ANÁLISE DINÂMICA DE TRANSMISSÕES POR CORRENTE
UTILIZANDO UMA ABORDAGEM MULTICORPO
CÂNDIDA PEREIRA MALÇA
ISEC/INSTITUTO POLITÉCNICO DE COIMBRA
TRANSMISSÕES MECÂNICAS
TRANSMISSÕES POR CORRENTE
FORMULAÇÃO MULTICORPO
ANÁLISE DINÂMICA
ANÁLISE DINÂMICA DE TRANSMISSÕES POR CORRENTE
UTILIZANDO UMA ABORDAGEM MULTICORPO
TRANSMISSÕES MECÂNICAS
TRANSMISSÕES POR CORRENTE
TRANSMISSÕES POR CORRENTE
TRANSMISSÕES POR CORRENTE
Zoom1
Pitch Inner Link Outer Link Pin Zoom1: Bushing Roller Clearance Pin/Bushing Clearance Bushing/Roller
Pitch ηsr ηi θ·i Rs ξsr ξi θi θs α X Y ri r rrcr srcr Pitch ηsr ηi θ·i θ·i Rs ξsr ξi θi θs α X Y ri r ri r rrcr rrcr srcr srcr
TRANSMISSÕES POR CORRENTE
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS Body 1 Body 1 Revolute joint Body 2 Body i Body 3 Multi-revolute joint with clearance Actuator Spherical joint
Spring/Damper Applied forces
Flexible body Translational joint
Contact bodies Body n Gravitational acceleration field Spring Body j Lubricated joint Ground body Applied Torque Revolute joint with clearance Body K
MECANISMO BIELA - MANIVELA
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS
Clearance
1η
1ξ
4η
3η
2η
2ξ
3ξ
4ξ
X
Y
1
2
3
4
Clearance
1η
1ξ
4η
3η
2η
2ξ
3ξ
4ξ
X
Y
1
2
3
4
Pankoke et al, 1998 Silva et al, 1997
MODELAÇÃO DO MOVIMENTO HUMANO
III XII 5 V VI X VII II IV IX XII VIII XI XIV 1 8 2 4 7 11 9 3 6 12 10 13 I
Body no. 50% Human Male Li [m] 50% Human Male Mass [Kg] * I 0.260 14.2 II 0.250 24.9 III 0.230 4.24 IV 0.320 1.99 V 0.260 1.84 VI 0.320 1.99 VII 0.260 1.84 VIII 0.410 9.84 IX 0.385 4.81 X 0.410 9.84 XI 0.385 4.81 XII 0.160 1.06 XIII 0.053 1.62** XIV 0.053 1.62 ** L3-5 (a) 0.375 - L6-7 (a) 0.188 - L1-2 (b) 0.199 - L1-3 (b) 0.155 - MODELO BIOMECÂNICO
MASSAS E DIMENSÕES DOS CORPOS RÍGIDOS
Source: Silva et al. (1997)
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS
−
−
−
−
−
−
−
−
=
=
=
=
Φ
Φ
γ
g
λ
q
0
Φ
Φ
M
q
q
2
T
2
α &
β
&
&
CLEARANCE REVOLUTE JOINTS
PERFECT KINEMATIC JOINTS
Read input data Is t >tend ? t t t ==== ++++ ∆ Yes No STOP START Evaluate g Generalized forces, Φ q Jacobian matrix, M
System mass matrix,
γ Φ Constraint functions, , 0 q q ==== t 0 = == = t t = = = = & & q0 q t
Solve linear equations of motion for andq&& λ
T = q q M Φ q g Φ 0 λ γ && Form the auxiliary vector T T T ] [q y& ==== & t q&& Integrate the auxiliary vector ∆ y ==== + + + + t t T T T ] [q q&
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS X Y η ηη ηi ξ ξξ ξi (i) Oi (j) η ηη ηj ξ ξξ ξj Oj Pi Pj Qj Qi
r
P is
r
P js
r
e
r
P ir
r
P jr
r
ir
r
jr
δ
r
r
n
r
t
1. ECCENTRICITY VECTOR P P j i=
−
e
r
r
2. ECCENTRICITY Te
= e e
3. PENETRATION (C - CLEARANCE)δ
= −
e c
4. NORMAL AND TANGENT VECTORS
e
=
n
e
T y xn
n
=
−
t
5 . CONTACT FORCE(
)
(
)
* 2 3 4 ( )0.49∆R + 0.1 E
