MEKANİZMA TEKNİĞİ Mekanizmanın mecburi hareketliliği garanti edilmeden malzeme seçmek, mukavemet hesapları yapmak, parçaların teknik resimlerini.

... konulu sunumlar: "MEKANİZMA TEKNİĞİ Mekanizmanın mecburi hareketliliği garanti edilmeden malzeme seçmek, mukavemet hesapları yapmak, parçaların teknik resimlerini."— Sunum transkripti:

1 MEKANİZMA TEKNİĞİ Mekanizmanın mecburi hareketliliği garanti edilmeden malzeme seçmek, mukavemet hesapları yapmak, parçaların teknik resimlerini çizmek ve imalatını yapmak pek anlamlı değildir. Önce, teknik bir işi yapmak amacıyla belirli bir hareketi gerçekleyen mekanizmalar ortaya çıkarılmalı ve bunlar arsından da malzeme, mukavemet, imalat ve ekonomik yönden en uygun olanı seçilmelidir.

2 Tanımlar MAKİNA: Kendi mekanik kuvvetleri vasıtası ile belirli hareketlerde, belirli tesirler ortaya koyacak şekilde düzenlenmiş mukavim cisimler topluluğudur. Her makinada birden çok mekanizmaya rastlamak mümkündür. MEKANİZMA: Hareket ve kuvvet iletmek veya dönüştürmek veya mukavim cisme ait bir noktanın belirli bir yörünge üzerinde hareket etmesini sağlamak amacıyla birbirlerine mafsallanmış uzuvlardan oluşan mekanik düzenlerdir.

3 Tanımlar Makine tek başına belli bir fonksiyonu yerine getirebilen bir düzendir. Mekanizma ise, bir makine içerisinde birden fazla sayıda da bulunabilen, hareket veya enerji ileten çeşitli kısımlardır. Motor bir makinadır. İçerisinde krank-biyel, yürek ve dişli mekanizmaları vs. bulunur.

4 Giriş Mekanizma Tekniği Bilimi A-Mekanizmaların Sistematiği
B-Mekanizma Analizi C-Mekanizma Sentezi olmak üzere üç ana başlık altında incelenebilir.

5 Giriş Mekanizmaların Sistematiği: Mekanizmaların imkanlarının araştırılması ve tanzimi. Tüm mekanizmalarda geçerli kavramlar, ilkeler, genellemeler incelenir. Mekanizmaların Analizi: Kinematik ve dinamik analiz. Kinematik analizde hareket olayı, uzuvların yörüngeleri, hareketli sistemlerin hız ve ivme durumları bakımından araştırılır. Dinamik analiz Makine Dinamiği dersinin konusu olarak incelenecektir. Mekanizmaların Sentezi:Kinematik ve dinamik sentez. Verilmiş bir giriş-çıkış ilişkisini sağlayacak mekanizmanın seçilip boyutlandırılması

6 Tanım Kinematik Sentez: Önceden verilen pratik şartlar altında mekanizma uzuvlarının geometrik ölçülerinin tayini Dinamik Sentez: Önceden verilen dinamik şartlar altında pratik olarak uygun bir mekanizmanın tayini (Kütle dengelenmesi problemi de dinamik senteze dahildir)

7 -Mekanizmaların Sistematiği
Mekanizma – Katı oldukları varsayılan uzuvlar, uzuvları birbirine göre izafi hareket yapabilecek ve devamlı temasta kalacak tarzda bağlayan mafsallar ve diğer organlar Herhangi bir mekanizmada birisi sabit olmak üzere en az 3 uzuv bulunur. Mafsal: Mekanizma uzuvlarının hareketli bağlantı yerleridir. Uzuvların birbirlerine göre izafi hareket yapmalarını sağlarlar. Mafsalların sınıflandırılması: ………………….

