Optimization of Cam Mechanisms

1. 1 مفاهیم اولیه مکانیزم بادامک یک سیستم مکانیکی متشکل از سه جزء اساسی است: یک عنصر محرک به نام بادامک. یک عنصر رانده که پیرو نامیده می شود. و یک قاب ثابت گاهی اوقات، یک عنصر میانی بین بادامک و دنبال کننده با هدف بهبود عملکرد مکانیزم وارد می شود. این عنصر غلتک نامیده می شود زیرا عملکرد آن ایجاد یک حرکت نسبی غلتشی خالص بین بادامک و دنبال کننده است. هدف مکانیزم بادامک انتقال قدرت یا اطلاعات است. در کاربردهای مربوط به انتقال نیرو، کالای اصلی که باید منتقل شود نیرو یا گشتاور است. در کاربردهای انتقال اطلاعات، کالای اصلی ارسال شده به شکل سیگنال های حرکتی است. بیشتر کاربردهای مدرن مکانیسم های بادامک که به اختصار توضیح داده می شود، از نوع قبلی هستند. مکانیسم های بادامک مورد استفاده برای انتقال اطلاعات به طور سنتی در ابزار اندازه گیری یافت می شد. با ظهور سخت افزار مبتنی بر ریزپردازنده مدرن، این نوع از برنامه ها کمتر رایج می شوند. با این وجود، مکانیسم‌های بادامک هنوز در طیف گسترده‌ای از کاربردها، به‌ویژه در ماشین‌ها و ابزارهای خودکار، ماشین‌آلات نساجی، رایانه‌ها، ماشین‌های چاپ، تجهیزات پردازش مواد غذایی، موتورهای احتراق داخلی، سیستم‌های کنترل و تجهیزات عکاسی استفاده می‌شوند (Prenzel, 1989). در طراحی مکانیزم های بادامک، مهندس چندین فعالیت از جمله تعریف وظیفه، سنتز، تجزیه و تحلیل، بهینه سازی و شبیه سازی دینامیکی را انجام می دهد. این وظایف همیشه از این ترتیب پیروی نمی کنند. در واقع، برخی از حلقه‌ها ممکن است در وظایف فوق ظاهر شوند، مانند مواردی که در شکل 1 نشان داده شده است. 1. 1.

1. 1 Preliminary Concepts A cam mechanism is a mechanical system consisting of three basic components: a driving element, called the cam; a driven element, termed the follower; and a fixed frame. Sometimes, an intermediate element is introduced between the cam and the follower with the purpose of improving the mechanism performance. This element is called the roller because function is to produce a pure-rolling relative motion be­ tween the cam and the follower. The purpose ofa cam mechanism is the transmission of power or information. In applications concerning power transmission, the main good to be transmitted is force or torque; in applications ofinformation transmission, the main good transmitted takes the form of motion signals. Most modern appli­ cations of cam mechanisms, to be described shortly, are of the former type. Cam mechanisms used for information transmission were traditionally found in measuring instruments. With the advent ofmodern microprocessor-based hardware, this typeof application is becoming less common. Nevertheless, cam mechanisms are still used in a wide spectrum of applications, especially in automatic machines and instruments, textile machinery, computers, printing presses, food-processing equipment, internal combustion engines, control systems, and photographic equipment (Prenzel, 1989). In the design of cam mechanisms, the engineer performs several activities, namely, task definition, synthesis, analysis, optimization, and dynamic simulation. These tasks do not always follow this order. In fact, some loops may appear in the foregoing tasks, such as those illustrated in Fig. 1. 1. 1.