طراحی بهینه مکانیزم های موازی با در نظر گرفتن لقی مفاصل

برای ایجاد حرکت نسبی بین عضوهای متصل به هم در یک مکانیزم، وجود لقی در مفاصل امری اجتناب ناپذیر است. علاوه بر ایجاد خطا در دقت موقعیت¬یابی، وجود لقی یکی از مهم ترین عوامل ایجاد ضربه و شوک و در نتیجه تولید ارتعاشات و صدا در هنگام کارکرد مکانیزم می¬باشد. تلرانس¬ها و خطاهای ناشی از فرایند طراحی و ساخت، سائیدگی و خوردگی مفاصل بعد از یک دوره معین کاری و اثرات حرارتی به عنوان مهم¬ترین عوامل ایجاد و افزایش لقی شناخته شده¬اند. بدیهی است که در صورت وجود لقی در مفاصل لولایی، یک یا دو درجه آزادی غیرقابل کنترل به مکانیزم افزوده می¬شود که می¬¬تواند منبع ایجاد خطا باشد. در این رساله سعی شده است با استفاده از روش¬هایی، اثرات نامطلوب ناشی از لقی مفاصل لولایی کاهش یابند. بهینه¬سازی ابعادی و جرمی مکانیزم یکی از این روش¬هاست. در این روش پارامترهای ابعادی مکانیزم همانند طول عضوها برای کاهش خطای سینماتیکی، و همچنین پارامترهای جرمی همانند اندازه جرم، ممان اینرسی و مرکز جرم عضوها به منظور بهبود کارایی دینامیکی مکانیزم بهینه می¬شوند. روش دیگری که در این رساله ارائه شده استفاده از مفاصل نرم است. مفاصل نرم با توجه به شکل یکپارچه خود، مشکل لقی را برطرف کرده و در صورت استفاده، دقت مکانی مکانیزم را افزایش می¬دهند. هر چند که این مفاصل مزایا و معایب مختلفی دارند، اما می¬توانند در مواردی که محدوده تغییر زاویه¬ مفصل و نیروهای وارده بر آن زیاد نباشد، گزینه مناسبی باشند. این دو روش با استفاده از الگوریتم¬های ارائه شده، بر روی مکانیزم¬های صفحه¬ای موازی از جمله مکانیزم لنگ-لغزنده، مکانیزم چهارمیله¬ای و روبات موازی صفحه¬ای 3rrr اعمال و نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفته است. برای استخراج روابط دینامیکی این مکانیزم¬ها از رابطه لاگرانژ استفاده شده است. نتایج نشان می¬دهند که با استفاده از این روش¬ها، علاوه بر کاهش خطا در تولید مسیر، پارامترهای دینامیکی مکانیزم نیز بهبود یافته¬اند. بدین ترتیب که مقادیر بیشینه نیروهای مفاصل و شتاب عضو¬ها کاهش یافته و تغییرات ناگهانی این پارامترها نیز حذف شده است. در نتیجه می¬توان از کاهش ضربه و ارتعاش در مکانیزم اطمینان داشت.