STRUKTURNA ANALIZA Teorija - PowerPoint Presentation

Slide1

STRUKTURNA ANALIZA

Slide2

Teorija mašina i mehanizama

Teorija mašina i mehanizama je oblast koja proučava geometriju (dimenzije i oblik) kao i kretanje delova mašina i sile koje ta kretanja izazivaju.

Obuhvata sintezu i analizu.

Sinteza predstavlja proces projektovanja mehanizma, tako da taj mehanizam ispununjava zadati zadatak uz zadovoljavanje kinematičkih i dinamičkih ograničenja.

Analiza predstavlja proces proučavanja dinamičkog ponašanja konkretnog mehanizma u cilju provere njegove pogodnosti za ispunjavanje zadatka

.

Slide3

Članovi i kinematski parovi

Član mehanizma je kruto telo vezano sa dve ili više veza za druga kruta tela

.

Članovi se svrstavaju u a) binarne (dve veze), b) tercijarne (3 veze), c) kvaternarne (četiri veze) itd.

Kinematski par se sastoji iz dva člana čije je međusobno relativno kretanje definisano vezom između njih.

Slide4

Klasifikacija kinematskih parova

Na osnovu broja stepeni slobode (SS), kinematski parovi se dele u sledeće grupe:

Parovi sa jednim SS

:

Postoji samo jedno relativno kretanje izmedju članova. (a – klizna veza, veza prizmatičnim zglobom, b – zglobna veza, veza rotacionim zglobom)

Parovi sa dva SS: Oba člana mogu da vrše i rotaciju i translaciju.Parovi sa tri SS: Koriste se samo u prostornim mehanizmima. Na primer, kinematski par spojen sfernim zglobom će imati tri stepena slobode jer sferni zglob dozvoljava rotaciju oko sve tri ose prostornog koordinatnog sistema.

slider

guide

Slide5

Veza

i

- tog reda dozvoljava

i

elementarnih kretanja

K

inemati

č

ki

par

sa takvom vezom

ima

i

stepeni slobode kretanja.

i

= 1

Veze

prvog

reda

Slide6

Veze

drugog

reda

Kin. parovi sa 2 SS

Veze

prvog

reda

Kin. parovi sa 1 SS

Veze

četvrtog

reda

Kin. parovi sa 4 SS

Veze

trećeg

reda

Kin. parovi sa 1 SS

Vez

a

petog

reda

Kin. par sa 5 SS

i

= 1

i

=

2

i

=

3

i = 4

i

=

5

Slide7

Klasifikacija kinematskih parova

Na osnovu načina izvedbe kontakta između članova, parovi se dele na:

Parovi višeg reda

:

To su veze gde je kontakt u tački ili po liniji. Parovi sa više od jednog stepena slobode su obično parovi višeg reda

. (Kontakt između članova je po liniji nastaloj kontaktom ravni i cilindrične površine.) Parovi nižeg reda: To su veze gde je kontakt po površini. (Relativno kretanje se prenosi preko površinskog kontakta a) dve ravne površine u slučaju prizmatičnog zgloba, b) i preko dve cilindrične površine u slučaju rotacionog zgloba.)

Slide8

Kinematski lanac, mehanizam, mašina

Kinematski lanac se sastoji iz međusobno povezanih kinematskih parova.

Mehanizam se definiše kao kinematski lanac gde je jedan član kruto vezan za referentni nepokretni element (osnova, postolje itd.) i kao rezultat ulaznog kretanja, dobija se kontorlisano izlazno kretanje.

Kinematska šema predstavlja pojednostavljenu skicu mehanizma. Koristi se u cilju kinematske analize.

Slide9

Stvarni izgled mehanizma

Slide10

Šematski

prikaz

mehanizma

Slide11

Šematski

prikaz

mehanizma

Slide12

Šematski

prikaz

mehanizma

Slide13

A

B

O

2

2 - ulazni

član

3 -

član

4

-

izlazni član

1

-

nepokretni član

O

2

-

zglobna veza izmedju 1 i 2

A

-

zglobna veza izmedju 2 i 3

B

-

zglobna veza izmedju 3 i 4

-

klizna veza izmedju 4 i 1

Kinematička šema

mehanizma

Šematski

prikaz

mehanizma

Slide14

Kinematski lanac, mehanizam, mašina

Motor sa unutrašnjih sagorevanjem – Klipni mehanizam

Mašina je skup mehanizama spojenih u cilju prenosa opterećenja i vršenja rada – prenosa snage i kretanja.

Slide15

Kretanje članova

Na osnovu geometije kretanja, postoje dve grupe mehanizama

:

Ravanski mehanizmi

:

Svi članovi mehanizma se kreću u jednoj istoj ravni, ili u nekoliko međusobon paralelnih. Kretanje članova može biti translatorno, rotaciono ili kombinovano (ravansko). (U slučaju klipnog mehanizma, klip se kreće translatorno, kolenasto vratilo rotira a klipnjača vrši kombinaciju ta dva kretanje – kreće se ravanski.)

Prostorni mehanizam: Kretanje se obavlja u prostoru.

Slide16

Broj

nezavisnih

parametara

(koordinata) koje

se moraju zadati

da bi kretanje mehanizma

(

sistema

tela

)

bilo

odredjeno.Broj članova mehanizma kojima se mora zadati pogon, da bi njegovo kretanje bilo potpuno definisano

.Broj stepeni slobode (SS) mehanizma zavisi od broja članova i broja i vrste veza.

Broj stepeni slobode mehanizma

Slide17

Član koji se kreće u ravni ima 3 stepena slobode. Dakle, dva člana će imati 6 stepeni slobode, a sistem od N slobodnih članova (nisu međusobno povezani) će imati 3N stepeni slobode.

