طراحی و تحلیل سازه و بدنه ی ربات ماشین ابزار پنج درجه ی آزادی

طراحی یکی از زمینه¬های بسیار مهم در مهندسی مکانیک می¬باشد. در طراحی سازه¬ی ماشین-ابزارها فاکتور مهمی که طراح باید مدنظر قرار دهد سفتی سازه می¬باشد. عوامل زیادی در سفتی نهایی سازه¬ی طراحی شده تأثیرگذار هستند که از مهمترین آنها می¬توان به جنس ماده¬ی انتخابی برای سازه و شکل مقاطع استفاده شده برای قسمت¬های مهم سازه مانند ستون¬ها، بسترها و غیره اشاره نمود. در این تحقیق معیار انتخابی برای طراحی سازه معیار سفتی در نظرگرفته شده است زیرا سازه¬ی طراحی شده در این تحقیق سازه¬ی ربات ماشین ابزار بوده و دقت عملیات ماشینکاری در این ربات حائز اهمیت فراوانی است. همچنین طراحی به گونه¬ای انجام شده که با انتخاب مناسب مواد و شکل سازه¬¬ی بدنه، بتوان بیشترین سفتی و کمترین وزن را برای سازه¬ی ماشین-ابزار بدست¬آورد. بدین منظور ابتدا از بین مقاطع متداول در طراحی سازه، مناسب¬ترین شکل مقطع برای هر قسمت از سازه با توجه به محل قرارگیری آنها، وزن سازه و غیره انتخاب و در ساخت سازه مورد استفاده قرارگرفته است. اتصالات تماماً از نوع پیچ و مهره استفاده شده است تا امکان تنظیمات و مونتاژ دقیق اجزاء به یکدیگر وجود داشته باشد. سپس به منظور بررسی و تحلیل سفتی سازه¬ی طراحی شده، با استفاده از روابط تئوری و مقاومت مصالحی تغییرشکل خمشی و پیچشی سازه در اثر اعمال نیروهای فرضی ماشینکاری در سه جهت مختلف بررسی شده است. همچنین به منظور صحه¬گذاری بر نتایج تحلیل، بدنه¬ی سازه با روش اجزاءمحدود و با استفاده از نرم¬افزار ansys مدلسازی و تحلیل شده و نتایج شبیه¬سازی و تحلیل تئوری باهم مقایسه شده است که نتایج آن حاکی از تغییرشکل خمشی سازه به میزان 0.14734 میلیمتر در راستای محور x-x و 0.14764 میلیمتر در راستای محور y-y در اثر اعمال نیروی 250 نیوتن در سه جهت x، y و z به ابزار ربات¬ می¬باشد. در نهایت پس از تکمیل مراحل طراحی، سازه¬ی ربات به صورت عملی ساخته شده و به منظور بررسی صحت نتایج طراحی و اطمینان از دقت کارکرد سازه¬ی ربات، آزمایشهای عملی با اعمال بارگذاری روی بدنه¬ی سازه و اندازه¬گیری میزان تغییرشکل¬های خمشی سازه، انجام شده است. نتایج نشان می¬دهد که با اعمال حدود 250 نیوتن نیروی خارجی در سه جهت، که به عنوان حداکثر نیروی ماشینکاری روی بدنه می¬باشد، 0.15 میلیمتر در راستای محور x-x و 0.17 میلیمتر در راستای محور y-y، تغییرشکل خمشی در سازه اتفاق می¬افتد.