Theory of Machines PDF

‫‪Theory of Machines‬‬ ‫نظرية اآلالت‬ ‫د‪.‬وليد كامل الحلو‬ ‫أستاذ الهندسة الزراعية المساعد‬ ‫زراعة عين شمس‬ Theory of Machines Definition: Theory of Machines may be defined as that branch of engineering science which deals with the study of relative motion between v...

‫‪Theory of Machines‬‬ ‫نظرية اآلالت‬ ‫د‪.‬وليد كامل الحلو‬ ‫أستاذ الهندسة الزراعية المساعد‬ ‫زراعة عين شمس‬ Theory of Machines Definition: Theory of Machines may be defined as that branch of engineering science which deals with the study of relative motion between various elements of a machine and the forces which act on them. ‫يمكن تعريف نظرية اآلالت على أنها فرع من فروع العلوم الهندسية الذي يختص‬.‫بدراسة الحركة النسبية بين العناصر المختلفة لآللة والقوى المؤثرة عليها‬  ‫هدف المقرر‪:‬‬ ‫يهدف المقرر إلى التعرف على أنواع الحركة واآلليات شائعة‬ ‫االستخدام في اآلالت وكذلك أدوات نقل الحركة (التروس‬ ‫‪،‬السيور‪...،‬الخ) مع اإللمام بوسائل التحكم في السرعة واتزان الماكينات‪.‬‬  ‫توزيع الدرجات‬ ‫‪%‬‬ ‫‪70‬‬ ‫‪:‬‬ ‫تحريري‬ ‫‪%‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪:‬‬ ‫منتصف الفصل‬ ‫‪%‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪:‬‬ ‫عملي‬ ‫‪%‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪:‬‬ ‫شفوي‬ ‫‪%‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪:‬‬ ‫األعمال الفصلية‬ ‫‪%‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪:‬‬ ‫المجموع‬ Contents Simple Mechanisms ‫اآلليات البسيطة‬ Velocity in Mechanisms ‫السرعة في اآلليات‬ Acceleration in Mechanisms ‫العجلة في اآلليات‬ Friction ‫االحتكاك‬ Belt, Rope and Chain Drives ‫السيور والطارات‬ Gear ‫التروس‬ Gyroscopic Couple ‫الوصلة الجيروسكولية‬ Flywheel ‫الحدافة‬ Governors ‫الحواكم‬ Brakes and Dynamometers ‫الفرامل و مقياس القوى‬ Cams ‫الكامات‬ Balancing ‫االتزان‬ Vibrations ‫االهتزازات‬  :‫قائمة المراجع‬.1980 ‫ محمد نبيل العوضى‬/‫ د‬، ‫ مصطفى الشرقاوى‬/‫ نظرية الماكينات د‬ :‫ (تعريب‬،‫ الدار العربية للنشر والتوزيع‬،‫ ميكانيكا اآلالت – أمثلة ومسائل محلولة‬:‫ النظريات األساسية في‬.1987 ،‫ ستيفر‬.‫ س‬.‫ و ر‬،.‫ حنا ج‬.)‫ وصالح الدين محمد المهدي‬،‫أحمد محمد حسين‬.‫ دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع‬،‫ الميكانيكية – النيوماتية – الهيدروليكية وتطبيقاتها‬: ‫ وسائل نقل الحركة‬.2000 ،.‫ ز‬.‫ حلمي أ‬ Ballaney, P. L., 1990. Theoy of machines (A textbook for engineering students), Khanna pub New – Delhi, India. Khurmi, R.S., and J.K. Gupta, 1997. Theory of machines (si – units), Eurasia. Pub. House PVTLTD – New Delhi, India. Shigley, J. E., and J. J. Uicker, 1981. Theory of machines and mechanisms, McGraw – Hill International book Co. London, UK. Durka, F., W. Mongan, and D. T. Williams, 1986. Structural mechanics, English language book society/Longman – England, UK. Harrison, H. R., and T. Nettleton, 1979. Principles of engineering mechanics, The English language book society & Edward Arnold.  Sub-divisions of Theory of Machines ‫األقسام الفرعية لنظرية اآلالت‬ The Theory of Machines may be sub-divided into the following four branches: 1. Kinematics: It is that branch of Theory of Machines which deals with the relative motion between the various parts of the machine. The study of motion without regard to forces. More particularly, kinematics is the study of position, displacement, rotation, speed, velocity, and acceleration. ‫فرع من فروع نظرية اآلالت التي يتعامل مع الحركة النسبية بين األجزاء المختلفة‬ ‫ علم الحركة هو دراسة‬،‫ وبشكل أكثر تحديدًا‬.