Flerledsmekanisme

Papegøjetang eksemplificerer en fire-led, én frihedsgrad flerledsmekanisme (eller en fem-led, to frihedsgrads flerledsmekanisme, når justeringsskruen tælles med).

Pantograf-spejl anvender en flerledsmekanisme til at styre spejlets bevægelsesvej.

En flerledsmekanisme er en serie af stive pinde eller stænger forbundet med led til at udgøre en lukket kæde, eller en serie af lukkede kæder. Hver pind har to eller flere led, og leddene har forskellige frihedsgrader som tillader pindenes bevægelse. Flere sammensatte pinde og led kaldes en mekanisme hvis to eller flere pinde er bevægelig med hensyn til en fastlåst pind. Flerledsmekanismer designes sædvanligvis til at modtage et mekanisk input og omsætte denne til et andet output, med formålet at ændre bevægelsen, hastigheden, acceleration og/eller anvende gear.

En flerledsmekanisme som er designet til at være stationær kaldes en mekanisk struktur. Eksempel en trekantrand eller en pyramidekant.

Historie

En centrifugalregulator (den med kuglerne) til strømningsstyring. En dampmaskine roterer regulatoren, som styrer dampstrømmen, som føder dampmaskine, hvilket tilsammen udgør en hastighedsreguleret maskine.

Flerledsmekanismer er fundamentale komponenter i et maskindesign, og på trods af det var mange flerledsmekanismer dårligt forstået eller ikke opfundet før det 19. århundrede. Betragt en pind: Den har 6 frihedsgrader, 3 af dem er translationer og har centrum i pinden, de andre 3 er rotationer. Når pinden puffes ind under en sten og et støttepunkt er pinden begrænset til bestemte bevægelser, fungerende som en vægtstang til at løfte stenen. Når flere pinde og led tilføjes på forskellige måder kan deres samlede bevægelser styres yderligere. Meget komplicerede og præcise bevægelser kan designes med en flerledsmekanisme med kun få dele.

Den industrielle revolution var flerledsmekanismernes guldalder. Matematik, ingeniørvidenskab og fremstillingsvirksomhed fremskridt tilvejebragte både behovet og muligheden til at skabe nye mekanismer. Mange simple mekanismer som synes indlysende i dag krævede nogle af æraens største hjerner at skabe. Leonhard Euler var en af de første matematikere som forskede i flerledsmekanisme syntese, og James Watt arbejdede meget hårdt på at opfinde Watt flerledsmekanismen til at bevæge hans dampmaskines stempel. Chebyshev arbejdede på flerledsmekanisme design i over tredive år, hvilket ledte ham til hans arbejde på polynomier. Nye flerledsmekanisme opfindelser, designet grundet behov, var afgørende ved tøjproduktion, effektudveksling og hastighedsregulering. Selv det at få en mekanisme til at producere præcis retlinjet bevægelse, uden en mekanisk reference, tog år at løse.

Litteratur

• Erdman, Arthur G.; Sandor, George N. (1984). Mechanism Design: Analysis and Synthesis. Prentice-Hall. ISBN 0-13-572396-5.{{cite book}}: CS1-vedligeholdelse: Flere navne: authors list (link)

Eksterne henvisninger

• Wikimedia Commons har flere filer relateret til Flerledsmekanisme
• KMODDL Arkiveret 10. august 2010 hos Wayback Machine online bibliotek af flerledsmekanismer
• Linkage calculations Arkiveret 26. august 2010 hos Wayback Machine
• Java animated linkages Arkiveret 23. september 2010 hos Wayback Machine
• Gif animated linkages Arkiveret 26. december 2007 hos Wayback Machine
• Introductory linkage lecture
• Hartenberg, R.S. & J. Denavit (1964) Kinematic synthesis of linkages Arkiveret 25. september 2017 hos Wayback Machine, New York: McGraw-Hill, online link from Cornell University.
• How to Draw a Straight Line Arkiveret 1. december 2011 hos Wayback Machine, historical discussion of linkage design from Cornell University