งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

งานนำเสนอกำลังจะดาวน์โหลด โปรดรอ

Mechanics of Machinery อ. โศรฎา แข็งการ Office Hour: จันทร์, อังคาร 10.00 – 12.00 น.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


งานนำเสนอเรื่อง: "Mechanics of Machinery อ. โศรฎา แข็งการ Office Hour: จันทร์, อังคาร 10.00 – 12.00 น."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 Mechanics of Machinery อ. โศรฎา แข็งการ Office Hour: จันทร์, อังคาร – น.

2 Mechanics of Machinery Engineering Statics Engineering Dynamics Mechanics of Machinery Mechanical System Design

3 เนื้อหาวิชาโดยสรุป  กล่าวนำถึงระบบกลไกต่างๆ  การวิเคราะห์ การขจัด ความเร็วและความเร่งในเครื่องจักรกล  การสังเคราะห์ชิ้นส่วนกลไก  การวิเคราะห์แรงสถิตย์ และแรงทางพลศาสตร์ที่เกิดขึ้นในกลไก  การถ่วงสมดุลมวล การออกแบบลูกเบี้ยว การออกแบบเฟืองและขบวนเฟือง

4 Mechanics of Machinery  ตำราประกอบการเรียน Norton, R. L., “Design of Machinery”, 3rd Edition, Mc-Graw Hill, 2004  ตำราอ่านประกอบ David, H. M., “Machines & Mechanisms”, 3rd Edition, Prentice Hall, 2005

5 เนื้อหาการศึกษา สัปดาห์ที่เนื้อหา/หัวข้อ 1หลักการพื้นฐานของคิเนมาติกส์และกลไก 2Introduction to Mechanisms ทบทวนเรื่อง Vector 3การวิเคราะห์กลไกด้วยการวาดรูปและด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ 4วิเคราะห์ความเร็วด้วยการวาดรูปและด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ 5ความเร่งของกลไกด้วยการวาดรูปและด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ Mid-term

6 เนื้อหาการศึกษา สัปดาห์ ที่ เนื้อหา/หัวข้อ 6การวิเคราะห์กลไกโดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์ 7การออกแบบลูกเบี้ยว 8การออกแบบและวิเคราะห์คิเนมาติกส์ของเฟือง 9การออกแบบและวิเคราะห์คิเนมาติกส์ของขบวนเฟือง 10การวิเคราะห์สถิตศาตร์ของกลไก 11การวิเคราะห์พลศาสตร์ของกลไก 12การวิเคราะห์สมดุลในกลไก Final

7 การแบ่งคะแนน 1. การบ้าน 10% 2. ทดสอบย่อย 10% 3. โปรเจค 20% 4. สอบกลางภาค 30% 5. สอบประจำภาค 30% รวม 100%

8 Outline  หลักการพื้นฐานของคิเนมาติกส์ บทที่ 1 Introduction  Kinematics and kinetics  Mechanism and Machine บทที่ 2 Kinematics Fundamentals  Degree of freedom and mobility  Type of motion

9 Outline  Introduction of Mechanisms (1) บทที่ 2 Kinematics Fundamentals  Links, Joints and Kinematics Chains  Linkage

10 หลักการพื้นฐานของคิเนมาติกส์

11 Kinematics and Kinetics  Kinematics หรือ จลนศาสตร์ นิยาม : การศึกษาการเคลื่อนที่โดยไม่สนใจแรงกระทำ (S, v, a)  Kinetics หรือ จนศาสตร์ นิยาม : การศึกษาแรงของระบบที่มีการเคลื่อนที่ ( F = ma )

12 Kinematics ( จลนศาสตร์ )  การวิเคราะห์ ตำแหน่ง (Position) ระยะขจัด (Displacement) การหมุน (Rotation) อัตราเร็ว (Velocity) ความเร่ง (Acceleration)

13 Kinematics fundamental of Mechanism  Machine หรือ เครื่องจักร นิยาม : เป็นอุปกรณ์ทางกลที่ใช้ส่งถ่ายการเคลื่อนที่และพลังงาน (Transmit Motion and Energy)  Mechanisms หรือ กลไก นิยาม : เป็นชิ้นส่วนของเครื่องจักรกลที่ใช้ส่งถ่ายการเคลื่อนที่ (Transmit Motion)

