مدلسازی مکانیزم لنگ و لغزنده در آدامز

مکانیزم لنگ و لغزنده یا لغزنده لنگی (Slider- Crank)، نوعی خاص از مکانیزم چهار لینکی چرخشی- نوسانی است که مفصل لینک چهارم آن در فاصله بی نهایت قرار می‌گیرد. مکانیزم لنگ- لغزنده کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد و در صنایع مختلف از ساختار کلی آن استفاده‌های متفاوتی می‌شود. همچنین این مکانیزم از ساختارهای مهم در دروس دینامیک ماشین و ارتعاشات است. در این آموزش در رابطه با نحوه مدلسازی مکانیزم لنگ و لغزنده در نرم‌افزار Adams صحبت می‌کنیم و در حین این آموزش با نحوه ایجاد لینک‌ها، بلوک و همچنین اتصالات چرخشی و انتقالی آشنا می‌شویم.

پیش‌نیازها:
مدلسازی سه‌بعدی در Adams – بخش اول
مدلسازی سه‌بعدی در Adams – بخش دوم
معرفی محیط Adams/view

مکانیزم لنگ و لغزنده

همانطور که گفتیم مکانیزم لنگ- لغزنده حالت خاصی از مکانیزم چهار میله‌ای است. اگر در مکانیزم چهار لینکی شکل ۱ طول لینک چهارم نامتناهی باشد، آنگاه نقطه C (اتصال بین لینک ۳ و لینک ۴) حرکت مستقیم‌الخط پیدا خواهد کرد. بنابراین لنگ چهارم را می‌توان با یک لغزنده مانند شکل ۲ تعویض کنیم.

شماتیکمکانیزم چهارلینکی
شکل ۱ – شماتیک یک مکانیزم چهارلینکی
مکانیزم لنگ- لغزنده
شکل ۲ – مکانیزم چهارلینکی لنگ- لغزنده

مدلسازی مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams

ایجاد لینک‌ها (میله‌ها)

در قدم اول باید مطابق شکل لینک های دوم و سوم را ایجاد کرد. مطابق ” شروع طراحی در نرم‌افزار Adams” یک پروژه جدید در نرم‌افزار آدامز با واحدهای MMKS تعریف کنید. سپس در محیط Adams view از بخش Bodies و قسمت Solids ابزار ایجاد لینک (RigidBody: Link)  را انتخاب می‌کنیم. در بخش تنظیمات Geometry ایجاد لینک، حالت New Part را انتخاب کرده و مشخصات اولین لینک (لینک ۲ در شکل ۲) را مطابق شکل ۳ تنظیم می‌کنیم.

Geometry: Link
شکل ۳ – تنظیمات ایجاد لینک در آدامز –  Geometry: Link in Adams

پس از تنظیم کردن مقادیر فوق، موس را در محیط کاری ( Working Grid ) حرکت داده و در مختصات (۰,۰,۵۰۰-) بر روی صفحه کاری کلیک کنید. تا موقعیت ابتدای لینک مشخص شود. موقعیت انتهای لینک را نیز با کلیک در مختصات (۰,۴۰۰,۵۰۰-)، تنظیم کنید.

نکته: برای دانستن مختصات نشانگر موس، کلید F4 را فشار دهید تا پنجره Coordinates نمایان شود.

اولین لینک به صورت شکل ۴ است:

لینک 2 مکانیزم لنگ و لغزنده
شکل ۴ – لینک ۲ از مکانیزم لنگ و لغزنده

تغییر نام لینک

اگر در قسمت سمت چپ محیط کاری و در مرورگر ( Browse) زیر مجموعه Bodies را مشاهده کنید، نام اولین لینک به صورت PART_2 تعریف شده است. برای تغییر نام آن به Link_2، بر روی نام آن راست کلیک و گزینه Rename را نتخاب کنید. در پنجره Rename، در بخش New Name، PART_2 را به Link_2 تغییر دهید.

برای ایجاد لینک سوم، دوباره بر روی آیکون ایجاد لینک کلیک کرده و مقادیر عرض (Width) و عمق (Depth) آن را به ترتیب برابر ۴ و ۲ سانتی‌متر تعریف کنید. اما تیک طول لینک (Length) را غیرفعال کنید تا بتوانید موقعیت انتهایی لینک و طول آن را به طور دلخواه تنظیم کنید. برای تعیین نقطه ابتدایی لینک ۳، بر روی مارکر انتهایی لینک ۲ کلیک می‌کنیم. سپس با حرکت موس در مختصات (۰,۰,۴۰۰) کلیک می‌کنیم تا انتهای لینک ۳ مشخص و لینک ایجاد شود.

