Proiectarea asistată de calculator a sistemelor mecanice mobile (SMM)

1. Probleme generale ale proiectării sistemelor mecanice mobile

1.1 Noţiuni introductive

Cursul are la baza două componente fundamentale şi anume proiectarea sistemelor mecanice mobile şi proiectarea asistată de calculator.

Definiţii

- Proiectarea sistemele mecanice mobile (mecanismelor) reprezintă rezolvarea a două aspecte fundamentale şi anume stabilirea schemei optime de funcţionare şi determinarea formei constructive a elementelor mecanismului.

- (1) Proiectarea asistată de calculator sau CAD (Computer-aided Design) reprezintă utilizarea sistemelor computerizate în vederea asistării proiectantului în procesele de creare, modificare, analiză şi optimizare a unui proiect.

- (2) Proiectarea asistată de calculator sau CAD (Computer-aided Design) reprezintă acele unelte, aplicaţii, programe de calculator care pot ajuta inginerii, arhitecţii, geodezii în activitate de proiectare.

1.2 Proiectarea sistemelor mecanice mobile

Proiectarea unui sistem mecanic mobil cuprinde aspecte complexe având în vedere:

• condiţiile iniţiale care trebuie luate în considerare;

• scopul căruia îi este destinat sistemul;

• condiţiile de funcţionare ale sistemului:

o randament necesar;

o gabarit;

o unghi de presiune convenabil.

În cadrul primei etape ce trebuie rezolvată, stabilirea schemei optime de funcţionare, este necesar să se aibă în vedere şi un studiu privind precizia SMM proiectat. În cadrul celei de-a doua etape ce trebuie rezolvată, determinarea formei constructive a elementelor mecanismului, este necesar să se ţină seama de condiţiile dinamice de lucru. Dintre acestea pot fi enumerate:

• modul de variaţie a forţelor asupra SMM;

• toleranţele care se impun;

• regimul de antrenare.

Stabilirea schemei optime de funcţionare trebuie să răspundă la două mari probleme ridicate de practica industrială şi anume: proiectarea unor SMM pentru realizarea unor funcţii de transmitere date (SMM generator de funcţii); proiectarea unor SMM de ghidare.

- Proiectarea unor SMM pentru realizarea unor funcţii de transmitere date (SMM generator de funcţii)

Funcţia de transmitere reprezintă orice dependenţă funcţională dintre parametrii de intrare şi cei de ieşire dintr-un SMM. În cazul în care funcţia nu conţine decât deplasări (liniare→s sau unghiulare→φ) aceasta poartă numele de funcţie de ordinul zero. În situaţia în care aceasta conţine şi structura sa algebrică şi derivate de prim ordin, adică viteze (liniare→ sau unghiulare→ ) acesta se numeşte funcţie de ordinul întâi. Atunci când structura algebrică a funcţiei include şi derivate de ordinul al doilea, adică acceleraţii (liniare→ sau unghiulare→ ) acesta este denumită funcţie de ordinul al doilea ş.a.m.d.

Funcţiilor de transmitere le corespund prin urmare legile de mişcare corespunzătoare care pot fi impuse analitic sau grafic. În figurile 1.1 şi 1.4 sunt reprezentate două funcţii de transmitere de ordinul zero. În figura 1.1 este arătată o lege discretă, adică o lege care trebuie respectată doar într-un număr redus de poziţii ale SMM .

Figura 1.1

Spre exemplu, în cazul unui mecanism de comandă a unui strung automat ca cel prezentat în figura 1.2

Elementul 1 este comandat de cama 5 şi el se roteşte astfel încât să asigure funcţia de transmitere ψ = ψ(φ) producând rotirea impusă balansierului 1. Rotirea sectorului dinţat din solidar balansierului impune mişcarea prevăzută cremalierei 4 care comandă sania.