‫ دراسة الحركة دون النظر إلى القوى‬.‫من اآللة‬.‫ والعجلة‬،‫ والسرعة‬،‫ والدوران‬،‫ واإلزاحة‬،‫الموقع‬  Sub-divisions of Theory of Machines ‫األقسام الفرعية لنظرية اآلالت‬ 2. Dynamics: It is that branch of Theory of Machines which deals with the forces and their effects, while acting upon the machine parts in motion. :‫ الديناميكا‬.2 ‫وهو ذلك الفرع من نظرية اآلالت الذي يتعامل مع القوى وتأثيراتها على أجزاء اآللة‬.‫المتحركة‬  Sub-divisions of Theory of Machines ‫األقسام الفرعية لنظرية اآلالت‬ 3. Kinetics: It is that branch of Theory of Machines which deals with the inertia forces which arise from the combined effect of the mass and motion of the machine parts. ‫إنه ذلك الفرع من نظرية اآلالت الذي يتعامل مع قوى القصور الذاتي التي تنشأ من‬.‫التأثير المشترك للكتلة وحركة أجزاء اآللة‬  Sub-divisions of Theory of Machines ‫األقسام الفرعية لنظرية اآلالت‬ 4. Statics: It is that branch of Theory of Machines which deals with the forces and their effects while the machine parts are at rest. The mass of the parts is assumed to be negligible. ‫وهو ذلك الفرع من نظرية اآلالت الذي يتعامل مع القوى وتأثيراتها عندما تكون‬.‫ من المفترض أن تكون كتلة األجزاء ضئيلة‬.‫أجزاء اآللة في حالة سكون‬  Mechanism ‫اآللية‬ If a number of bodies are assembled in such a way that the motion of one causes constrained and predictable motion to the others, it is known as a mechanism. A mechanism transmits and modifies a motion. ‫إذا تم تجميع عدد من األجسام بطريقة تجعل حركة أحدها تسبب حركة مقيدة "يمكن‬.‫ فاآللية تنقل الحركة ويمكن التعديل من الحركة‬.‫التنبؤ بها" لألجسام األخرى‬  Structure and Machine ‫الهيكل واآللة‬ Structure: It is an assemblage of several resistant bodies (known as members) having no relative motion between them and meant for carrying loads having straining action. A railway bridge, a roof truss, machine frames etc., are the examples of a structure. :‫الهيكل‬ ‫هو عبارة عن تجمع لعدد من األجزاء المقاومة (المعروفة باألعضاء) التي ليس لها‬ ‫حركة نسبية فيما بينها والمخصصة لحمل حمل أو مجموعة من األحمال تؤثر على األعضاء‬.‫ إطارات اآلالت وما إلى ذلك‬،‫ دعامات السقف‬،‫ ومن أمثلتها جسر السكك الحديدية‬،‫بإجهاد‬  Structure and Machine ‫الهيكل واآللة‬ Machine: A machine is a mechanism or collection of mechanisms, which transmit force from the source of power to the resistance to be overcome. Though all machines are mechanisms, all mechanisms are not machines. Many instruments are mechanisms but are not machines, because they do no useful work, nor do they transform energy. :‫اآللة‬ ‫عبارة عن آلية أو مجموعة من اآلليات التي تنقل القوة من مصدر القدرة إلى المقاومة‬ ‫ إال أن جميع اآلليات ليست‬،‫ مع العلم أن جميع اآلالت هي آليات‬.‫التي يجب التغلب عليها‬ ‫ وال تقوم‬،‫ ألنها ال تقوم بأي شغل مفيد‬،‫ العديد من األدوات هي آليات ولكنها ليست آالت‬.‫آالت‬.‫بتحويل الطاقة‬  Rigid body: A body is said to be rigid if under the action of forces, it does not suffer any distortion. ‫ يقال عن الجسم أنه جامد إذا كان تحت تأثير القوى فإنه ال يتعرض ألي‬:‫ الجسم الصلب‬.‫تشوه‬ Resistant bodies: Those which are rigid for the purposes they have to serve..‫ تلك التي تكون جامدة بالنسبة لألغراض التي يجب أن تخدمها‬:‫ األجسام المقاومة‬  Semi rigid body: Which are normally flexible, but under certain loading conditions act as rigid body for the limited purpose. ‫ ولكن في ظل ظروف تحميل معينة يعمل‬،‫ وهو عادة ً ما يكون مرنًا‬:‫ الجسم شبه الصلب‬.