لینک های دوم و سوم مکانیزم لنگ و لغزنده
شکل ۵ – نمای لینک های دوم و سوم تا این مرحله از مدلسازی

مطابق توضیحات تغییر نام در بخش قبلی، نام این پارت جدید را نیز به Link_3 تغییر دهید.

ایجاد بلوک لغزنده

برای ایجاد یک مکعب مستطیل به عنوان لغزنده می‌توان از ابزار ایجاد Box در بخش Solids استفاده کرد. بر روی آیکون ایجاد باکس کلیک و تنظیمات هندسه آن را همانند شکل ۶ تعریف کنید.

 تنظیمات ایجاد بلوک Geometry: Box
شکل ۶ – تنظیمات ایجاد بلوک لغزنده

پس از تنظیم مقادیر مطابق شکل ۶، نشانگر موس را به صفحه کاری ببرید. همانطور که در کنار نشانگر مشخص است، برای ایجاد بلوک باید مختصات گوشه پایینی آن را تعیین کنید. برای اینکار در مختصات (۰,۵۰-,۲۵۰) کلیک کنید.

در صورت انجام مراحل بالا، نمای کلی مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams، مطابق شکل ۷ می‌شود.

مدل مکانیزم لنگ و لغزنده در نرم‌افزار آدامز
شکل ۷ – مدل مکانیزم لنگ و لغزنده در نرم‌افزار آدامز

مطابق قطعات قبلی مکانیزم، نام لغزنده را در مرورگر کناری به Slider ( یا Link_4) تغییر دهید.

تغییر مکان لغزنده

نکته مهمی که در این مرحله باید به آن توجه کرد، اینست که با توجه به ساختار و نحوه ایجاد بخش‌ها، مرکز هندسه لغزنده مطابق با مارکر انتهای لینک ۳ نیست و برای روی هم قرار دادن این دو نقطه باید طبق مراحل زیر پیش بروید:

مرحله اول: با کلیک بر روی آیکون در بالای محیط view، نمای صفحه کاری را به حالت نمایش از نمای کناری تغییر دهید. (نمای شکل ۸)

نمای کناری مدل قبل از جابه‌جایی
شکل ۸ – نمای کناری مدل قبل از جابه‌جایی

مرحله دوم: از منوی کناری نرم‌افزار بر روی نام لغزنده (Slider یا Link_4) کلیک کنید. با اینکار لغزنده در حالت انتخاب شده قرار گرفته و از سایر قطعات مکانیزم متمایز می‌شود. سپس بر روی آیکون Position  ( در بالای محیط کاری) کلیک کنید.

مرحله سوم: در تنظیمات باز شده مربوط به آیکون Position، در بخش جابه‌جایی یا Translate مقدار Distance را ۵cm تنظیم کنید. سپس بر روی دکمه حرکت به راست کلیک کنید تا لغزنده ۵ سانتی‌متر در جهت راست جابه‌جا شود.

نکته: برای جابه‌جایی در این مرحله باید توجه داشت که نمای کاری همواره حتما در حالت نمایش از کنار باشد.

پس از طی مراحل شکل مکانیزم از نمای کناری مطابق شکل ۹ خواهد شد.

نمای کناری مکانیزم بعد از جابه‌جایی لغزنده
شکل ۹ – نمای کناری مکانیزم بعد از جابه‌جایی لغزنده

برای ادامه روند مدلسازی، حالت نمایش از روبرو را با کلیک بر روی آیکون فعال کنید.

مقیدسازی قطعات مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams

پس از مدلسازی مکانیزم لنگ و لغزنده برای اتصال قطعات آن باید از دو نوع اتصال دورانی و خطی استفاده کرد. براساس شکل ۲، اتصال بین لینک ۱ (Ground) و لینک دوم ( Link_2)، اتصال بین لینک دوم و لینک سوم ( Link_3) و اتصال بین لینک سوم و لفزنده یا لینک چهارم (Slider / Link_4) باید به صورت دورانی باشد. همچنین لغزنده و زمین یا همان لینک اول باید به صورت حرکت در راستای خط راست به یکدیگر مقید شوند. در ادامه درباره نحوه مقیدسازی قطعات مکانیزم لنگ و لغزنده صحبت می‌کنیم.

تعریف اتصالات ( قیدهای) چرخشی

اولین اتصال دورانی بین زمین (لینک ۱) و لینک دوم است. برای ایجاد این نوع قید در محیط View از زبانه Connectors و در قسمت Joints، آیکون ایجاد قید چرخشی (Create a Revolute Joint) را انتخاب کنید. بدون تغییر تنظیمات پیش‌فرض آن، با حرکت موس در صفحه کاری و نمایش ground در کنار آن، بر روی صفحه کلیک کنید. با اینکار زمین به عنوان جسم اول اتصال، انتخاب می‌شود. برای انتخاب جسم دوم نیز نشانگر را بر روی لینک ۲ ببرید تا نام آن ( Link_2) در کنار نشانگر ظاهر شود. بر روی آن کلیک کنید تا جسم دوم اتصال نیز مشخص شود. در نهایت برای تعیین موقعیت اتصال، مارکر ابتدایی لینک ۲ ( Link_2.MARKER_1) را انتخاب کنید.