14 Machine

15 Mechanism

16  DOF หรือ ลำดับขั้นความอิสระ นิยาม : จำนวนของพิกัดอิสระ (independent coordinate) ที่น้อยที่สุด ที่ต้องการเพื่อกำหนดตำแหน่งของชิ้นส่วนหรือ กลไก นิยาม : จำนวน Input ที่ต้องการเพื่อให้ได้การเคลื่อนที่ของ Output ที่ต้องการ Mobility หรือ Degree of Freedom (DOF)

17 DOF of rigid body in SpaceDOF of Rigid body in Plane Mobility หรือ Degree of Freedom (DOF)

18  DOF of Rigid body in Plane Mobility หรือ Degree of Freedom (DOF)

19  Rotation หรือ การหมุนรอบแกนอ้างอิงใด  Translation หรือ การเลื่อนที่ไปในทิศทางอ้างอิงใด Planar Motion Type of Motion

20  Pure Rotation : ไม่มีการเลื่อนที่ เมื่อเทียบกับ Reference Frame ( ระนาบอ้างอิง ) Reference line เปลี่ยนเฉพาะ angular orientation Type of Motion Reference line

21 Type of Motion  Pure Translation : ทุกจุดบนวัตถุ จะมี path ขนานกันไป Reference line เปลี่ยนเฉพาะ linear position ( ตำแหน่งเชิงเส้น )

22 Type of Motion  Complex Motion : Rotation + Translation กำหนดให้ใน 2-D Coordination system หรือ Planar Motion (x,y) เป็น Translation component (  ) เป็น Rotation component

23 Linkage หรือ ระบบชิ้นต่อโยง  นิยาม : เป็นกลไกที่ประกอบด้วยชิ้นส่วน (Link) ที่เชื่อมต่อกัน (Joint) เพื่อทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบลูกโซ่หรือแบบต่อเนื่อง  ประกอบด้วย : Link : ชิ้นส่วนแต่ละชิ้นของกลไก, พิจารณาเป็น Rigid body Joint : จุดต่อที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ระหว่าง Link

24 Linkage หรือ ระบบชิ้นต่อโยง

25 Link หรือ ชิ้นต่อโยง  นิยาม : Rigid body ที่เป็นชิ้นส่วนแต่ละชิ้นของกลไก จะมีจุดต่อ (node) อย่างน้อย 2 จุด ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อกับ Link อื่นๆ เพื่อถ่ายเท การเคลื่อนที่และแรงระหว่างกัน  ชนิดของ Link  Binary link : one of 2 nodes  Ternary link : one of 3 nodes  Quaternary link : one of 4 nodes

26 Joint หรือ Kinematics pairs  นิยาม : เชื่อมต่อระหว่าง link 2 links หรือมากกว่า ( ที่ node ของ link) ซึ่งจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพันธ์กันระหว่าง Link  ชนิดของ Joint แบ่งออกเป็น  Lower pair : surface contact  Higher pair : point or line contact

27 Lower Pair 3-D Mechanism Name (symbol)DOFContains Revolute (R)1R Prismatic (P)1P Screw or Helical (H)1R + P Cylindric (C)2R+P Spherical (S)3R+R+R Planar or Flat (F)3R+P+P Planar Mechanism

28 Lower pair หรือ Full Joint  Revolute (R) : Rotating full pin joint

29 Lower pair หรือ Full Joint  Prismatic (P) : Translating full slider joint

30 Lower pair หรือ Full Joint  Helical (H) :  Cylindric (C) :  Spherical (S) :  Flat (F) :

31 Higher pair หรือ Half Joint  Roll-slide (RP) :  Linkage & Plane (Force close)  Pin in Slot (Form Close)

32 Planar Motion  Lower pair หรือ Full joint : 1 DOF joint  Higher pair หรือ half joint : > 1 DOF, roll-slider  Joint order = จำนวน link ที่มาต่อกัน - 1

33 Planar Motion

34 Planar Mechanisms  Kinematics chain นิยาม : Assembly ของ Links และ Joints ซึ่ง Input link จะทำการควบคุมการเคลื่อนที่ของ Output  Mechanisms: นิยาม : Kinematics chain ที่มีอย่างน้อย 1 Link ติดอยู่กับ Ground หรือ reference frame

