background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 1 

Liczbę niezależnych współrzędnych (współ-

rzędnych uogólnionych) potrzebnych do określenia 
położenia punktu lub bryły w przestrzeni nazywamy 
liczbą stopni swobody 

 
Temat: Wybrane zagadnienia kinematyki mechanizmów 
 
Ruch punktu:  

• 

prostoliniowy

• 

krzywoliniowy (np. po okręgu, elipsie, dowolnej krzywej) 

 
Ruch bryły: 

• 

postępowy

• 

obrotowy

• 

płaski

• 

kulisty, 

• 

śrubowy, 

• 

dowolny. 

 
RUCH POSTĘPOWY BRYŁY 
 
Ruch postępowy
 członu zachodzi wówczas, jeżeli dowolny odcinek AB zwią-
zany sztywno z członem zachowuje położenie równoległe w kolejnych  położe-
niach mechanizmu: A

1

B

1

 



A

2

B

2  

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 1 

 
 

Twierdzenie: Jeżeli bryła porusza się ruchem postępowym to wszystkie punkty 
bryły poruszają się po torach przystających i w każdej chwili „t” mają te same 
prędkości i przyspieszenia. 

 

a

a

a

a

v

v

v

v

2

B

2

A

1

B

1

A

2

B

2

A

1

B

1

A

=

=

=

=

 

 
Równania ruchu  postępowego: 

)

t

(

z

z

),

t

(

y

y

),

t

(

x

x

=

=

=

 

x,y,z - współrzędne uogólnione 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 2 

Przykład 1. Równoległobok przegubowy 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rys. 2 
 
Tory punktów B, C, K, M są równoległe a ich prędkości i przyspieszenia równe. 

M

K

C

B

a

a

a

a

=

=

=

       

M

K

C

B

v

v

v

v

=

=

=

        

0

2

=

ε

       

0

2

=

ω

  

 

 

 

 

 

RUCH OBROTOWY BRYŁY 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Rys. 3 

 
 
 
Bryła w ruchu obrotowym ma jeden stopień swobody, 

)

t

(

ϕ

ϕ =

,  

)

t

(

ϕ

 - współrzędna uogólniona 

 

Kąt obrotu bryły: 

)

t

(

ϕ

ϕ =

,   Prędkość kątowa: 

dt

d

ϕ

ω =

 

Bryła wykonuje ruch obrotowy, jeżeli wszyst-
kie punkty tej bryły poruszają się po torach ko-
łowych leżących w płaszczyznach do  siebie 
równoległych.  Środki geometryczne torów 
(okręgów) leżą na jednej prostej, która jest 
osią obrotu bryły.  

Rozkład prędkości i przyspieszeń punk-
tów członu w ruchu postępowym. 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 3 

Przyspieszenie kątowe: 

dt

d

dt

d

2

2

ϕ

ω

ε

=

=

 

 
Prędkość liniowa dowolnego punktu bryły:    

r

v

,

r

v

=

×

=

ω

ω

                     

 
Przyspieszenie liniowe styczne dowolnego punktu bryły:  

r

a

,

r

a

t

t

=

×

=

ε

ε

    

 
Przyspieszenie liniowe normalne dowolnego punktu bryły:  

r

a

,

r

v

a

2

n

n

=

×

×

=

×

=

ω

ω

ω

ω

 

 
Przykład 2. Człon mechanizmu płaskiego w ruchu obrotowym 

 

                                                             

Rys. 4 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

RUCH PŁASKI BRYŁY 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 5 

 

 
Równania ruchu płaskiego: 

)

t

(

),

t

(

y

y

),

t

(

x

x

0

0

0

0

ϕ

ϕ =

=

=

Bryła  wykonuje ruch płaski, jeżeli 
wszystkie punkty bryły poruszają się w 
płaszczyznach równoległych do pewnej 
płaszczyzny nieruchomej.  

 

AB

a

,

AB

a

t

B

2

n

B

=

=

ε

ω

AB

v

B

=

ω

2

4

B

AB

a

ε

ω

+

=

2

2

n

B

t

B

AB

AB

a

a

tg

ω

ε

ω

ε

β

=

=

=

AM

v

AB

v

tg

M

B

=

=

=

ω

α

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 4 

Twierdzenie: Jeżeli figura płaska porusza się w swej płaszczyźnie to z każde-
go położenia daje się przesunąć w inne położenie poprzez obrót dookoła punk-
tu leżącego w płaszczyźnie, zwanego chwilowym środkiem obrotu
 
Przykład 3. 

