وسایل اعمال نیروی داخلی نظیر قیچیهای اهرم مرکب، پرچکنها، مکانیزمهای قفل‌کن و غیره کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارند. هدف از این پروژه طراحی وسایل اعمال نیروی داخلی و ساخت نمونه‌ای از این نوع وسایل است. در فصل اول تعریفی کلی از مکانیزم بیان می‌شود که طراحی و ساخت بر اصولی که در این فصل بیان شده قرار دارد. در فصل دوم در مورد مزیت مکانیکی انواع مکانیزمهای اعمال نیروی داخلی و فرمولهای مربوط به آن بحث می‌شود و در پایان این فصل نیز در مورد کمترین مزیت مکانیکی روابطی را مطرح می‌کنیم.
از مطالب بحث شده در دو فصل قبل برای سنتز عددی، ابعادی و آنالیز نیرویی استفاده می‌کنیم. آشنایی با فولاد ابزار فصل 5 پروژه را به خود اختصاص داده و در این فصل ما با انواع فولادهای ابزار و ترکیبات بکار رفته شده در آنها آشنا می‌شویم.
در انتها در فصل 6 طراحی و ساخت نمونه‌ای از این وسایل بیان می‌گردد.
مهندسی بر علوم پایه ریاضیات، فیزیک و شیمی بنا شده است. در اغلب موارد، مهندسی شامل تحلیل تبدیل انرژی از چند منبع به یک یا چند محصول نهایی می‌باشد که با بکارگیری یک یا چند اصل اساسی از این علوم را شامل می‌شوند.
از میان علوم مختلفی که مهندسی مکانیک در مورد آن بحث می‌کند تحلیل و ساخت وسایل اعمال نیروی داخلی را میتوان نام برد.
وسایل اعمال نیروی داخلی نظیر قیچیهای اهرم مرکب، پرچکنها، مکانیزمهای قفل کن و غیره کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارند و بالطبع طراحی آنها نیز از جایگاه خاصی برخوردار است.
در سنتز این وسایل با استفاده از لینکیج‌های کمکی مناسب به 1- F = برای درجه آزادی با یک لینک ثابت (زمین) می‌رسیم.
همچنین نیروی اعمال شده به قطعه کار مطابق با لینکهای دوبل (عضو دو نیرویی) در لینکیچ کمکی هستند. این لینک برای سنتز قطعات عملی مانند انواع مثالهای فوق‌الذکر بکار بسته می‌شوند.
در این پروژه ضمن مطالعه و شناخت کلی انواع سیستمهای اعمال نیروی داخلی مانند قیچی‌ها و کملپ‌ها و بررسی و سنتز قسمتهای مختلف آنها به طراحی و ساخت نمونه‌ای از این وسایل پرداخته می‌شود.
در پایان امیدواریم که در این پروژه بتوانیم اطلاعات جامعی از اینگونه ابزارها که نقش مهمی را نیز در قسمتهای مختلف صنع ایفا می‌کنند ارائه دهیم.
1 ـ 1 حرکت:
اکثریت بندواره‌ها نمایانگر حرکتی هستند که تمام اهرمها در صفحات موازی حرکت می‌کنند. این نوع حرکت، حرکت صفحه‌ای یا دو بعدی نامیده می‌شود. حرکت صفحه‌ای جسم صلب شامل چرخش حول محور عمود بر آن صفحه و انتقالی می‌باشد که در آن تمام نقاط جسم در امتداد خطوط موازی و مستقیم یا منحنی الخط حرکت می‌کنند به طوری که تمام خطوط داخل جسم به موازات موقعیت اصلی خود باقی می‌ماند ترکیب چرخش حول سه محور غیر موازی و انتقال در سه جهت بسته به قیدهایی که توسط اتصالات (کروی، مارپیچی، سیلندری و غیره) بین اهرمها اعمال می‌گردد ممکن می‌شود.
