Inhoud

De cursus omvat de studie van stangen- en nokkenmechanismen, met bijzondere aandacht voor snelheids-, versnellings- en krachtenanalyse van machines. De cursus bevat tevens inleidingen op computergesteunde kinematische en dynamische analyse, en kinematische synthese van mechanismen.
Bijzondere aandacht gaat naar het ontwerp van bewegingstrajecten (voor nok/volgersystemen of servogestuurde aandrijvingen) en de dynamische verschijnselen veroorzaakt door de beweging in flexibele volgersystemen.
Les 1: Inleiding + kinematisch schema en mobiliteit
Les 2: Kinematische analyse van vlakke mechanismen
Les 3: Inverse dynamische analyse van vlakke mechanismen
Les 4: Voorwaartse dynamica en ontwerp van vliegwielen
Les 5: Kinematische en invers dynamische analyse van ruimtelijke mechanismen
Les 6: Kinematische synthese van vlakke mechanismen
Les 7: Bewegingswetten
Les 8: Nokken
Les 9: Dynamisch gedrag van nok/volgersystemen

Doelstellingen

Zie opleidingsonderdeel 'Beweging en Trillingen' (H01N0A).

Beschrijving leeractiviteit

9 hoorcolleges waarvan de inhoud hoger beschreven staat.

Studiemateriaal

Slides bij de lessen (uitgegeven door VTK)

Referentiewerken:

R.L. Norton, Design of machinery. An introduction to the synthes is and analysis of mechanisms and machines, McGraw-Hill, 3rd edition, 2004

H.H. Mabie & C.F. Reinholtz, Mechanisms and dynamics of machinery (beschikbaar in Campusbibliotheek)

Inhoud

Inleiding – voorbeelden van trillingen bij machines en voertuigen
Dempingsmodellen
Systemen met een vrijheidsgraad (vrije respons)
Systemen met een vrijheidsgraad (gedwongen respons voor harmonische excitatie)
Systemen met een vrijheidsgraad (gedwongen respons voor willekeurige excitatie)
Systemen met meerdere vrijheidsgraden (vrije respons, gedwongen respons, modale transformatie)
Continue systemen
Trillingsisolatie en trillingsonderdrukking: ontwerpaspecten
Invloed van trillingen op de mens
Trillingen bij verbrandingsmotoren – onbalans - balanceren

Doelstellingen

Kennis:
Rol van kinematische en dynamische analyse en synthese in het ontwerpen van machines.
Procedures voor analyse en synthese.
Vertrouwdheid met veelgebruikte elementen en systemen voor bewegings- of krachtoverdracht: met nadruk op stangen- en nok/volgermechanismen.
Ontwerp van bewegingstrajecten (voor nok/volgersystemen of servogestuurde aandrijvingen) met bijzondere aandacht voor de dynamische verschijnselen veroorzaakt door de beweging in flexibele volgersystemen (d.i. band met deel trillingen).
Basisvergelijkingen, courante terminologie, invloed van mechanische trillingen op mens en machine, procedures voor analyse en synthese, principes van trillingsonderdrukking.
Vaardigheden:
Toepassen van technieken die gekend zijn uit de cursus analytische meechanica voor de kinematische en dynamische analyse van mechanismen in machines (veelal vlakke mechanismen).
Gebruik van computerondersteuning voor kinematische en dynamische berekeningen en voor dynamische simulatie (Applied Motion, MATLAB), m.i.v. tijdsimulatie van een niet-lineair systeem.
Formuleren van een ontwerpprobleem als een optimisatieprobleem.
Opstellen en oplossen van de dynamische evenwichtsvergelijking voor lineaire trillingsproblemen. ontwerpen van trillingsreducerende maatregelen, beoordelen van trillingsproblemen (hinder, risico), gebruik van numerieke hulpmiddelen (Matlab), hanteren van vereenvoudigde modellen voor complexe trillingsproblemen.
Attitudes:
Kritische en creatieve ingesteldheid, ook tijdens analyse van bestaand mechanisme: is dit optimaal? hoe kan dit beter?
Kritische interpretatie van computerberekening op basis van fysisch inzicht.
Aandacht voor fysische interpretatie en technologische beperkingen.
Aandacht voor eenheden.
Aandacht voor verslaggeving.

Beschrijving leeractiviteit

Er zijn vier oefenzittingen en één vragenuurtje.
Oefenzitting 1: 
- demonstratie van kinematische analyse van een voorbeeldmechanisme
- studenten passen dit toe op het door hun gekozen mechanisme
Oefenzitting 2:
- demonstratie van dynamische analyse van een voorbeeldmechanisme
- studenten passen dit toe op het door hun gekozen mechanisme
Oefenzitting 3:
- studenten werken de kinematisch en dynamische analyse van het door hun gekozen mechanisme verder af
Vragenuurtje: 
- studenten kunnen nog bijkomende vragen stellen in verband met de opgave over het stangenmechanisme.
Oefenzitting 4:
- studenten kiezen, in functie van hun individuele opgave, een passende hefwet, ontwerpen de geometrie van de nok, kiezen een geschikte terugstelveer, maken een dynamische analyse van het nok/volgermechanisme, ontwerpen een vliegwiel voor de nokkenas, en breiden tenslotte de dynamische analyse uit door rekening te houden met de flexibiliteit van de volger (één flexibele graad van vrijheid).