سنتز بهینه منحنی جفت کننده برای مکانیزم چهار میله مسطح با لقی بین لینک ورودی و جفت کننده بر اساس سری فوریه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره)، قزوین، ایران

چکیده

در این تحقیق، رویکردی کاملاً تحلیلی برای سنتز مکانیزم چهارمیله‌ای تولید مسیر با لحاظ لقی مفصل بین لینک ورودی و جفت کننده ارائه شده است. برخلاف روش‌های کلاسیک، معادلات سنتز با استفاده مستقیم از رابطه نوین بین متغیرهای طراحی و ضرایب فوریه مسیر استخراج شده و مسئله طراحی مسیر به حل دو معادله چندجمله‌ای با پیچیدگی کم فروکاسته می‌شود. همچنین، فرمولی جامع برای استخراج مستقیم متغیرهای طراحی از ضرایب فوریه ارائه گردیده است. مدل‌سازی لقی به‌صورت تحلیلی و استفاده همزمان از سری‌های فوریه برای تقریب مسیر و تابع لقی، امکان حل بسته دستگاه معادلات و تعیین بی‌واسطه پارامترهای هندسی را فراهم کرده است. ارزیابی کارایی روش با دو مثال عددی نشان می‌دهد که رویکرد پیشنهادی، ضمن کاهش محسوس مجموع مربعات خطا (SSE) نسبت به روش‌های مرجع، از دقت و سادگی عملیاتی بالا برخوردار بوده و به آسانی قابل پیاده‌سازی است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


]1[ مختاری کرچگانی م. واردی کولایی س. م.، سنتز بهینه مکانیزم نرم صفحه ای با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری. نشریه مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز.1401، ج. 52، ش.1، ص 351-347.
]2[ مکبری ع.، نظری م.، واردی کولایی، تابع هدف نوین در سنتز تولید مسیر مکانیزم چهارمیله ای با زمان بندی معین. نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر. 1402، د.55، ش. 12، ص. 1422-1397.
[3] Rao R.V. , Pawar R.B. Dimensional synthesis of four-bar mechanisms using Rao algorithms and their variants. Applied soft computing. 2023; 132;109839
[4] Khan N, Ullah I, Al-Grafi M. Dimensional synthesis of mechanical linkages using artificial neural networks and Fourier descriptors. Mechanical Sciences. 2015;6(1):29-34.
[5] Wu R, Ning F. A planar bisection strategy for multipoint path synthesis of four-bar linkages. Mechanics Based Design of Structures and Machines. 2024:1-18.
[6] Ariizumi S, Yamakawa Y, Yamashita N. Convergence properties of Levenberg–Marquardt methods with generalized regularization terms. Applied Mathematics and Computation. 2024;463:128365.
[7] Huang Q, Yu Y, Zhang K, Li S, Lu H, Li J, et al. Optimal synthesis of mechanisms using repellency evolutionary algorithm. Knowledge-Based Systems. 2022;239:107928.
[8] Li X, Wei S, Liao Q, Zhang Y. A novel analytical method for four-bar path generation synthesis based on Fourier series. Mechanism and Machine Theory. 2020;144:103671.
[9] Ehyaei J. Coupler-curve Optimization of Planar Four Bar Mechanism Based on an Analytical Method. The Iranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME. 2024;25(1):112-129.
[10] Chang Y, Chang J-L, Lee J-J. Path synthesis of planar four-bar linkages for closed and open curves using elliptical Fourier descriptors. Journal of Mechanical Science and Technology. 2024:1-12.
[11] Furuhashi T, Morita N, Matsuura M. Research on dynamics of four-bar linkage with clearances at turning pairs: 1st report, general theory using continuous contact model. Bulletin of JSME. 1978;21(153):518-523.
[12] Innocenti C. Kinematic clearance sensitivity analysis of spatial structures with revolute joints. Journal of Mechanical Design. 2002;124(1):52-57.
[13] Feng B, Morita N, Torii T. A new optimization method for dynamic design of planar linkage with clearances at joints—optimizing the mass distribution of links to reduce the change of joint forces. Journal of Mechanical Design. 2002;124(1):68-73.
[14] Erkaya S, Uzmay İ. Determining link parameters using genetic algorithm in mechanisms with joint clearance. Mechanism and Machine Theory. 2009;44(1):222-234.
[15] Chu J, Sun J. Dimensional synthesis methods of planar linkage mechanisms by harmonic characteristic parameters. Science Press; 2010.
[16] Li X, Wu J, Ge Q. A Fourier descriptor-based approach to design space decomposition for planar motion approximation. Journal of Mechanisms and Robotics. 2016;8(6):064501.
[18] Cabrera J, Ortiz A, Nadal F, Castillo J. An evolutionary algorithm for path synthesis of mechanisms. Mechanism and Machine Theory. 2011;46(2):127-41.
[19] Ortiz A, Cabrera J, Nadal F, Bonilla A. Dimensional synthesis of mechanisms using differential evolution with auto-adaptive control parameters. Mechanism and Machine Theory. 2013;64:210-229.
[20] Bulatović RR, Miodragović G, Bošković MS. Modified Krill Herd (MKH) algorithm and its application in dimensional synthesis of a four-bar linkage. Mechanism and Machine Theory. 2016;95:1-21.
[21] Kunjur A, Krishnamurty S. Genetic algorithms in mechanism synthesis. Journal of Applied Mechanisms and Robotics. 1997;4(2):18-24.
[22] Kafash SH, Nahvi A. Optimal synthesis of four-bar path generator linkages using circular proximity function. Mechanism and Machine Theory. 2017;115:18-34.
[23] Lin W, Hsiao K. A new differential evolution algorithm with a combined mutation strategy for optimum synthesis of path-generating four-bar mechanisms. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2017;231(14): 690-705.
]24[ حسن زاده ر.، محمدی دانیالی ح. و دردل م.، طراحی مفصل امن منفعل در بازوی ربات با استفاده از مکانیزم چهارمیله ای. نشریه مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1400، ج. 51، ش. 4، ص. 94-89.