شبیه سازی دینامیکی سیستم های مکانیکی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد زیرا می تواند امکان مطالعه عملکرد سیستم های مکانیکی، مانند ربات های موازی، را قبل از ساخت فراهم آورد. از سوی دیگر، تکینگی که یک نوع آن به علت مختصات به کار رفته در تبیین سینماتیک جسم صلب است، نقش مهمی را در شبیه سازی سیستم به عهده دارد. در صورتی که بتوان تکینگی حاصل از فرمول بندی را در الگوریتم های شبیه سازی به طور کامل از بین برد و یا کم کرد، مدل شبیه سازی شده در عملکرد به مدل واقعی نزدیک تر می شود که باعث ارتقاء کیفیت شبیه سازی می گردد. از آنجایی که مختصات انتخاب شده برای تعریف دوران، در تکینگی سیستم مورد نظر تأثیر می گذارد و تمام دسته مختصات سه تایی دارای تکینگی هستند، مختصات به کار گرفته شده در این تحقیق، پارامترهای اویلر می باشد که در اصل در روابط آن ها تکینگی وجود ندارد. به این منظور تکینگی ربات موازی 3-ups مورد بررسی قرار گرفته تا تأثیر مختصات انتخاب شده برای تعریف دوران صفحه متحرک را بر روی تکینگی سیستم نشان دهد. اما استفاده از مختصات غیرمستقل پارامترهای اویلر به منظور توصیف دوران مفاصل کاسه ساچمه برای مدل سازی دینامیکی با کمک ماتریس های denoc که لازمه آن مستقل بودن مختصات به کار رفته می باشد، باعث به وجود آمدن تکینگی در روابط آن ها شده است. لازم به ذکر است، این تکینگی در تحلیل دینامیک مستقیم سیستم های مکانیکی دارای مفاصل کاسه ساچمه به وجود می آید که نمی توان آن را به طور کامل از روابط تبدیل سرعت حذف کرد. در این تحقیق، الگوریتمی برای حذف تأثیر این تکینگی در تحلیل سیستم های مکانیکی ارائه شده است. لذا این الگوریتم برای شبیه سازی سیستم های مکانیکی مناسب به نظر می رسد. علاوه بر این، ماتریس های denoc برای نوشتن معادلات حرکت ربات موازی 3-rps و پاندول دو عضوی فضایی مورد استفاده قرار گرفته است. سپس دینامیک معکوس ربات موازی 3-rps به منظور به دست آوردن گشتاور عملگرهای آن و دینامیک مستقیم پاندول دو عضوی به منظور شبیه سازی رفتار، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. جهت ارزیابی نتایج، مدل دو سیستم فوق در نرم افزار adams ساخته شده و نتایج روش تحلیل فوق با خروجی های نرم افزار مقایسه شده است. همچنین، مقایسه زمان انجام محاسبات، نشان می دهد، استفاده از ماتریس های denoc به شکل قابل ملاحظه ای سریع تر می باشد.

در این پایان نامه در گام اول مسئله، سینماتیک مستقیم و معکوس حل و روابط مربوط به محاسبه سرعت ها و شتاب ها استخراج شد. در ادامه با بررسی الگوریتم های ارائه شده در زمینه محاسبه و تعیین فضای کار ربات ها، بویژه ربات های موازی، یک الگوریتم کارآمد برای تعیین فضای کار ربات های موازی ارائه شد. با توجه به اصلاحاتی که در این الگوریتم نسبت به الگوریتم های مشابه انجام گرفت، مشاهده شد که محاسبه و نمایش فضای کار از این روش، مدت زمان کوتاه تری را به خود اختصاص دارد. سپس با محاسبه حجم فضای کار، اثر تغییرات اندازه هر یک از مولفه های ابعادی ربات دلتا مورد بررسی قرار گرفت. برای یافتن ابعاد بهینه ربات، از روش الگوریتم ژنتیک استفاده شد. روش الگوریتم ژنتیک ارائه شده، با توجه به یک فضای کار معین، کوچکترین ابعاد مورد نیاز را برای پوشش فضای کار، محاسبه می کند. در این پایان نامه از روش ماتریس های denoc برای تحلیل دینامیک ربات دلتا استفاده شد. علی رغم اکثر روش هایی که برای تحلیل ربات دلتا استفاده شده بود، در این پایان نامه هیچ گونه فرضی برای ساده کردن مسئله استفاده نشد.

