UNIVERSITATEA DIN CRAIOVAUNIVERSITATEA DIN CRAIOVA

Facultatea de MecanicăFacultatea de Mecanică

PROIECT DE LICENŢĂ:PROIECT DE LICENŢĂ:

PROIECTAREA UNUI MECANISM CU CAMĂPROIECTAREA UNUI MECANISM CU CAMĂAbsolvent:Absolvent:

Alexandru IOVIŢAAlexandru IOVIŢA

ÎndrumătorÎndrumătorii:: Prof.univ.dr.ing. Simona-Mariana CREŢUProf.univ.dr.ing. Simona-Mariana CREŢU

Prof.univ.dr.ing. Dan ILINCIOIUProf.univ.dr.ing. Dan ILINCIOIU

Sesiunea Iulie Sesiunea Iulie

20102010

Prin aceastPrin această temă de proiect mi-am propusă temă de proiect mi-am propus::

să realizez un scurt istoric al să realizez un scurt istoric al mmecanismelor cu came pornind ecanismelor cu came pornind din perioada lui Leonardo da Vinci şi până astăzidin perioada lui Leonardo da Vinci şi până astăzi..

să analizez două mecanisme cu came interesante, din să analizez două mecanisme cu came interesante, din perioada de început. perioada de început.

MMecanisme ecanisme analizateanalizate::

MMecanismul cu camă spaţială al lui Jacques Bessonecanismul cu camă spaţială al lui Jacques Besson, folosit , folosit pentru scoaterea apei şi ridicarea ei la un nivel superiorpentru scoaterea apei şi ridicarea ei la un nivel superior; ;

Mecanismul tip ciocan al lui Leonardo da Vinci, folosit Mecanismul tip ciocan al lui Leonardo da Vinci, folosit pentru forjare.pentru forjare.

S-a realizatS-a realizat::

analiza funcţionarii mecanismului,analiza funcţionarii mecanismului,

modelarea şi modelarea şi simularea simularea cu ajutorului programului GOOGLE Scu ajutorului programului GOOGLE SKKETCHUP. ETCHUP.

MMecanismul cu camă ecanismul cu camă spaţială al lui Jacques spaţială al lui Jacques BessonBesson

Observatii:• profilul camei spaţiale proiectat- este o portiune din elipsă (obţinută prin

secţionarea unui con cu un plan); intr-o proiectare ulterioara - elicea.• paletele prezintă o construcţie deosebita:

o paleta are o cuplă de clasa a V-a cu rotaţia limitată chiar de contactul cu elementul de cuplare, utilizate pentru diverse directii de curgere a apei.

•Desenul original nu prezinta suficiente vederi pentru realizarea completă a mecanismului- a implicat o etapa de proiectare a formei.•Simularea forţei apei –motor rotativ•Proiectarea formei galetilor si jgheabului pentru simularea golirii apei din galeti si a procesului de irigare.

S-au considerat doua variante ale desenului:S-au considerat doua variante ale desenului:

Varianta IVarianta I- profilul activ al camei - conturul îngroşat . - profilul activ al camei - conturul îngroşat .

- - tachetul nu atinge cama în momentul ciocnirii cu materialultachetul nu atinge cama în momentul ciocnirii cu materialul ce se deformează plastic ce se deformează plastic şi nici în perioada următoare de oscilaţie a pârghiei.şi nici în perioada următoare de oscilaţie a pârghiei.

Varianta II-Varianta II- profilul activ al camei - conturul alb profilul activ al camei - conturul alb ..

