مقاله طراحی مکانیزم چهار میله ای تولید مسیر با در نظر گرفتن عیوب شاخه ای و مداری

word قابل ویرایش
5 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

طراحی مکانیزم چهار میله ای تولید مسیر با در نظر گرفتن عیوب شاخه ای و مداری

چکیده

به ترتیب قرار گرفتن اجزای یک ماشین که حرکت خاصی را تولید کنند، مکانیزم گفته می شود. طراحی مکانیزم چهار میله ای برای تولید یک مسیر خاص، به دلیل ترم های غیر خطی جزء مسایل سخت محسوب می شود، طراحی مکانیزم تولید مسیر یعنی دادن یک تکه از مسیر معین و پیدا کردن ابعاد مکانیزمی که یک نقطه از عضو واسط آن از این مسیر معین عبور کند،عمولاًم یک تکه مسیر بعنوان مجموعه ای از نقاط داده می شود. حل های تحلیلی تا نه نقطه دقت، جواب دقیق می دهند و برای بیش از نه نقطه دقت، جواب دقیق وجود ندارد. در این تحقیق، می خواهیم یک مکانیزم چهار میله ای تولید مسیر با در نظر گرفتن عیب شاخه ای و مداری طراحی کنیم. بررسی عیب شاخه ای و مداری در طراحی با آوردن قیودی در طراحی برای اولین بار در این تحقیق لحاظ شده است. در این تحقیق با استفاده از یکی از بهترین و متداول ترین الگوریتم های تکاملی بهینه سازی موسوم به بهینه سازی اجتماع ذرات (۱PSO)، مساله طراحی تولید مسیر با سیزده نقطه دقت با در نظر عیب شاخه ای و مداری حل شده است که نتایج بدست آمده و نا چیز بودن میزان خطا و بدون عیب بودن مکانیزم طراحی شده، نشان دهنده این مطلب است که روش بهینه سازی و همچنین قیود بکار برده شده، روش قدرتمندی در طراحی مکانیزم با درنظر گرفتن عیب شاخه ای و مداری هستند.

واژه های کلیدی : طراحی مکانیزم- چهار میله ای- عیب شاخه ای- عیب مداری- بهینه سازی اجتماع ذرات

مقدمه

در این تحقیق می خواهیم با الگوریتم بهینه سازی اجتماع ذرات مکانیزمی طراحی کنیم که اولاً از سیزده نقطه دقت بگذرد و ثانیاً عیوب شاخه ای و مداری نداشته باشد. مکانیزم های صفحه ای با مفاصل چرخشی به دلیل اطمینان از عملکردشان، کاربرد وسیعی در ماشینها دارند. مکانیزم هایی چهار میله ای به دلیل اهمیتی که دارند در قسمت های مختلف مهندسی مکانیک برای انتقال حرکت و انرژی از یک یا چند ورودی به یک یا چند خروجی، کاربرد گسترده ای دارند. این مفاهیم شامل طراحی، تجزیه و تحلیل مکانیزم ها است، که معمولاً دو دسته تولید تابع و تولید مسیر را در بر می گیرند. در این نوع مسایل که حل جبری وجود ندارد به روش های متنوع عددی حل می شوند که یکی از بهترین روش ها، روش بهینهسازی الگوریتم های تکاملی میباشد (که مهمترین آنها الگوریتم ژنتیک، اجتماع
ذرات و آنیلینگ شبیه سازی شده می باشند .([۱۳ -۶]

برای مثال بهینه سازی مکانیزم به منظور حداقل کردن یک تابع هدف ۱] و .[۵ به عبارت دیگر با افزایش قدرت محاسباتی کامپیوتر ها، امکان حل مسایل پیچیده تر و با ترم های غیر خطی فراهم شد.

متداول ترین تابع هدف که خطای مکان نامیده می شود به عنوان مجموع مربعات فاصله ی اقلیدوسی بین نقاط هدف و نقاط بدست آمده از نقطه ای از عضو واسط تعریف می شود، به عبارت دیگر در بهینهسازی، یک تابع هدف وجود دارد که با استفاده از روشهای بهینهسازی میتوان مجهولات را به گونهای بدست آورد تا تابع هدف موردنظر، بسته به نوع مساله، کمینه یا بیشینه شود. چون روش بهینه سازی اجتماع ذرات برای مسائل بهینهسازی بیشینه استفاده میشود، در مواردی که مساله موردنظر مینیممسازی تابع هدف باشد

میتوان با ضرب تابع در یک منفی، مسئله کمینهسازی را به یک مسئله بیشینهسازی تبدیل نمود و سپس تابع جدید را به این روش حل نمود.

