-
23.09.2014
1
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Do. Dr. Cihan Demir
Mekanizma Teknii 1
[email protected]
A-Blok 509
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Dersin erii
Mekanizma Tekniinde Ana Kavramlar, Eleman iftleri,
Kinematik Zincirler, Serbestlik Derecesi, Mecburi
Hareketlilik,
ubuk Mekanizmalar ve Grashoff Teoremi,
Balama Alar, Krank Biyel Mekanizmalar, Biyel Erileri,
Genel Dzlemsel Mekanizmalarda Hz ve vme Analizi.
Dersin Amac : Genel ve zel mekanizmalarn
konstrksiyonuna ynelik olarak problemlerin zmlenmesi.
Dersin Kazandraca Bilgi ve Beceriler :Karlalan
mekanizma problemlerini analiz edebilme,Mekanizma
problemlerini temel prensiplere dayal zebilme,Mekanizma
imal edebilme.
-
23.09.2014
2
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Design of Machinary, Robert L. NORTON
Mekanizma Teknii 1, 2, 3 , Prof. Dr. Bekir Diziolu, Prof.
Dr. Fuat Pasin.
Mekanizma Teknii Ders Notlar, Prof. Necati Tahral,
Yrd.Do.Dr. Cihan Demir, YTU.
Mekanizma Teknii Ders Notlar, Prof.Fuat Pasin,
Prof.Dr.Metin Grgze. TU.
Mekanizma Teknii, Prof.Dr. Eres SYLEMEZ, Birsen
Yaynevi,2000.
Mechanism in Modern Engineering Design, I,II,III, I. I.
Artoboleyevsyk, Mir Publisher,1976.
Kinematics, Dynamics and Design of Machinery
K.J. Waldron and G.L. Kinzel,John Wiley & Sons
2004.
GR
1 BLM
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
3
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
ekil 1. Genel amal kullanlan mekanizmalara rnekler
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
4
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
5
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Applications of Mechanisms (linkages, cams, gear drives):
Automation and Inspection Equipment:
pick and place robots
welding and painting robots
assembly robots
assembly line mechanisms
conveyor systems
clamping and testing fixtures and jigs
mobile robots (e.g., walking robots and exploratory robots)
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Automotive:
suspension linkages and CV joints
steering mechanisms
cam shaft
crankshaft, connecting rod, and piston slider-crank
Consumer Electronics:
CD and DVD player loading mechanism
computer CD-ROM and HD mechanisms
Heavy Equipment:
airplane control surface linkages, landing gear, hatch hinges,
folding
steps, seats, etc.!
farm equipment (e.g., harvester, thrasher)
construction equipment (e.g., crane)
Home Appliances, Furniture, etc.
Office Equipment:
Toys and Baby Stuff:
-
23.09.2014
6
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Tablo 1 Dizayn Sreci
1 htiyalarn Belirlenmesi
2 Arka plan aratrmas
3 Ama belirlenmesi
4 Performans zellikleri
5 Fikir ve bulu
6 Analiz
7 Seim
8 Dizaynn detaylandrlmas
9 Prototip retimi ve test
10 retim
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Mekanizmalarn Analizi Kinematik byklkleri bilinen
bir mekanizmann, hareketi ve
mekanizmaya etki eden kuvvetler
sebebiyle, kinematii, dinamii ve
yaps asndan da sistematii
aratrlr.
Mekanizmalarn Sentezi Makineler iinde belirli bir grevi
yapmak iin n grlen ve verilen
n artlara uygun mekanizmalarn
yapm iini stlenmitir.
Mekanizma Teknii Mekanizma, hareket ve kuvvet iletmek veya
dntrmek
veya mukavim cisme ait bir noktann belirli bir yrnge
zerinde hareket etmesini salamak amacyla birbirlerine
mafsallanm uzuvlardan oluan mekanik dzenlerdir.
Makine: Kendi mekanik kuvvetleri vastasyla tahrik edilebilecek
ve
belirli hareketlerle belirli tesirleri ortaya koymas tarzda
dzenlenmi
mukavim cisimler topluluudur.
-
23.09.2014
7
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Mekanik, hareket olaylarn inceleyen bilim daldr.
Statik ve Dinamik olarak ele alnmaktadr.
Mekanizmalarda dinamik durum Makine Mhendisliinin temel
konular arasndadr.
Dinamik konular, kinetik ve kinematik olarak
incelenmektedir.
Kinetik , cismin ktlesi gz nne alnarak cisme tesir eden
kuvvetler
, momentler ve meydana gelen hareket hareket arasndaki
bantlar
inceler.