با گسترش صنعت خودرو و کاربرد موتورهای احتراق داخلی، بکارگیری یک الگوریتم مناسب جهت شبیه سازی و تحلیل دینامیکی این نوع موتورها جزء نیازهای اساسی در طراحی و بهینه سازی آنها محسوب می شود. به منظور بررسی وضعیت دینامیکی موتور و تعیین نیروهای اعمال شده بر قسمت های مختلف مکانیزم، به روشی نیاز است که از طریق آن بتوان توان دینامیکی موتور را برحسب سرعت و شتاب زاویه ای لحظه ای و در زوایای مختلف گردش میل لنگ محاسبه کرد. این تحقیق به شبیه سازی و تحلیل دینامیکی یک موتور احتراق داخلی چهار سیلندر خطی به روش دینامیک سیستم های چند عضوی و با بهره گیری از ماتریس های مکمل متعامد طبیعی تفکیک شده (denoc) می پردازد. این روش که ابتداً برای تحلیل سیستم های دینامیکی حلقه باز بسط و توسعه یافت، به سیستم های پیچیده حلقه بسته به خصوص روباتهای موازی نیز گسترش داده شد. از مزایای این روش عدم نیاز به محاسبه نیروهای داخلی و همچنین عدم محاسبه مشتقات پیچیده می باشد. از این رو تعداد مجهولات و حجم معادلات حرکت کاهش می یابد. در این تحقیق، مکانیزم لنگ و لغزنده و مکانیزم سوپاپ ها بعنوان یک مکانیزم چندمیله ای حلقه بسته در نظرگرفته شده است. با استفاده از روش مذکور، یک الگوریتم بازگشتی برای تحلیل سینماتیکی و دینامیکی این مکانیزم ها ارائه شده است. سپس با استفاده از این الگوریتم یک موتور مشخص مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج بدست آمده مورد راستی آزمائی قرار گرفته است. یکی از دستاوردهای مهم این تحقیق، مدل جدیدی است که برای مکانیزم بادامک بر اساس روش های دینامیک سیستم های چند عضوی ارائه شده است. از آنجایی که در سیستم های رباتیکی عمدتاً از مفاصل ابتدائی (سطح پائین) یک درجه آزادی، مانند مفاصل لولایی و کشویی استفاده می-شود، تا کنون مدلی برای بادامک به عنوان یک مفصل سطح بالا ارائه نشده است. اما در این تحلیل به علت وجود بادامک در موتور نیاز به این مدل احساس گردید که این مدل توسعه یافت. از مزایای این روش ایجاد یکنواختی در شبیه سازی مکانیزم های دارای بادامک می باشد. برای ارزیابی صحت نتایج بدست آمده، شبیه سازی مدل فوق در نرم افزار adams نیز انجام شده که مقایسه نتایج دو حالت فوق نشان از صحت و دقت الگوریتم بکار رفته دارد.