Dane: prędkość punktu B - 

B

v

, oraz kierunek prędkości punktu C. 

Należy wyznaczyć wartość prędkości punktu C należącego członu 2, który wykonuje ruch  
płaski. 
W celu wyznaczenia chwilowego środka obrotu członu 2 rysujemy prostą prostopadłą 
do wektora prędkości punktu B w jego początku oraz analogicznie rysujemy prostą 
prostopadłą do wektora prędkości punktu C. Na przecięciu obydwu prostych znajdu-
jemy punkt O stanowiący chwilowy środek obrotu członu 2. Następnie obliczamy 
prędkość  kątową 

2

ω

. Znając prędkość  kątową 

2

ω

 obliczamy prędkość dowolnego 

punktu tego członu, np. punktu C i K. 

                 

AB

v

1

B

ω

=

 

 

                                           
 
 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
Rys. 6 
 
 
 
Wyznaczanie prędkości i przyspieszeń metodą grafoanalityczną 
nazywanej 
również metodą planów prędkości i przyspieszeń  lub metodą superpozycji 

Prędkości i przyspieszenia punktów  członów mechanizmów są wy-

znaczane na podstawie składania ruchu unoszenia  i ruchu względnego 

Metoda planów prędkości i przyspieszeń jest metodą grafoanalityczną, co 

oznacza, że niektóre wielkości (prędkości i przyspieszenia liniowe i oraz pręd-
kości i przyspieszenia kątowe) obliczamy z równań algebraicznych a pozostałe 
prędkości i przyspieszenia liniowe wyznaczamy z równań wektorowych. 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 5 

Przykład 4 

Wyznaczyć prędkość i przyspieszenie punktów B, C, D mechanizmu korbowo-suwakowego 
grafoanalityczną metodą planów. 
Dane: 

const

1

=

ω

, wymiary mechanizmu AB,  BC,  BD. 

Zadanie rozwiązać dla zadanego położenia kątowego członu napędzającego 

ϕ

1

 
 
 
 
 
 
 

Rys. 7 

Równania planu prędkości 

Obliczamy: 

AB

v

1

B

= ω

,  

następnie piszemy równanie wektorowe:

 

BC

AB

AC

CB

B

C

v

v

v

+

=

   

 

 

(P4.1)

 

       

 

 

Przyjmujemy punkt biegunowy 

π

v

 i rozwiązujemy wykreślnie w podziałce równanie (1), ry-

sując tzw. plan prędkości, (rys. 8). Z planu prędkości otrzymamy wartość prędkości:  

v

,

v

B

C

C

 

 
 
 
 

Rys. 8

 

 
 
 
Prędkość kątową dźwigni 2 obliczymy po odczytaniu z planu prędkości wartości wekto-

ra

v

CB

 (odcinek bc

) : 

CB

v

CB

2

=

ω

;      

W celu wyznaczenia prędkości punktu D napiszemy równania: 

DB

v

v

v

v

2

DB

DB

B

D

=

+

=

ω

   

 

  

 

 

 

 

 

 

(P4.2)

 

Prędkość względną -  v

DB

 można również wyznaczyć korzystając z proporcji:

 

DB

CB

db

cb

v

v

DB

CB

=

=

 

następnie należy zaznaczyć na planie punkt „d” (koniec wektora  v

DB

).  

 
Po połączeniu bieguna 

π

v

z punktem ”d” z otrzymamy wektor prędkości punktu D tj.

v

D

 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 6 

Równania planu przyspieszeń: 

Równania przyspieszeń piszemy podobnie jak równania prędkości.

  

 

AB

1

t

B

n

B

t

B

n

B

B

0

ponieważ

0

a

a

a

a

a

=

=

=

+

=

ε

    

                        

CB

CB

AB

AC

t

CB

n

CB

B

C

a

a

a

a

+

+

=

        

(P4.3)

         gdzie:    

CB

CB

v

a

2

2

2

CB

n

CB

=

=

ω

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 9

 

 
Rozwiązujemy wykreślnie w podziałce równanie (3), rysując tzw. plan przyspieszeń  
z dowolnie przyjętego bieguna 

π

a

  (rys. 9), 

Otrzymamy przyspieszenia: 

a

i

a

t

CB

C

 