Kinematik, kinematii kuran ve ona bu ad veren Ampere gre,
hareketi douran sebepleri, kuvvetleri veya momentleri,
ktleleri
gznne almakszn yalnz hareketin incelenmesidir. Hareket eden
maddesel noktalarn veya kat cisimlerin geometrik
zelliklerinin
deime tarzn inceleyen bilim daldr.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kinematikde belirlenmesi gerekenler, her an noktann veya kat
cismin yeri(yrngesi) hz ve ivmesidir.
Mekanizma, bir fonksiyonu yerine getiren eleman iftlerinin
meydana getirdii kat cisimler zinciridir.
Makine, en az bir mekanizmadan oluan kat cisimler
zinciridir.
Mekanizmalarn kinematik analizlerinde, ounlukla uzuvlarn
(elemanlarn) hareketleri baz bilgilerle verildikten sonra her
an
geometrik yer zerinde hzlarn ve ivmelerin bulunmas
istenmektedir.
-
23.09.2014
8
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
MEKANZMALARIN SINIFLANDIRILMASI
Dzgn evrimli Mekanizmalar:
i evrim oran sabitse bu ekildeki evrim hareketine, dzgn
evrimli
hareketler denir.
i12 = 2
1
n
n= 1
2
=
1
2
Z
Z=
1
2
r
r= sabit
2r1
rkasnak
kayis 1n
2n
Eleman
Eleman2Z
1Z
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
i evrim oran zamana bal olarak deiiyorsa bu trdeki harekete
periyodik evrimli hareket denir. Strokun belli zaman aralklarnda
aynen tekrarlanr. i12 = i(t)=f(t) ; t: zaman
S(Strok)
S3
S2
S1
t1 t2 t3 t (zaman) Peryodik hareket harmonik olarak da
dnlebilir. Bu tr mekanizmalara rnek vericek olursak ; - Kol
mekanizmalar - Kam (yrek) mekanizmalar - alt mekanizmalar (Kumanda
mekanizmalar)
-
23.09.2014
9
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kinematik ema
Mekanizmalarn yapmnda uzuvlar ve mafsallar geliigzel
sralanmayp, bunlarn bir araya getirilmesi esnasnda belirli
yapm kurallar takip edilmektedir. Herhangi bir mekanizmann
yapm srasnda bu mekanizmann ka uzuvdan oluaca, hangi
uzvun hangi uzuvla nasl mafsallanaca iyice dnlmelidir.
Kinematik boyutlar yani mekanizmann hareketine dorudan
etkili byklkler nemlidir. Bunlar sabit mafsal eksenleri
arasndaki mesafeler, kesien eksenler arasndaki alar vb. dir.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kinematik eleman:
Bir uzvun dier uzva baland, temas ettii veya dier uzva
hareket ilettiinoktadr.
-
23.09.2014
10
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Eleman iftleri
1) Kayar ift : Bir dzlem zerinde elemann saa veya sola hareket
etmesi demektir.
Kayar iftin gsterilii ise (12) dir.
2) Dner ift:
3) Vida Somun ifti :
2
1
12
1
2x
1
2
1 1
11
2
2
1
3) Vida Somun ifti :
1 1
11
2
2
1
vida
somun
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
A) Adi Eleman iftleri (AE):
Eleman iftlerinin hareketi bir dzlem zerinde temas ederek
gerekleiyorsa adi eleman iftidir (Yzey temas olan iftler) eI = 1 ;
I indisi adi eleman iftleri iin verilen indis.
2
1
-
23.09.2014
11
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
A) Yksek Eleman ifti (YE): Eleman iftlerinin temas bir nokta
veya doru boyunca gerekleiyorsa buna yksek eleman ifti denir. eII =
1 eklinde gsterilir, II indisi yksek eleman iftini
gstermektedir.
ekilden de grlecei gibi adi eleman iftleri temasn dzlemde olmas
nedeniyle byk ykleri tayabilmektedir. Yksek eleman iftleri ise
yksek hzlarda byk yklerin tanmasnda kullanlr.
2
1
kre
Temas durumu nokta Temas durumu izgi
1
2
3
1
23 4
1
B)Yksek
Eleman ifti
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kinematik eleman ifti (mafsal balant):ki kinematik elemann
birletii uzuvlarn balanarak hareket ilettii balant
noktasdr. Mafsal noktalar iki uzuv arasnda bal harekete
olanak
salayan noktadr
KNEMATK ZNCR
Kinematik eleman iftlerinin (mafsallar) birletii uzuvlar
kinematik zinciri oluturur. Kinematik zincir mekanizmandn
alp almayacan, balantlarn ne tip olduun,
mekanizmann zorunlu hareketinin olup olmad
hakknda bilgi verir.