8 1- Eleman çiftlerinin izafi hareketlerine göre :
Dönel, ötelemeli ve bunların birleşimi 2- Mafsal elemanlarının temas noktalarındaki hareketlerine göre : Kaymalı, yuvarlanmalı ve kaymalı-yuvarlanmalı 3- Mafsal serbestlik derecesine göre f = 1, 2, 3, 4, 5 4- Eleman çiftlerinin temas tarzlarına göre Nokta, çizgi ve yüzeysel temaslı

9 Kuvvet kapalı, Şekil kapalı
5- Kapalılıklarına göre : Kuvvet kapalı, Şekil kapalı 6- Belirliliklerine göre : Statik belirli ve belirsiz Mafsal elemanlarının birbirlerine göre izafi hareketleri dönme, öteleme veya bunların birleşimi, örneğin vida hareketi, hareketlerinden birisi olabilir. İzafi hareket dönme ise döner mafsal, öteleme hareketi ise kayar mafsal, hem dönme hem öteleme hareketi ise vida mafsal, döner kayar mafsal ortaya çıkar.

10 2.1- Eleman Çiftleri Bir mekanizmanın komşu uzuvlarını, istenen izafi hareketleri yapmalarını sağlamak üzere uygun şekilde birbirine bağlayan ve yine bu uzuvların birer parçası olan temas veya bağlantı yerlerine eleman çifti adı verilir. Kısaca eleman çifti iki mekanizma uzvunun hareketli bağlantısıdır.

11 ( Piston Silindir Biyel Grubu)
Piston-silindir-biyel grubunda iki eleman çifti mevcuttur. Bunlardan biri piston-silindir çifti diğeri ise piston-biyel çiftidir. Eleman çiftlerinin en önemli özellikleri serbestlik dereceleridir. Genel olarak serbestlik derecesinin tarifi aşağıdaki şekilde yapılabilir:

12 Serbestlik Derecesi Serbestlik Derecesi: Bir a cisminin bir b cismine göre belirli bir konumunun tam olarak belirlenebilmesi için verilmesi gerekli birbirinden bağımsız parametre sayısına a’ nın b’ ye göre serbestlik derecesi denir. Buna göre uzayda serbest olan bir rijit cismin serbestlik derecesi 6’ dır.

13 Serbestlik Derecesi Serbestlik derecesi, o cismin referans cismine göre yapabileceği birbirinden bağımsız hareketlerin sayısı olarak da ifade edilebilir. Uzayda serbest bir cisim referans sistemi olarak alınan diğer bir cisme göre 3 dönme ve 3 öteleme olmak üzere birbirinden bağımsız 6 hareket yapabilir. Buna göre de uzayda serbest bir cismin serbestlik derecesi 6’ dır.

14 Eleman Çiftleri aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir:
Serbestlik derecesi Eleman Çifti Serbestlik Derecesi:İki uzuvdan birinin diğerine göre serbestlik derecesidir. ELEMAN ÇİFTLERİNİN SINIFLANDIRILMASI: Eleman Çiftleri aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: 1)- Temasın sağlanma şekline göre: a)- Kuvvet Kapalı Eleman Çiftleri b)- Şekil Kapalı Eleman Çiftleri

15 Eleman çiftleri (Kuvvet kapalı ve Şekil kapalı Eleman çifti Örnekleri)

16 Eleman Çiftleri 2)- Temas Şekline Göre: a)- Adi Eleman Çiftleri
b)- Yüksek Eleman Çiftleri Adi eleman çiftlerinde uzuvların karşılıklı temasları yüzeyler boyunca meydana gelir. Yüksek eleman çiftlerinde iki uzvun teması noktasal veya çizgiseldir.

17 Eleman çiftleri (Adi ve Yüksek eleman çifti örnekleri)

18 Eleman çiftleri Düzlemsel mekanizmalarda en çok karşılaşılan eleman çiftleri, birer adi eleman çifti olan döner çift, kayar çift ve iki serbestlik dereceli yüksek eleman çiftidir. Bunlara ilişkin semboller ve serbestlik dereceleri “f” aşağıda gösterilmiştir.Teknikte çok kullanılan bir diğer eleman çifti de vida çiftidir.