Motivatie:Motivatie:

este uneste un mecanism mecanism deosebit de apreciat al deosebit de apreciat al maestruluimaestrului Leonardo da Vinci: Leonardo da Vinci:““forţa necesară pentru ridicarea şi pendularea barosului a limitat munca altor talentaţi forţa necesară pentru ridicarea şi pendularea barosului a limitat munca altor talentaţi fierari, astfel că fierari, astfel că invenţia unui baros automat a fost o invenţie strălucită în acele timpuri; acest concept s-a dovedit atât de invenţia unui baros automat a fost o invenţie strălucită în acele timpuri; acest concept s-a dovedit atât de folositor încât folositor încât este folosit în maşini şi astăzieste folosit în maşini şi astăzi““..

http://www.ridgeway-village.org.uk/birley_hay.htm

APLICATII: -APLICATII: -unele prese actuale (cama cu lant)unele prese actuale (cama cu lant) -aparatele de imprimat bilete de tren (teza de doctorat actuala la Univ. din Bucuresti, -aparatele de imprimat bilete de tren (teza de doctorat actuala la Univ. din Bucuresti, indrumator prof. Antonescu Paun) indrumator prof. Antonescu Paun)

MMecanismul tip ciocan, cu ecanismul tip ciocan, cu camă rotativă şi tachet camă rotativă şi tachet oscilant, folosit la forjareoscilant, folosit la forjareLLeonardo da Vincieonardo da Vinci (1452-1519)(1452-1519)

Se proiecteaza varianta I a mecanismului. Se proiecteaza varianta I a mecanismului.

Analiza structuralaAnaliza structurala

Analiza cinematicaAnaliza cinematica-Pozitii-PozitiiMetoda diagramelor cinematice asistata de calculator (AUTOCAD):Metoda diagramelor cinematice asistata de calculator (AUTOCAD):

1.1. Principiul inversarii miscariiPrincipiul inversarii miscarii2.2. Metoda directaMetoda directa

Obtinerea functiei de transmitere prin interpolareObtinerea functiei de transmitere prin interpolare -Viteze (reduse, absolute)-Viteze (reduse, absolute)-Acceleratii-Acceleratii

Analiza cinetostatica Analiza cinetostatica - stabilirea fortei tehnologice necesara pentru deformarea plastica prin soc a - stabilirea fortei tehnologice necesara pentru deformarea plastica prin soc a

unei unei placute din aliaj de aluminiuplacute din aliaj de aluminiu

- reactiuni - reactiuni - moment de echilibrare- moment de echilibrare

Verificarea unghiului de presiune pe conturul cameiVerificarea unghiului de presiune pe conturul camei

ANALIZA CINEMATICĂ A MECANISMULUI ANALIZA CINEMATICĂ A MECANISMULUI Se determină: Se determină: -deplasările, -deplasările, -vitezele si acceleraţiile tachetului în funcţie de:-vitezele si acceleraţiile tachetului în funcţie de:

1.1. unghiul de rotaţie al camei (reduse)unghiul de rotaţie al camei (reduse)2.2. timp (absolute).timp (absolute).

Date cunoscute:Date cunoscute:-structura-structura

-geometria mecanismului (inclusiv profilul camei)-geometria mecanismului (inclusiv profilul camei)-cinematica elementului conducător ( n=55 rot/min)– cama.-cinematica elementului conducător ( n=55 rot/min)– cama.

Metodele folosite pentru calcul pot fi analitice sau grafo-analitice:Metodele folosite pentru calcul pot fi analitice sau grafo-analitice:1) metoda planului vitezelor şi acceleraţiilor;1) metoda planului vitezelor şi acceleraţiilor;2) metoda mecanismului înlocuitor;2) metoda mecanismului înlocuitor;3) metoda diagramelor cinematice;3) metoda diagramelor cinematice;4) metode analitice exacte4) metode analitice exacte5) metode analitice aproximative (metode numerice).5) metode analitice aproximative (metode numerice).

Analiza cinematica

CALCULUL LA ÎNCOVOIERE PRIN ŞOC A UNEI PLĂCUŢE DEFORMATECALCULUL LA ÎNCOVOIERE PRIN ŞOC A UNEI PLĂCUŢE DEFORMATEPPlăcuţă dintr-un aliaj cu Al, de dimensiunile 100x20x1lăcuţă dintr-un aliaj cu Al, de dimensiunile 100x20x1Se aşeză Se aşeză placuta placuta simplu rezemată pe masa unui şepingsimplu rezemată pe masa unui şepingSSe reglează masa maşinii unelte, la distanţa de 62 mm faţă de capul port e reglează masa maşinii unelte, la distanţa de 62 mm faţă de capul port sculă al acesteia sculă al acesteia SSe lasă să cadă un ciocan cu masa de e lasă să cadă un ciocan cu masa de 0,7 0,7 kgkg de la de la 62 mm62 mm peste plăcuţă. peste plăcuţă.

