پایان نامه مکانیک طراحی‌ و ساخت‌ وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌

پایان نامه مکانیک طراحی‌ و ساخت‌ وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌

مقدمه‌:

مهندسی‌ بر علوم‌ پایه‌ ریاضیات‌، فیزیك‌ و شیمی‌ بنا شده‌ است‌. در اغلب‌ موارد، مهندسی‌ شامل‌ تحلیل‌ تبدیل‌ انرژی‌ از چند منبع‌ به‌ یك‌ یا چند محصول‌ نهایی‌ می‌باشد كه‌ با بكارگیری‌ یك‌ یا چند اصل‌ اساسی‌ از این‌ علوم‌ را شامل‌ می‌شوند.

از میان‌ علوم‌ مختلفی‌ كه‌ مهندسی‌ مكانیك‌ در مورد آن‌ بحث‌ می‌كند تحلیل‌ و ساخت‌ وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌ را می‌توان‌ نام‌ برد.

وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌ نظیر قیچیهای‌ اهرم‌ مركب‌، پرچ‌كنها، مكانیزمهای‌ قفل‌ كن‌ و غیره‌ كاربرد بسیار زیادی‌ در صنعت‌ دارند و بالطبع‌ طراحی‌ آنها نیز از جایگاه‌ خاصی‌ برخوردار است‌.

در سنتز این‌ وسایل‌ با استفاده‌ از لینكیج‌های‌ كمكی‌ مناسب‌ به‌ 1- F =  برای‌ درجه‌ آزادی‌ با یك‌ لینك‌ ثابت‌ (زمین‌) می‌رسیم‌.

همچنین‌ نیروی‌ اعمال‌ شده‌ به‌ قطعه‌ كار مطابق‌ با لینكهای‌ دوبل‌ (عضو دو نیرویی‌) در لینكیچ‌ كمكی‌ هستند. این‌ لینك‌ برای‌ سنتز قطعات‌ عملی‌ مانند انواع‌ مثالهای‌ فوق‌الذكر بكار بسته‌ می‌شوند.

در این‌ پروژه‌ ضمن‌ مطالعه‌ و شناخت‌ كلی‌ انواع‌ سیستمهای‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌ مانند قیچی‌ها و كملپ‌ها و بررسی‌ و سنتز قسمتهای‌ مختلف‌ آنها به‌ طراحی‌ و ساخت‌ نمونه‌ای‌ از این‌ وسایل‌ پرداخته‌ می‌شود.

در پایان‌ امیدواریم‌ كه‌ در این‌ پروژه‌ بتوانیم‌ اطلاعات‌ جامعی‌ از اینگونه‌ ابزارها كه‌ نقش‌ مهمی‌ را نیز در قسمتهای‌ مختلف‌ صنع‌ ایفا می‌كنند ارائه‌ دهیم‌.

مقدمه‌ای‌ بر مكانیزمها

حركت‌:

اكثریت‌ بندواره‌ها نمایانگر حركتی‌ هستند كه‌ تمام‌ اهرمها در صفحات‌ موازی‌ حركت‌ می‌كنند. این‌ نوع‌ حركت‌، حركت‌ صفحه‌ای‌ یا دو بعدی‌ نامیده‌ می‌شود. حركت‌ صفحه‌ای‌ جسم‌ صلب‌ شامل‌ چرخش‌ حول‌ محور عمود بر آن‌ صفحه‌ و انتقالی‌ می‌باشد كه‌ در آن‌ تمام‌ نقاط‌ جسم‌ در امتداد خطوط‌ موازی‌ و مستقیم‌ یا منحنی‌ الخط‌ حركت‌ می‌كنند به‌ طوری‌ كه‌ تمام‌ خطوط‌ داخل‌ جسم‌ به‌ موازات‌ موقعیت‌ اصلی‌ خود باقی‌ می‌ماند تركیب‌ چرخش‌ حول‌ سه‌ محور غیر موازی‌ و انتقال‌ در سه‌ جهت‌ بسته‌ به‌ قیدهایی‌ كه‌ توسط‌ اتصالات‌ (كروی‌، مارپیچی‌، سیلندری‌ و غیره‌) بین‌ اهرمها اعمال‌ می‌گردد ممكن‌ می‌شود.