نکته مهمی که باید مورد توجه قرار گیرد این است که در کارهایی که قبلاً توسط محققان مختلف بر روی طراحی مسیر و تـابع انجـام شده است توجهی کمتری به شاخهها و مدارهای مختلف مکانیزم شده است. این مساله از این نظر حائز اهمیت اسـت کـه اگـر نقـاط موردنظر ورودی-خروجی (در طراحی مکانیزم تولید مسیر یا تابع) و نقاط هدف (در طراحی مکانیزم تولید مسیر) در دو شاخه یا مدار مختلف از یک مکانیزم باشند، شاید نتوان بدون جداکردن لینکهای مکانیزم به این نقاط رسید، هر چند شاید بتوان با تدابیری از نقطـه مرگ مکانیزم عبور کرد. بنابراین مطلوب است مکانیزمی طراحی شود تا تمامی نقاط دقت را در یک شاخه و مدار قرار دهد.

که این کار را با آوردن دو قیدی که به عنوان تابع جریمه به تابع هدف اصلی اضافه می کنیم، انجام می شود و با کمک بهینهسازی این مشکل را حل شود و به مکانیزمی دست پیدا کنیم که تمامی نقاط در یک شاخه و مدار باشند. البته باید در حل به روش بهینهسازی به دو نکته توجه کرد. اول اینکه ممکن است نقاط ارائه شده برای ورودی-خروجی بگونهای باشند که مکانیزمی وجود نداشته باشد که بتواند همه نقاط را در یک شاخه و مدار قرار دهد، اما میتوان ادعا کرد که اگر همچنین مکانیزمی وجود داشته باشد روش بهینهسازی میتواند این مکانیزم را پیدا کند. دوم اینکه هر چه تعداد نقاط دقت مساله بالاتر رود احتمال قرار دادن نقاط در یک شاخه و مدار کاهش مییابد. اما از سوی دیگر میتوان گفت که هر چند تعداد نقاط دقت زیاد هم باشد، روش بهینهسازی میتواند به مکانیزمی دست یابد که کمترین خطا را در دست یافتن به نقاط مورد نظر داشته و همگی نیز در یک شاخه و مدار باشند.

یک مدار، محدوده ای پیوسته از حرکت یک مکانیزم است و لازمه ی تغییر مدار، باز کردن مکانیزم اسـت، بنـابراین یـک طـراح بایـد مطمئن باشد که یک مکانیزم بین دو نقطه ی طراحی دلخواه، تغییر مدار نمی دهد .[۲] یک مکانیزم چهار میلـه ای دو مـدار دارد. اگـر پیکر بندی های ساکن (در حال تعادل) روی یک مدار وجود داشته باشد، یک شاخه بعنوان یک سری از مجموعه نقاط پیوسته مکانیزم که بین دو پیکر بندی ساکن قرار دارند تعریف می شود [۳]، یعنی پیکر بندی های ساکن، یک مدار را به یک سری از شاخه ها تبـدیل می کند. یک عیب شاخه ای زمانی اتفاق می افتد که علامت زاویه انتقال، حداقل در یک نقطه از نقاط دقت عوض شود .[۴]

مواد و روش ها

همانطور که ذکر شد می خواهیم مکانیزم چهار میله ای صفحه ای را با سیزده نقطه دقت طوری طراحی کنیم که در حرکت مکانیزم عیب های شاخه ای و مداری وجود نداشته باشد، همچنین متغیرهای طراحی برای مساله ذکر شده به صورت زیر می باشند:

تابع بهینه سازی از دو قسمت تشکیل شده است، قسمت اول همانطور که ذکر شد از تابع خطای مکان و قسمت دوم از قیودی که توسط دو تابع جریمه به قسمت اول اضافه می شوند. قید عیب مداری به صورت زیر داده می شود:

قید عیب شاخه ای به صورت زیر داده می شود

بنابراین تابع هدف بهینه سازی با توجه به قیود ذکر شده می تواند به صورت زیر تعریف شود:

به ترتیب نقاط هدف و نقاط تولید شده توسط نقطه P از عضو واسط می باشند.
M1 و M2 اعداد بزرگی هستند که مربوط به تابع جریمه می باشند و با توجه به مقدار تابع هدف (خطای مکان) در صورت ارضا نشدن قیود به تابع هدف اعمال می شوند.

نتایج و بحث
ابعاد و زوایای عضو ورودی مکانیزم طراحی شده در جدول زیر نشان داده شده است:

همچنین سیزده زاویه ورودی که متغیرهای طراحی به ازای سیزده نقطه دقت بودند، در زیر آورده شده اند:

در شکل ۱، مسیر بدست آمده از نقطه P از عضو واسط و نقاط هدف مساله نشان داده شده است، همانطور که در شکل معلوم است، مکانیزم علاوه بر گذشتن از نقاط هدف، عیب های شاخه ای و مداری نیز ندارد و این موضوع مبین این مطلب است که الگوریتم بهینه سازی و قیود اعمال شده به تابع هدف درست بوده است. در شکل ۲، نمودار همگرایی تابع هدف در الگوریتم بهینه سازی استفاده شده نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود نرخ همگرایی تابع هدف بسیار بالا است به طوری که در تعداد تکرارهای کمی، به جواب مورد نظر رسیده است. در شکل ۳، نمودار خطای نقاط دقت برحسب تعداد نقاط نشان داده شده است. همانطور که مشاهده می شود خطای نقاط دقت بدست آمده بسیار ناچیز می باشد.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 5 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد