Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy Přednáška 5
Prostorové mechanismy
Obsah Teorie prostorových mechanismů (analýza dráhy, rychlosti a zrychlení). Zavěšení kol automobilu. Kardanůvhřídel. Universální klouby. Homokinetický kloub. Tažné zařízení pro osobní automobil. Zakončení táhel, kulové klouby. Kování a panty Eurooken a plastových oken. Manipulátory a roboty. Fyziologický a patologický kyčelní kloub. Materiály lidských kloubů. Osteotomie kyčelního kloubu. Totální a povrchová náhrada kyčelního kloubu. Totální náhrada kolenního kloubu. Totální náhrada ramenního kloubu. Totální náhrada loketního kloubu. Protéza dolní končetiny.
Sférické klouby
Denavit-Hartenbergovy parametry Pro analýzu dráhy rychlosti a zrychlení jsou v každém kloubu postupně zavedeny lokální souřadnicové systémy s osami pohybu: z 1 z i-1, z i, z i+1 z n, z 1.. Osa x i je společnou kolmicí na osy z i a z i-1 sousedních souřadnicových systémů Relativni pozice a orientace dvou následných souřadnicových systémů i a je dána 4 parametry: a i,i+1..vzdálenost os z i a z i+1 ve směru kladné osy x i+1 α i,i+1..úhel os z i a z i+1, proti směru hodinových ručiček θ i,i+1.. úhel os x i a x i+1, proti směru hodinových ručiček s i,i+1.. vzdálenost os x i a x i+1 ve směru kladné osy z i
Transformace polohy Transformace polohy bodu z jednoho souřadnicového systému do předchozího: kde transformační matice je: a vektor polohy:
Transformace polohy Např z. 2 do 1: z. 3 do 1: z. 4 do 1: z. i do 1: Transformační matice z. j do i: z. i do 1: z. 1 do 1:..jednotková matice 4x4 řešením této maticové rovnice obdržíme neznámé souřadnice bodů
Analýza rychlosti
Analýza rychlosti Derivace transformačních matic se dá v našem případě vyjádřit pomocí součinu: Rotační vazba: Posuvná vazba: Derivace podle času: Zderivujeme již zmíněný výraz: podle času a dostaneme:
Analýza rychlosti Označme: Což se dá napsat jako: Soustava rovnic obsahuje neznámé rychlosti
Vztahy pro určení úhlových rychlostí: Analýza rychlosti Vztahy pro určení absolutních rychlostí bodů: Analýza zrychlení Vztahy pro určení úhlových zrychlení: Vztahy pro určení absolutních zrychlení bodů:
Zavěšení kol automobilu (Suspension) zadní vlečná zadní pevná přední McPerson http://www.carbibles.com/
Zavěšení kol automobilu (Suspension)
Kardanův hřídel Poměr úhlových rychlostí hnací a hnané části Kardanova hřídele není konstantní, ale mění se v závislosti na úhlu β mezi hnací a hnanou částí a v závislosti na úhlu pootočení θ hnací části hřídele. ω = cos β 4 2 2 ω2 1 sin βsin θ
Kardanův hřídel
Universální klouby http://www.beldenuniversal.com/
Homokinetický kloub (Constant-Velocity Joint) Zejména s rozvojem předního náhonu kol u automobilů, bylo nutné zajistit přenos konstantní úhlové rychlosti z diferenciálu na kolo. Užívají se tyto konstrukce kloubů: Bendix-Weiss, Rzeppa, Tracta a Tripot. Bendix-Weiss Tracta Rzeppa
Homokinetický kloub (Constant-Velocity Joint)
Tažné zařízení pro osobní automobil http://www.brinkweb.com/
Zakončení táhel, kulové klouby
Kování a panty Eurooken a plastových oken
Manipulátory a roboty
Fyziologický kyčelní kloub
Fyziologický a patologický kyčelní kloub zdravý kyčelní kloub Patologický kyčelní kloub je charakterizován: Ploché a strmé acetabulum s nedostatečně vyvinutým okrajem Proximálně-laterální posuv hlavice femuru Hlavice je deformovaná (coxa plana, coxa magna) Změna kolodiafyzárního úhlu (coxa vara, coxa valga) Změna úhlu antetorze (coxa anteverta) patologický kyčelní kloub patologický kyčelní kloub patologický kyčelní kloub
Materiály lidských kloubů kostnítkáň
Materiály lidských kloubů chrupavka
Osteotomie kyčelního kloubu Kyčelní osteotomie Pánevní osteotomie Femorální osteotomie Kombinace pánevních a femorálních osteotomií Salterova, Pembertonova, Chiariho, dvojitá osteotomie pánve dle Sutherlanda, trojitá osteotomie pánve dle Steela, Eppright osteotomie, periacetabulární osteotomie pánve dle Ganze. varizační, valgizační, derotační, Imhäuser-Weber, Southwick. Salter varizační Imhäuser-Weber Pemberton Sutherland Steel Eppright valgizační
Totální a povrchová náhrada kyčelního kloubu
Totální náhrada kolenního kloubu
Totální náhrada ramenního kloubu
Totální náhrada loketního kloubu
Protéza dolní končetiny Neřízené kolenní kolenníklouby klouby (mechanické a kombinované) Řízené Řízenékolenní kolenníklouby klouby (mikroprocesor) Mechanické klouby klouby Kombinované klouby klouby Pneumatický akční akčníčlen člen Hydraulický akční akční člen člen http://www.ingcorporation.cz/
Protéza dolní končetiny Mechanické kolenní klouby Kolenní kloub volný pohyb Kolenní kloub se zámkem Kolenní kloub s brzdou Kolenní kloub polycentrický http://www.ingcorporation.cz/