‫كجسم صلب لغرض محدد‬ Example: 1. Belts, ropes, chains and wires are flexible links, but it is rigid when subjected to tensile forces. So, belt-drive acts as a resistant body. ‫ في هذه‬.‫ الجنزير والسلك وصالت مرنة ولكن عند تعرضهم لقوى الشد تصبح‬،‫ المطاط‬،‫السير‬.‫الحالة يعمل السير كجسم مقاوم‬ 2. Fluid link. A fluid link is one which is formed by having a fluid in a receptacle and the motion is transmitted through the fluid by pressure or compression only, as in the case of hydraulic presses, jacks and brakes..‫الوصلة السائل عبارة عن جسم مقاوم عند تعرضه للضغط مثل كوريك الرفع والفرامل‬  Degrees of Freedom (DOF) or Mobility ‫) أو التنقل‬DOF( ‫درجات الحرية‬ DOF: Number of independent parameters (measurements) needed to uniquely define position of a system in space at any instant of time. ‫ عدد الحدود المستقلة (القياسات) الالزمة لتحديد موضع في الفراغ للنظام عند أي لحظة من‬.‫الزمن‬ A mechanical system’s mobility (M) can be classified according to the number of degrees of freedom (DOF)..‫) وفقًا لعدد درجات الحرية‬M( ‫ يمكن تصنيف حركة النظام الميكانيكي‬ DOF is defined with respect to a selected frame of reference (ground)..)‫) فيما يتعلق باإلطار المرجعي المحدد (األرض‬DOF( ‫ يتم تعريف‬  Plane motion ‫الحركة في مستوى‬ A body has plane motion, if all its points move in planes which are parallel to some reference plane. A body with plane motion will have only three degrees of freedom. ‫ الجسم ذو الحركة‬.‫يكون للجسم حركة مستوية إذا تحركت جميع نقاطه في مستويات موازية لمستوى مرجعي ما‬.‫المستوية سيكون له فقط ثالث درجات حرية‬ I.e., linear along two axes parallel to the reference plane and rotational/angular about the axis perpendicular to the reference plane. ‫هي خطي على طول محورين موازيين للمستوى المرجعي ودوراني أو زاوي حول المحور المتعامد مع المستوى‬.‫المرجعي‬ (eg. linear along X and Z and rotational about Y.) The reference plane is called plane of motion. ‫ يسمى المستوى المرجعي‬.Y ‫ والدوراني حول المحور‬Z ،X ‫ حركة خطية على طول المحورين‬،‫على سبيل المثال‬.‫مستوى الحركة‬ Plane motion can be of three types. 1) Translation 2) rotation and 3) combination of translation and rotation..‫) الجمع بين الخطية والدورانية‬3 ،‫) الدورانية‬2 ‫) خطية‬1.‫يمكن أن تكون حركة في المستوى واحدة من ثالثة أنواع‬  Link ‫الوصلة‬ Link: A resistant body or a group of resistant bodies with rigid connections preventing their relative movement is known as a link. ‫ الجسم المقاوم أو مجموعة من األجسام المقاومة ذات الوصالت الصلبة التي تمنع حركتها‬:‫ الوصلة‬.‫النسبية‬ A link may also be defined as a member or a combination of members of a mechanism, connecting other members and having motion relative to them. ‫ يربط األعضاء اآلخرين‬،‫ضا تعريف الوصلة على أنه عضو أو توليفة من أعضاء آللية‬ ً ‫ يمكن أي‬.‫ولديهم حركة بالنسبة لهم‬ A link is also known as kinematic link or element..‫ضا باسم الوصلة أو العنصر الحركي‬ً ‫تعرف الوصلة أي‬  Based on number of elements of link: Links can be classified into binary, ternary, quaternary, etc, depending upon their ends on which revolute or turning pairs can be placed. ،‫ ورباعية‬،‫ وثالثية‬،‫ يمكن تصنيف الروابط إلى ثنائية‬ ‫ اعتمادًا على نهاياتها التي يمكن وضع‬،‫وما إلى ذلك‬.‫األزواج الدوارة أو متأرجحة‬ Binary link: Link which is connected to other links at two points. (Fig. a), Ternary link: Link which is connected to other links at three points. (Fig. b), Quaternary link: Link which is connected to other links at four points. (Fig. c)