1
1
∆R
−
=
+
−
f
&
n
&
144424443
n n rl
c
K
δ
δ
δ
( )
1 tc c f
f d nv
T T −= −
f
v
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS 1 2 6 7 4 5 3 a* b* c* c b a d* cc d bc* cc* bc oc RIGHT SIDE LEFT SIDE
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS
IF AND
THERE IS CONTACT WITH THE SEATING CURVE
1 1 2
θ
θ
2θ
−
o≤
e≤
o(
)
0
eR
tR
rδ
=
e
−
−
>
IF THERE IS NO CONTACT AT ALL(
)
0
eR
tR
rδ
=
e
−
−
≤
2Rr θe Rt cc* cc η η η ηst θo oc ξ ξξ ξstδ
r
e crs
r
e
r
ocs
r
Q t QrDINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS Strand A Strand B (K) Strand C (i) (j) Pi Strand A Strand B (K) Strand C (i) (j) Pi
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS
(
)
1a 1b 1a 1b 1 × ϕ ≥ ϕ = + × ϕ < ϕ strand n Pitch if L n Pitch if 1a 1b _ _ 1a 1b 1 2 + ϕ ≥ ϕ = + ϕ < ϕ Pins in strand n if N n if i j P - P = ×n Pitch dp = n integer Pitch X (n+1)×Pitch Y n×Pitch rj riP- r j φ1a φ1b Pj* (position1b) r Pi Rj (i) (j) r r rriP Pj* (position1a) X (n+1)×Pitch Y n×Pitch rj riP- r j φ1a φ1b Pj* (position1b) r Pi Pi Rj (i) (j) r r rriP Pj* (position1a)DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS δ1a δ1b Pk (position1b) X αj n×αj (n+1)×αj (j) ψ Pj Strand B Strand A Y δ1a δ1b Pk (position1a) rj r rjP r ujP r rjk r srk srP δ1a δ1b Pk (position1b) X αj n×αj (n+1)×αj (j) ψ Pj Strand B Strand A Y δ1a δ1b Pk (position1a) rj r rjP r ujP r rjk r srk srP j n integer ψ = α T p k 2 j cos R ψ = s s ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) / 4 3 / 4 2 5 / 4 2 2
arccos cos if cos αnd sin arcsin sin if
arccos cos if cos αnd sin arcsin sin if
arcsin sin if cos αnd sin arccos cos if
arccos cos if cos αnd sin arcsin sin ψ = ψ ψ ≥ 0 ψ ≥ 0 ψ = ψ ψ < π ψ = ψ ψ < 0 ψ ≥ 0 ψ = π − ψ ψ > π ψ = π − ψ ψ ≤ 0 ψ < 0 ψ = π − ψ ψ > π ψ = π − ψ ψ > 0 ψ < 0 ψ = π + ( ψ) if (ψ > π7 / 4) x y y x p k p k 2 j sin R ψ = s s - s s k k
=
j js
r - r
P P=
j js
r - r
DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS Rc β β β β β (K) Strand C Pi X Y c ψ r Pm (position 1a) Pm (position 1b) (i) rc r uk Pn (position 1a) Pn (position 1b) rm r rn r Rc β β β β β (K) Strand C Pi Pi X Y c ψ r Pm (position 1a) Pm (position 1b) (i) rc r uk Pn (position 1a) Pn (position 1b) rm r rn r
(
) (
)
(
) (
)
T 2 c m c m T 2 c n c n c cR
R
=
=
r - r
r - r
r - r
r - r
sec
=
L
n
integer
Pitch
sec= r
m-
r
nL
arcL
= ×
n Pitch
arc cL
= ψ ×
R
PRÉ-TENSIONANÁLISE DINÂMICA
CONTRIBUIÇÕES
COMPORTAMENTO CINEMÁTICO E DINÂMICO
GEOMETRIA
MATERIAIS
DESGASTE
…
CONCEPÇÃO E OTIMIZAÇÃO DE MECANISMOS
(E OUTRO TIPO DE SISTEMAS)
FOLGAS
ATRITO
DISSIPAÇÃO DE ENERGIA
LUBRIFICAÇÃO
VIDA ÚTIL
…
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UTILIZANDO UMA ABORDAGEM MULTICORPO
CÂNDIDA PEREIRA MALÇA
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