Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 5

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy Přednáška 5

Prostorové mechanismy

Obsah • • • • • • • • • • • • • • • • •

Teorie prostorových mechanismů (analýza dráhy, rychlosti a zrychlení). Zavěšení kol automobilu. Kardanův hřídel. Universální klouby. Homokinetický kloub. Tažné zařízení pro osobní automobil. Zakončení táhel, kulové klouby. Kování a panty Eurooken a plastových oken. Manipulátory a roboty. Fyziologický a patologický kyčelní kloub. Materiály lidských kloubů. Osteotomie kyčelního kloubu. Totální a povrchová náhrada kyčelního kloubu. Totální náhrada kolenního kloubu. Totální náhrada ramenního kloubu. Totální náhrada loketního kloubu. Protéza dolní končetiny. Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Sférické klouby

Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Denavit-Hartenbergovy parametry Pro analýzu dráhy rychlosti a zrychlení jsou v každém kloubu postupně zavedeny lokální souřadnicové systémy s osami pohybu: z1…zi-1, zi, zi+1…zn, z1.. Osa xi je společnou kolmicí na osy zi a zi-1 sousedních souřadnicových systémů Relativni pozice a orientace dvou následných souřadnicových systémů i a je dána 4 parametry: ai,i+1..vzdálenost os zi a zi+1 ve směru kladné osy xi+1 αi,i+1..úhel os zi a zi+1, proti směru hodinových ručiček θi,i+1.. úhel os xi a xi+1, proti směru hodinových ručiček si,i+1.. vzdálenost os xi a xi+1 ve směru kladné osy zi


Transformace polohy Transformace polohy bodu z jednoho souřadnicového systému do předchozího: kde transformační matice je:

a vektor polohy:


Transformace polohy Např

z. 2 do 1: z. 3 do 1: z. 4 do 1: z. i do 1:

Transformační matice z. j do i: z. i do 1: z. 1 do 1: ..jednotková matice 4x4 …řešením této maticové rovnice obdržíme neznámé souřadnice bodů Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Analýza rychlosti


Analýza rychlosti Derivace transformačních matic se dá v našem případě vyjádřit pomocí součinu:

Rotační vazba:

Posuvná vazba:

Derivace podle času: Zderivujeme již zmíněný výraz: podle času a dostaneme: Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Analýza rychlosti

Označme:

Což se dá napsat jako:

Soustava rovnic obsahuje neznámé rychlosti


Analýza rychlosti Vztahy pro určení úhlových rychlostí:

Vztahy pro určení absolutních rychlostí bodů:

Analýza zrychlení

Vztahy pro určení úhlových zrychlení:

Vztahy pro určení absolutních zrychlení bodů: Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Zavěšení kol automobilu (Suspension) zadní – vlečná

zadní – pevná

přední – McPerson http://www.carbibles.com/


Zavěšení kol automobilu (Suspension)


Kardanův hřídel Poměr úhlových rychlostí hnací a hnané části Kardanova hřídele není konstantní, ale mění se v závislosti na úhlu β mezi hnací a hnanou částí a v závislosti na úhlu pootočení θ hnací části hřídele.

ω4 cos β = ω2 1 − sin 2 β sin 2 θ Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Kardanův hřídel


Universální klouby

http://www.beldenuniversal.com/ Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Homokinetický kloub (Constant-Velocity Joint) Zejména s rozvojem předního náhonu kol u automobilů, bylo nutné zajistit přenos konstantní úhlové rychlosti z diferenciálu na kolo. Užívají se tyto konstrukce kloubů: Bendix-Weiss, Rzeppa, Tracta a Tripot.

Bendix-Weiss

Tracta Rzeppa


Homokinetický kloub (Constant-Velocity Joint)


Tažné zařízení pro osobní automobil

http://www.brinkweb.com/ Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Zakončení táhel, kulové klouby


Kování a panty Eurooken a plastových oken


Manipulátory a roboty


Fyziologický kyčelní kloub


Fyziologický a patologický kyčelní kloub zdravý kyčelní kloub

Patologický kyčelní kloub je charakterizován: • Ploché a strmé acetabulum s nedostatečně vyvinutým okrajem • Proximálně-laterální posuv hlavice femuru • Hlavice je deformovaná (coxa plana, coxa magna) • Změna kolodiafyzárního úhlu (coxa vara, coxa valga) • Změna úhlu antetorze (coxa anteverta) patologický kyčelní kloub

patologický kyčelní kloub

patologický kyčelní kloub


Materiály lidských kloubů – kostní tkáň


Materiály lidských kloubů – chrupavka


Osteotomie kyčelního kloubu Kyčelní osteotomie Pánevní osteotomie

Femorální osteotomie

Salterova, Pembertonova, Chiariho, dvojitá osteotomie pánve dle Sutherlanda, trojitá osteotomie pánve dle Steela, Eppright osteotomie, periacetabulární osteotomie pánve dle Ganze.

varizační, valgizační, derotační, Imhäuser-Weber, Southwick.

Salter

Pemberton

varizační

Sutherland

Kombinace pánevních a femorálních osteotomií

Imhäuser-Weber

Steel

Eppright

valgizační


Totální a povrchová náhrada kyčelního kloubu


Totální náhrada kolenního kloubu


Totální náhrada ramenního kloubu


Totální náhrada loketního kloubu


Protéza dolní končetiny Neřízené Neřízenékolenní kolenníklouby klouby(mechanické (mechanické aakombinované) kombinované) Mechanické Mechanické klouby klouby

Kombinované Kombinované klouby klouby

Řízené Řízenékolenní kolenníklouby klouby(mikroprocesor) (mikroprocesor)

Pneumatický Pneumatický akční akčníčlen člen

Hydraulický Hydraulickýakční akční člen člen

http://www.ingcorporation.cz/ Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Protéza dolní končetiny Mechanické kolenní klouby

Kolenní kloub volný pohyb

Kolenní kloub se zámkem

Kolenní kloub s brzdou

Kolenní kloub polycentrický

http://www.ingcorporation.cz/ Přednáška 5 – Prostorové mechanismy

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 5

Recommend Documents