چکیده: با گسترش صنعت خودرو و کاربرد موتورهای احتراق داخلی، بکارگیری یک الگوریتم مناسب جهت شبیه سازی و تحلیل دینامیکی این نوع موتورها جزء نیازهای اساسی در طراحی و بهینه سازی آنها محسوب می شود. به منظور بررسی وضعیت دینامیکی موتور و تعیین نیروهای اعمال شده بر قسمت های مختلف مکانیزم، به روشی نیاز است که از طریق آن بتوان توان دینامیکی موتور را برحسب سرعت و شتاب زاویه ای لحظه ای و در زوایای مختلف گردش میل لنگ محاسبه کرد. این تحقیق به شبیه سازی و تحلیل دینامیکی یک موتور احتراق داخلی چهار سیلندر خطی به روش دینامیک سیستم های چند عضوی و با بهره گیری از ماتریس های مکمل متعامد طبیعی تفکیک شده (denoc) می پردازد. این روش که ابتداً برای تحلیل سیستم های دینامیکی حلقه باز بسط و توسعه یافت، به سیستم های پیچیده حلقه بسته به خصوص روباتهای موازی نیز گسترش داده شد. از مزایای این روش عدم نیاز به محاسبه نیروهای داخلی و همچنین عدم محاسبه مشتقات پیچیده می باشد. از این رو تعداد مجهولات و حجم معادلات حرکت کاهش می یابد. در این تحقیق، مکانیزم لنگ و لغزنده و مکانیزم سوپاپ ها بعنوان یک مکانیزم چندمیله ای حلقه بسته در نظرگرفته شده است. با استفاده از روش مذکور، یک الگوریتم بازگشتی برای تحلیل سینماتیکی و دینامیکی این مکانیزم ها ارائه شده است. سپس با استفاده از این الگوریتم یک موتور مشخص مورد تحلیل قرار گرفته و نتایج بدست آمده مورد راستی آزمائی قرار گرفته است. یکی از دستاوردهای مهم این تحقیق، مدل جدیدی است که برای مکانیزم بادامک بر اساس روش های دینامیک سیستم های چند عضوی ارائه شده است. از آنجایی که در سیستم های رباتیکی عمدتاً از مفاصل ابتدائی (سطح پائین) یک درجه آزادی، مانند مفاصل لولایی و کشویی استفاده می-شود، تا کنون مدلی برای بادامک به عنوان یک مفصل سطح بالا ارائه نشده است. اما در این تحلیل به علت وجود بادامک در موتور نیاز به این مدل احساس گردید که این مدل توسعه یافت. از مزایای این روش ایجاد یکنواختی در شبیه سازی مکانیزم های دارای بادامک می باشد. برای ارزیابی صحت نتایج بدست آمده، شبیه سازی مدل فوق در نرم افزار adams نیز انجام شده که مقایسه نتایج دو حالت فوق نشان از صحت و دقت الگوریتم بکار رفته دارد. واژه های کلیدی: تحلیل دینامیکی، موتور احتراق داخلی، دینامیک سیستم های چند عضوی، ماتریس های denoc.

این پایان نامه در جهت طرح تحقیقاتی مرکز تحقیقات و آموزش راه آهن جمهوری اسلامی ایران انجام گرفته است. هدف اصلی این تحقیق، ارتقاء ظرفیت و تعیین سیستم تعلیق مناسب برای درزین جرثقیل دار جدید (obw-10) می باشد. این وسیله ریلی از ماشین آلات مکانیزه راه آهن بوده و برای نگهداری و تعمیرات خطوط ریلی مورد استفاده قرار می گیرد. برای توسعه و ارتقاء آن در داخل کشور به چند پروژه کارشناسی ارشد تقسیم بندی شده است. به منظور ارتقاء ظرفیت درزین از 5 تن متر به 10 تن متر لازم است اثرات این افزایش ظرفیت و تغییرات مورد نیاز در سیستم تعلیق این وسیله ریلی لحاظ گردد. به منظور حرکت هدفمند در این مسیر مطالعه رفتار سینماتیکی و دینامیکی سیستم تعلیق درزین obw مورد نیاز است. در این تحقیق برای انجام تحلیل دینامیکی در نرم افزار آدامز ابتدا اندازه گیری اجزای جرمی درزین obw موجود (5 تن متر) و مدل10 تن متر که شاسی آن قبلاً در پایان نامه دیگری، در نرم افزار آباکوس تحلیل و ارتقاء یافته است. در این تحقیق در نرم افزار سالیدورکز برای حالت های با بار و بدون بار مدل شده و مراکز جرم و ممان اینرسی بدست آمده است. سپس در نرم افزار آدامز-ریل با مدل کردن حالات با بار و بدون بار و با در نظر گرفتن شرایط بحرانی از جمله ناهمواری سطح مانند درز ریل، افتادگی خط، پدیده هانتینگ، تنگ ترین قوس 150 متر و 220 متر (خط آهن موجود در ایران) رفتار 5 تن متر موجود را با 10 تن متر جدید مقایسه و نتایج بدست آمده از نرم افزار تحلیل شد. جهت تأیید مدل ایجاد شده در نرم افزار آدامز- ریل نمودار های مکان- زمان معادلات حرکت ارتعاشات عمودی درزین 5 تن متر در حالت بدون بار در محیط سیمولینک متلب و محیط آدامز- ریل در شرایط ناهمواری سینوسی با طول موج و دامنه ارتعاش یکسان و سرعت برابر مقایسه گردیده است. کلمات کلیدی: درزین، تحلیل دینامیکی، سیستم تعلیق، آدامز- ریل

امروزه، کاربرد تجهیزات حساس در برابر ارتعاشات ناخواسته زمینه¬ی آنها، وسعت پیدا کرده است. بنابراین مکانیزم¬های پایدارساز، نقش مهمی به جهت پایدار نمودن بستر تجهیزات، در برابر ارتعاشات ناخواسته، بر عهده دارند. در دو دهه¬ی اخیر، بررسی بازوهای مکانیک موازی به دلیل ویژگی¬هایی نظیر دقت، شتاب زیاد و قابلیت حمل بار در یک فضای کاری مناسب رو به افزایش است. در این تحقیق یک بازوی مکانیکی موازی 3-ups-s برای پایدار نمودن حرکت پایه که در اثر حرکت خودرو در یک سطح ناهموار به تجهیزات نصب شده بر روی آن، به عنوان نمونه یک دوربین، منتقل می¬شود، تحلیل شده است. این مکانیزم شامل سه بازوی با اتصال¬های هوک، کشویی و کاسه ¬ساچمه به همراه یک تکیه¬گاه کاسه ¬ساچمه می¬باشد. برای دست¬یابی به یک روش کارآمد، سینماتیک این بازوی مکانیکی شرح داده شده است. سپس تکینگی آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مرحله¬ی بعد بهینه¬سازی ابعادی این مکانیزم با هدف کاهش تکینگی انجام گرفته است. در نهایت تحلیل دینامیکی این مکانیزم در فضای کاری آن مورد مطالعه قرار گرفته است. در مدل¬سازی دینامیکی از ماتریس¬های متمم متعامد مستقل استفاده شده است. دینامیک معکوس، به جهت به-دست آوردن نیروهای عملگرها و دینامیک مستقیم به جهت شبیه¬سازی رفتار، مورد ارزیابی قرار گرفته است. در هر مرحله و به منظور راستی آزمایی، نتایج با خروجی¬های نرم¬افزار آدامز مقایسه شده است.

سوپرآلیاژ پایه نیکل به علت پایداری و استحکام در دماهای بالا و همچنین مقاومت زیاد در برابر تغییر شکل، خزش، خوردگی و اکسیداسیون، کاربرد گسترده در صنایع هوایی، نیروگاهی و نظامی و پره کمپرسور توربین گازی دارد که در سال های اخیر مورد توجه مهندسین و صنعتگران قرار گرفته است. سوپر آلیاژ اینکونل 738 یکی از پرکاربردترین سوپرآلیاژهای پایه نیکل در ساخت قطعات توربین های گازی می باشد که ماشنیکاری این سوپرآلیاژ به دلیل نرخ بالای کار سختی، با مشکلاتی همراه است. برای آنکه یک فرآیند فرزکاری از نظر اقتصادی بهینه باشد، باید کیفیت سطح قطعه کار مطلوب و عمر ابزار بیشینه نیروی ماشینکاری حداقل باشد. با توجه به تاثیرگذار بودن پارامترهای فراوان، اصولا وقاعدتا این کار نیازمند ضابطه ی برای بهینه سازی مشخصات خروجی با توجه به پارامترهای ورودی ماشینکاری است. انتخاب پارامترهای ماشینکاری با سعی و خطا ، وقت و هزینه زیادی را می طلبد و ممکن است سطح حاصل از ماشینکاری نیز کیفیت مطلوب را نداشته باشد. در این پژوهش اثر تغییر در پارامترهای ماشینکاری مانند سرعت برشی، نرخ پیشروی، عمق برش محوری، حضور و عدم حضور سیال خنک کننده بر روی اینکونل 738 مورد بررسی قرار گرفته و پس از انجام آزمایشات، نیروی ماشینکاری و زبری سطح به عنوان دو خروجی بسیار مهم فرایند مورد تحلیل قرار گرفته است. امروزه استفاده از هوش مصنوعی برای بهینه سازی و پیش بینی فرایندهای مختلف کاربرد فراوانی پیدا کرده است و نتایج بسیار خوبی را در مقایسه با روش های دیگر از خود نشان داده است. به همین دلیل در این پژوهش با استفاده از الگوریتم ژنتیک پارامترهای بهینه ماشینکاری برای دو متغییر خروجی مشخص گردیده است بطوریکه استفاده از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی نیرو، کاهش مقدار آن را به میزان 7/6درصد نشان می دهد مقدار بهینه نیروی کلی که توسط برنامه بهینه سازی الگوریتم متلب معرفی شد 3/434 نیوتن می باشد. در صورتی که حداقل نیرو در داده های آزمایش با همان سطوح آزمایش 441است. برای بررسی نهایی پس از انجام تست حاصل از الگوریتم ژنتیک نتیجه نیروی کل این مقدار حاکی از کاهش7/6درصدی در نیروی کل ماشینکاری بوده است . همچنین در پایان مدلسازی نیرو و زبری سطح با شبکه عصبی انجام گرفته و نتایج آن با رگرسیون مقایسه گردیده است. نتایج نشان می دهند که شبکه عصبی دارای نتایج بهتری نسبت به رگرسیون است.

یکی از اثرات منفی سیستم تعلیق خودرو بر سیستم فرمان و سیستم ترمز، پدیده غلت فرمان است که هنگام حرکت در مسیر ناهموار و یا هنگام مانور دور زدن رخ می¬دهد و موجب خروج خودرو از مسیر اصلی و تکان شدید به اتاق و سرنشین و ... می¬گردد، لذا ضرورت دارد عوامل دخیل بر این پدیده شناسایی شده و ملاحظاتی جهت کنترل و تسلط بر آن صورت گیرد. این پدیده به ازای بعضی موارد هندسه¬ تعلیق تشدید شده و نیز سهم انحراف طول واقعی بعضی از عضو¬های سیستم تعلیق نسبت به اندازه¬¬ی اسمی آن، در وقوع این پدیده بیش از انحراف طول سایر عضو¬ها است. که با روشن شدن این موضوع می¬بایست برای آن عضو¬های حساس¬ تلرانس¬های دقیق¬تر تعیین کرد تا طول واقعی آن قطعه رضایت بخش شود. در این تحقیق به ازای یک مختصات پیش فرض، یک هندسه بهینه جستجو شده و میزان تاثیر انحراف طول عضوهای مهم آن هندسه تعلیق نسبت به اندازه¬ی بهینه، در وقوع پدیده¬ی غلت فرمان با هم مقایسه شده است، لذا نخست سیستم تعلیق مک¬فرسون برای بررسی انتخاب شده و روابط مربوط به سینماتیک پدیده غلت فرمان به صورت جامع و کامل بیان شده و سپس با استفاده از یک نمونه از داده¬¬¬ها، روابط سینماتیکی عدد¬گذاری شده و مقدار غلت فرمان برای یک موقعیت خاص، و در ادامه نمودار مقادیر آن برای یک بازه¬ی تغییرات جابجایی عمودی سیستم تعلیق ترسیم شده است. در ادامه ابعاد سیستم تعلیق مک فرسون بهینه شده، و مناسب¬ترین طول و ابعادی که در آن مقدار غلت فرمان کمینه است، جستجو شده است که در نتیجه مختصات جدیدی برای نقاط سیستم تعلیق بدست آمده و غلت فرمان بیشینه به مقدار خیره کننده¬ای کاهش یافته است. در فرایند حساسیت مشخص شد که برای هندسه تعلیق بهینه شده در این پژوهش، غلت فرمان بیش از همه به تغییر طول محور اصلی تعلیق و عضو تلسکوپی، و کمتر از همه به تغییر طول بازوی فرمان حساس است. در ادامه حساسیت پدیده غلت فرمان نسبت به تکیه گاه فرمان بهینه شده و طول ایده¬ال آن بدست آمده است که به ازای آن طول، حساسیت نسبت به تغییرات عضو تلسکوپی به مقدار چشمگیری کاهش می¬یابد.

