بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به تحلیل مکانیزم حرکتی LINK-GEAR TANGENT GENERATOR در فازهای حرکتی مختلف با استفاده از نرم افزار مطلب پرداخته شده است. به دلیل تقارن شکل ربع آن برای تحلیل در نظر گرفته شده است. برای تحلیل ابتدا حلقه مورد نظر را نوشته و معادلات مربوطه را استخراج کرده و با حل آنها مقادیر نامی ابعاد همبندی بدست می آیند. سپس با استفاده از نرم افزار مطلب در فازهای حرکتی مختلف - از 90 تا 120 درجه - تلرانس های ابعاد همبندی بر اساس تلرانس های ابعاد تولیدی محاسبه شده سهم مشارکت هریک از ابعاد تولیدی در تلرانس ابعاد همبندی نیز بدست آمده اند و نمودار مربوط به هریک از این موارد رسم شده است.
همچنین با توجه به اهمیت تلرانس های هندسی angularity در این مکانیزم ، این نوع تلرانس که در حالت planar معادل ماتریس دورانی است نیز در نظر گرفته شده است.
مقدمه
در این مقاله با استفاده از تلرانس اجزا به کمک روش های آماری1 و بدترین حالت 2 تلرانس بعد همبندی در فاز های حرکتی مختلف محاسبه می شود. تحلیل تلرانسی در فازهای حرکتی در واقع مطالعهای است بر تغییرات ساختار حرکتی مکانیزم که ناشی از تغییرات در تولید قطعات - تلرانس قطعات - می باشد.
این نتایج به طراح کمک میکند تا با ضمانت عملکرد صحیح هزینههای تولید را کاهش دهد. آنالیز تلرانسی فازهای حرکتی رابطهای بین تلرانس اجزاء و ساختار حرکتی مکانیزم ناشی از شکل، پیکربندی و تعامل اجزاء با یکدیگر را بدست میدهد.
نحوه عملکرد این مکانیزم بدین صورت است که لینک های 3،2،1 و 4 در راهنماهای ثابت m,q,p و n می لغزند. لینک پروانه ای شماره 5 که حول محور ثابت A می چرخد دارای شیارهای a,b,c و d می باشد که پین های e,f,k و h از لینک های 3،2،1 و 4 درون آنها قرار می گیرند. جابجایی لینک های 3،2،1 و 4 با تانژانت زاویه چرخش لینک پروانه ای متناسب است. به این مکانیزم LINK-GEAR TANGENT GENERATOR نیز گفته می شود.
تحلیل مکانیزم
برای محاسبات مربوط به تحلیل مکانیزم باید حلقههای مربوطه را تشکیل دهیم. همانگونه که در شکلهای 1 و 2 مشاهده میشود با توجه به اینکه شکل دارای تقارن می باشد ربع آن را در نظر میگیریم.
شکل-1 انتخاب ربع مکانیزم برای تحلیل به جهت تقارن
اعمال تلرانس های هندسی
در این شکل تلرانس هندسی angularity از اهمیت زیادی برخوردار است. این تلرانس برای بعد تولیدی a در نظر گرفته می شود. به منظور اعمال این تلرانس در کد نوشته شده در مطلب ابتدا باید در عبارت مربوط به ماتریس های انتقال و دوران، ماتریس یکه دوران را بعد از ماتریس a به منظور در نظر گرفتن تلرانس هندسی angularity قرار دهیم. این کار با استفاده از جدول زیر برای تلرانس هندسی angularity در حالت Planar انجام گرفت.
جدول-1 شناسایی نوع حرکت بر اساس نوع اتصال
اکنون باید ماتریس F را تشکیل دهیم. این ماتریس برای تلرانس های هندسی معادل ماتریس A برای تلرانس های ابعادیست بدین منظور باید نسبت به همه تلرانس های هندسی مشتق بگیریم که اینکار توسط روش عددی ارائه شده در نرم افزار مطلب انجام گرفت. پس از تشکیل ماتریس F همانگونه که در رابطه شماره 10 نشان داده شده است با داشتن ماتریس B ماتریس S1 که ماتریس حساسیت مربوط به تلرانس های هندسی است را بدست می آوریم.
در اختیار داشتن تلرانس های هندسی به این معناست که باید برای قطعه تلرانسی بیشتر از تلرانس های ابعادی در نظر گرفت. با جمع تلرانس های هندسی و ابعادی با یکدیگر تلرانس کلی بدست می آید.