35 Planar Mechanisms  Ground หมายถึง Link ที่ Fixed อยู่กับ reference frame  Crank หรือ ข้อเหวี่ยง หมายถึง Link ที่สามารถเคลื่อนที่ ครบรอบ รอบจุดยึดที่ติดอยู่กับ ground  Rocker หมายถึง Link ที่แกว่งไปมา หรือ โยกไปมารอบจุดยึด ที่ติดอยู่กับ ground  Coupler หรือ Complex link หมายถึง Link ที่มี Complex motion และไม่มีจุดที่ยึดติดกับ Ground

36 Planar Mechanisms

37 การหา DOF หรือ Mobility  In Planar Mechanisms ทุกๆ Link ใน Plane มี 3 DOF 2 Links ที่ไม่ต่อกัน จะมี 6 DOF

38 การหา DOF หรือ Mobility ถ้า Connection เป็น แบบ Full Joint จะลดลงไป 2 DOF เหลือ 4 DOF

39 การหา DOF หรือ Mobility ถ้า Connection เป็น แบบ Half Joint จะลดลงไป 1 DOF เหลือ 5 DOF ถ้า Link ใด ถูกยึดอยู่กับ ground จะมี DOF เป็น 0

40 การหา DOF หรือ Mobility  Gruebler’s Equation : DOF หรือ M = 3L – 2J – 3G หรือ M = 3(L - 1) – 2J โดยที่ L คือ จำนวนของ Link ทั้งหมดในกลไก ( รวม ground) J คือ จำนวนของ Joint ในกลไก Full Joint = 1 Half Joint = 0.5

41 การหา DOF หรือ Mobility  Kutzbach’s Equation : DOF หรือ M = 3(L-1) – 2J 1 – J 2 โดยที่ L คือ จำนวนของ Link ทั้งหมดในกลไก ( รวม ground) J 1 คือ จำนวนของ Full Joint ในกลไก J 2 คือ จำนวนของ Half Joint ในกลไก

42 การหา DOF หรือ Mobility  กลไกที่มี DOF = 1 เรียกว่า กลไกแบบบังคับ (Constrained Mechanism)  กลไกที่มี DOF <= 0 เรียกว่า กลไกแบบไม่เคลื่อนที่ (Locked Mechanism)  กลไกที่มี DOF > 1 เรียกว่า กลไกแบบไม่บังคับ (Unconstraint Mechanism) เช่น แขนกล เป็นต้น

43 การหา DOF หรือ Mobility

44

45

46 ตัวอย่างการหา Mobility  มีขั้นตอนดังนี้ 1. กลไกมี Link ทั้งหมด 4 Links L = 4 2. มีจุด Joint แบบ pin (full joint) 4 joints J = 4 3. มี Link Ground 1 Link จะได้ว่า M = 3(4 - 1) – 2x4 M = 1

47  มีขั้นตอนดังนี้ 1. กลไกมี Link ทั้งหมด 9 Links L = 9 2. มีจุด Joint แบบ pin (full joint) 10 joints และ slide 2 joints J = มี Link Ground 1 Link จะได้ว่า M = 3(9 - 1) – 2x12 M = 0 ตัวอย่างการหา Mobility

48 Kinematics Diagram หรือ แผนผังจลนศาสตร์  เป็นการจำลองชิ้นส่วนของกลไกในเครื่องจักรจริงซึ่งมีความ ซับซ้อนให้อยู่ในรูปที่ง่ายขึ้น เพื่อความสะดวกต่อการ วิเคราะห์การเคลื่อนที่ของกลไก

49 Kinematics Diagram  การเขียนแผนผังจลนศาสตร์ ควรเขียนตามมาตราส่วนเทียบกับ ชิ้นส่วนจริง  การอ้างอิงชิ้นต่อโยง (Link) ให้ใช้ตัวเลข (1,2,3,…) แทนชิ้นต่อโยง โดยถือว่า ground เป็นชิ้นต่อโยงแรก (Link 1) และชิ้นต่อโยงส่วน ที่เหลือให้กำหนดด้วยตัวเลขตามลำดับ  การอ้างอิงจุดต่อเชื่อม ให้ใช้ตัวอักษร (A,B,C,D,…)

50 Kinematics Diagram  การกำหนด ground หรือ Frame ถ้าหากชิ้นต่อโยงถูกกำหนดให้เป็น ground การเคลื่อนที่ของชิ้น ต่อโยงอื่น ๆ จะสัมพันธ์กับ ground นี้ ชิ้นต่อโยงที่ยึดติดแน่นกับที่เช่น พื้น หรือ ฐาน ถือว่าเป็น ground ถ้าหากไม่มีชิ้นต่อโยงใดยึดติดแน่นกับที่ ให้กำหนดชิ้นต่อโยงใด เป็น ground ก็ได้ และชิ้นต่อโยงที่เหลือจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับ ground ที่กำหนด

