عنوان پایان‌نامه
متعادلسازی ایستائی و دینامیکی مکانیزمهای موازی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکاترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64819;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 124
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد همایون پور
- استاد راهنما
- مهدی فکور ثقیه, مهدی طالع ماسوله
- چکیده
- تعادل ایستایی و دینامیکی از ارزشمندترین روش‌های طراحی صنعتی به شمار می¬رود. این روش جهت متعادلسازی ایستایی سه مکانیزم متداول صفحه‌ای سه درجه آزادی و مکانیزم شش درجه آزادی گاف-استوارت در این پایان‌نامه مورد بررسی قرار گرفته است که در آن از فنر و ضد وزنه، که از متداول‌ترین روش-های ایجاد تعادل ایستایی به شمار می‌روند، استفاده شده است. در این پایان‌نامه ابتدا با بیان تئوری¬های تعادل ایستایی بوسیله‌ی فنر و ضد وزنه و بررسی معادلات مربوطه، به معرفی طرح‌های پیشنهادی ایجاد تعادل ایستایی، در سه مکانیزم¬ موازی صفحه‌ای سه درجه آزادی 3-RRR، 3-RPR و 3-PRR و مکانیزم 6 درجه آزادی گاف-استوارت با وزن ثابت پرداخته شده است. سپس جرثقیل متعادل ایستایی سه درجه آزادی فضایی با وزن متغیر، به کمک این روش¬ها، طراحی و معرفی شده است. به عنوان نمونه عملی، مدل سازی مکانیزم متعادل ایستایی 3-RRRدر Adams به کمک فنر و ضد وزنه انجام و در نهایت ساخت این مکانیزم در این پایان‌نامه اشاره شده است. جرثقیل از تعادل ایستایی بهره می‌برد و عملگر تنها لازم است که نیروی جابجایی ضد وزنه در صفحه XY را تامین نماید که مشخصا از نیروی لازم جهت جابجایی بار اصلی در راستای گرانش کمتر است. از مزایای این مکانیز¬ها می‌توان به کاهش هزینه ساخت و بهره برداری، امنیت بیشتر و کاهش قدرت عملگرها اشاره نمود. با متعادل سازی نیرویی مکانیزم، گشتاور تکان‌دهنده همچنان در مکانیزم وجود خواهد داشت که می‌توان آن را متعادل سازی نمود. از چالش‌های این بخش، متعادل سازی مفصل کشویی در مکانیزم‌ها است. در این پایان‌نامه با ارائه دو روش با استفاده از چهارمیله‌ای متعادل دینامیکی و روش تقارن، متعادل سازی دینامیکی مفصل کشویی انجام شده است. پس از آن متعادل سازی سه مکانیزم¬ موازی صفحه‌ای سه درجه آزادی 3-RRR، 3-RPR و 3-PRR انجام شده است و طرح‌های پیشنهادی در نرم‌افزار آزمایش شده‌اند. در انتها نیز مدل سازی این مکانیزم‌ها جهت ساخت ارائه شده است. واژه‌های کلیدی: متعادل سازی ایستایی و دینامیکی، ربات موازی، مفصل کشویی، جرثقیل متعادل ایستایی، فنر، ضدوزنه، چهارمیله‌ای متعادل دینامیکی، تقارن، وزن متغیر، ساخت مکانیزم متعادل ایستایی.
- Abstract
- Shaking forces and shaking moments effect on behavior and performance of robotic mechanical system. Static and dynamic balancing of mechanisms could eliminate these undesired forces and moments and increase the performance and accuracy of the mechanism. Static balancing is one of the most valuable strategies in manufacturing and industrial designing. This thesis deals with the static balancing of parallel mechanisms. Using counter-weights and springs, and combination of them, are the most popular methods in this procedure. In this thesis, theories and formulas of static balancing, by considering the end-effector with constant-weight, using counter-weights and springs are addressed. As case studies, three 3-DOF planar parallel mechanisms, namely, 3-RRR, 3-PRR and 3-RPR and 6DOF gough-stewart platform with constant-weight are investigated. A static balanced 3-RRR is modeled and validated in Adams software and fabricated using a combination of spring and counter-weight. This mechanism is manufactured in Human and Robot Interaction laboratory (TaarLab). Moreover, a cable parallel 3-DOF mechanism using static balancing concept is designed for which variable weight is considered at the end-effector. The crane benefits from static balancing of variable weight that causes the power actuators just use in relocation the counter-weight in XY plane that is obviously less than the power needed to relocate the main load across the gravity direction. The advantages of these kinds of mechanisms consist in reducing manufacturing and operation price, increasing the safety and using less power in actuators. This thesis intends to represent feasible and simple designs which vanish shaking forces and moments transmitted from end-effector to the base by dynamic balancing of mechanisms. Symmetric designs and four-bar linkages which are used in order to dynamic balanced prismatic pairs eliminate the complexity of the balancing system due to pretermitting counter-rotations. By generating the motion of a prismatic pair using a symmetric rhombus, all reaction forces and moments are canceled. This approach is used in dynamic balancing of two 3-DOF planar parallel mechanisms, namely 3-PRR and 3-RPR. All mechanisms are validated in Adams software and the corresponding results are represented which confirms the correctitude of the concept. Keywords: Static Balance, Parallel Mechanism, Counter-weight, Spring, Variable weight,Dynamic balancing, Prismatic pairs, Parallel mechanisms, Symmetric.
