Nivelnelikulmion toiminta ja mitoittaminen
Vanhatalo, Jari (2010)
Vanhatalo, Jari
Tampereen ammattikorkeakoulu
2010
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201003295993
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-201003295993
Tiivistelmä
Tämä opinnäytetyö on tehty Tampereen Ammattikorkeakoulun tutkimus- ja kehitysosastolle. Työn tarkoituksena oli tutkia nivelnelikulmion toimintaa ja siihen aiheutuvia rasituksia eräälle sovelluskohteelle. Työssä suoritettiin nivelnelikulmion kinematiikan ja kinetiikan laskenta sekä annetun sovelluskohteen suunnittelu ja lujuusopillinen mitoitus niiden avulla.
Opinnäytetyössä selvitettiin nivelnelikulmiosovelluksen toimintaa mekaniikan keinoin. Dynamiikan osuudessa selvitettiin nivelnelikulmion liiketilat jäykän kappaleen kinematiikan avulla. Tästä saatiin tulokseksi kulmien asennot, kulmanopeudet ja kulmakiihtyvyydet. Jäykän kappaleen kinetiikan avulla ratkaistiin eri jäsenien massojen kiihtyvyyksistä aiheutuvat voimat nivelissä ja kiinnityspisteissä.
Liiketilojen selvityksen ja reaktiovoimien ratkaisun jälkeen nivelnelikulmion jäsenet mitoitettiin kestämään kiihtyvyyksistä ja kuormasta aiheutuvat rasitukset. Jäsenien mitoituksen lisäksi työssä piti mitoitettiin jäsenien liitokset ja liitos-osat.
Edellä mainitut laskutoimitukset suoritettiin Mathcad -ohjelmalla. Opinnäytetyössä luotiin myös simulaatiomalli Matlabin SimMechanics -ohjelmalla, jolla mekanismin dynaamista käyttäytymistä voitiin tutkia ja visualisoida. Vertailu osoitti analyyttisten Mathcadilla laskettujen tulosten yhtenevän SimMechanicsilla laskettuihin tuloksiin.
Opinnäytetyössä selvitettiin nivelnelikulmiosovelluksen toimintaa mekaniikan keinoin. Dynamiikan osuudessa selvitettiin nivelnelikulmion liiketilat jäykän kappaleen kinematiikan avulla. Tästä saatiin tulokseksi kulmien asennot, kulmanopeudet ja kulmakiihtyvyydet. Jäykän kappaleen kinetiikan avulla ratkaistiin eri jäsenien massojen kiihtyvyyksistä aiheutuvat voimat nivelissä ja kiinnityspisteissä.
Liiketilojen selvityksen ja reaktiovoimien ratkaisun jälkeen nivelnelikulmion jäsenet mitoitettiin kestämään kiihtyvyyksistä ja kuormasta aiheutuvat rasitukset. Jäsenien mitoituksen lisäksi työssä piti mitoitettiin jäsenien liitokset ja liitos-osat.
Edellä mainitut laskutoimitukset suoritettiin Mathcad -ohjelmalla. Opinnäytetyössä luotiin myös simulaatiomalli Matlabin SimMechanics -ohjelmalla, jolla mekanismin dynaamista käyttäytymistä voitiin tutkia ja visualisoida. Vertailu osoitti analyyttisten Mathcadilla laskettujen tulosten yhtenevän SimMechanicsilla laskettuihin tuloksiin.