Hvordan designe et smart tidsdiagram for maskinen din (mekanisk ingeniørdesign)

H

Mekaniske designingeniører som må lage en maskin eller modifisere maskinen, arbeider vanligvis med å designe tidsdiagram for relaterte bevegelser mellom hver del i maskinen. Tidsdiagram er et nyttig verktøy for designeren, ikke bare for å se hvordan hver del av maskinen fungerer sammen, men også for å se muligheten for å forbedre maskinbevegelsen gjennom “overlappende” bevegelse. Hvis vi designer tidsdiagrammet ved å bruke den gammeldagse robotstilen som du ser i filmene, vil det kaste bort tiden på å vente på at en annen del skal fullføre bevegelsen først. Hvis vi tenker på menneskets håndbevegelse ved overføring av objektet, vil vi se at det ikke vil fungere som roboten. Vi kan se noen overlappinger. For eksempel, hvis vi overfører en stang fra høyre hånd til venstre hånd, vil vi se at venstre hånd lukkes litt allerede når høyre hånd flytter stangen til venstre hånd. Venstre hånd vil ikke åpne vidt og vente til stangen når den og lukke seg, fordi det ikke er naturlig. Hvis vi bruker samme tilnærming for utforming av maskintidsdiagrammet, vil vi få jevnere bevegelse av relevante deler.

Hvorfor overlappende bevegelse gir jevnere bevegelse av delene?

Anta at vi bruker cykloidal bevegelseskamprofil for å flytte delen. Så først må vi få formelen for å beregne maksimal akselerasjon av cykloid kamprofil. Hvis maskinens hastighet er N (stk/t) og indekseringsvinkelen (grader) er Bm, indekseringstiden (sekund) tm kan beregnes som følger.

Syklustid (sek) = 3600/N

Indekseringstid tm (sek) = (Bm/360) x Syklustid = (Bm/360) x (3600/N)

Derfor er indekseringstid tm (sek) = 10Bm/N

Sykloid bevegelseskamprofil har ligningen for forskyvning som følger.

h = hm x [t/tm- 1/(2 x 3.141592654) x sin(2 x 3.141592654 x t/tm)]

hvor: hm = Maksimal forskyvning (m) og tm = Indekseringstid (s)

Vi kan få hastighetslikning ved differensiering.

v = dh/dt = hm x [1/tm – (2 x 3.141592654)/(2 x 3.141592654 x tm) x cos(2 x 3.141592654 x t/tm)]

v = hm/tm x [1 – cos(2 x 3.141592654 x t/tm)]

Deretter er akselerasjonen som følger.

a = dv/dt = hm/tm x [0 – (-2 x 3.141592654/tm) x sin(2 x 3.141592654 x t/tm)]

a = 2 x 3,141592654 x hm/tm^2 x sin(2 x 3,141592654 xt/tm)

Den maksimale akselerasjonen (amplitude) oppstår når sin(2 x 3,141592654 xt/tm) = 1 eller -1. Derfor er amplituden til maksimal akselerasjon som følger. amax = 2 x 3,141592654 x hm/tm^2

Vi kan tydelig se fra utledningene ovenfor at akselerasjonen er omvendt proporsjonal med kvadratet på indekseringstiden. Siden indekseringstiden ™ er proporsjonal med indekseringsvinkelen (Bm), da den maksimale akselerasjonen er også omvendt proporsjonal med kvadratet på indekseringsvinkelen. Det betyr at hvis vi kan øke indekseringsvinkelen med en faktor på to, vil den maksimale akselerasjonen reduseres med en faktor på fire!! Og vi kan gjøre dette ved å legge mer overlappende bevegelse i tidsdiagramdesignet. Les flere detaljer om hvordan du utformer smartere tidsdiagram på http://mechanical-design-handbook.blogspot.com/.

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta