بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله طراحی و ساخت مکانیزمهایی که بصورت مکانیکی با هم سنکرون و براي به حرکت درآوردن دو رفلکتور با محور هاي دوران عمود برهم ارائه می شود، که دامنه حرکت و سرعت دورانی این رفلکتورها در محدوده اي معین می باشد. طول لینک ها با استفاده از الگوریتم ژنتیک محاسبه گردیده و تحلیل هاي دینامیکی در نرم افزار آدامز انجام شده است.
در ابتدا با استفاده از دو مکانیزم چهار میله اي این کار انجام و بدلیل عدم ارضاي قید سرعت دورانی براي یکی از رفلکتورها، مکانیزم آن تبدیل به مکانیزم شش میله اي برگشت سریع گردید و با این تغییر تمام قید ها و شرایط ارضا و طراحی بر این اساس انجام شد. پس از ساخت مجموعه، ضربات و لرزش هاي شدیدي در سیستم مشاهده گردید که ناشی از ساختار مکانیزم برگشت سریع، بدلیل تغییرات بالاي شتاب در زمان بود که در نتیجه سیستم عملکرد مطلوبی نداشت.
براي رفع این مشکل و بدلیل ساخت سیستم و عدم امکان تغییر جعبه اي که مکانیزم داخل آن قرار می گرفت قیدهایی براي طراحی مکانیزم جدید به قیدهاي قبلی اضافه شد. براي اصلاح طرح، مکانیزم شش میله اي برگشت سریع و مکانیزم چهار میله اي به یک مکانیزم چهار میله اي و یک مکانیزم فضایی تبدیل گردید که مکانیزم فضایی شامل یک مکانیزم چهار میله اي مرکب با مکانیزم متوازي الاضلاع و یک میل گاردانی با دو درجه آزادي در هر طرف می باشد و بدین ترتیب مشکل رفع و اصلاح گردید.
1. مقدمه
این سیستم داراي دو رفلکتور است که یکی حول محور قائم - رفلکتور سمت - و دیگري حول محور افقی - رفلکتور ارتفاع - حرکت قطاعی انجام میدهند. براي اجراي هر دو حرکت از یک سرو موتور و دو گیربکس با نسبت تبدیل هاي 2 و 14/4 استفاده شده است. رفلکتورهاي مورد نظر روي سازههاي مستقلی نصب میشوند که توسط مجموعه موتورگیربکس فوق الذکر به حرکت در میآیند.
حرکت رفلکتورهاي سمت و ارتفاع با استفاده از لینک هاي مکانیکی سنکرون می باشند. استفاده از این سنکرون سازي مکانیکی بدلایلی از قبیل سادگی، بازده بسیار مناسب، دقت بالا، مقاومت در برابر تغییر شرایط کاري و قابلیت اطمینان بالا بسیار مناسب می باشد.
مکانیزم طراحی شده باید بتواند حرکتی با فرکانس یک هرتز و اسکن زاویه اي± 12 ° در سمت و حرکت در ارتفاع با اسکن °-1 تا+ 10 ° را تأمین کند. همچنین باید سرعت زاویه اي ماکزیمم سمت در یکی از کورسهاي رفت یا برگشت از 60 درجه بر ثانیه و سرعت زاویهاي رفلکتور ارتفاع در همان کورس از 52/5 درجه بر بر ثانیه تجاوز نکند.
براي رسیدن به اهداف تعیین شده براي مکانیزم، در ابتدا تصمیم گرفته شد که از دو مکانیزم چهار میلهاي استفاده شود. پس از طراحی و بررسی نتایج، ماکزیمم سرعت حرکت رفلکتورها در هنگام اسکن از مقدار تعیین شده بیشتر شد. همچنین پس از طراحی مکانیزمها و به دست آوردن ابعاد آنها مشخص گردید که تمامی مکانیزمهاي چهار میلهاي به دست آمده از نزدیک نقطهي مرگ مکانیزم عبور میکنند و شرایط دینامیکی مناسبی ندارند.
بر این اساس دو مکانیزم چهار میله اي مردود و تصمیم گرفته شد که براي حرکت رفلکتور سمت از مکانیزم شش میلهاي استفاده شود. پس از بررسی انواع مکانیزمهاي شش میلهاي مناسبترین پیکربندي، مکانیزم شش میلهاي وات نوع دوم تشخیص داده شد. پس از طراحی و ساخت سیستم، در آزمایشهاي کارخانه اي ضربات و لرزش هاي زیادي در سیستم دیده شد که ناشی از نوع عملکرد مکانیزم شش میله اي استفاده شده بدلیل برگشت سریع در خروجی بود که باعث شتاب بسیار زیاد در زمان کم می شد
به دلیل ضربه زیاد در سیستم و سرو صداي ناشی از آن نیاز به تغییر و اصلاح نمونه قبلی به مکانیزم هاي چهار میله اي و فضایی که شامل یک مکانیزم چهار میله اي همراه با یک مکانیزم متوازي الاضلاع - بدلیل محدودیت در فضایی که مکانیزم در آن می بایست قرار بگیرد - و مکانیزم فضایی داراي مفاصل دو درجه آزادي یونیورسال گردید
2. طراحی مکانیزم و محاسبات
براي حرکت رفلکتور سمت و ارتفاع در ابتدا همانطوري که ذکر گردید از دو مکانیزم چهار میله اي که با هم سري بودند استفاده شد که بدلیل عدم ارضاي ماکزیمم سرعت، مورد استفاده قرار نگرفت و طراحی براساس استفاده از یک مکانیزم شش میله اي برگشت سریع براي رفلکتور سمت - شکل - 1 الف - - انجام شد. براي انتقال حرکت به رفلکتور ارتفاع نیز از یک مکانیزم چهار میلهاي استفاده شد. ترکیب این دو مکانیزم درشکل 1 - ب - نشان داده شده است.
شکل 1 الف: مکانیزم 6 میلهاي رفلکتور سمت و ب: ترکیب مکانیزم سمت و ارتفاع
براي طراحی دقیق این مکانیزم معادلات حرکت مکانیزم بر اساس شکل - 2 - استخراج گردید.
شکل 2 تصویر شماتیک مکانیزم با متغیرهاي آن
براي کانتور L1، L2، L3 و L6 میتوان نوشت:
از این دو معادله سینوس و کسینوس زاویه دوم را بدست میآوریم و با توجه به اینکه مجموع مربعات سینوس و کسینوس یک زاویه حقیقی برابر 1 است و با ساده سازي و محاسباتی ساده به سرعت هاي زیر می رسیم