1 ـ 2 اهرم‌بندی چهار میله:
بندواره‌ها در انواع متعدد ماشین‌ها و ابزارهای مکانیکی بکار برده می‌شوند. ساده‌ترین اهرم‌بندی با حلقه بسته چهار میله می‌باشد که دارای سه اهرم متحرک (به اضافة یک اهرم ثابت) و چهار اتصال «چرخان»، «لولا شده» یا «پین شده» می‌باشد (شکل 1 ـ 1). اهرمی که به منبع تغذیه یا متحرک اولی وصل شده است، اهرم ورودی نام دارد A) 0 (A . اهرم خروجی لولاهای متحرک B را به لولای زمین 0 B وصل می‌کند. کاپلر (میله رابط) یا میله شناور دو لولای متحرک A و B را به هم وصل می‌کند یعنی رابط بین ورودی و خروجی می‌باشد.
شکل 1 ـ 2 سه کاربرد بندواره چهار میله را نشان می‌دهد که برای انجام کارهای مختلف بکار رفته است. جرثقیل جابجا کنندة افقی در شکل 1 ـ 2 الف یک نوع خاص از بندوارة چهار میله است که حدوداً حرکت مستقیم الخط برای مسیریاب (نقطة P ) تولید می‌کند این نوع جرثقیل‌ها تا 50 تن ظرفیت و نوعاً بطور تقریب مسیر میله رابط تا 9 متر طول دارد.
شکل 1 ـ 2 ب اهرم‌بندی محرک آبپاش چمن است که برای بدست آوردن دامنه‌های مختلف نوسان سر آبپاش قابل تنظیم است. این اهرم‌بندی قابل تنظیم با تغییر طول زاویة اهرم خروجی به توسط گیره و پیچ عملیات خود را به تنوع دارا می‌باشد.
شکل 1 ـ 2 پ طرح اهرم‌بندی درپوش موتور اتومبیل که چهار میله می‌باشد را نشان می‌دهد. این اهرم حرکت نسبی بین درپوش موتور و اطاق اتومبیل را کنترل می‌کند.
سه نوع کاربردی که در شکل 1 ـ 2 نشان داده شده کاملاً با یکدیگر متفاوت است و در حقیقت سه کار مختلف را بیان می‌کند. یعنی تمام بندواره‌ها بسته به نوع کاربردشان که عبارتند از: ایجاد مسیر، ایجاد تابع و ایجاد حرکت (یا هدایت یک جسم صلب). در ایجاد مسیر (شکل 1 ـ 2 الف)، مسیر حرکت یک نقطه از بندواره موردنظر می‌باشد.
ایجاد عملیات (شکل 1 ـ 2 ب) یک اهرم‌بندی است که حرکت (یا نیروی) نسبی بین اهرم‌هائی (بطور عمومی) که به بدنه وصل هستند مورد توجه می‌باشد. در ایجاد حرکت (شکل 1 ـ 2 پ)، حرکت کامل میلة رابطه مورد ملاحظه می‌باشد. در بندواره چهار میله چنانچه یک یا چند میله دارای طول بی‌نهایت باشد حالات خاصی از بندواره چهار میله را ایجاد می‌کند. بندوارة لنگ ـ لغزنده (یا لنگ و لغزنده) در شکل 1 ـ 3 یک زنجیر چهار میله است که لغزنده به جای میله خروجی که طول بی‌نهایت دارد جایگزین شده است.
موتور احتراق داخلی بر این اساس ساخته شده است بطوریکه میل لنگ میلة 2، شاتون میلة رابطه (میله 3) و پیستون لغزنده (میلة 4) می‌باشد.
انواع دیگری از بندواره چهار میله وجود دارد بطوریکه لغزنده به جای حرکت روی میله ثابت روی میله متحرک هدایت می‌شود. این حالت را بندوارة لنگ ـ لغزندة معکوس نامند و هنگامی که اهرم دیگری (مثل میل لنگ، میله رابطه یا لغزنده) ثابت شود بوجود می‌آید.
