3- wahacz
RUCHLIWOŚĆ
W to liczba stopni swobody wszystkich członów względem podstawy
Ruchliwość mechanizmu: W
W>0 - łańcuchy ruchliweW=0 - łańcuchy nieruchliwe
(sztywne)W<0 - łańcuchy nieruchliwe
(przesztywnione)
Struktura mechanizmu:
n- liczba członów
p1 – liczba par I klasy
p2 – liczba par II klasy
p3 – liczba par III klasy
p4 – liczba par IV klasy
p5 – 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
Łańcuchy kinematyczne – ruchliwość W
W= 6(n-1) -5p1 -4p2-3p3 -2p4 -p5
W UKŁADZIE PRZESTRZENNYM (3D)
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
Łańcuchy kinematyczne płaskie – ruchliwość W
W= 3(n-1) -2p1 -p2
W UKŁADZIE PŁASKIM (2D)
n=8
p1=6
p3=3
p2= p4= p5=0
W= 6(n-1) – 5p1 – 4p2 – 3p3 – 2p4 – p5
W= 6(8-1) -5x6 – 3x3 = 3
Łańcuchy kinematyczne – ruchliwość W
2
1
5
3
I
4
I
II
I
III
I
IIIIII
6
7
8
W=3
Układ kinematyczny jest jednobieżny jeżeli liczba członów czynnych (napędów) jest równa
ruchliwości.
Łańcuchy kinematyczne – ruchliwość W
Mechanizmem nazywamy jednobieżny łańcuch kinematyczny zaprojektowany do przekształcanie ruchu jednego lub kilku członów na ruch innych członów.
Łańcuchy kinematyczne – ruchliwość W
21
5
34
I13
II23I12
I15
I54
I34
n = 5 p1 = 5 p2 =1
W= 3(n-1) – 2p1 – p2
W= 3(5-1) – 2x5 - 1 = 1
WR = W – WL + RB
WR - ruchliwość rzeczywista
W - ruchliwość teoretyczna
WL - ruchliwość lokalna
RB - więzy bierne
Interpretacja ruchliwości
n=4 p1=3 p2=1
W = 3(n-1) - 2p1 - p2
W=2
Ruchliwość lokalna WL
1
2
2
2
1
p
p
k
21 1213 ppnWT
1TW 1RW?
Ruchliwość lokalna WL
2
1
3
3
2
1
TW
p
p
kLW
1RW
Ruchliwość lokalna WL
2TW1TW
PORÓWNANIE
Ruchliwość lokalna WL
2
1
3
3
2
1
TW
p
p
k
LW
RUCHLIWOŚĆ LOKALNA CZŁONU 3 –
ROLKA 3 MOŻE SIĘ OBRACAĆ WOKÓŁ WŁASNEJ OSI
1LW 1RW
Ruchliwość lokalna WL
n=4 p1=4 p2=0
WT = 3(n-1) - 2p1 - p2
WT = 1 WL = 0 WR = 1
Ruchliwość lokalna WL
Specyficzna geometria:
BC = linia prosta
Mechanizm może być złożony w 4 konfiguracjach!
n=4 p1=4 p2=0
WT = 3(n-1) - 2p1 - p2
WT = 1 WL = 1 WR = 0
Ruchliwość lokalna WL
Ruchliwość lokalna WL
Ruchliwość lokalna WL
top related