-- săgeata dinamică săgeata dinamică, teoretic, teoretic: fd =7,1 mm: fd =7,1 mm; experimental fd=7,2 mm; experimental fd=7,2 mm..

Se va reface experimentul cu aceeaşi plăcuţă solicitată la încovoiere dinamică prin Se va reface experimentul cu aceeaşi plăcuţă solicitată la încovoiere dinamică prin şoc, obţinută prin coborârea pârghiei sub acţiunea unor greutăţi.şoc, obţinută prin coborârea pârghiei sub acţiunea unor greutăţi.Pârghia este ridicată la cota superioară prin intermediul unei came identice cu cea Pârghia este ridicată la cota superioară prin intermediul unei came identice cu cea proiectată de Da Vinci, după care pârghia nu mai ia contact cu cama, coborând rapid proiectată de Da Vinci, după care pârghia nu mai ia contact cu cama, coborând rapid sub acţiunea greutăţilor proprii şi a greutăţii unui ciocan amplasat la capătul pârghiei.sub acţiunea greutăţilor proprii şi a greutăţii unui ciocan amplasat la capătul pârghiei.

Se va calcula masa ciocanului necesară a Se va calcula masa ciocanului necesară a fi plasată pe pârghie, astfel încât masa fi plasată pe pârghie, astfel încât masa echivalentă să fie egală cu masa de 711 g, echivalentă să fie egală cu masa de 711 g, utilizată la experimentele pentru utilizată la experimentele pentru deformarea prin şoc a plăcuţei de deformarea prin şoc a plăcuţei de analizatanalizat; ; m ciocan =670gm ciocan =670g. .

analiză dimensionalăanaliză dimensională

calculul cinetostaticcalculul cinetostatic pentru pentru tachettachet si si pentru pentru camacama, ,

pentru pentru poziţia cea mai nefavorabilăpoziţia cea mai nefavorabilă, , stabilindu-se puterea necesară la motor. stabilindu-se puterea necesară la motor.

MModelarea şi simularea mecanismului în 3D odelarea şi simularea mecanismului în 3D PProgramul GOOGLE SCHETCH UP.rogramul GOOGLE SCHETCH UP.

REALIZĂRI EXPERIMENTALEREALIZĂRI EXPERIMENTALE

Se preconizează realizarea experimentală a Se preconizează realizarea experimentală a mecanismului cu elementele , sistemele mecanice şi mecanismului cu elementele , sistemele mecanice şi aparatele, prelucrate şi procurate.aparatele, prelucrate şi procurate.

CamaCama – prelucrată în două variante: – prelucrată în două variante: -- pe maşină cu comandă numerică, din duraluminiu pe maşină cu comandă numerică, din duraluminiu - - pe maşinpe maşinaa de frezat, cu dispozitiv pentru trasarea de frezat, cu dispozitiv pentru trasarea spiralei lui Arhimede, şi a arcelor de cerc, din oţel .spiralei lui Arhimede, şi a arcelor de cerc, din oţel .

Proiectarea camei, ca şi a tachetului am realizat-o cu Proiectarea camei, ca şi a tachetului am realizat-o cu programul SOLIDWORKS 2007, şi o modelare şi programul SOLIDWORKS 2007, şi o modelare şi simulare a funcţionării mecanismului cu programul simulare a funcţionării mecanismului cu programul GOOGLE SCHETCH UP GOOGLE SCHETCH UP

PârghiaPârghia

-prelucrată din oţel pentru prelucrată din oţel pentru ghidaje, manual, pe o ghidaje, manual, pe o maşină cu comandă maşină cu comandă numerică numerică

-realizare practică – realizare practică – absolvent Panduru Dabsolvent Panduru D..