Ako se dva člana povežu vezom, jedan ili više stepeni slobode će biti oduzeti od sistema, u zavisnosti od vrste veze.

Takođe, kada se član kruto veže za nepokretnu osnovu, on ostaje nepokretan i sva tri stepena slobode mu se oduzimaju. Pošto je u definiciji mehanizma naglašeno da je jedan član kruto vezan za osnovu, sledi da svi mehanizmi imaju barem jedan član sa nula stepeni slobode.

Broj stepeni slobode mehanizma

Slide18

Broj stepeni slobode mehanizma

S

– stepen slobode kretanja

n

– broj članova mehanizma

P

i

– broj veza i-tog reda

Slide19

Broj stepeni slobode mehanizma

N =

4

P1 =

4

S = 3 x (

4

- 1) – 2 x

4

= 1

S

– stepen slobode kretanja

n

– broj članova mehanizma

P

1

– broj veza prvog reda

(broj kinematičkih parova sa 1 stepenom slobode)

P

2

– broj veza drugog reda

(broj kinematičkih parova sa 2 stepena slobode)

Slide20

Broj stepeni slobode mehanizma

1. Nepokretni mehanizmi (

St

rukture)

2. Mehanizmi sa jednim SS – Ako mehanizam ima samo jedan stepen slobode, kretanje svih članova mehanizma može se odrediti ako je poznato kretanje jednog od članova.

Dakle, potrebno je definisati kretanje samo jednog člana da bi se moglo upravljati izlaznim kretanjem

.

Klipni mehanizam

N =

3

P1 =

3

S = 3 x (

3

- 1) – 2 x

3

= 0

N =

4

P1 =

4

S = 3 x (

4

- 1) – 2 x

4

= 1

1

111

Slide21

Broj stepeni slobode mehanizma

(a)

Withworth

-ov brzopovratni mehanizam

(

b) Withworth-ov brzopovratni mehanizam gde je jedan član uklonjen i gde su kinematski parovi 4-5 i 5-6 zamenjeni jednim kin

ematskim parom sa dva SS 3’-5’.’

N =

6

P1 =

7

S = 3 x (

6

- 1) – 2 x

7

= 1

N =

5

P1 =

5

P2 =

1

S = 3 x (

5

- 1) – 2 x

5

– 1 x

1 = 1’’’’

1

1

1

1’

1’

1’

Slide22

Broj stepeni slobode mehanizma

3. Mehanizmi sa više od jednog SS – Da bi se moglo upravljati izlaznim kretanjem, mora se zadati broj ulaznih kretanja (definisati kretanje broja članova) jednak broju stepeni slobode mehanizma.

Pošto prikazani mehanizam ima dva SS, potrebno je definisati kretanje dva člana, na primer članova 2 i 7, da bi se moglo odrediti kretanje ostalih članova.

N =

7

P1 =

8

S = 3 x (

7

- 1) – 2 x

8

= 2

1

1

Slide23

Kinematske inverzije

Kinematske inverzije su različiti mehanizmi dobijeni

fiksiranjem

razli

čitih članova u istom kinematskom lancu. Dakle, mehanizam ima broj mogućih inverzija jednak broju članova.Klipni mehanizam ima četiri moguće kinematske inverzije: b, c, d, e

Slide24

Kinematske inverzije

Inverzija

1 (Fig. b)

kao neporketnu osnovu koristi član 1, što dozvoljava klizaču prosto translatorno kretanje. Koristi se u sklopu motora sa unutrašnjim sagorevanjem.

KLIPNI MEHANIZAM

U inverziji 2 (c)

član 2 je nepokretan i klizač vrši ravansko kretanje. Koristi se u mašinama rendisaljkama. KULISNI MEHANIZAM

Slide25

Kinematske inverzije

U inverziji 3

(

d

)

član 3 je nepokretan, što omogućava oscilatorno kretanje klizača. MEHANIZAM SA OSCILIRAJUĆIM KLIZAČEMU inverziji 4 (e)

član 4 (klizač) je nepokretan. Ova inverzija se koristi u ručno pogonjenim mehanizmima, na primer u ručnim pumpama za vodu.

Slide26

Kriterijum Grashof-a (Grashof criterion)kinematičke inverzije zglobnog četvorougla

Ovaj kriterijum predviđa kinematsko ponašanje inverzija zglobnog četvorougla na osnovu dimenzija članova.

Kriterijum Grashof-a kaže da da bi barem jedan član zglobnog četvorougla mogao da napravi punu rotaciju, zbir dužina najdužeg i najkraćeg člana mora biti manji ili jednak od sume dužina ostalih članova ( ):

Slide27

Inverzija

šetalica - krivaja

Krivaja – član a, može da napravi punu rotaciju.

Šetalica – član b, vrši rotaciono oscilatorno kretanje.

Kriterijum Grashof-a (Grashof criterion)

kinematičke inverzije zglobnog četvorougla

Slide28

Inverzija sa dvostrukom krivajom

članovi c i d vrše punu rotaciju

Inverzija sa dvosturkom šetalicom

članovi c i d vrše oscilatorno kretanje,

Član a vrši ravno kretanje u okviru kog može da

izvrši rotaciju od 360 stepeni (punu rotaciju).

Kriterijum Grashof-a (Grashof criterion)

kinematičke inverzije zglobnog četvorougla

Slide29

Sve inverzije zglobnog četvorougla koji ne ispunjava kriterijum Grashof-a predstavljaju inverzije sa dvostrukom šetalicom.

Kriterijum Grashof-a (Grashof criterion)

kinematičke inverzije zglobnog četvorougla