19 (Adi eleman çifti, yüksek eleman çifti ve vida eleman çifti şekli)
(Basit gösterimler)

20 Adi Eleman Çifti ile Yüksek Eleman Çiftinin Karşılaştırılması
AEÇ, YEÇ’ ne nazaran daha büyük yük taşıyabilir. Aşınmaya karşı mukavemet AEÇ’ nde mukayese edilmeyecek kadar yüksektir. AEÇ’ nde temas eden satıhlar, mesela muylu ve yatakların yüzeyleri, geometrik olarak eşittir. Buradan elemanların mübadele imkanı ortaya çıkmaktadır. YEÇ’ nde genellikle temas elemanları geometrik olarak farklıdır.

21 Adi Eleman Çifti ile Yüksek Eleman Çiftinin Karşılaştırılması
AEÇ’ nin elemanlarının izafi hareketinde, noktanın bir yahut diğer elemana ait olmasına bağlı olmaksızın , bir nokta aynı yörüngeyi çizer. Halbuki YEÇ’ de genellikle elemanlar değiştirilemez. Eğri profillerinin uygun seçimi ile çok değişik hareketlerin elde edilebilmesi YEÇ’ nin büyük bir avantajını teşkil eder.

22 Serbestlik Dereceleri
Uzaysal mekanizmalarda; 0<f<6 f≠0 harekete izin vermeli f≠6 hareketi sınırlamalı Düzlemsel mekanizmalarda 0<f<3 f≠3 hareketi sınırlamalı

23 Serbestlik Dereceleri
Serbestlik derecesinin f=0 olması eleman çiftlerinin bir tek katı cisim olması ve f=6 olması (düzlemsel mekanizmalarda f=3) ise eleman çiftlerinin birbirinden bağımsız, serbest olması anlamına gelir. Bir eleman çiftinin serbestlik derecesi f=6-u (uzaysal) veya f=3-u (düzlemsel) olarak tanımlanabilir. Burada u: engel olunan izafi hareket sayısıdır (serbestsizlik).

24 Çeşitli serbestlik derecesi örnekleri

25 2.2 Kinematik Zincirler Eleman çiftleri vasıtası ile karşılıklı hareket serbestlikleri sınırlandırılmış rijit cisimlerden oluşmuş uzuvların hareketli topluluğuna kinematik zincir denir. Belirli bir kinematik görevi yerine getirmek amacı ile oluşturulmuş mekanizmanın izafi hareketli parça veya kısımlarına uzuv adı verilir.

26 Kinematik zincirler Mekanizmadaki görevleri yönünden uzuvlar; sabit uzuv, tahrik uzvu, tahrik edilen uzuv, bağlama uzvu ve sevk uzuvları olarak sınıflandırılır. Herhangi bir uzuvda var olan mafsal elemanlarının sayısına göre de uzuvları sınıflandırmak mümkündür. Tek mafsallı uzuv mekanizmalarda mevcut değildir. Çünkü mecburi hareketli mekanizmalarda herhangi bir uzuv en az iki komşu uzuvla mafsallanmıştır.

27 Kinematik zincirler Herhangi bir uzuv mafsallar arasını birleştiren dolu çizgilerle temsil edilir ve komşu iki uzva mafsallanmışsa ikili uzuv, komşu üç uzva mafsallanmışsa üçlü uzuv, k tane uzuvla mafsallanmışsa k’ lı uzuv olarak isimlendirilir. Mafsal noktalarının birleştirilmesi ile elde edilen çokgenin içi taranıp uzuvlar şematik olarak gösterilir.

28 Mekanizma içinde yardımcı bir görev için öngörülmüş yaylar, frenleme tertibatları, dengeleme kütleleri, tekerlekler, kilit tertibatları gibi uzuvlara yardımcı uzuvlar denir. Yardımcı uzuvlardaki bozukluk ve aksaklıklar kural olarak kinematik görevi (hareket ve kuvvet iletimini veya sevk işlemini) aksatmaz.