Przyspieszenie kątowe dźwigni 2 obliczymy po odczytaniu wartości wektora  a

t

CB

 z planu 

przyspieszeń (odcinek bc)

CB

a

t

CB

2

=

ε

Następnie znajdziemy przyspieszenie punktu D na podstawie równań: 

DB

a

oraz

,

DB

a

:

gdzie

a

a

a

a

2

2

n

DB

2

t

DB

t

DB

n

DB

B

D

=

=

+

+

=

ω

ε

   

 

 

 

 

(P4.4) 

Przyspieszenie względne  - 

a

a

a

t

DB

n

DB

DB

+

=

, można też wyznaczyć korzystając  

z proporcji: 

DB

CB

db

cb

a

a

DB

CB

=

=

.  

Wyznaczając w ten sposób położenie punktu „d” na planie przyspieszeń i łącząc następnie 
biegun 

π

a

 z tym punktem znajdziemy wykreślnie przyspieszenie 

a

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 7 

Analiza kinematyczna mechanizmów dźwigniowych metodą wieloboku 
wektorowego 

 
W opisywanej metodzie łańcuch kinematyczny dowolnego płaskiego me-

chanizmu dźwigniowego przedstawia się w postaci zamkniętego wieloboku 
wektorowego
 (Rys. 10), który określa chwilowe położenie członów. 

Każdy z wektorów 

i

I

 tego wieloboku zdefiniowany jest we współrzędnych 

biegunowych przez dwa parametry: długość  wektora 

i

i

I

I

=

 oraz kąt 

i

ϕ

 

określający jego kierunek. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Rys. 10. Mechanizm dźwigniowy                          Rys. 11. Określanie kątów w metodzie      
jako wielobok wektorowy                                       wieloboku wektorowego

 

 

Dodatni kąt 

i

ϕ

 jest to taki kąt o jaki należy obrócić  oś  x układu współrzęd-

nych  Oxy w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara w prawoskręt-
nym układzie współrzędnych aby jej dodatni zwrot pokrył się z dodatnim zwro-
tem wektora 

i

 co przedstawiono na Rys. 11.  

Przy takiej umowie współrzędne wektora 

)

I

,

I

(

I

iy

ix

i

 wynoszą zawsze: 

                                  

i

i

iy

i

i

ix

sin

I

I

,

cos

I

I

ϕ

ϕ

=

=

   

 

 

 

     

(1)

 

a znaki współrzędnych są określone poprzez znaki funkcji 

ϕ

i

sin

 i 

ϕ

i

cos

 

Mechanizm płaski zdefiniowany jest przez zamknięty wielobok składający się 

n wektorów, co zapisujemy następująco: 

0

I

n

1

i

i

=

=

                              

            (2)

 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 8 

 

Wielobok wektorowy zbudowany na 
członach  mechanizmu    posiada        
2

⋅⋅⋅⋅

n

 parametrów

 

        (2) 

 
 

Rys. 10 powtórzony. Mechanizm dźwigniowy jako wielobok wektorowy                                         

 
Wielobok wektorowy opisany równaniem (2) po zrzutowaniu go na osie pła-
skiego układu współrzędnych odpowiada dwóm równaniom skalarnym: 

                                    

0

cos

l

,

0

l

i

n

1

i

i

n

1

i

ix

=

=

=

=

ϕ

 

 

    

     

(3)

 

 

                                    

0

sin

l

,

0

l

i

n

1

i

i

n

1

i

iy

=

=

=

=

ϕ

      

 

     

(4)

 

 
Ponieważ układ równań (3), (4) musi być oznaczony, na jego podstawie 
można wyznaczyć dwa szukane parametry geometryczne np. dwie długo-
ści, długość i kąt lub dwa kąty. Pozostałe 2n - 2 parametry muszą być zatem 
znane i należy je przyjąć jako dane w momencie definiowania mechanizmu. 

Po zróżniczkowaniu równań (3), (4) względem czasu otrzymujemy układy 
równań: 

                                         

0

dt

dl

,

0

dt

dl

n

1

i

iy

n

1

i

ix

=

=

=

=

                                  

(5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

oraz   

 

            

0

dt

l

d

,

0

dt

l

d

n

1

i

2

iy

2

n

1

i

2

ix

2

=

=

=

=

                                 

(6)

       

 

 

       

 

 

Z układu równań (5)  wyznacza się dwie szukane prędkości liniowe lub kątowe  

a na podstawie (6) dwa szukane przyspieszenia liniowe lub kątowe

0

I

n

1

i

i

=

=

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 9 

Przykład 5.  Mechanizm korbowo-suwakowy 

Mechanizm można zapisać trzema wektorami w sposób pokazany na Rys. 3.  Należy zatem 
przyjąć 2

3 – 2 = 4 parametry.  

Dane: 

π

ϕ

ϕ

ϕ

=

=

0

1

1

),

t

(

2

1

l

BC

,

l

AB

=

=

 

Szukane: 

)

t

(

),

t

(

x

x

2

2

C

C

ϕ

ϕ =

=

)

t

(

),

t

(

v

v

2

2

C

C

ω

ω =

=

)

t

(

),

t

(

a

a

2

2

C

C

ε

ε =

=

 

Rozwiązanie 

Dwa wektory 

2

1

l

,

l

mają stałą długość. Wektor 

0

l

 zmienia swoją długość w czasie ruchu 

mechanizmu. Wpisujemy wielobok wektorowy w kontur mechanizmu i oznaczamy położenia 
kątowe poszczególnych wektorów względem osi Ox za pomocą kątów skierowanych. 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

Rys. 12 

 
Opisujemy wielobok wektorowy równaniem wektorowym: 

                                                   

0

l

l

l

0

2

1

=

+

+

  

                         

 

 

(P5.1) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Następnie piszemy odpowiednie równania skalarne: 

                         

0

l

cos

l

cos

l

0

2

2

1

1

=

+

ϕ

ϕ

 

  

   

 

         

(P5.2)

 

 

 

        

 

 

       

 

 

 

 

 

 

                                  

0

sin

l

sin

l

2

2

1

1

=

+

ϕ

ϕ

   

 

 

 

 

(P5.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Przyjmując oznaczenie                    mamy z (P5.3) mamy: 

                                  

ϕ

λ

ϕ

ϕ

1

1

2

1

2

sin

sin

l

l

sin

=

=

   

 

 

 

P5.4)

 

 

i stąd

   

 

          

)

sin

sin(

arc

1

2

ϕ

λ

ϕ

=

 

 

 

 

 

(P5.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dalej oznaczymy: 

1

2

2

2

2

2

sin

1

sin

1

cos

A

ϕ

λ

ϕ

ϕ

=

=

=

 

                          

(P5.6)

 

2

1

l

l

=

λ

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 10 

W celu wyznaczenia prędkości liniowej  oraz przyspieszenia liniowego punktu C ko-
nieczne jest wprowadzenie wektora promienia wodzącego tego punktu 

C

r

.

   

Wektor promień wodzący dowolnego mechanizmu płaskiego lub przestrzen-

nego prowadzony jest zawsze od początku układu współrzędnych do danego 
punktu, którego prędkość lub przyspieszenie chcemy obliczyć.  

                                                                

2

1

0

C

C

l

l

l

)

0

,

x

(

r

+

=

=

           

(P5.7)

 

                    
                                                                                                        

  

 

          Rys. 12 powtórzony

 

 

Współrzędna wektora promienia wodzącego określająca położenie 

suwaka wynosi:

  

A

l

cos

l

cos

l

cos

l

l

l

x

2

1

1

2

2

1

1

x

2

x

1

C

+

=

+

=

+

=

ϕ

ϕ

ϕ

        P5.8) 

W celu obliczenia prędkości kątowej różniczkujemy (P5.5) względem czasu: 

                         

1

1

1

2

1

1

2

2

1

1

2

2

cos

A

cos

cos

cos

cos

ϕ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

ϕ

λ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

=

=

=

=

&

&

&

&

&

 

 

 

(

P5.9)

 

 
Następnie różniczkując (P1.8) względem czasu obliczymy prędkość liniową punktu C

                     

)

2

sin

A

5

,

0

(sin

l

x

v

1

1

1

1

1

C

C

ϕ

λ

ϕ

ϕ

+

=

=

&

&

   

 

        

(P5.10)

 

 
W celu obliczenia przyspieszenia kątowego różniczkujemy (P5.9) względem czasu: 

                   









=

=

1

1

1

1

2

1

2

1

2

2

cos

2

sin

cos

A

sin

A

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

λ

ϕ

ε

&&

&

&&

            

(P5.11)

 

 
Następnie różniczkujemy (P5.10) i otrzymamy przyspieszenie liniowe punktu C:          (P5.12) 

 



