UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA Facultatea de Mecanică PROIECT DE LICENŢĂ:

1. UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA Facultatea de Mecanică PROIECT DE LICENŢĂ: PROIECTAREA UNUI MECANISM CU CAMĂ Absolvent: Alexandru IOVIŢA Îndrumător: Prof.univ.dr.ing. Simona-Mariana CREŢU Sesiunea Iulie 2010

2. Prin această temă de proiect mi-am propus: • să realizez un scurt istoric al mecanismelor cu came pornind din perioada lui Leonardo da Vinci şi până astăzi. • să analizez două mecanisme cu came interesante, din perioada de început. Mecanisme analizate: • Mecanismul cu camă spaţială al lui Jacques Besson, folosit pentru scoaterea apei şi ridicarea ei la un nivel superior; • Mecanismul tip ciocan al lui Leonardo da Vinci, folosit pentru forjare.

3. Mecanismul cu camă spaţială al lui Jacques Besson • S-a realizat: • analiza funcţionarii mecanismului, • modelarea şi simularea cu ajutorului programului GOOGLE SKETCHUP.

4. Observatii: • profilul camei spaţiale proiectat- este o portiune dinelipsă (obţinută prin secţionarea unui con cu un plan); intr-o proiectare ulterioara - elicea. • paleteleprezintă 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.

5. Mecanismul tip ciocan, cu camă rotativă şi tachet oscilant, folosit la forjare Leonardo da Vinci (1452-1519) • S-au considerat doua variante ale desenului: • Varianta I - profilul activ al camei - conturul îngroşat . - tachetul nu atinge cama în momentul ciocnirii cu materialul ce se deformează plastic şi nici în perioada următoare de oscilaţie a pârghiei. • Varianta II- profilul activ al camei - conturul alb. • Motivatie: • este un mecanism deosebit de apreciat al maestrului Leonardo da Vinci: “forţa necesară pentru ridicarea şi pendularea barosului a limitat munca altor talentaţi fierari, astfel că invenţia unui baros automat a fost o invenţie strălucită în acele timpuri; acest concept s-a dovedit atât de folositor încât este folosit în maşini şi astăzi“. http://www.ridgeway-village.org.uk/birley_hay.htm APLICATII: -unele prese actuale (cama cu lant) -aparatele de imprimat bilete de tren (teza de doctorat actuala la Univ. din Bucuresti, indrumator prof. Antonescu Paun)

6. Se proiecteaza varianta I a mecanismului. • Analiza structurala • Analiza cinematica -Pozitii Metoda diagramelor cinematice asistata de calculator (AUTOCAD): • Principiul inversarii miscarii • Metoda directa Obtinerea functiei de transmitere prin interpolare -Viteze (reduse, absolute) -Acceleratii • Analiza cinetostatica - stabilirea fortei tehnologice necesara pentru deformarea plastica prin soc a unei placute din aliaj de aluminiu - reactiuni - moment de echilibrare Verificarea unghiului de presiune pe conturul camei

7. Analiza cinematica ANALIZA CINEMATICĂ A MECANISMULUI • Se determină: -deplasările, -vitezele si acceleraţiile tachetului în funcţie de: • unghiul de rotaţie al camei (reduse) • timp (absolute). • Date cunoscute: -structura -geometria mecanismului (inclusiv profilul camei) -cinematica elementului conducător ( n=55 rot/min)– cama. • Metodele folosite pentru calcul pot fi analitice sau grafo-analitice: 1) metoda planului vitezelor şi acceleraţiilor; 2) metoda mecanismului înlocuitor; 3) metoda diagramelor cinematice; 4) metode analitice exacte 5) metode analitice aproximative (metode numerice).

8. CALCULUL LA ÎNCOVOIERE PRIN ŞOC A UNEI PLĂCUŢE DEFORMATE • Plăcuţă dintr-un aliaj cu Al, de dimensiunile 100x20x1 • Se aşeză placuta simplu rezemată pe masa unui şeping • Se reglează masa maşinii unelte, la distanţa de 62 mm faţă de capul port sculă al acesteia • Se lasă să cadă un ciocan cu masa de 0,7 kg de la 62 mm peste plăcuţă. - săgeata dinamică, teoretic: fd =7,1 mm; experimental fd=7,2 mm. Se va reface experimentul cu aceeaşi plăcuţă solicitată la încovoiere dinamică prin şoc, obţinută prin coborârea pârghiei sub acţiunea unor greutăţi. 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 sub acţiunea greutăţilor proprii şi a greutăţii unui ciocan amplasat la capătul pârghiei.

9. Se va calcula masa ciocanului necesară a fi plasată pe pârghie, astfel încât masa echivalentă să fie egală cu masa de 711 g, utilizată la experimentele pentru deformarea prin şoc a plăcuţei de analizat; m ciocan =670g. • analiză dimensională • calculul cinetostaticpentru tachet si pentru cama, • pentru poziţia cea mai nefavorabilă, stabilindu-se puterea necesară la motor.

10. Modelarea şi simularea mecanismului în 3D Programul GOOGLE SCHETCH UP.

11. REALIZĂRI EXPERIMENTALE • Se preconizează realizarea experimentală a mecanismului cu elementele , sistemele mecanice şi aparatele, prelucrate şi procurate. • Cama – prelucrată în două variante: - pe maşină cu comandă numerică, din duraluminiu - pe maşina de frezat, cu dispozitiv pentru trasarea spiralei lui Arhimede, şi a arcelor de cerc, din oţel . • Proiectarea camei, ca şi a tachetului am realizat-o cu programul SOLIDWORKS 2007, şi o modelare şi simulare a funcţionării mecanismului cu programul GOOGLE SCHETCH UP

14. Pârghia • prelucrată din oţel pentru ghidaje, manual, pe o maşină cu comandă numerică • realizare practică – absolvent Panduru D. • - montată pe un ax fixat de bază. Desenarea am realizat-o în programul SolidWorks 2007.

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

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

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

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

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