1 ـ 3 علم حرکت نسبی:
تمام حرکاتی که در طبیعت مشاهده می‌شوند حرکت نسبی هستند؛ یعنی جسم مورد مشاهده نسبت به مشاهده کننده. برای مثال، مسافر نشسته در داخل اتوبوس نسبت به مشاهده کننده در صف خط اتوبوس بطور نسبی در حرکت است، اما نسبت به مسافر دیگری که در داخل اتوبوس نشسته است، در حال سکون می‌باشد. به عکس مسافر در حال حرکت در راهروی اتوبوس نسبت به مسافر نشسته در داخل اتوبوس حرکت نسبی دارد و همچنین نسبت به مسافر منتظر در صف خط اتوبوس نیز دارای حرکت نسبی است.
به مطالعه حرکت یعنی سینماتیک، علم حرکت نسبی اطلاق می‌گردد. طراحی و تحلیل ماشین و بندواره‌ها بستگی به توان طراح از تجسم حرکت نسبی اجزاء ماشین دارد.
شکل 1 ـ 3 ب یک اهرم‌بندی لنگ لغزنده را با میلة رابط مثلثی ABP نشان می‌دهد. هر نقطه از میلة رابط مسیرهای مختلفی را ایجاد می‌کند که به منحنی‌های کاپلر نسبت به بدنه (میله 1) معروف هستند.
نقطة A یک قوس دایره‌ای شکل به مرکز 0 A را طی می‌کند. نقطة B در امتداد خط مستقیم حرکت می‌کند و نقطة P یک منحنی خیلی پیچیده‌ای را ایجاد می‌کند. تمام این منحنی‌های کاپلر قسمتی از حرکت مطلق میله 3 می‌باشد.
فرض کنید که مسیر نقطه P این بار نسبت به میلة 4 به جای میلة 1 مورد نظر باشد. این حرکت نسبی را میتوان بگونه‌ای بدست آورد که بطور خیالی یک نفر روی میله 4 نشسته باشد و حرکت میلة 3 را مشاهده کند، مشخصاً نقطة P از میلة 3 را نگاه کند. به عبارت دیگر بندواره را معکوس کرده‌ایم، یعنی میلة 4 (لغزنده) بجای میلة 1 ثابت شده و بقیة بندواره را نسبت به میلة 4 به حرکت درآورده‌ایم (از جمله میلة ثابت قبلی). در اینجا مسیر نسبی نقطة P نسبت به میلة 4 یک قوس دایره‌ای شکل به مرکز B می‌باشد. بنابراین حرکت مطلق یک حالت خاص از حرکت نسبی است.
1 ـ 4 نمادهای سینماتیکی:
اگرچه بندواره چهار میله و بندواره لنگ ـ لغزنده ا زاهرم‌بندهای خیلی مفید بوده و هزارها موارد و کاربرد دارند، بعداً خواهیم دید که این اهرم‌بندی قابلیت اجرائی محدودی دارند.
اهرم‌بندی‌هائی با تعداد اعضاء بیشتر اغلب در شرایطی که خواسته‌های زیادی از بندواره انتظار می‌رود بکار برده می‌شوند. شکل 1 ـ 3 یک کاربرد معمولی از بندواره چند حلقه‌ای را نشان می‌دهد که اهرم‌بندی از نوع مکانیکی آن مورد تقاضا است. پنجره باید 90 درجه نسبت به چارچوب به طرف بیرون باز شود و مسافت کافی از یک طرف پنجره برای تأمین دسترسی به خارج از پنجره و از طرف دیگر دسترسی به سطح خارجی پنجره برای تمیز کردن را داشته باشد. همچنین نیروی لازم برای حرکت بندواره که به کمک دست عملی بشود نیاز است. شکل 1 ـ 4 الف و ب یکی از انواع مشهور پنجره‌های مجهز به بندواره را برای زاویه باز شوی 90 و 30 درجه نشان می‌دهد.
