1. MECHANIKA-MECHANIZMUSOK ELŐADÁS (kidolgozta: Szüle Veronika, egy. ts.) 1. Alapfogalmak:

Átírás

1 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM LKLMZOTT MECHNIK TNSZÉK. MECHNIK-MECHNIZMUSOK ELŐDÁS (kidolozta: Szüle Veronika, ey. ts.). lapfoalmak:.. mechanizmus foalmának bevezetése: modern berendezések, épek jelentős részében eyidejűle többféle (például fizikai, kémiai) folyamat is lejátszódik, ahoyan a robbanómotorok, őzépek, villamos épek vay veyi épek esetében tapasztalható. Ezen épek működésekor általában mindi fellépnek mechanikai folyamatok is, amelyek a ép működésének szerves részét képezik. épekben lejátszódó különböző folyamatok, különböző jelleű, eymástól füetlen vizsálatokat iényelnek. zaz szüksées olyan eljárás kiválasztása, amely elkülöníti a ép azon elemeit és tulajdonsáait a többitől, amelyek a mechanikai folyamatokban részt vesznek, annak lefolyását mehatározzák. Ezen elemek és tulajdonsáok összesséét a ép mechanizmusának nevezzük. Íy a mechanizmus foalma: Mechanizmus: ép, berendezés, mechanikai elven működő részeinek eyüttese. Ezen részek alatt a ép valamennyi szilárd, folyékony és lénemű testeit értjük, összes mechanikai tulajdonsáaikkal eyütt. Ey összefüő mechanikai rendszert alkotnak oly módon, hoy a rendszer elemei eymás mozását kényszerkapcsolatokkal befolyásolják. mechanizmus foalom kialakítása Franz Reuleaux (89-95) nevéhez fűződik. Vizsálataink célja, illetve mérnöki cél: olyan épek, berendezések létrehozása (tervezése, leyártása), amelyek előírt mozásokat képesek mevalósítani. Például: jármű, építőép, emelőép (daru), szerszámép. z itt felsorolt épek mindeyike ey funkciót tölt be, amely funkciónak me kell felelnie. Előre mehatározott, az adott funkciónak mefelelő mozások mevalósítása a cél. Mechanizmusok c. tantáry tárya: épek, berendezések mozó alkatrészeinek kinematikai és dinamikai vizsálata, valamint mechanikai szempontok szerinti tervezése. Hasonlóan az eddii mechanika tantáryakhoz, ezen táry keretében sem valósáos szerkezeteket, hanem modelleket vizsálunk. modell mindi valamilyen leeyszerűsítést jelent a valósáos szerkezethez képest... Elnevezések, jelölések: 7

2 Ta: a ép eleme, alkatrésze, szerkezeti eleme. épalkatrészt merev testnek tekintjük, merev testként modellezzük. Ta Merevtest Gépalkatrész Mindi valósáos épalkatrészről beszélünk. taokat számozással különböztetjük me eymástól, és letöbbször rudakkal, (vonalakkal) jelöljük őket. Például:. ábra: -s jelű ta Állvány: az a ta, amelyhez képest a többi alkatrész/ta mozo. z állvány szerepét a mechanizmust alkotó bármely merev test betöltheti, hiszen bármelyik taját rözíthetnénk. Mechanikai értelemben ey ilyen csere csak a vonatkoztatási rendszer meváltoztatását jelenti, hasonlóan a koordináta rendszer cseréjéhez. z állványt a ép működése a letöbb esetben mehatározza, mivel a ép ezen része a környezethez képest (alapozás, kocsiszekrény stb.) általában valóban helytálló. Sraffozással és -val vay -sel jelöljük. Például:. ábra: Állvány Kényszer: a taok/alkatrészek közötti olyan kapcsolat, amely a taok eymáshoz képesti mozását akadályozza. Ezen korlátozásnál lép fel a kényszererő. Nay betűvel, például, B, C jelöljük. 8

3 taok és kényszerek mechanikai tulajdonsáaikkal eyütt alkotják a mechanizmust, vayis a mechanizmus a további vizsálatainkban merev testekből és kényszerekből álló mechanikai rendszer. Kényszererő: a taok kapcsolódásánál az eyik taról a másik tara átadódó erőhatás, azaz az eyik testnek a másik testre yakorolt hatása. Ta szabadsáfoka: azoknak a skaláris koordinátáknak a száma, amelyek a ta helyzetét eyértelműen mehatározzák. Síkbeli eset: Térbeli eset: nyai pont szabadsáfoka: 3 Ta/merev test szabadsáfoka: 3 6. táblázat: Szabadsáfok értelmezése Kényszer szabadsáfoka: azon skaláris koordináták száma, amelyeket a kapcsolat szabadon hay. Jele: s. felső index arra utal, hoy eometriai kényszerről van szó, mí az alsó azt jelöli, hoy melyik kényszerről beszélünk. Tehát az jelű kényszer eometriai szabadsáfokáról van szó. Kényszer kötöttséi foka: azoknak a skaláris koordinátáknak a száma, amelyeket a kapcsolat korlátoz, leköt. Jele:. z kényszer eometriai kötöttséi foka..3. leyakrabban előforduló kényszerek síkbeli esetben: a) Csukló: 3. ábra: Csukló mevalósítása Két testet átfúrunk, és a furatba ey csapot helyezünk. két testnek a csapközéppontjában levő pontja nem tud eymáshoz képest elmozdulni, viszont a két test eymáshoz képest el tud fordulni. 9

