Mekanizma Teknii Drt Uzuvlu Dzlemsel Mekanizmalar DR R

Mekanizma Tekniği Dört Uzuvlu Düzlemsel Mekanizmalar DR. ÖĞR. ÜYESİ NURDAN BİLGİN KAYNAKLAR: 1. MEKANIZMA TEKNIĞI, PROF. DR. ERES SÖYLEMEZ 2. MAKINA TEORISI, PROF. DR. ÖZGÜR TURHAN

Mekanizma Tasarımına Giriş Resimler Google Taraması Sonucu Elde Edilmiştir. Çizimlerin Leonorda Vinci’ye ait olduğu söylenmektedir.

Mekanizma Tasarımına Giriş Mekanizma tasarımı makine tasarımının temeli ve konuya hakimiyet yanında birikim deneyim ve yaratıcılıkta gerektiren zorlu bir iştir. Herhangi bir mekanizmanın tasarımında I. Mekanizmanın türüne karar vermek II. Mekanizmayı istenilen hareket ve kısıtlar uyarınca boyutlandırmak III. Aynı problemin olası farklı çözümleri arasında optimizasyon yapmak

Mekanizmanın Türüne Karar Vermek

Mekanizmanın Türüne Karar Vermek

Mekanizmayı istenilen hareket ve kısıtlar uyarınca boyutlandırmak Tür seçimi yapılıp kinematik diyagramı ortaya çıkmış olsa da bir mekanizmanın istenilen hareket özelliklerine sahip olması ancak kinematik bakımdan önem taşıyan boyutlarının bu amaca uygun olarak seçilmesiyle mümkündür. Bu anlamdaki boyutlandırma bir ters kinematik problemi olup mekanizma tasarımının bilimsel esaslara dayalı olan adımını oluşturur. Farklı mekanizma türlerinin her biri için ayrı, türlerin kendi kinematikleri zemininde çeşitli boyutlandırma problemleri tanımlanıp çözümleri verilebilir. Mafsallı mekanizmalar için tanımlı boyutlandırma problemleri, kinematik hedefleri bakımından, üç ana sınıf altında düşünülebilmektedir. Bunlar fonksiyon, yörünge ve hareket üretimi problemleridir.

Aynı problemin olası farklı çözümleri arasında optimizasyon yapmak Bazen bir mekanizma boyutlandırma probleminin birden çok çözümü bulunur. Bunlar arasından belli bir ölçüte göre en iyi olanının bulunması, bir optimizasyon problemi çözülmesini gerektirir. Bazen de boyutlandırma probleminin olası çözümlerinden hiçbirinin uygulanabilir olmadığı görülür. Bu durumda da tasarımın tür seçimi adımına geri dönülüp yeni bir tür ile hesapların yinelenmesi gerekir. Kısacası, mekanizma tasarımı, tür seçimi ile boyutlandırma arasında gidip gelmelerle sürdürülen ve optimizasyon fikrince kontrol edilen iteratif bir süreçtir.

Dört Uzuvlu Mekanizma Tasarımına Giriş Bu derste kinematik analizde konum, hız ve ivme analizini yapmayı öğrendiğimiz dört uzuvlu mekanizmaların tasarımına giriş yapacağız. Dört uzuvlu mekanizmalar en yaygın kullanılan mekanizmalardır; ü Bir çok makinada ya direkt dört uzuvlu mekanizmalar ya da ü Dört uzuvlu mekanizmaların bileşimi şeklinde mekanizmalar kullanılır.

Dört uzuvlu mekanizmaları bulundurdukları mafsal tiplerine ve dizilişlerine göre şekildeki gibi sınıflandırabiliriz. q. Dört Çubuk Mekanizması q. Krank Biyel Mekanizması q. Salınan Blok Mekanizması

Dört Çubuk Mekanizması kullanım amacına bağlı olarak üç farklı şekilde tasarlanabilir. q. Fonksiyon üretimi yoluyla sentezi, q. Yörünge üretimi yoluyla sentez q. Hareket üretimi yoluyla sentez

Fonksiyon Üretimi Yoluyla Sentez

Yörünge üretimi yoluyla sentez biyel uzvu üzerinde bulunan bir nokta (biyel noktası) sabit uzuv üzerinde bir eğri çizecektir. Bu eğriye biyel eğrisi denir. Uygun uzuv boyutları ve biyel noktası seçimi ile biyel eğrisi belirli bir aralıkda bir doğruya, bir daireye veya başka bir eğriye benzeştirilebilir. Bu tür problemlere yörünge sentezi denmektedir. Örneğin şekilde film sürme mekanizmasında bir kısmı bir doğru ile benzeşen D şeklinde bir eğri oluşturulmaktadır.