-
23.09.2014
12
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kinematik Zincir
Eleman iftleri vastasyla karlkl olarak hareket
serbestlikleri
snrlandrlm rijit cisimlerden oluan hareketli uzuvlarn
hareket
akn belirten ve uzuvlar topluluunu gsteren emadr. Yapm
ekilleri ve kinematik boyutlar hi gz nne alnmaz. Kinematik
emann ilkelidir.
Mekanizmalarn kinematik emasndan mekanizmann ka uzuv
olduu, mafsal says ve mafsallarn tr hakknda bilgi
edinilebilir. Herhangi bir dzlemsel mekanizmann kurgusal
yapsn ve mekanizmann mecburi hareketliliini aratrmada
mekanizmann kinematik zincirinden faydalanlr.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Eleman iftlerinin Gsterilii
1li eleman
2li eleman
3l eleman
4l eleman
-
23.09.2014
13
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kapal Kinematik Zincir
Btn eleman iftleri tek bir uzvun hareket ettirilmesi halinde
tm
uzuvlar kendi yapabilecei hareketi kazanabiliyorsa kapal
kinematik zincirdir.
(1)
1
(2)
(3)
(4)
4
(5)
1
4
56
2
3
(6)
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
1 2
34
5
Ak Kinematik Zincir
Tek bir uzvun hareket ettirilmesi tm uzuvlar kendi
yapabilecei
hareketi kazanamyorsa ak kinematik zincirdir.
-
23.09.2014
14
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
a) Ak zincir b) Kapal zincir
Mekanizma Zincirleri
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Deiik mafsallama eitleri ve Hareket Tipleri
-
23.09.2014
15
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Kapal Kinematik Zincir
Bir uzvun tespit edilmesi
Mekanizma
F tane uzvun tahriki
Ynlendirilmi Mekanizma
Belli bir i iin kullanlmas
Makina
KNEMATK TEMELLER
2 BLM
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
16
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Mekanizma denilince akla kat olduklar varsaylan uzuvlar,
uzuvlar
birbirlerine gre izafi hareket yapabilecek ve devaml temasta
kalacak
tarzda balayan mafsallar ve dier organlar akla gelir. Herhangi
bir
mekanizmada birisi sabit uzuv olmak zere en az uzuv bulunur.
MAFSALLAR
Mekanizma uzuvlarnn hareketli balant yerlerine genel olarak
mafsal ad verilir.Birbirlerine bal paralarn yalnzca izafi
hareket yapmalarn salamaktr.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Serbestlik Derecesi
Herhangi bir cismin hareketi dnme ve teleme elemanter
hareketlerinin birleimi tarzndadr. boyutlu uzayda
bir cismin yapabilecei elemanter hareketlerinin says o
cismin serbestlik derecesi olarak tanmlanr.
Mafsal Serbestlik Derecesi: boyutlu uzayda,
mafsaln msade ettii elemanter hareketlerin says o
mafsaln serbestlik derecesi olarak tanmlanr.
F=0
F=6
-
23.09.2014
17
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
ekil 2 Rijit gvdeli bir cisim dzlemde serbestlik
derecesine sahiptir
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Mafsal noktalar (Dm noktalar)
Deiik mertebeden uzuvlar
-
23.09.2014
18
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Dner Mafsal Prizmatik Balant Helisel Balant
(Kayar Mafsal) (Vida Mafsal)
Silindirik Balant Kresel Mafsal Dzlemsel Balant
Kayar Yuvarlanmal
1 DOF
3 DOF 2 DOF
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Basit dner mafsal(R) Kzak(P)
Kapal ekil Kapal ekil
-
23.09.2014
19
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Dzleme Kar Slot erisinde
Hareketli ubuk Mafsal
kuvvet kapal Kapal ekil
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
ki birbirinden bamsz uzuv 6 serbestlik derecesine
sahiptir. DOF=6
-
23.09.2014
20
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Birinci Mertebeden ok Katl Mafsal
Dner Mafsall kinci mertebeden
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
ki birbirinden bamsz uzuv 6 serbestlik derecesine
sahiptir. DOF=6
-
23.09.2014
21
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Tam balant ile mesnetlenmi ikili uzuv 4
serbestlik derecesine sahiptir. DOF=4
Balantlar serbestlik derecesini kaldrmaktadr.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Birbirlerine Dnme ve Kayma balantsyla
balanm iki uzuv DOF=5
-
23.09.2014
22
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Srtnmeye bal olarak sadece Dnme, sadece
Kayma veya Kayma ve Dnmeyi beraber yapabilir.