29 (Uzuv gösterimleri -tablo)

30 Kinematik zincir Bir kinematik zincirde her uzuv en az iki komşu uzva bağlı veya iki komşu uzuvla temasta ise, yani kinematik zincir birli uzuvlara sahip değil ise, bu zincire kapalı kinematik zincir denir. Kinematik zincirin birli uzuvları da ihtiva etmesi durumunda açık kinematik zincir söz konusu olur.

31 Kinematik Şema ve Kinematik Zincir
Mekanizmaların yapımında uzuvlar ve mafsallar gelişigüzel sıralanmayıp, bunların bir araya getirilmesi esnasında belirli yapım kuralları takip edilmektedir. Herhangi bir mekanizmanın yapımı sırasında, bu mekanizmanın kaç uzuvdan oluşturulacağı, hangi uzvun hangi uzuvla nasıl mafsallanacağı iyice düşünülmelidir.

32 2.2.1Kinematik Şema ve Kinematik Zincir
Mekanizmaların analiz ve sentezinde uzuvların ve mafsalların yapısının hiç önemi yoktur. Önemli olan kinematik boyutların bilinmesidir. Örneğin: Sabit mafsal eksenleri arasındaki mesafeler, kesişen eksenler arasındaki açılar vb. Bu sebepten mekanizma uzuvları ve mafsalların gösteriminde basitleştirmeler yapılır. Mekanizmanın bu tür basitleştirmelerle gösterilimine kinematik şema denir. Kinematik şema mekanizmanın konstrüksiyonu yönünden bir anlam ifade etmemektedir.

33 (Kol-sarkaç-kol ve krank-biyel kinematik şemaları)

34 Kinematik zincir Bir kinematik şemada uzuvların sayısı, düzenlenmeleri, görevleri ve önemli kinematik boyutlar açıkça ifade edilmelidir. Mekanizmanın imalatı için gerekli tüm resimlerin çiziminde bu kinematik şema konstrüksiyon elemanlarına temel teşkil edecektir.

35 Kinematik zincir Mekanizmaların diğer bir gösterim tarzı kinematik zincirlerdir. Bu gösterimde, mekanizma uzuvlarının görevleri, örneğin sabit uzuv, kol, sarkaç kol, yürek vb. olup olmadığı, yapım şekilleri ve kinematik boyutları hiç göz önüne alınmaz. Kinematik şemanın ilkeli sayılabilir. Kinematik şemadan o mekanizmanın kaç uzuvlu olduğu, mafsal sayısı ve mafsalların türü hakkında bilgi edinilebilir. Herhangi bir mekanizmanın kurgusal yapısını ve mekanizmanın mecburi hareketliliğini araştırmada kinematik zincirden yararlanılır.

36 Kinematik zincir Bir kinematik zincirde serbestlik derecesi f=1 olan mafsallar nokta çemberi ile, f=2 olan mafsallar ise birbirine teğet iki eğri çifti ile gösterilir. Kinematik şeması mevcut bir mekanizmanın kinematik zinciri kolaylıkla çizilebilir. Önce kinematik şemada sabit uzva 1 tanıtma rakamı verilerek geri kalan uzuvlar sırasıyla rakamlanır. Daha sonra uzuvlardaki mafsal sayıları ve mafsal serbestlik dereceleri göz önüne alınarak zincir çizilir.

37 (Kinematik zincir örneği)

38 2.2.2 Kinematik zincirlerde serbestlik derecesi ve mecburi hareketlilik
Bir kinematik zincirin serbestlik derecesi, uzuvlarından birine göre diğer uzuvlarının konumlarını tamamen belirli bir şekilde saptayabilmek için verilmesi gereken birbirinden bağımsız parametrelerin sayısına denir. Burada “F” ile gösterilecektir.

