Mecanisme

Analiza mecanismelor conţine mai multe subcapitole:

1. Analiza structurală; 2. Analiza cinematică ;

3. Analiza cinetostatică; 4. Analiza dinamică

CAP. 1 ANALIZA STRUCTURALĂ:

Mecanismele sunt sisteme mecanice care pot transmite forţe sau mişcare în cadrul unor sisteme tehnice.

Mecanismele pot acţiona fie independent, sau în cadrul unor mecanisme complexe numite maşini.

1. Elemente cinematice (clasificare)

Prin element cinematic se înţelege orice piesă sau subansamblu de piese legate rigid între ele care au o anumită mişcare relativă faţă de alte elemente cinematice.

Clasificarea elementelor cinematice

a) După natura materialului din care este confecţionat pot fi: elemente cinematice

- rigide: bare, arbore, etc;

- elastice: bară de torsiune, arcul;

- flexibile: lanţ, curea, cablu;

- fluide: apă, ulei, cablu;

- electromagnetice: bobine.

b) După felul mişcării pot fi:

- Bază – este elementul cinematic fix sau considerat fix, faţă de care se stabileşte mişcarea celorlalte elemente cinematice. Ex: şasiu, bloc motor. Obs. Indiferent câte elemente fixe are un mecanism se consideră o singură bază.

- Manivela – este elementul cinematic articulat la

bază, care poate efectua cel puţin o rotaţie completă.

- Balansierul – este un element articulat la bază dar care nu poate efectua o rotaţie completă.

- Biela – este elementul cinematic care efectuează o mişcare plan-paralelă.

- Patina – este elementul cinematic care efectuează o mişcare de translaţie alternativă.

- Culisa – este un element cinematic care ghidează mişcarea unui alt element cinematic. Obs. Culisa poate fi oscilantă sau de translaţie.

c) După rolul funcţional pot fi:

- Elemente conducătoare – elemente care primesc mişcarea din exterior (manivela)

- Elemente conduse – elementele care realizează mişcarea cerută

- Elemente intermediare – elementele care fac legătura între elementele conducătoare şi cele conduse

d) După rangul elementelor Obs. Rangul elementelor este nr. de legături pe care le poate stabili un element cinematic.

Pot fi: Monare ;Binare

Ternare ; Polinare

Obs. Elementele cinematice se notează cu cifre arabe, de obicei bazele indiferent câte sunt cu cifra 0.

2. Cuple cinematice (clasificare)

Orice mecanism este compus din mai multe elemente cinematice care vin în contact unele cu altele.

Prin cuplă cinematică se înţelege legătura permanentă şi directă dintre 2 elemente cinematice care permite o mişcare relativă între acestea.

Deoarece cupla cinematică este o legătură  că ea trebuie să anuleze cel puţin o mişcare.

Deoarece cupla cinematică permite o anumită mişcare relativă  că ea poate anula cel mult 5 mişcări.

Clasificarea cuplelor cinematice

a) După criteriul cinematic, cuplele cinematice se împart în clase.

Clasa unei cuple cinematice reprezintă nr. de mişcări anulate.

K = 1 – anulează o mişcare , permite 5

C1=clasa 1 sferă/plan

K = 2

C2 = clasa 2 Sferă-jgheab

Cilindru-plan

K = 3

C3

Patină spaţială (prismă-plan)

simbol

K = 4

C4 cilindru în alt cilindru

simbol

K = 5

C5

Cuplă de rotaţie

Cuplă de translaţie

Cuplă şurub-piuliţă (elicoidală)

Cupla cinematică dintre flancurile a două roţi dinţate este o cuplă de clasa a 4-a

b) După criteriul geometric (după natura zonelor de contact) cuplele cinematice pot fi:

- Cuple superioare (contactul este liniar sau punctiform)

- Cuple inferioare (contactul este după o suprafaţă

Cuplele superioare sunt ireversibile, iar cele inferioare sunt reversibile.

OBS. Pentru stabilirea clasei unei cuple cinematice, unul dintre elementele care formează cupla se blochează şi se studiază mişcările celuilalt element cinematic.

c) Clasificarea constructivă

- Cuple închise, la care contactul se realizează constructiv

- Cuple deschise, la care contactul se realizează datorită greutăţii proprii sau printr-o forţă elastică, ex: camă-tachet

- Cuple cinematice simple (cupla se realizează între 2 elemente cinematice)

- Cuplă cinematică multiplă (contactul se realizează între mai multe elemente cinematice).

Obs ! Dacă într-o cuplă cinematică se întâlnesc „n” elemente cinematice, atunci acolo sunt suprapuse „n-1” cuple cinematice.

Cuplele cinematice se notează cu litere mari de tipar.

d) După criteriul funcţional

Cuplele cinematice pot fi active sau pasive.

Cuple active – în cazul lor variabile sunt coordonatele generalizate ale motorului de antrenare.

Cuple pasive – variabilele sunt funcţie de variabilele cuplelor active.

3. Policuple cinematice pot fi:

-în construcţie paralelă (contactul se realizează între aceleaşi suprafeţe)

-în construcţie serie (contactul se realizează prin intermediul unei alte piese)

-în construcţie mixtă, o combinaţie între cele două.

4. Clasificarea mecanismelor după restricţiile comune:

Prin construcţia lor mecanismele anulează o parte dintre mişcările posibile ţinând cont de nr. restricţiilor comune (familie) mecanismele pot fi de familia 0, 1, 2, 3, 4.

Determinarea familiei se face tabelar.

Astfel gradul de mobilitate se poate determina cu ajutorul relaţiei:

;

5. Transformarea cuplelor cinematice

O cuplă cinematică de o clasă mai mică decât clasa I poate fi transformată într-o cuplă de clasa a 5-a prin introducerea unui nr. de (5-k) elemente cinematice legate între ele printr-un nr de (n-k) cuple cinematice interioare + 2 cuple cinematice exterioare.

Ex. k=3 elemente cinematice

(cupla de cuple cinematice interioare +

clasa 3) + 2 cuple cinematice exterioare