Cómo diseñar un diagrama de sincronización inteligente para su máquina (Diseño de ingeniería mecánica)

Los ingenieros de diseño mecánico que tienen que fabricar una máquina o modificarla normalmente se ocupan del diseño del diagrama de tiempo de los movimientos relacionados entre cada parte de la máquina. El diagrama de tiempo es una herramienta útil para el diseñador no solo para ver cómo funciona cada parte de la máquina en conjunto, sino también para ver la oportunidad de mejorar el movimiento de la máquina a través del movimiento «superpuesto». Si diseñamos el diagrama de tiempos utilizando el estilo de robot antiguo como se ve en las películas, perderá el tiempo esperando que otra parte termine su movimiento primero. Si pensamos en el movimiento de la mano humana al transferir el objeto, veremos que no actuará como el robot. Podemos ver algunas superposiciones. Por ejemplo, si transferimos una caña de la mano derecha a la izquierda, veremos que la mano izquierda ya se cierra un poco cuando la mano derecha mueve la caña a la izquierda. La mano izquierda no se abrirá mucho y esperará hasta que la barra la alcance y luego se cerrará, porque no es natural. Si usamos el mismo enfoque para diseñar el diagrama de tiempos de la máquina, obtendremos un movimiento más suave de las partes relevantes.

¿Por qué el movimiento de superposición proporciona un movimiento más suave de las piezas?

Suponga que usamos un perfil de leva de movimiento cicloidal para mover la pieza. Entonces, primero tenemos que obtener la fórmula para calcular la aceleración máxima del perfil de la leva cicloide. Si la velocidad de la máquina es norte (pcs / h) y el ángulo de indexación (grados) es Bm, el tiempo de indexación (segundo) tm se puede calcular de la siguiente manera.

Tiempo de ciclo (seg) = 3600 / N

Tiempo de indexación tm (seg) = (Bm / 360) x Tiempo de ciclo = (Bm / 360) x (3600 / N)

Por lo tanto, el tiempo de indexación tm (seg) = 10Bm / N

El perfil de la leva de movimiento cicloidal tiene la siguiente ecuación de desplazamiento.

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

donde: hm = Desplazamiento máximo (m) y tm = Tiempo de indexación (s)

Podemos obtener la ecuación de velocidad por diferenciación.

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)]

Entonces, la aceleración es la siguiente.

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)

La máxima aceleración (amplitud) ocurre cuando sin (2 x 3,141592654 xt / tm) = 1 o -1. Por lo tanto, la amplitud de máxima aceleración es la siguiente. amax = 2 x 3,141592654 x hm / tm ^ 2

Podemos ver claramente en las derivaciones anteriores que la aceleración es inversamente proporcional al cuadrado del tiempo de indexación. Dado que el tiempo de indexación ™ es proporcional al ángulo de indexación (Bm), entonces la aceleración máxima también es inversamente proporcional al cuadrado del ángulo de indexación. Eso significa que si podemos aumentar el ángulo de indexación en un factor de dos, ¡la aceleración máxima se reducirá en un factor de cuatro! Y podemos hacer esto poniendo más movimiento superpuesto en el diseño del diagrama de tiempo. Lea más detalles sobre cómo diseñar un diagrama de tiempo más inteligente en http://mechanical-design-handbook.blogspot.com/.

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