1.3 Temel Kavramlar-3

Uzuv-Kinematik Zincir

Bir rijit cisim üzerinde kinematik çift oluşturan en az iki kinematik eleman var ise, bu cisme uzuv denir. Uzuv ikiden fazla kinematik eleman ihtiva edebilir (fakat iki kinematik elemandan az olamaz). Uzuvlar iki, üç, dört kinematik elemanlı olarak kinematik eleman sayısına göre sınıflandırılabilir.

Bir mekanizmada bulunan uzuvların kinematik boyutu o uzvun üzerinde bulunan kinematik elemanların birbirlerine göre konumlarını belirleyen boyutlardır ve bu boyutlar verildiğinde kinematik açıdan uzuv boyutları tanımlanmıştır. Bu boyutlar genellikle uzunluk ise de iki doğru arasında kalan bir açı da olabilir. Farklı konularda, örneğin imalat için, montaj için veya dinamik analiz için uzva ait farklı boyutlar (kalınlık parça eni boyu, ağırlık merkezi gibi) verilmesi gerekecektir ve bu boyutlar kinematik boyutlardan farklı olabilir. Hareketin incelenmesi sırasında sadece kinematik boyutlar gereklidir. Yukarıda görüldüğü gibi, düzlemsel hareket eden bir uzvun A ve B noktalarında döner mafsal, D noktasında ise bir kamalı silindir ile diğer uzuvlara bağlandığı bir sistem olsun. Kinematik boyut olmayan ancak bu parçanın imalatı veya montajında gerekli olabilecek yarı çaplar( R₁, R₂, R₃), kanal genişliği ve uzunluğu (L₁, L₂), parça boyu gibi (L₃) birçok uzunluk verilebilir.  A ve B mafsalları arasında uzaklık (a), kanalın AB doğrusuna göre yaptığı açı (α) ve A noktasından kanal eksenine olan dik uzaklık (b) bu uzvun kinematik boyutlarıdır. Bu parametreler ile mafsalların birbirlerine göre bağıl konumları belirlenebilir.

Birbirlerine kinematik çiftlerle bağlanmış uzuvlar bir zincir oluşturacaktır. Bu zincire Kinematik Zincir denir. Eğer kullanılan kinematik çiftlerin hepsi kapalı kinematik çift ise, bu zincir “Kapalı kinematik zincir” dir, kinematik çiftlerden birisi açık ise “Açık kinematik zincir” söz konusudur.

Kinematik zincir gerçek mekanizma yapısının bir modelidir. Bu modelde uzuv boyutları, yapısı ve şekli, mafsal yapısı ve şekli önemli değildir (tabiki mafsalın serbestlik derecesi önemlidir). Genellikle bu zincir modelinde uzuvlar bir doğru, bir üçgen veya dörtgen gibi basit şekillerle gösterilirler. Bu üçgen veya dörtgenin her bir köşesinde bir kinematik eleman bir başka uzuvda bulunan bir kinematik elemana bağlıdır.

Bazı mafsal noktalarında ikiden fazla uzuv birbirine bağlı olabilir. Bu durumda o mafsal ile birleştirilen uzuv sayısından bir eksik sayı, mafsal derecesi olarak alınır ve o noktada mafsal derecesi kadar mafsal olduğu kabul edilir (alttaki şekli inceleyiniz).

Mafsal derecesi ile mafsal serbestlik derecesi iki farklı kavramdır.

Kinematik zinciri oluşturan tüm uzuvların hareketi aynı düzlemde veya birbirlerine paralel düzlemlerde ise, bu kinematik zincirler “Düzlemsel kinematik zincir” dir. Uzuvların üzerinde bulunan noktaların tümü aynı merkezli küreler üzerinde hareket ediyor ise, “Küresel kinematik zincir” dir. En genel zincir ise “Uzaysal kinematik zincir” dir.
Kinematik zincirde bulunan bir uzvun sabitleştirilmesi ile elde edilen sistem mekanizmadır. Bu tanım mekanizma için önceden vermiş olduğumuz (mekanizma, kuvvet ve hareket için kullanılabilen rijit cisimlerin rijit mafsallarla birleştirildiği sistem) tanımından farklı gibi görünür ise de, iki tanım da aynıdır.