دانشگاه شیراز

دانشکده­ ی مهندسی مکانیک

پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مکانیک (گرایش طراحی کاربردی)

طراحی و آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم­های تنسگریتی

اساتید راهنما:

دکتر مجتبی محزون

دکتر مهرداد فرید

تیر 1391

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

1-مقدمه

1-1 معرفی ساختارهای تنسگریتی: 1

1-2 کاربرد ساختارهای تنسگریتی در رباتیک: 3

1-3 نحوه­ی تغییر شکل در ساختار مکانیزمهای تنسگریتی: 3

1-4 نمونه­هایی از مکانیزم­های تنسگریتی: 4

1-5 تحقیقات صورت پذیرفته در زمینه­ ربات­های تنسگریتی در دانشگاه شیراز: 13

1-6 طرح کلی رئوس مطالب: 14

2-آنالیز استاتیکی، سفتی و دینامیکی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی جدید

2-1 مقدمه: 16

2-2 سینماتیک مکانیزم: 17

2-2-1 معرفی مکانیزم: 17

2-2-2 آنالیز موقعیت: 19

2-2-3 آنالیز سرعت و شتاب: 21

2-3 آنالیز استاتیکی و سفتی مکانیزم: 23

2-3-1 آنالیز استاتیکی: 23

2-3-2 آنالیز سفتی: 24

2-4 دینامیک مکانیزم: 28

2-4-1 نیروهای تعمیم یافته: 29

2-4-2 معادلات حرکت: 30

2-4-3 شبیه سازی و نتایج: 31

3-آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم تنسگریتی 3-UPS

3-1 مقدمه: 35

3-2 معرفی مکانیزم: 36

3-3 سینماتیک مکانیزم: 38

3-3-1 سینماتیک صفحه­ی متحرک: 38

3-3-2 سینماتیک بازوهای مکانیزم : 39

3-4 محاسبه­ی عبارت­های ،  و : 43

3-5 آنالیز استاتیکی: 45

3-5-1 نیروی تعمیم یافته­ی فنرها: 45

3-5-2 نیروهای تعمیم یافته­ی گرانشی: 46

3-5-3 نیروی تعمیم یافته­ی ناشی از محرک­های هیدرولیکی: 46

3-5-4 معادلات تعادل استاتیکی: 47

3-6 استخراج معادلات دیفرانسیل سیستم: 48

3-7 شبیه سازی حرکت مکانیزم: 50

4- شبیه سازی و ساخت  مکانیزم تنسگریتی 3-PUS

4-1 مقدمه: 54

4-2 معرفی مکانیزم: 55

4-3 سینماتیک مکانیزم: 59

4-3-1سینماتیک معکوس: 59

4-3-2 آنالیز سرعت: 61

4-4 آنالیز استاتیکی مکانیزم: 62

4-4-1 مختصات مستقل و وابسته: 62

4-4-2نیروهای تعمیم یافته­ی فنرهای جانبی: 65

4-4-2نیروی تعمیم یافته­ی ناشی از محرک­ها: 67

4-5 مدل سازی مکانیزم با بهره گرفتن از Sim Mechanic: 69

4-6 معرفی ربات ساخته شده: 72

4-6-1 قطعات مکانیکی مکانیزم: 72

4-6-2 قطعات الکترونیکی و کنترل موتورهای مکانیزم: 73

5-نتیجه­گیری و پیشنهادات:

5-1 نتیجه گیری: 76

5-2 پیشنهادات: 78

ضمیمه الف: کد میکرو کنترلر. 79

فهرست منابع: 86

فهرست جدول­ها:

جدول 2-1: پارامتر­های هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 32

جدول 3-1: پارامتر­های هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 50

جدول 4-1: پارامتر­های هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 69

جدول 4-2: قطعات مکانیکی مکانیزم. 74

جدول 4-3: قطعات الکتریکی مکانیزم. 74

جدول 4-4: معرفی نماد­های استفاده شده در برنامه نوشته شده جهت کنترل موتور­ها 76

فهرست شکل­ها:

شکل 1-1: ساختار­های تنسگریتی سنلسون. 1

شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر. 2

شکل 1-3: مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3. 4

شکل 1-4: مکانیزم تنسگریتی نوع اول ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران. 5

شکل 1-5 مکانیزم تنسگریتی نوع دوم ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران. 6

شکل 1-6: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط آلبرت رویرا و همکاران. 6

شکل 1-7: مکانیزم تنسگریتی فضایی با شش درجه آزادی، 3-PUS ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین.. 7

شکل 1-8: مکانیزم تنسگریتی فضایی سه درجه آزادی ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین.. 8

شکل 1-9: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط موهر و آرسنالت.. 8

شکل 1-10: مکانیزم تسگریتی تران. 9

شکل 1-11: مکانیزم تنسگریتی مارشال. 10

شکل 1-12: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط تور 11

شکل 1-13: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط اوفر شای و همکاران. 11