نمودارهای تغییرات ابعاد همبندی
شکل-3 نمودار تغییرات میانگین بعد همبندیr1 برحسب در فازهای حرکتی مختلف
تغییر بعد همبندی افقی r1 در فازهای حرکتی مختلف برحسب در این نمودار مشاهده می شود. تابع برازش شده بر داده های این منحنی از درجه 4 می باشد. این نمودار نشان می دهد با افزایش زاویه بعد همبندی r1 نیز زیاد می شود. حدود زاویه 110درجه نقطه عطف این تابع واقع شده است. بدین معنا که شتاب حرکتی آن مثبت شده و از این نقطه به بعد شتاب آن افزاینده خواهد بود.
شکل-4 نمودار تغییرات میانگین بعد همبندی r2 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف
تغییر بعد همبندی r2 بر حسب در این نمودار مشاهده می شود. تابع برازش شده به این داده ها از درجه 4 می باشد. این نمودار نشان می دهد در زاویه 90 درجه r2 کمترین مقدار خود را دارد. همچنین سرعت تغییر آن قبل از 90درجه منفی و پس از آن مثبت بوده است.
نمودارهای مربوط به تغییرات تلرانس های ابعادی
شکل-4 نمودار تغییرات تلرانس بعد همبندی r1 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت WC
نغییر تلرانس بعد همبندی r1 در این نمودار مشاهده می شود. تابع تغییرات تلرانس بعد همبندی r2 درحالت RSS بر حسب در این برازش شده به این داده ها از درجه 4 می باشد. همانگونه که مشاهده نمودار مشاهده می شود. این نمودار تطابق خوبی با حالت WC می شود با افزایش زاویه تلرانس این بعد نیز زیاد می شود. همچنین داشته و نشان می دهد تغییرات تلرانس r2 مطابق با تغییرات زاویه 100 درجه نیز برای این نمودار یک نقطه عطف به حساب میانگین این بعد همبندی است. مقدار حداقل تلرانس برای این بعد آید یعنی قبل از آن شتاب افزایش تلرانس کاهنده و پس از 100 همبندی در زاویه 90 درجه اتفاق می افتد. شتاب تغییرات این بعد درجه شتاب آن افزاینده بوده است. قبل از 90درجه کاهنده و پس از آن افزاینده می باشد.
نمودارهای مربوط به تلرانس های هندسی
شکل-5 نمودار تغییرات تلرانس بعد همبندی r2 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت WC
تغییرات تلرانس بعد همبندی r2 درحالت wc بر حسب در نمودار شکل شماره 5 مشاهده می شود. این نمودار نشان می دهد تغییرات تلرانس r2 مطابق با تغییرات میانگین این بعد همبندی است. مقدار حداقل تلرانس برای این بعد همبندی در زاویه 90 درجه اتفاق می افتد. شتاب تغییرات این بعد قبل از 90درجه کاهنده و پس از آن افزاینده می باشد.
شکل-6 نمودار تغییرات تلرانس بعد همبندی r1 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت RSS
تغییرات تلرانس بعد همبندی r1 در حالت RSS بر حسب در این نمودار مشاهده می شود. روند این نمودار تطابق زیادی با حالت WC دارد. تابع برازش شده به این داده ها از درجه 4 می باشد. همانگونه که مشاهده می شود با افزایش زاویه تلرانس این بعد نیز زیاد می شود. همچنین زاویه 100 درجه نیز برای این نمودار یک نقطه عطف به حساب می آید یعنی قبل از آن شتاب افزایش تلرانس کاهنده و پس از 100 درجه شتاب آن افزاینده بوده است.
شکل-7 نمودار تغییرات تلرانس بعد همبندی r2 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت RSS
شکل-8 نمودار تغییرات تلرانس هندسی r1 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت RSS
این نمودار تغییرات تلرانس هندسی r1 بر حسب به روش RSS را نشان می دهد. تابع برازش شده به این داده ها از درجه 9 می باشد. این تابع نشان می دهد تلرانس هندسی در زاویه 135درجه کمترین مقدار خود را که برابر صفر است دارا بوده است. همچنین نشان می دهد تا پیش از این زاویه با شتاب منفی در حال کم شده بوده و پس از زاویه 135 درجه با شتاب افزاینده زیاد شده است. البته در این نمودار در زاویه 90 درجه نیز نقطه عطف داریم بدین مفهوم که روند کاهش تلرانس هندسی تا قبل از زاویه 90 درجه با شتاب افزاینده و پس از آن تا زاویه 135 درجه با شتاب کاهنده بوده است.
شکل-9 نمودار تغییرات تلرانس هندسی r2 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت RSS
این نمودار تغییرات تلرانس هندسی r2 را بر حسب به روش RSS نشان می دهد. روند تغییرات در این نمودار مطابق با تلرانس ابعادی مربوط به r2 است. کمترین مقدار تلرانس هندسی برای این بعد همبندی در زاویه 90 درجه اتفاق می افتد.
شکل-10 نمودار تغییرات تلرانس هندسی r1 بر حسب در فازهای حرکتی مختلف در حالت WC
