تحلیل سرعت چرخ‌دنده در Adams

نرم‌افزار MSC Adams قابلیت‌های مختلفی برای ایجاد و تحلیل مجموعه‌های چرخدنده دارد. در مطالب گذشته در مورد روابط بین چرخدنده‌های ساده در یک زجیره و همچنین نحوه مدلسازی چرخ‌دنده‌های ساده در نرم‌افزار آدامز بحث شد. در این مطلب در رابطه با چگونگی تعریف سرعت چرخ‌دنده در Adams بحث خواهد شد. همچنین نحوه تحلیل سرعت خروجی سایر چرخدنده‌های درگیر در مجموعه نیز توضیحاتی ارائه می‌شود.

زنجیره چرخدنده ساده

برای تحلیل سرعت در این مطلب، از مدل مطلب” مدلسازی چرخدنده در Adams” استفاده خواهد شد. پیشنهاد میکنم اگر هنوز آموزش مربوطه را مشاهده نکردید یا در رابطه با تئوری نحوه مدلسازی چرخدنده ساده سوالی دارید، ابتدا ” تئوری چرخدنده در نرم‌افزار Adams” را مطالعه فرمایید.

بعد از اینکه مدلسازی چرخدنده در محیط کاری نرم‌افزار آدامز انجام گرفت باید سرعت دورانی مشخصی برای چرخدنده ورودی ( Gear_1 ) تنظیم شود تا مجموعه به حرکت درآید.

در ادامه آموزش مربوطه ارائه شده است:

تعریف سرعت چرخ‌دنده ورودی در Adams

به کمک امکانات بخش Motions نرم افزار Adams/view، سرعت ورودی برای چرخدنده اول (Gear_1) تعریف می‌شود. با رفتن به زبانه Motions از بخش Joint Motions بر روی آیکون مربوط به حرکت دورانی (Rotational Joint Motion) کلیک کنید. مقدار سرعت دورانی (Rot. Speed) را برابر ۳۵ قرار دهید سپس نشانگر موس را بر روی Shaft_1 برده و بعد از نمایش نام Joint_1 در کنار نشانگر بر روی آن کلیک کنید تا Joint_1 دارای سرعت دورانی ۳۵ deg/s تعیین شود.

شبیه‌سازی حرکت چرخدنده در Adams

رابطه کلی نسبت سرعت (VR) در یک زنجیره چرخ دنده که در “تئوری چرخدنده‌ها” معرفی شد در این بخش مورد بررسی قرار خواهد گرفت. این بررسی بر اساس نسبت \frac{_DN}{_FN} = \frac{_DD}{_FD} = \frac{_F\omega}{_D\omega} که از رابطه مذکور بدست آمده است خواهد بود. طبق این رابطه با مشخص بودن نسبت قطر گام چرخدنده متحرک به چرخدنده محرک یا نسبت تعداد داندانه چرخ دنده متحرک به چرخ دنده محرک و دانستن سرعت ورودی در چرخدنده اول، سرعت خروجی زنجیره را بدست آورد.

بررسی این نسبت‌ها نیاز به داشتن سرعت خروجی در نتیجه شبیه‌سازی است تا آن را با نسبت بین تعداد دندانه ها یا قطر گام چرخدنده ها مقایسه کرد.

برای شروع شبیه‌سازی پنجره Simulation Control را باز کنید و مقادیر End Time و Steps را به ترتیب برابر ۱۰ و ۵۰۰ قرار دهید. سپس بر روی دکمه Run کلیک کنید تا شبیه سازی به طور کامل انجام شود، بعد از اتمام شبیه‌سازی، بر روی Reset کلیک کنید تا به حالت اولیه بازگردید. پنجره شبیه سازی را باز نگه داشته و در قسمت پایین آن بر روی دکمه Plotting کلیک کنید تا به طور مستقیم وارد محیط Adams/PostProcessor شوید.

نمودارگیری در Adams PostProcessor

به بخش پایینی تنظیمات Data در محیط PostProcessor رفته و مطابق شکل ۲ منوی Source را بر روی Objects قرار بدهید (۱). سپس گزینه Body را در بخش Filter فعال کنید (۲). به قسمت Object بروید و در زیرمجموعه Gear_1_1 گزینه gear_part را انتخاب کنید (۳). سپس در بخش Characteristic گزینه CM_Angular_Velocity را انتخاب (۴) کنید. درنهایت برای نمایش نمودار سرعت دورانی چرخ دنده اول (Gear_1)، محور Z را به عنوان محور دورانی مورد نظر مشخص (۵) کنید.

با انجام تنظیمات بالا، نمودار به صورت یک خط راست با مقدار ثابت ۳۵ درجه بر ثانیه و بر اساس مقداری که قبلا برای سرعت دورانی تعریف کردیم، ایجاد شده است. اینک باید نمایش سرعت دورانی خروجی نیز بر روی نمودار انجام شود، تمامی مراحل شکل ۱۷-۵ را برای چرخ دنده سوم (Gear_3) انجام دهید و در نهایت نیز می توانید سرعت دورانی چرخدنده میانی (Gear_2) را نیز نمایان کنید تا نمودار نهایی مانند شکل ۳ شود.

نمودار نشان می دهد که سرعت دورانی چرخ دنده اول برابر ۳۵deg/s و سرعت دورانی چرخدنده سوم نیز برابر ۲۰deg/sاست.

تئوری

حالا به صورت تئوری نیز مقدار سرعت دورانی سوم را با کمک روابط مطلب تئوری چرخدنده در نرم‌افزار Adams بدست می آوریم:

\begin{aligned}
\frac{_F\omega}{_D\omega} = VR
\end{aligned}

\begin{aligned}
\frac{7}{4} = \frac{140}{80} = {\frac{_2N}{_1N}.\frac{_3N}{_2N}} = \frac{35deg/s}{_3\omega} = VR \longrightarrow \frac{_DN}{_fN}(\pm) = \frac{_DD}{_FD} = \frac{_F\omega}{_D\omega} 
\end{aligned}

\begin{aligned}
\omega_3 =\frac{35\times4}{7}=20 deg/s \longrightarrow 
\end{aligned}

همانطور که مشاهده شد سرعت خروجی در محاسبات فوق برابر سرعت خروجی در شبیه سازی است که صحت شبیه‌سازی و روابط را تایید می کند.

به همین ترتیب می‌توان برای هر چرخدنده دیگری که در یک سیستم وجود دارد سرعت‌های دورانی را مشاهده و نمودارهای تغییرات هر کدام را به راحتی استخراج کرد.

در این آموزش درباره نحوه بررسی سرعت چرخ‌دنده در Adams بحث شد. در آموزش‌های آینده در رابطه با انواع دیگر زنجیره‌های چرخدنده مثل زنجیره مرکب و خورشیدی نیز بحث خواهد شد.

چنانچه سوالی در رابطه با این آموزش دارید، میتوانید در بخش نظرات مطرح کنید.

مجموعه ما برای بهتر شده آموزش‌ها پذیرای نظرات و انتقادات ارزشمند شما است.

باتشکر از همراهی شما

آموزش نصب و فعالسازی نرم‌افزار MSC Adams 2020