Hareket üretimi yoluyla sentez Biyel uzvunun birbirini takip eden farklı konumları mekanizmadan istenilen hareket olabilir, Bu tür problemlere hareket üretimi problemi denmektedir. Örneğin, şekilde bir dört-çubuk mekanizması olan damperli kamyonda damper ağırlık merkezinin yükü boşaltması (damperin dönmesi) ve boşaltırken ağırlık merkezinin eğik bir doğru üzerinde olması istenmektedir. Yani biyelden beklenilen damperin farklı hareketleri için, kırmızı yeşil ve sarı ile gösterilen konumlarda bulunmasıdır.

Dört Çubuk Mekanizması ile Fonksiyon Üretilmesi: Freudenstein Yöntemi

Konum Eşleştirmesi MEKANIZMA ÖLÇEK

Konum Eşleştirmesi

Konum Eşleştirmesi

Konum Eşleştirmesi

Örnek:

Örnek

Örnek

Grasshof Teoremi: Bir mekanizmanın tipi uzuv boyutları ile değişmez ancak hareket özellikleri doğal olarak uzuv boyutlarına bağlıdır. Bir dört-çubuk mekanizmasında hareket özellikleri uzuv boyutlarının birbirlerine göre oranı ile belirlenecektir. Sabit uzva döner mafsal ile bağlı uzuvlar iki değişik hareket yapabilir: i) Uzuv, sabit uzva göre tam bir dönme yapıyorsa, uzva kol (krank) denilir ii) Uzuv tam tur dönmüyor sadece belirli bir açısal aralıkta salınım yapıyorsa, bu tip uzva sarkaç denilir.

Grasshof Teoremi: Sabit uzva bağlı kolların krank veya sarkaç olmasına göre hareket açısından üç değişik dört-çubuk mekanizması oluşacaktır: 1. Sabit uzva bağlı iki uzuvda tam bir dönme yapabilir ("çift-krank " veya "çift-kol" ) 2. Sabit uzva bağlı iki uzuvda sadece salınım yapabilir ("çift-sarkaç" ) 3. Sabit uzva bağlı uzuvlardan birisi tam bir dönme yaparken, diğeri sadece salınım yapabilir ("kol-sarkaç" )

Grasshof Teoremi:

q Eğer en kısa uzva komşu uzuvlardan birisi sabit ise, en kısa uzuv krank olmak üzere iki değişik kol sarkaç mekanizması elde edilir. q Eğer en kısa uzuv sabit ise, dört-çubuk mekanizması çift kranktır. q Eğer en kısa uzvun karşısındaki uzuv sabit ise, dört-çubuk mekanizması çift sarkaçtır.

Bu durumda hangi uzuv sabit olursa olsun sadece değişik salınım açıları olan çift sarkaç mekanizmaları elde edilecektir.

Eğer l + s = p + q ise, (1) de açıklanmış olan üç değişik dört-çubuk mekanizması tipi elde edilebilir. Ancak bu mekanizmalarda tüm uzuvların bir doğru üzerinde olduğu bir kritik bir konum oluşacaktır. Bu konumda her krank açısı için iki çıkış kolu açısı olan mekanizmada çözüm teke düşer. Bundan dolayı krankın bu konumdan hafif bir sapması durumunda hareketli diğer iki uzvun nasıl bir hareket yapacağı bilinemez. Örneğin, sabit uzva bağlı diğer kol saat yelkovanı yönünde veya ters yönünde dönebilir. Bu nedenle hareket belirsizdir. Normalde kritik konum oluşturulacak tasarımlardan kaçınılır. Ancak bazen tasarım gereği özellikle gerekli olabilir. Bu özel durum paralelogram mekanizmalarıdır.

Paralelogram Mekanizmaları

Paralelogram Mekanizmaları

Örnek

Fonksiyon Üretme

Fonksiyon Üretme

Fonksiyon Üretme

Fonksiyon Üretme Yapısal hatanın, sağlama noktalan dışında alacağı en büyük değerin olabildiğince küçük olması istenir. Bu ise bir optimizasyon problemi anlamına gelir. Bu noktada iki farklı yol tutulabilir. Birincisi, bu değerin sağlama noktalarının seçimine bağlı olarak değişeceği düşüncesiyle bu noktaların yerlerinin optimize edilmesi; İkincisi ise, sağlama noktası sayısının alabileceği en yüksek değerden daha fazla sayıda denetim noktası tanımlayarak mekanizma boyutlarının, bu noktalarda ortaya çıkacak hataları minimize edecek biçimde optimize edilmesidir. Önümüzdeki ders, bu iki yol, yalnızca K’lerin bilinmeyen olarak alındığı lineer problem özelinde kısaca tanıtılacaktır.