Yksek Eleman ifti(2 Serbestlik dereceli)
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Tablo 1. Mafsallarn Snflandrlmas
1 Eleman iftlerinin izafi hareketlerine gre Dner, telemeli ve
bunlarn birleimi
2 Mafsal elemanlarnn temas noktalarndaki hareketlerine gre
Kaymal, yuvarlanmal ve kaymal yuvarlanmal
3 Mafsal serbestlik derecesine gre F=1,2,3,4,5
4 Eleman iftlerinin temas tarzlarna gre Nokta, izgi ve yzeysel
temasl
5 Kapallklarna gre Kuvvet kapal, ekil kapal
6 Belirliliklerine Statik belirli ve belirsiz
-
23.09.2014
23
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Mecburi Hareketlilik
-Mecburi Hareketli Sistem
Kartezyen koordinatlardaki eksen takm iin dnme ve
teleme hareketi mevcuttur. Bu durumda kat cismin serbestlik
derecesi altdr. Eer serbestlik derecesi F =1 ise mecburi
hareketli
sistemdir. Btn eleman iftleri tek bir uzvun hareket
ettirilmesi
halinde btn uzuvlar kendi hareketini yapmak mecburiyetinde
kalyorsa bu sistem mecburi hareketlidir.
Mekanizma sistemlerinin hareketini, mekanizmay temsil eden
kinematik zincirler zerinden ifade ederek aklamak uygun
olmaktadr.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Grbler Hareketlilik kriteri (Mecburi Hareketlilik Kriteri)
2( ) 3 4 02
III
ee n
n : uzuv adedi
eI : adi eleman ifti eII : yksek eleman ifti
Eer bu eitlik salanyorsa mecburi hareketlilik sz konusudur.
Salanmyorsa serbest hareketlilik vardr.
Not: Kinematik zincirin kapal olmas mecburi hareketlilik var
olduu anlamna gelmemektedir.
-
23.09.2014
24
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Alt Kriteri
1 23( 1) 2F n e e
F1 ok serbestlik dereceli mekanizma
Mekanizmalar
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
25
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
1
1
2
3
4
ubuk Mekanizmalar
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
26
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
23
41
1
1
111
1
2
34
1
2- Krank-Biyel Mekanizmas
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
27
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
1
1
2
3
4
)( f
3- Kol Kzak Mekanizmas
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
28
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Gvde
Bom Silindiri
Bom Pistonu
Bom
Kol Silindiri
Kol Pistonu
Kol
Kepe Silindir
Kepe Pistonu
Biyel
atal
Kepe
-
23.09.2014
29
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
e = 15
e = 0
n = 12, bu durumda;
33015.212.3F
-
23.09.2014
30
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Sistemin serbestlik derecesi olmas mantksz gelebilir. Eer
serbestlik derecesi varsa kepe buma gre uzayda kontrolsz
ekilde
hareket eder gibi dnlebilir. Aslen serbestlik derecesi
kavramndan karlan sonu ise, sistemi kontrol etmek iin en az
adet hareket iletim elemannn gerekliliidir. Ekskavatrde
bulunan
drt hidrolik pistondan bum gvde arasnda bulunan ikisinin e
zamanl altklar bilindiine gre ekskavatrde de adet hareket
iletim veya kontrol eleman vardr. Bu elemanlarn ancak
hepsinin
hareketinin kilitlenmesi ile ekskavatr kepesi belli bir
konumda
sabitlenebilir ve serbestlik derecesi sfr olur. Bunu anlamak iin
3
4, 5 6 ve 8 9 eleman iftleri, yani pistonlar yerine tek bir
ubuk
koyalm. Eer bir piston hareket ettirilmeyip sabit bir ekilde
tutulursa bir ubuk gibi davranacaktr. Yani sistemin
serbestlik
derecesi sfrdr ve sistem hareket etmez.
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Mekanizmann Kinematik Zinciri
-
23.09.2014
31
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
0
122/24
9
II
I
e
e
n
(2.4)
03)0122(93 F
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
32
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
-
23.09.2014
33
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Grubler Kriteri zel Durumlar
-
23.09.2014
34
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
Etkisiz Eleman
-
23.09.2014
35
Cihan DEMR
Mekanizma Teknii
5 ubuklu Mekanizmann ki Deiik Hali