- montată pe un ax fixat de - montată pe un ax fixat de bază. bază.

Desenarea am realizat-o în programul Desenarea am realizat-o în programul SolidWorks 2007.SolidWorks 2007.

Potenţiometru unghiular tip CP5Potenţiometru unghiular tip CP5 - se va monta cu - se va monta cu axul fixat de axul de rotaţie al pârghiei şi carcasa axul fixat de axul de rotaţie al pârghiei şi carcasa potenţiometrului fixată de pârghie, prin potenţiometrului fixată de pârghie, prin intermediul unei lamele metalice; firele acestuia intermediul unei lamele metalice; firele acestuia vor fi legate la 2 intrări ale unui sistem electronic vor fi legate la 2 intrări ale unui sistem electronic de achiziţie a datelor analogice.de achiziţie a datelor analogice.Electromotor de curent continuuElectromotor de curent continuu, cu reductor, de , cu reductor, de la un mecanism care acţionează ştergatoarele la un mecanism care acţionează ştergatoarele de parbriz; tensiunea de alimentare a motorului de parbriz; tensiunea de alimentare a motorului U=12 V, n=55rot/min, I=3,5 A.U=12 V, n=55rot/min, I=3,5 A.TransformatorTransformator alimentat la reţea de 220 V curent alimentat la reţea de 220 V curent alternativ; la ieşire asigură 12 V; se foloseşte alternativ; la ieşire asigură 12 V; se foloseşte acest transformator deoarece motorul disponibil acest transformator deoarece motorul disponibil are tensiunea de alimentare 12 V.are tensiunea de alimentare 12 V.

Punte redresoarePunte redresoare din 4 din 4 diode; se foloseşte diode; se foloseşte deoarece motorul este de deoarece motorul este de curent continuu, şi curent continuu, şi transformatorul nu are transformatorul nu are incorporată punte pentru incorporată punte pentru redresarea curentului; se redresarea curentului; se leagă în serie cu leagă în serie cu transformatorul, şi trebuie transformatorul, şi trebuie să asigure trecerea să asigure trecerea curentului de 3,5 A. curentului de 3,5 A.

Flanşă din plexiglas, Flanşă din plexiglas, cu 12 pastile metalicecu 12 pastile metalice cu =30 mm, cu =30 mm, repartizate uniform pe repartizate uniform pe circumferinţa unui circumferinţa unui cerc cu raza de 100 cerc cu raza de 100 mm; se montează pe mm; se montează pe axul motorului, pentru axul motorului, pentru a indica turaţia a indica turaţia acestuia. acestuia.

Senzor de viteză DG10Senzor de viteză DG10, cu , cu diametrul =30 mm, fixat în diametrul =30 mm, fixat în bază, la o distanţă de 100 bază, la o distanţă de 100 mm de axul motorului, în mm de axul motorului, în dreptul pastilelor metalice din dreptul pastilelor metalice din flanşa de plexiglas; tensiunea flanşa de plexiglas; tensiunea de alimentare U=8,2V; poziţia de alimentare U=8,2V; poziţia senzorului faţă de flanşa de senzorului faţă de flanşa de plexiglas este reglabilă prin plexiglas este reglabilă prin intermediul unei cuple şurub-intermediul unei cuple şurub-piuliţă şi trebuie să se piuliţă şi trebuie să se păstreze în plaja de valori 5-păstreze în plaja de valori 5-10 mm, pentru a se închide 10 mm, pentru a se închide câmpul magnetic şi a se câmpul magnetic şi a se înregistra corect semnalul la înregistra corect semnalul la un cititor de impulsuri. un cititor de impulsuri.

Cititor de impulsuri,Cititor de impulsuri, alimentat la 24 V prin alimentat la 24 V prin 2 borne (11, 12). 2 borne (11, 12).