51 Kinematics Diagram

52

53 ตัวอย่างทื่ 1 เครื่องตัดแผ่นวงจอิเลคทรอนิกส์  การเขียนแผนผังจลนศาสตร์ มีขั้นตอนดังต่อไปนี้ 1. กำหนด ground – ฐานยึดติดแน่นกับพื้นด้วยสลัก ดังนั้นกำหนดให้เป็น เฟรมหรือ Link 1 2. กำหนดชิ้นต่อโยง (Links) – Link 2, 3 และ 4

54 ตัวอย่างที่ 1 เครื่องตัดแผ่นวงจอิเลคทรอนิกส์ 3. กำหนดจุดต่อเชื่อม (Joints) – แทนด้วยอักษร A, B, C และ D 4. กำหนดจุดที่พิจารณา (Points of interest) – พิจารณาการเคลื่อนที่ ของปลายด้ามจับ แทนด้วย จุด X 5. เขียนแผนผังจลนศาสตร์

55 ตัวอย่างที่ 2 คีมล็อก (vise grip)  มีขั้นตอนดังต่อไปนี้ 1. กำหนด ground – ชิ้นต่อโยงของกลไกดังรูปไม่ได้ต่อกับฐานหรือพื้นจึง สามารถกำหนดชิ้นต่อโยงใดเป็น ground ก็ได้ ดังนั้นกำหนดให้ด้ามจับบน เป็น ground 2. กำหนดชิ้นต่อโยง – Link 2, 3 และ 4 3. กำหนดจุดต่อเชื่อม – แทนด้วยอักษร A, B, C และ D

56 ตัวอย่างที่ 2 คีมล็อก (vise grip) 4. กำหนดจุดที่พิจารณา – ต้องการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของจุดปลาย ปากจับตัวล่าง ( จุด X) และด้ามจับตัวล่าง ( จุด Y) 5. เขียนแผนผังจลนศาสตร์

57 ตัวอย่างที่ 3 Toggle clamp  จงเขียนแผนผังจลนศาสตร์ของ Toggle clamp ดังรูป โดยให้พิจารณา การเคลื่อนที่ของ Clamp surface และด้ามจับ ( Handle) รวมทั้ง คำนวณหา DOF ของกลไก

58 ตัวอย่างที่ 3 Toggle clamp  มีขั้นตอนดังต่อไปนี้ 1. กำหนดเฟรมชิ้นส่วนที่ยึดติดกับโต๊ะด้วย สลัก กำหนดให้เป็น ground แทนด้วย Link 1 การเคลื่อนที่ของชิ้นต่อโยงอื่นจะ สัมพันธ์กับ ground นี้ 2. กำหนดชิ้นต่อโยงอื่น ๆ Link 2 คือ มือจับ (Handle) Link 3 คือ แขนซึ่งแทนพื้นผิวจับชิ้นงาน ทั้งหมด Link 4 คือ แท่งเหล็กที่เชื่อมระหว่างแขน และมือจับ

59 ตัวอย่างที่ 3 Toggle clamp 3. กำหนดจุดต่อเชื่อม จุดต่อเชื่อมมี 4 จุดแทนด้วยอักษร A,B,C และ D 4. กำหนดจุดที่พิจารณา ต้องการพิจารณาการเคลื่อนที่ของจุดปลายของแขน (Link 3) แทนด้วยจุด X และ ที่ปลายของมือจับ (Link 2) แทนด้วยจุด Y

60 ตัวอย่างที่ 3 Toggle clamp 5. แผนผังจลนศาสตร์ 6. คำนวณค่า DOF (Mobility) - กลไกมี Link 4 Links - กลไกมี Joint แบบ pin (Full Joint) 4 จุด M = 3(4 - 1) – 2x4 M = 1 ดังนั้น กลไกชิ้นต่อโยงนี้เป็น “Constrained mechanism” หรือ กลไก แบบบังคับ


ดาวน์โหลด ppt Mechanics of Machinery อ. โศรฎา แข็งการ Office Hour: จันทร์, อังคาร 10.00 – 12.00 น.

งานนำเสนอที่คล้ายกัน


Ads by Google