+

+

+

=

=

1

1

2

3

3

1

2

1

1

1

1

1

1

C

C

2

cos

A

2

sin

A

4

cos

l

2

sin

A

2

sin

l

x

a

ϕ

λ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

ϕ

λ

ϕ

ϕ

&

&&

&&

 

 
Jeżeli korba 

1

I

AB

=

 obraca się ze stałą prędkością kątową, wtedy jej przyspieszenie 

kątowe jest równe zero czyli 

0

dt

d

1

1

1

=

=

=

ω

ε

ϕ

&&

, co należy uwzględnić w równaniach. 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 11 

Przykład 6. Mechanizm czworoboku przegubowego 

W ten mechanizm wpisujemy cztery wektory (Rys. 13). Należy zatem przyjąć 2

4 – 2 = 6  

parametrów. Wszystkie wektory w przypadku tego mechanizmu mają stałą długość. 

Dane: 

π

ϕ

ϕ

=

0

0

3

2

1

1

,

l

,

l

,

l

,

l

,

 

Szukane: 

3

2

3

2

3

2

,

,

,

,

,

ε

ε

ω

ω

ϕ

ϕ

Rozwiązanie 

Mechanizm zapisujemy wielobokiem wektorowym: 

0

l

l

l

l

0

3

2

1

=

+

+

+

  

(P6.1) 

 
 
 
 
 
 

Rys. 13

 

 
 
 
 
 

Po rzutowaniu równania (P2.1) na osie układu współrzędnych otrzymamy: 
 

                         

0

sin

l

sin

l

sin

l

0

l

cos

l

cos

l

cos

l

3

3

2

2

1

1

0

3

3

2

2

1

1

=

+

+

=

+

+

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

   

 

 

(P6.2)

 

 
Przekształcamy układ równań (P2.2) do postaci: 

                         

3

3

2

2

1

1

3

3

0

2

2

1

1

sin

l

sin

l

sin

l

cos

l

l

cos

l

cos

l

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

=

+

=

+

 

 

 

 

(P6.3)

 

Po wprowadzeniu oznaczeń: 

,

sin

l

B

,

l

cos

l

A

1

1

0

1

1

ϕ

ϕ

=

=

 otrzymamy: 

                                 

3

3

2

2

3

3

2

2

sin

l

sin

l

B

cos

l

cos

l

A

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

=

+

=

+

 

 

 

 

 

(P6.4)

 

Równania (P6.4) podnosimy do kwadratu i dodajemy stronami 

                        

0

l

l

sin

Bl

2

B

cos

Al

2

A

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

=

+

+

+

+

ϕ

ϕ

 

 

(P6.5)

 

Równanie (P6.5) dzielimy przez 

2

Al

2

 

                               

0

sin

A

B

cos

Al

2

l

l

B

A

2

2

2

2

3

2

2

2

2

=

+

+

+

+

ϕ

ϕ

   

         

(P6.6) 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 12 

Przyjmiemy oznaczenia:        

2

2

3

2

2

2

2

Al

2

l

l

B

A

C

+

+

=

A

B

D

=

,  

zatem (P2.6) przyjmie postać:

 

0

sin

D

cos

C

2

2

=

+

+

ϕ

ϕ

      

 

           (P6.7) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Po podniesieniu (P2.6) stronami do kwadratu otrzymujemy: 

                          

0

)

D

C

(

cos

C

2

cos

)

D

1

(

2

2

2

2

2

2

=

+

+

+

ϕ

ϕ

   

 

(P6.8)

 

Po podstawieniu 

2

cos

w

ϕ

=

 otrzymamy równanie kwadratowe w postaci: 

                                  

0

)

D

C

(

Cw

2

w

)

D

1

(

2

2

2

2

=

+

+

+

   

 

 

(P6.9)

 

z którego wyznaczymy dwa pierwiastki 

,

w

,

w

2

1

a następnie dwie wartości  

kąta 

2

ϕ

, tj. kąty 

)

2

(

2

)

1

(

2

,

ϕ

ϕ

 

Dwa rozwiązania równania kwadratowego (P6.9) odpowiadają dwóm warian-

tom położenia członów mechanizmu czworoboku przegubowego przy ustalo-
nym położeniu członu napędzającego 

1

ϕ

 co pokazano na Rys. 13. Kąt 

3

ϕ

 

znajdziemy z równania (P6.4). Otrzymamy odpowiednio: 

)

2

(

3

)

1

(

3

,

ϕ

ϕ

.  