39 Kinematik zincir Kinematik zincirleri serbestlik derecelerine göre iki gruba ayırabiliriz. 1)- Tek serbestlik dereceli veya mecburi hareketli kinematik zincirler 2)- Çok serbestlik dereceli kinematik zincirler (Örnek )

40 Mecburi hareketlilik Tek serbestlik dereceli kinematik zincirlerde uzuvlardan birine göre, diğer uzuvlara ait bütün noktaların yörüngeleri tamamen belirli olup sistemin hareket ettirilme şeklinden ve hız durumundan bağımsızdır. Bu özelliğe mecburi hareketlilik denir. Kural olarak, her mekanizma, dolayısı ile makinanın iş görür (çalışabilir) olması için ön şartlardan biri o mekanizma veya makinanın mecburi hareketli olmasıdır. Mecburi hareketliliğin tesbitinde yalnızca mekanizmanın uzuv ve mafsal sayılarını ve mafsal serbestlik derecelerini bilmek, bir de mekanizmanın yapısına dikkat etmek yeterlidir.

41 Kinematik zincir-mekanizma ilşkileri(Şema)
Şemadan da anlaşılacağı gibi aynı kinematik zincirden çeşitli mekanizmalar ve makinalar elde edilebilmektedir.

42 Serbestlik derecesinin bulunması ve mecburi hareketlilik kriteri
Mekanizma serbestlik derecesi ile kinematik zincirin mecburi hareketliliği arasında direkt bir ilişki vardır. n uzuvlu bir mekanizma düşünülsün. Bu uzuvlar birbirinden tamamen bağımsız olduklarından yapabilecekleri elemanter hareketlerin sayısı b ise (uzayda b=6 ve düzlemde b=3) bütün uzuvlar bxn tane elemanter hareket yapma imkanına sahiptir. Bu uzuvlar birbirlerine mafsallandıklarına göre, mafsallar tarafından bazı elemanter hareketler ortadan kaldırılmıştır. Mafsalda mani olunan elemanter hareket sayısı u olsun. Herhangi bir mekanizmada mani olunan elemanter hareketlerin tümü ∑u dur.Mekanizmada bir uzuv sabit olduğundan (n-1) uzuv bu sabit uzva göre izafi hareketlidir.

43 Serbestlik derecesi (n-1) uzvun yapması gereken hareket sayısından mafsallar tarafından ortadan kaldırılanların sayısı çıkartılırsa o mekanizmanın serbestlik derecesi ortaya çıkar. F = b(n-1) - ∑uk Diğer taraftan k. Mafsalın serbestlik derecesi fk = b-uk olduğundan ve mekanizmada k mafsal varsa (e) F = b(n-1) - ∑k(b-fk) (A) bulunur.

44 F = b(n-1) - ∑k(b-fk) - ∑fi
Serbestlik derecesi Özellikle birleşik mafsallarda bir de fi identik serbestlik derecesi ortaya çıkar. identik serbestlik derecesi, mafsallardaki elemanter hareketlerden bazılarının aynı eksen etrafında olmasından ileri gelir. İdentik serbestlik derecesinin var olduğu mekanizmalarda yukarıdaki bağıntı F = b(n-1) - ∑k(b-fk) - ∑fi halini alır. Hacimsel mekanizmalarda b=6 olduğundan bu bağıntı (A) ifadesinden F - 6(n-1) + 6e - ∑fk = 0 şeklinde elde edilir. Bu bağıntı hacimsel mekanizmaların mecburi hareketlilik koşuludur.