4 Csukló yakorlati mevalósításai az alábbiak lehetnek: furat-csap kapcsolat, siklócsapáy kapcsolat, ördülőcsapáy kapcsolat. csukló tehát ezen valósáos szerkezeti elemek modellje. Jele: y 4. ábra: Csukló jelölése x z -s és -s jelű ta közötti kapcsolatot az csukló biztosítja. Ha felveszünk ey koordináta rendszert az -s tahoz kötve, akkor biztos, hoy az -s és -s ta pontjának x és y koordinátája állandó, ami azt jelenti, hoy a kényszer szabadsáfoka lesz. zaz s, ez a ta eymáshoz képest csak szöelfordulásra képes, valamint, a kötöttséi fok, mivel x áll., y áll., szabadon választható. b) Csúszka/vezeték (örős metámasztásnak felel me korábbi Mechanikai tanulmányokat tekintve) y x 5. ábra: Csúszkavezeték

5 z -s jelű tahoz úy kapcsolódik a -s jelű ta, hoy az -s jelű taot átvezetjük a -s jelű taon létrehozott furaton. -s jelű ta az -shez képest csak vízszintesen tud elmozdulni. (Jelenle csak síkbeli esetekkel folalkozunk, azzal nem törődünk, hoy foroni is képes rajta, ami térbeli esetet jelent). Önkényesen kijelölve ey pontot a csúszkavezeték mentén, a következő tapasztalható: az pont eybeesik az -s és -s taokon, de ez a pont eymáshoz képest el tud mozdulni x irányban. x jelentése tehát: az pont -hez képesti elmozdulása x irányban. Ezen jelölés helyett a későbbiekben x használatos. y y áll., áll.. Eyetlen koordináta van, amit a kényszer szabadon hay, a kényszer eometriai szabadsá- foka s, kötöttséi foka. Ezt a kényszert Mechanikában örőnek nevez- tük, eyirányú elmozdulást meenedve. csúszka mechanikai jelölésekkel úy valósítható me, hoy eymáshoz képest két örőt helyezünk el, íy azok meakadályozzák a szöelfordulást is. 6. ábra: Csúszkavezeték mechanikai jelöléssel Csúszkavezeték yakorlati előfordulása a fecskefarok vezeték. 7. ábra: Fecskefarok-vezeték Ezen kialakítás biztosítja azt, hoy a test hosszirányban, azaz a papírra merőlees irányban tud elmozdulást véezni, füőleesen elmozdulni azonban nem képes. Jelölése a továbbiakban:

6 y x 8. ábra: Csúszkavezeték jelölése c) Gördüléses kapcsolat alkatrészek között n t 9. ábra: Gördüléses kapcsolat dott ey sík, amin ey heneres test ördülő mozást véez. Csúszásmentes/tiszta ördülésről abban az esetben beszélünk, ha az -s taon levő pont sebessée az állványon levő pont sebessééhez képest nem változik, azaz zérus. zaz: v v s Gördülésnél az érintkezési helyen milyen súrlódás lép fel, azaz hoyan definiálható a mozásbeli és nyuvásbeli súrlódás? Nyuvásbeli súrlódás: az érintkezési pontban nincs relatív tanenciális elmozdulás. Mozásbeli súrlódás: az érintkezési pontban van relatív érintőirányú elmozdulás. Vajon ördülésnél mi a helyzet, azaz lehet-e ördülés abban az esetben, ha testek között nincs súrlódás? hhoz, hoy ördülés létrejöhessen súrlódásra van szüksé. Tiszta ördülés esetén ez pedi a nyuvásbeli súrlódás. d) Bütykös kapcsolat/bütyök

7 C n t B. ábra: Bütyök dott ey tenely vay csukló, ami körül ey heneres test mozo. Olyan heneres testre ondolunk, amelynek metszete nem körhener, nay része körhener felület, de rendelkezik ey kiemelkedő résszel, amit bütyöknek nevezünk. Ezen bütyökre ey másik alkatrész támaszkodik fel, amelynek uyanakkor van ey olyan külső kapcsolata, amely biztosítja azt, hoy ez az alkatrész csak füőleesen tudjon elmozdulni, az -es jelű pedi foró mozást véez. z -s és -s jelű ta közötti B-vel jelölt kényszert bütyöknek nevezzük. C -csukló, B -bütyök, C-csúszka. mechanikai modell ey vonalból, bütykös tárcsából, és ey csuklóból áll. B és B pontok az érintkezési pontok eometriai részei az -s taon, illetve -s taon. B B B B. ábra: Bütyök mechanikai modellje bütykös kényszer két-szabadsáfokú kényszer, ezért mekülönböztetésül aláhúzással jelöljük. Jele: B. sb 3

8 B ( Kötöttséről ebben az esetben, akkor beszélünk, ha csak a profilra merőleesen nem enedünk me elmozdulást.) 4