اغلب تجسم حرکت اهرم‌بندی چند حلقه مثل آنچه در شکل 1 ـ 4 نشان داده شد مشکل است، بخصوص وقتی که در روی شکل بندواره اجزاء دیگری هم ظاهر شده باشند.
اولین قدم در تحلیل حرکت بندواره‌های خیلی پیچیده عبارتست از ترسیم نمای سینماتیکی یا نمای اسکلتی آنها. این مستلزم جدا شدن اجزاء و سپس اتصال آنها به یکدیگر می‌باشد. همانگونه که در شکل 1 ـ 5 نشان می‌دهد.
نمای اسکلتی بندواره‌ها همان مقاصدی که شماتیک الکتریکی یا نمای مداری اعمال می‌کند دارا است و فقط اسکلت اصلی بندواره را نمایش می‌دهد که البته ابعاد اصلی مؤثر در حرکت بندواره را دربردارد.
نمای سینماتیکی یکی از دو صورت ذیل را شامل می‌شود: نقشه ساده (متناسب ولی نه چندان دقیق با مقایس) و دیگری نمای سینماتیکی برمبنای مقیاس (که معمولاً برای تحلیل موقعیت، تغییر مکان، سرعت، شتاب، نیرو گشتاور انتقال و غیره بکار برده می‌شود). برای راحتی در ارجاع دادن، اهرمها شماره‌بندی می‌شوند (از اتصال بدنه با شماره 1 شروع می‌کنند)، در حالتی که اتصال‌ها را با حروف مشخص می‌کنند.
همچنین اهرم‌های ورودی و خروجی نامگذاری می‌شوند. جدول 1 ـ 1 نمای اسکلتی معمول اهرم‌بندی‌های صفحه‌ای را نشان می‌دهد.
یکی از اهداف نمای اسکلتی تهیه شماتیک سینماتیکی حرکات نسبی بندواره‌ها است. برای مثال، اتصال لولایی دوران نسبی را تجسم می‌کند، لغزنده حرکت انتقالی مستقیم الخط نسبی را نشان می‌دهد و به همین ترتیب.
شکل 1 ـ 5 نمای سینماتیکی (نقشه ساده) برای پنجره مجهز به بندواره را نشان می‌دهد. توجه شود که شش میله، پنج اتصال لولایی، یک اتصال لغزشی و یک غلطک اجزاء تشکیل‌دهندة آن است. همچنین توجه شود که یک حلقه بندواره شامل یک اهرم‌بندی لنگ ـ لغزنده است (1، 5، 4، 6) متصل به لنگ ـ لغزنده یک میله و یک غلطک است (2، 3) که حرکت ورودی برای باز و بسته شدن پنجره را تأمین می‌کند.
فهرست مطالب:
فصل 1: مقدمه‌ای بر مکانیزمها............
1 ـ 1 حرکت: ............................
1 ـ 2 اهرم‌بندی چهار میله: ..............
1 ـ 3 علم حرکت نسبی: ...................
1 ـ 4 نمادهای سینماتیکی:................
1 ـ 5 زنجیره‌های شش میله‌ای:..............
1 ـ 6 درجات آزادی: .....................
1 ـ 7 تحلیل تغییر مکان: شاخص‌های مفید برای تحلیل موقعیت اهرم‌بندی‌ها..
1 ـ 8 موقعیتهای محدود و نقاط مرگ یک مکانیزم چهار میله:
1 ـ 9 روابط محاسبه زوایای موقعیتهای محدود و موقعیتهای نقطة مرکب
(روش ریاضی .............................
1 ـ 10 مفهوم حرکت نسبی:.................
1 ـ 11 مرکز آنی: .......................
1 ـ 12 قضیة کندی:.......................
فصل 2: مزیت مکانیکی ....................
2 ـ 1 مزیت مکانیکی: ....................