 
W celu wyznaczenia prędkości kątowej członów 3 różniczkujemy pierwsze 

z równań (P6.2) i otrzymujemy: 
 
                               

0

sin

l

sin

l

sin

l

3

3

3

2

2

2

1

1

1

=

+

+

ϕ

ω

ϕ

ω

ϕ

ω

   

        

(P6.10)

 

gdzie:  

,

dt

d

,

dt

d

,

dt

d

3

3

2

2

1

1

ϕ

ω

ϕ

ω

ϕ

ω

=

=

=

- pochodne kątów, 

 

W celu wyznaczenia prędkości kątowej 

3

ω

 obracamy układ współrzęd-

nych o kąt 

2

ϕ

. Równanie (P6.10) przyjmie postać: 

 

                

0

)

sin(

l

)

sin(

l

)

sin(

l

2

3

3

3

2

2

2

2

2

1

1

1

=

+

+

ϕ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

ω

       

(P6.11) 

 
a ponieważ wyrażenie 

0

)

sin(

l

2

2

2

2

=

ϕ

ϕ

ω

 to otrzymamy:  

                                          

)

sin(

l

)

sin(

l

2

3

3

2

1

1

1

3

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ω

ω

=

  

 

 

        

(P6.12)

 

 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 13 

 
Analogicznie obracając układ współrzędnych o kąt 

ϕ

3

 mamy: 

                

0

)

sin(

l

)

sin(

l

)

sin(

l

3

3

3

3

3

2

2

2

3

1

1

1

=

+

+

ϕ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

ω

         

(P6.13)

 

Ponieważ 

0

)

sin(

3

3

=

ϕ

ϕ

 to prędkość kątowa członu 2:  

                              

1

3

2

2

3

1

1

2

)

sin(

l

)

sin(

l

ω

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ω

=

                                            

(P6.14)

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

W celu obliczenia przyspieszeń kątowych różniczkujemy równanie (P6.10) 

0

sin

l

cos

l

sin

l

cos

l

sin

l

cos

l

3

3

3

3

3

2

3

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

2

1

=

+

+

+

+

+

ϕ

ε

ϕ

ω

ϕ

ε

ϕ

ω

ϕ

ε

ϕ

ω

    

(P6.15)

 

Przyspieszenie kątowe członu 3 - 

3

ε

 otrzymamy obracając układ współrzęd-

nych o kąt 

ϕ

2

 

)

sin(

l

)

cos(

l

l

)

sin(

l

)

cos(

l

2

3

3

2

3

3

2

3

2

2

2

2

1

1

1

2

1

1

2

1

3

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

ω

ω

ϕ

ϕ

ε

ϕ

ϕ

ω

ε

+

+

+

=

      (

P6.16)

 

Przyspieszenie kątowe członu 2 - 

2

ε

 otrzymamy obracając układ 

współrzędnych o kąt 

ϕ

3

 

)

sin(

l

l

)

cos(

l

)

sin(

l

)

cos(

l

3

2

2

3

2

3

3

2

2

2

2

3

1

1

1

3

1

1

2

1

2

ϕ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

ω

ϕ

ϕ

ε

ϕ

ϕ

ω

ε

+

+

+

=

      

(P6.17) 

 

Równania (P6.15), (P6.16) i (P6.17) ulegną uproszczeniu jeżeli prędkość 
kątowa 

const

1

=

ω

, wówczas przyspieszenie 

0

1

=

ε

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 14 

Wspomaganie komputerowe analizy kinematycznej mechanizmów  
Programy:  

1.  Analiza kinematyczna mechanizmów – AKM WIN 2,53 (ga-

laxy.uci.agh.edu.pl\~kmtmipa) 

2.  Simulation and Analysis of Mechanisms – SAM 4.2 (www.artas.nl) 
3. Working Model 

 
AKM WIN 2,53
: analiza kinematyczną płaskich mechanizmów dźwigniowych  
i krzywkowych 
 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
SAM:  Analiza kinematyczna i kinetostatyczna (siłowa) mechanizmów płaskich 

 

 

background image

Zapis i Podstawy Konstrukcji Mechanicznych                                             Kinematyka mechanizmów 

Opracowali: J. Felis, H. Jaworowski                                          str. 15 

ZADANIA DO ROZWIĄZANIA NA ĆWICZENIACH 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                                    Mechanizm 

można również 

                                                                    

zamodelować w programie SAM