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
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود
(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)
1-1 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
2-آنالیز استاتیکی، سفتی و دینامیکی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی جدید
2-3 آنالیز استاتیکی و سفتی مکانیزم: 23
3-آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم تنسگریتی 3-UPS
3-3-1 سینماتیک صفحهی متحرک: 38
3-3-2 سینماتیک بازوهای مکانیزم : 39
3-4 محاسبهی عبارتهای ، و : 43
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
4-4 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 استفاده از Sim Mechanic: 69
4-6-1 قطعات مکانیکی مکانیزم: 72
4-6-2 قطعات الکترونیکی و کنترل موتورهای مکانیزم: 73
ضمیمه الف: کد میکرو کنترلر. 79
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 ارایه 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 مجموعهای از اجزاء ناپیوسته و تحت فشار با مجموعهای 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 نمونهای 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 نمیشود 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 : 14700تومان