2 ـ 2 روش تحلیلی برای تعیین سرعت و مزیت مکانیکی:
2 ـ 3 کمترین مزیت مکانیکی:..............
فصل 3: وسایل اعمال نیروی داخلی..........
3 ـ سنتز وسایل اعمال نیروی داخلی: (Internal Force Exerting Devices Synthesis)...............................
3 ـ 1 سنتز قیچیهای مرکب (Compond Lever ships Synthesis)
3 ـ 2 سنتز پرچ‌کنهای یوک (Yoke Riveters Syntheses).
3 ـ 3 سنتز عددی وسایل اعمال نیروی داخلی:
3 ـ 4 تعداد لینکهای دوگانه..............
3 ـ 5 سنتز ابعادی:......................
3 ـ 6 روشهای هندسی:.....................
3 ـ 7 قطبهای نسبی مکانیزم چهار میله‌ای:..
3 ـ 8 طریقة یافتن قطب نسبی: ............
3 ـ 9 مکانیک کلمپهای خود قفل‌کن: (Toggle clamps Mechanic)
3 ـ 10 طراحی کلمپهای قفل‌کن: (Toggle Clamps Design)
فصل 4: تحلیل نیرویی....................
4 ـ 1 تحلیل نیرویی:.....................
4 ـ 2 قاب و ماشین: .....................
4 ـ 3 تحلیل نیروی کلمپهای عمودی و افقی..
فصل 5: تعریف و تقسیم‌بندی فولادهای ابزار.
5 ـ 1 تعریف و تقسیم‌بندی فولادهای ابزار:.
5 ـ 1 ـ 1 فولادهای ابزار کارگرم (HOT WORK TOOL STEELS)
5 ـ 1 ـ 2 فولادهای ابزار کار سرد (COLD WORK TOOL STEELS
5 ـ 1 ـ 3 فولادهای‌ابزارمقاوم‌به‌ضربه (SHOCK RESISTING TOOL STEELS)........................................
5 ـ 1 ـ 4 فولادهای ابزار آبدیده (WATER HARDENING TOOL STEELS)..
5 ـ 1 ـ 5 فولادهای قالب (MOLD STEELS) .....
5 ـ1ـ6فولادهای‌ابزارهای‌مخصوص (SPECCIAL-PURPOSE STEELS) TOOL
5 ـ 1 ـ 7 فولادهای ابزار تندبر (LIGH SPEED TOOL STEELS)
5 ـ 2 نقش عناصر آلیاژی در فولادهای تندبر:
5 ـ 3 توسعه فولادهای ابزار: .............
فصل 6: موارد استفادة کلمپها ...........
6 ـ 1 موارد استفادة کلمپها و تاگلها در صنعت
6 ـ 1 ـ 1 کلمپ بادامکی: ...............
6 ـ 1 ـ 2 کلمپ مدل F : .................
6 ـ 1 ـ 3 کلمپ کوچک (یا عکس العمل سریع).
6 ـ 1 ـ 4 کلمپ پنوماتیکی: ..............
6 ـ 1 ـ 5 کلمپهای قفل کن افقی:..........
6 ـ 1 ـ 6 کلمپ قفل کن عمودی: ...........
6 ـ 1 ـ 7 کلمپ کششی عمل کننده:..........
فصل 7: طراحی و ساخت ....................
7 ـ 1 طراحی کلمپ فشاری: ...............
7 ـ 2 طراحی و ساخت:.....................
7 ـ 2 ـ 1 قدم‌اول‌درساخت‌کلمپ‌موردنظرلیست‌تعدادقطعات‌بکاررفته‌درکلمپ است.........................................
7 ـ 2 ـ 2 تهیه نقشه‌های ساخت قطعات و انتخاب جنس مواد
7 ـ 2 ـ 3 چگونگی ساخت...................
منابع..................................
شامل 77 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود پروژه طراحی و ساخت وسایل اعمال نیروی داخلی