مشکل تولید انرژی از منابع فسیلی (تقریبا 80% انرژی جهان) به علت محدودیت منابع، آلودگی زیاد و تخریب محیط زیست باعث جلب توجه پژوهشگران به سمت منابع تجدیدپذیر از قبیل انرژی های بادی، خورشیدی، هیدروالکتریک، انرژی زمین گرمایی، انرژی امواج دریا و... شده است. درهمین راستا یکی از ایده های جدید به منظور تولید برق از انرژی باد با عنوان کایت مولد حجم عظیمی از تحقیقات پژوهشگران را به خود اختصاص داده است. در این پژوهش به مدل سازی ریاضی پرواز کایت، بررسی کنترل پذیری و رویت پذیری و در نهایت پایدارپذیری پرواز کایت حول مسیر نامی، پیداکردن مسیری که بیشترین نیروی کشش کابل را ایجاد می نماید، پیدا کردن مسیر بهینه پرواز کایت در فضا از روش انتگرال اویلر لاگرانژ جهت تولید نیروی برآ بیشینه، طراحی کنترل فیدبک حول مسیر نامی پرواز کایت و در انتهای به ارائه یک مدل جدید از دستگاه کایت مولد به نام مدل تله کابین کایت مولد، پرداخته می شود. در پایان نشان داده می شود که مسیر بهینه پرواز کایت جهت تولید نیروی برآ بیشینه یک مسیر روی مداری شبیه نماد (∞) می باشد، با استفاده از روش های تحلیلی نشان داده می شود که، حرکت کایت مولد روی مسیری که به صورت مستقیم رو به بالا اوج گیرد، یک حرکت پایدارپذیر است و نیروی کسشش کابل روی این مسیر بیشینه خواهد بود.

ربات های موازی به دلیل دارا بودن برتری های خاص نسبت به ربات های سری در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته اند. تحلیل سینماتیک و دینامیک ربات های موازی و شبیه سازی دینامیکی سیستم های مکانیکی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد، زیرا می تواند امکان مطالعه عملکرد سیستم های مکانیکی، مانند ربات های موازی و کنترل ربات های سریع یا ربات های تحت بار زیاد یا ربات هایی با عرض باند بالا و ربات هایی با ساختار بسیار حساس را قبل از ساخت فراهم آورد. سینماتیک و دینامیک ربات موازی صفحه ای -rrr3 پیش تر مورد بررسی قرار گرفته است. در این تحقیق با تکیه بر دستاوردهای پیشین، روابط دینامیکی و سینماتیکی موثر برای تحلیل ربات موازی صفحه ای -rrr3 در شرایطی که مفصل های عملگر تغییر کرده است، به دست می آیند. در این تحقیق ابتدا قیدهای سینماتیکی ربات -rrr3 با استفاده از روش های بازگشتی محاسبه و سپس با استفاده از ماتریس متعامد تکمیلی denoc که سینماتیک را به طور غیر مستقیم وارد معادلات می نماید، معادلات دینامیکی ربات را بر حسب مختصات مفصل های عملگر بیان می نماییم. درواقع این ماتریس به عنوان یک تبدیل خطی که سرعت اتصالات مستقل را به آرایه چرخشی عمومی سیستم نگاشت می کند تعریف می شودو به موجب آن حل ode برای زمانی-که محل عملگرها تغییر کرده است به دست می آید و یک الگوریتم بازگشتی برای تحلیل دینامیک و سینماتیک مساله ارائه می شود. در انتها صحت مقادیر به دست آمده از تحلیل سینماتیکی مستقیم مساله که شامل سرعت ها، شتاب ها وموقعیت های مفاصل می باشد و مقادیر به دست آمده از تحلیل دینامیک مستقیم و معکوس که شامل گشتاورهای عملگر می باشد، توسط نرم افزار متلب محاسبه شده و نتایج روش تحلیل فوق با خروجی های نرم افزارآدامز مقایسه شده است.

این تحقیق به مدل سازی و تحلیل دینامیکی یک خودروی برون جاده ای که در دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی طراحی و ساخته شده، پرداخته است. برای این منظور مدل خودرو در محیط نرم افزار آدامز ساخته شده و تحلیل های مختلفی روی مکانیزم تعلیق، کیفیت فرمان پذیری و کیفیت سواری خودرو انجام شده و نقاط ضعف و قوت طرح شناسایی شده است. همچنین راهکارهایی برای بهبود رفتار خودرو ارائه شده است.