پایان نامه مکانیک طراحی‌ و ساخت‌ وسایل‌ اعمال‌ نیروی‌ داخلی‌

مقدمه‌:

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.

مقدمه‌ای‌ بر مکانیزمها

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.

 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.

فهرست‌

 عنوان‌                                                                                                 صفحه‌

 فصل‌ 1: مقدمه‌ای‌ بر مکانیزمها........................................................................... 1

1 ـ 1 حرکت‌: ................................................................................................. 2

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

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

1 ـ 4 نمادهای‌ سینماتیکی‌:................................................................................ 8

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

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

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

1 ـ 8 موقعیتهای‌ محدود و نقاط‌ مرگ‌ یک‌ مکانیزم‌ چهار میله‌:.......................... 27

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

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

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

1 ـ 11 مرکز آنی‌: ......................................................................................... 34

1 ـ 12 قضیة‌ کندی‌:...................................................................................... 37

فصل‌ 2: مزیت‌ مکانیکی‌ ................................................................................. 44

2 ـ 1 مزیت‌ مکانیکی‌: .................................................................................... 45

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

2 ـ 3 کمترین‌ مزیت‌ مکانیکی‌:....................................................................... 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 مرکب‌ (Compond Lever ships Synthesis).................... 62

3 ـ 2 سنتز پرچ‌کنهای‌ یوک‌ (Yoke Riveters Syntheses)............................... 64

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

3 ـ 4 تعداد لینکهای‌ دوگانه........................................................................... 66

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

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

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

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

3 ـ 9 مکانیک‌ کلمپهای‌ خود قفل‌کن‌: (Toggle clamps Mechanic)................ 75

3 ـ 10 طراحی‌ کلمپهای‌ قفل‌کن‌: (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 کلمپهای‌ 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 کارگرم‌ (HOT WORK TOOL STEELS) ............... 90

5 ـ 1 ـ 2 فولادهای‌ ابزار کار 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 کلمپها  ...................................................................... 103

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

6 ـ 1 ـ 1 کلمپ‌ بادامکی‌:  .......................................................................... 104

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

6 ـ 1 ـ 3 کلمپ‌ کوچک‌ (یا عکس‌ العمل‌ سریع‌).........................................   105

6 ـ 1 ـ 4 کلمپ‌ پنوماتیکی‌: ........................................................................  106

6 ـ 1 ـ 5 کلمپ‌های‌ قفل‌ کن‌ افقی‌:.............................................................   107

6 ـ 1 ـ 6 کلمپ‌ قفل‌ کن‌ عمودی‌: ..............................................................  108

6 ـ 1 ـ 7 کلمپ‌ کششی‌ عمل‌ کننده‌:...........................................................   108

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

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

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

7 ـ 2 ـ 1 قدم‌اول‌درساخت‌کلمپ‌موردنظرلیست‌تعدادقطعات‌بکاررفته‌درکلمپ ‌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