شکل 1-14: مکانیزم تنسگریتی فضایی ارائه شده توسط کران و مون. 12

شکل 1-15: مکانیزم تنسگریتی صفحه­ای ارائه شده توسط کران و مون. 13

شکل 2-1: مدل مکانیزم تنسگریتی پیشنهادی.. 18

شکل 2-2: مدل گرافیکی مکانیزم تنسگریتی.. 18

شکل 2-3: محرک­های پیستونی و کابلی مکانیزم پیشنهادی.. 19

شکل 2-4: نیرو در محرک­های مکانیزم. 32

شکل 2-5: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری.. 33

شکل 2-6: نیرو در محرک­های مکانیزم. 34

شکل 2-7: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری.. 34

شکل 3-1: مکانیزم تنسگریتی3-UPS. 36

شکل 3-2: مکانیزم تنسگریتی3-UPS، (a) صفحه­ی ثابت، (b) صفحه­ی متحرک مکانیزم. 37

شکل 3-3: بازو­ی i ام مکانیزم. 42

شکل 3-4: نیرو در محرک­های مکانیزم تنسگریتی.. 51

شکل 3-5: تغییرات مختصات تعمیم یافته. 51

شکل 3-6: تغییرات سرعت مکانیزم. 52

شکل 3-7: نیرو در محرک­های مکانیزم تنسگریتی.. 52

شکل 3-8: تغییرات مختصات تعمیم یافته. 53

شکل 3-9: تغییرات سرعت مکانیزم. 53

شکل 4-1: مکانیزم تنسگریتی 3-PUS. 55

شکل 4-2: نمای جانبی مکانیزم تنسگریتی ساخته شده 56

شکل 4-3: نمودار حرکتی مکانیزم تنسگریتی.. 57

شکل 4-4: پایه­­ی مکانیزم و موقعیت مفصل­های منشوری.. 58

شکل 4-5: بازوی iام مکانیزم. 58

شکل 4-6: نمودار تغییرات مختصات گره اول، بین دو موقعیت تعادلی.. 70

شکل 4-7: مدل سازی مکانیزم در نرم افزار Matlab. 71

شکل 4-8: نمای بالایی مکانیزم پیشنهادی.. 72

شکل 4-9: درایور مکانیزم تنسگریتی   74

• مقدمه

1-1 معرفی ساختار­های تنسگریتی:

برای اولین بار مفهوم تنسگریتی، توسط سنلسون و فولر در اواخر دهه­ی 1940 مطرح شد. دیدگاه سنلسون به ساختار­های تنسگریتی تنها یک نگاه هنری بود. تعدادی از ساختار­های تنسگریتی سنلسون در شکل زیر نشان داده شده است[1].

شکل 1-1: ساختار­های تنسگریتی سنلسون[1].

در مقابل، فولر، از مفهوم تنسگریتی به عنوان یک ایده­ در معماری استفاده کرده است. در شکل 1-2،  یکی از ساختار­های تنسگریتی گنبدی شکل او نمایش داده شده است. بسیاری از ایده­های او هنوز در معماری استفاده می­شوند[2].

شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر[2].

فولر ساختار­های تنسگریتی را اجتماعی از اجزاء تحت کشش و تحت فشار که در سیستمی ناپیوسته از اجزاء تحت فشار قرار گرفته­اند تعریف کرد[3]. همچنین پیو در یک تعریف دیگر، ساختار­های تنسگریتی را به این صورت تعریف کرده است: هنگامی یک سیستم تنسگریتی برقرار می­شود که مجموعه ­ای از اجزاء ناپیوسته و تحت فشار با مجموعه ­ای پیوسته از اجزاء تحت کشش متقابلا تحت اثر قرار گیرند و یک حجم پایدار را در فضا بوجود آورند. این تعریف عام­ترین تعریفی است که در مراجع مختلف از سیستم تنسگریتی ارائه می­شود[4].

1-2 کاربرد ساختار­های تنسگریتی در رباتیک:

در سال­های اخیر ایده حرکت و تغییر شکل در ساختار­ها تنسگریتی مطرح شده است. می­توان با یک تغییر طول مناسب در کابل­ها و عضوهای فشاری حرکت مطلوب و تغییر شکل مورد نظر را در سازه ایجاد کرد. لذا ساختار­های تنسگریتی یک ایده جدید برای طراحی و ساخت ربات­هایی با ویژگی­های ویژه نسبت به ربات­های متداول می­باشند.

بسیاری از ویژگی­های ساختار­های تنسگریتی، آنها را برای استفاده در رباتیک مناسب کرده است. به عنوان نمونه ­ای از این ویژگی­ها، می­توان به موارد زیر اشاره کرد. این نوع سازه­ها دارای جرم کم، در عین حال محکم و دارای نسبت مقاومت به جرم استثنایی می­باشند. در این ساختار­ها، عضو­ها تنها تحت نیرو­های محوری قرار گرفته­اند و نیرو­های خارجی وارد بر سیستم بصورت محوری و بدون گشتاور در سیستم پخش می­شود و در نتیجه مقاومت سیستم افزایش می­یابد. علاوه بر این با جرم کم دارای حرکت سریع می­باشند و اثر اینرسی کمتر مشکل ساز است. این ساختار­ها دارای قابلیت صرفه جویی در حجم هستند و می­توانند به نحوی طراحی شوند که در زمانی که از این ساختار­ها استفاده نمی­ شود حجم بسیار کمی اشغال ­کنند[5]. با توجه به وجود عضو­های انعطاف پذیر، ساختار­های تنسگریتی می­توانند شوک­ها را جذب کنند. در نهایت چون ساختار­های تنسگریتی مکانیزم­هایی موازی می­باشند هر کدام از محرک­ها به تنهایی می­توانند درجات آزادی سیستم را تحت تاثیر قرار دهند[6].

تعداد صفحه : 96

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.