Compito B -10/12/98 pagina 1 Meccanica Applicata alle Macchine Compito B prova del 10/12/98 La figura rappresenta il meccanismo per l'azionamento di una pressa. Il movente è il pistone in B, che viene spinto dalla forza F. A mano a mano che la corsa q di B si avvicina al valore l, l'asta BA tende a diventare orizzontale e le aste OA e AC tendono alla posizione verticale.In questo modo la forza F viene amplificata notevolmente ed è possibile vincere una resistenza R molto più elevata. 1) Analisi cinematica del meccanismo (tipo di catena cinematica, gradi di libertà, configurazioni singolari e rapporti di velocità). 2) Calcolare la forza F richiesta per vincere una forza R assegnata. Compito B -10/12/98 pagina 2 Analisi cinematica. Il meccanismo è un esalatero di watt (se si considera BA collegata a OA). In A ci sono due coppie rotoidali sovrapposte. ovviamente si ha un grado di libertà. Per scrivere le equazioni di chiusura conviene considerare il punto D del telaio indicato nella figura seguente: I poligoni di chiusura sono ODBAO e OACO (BA = Z1, AO = Z2,CA =Z3). l −l cos π sin π +q cos θ 2 sin θ 2 −l cos 3 π sin 2 3π 2 cos θ 3 sin θ 3 +l − cos θ 1 sin θ 1 0 y +l = 0 0 l cos θ 2 + l cos θ 1 − l = 0 l sin θ 2 + l sin θ 1 − q = 0 − l cos θ 3 − l cos θ 2 = 0 − l sin θ 3 − l sin θ 2 − y = 0 l'analisi di velocità per la prima catena fornisce: − l sin θ 1 θ' 1 − l sin θ 2 θ' 2 = 0 l cos θ 1 θ' 1 + l cos θ 2 θ' 2 = q' che risolta da: cos θ 2 sin θ 2 = 0 0 Compito B -10/12/98 pagina 3 sin θ 2 θ' 1 = 1 q' l sin θ 2 − θ 1 sin θ 1 θ' 2 = − 1 q' l sin θ 2 − θ 1 dove sono evidenti i rapporti di velocità. Inoltre la configurazione singolare richiede che il denominatore sia nullo: sin θ 2 − θ 1 = 0 che richiede che le aste Z1 (BA) e Z2 (AO) siano allineate o anti - allineate. Si può verificare che la seconda condizione non si realizza mai, mentre la prima si realizza quando: θ1 = θ2 che sostituita nelle equazioni di chiusura fornisce: l sin θ 2 + l sin θ 2 − q = 0 l cos θ 2 + l cos θ 2 − l = 0 ovvero: cos θ 2 = 1 2 a cui corrispondono due casi: θ2 = 1π θ2 = −1π q = 3l q =− 3l 3 3 L'analisi di velocità della seconda catena si fa con θ2 considerato movente. − l cos θ 3 θ' 3 − y' = l θ' 2 cos θ 2 l sin θ 3 θ' 3 = − l sin θ 2 θ' 2 si ottiene: sin θ 2 θ' sin θ 3 2 sin θ 3 − θ 2 y' = − l θ' 2 sin θ 3 θ' 3 = − La singolarità per la seconda catena si realizza se θ3 è nullo, che si realizzerebbe se C venisse a sovrapporsi a O. Equilibrio delle forze. Si calcola con il principio dei lavori virtuali: Compito B -10/12/98 pagina 4 F δq + R δy = 0 esprimendo y in funzione di q e del relativo del rapporto di velocità: δy = τ yq δq che fornisce: F = − τ yq R Il rapporto di velocità è il prodotto dei due rapporti q - θ2 - y appena trovati: τ yq = y' q' −l τ yq = τ yq sin θ 3 − θ 2 θ' 2 sin θ 3 q' sin θ 3 − θ 2 sin θ 1 = sin θ 2 − θ 1 sin θ 3 3) Procedura per l'analisi di posizione del quadrilatero.