45 İdentik serbestlik Derecesi

46 Mekanizma serbestlik derecesinin farklı ve basit bir izahı(Şekil eklenecek)
Düzlemde rijit cismin serbestlik derecesi = 3 (xp, yp,) n=Mekanizmanın (K. Zincirin) uzuv sayısı eI=Mekanizmadaki adi eleman çiftleri sayısı (f=1) eII=Mekanizmadaki Y.E.Ç. nin sayısı (f=2) 1 uzuv S.D = 3 n uzuv S.D = 3n Uzuvlardan biri referans alındığında geri kalan (n-1) uzvun serbestlik derecesi 3(n-1)

47 Grübler Formülü Her A.E.Ç 2 S.D. ni kaldırdığına göre 3(n-1)-2eI
Her Y.E.Ç. 1 S.D. ni kaldırdığına göre 3(n-1)-2eI-eII Mekanizmanın S.D. F = 3(n-1) – (2eI + eII) olarak bulunur. Bu Grübler Formülü olarak bilinmektedir. Mekanizmalarda F≥1 olmaktadır.

48 Mecburi hareketlilik kriteri
F<0 Statik belirsiz konstrüksiyon F=0 Statik belirli konstrüksiyon F=1 Mecburi hareketli mekanizma F>1 Çok serbestlik dereceli mekanizma Grübler formülünde F=1 ve eII=0 alınırsa 2e-3n+4 = 0 mecburi hareketlilik kriteri elde edilir.

49 (Çeşitli F örnekleri –Şekil eklenecek)

50 Serbestlik derecesi ile ilgili örnekler
F = b(n-1) - ∑(b-fk) - ∑fi

51 Verilen Bir Makinanın Kinematik Zincirinin Çıkarılması
Çeşitli Örnekler

52 Grübler Kriterinden Çıkan Neticeler
1)- Yalnız adi eleman çiftlerini ihtiva eden mecburi hareketli bir zincirde uzuv sayısı daima çifttir. 2)- Adi eleman çiftlerinden oluşan bir zincirde ikili uzuv sayısı, üçlü uzuvların sayısına bağlı olmayıp en az dörttür. 3)- Adi eleman çiftlerinden oluşan bir zincirde, n uzuvlu bir mekanizma için en çok n/2’ li uzuv yer alabilir (6 uzuvlu mekanizmada en çok 3’lü uzuvlar bulunur).

53 Kinematik Mübadele Bir kinematik zincirden uzuvlardan istenileni sabit tutularak kinematik zincirdeki uzuv sayısı kadar mekanizma elde edilebilir. Daha önceden hareketli bir uzvun sabit uzuv yapılmasına kinematik mübadele denir. Kinematik mübadelelerde mekanizma uzuvlarının izafi hareketlerinde değişiklik söz konusu değildir. Kinematik mübadele her mekanizmaya tatbik edilebilir.

54 (Kinematik mübadele şekli)

55 Kayar Çifte Sahip Zincirlerin Mecburi Hareketliliği Hakkında Kısıtlamalar(Şekil)
Zincirin hiçbir uzvu, sadece, hareket doğrultuları birbirine paralel kayar çiftlere sahip olmamalıdır. Yalnız kayar çiftlere sahip ikili uzuvlar, doğrudan doğruya birbirlerine bağlı olmamalıdır. Her kapalı uzuv grubunda ikiden az döner çift bulunmamalıdır.

56 Mekanizmaların Sınıflandırılması
Vida mekanizmaları Çark (dişli ve sürtünme) mekanizmaları Kam (yürek) mekanizmaları Kol mekanizmaları Durdurmalı ve beklemeli mekanizmalar Çekme-basma organlı(kayış, zincir,hidrolik hat) mekanizmalar

57 Mekanizmaların sınıflandırılması
Mekanizmalar aşağıdaki özelliklere göre de sınıflandırılabilir. Mekanizmanın hareket uzayının serbestlik derecesi(düzlemsel, küresel, uzaysal mekanizmalar gibi Mekanizmanın serbestlik derecesi(Bir, iki, üç v.b serbestlik dereceli mekanizmalar) Mekanizmalardaki uzuv sayısı (Dört, beş, altı v.b uzuvlu mekanizmalar) Mekanizmalardaki mafsal tipleri(4R, RRRP mekanizmaları gibi)

58 BASİT KOL MEKANİZMALARI