در صورت طی مراحل بالا، اولین اتصال مانند شکل ۱۰ ایجاد می‌شود.

revolute joint بین زمین و لینک 2
شکل ۱۰ – اتصال دورانی بین زمین و لینک ۲

به همین شکل بین لینک ۲ و لینک ۳ یک اتصال دورانی با موقعیت Link2.MARKER_2 ایجاد کنید. سپس بین لینک ۳ و لینک ۴ (لغزنده) یک اتصال دورانی با موقعیت Link_3.MARKER_4 تعریف کنید.

برای مقیدسازی لغزنده و زمین به صورت حرکت در راستای یک خط مستقیم، باید از بین ابزارهای بخش Joints، ابزار ایجاد اتصال انتقالی ( Create a Translational Joint) را انتخاب کرد. همانند تعریف اتصال دورانی، بدون تغییر تنظیمات این اتصال، لغزنده ( Slider یا Link_4) را به عنوان جسم اول و زمین (ground) را به عنوان جسم دوم تعیین کنید. موقعیت اتصال را در نقطه Slider.cm تنظیم کنید. چهارمین مرحله از تعریف اتصال چرخشی، انتخب جهت حرکت است که باید با حرکت موس در راستای مورد نظر محور حرکت را انتخاب کرد. نشانگر موس را به سمت راست نقطه اتصال ببرید تا محور cm.Z نمایش داده شود، سپس کلیک کنید تا این محور به عنوان راستای حرکت تنظیم شود.

با طی مراحل گفته شده، چهارمین اتصال در مکانیزم، به صورت قید انتقالی همانند شکل ۱۱ ایجاد می‌شود.

اتصال Translational بین لینک سوم و لغزنده
شکل ۱۱ – اتصال انتقالی (حرکت مستقیم الخط) بین لینک سوم و لغزنده

تغییر نام اتصالات

برای اینکه نام اتصالات مطابق با شکل ۲ باشد باید نام پیش‌فرض آن‌ها را تغییر داد. از منوی درختی کنار محیط کاری زیر مجموعه Connectors را باز کنید. مطابق شکل ۲ و براساس ترتیب ایجاد اتصالات، نام JOINT_1 را به O_2، سپس JOINT_2 را به B و JOINT_3 را به C تغییر دهید. نهایتا اتصال بین لینک ۴ (لغزنده) با زمین را از JOINT_4 به O_4 تغییر دهید.

در نهایت مدل نهایی مکانیزم لنگ و لغزنده در نرم افزار Adams از نماهای روبرو و ایزومتریک مطابق شکل‌های ۱۲ و ۱۳ خواهد بود.

نمای جلوی مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams
شکل ۱۲ – نمای جلوی مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams
نمای ایزومتریک مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams
شکل ۱۳ – نمای ایزومتریک مکانیزم لنگ و لغزنده در Adams

جمع بندی

در این مطلب در رابطه با نحوه مدلسازی مکانیزم لنگ و لغزنده در نرم افزار Adams صحبت کردیم. همچنین در رابطه با چگونگی تعریف اتصالات چرخشی و انتقالی بین قطعات مختلف در محیط view نرم افزار Adams نیز بحث شد. از مدل طراحی شده در این مطلب می توان برای حل مسائل مختلف مرتبط با مکانیزم لنگ و لغزنده استفاده کرد.

در مطالب بعدی سایت AdamsCenter.ir در رابطه با نحوه تعریف سرعت دورانی دلخواه و تحلیل سرعت و شتاب لینک‌های مختلف مکانیزم لنگ و لغزنده صبت خواهیم کرد.

چنانچه سوالی در رابطه با این آموزش دارید، میتوانید در بخش “نمایش دیدگاه‌ها / انتشار دیدگاه” مطرح کنید تا در کنار یکدیگر به آن‌ها پاسخ دهیم.


برای بهتر شده آموزش‌ها پذیرای نظرات، پیشنهادات و انتقادات ارزشمند شما هستم.

باتشکر از همراهی شما


دانلود و فعال‌سازی نرم‌افزار MSC Adams 2020
ویدئوی آموزش نصب و فعالسازی MSC Adams 2020

جواد پزشکی

18 مطلب منتشر شده

مهندس رباتیک و طراح سایت- علاقه‌مند به حوزه‌های فناوری بخصوص فناوری‌های رباتیک و فضایی

درباره این مطلب نظر دهید !