 اهرم‌بندی‌ چهار میله‌:

بندواره‌ها در انواع‌ متعدد ماشین‌ها و ابزارهای‌ مكانیكی‌ بكار برده‌ می‌شوند. ساده‌ترین‌ اهرم‌بندی‌ با حلقه‌ بسته‌ چهار میله‌ می‌باشد كه‌ دارای‌ سه‌ اهرم‌ متحرك‌ (به‌ اضافة‌ یك‌ اهرم‌ ثابت‌) و چهار اتصال‌ «چرخان‌»، «لولا شده‌» یا «پین‌ شده‌» می‌باشد (شكل‌ 1 ـ 1). اهرمی‌ كه‌ به‌ منبع‌ تغذیه‌ یا متحرك‌ اولی‌ وصل‌ شده‌ است‌، اهرم‌ ورودی‌ نام‌ دارد  A) 0 (A . اهرم‌ خروجی‌ لولاهای‌ متحرك‌  B  را به‌ لولای‌ زمین‌  0 B  وصل‌ می‌كند. كاپلر (میله‌ رابط‌) یا میله‌ شناور دو لولای‌ متحرك‌  A  و  B  را به‌ هم‌ وصل‌ می‌كند یعنی‌ رابط‌ بین‌ ورودی‌ و خروجی‌ می‌باشد.

شكل‌ 1 ـ 2 سه‌ كاربرد بندواره‌ چهار میله‌ را نشان‌ می‌دهد كه‌ برای‌ انجام‌ كارهای‌ مختلف‌ بكار رفته‌ است‌. جرثقیل‌ جابجا كنندة‌ افقی‌ در شكل‌ 1 ـ 2 الف‌ یك‌ نوع‌ خاص‌ از بندوارة‌ چهار میله‌ است‌ كه‌ حدوداً حركت‌ مستقیم‌ الخط‌ برای‌ مسیریاب‌ (نقطة‌  P ) تولید می‌كند این‌ نوع‌ جرثقیل‌ها تا 50 تن‌ ظرفیت‌ و نوعاً بطور تقریب‌ مسیر میله‌ رابط‌ تا 9 متر طول‌ دارد.

فهرست‌

 عنوان‌                                                                                                 صفحه‌

 فصل‌ 1: مقدمه‌ای‌ بر مكانیزمها........................................................................... 1

1 ـ 1 حركت‌: ................................................................................................. 2

1 ـ 2 اهرم‌بندی‌ چهار میله‌: ................................................................................ 3

1 ـ 3 علم‌ حركت‌ نسبی‌: ................................................................................... 7

1 ـ 4 نمادهای‌ سینماتیكی‌:................................................................................ 8

1 ـ 5 زنجیره‌های‌ شش‌ میله‌ای‌:....................................................................... 12

1 ـ 6 درجات‌ آزادی‌: .................................................................................... 15

1 ـ 7 تحلیل‌ تغییر مكان‌: شاخص‌های‌ مفید برای‌ تحلیل‌ موقعیت‌ اهرم‌بندی‌ها..21

1 ـ 8 موقعیتهای‌ محدود و نقاط‌ مرگ‌ یك‌ مكانیزم‌ چهار میله‌:.......................... 27

1 ـ 9 روابط‌ محاسبه‌ زوایای‌ موقعیت‌های‌ محدود و موقعیت‌های‌ نقطة‌ مركب‌

(روش‌ ریاضی‌ ............................................................................................... 30

1 ـ 10 مفهوم‌ حركت‌ نسبی‌:.......................................................................... 31

1 ـ 11 مركز آنی‌: ......................................................................................... 34

1 ـ 12 قضیة‌ كندی‌:...................................................................................... 37

فصل‌ 2: مزیت‌ مكانیكی‌ ................................................................................. 44

2 ـ 1 مزیت‌ مكانیكی‌: .................................................................................... 45

2 ـ 2 روش‌ تحلیلی‌ برای‌ تعیین‌ سرعت‌ و مزیت‌ مكانیكی‌: ................................. 56

2 ـ 3 كمترین‌ مزیت‌ مكانیكی‌:....................................................................... 59

فصل‌ 3: وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی...............................................................   61

3 ـ سنتز وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌:  (Internal Force Exerting Devices Synthesis)         62 

 3 ـ 1 سنتز قیچیهای‌ مركب‌ (Compond Lever ships Synthesis).................... 62

3 ـ 2 سنتز پرچ‌كنهای‌ یوك‌ (Yoke Riveters Syntheses)............................... 64

3 ـ 3 سنتز عددی‌ وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌: ................................................. 66

3 ـ 4 تعداد لینكهای‌ دوگانه........................................................................... 66

3 ـ 5 سنتز ابعادی‌:......................................................................................... 70

3 ـ 6 روشهای‌ هندسی‌:.................................................................................. 70

3 ـ 7 قطبهای‌ نسبی‌ مكانیزم‌ چهار میله‌ای‌:........................................................ 71

3 ـ 8 طریقة‌ یافتن‌ قطب‌ نسبی‌: ........................................................................ 73

3 ـ 9 مكانیك‌ كلمپهای‌ خود قفل‌كن‌: (Toggle clamps Mechanic)................ 75

3 ـ 10 طراحی‌ كلمپهای‌ قفل‌كن‌: (Toggle Clamps Design).......................... 78

 فصل‌ 4: تحلیل‌ نیرویی................................................................................... 81

4 ـ 1 تحلیل‌ نیرویی‌:...................................................................................... 82

4 ـ 2 قاب‌ و ماشین‌: ....................................................................................... 83

4 ـ 3 تحلیل‌ نیروی‌ كلمپهای‌ عمودی‌ و افقی‌.................................................... 84

 فصل‌ 5: تعریف‌ و تقسیم‌بندی‌ فولادهای‌ ابزار................................................... 88

 5 ـ 1 تعریف‌ و تقسیم‌بندی‌ فولادهای‌ ابزار:..................................................... 89

5 ـ 1 ـ 1 فولادهای‌ ابزار كارگرم‌ (HOT WORK TOOL STEELS) ............... 90

5 ـ 1 ـ 2 فولادهای‌ ابزار كار سرد (COLD WORK TOOL STEELS.............. 91

 5 ـ 1 ـ 3 فولادهای‌ابزارمقاوم‌به‌ضربه‌ (SHOCK RESISTING TOOL STEELS)                94 

5 ـ 1 ـ 4 فولادهای‌ ابزار آبدیده‌ (WATER HARDENING TOOL STEELS).. 94

5 ـ 1 ـ 5 فولادهای‌ قالب‌ (MOLD STEELS) ...............................................  95

5 ـ1ـ6فولادهای‌ابزارهای‌مخصوص‌ (SPECCIAL-PURPOSE STEELS)   TOOL  .  96

5 ـ 1 ـ 7 فولادهای‌ ابزار تندبر (LIGH SPEED TOOL STEELS).................   97

5 ـ 2 نقش‌ عناصر آلیاژی‌ در فولادهای‌ تندبر: ..............................................  100

5 ـ 3 توسعه‌ فولادهای‌ ابزار: .......................................................................  101

فصل‌ 6: موارد استفادة‌ كلمپها  ...................................................................... 103

 6 ـ 1 موارد استفادة‌ كلمپها و تاگلها در صنعت‌............................................   104

6 ـ 1 ـ 1 كلمپ‌ بادامكی‌:  .......................................................................... 104

6 ـ 1 ـ 2 كلمپ‌ مدل‌  F : ...........................................................................  105

6 ـ 1 ـ 3 كلمپ‌ كوچك‌ (یا عكس‌ العمل‌ سریع‌).........................................   105

6 ـ 1 ـ 4 كلمپ‌ پنوماتیكی‌: ........................................................................  106

6 ـ 1 ـ 5 كلمپ‌های‌ قفل‌ كن‌ افقی‌:.............................................................   107

6 ـ 1 ـ 6 كلمپ‌ قفل‌ كن‌ عمودی‌: ..............................................................  108

6 ـ 1 ـ 7 كلمپ‌ كششی‌ عمل‌ كننده‌:...........................................................   108

فصل‌ 7: طراحی‌ و ساخت‌ ...........................................................................  109

7 ـ 1 طراحی‌ كلمپ‌ فشاری‌:  ...................................................................... 110

7 ـ 2 طراحی‌ و ساخت‌:..............................................................................   113

7 ـ 2 ـ 1 قدم‌اول‌درساخت‌كلمپ‌موردنظرلیست‌تعدادقطعات‌بكاررفته‌دركلمپ ‌است‌.   113

7 ـ 2 ـ 2 تهیه‌ نقشه‌های‌ ساخت‌ قطعات‌ و انتخاب‌ جنس‌ مواد.........................   115

7 ـ 2 ـ 3 چگونگی‌ ساخت‌.........................................................................   120

 منابع‌.........................................................................................................   124