ANÁLISE DINÂMICA DE TRANSMISSÕES POR CORRENTE …

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LISBOA | 18 JUNHO 2014 ANÁLISE DINÂMICA DE TRANSMISSÕES POR CORRENTE UTILIZANDO UMA ABORDAGEM MULTICORPO CÂNDIDA PEREIRA MALÇA ISEC/INSTITUTO POLITÉCNICO DE COIMBRA [email protected]

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ANÁLISE DINÂMICA DE TRANSMISSÕES POR CORRENTE

UTILIZANDO UMA ABORDAGEM MULTICORPO

CÂNDIDA PEREIRA MALÇA

ISEC/INSTITUTO POLITÉCNICO DE COIMBRA

[email protected]

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TRANSMISSÕES MECÂNICAS

TRANSMISSÕES POR CORRENTE

FORMULAÇÃO MULTICORPO

ANÁLISE DINÂMICA

ANÁLISE DINÂMICA DE TRANSMISSÕES POR CORRENTE

UTILIZANDO UMA ABORDAGEM MULTICORPO

CONTRIBUIÇÕES

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TRANSMISSÕES MECÂNICAS

CATERPILLAR D9H

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TRANSMISSÕES POR CORRENTE

AUDI V6

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TRANSMISSÕES POR CORRENTE

WARTSILA ENGINE

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TRANSMISSÕES POR CORRENTE

Zoom1

Zoom2

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Pitch

Inner Link

Outer Link

Pin

Zoom1:

Bushing

Roller

Clearance Pin/Bushing

Clearance Bushing/Roller

TRANSMISSÕES POR CORRENTE

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Pitch

ηsr

ηi

θi

·

Rs

ξsr

ξi

θi

θs

α

X

Y

ri

r

rcr

r

scr

r

Pitch

ηsr

ηi

θi

·θi

·

Rs

ξsr

ξi

θi

θs

α

X

Y

ri

rri

r

rcr

rrcr

r

scr

rscr

r

TRANSMISSÕES POR CORRENTE

Zoom 2:

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

Body 1Body 1

Revolute joint

Body 2

Body i

Body 3

Multi-revolute jointwith clearance

Actuator

Spherical joint

Spring/DamperApplied forces

Flexible body Translational joint

Contact bodies

Body n

Gravitationalacceleration field

Spring

Body j

Lubricated joint

Ground body

Applied Torque

Revolute jointwith clearance

Body K

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MECANISMO BIELA - MANIVELA

DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

Clearance

3η2η2ξ

4ξX

Y

1

2

3

4

Clearance

3η2η2ξ

4ξX

Y

1

2

3

4

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Pankoke et al, 1998 Silva et al, 1997

MODELAÇÃO DO MOVIMENTO HUMANO

DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

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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

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

−−−−−−−−====

ΦΦγ

g

λ

q

ΦM

q

q

2

T

2 βα &

&&

CLEARANCE REVOLUTE JOINTS

PERFECT KINEMATIC JOINTS

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Read input data

Is t >tend ?

ttt ∆++++====

Yes

No

STOP

START

Evaluate

gGeneralized forces,

Φq

Jacobian matrix,

MSystem mass matrix,

γΦConstraint functions, ,

0qq ====

t

0==== tt

==== &&0

qqt

Solve linear equations ofmotion for andq&& λ

T =

q

q

M Φ q g

Φ 0 λ γ

&&

Form the auxiliary vector

TTT][qy && ====

tq&&

Integrate the auxiliary vector

∆y ====

++++ tt

TTT][q q&

DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

X

Y

ηηηηi

ξξξξi

(i)

Oi

(j)

ηηηηj

ξξξξjOj

PiPj

Qj

Qi

rP

is

rP

js

re

rP

irrP

jrrir

rjr

δr

rn

rt

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 eT

y xn n = − t

5 . CONTACT FORCE

( ) ( )*

234 ( )

0.49∆R + 0.1 E1 1

∆R −

= + −

f n

&

&144424443

n

n r

lc

K

δδ

δ

( )1

t f d n T Tc c f v

−= −f v

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

1

26

7

4

53

a*

b*

c* c

b

a

d* dcc

bc*

cc*

bc

oc

RIGHT SIDELEFT SIDE

TOOTH CENTER LINE

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

IF AND

THERE IS CONTACT WITH THE SEATING CURVE

1 12 2θ θ θ− ≤ ≤

o e o( ) 0e t r

R Rδ = − − >eIF

THERE IS NO CONTACT AT

ALL

( ) 0e t rR Rδ = − − ≤e

����

����

����

���� ����

����

����

����

2Rr

θe

Rt

cc*cc ηηηηst

θo

oc

ξξξξst

����

δr

e

crsr

er

ocsr

Qt

Qr

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DINÂMICA 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

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

( )1a 1b

1a 1b1

× ϕ ≥ ϕ=

+ × ϕ < ϕstrand

n Pitch ifL

n Pitch if

1a 1b

_ _

1a 1b

1

2

+ ϕ ≥ ϕ=

+ ϕ < ϕPins in strand

n ifN

n if

i jP - P = ×n Pitchpd

=

n integerPitch

X

(n+1)×Pitch

Y

n×Pitch

rj

riP- rj

φ1a φ1b

Pj*(position1b)

r

Pi

Rj

(i)(j)

r

r

riPr

Pj*(position1a)

X

(n+1)×Pitch

Y

n×Pitch

rj

riP- rj

φ1a φ1b

Pj*(position1b)

r

PiPi

Rj

(i)(j)

r

r

riPr

Pj*(position1a)

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

δ1a

δ1b

Pk (position1b)

X

αj

n×αj

(n+1)×αj

(j)

ψ

Pj

Strand BStrand A

Y

δ1a

δ1b

Pk (position1a)

rj

rrjP

r

ujP

r

rjk

r

sk

rsP

r

δ1a

δ1b

Pk (position1b)

X

αj

n×αj

(n+1)×αj

(j)

ψ

Pj

Strand BStrand A

Y

δ1a

δ1b

Pk (position1a)

rj

rrjP

r

ujP

r

rjk

r

sk

rsP

r

j

n integer ψ

= α

T

p k

2

j

cosR

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 + ( ) ( )7 / 4ifψ ψ > π

x y y xp k p k

2

j

sinR

ψ =s s - s s

k

k j j=s r - rP

P j j=s r - r

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DINÂMICA DE SISTEMAS DE CORPOS MÚLTIPLOS

Rc

ββ

ββ 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

ββ

ββ β

(K)

Strand C

PiPi

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

( ) ( )

( ) ( )

T2

c m c m

T2

c n c n

c

c

R

R

=

=

r - r r - r

r - r r - r

sec =

Ln integer

Pitch

sec m n= r r-L

arcL n Pitch= ×arc c

L R= ψ ×

PRÉ-TENSION

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ANÁLISE DINÂMICA

WITHOUT PRETENSION WITH A PRETENSION OF 25 N

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ANÁLISE DINÂMICA

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ANÁLISE DINÂMICA

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ANÁLISE DINÂMICA

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ANÁLISE DINÂMICA

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CONTRIBUIÇÕES

COMPORTAMENTO CINEMÁTICO E DINÂMICOGEOMETRIAMATERIAISDESGASTE

CONCEPÇÃO E OTIMIZAÇÃO DE MECANISMOS (E OUTRO TIPO DE SISTEMAS)

FOLGASATRITO

DISSIPAÇÃO DE ENERGIALUBRIFICAÇÃO

VIDA ÚTIL…

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