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臺大工學院簡訊

學術成果

徐冠倫、鍾佳諭:A Modular Method for Mechanical Error Analysis of Planar Linkages Composed of Class II Assur Group Kinematic Chains, Journal of Mechanisms and Robotics, Vol. 14(1):014503 (February 2022)
  • 發布單位:工學院

  製造連桿機構時,尺度上很難絕對精確,桿件的尺寸誤差會影響機構的輸出結果,為達成機器的性能需求,連桿機構的尺寸需具備足夠的精確度。欲提升其尺寸精確度,可採用更精密的加工方法製造桿件,但是如此會使成本大幅提升,因此如何以最低成本製造出具足夠精確度的連桿機構將是一大課題,而機械誤差分析有助於解決此課題,其相關研究也極為重要。

 

  本研究提出一簡單有效的模組化流程以分析平面連桿機構尺寸誤差所造成之機械誤差(包含位置誤差、速度誤差和加速度誤差)。首先推衍各基礎模組(RR雙連桿、PR雙連桿和RP 雙連桿,如圖1所示)順向與逆向的機械誤差方程式,將其以副函式呈現,接著以圖2之曲柄牛頭刨床機構為範例演示如何將複雜機構拆解為重複的基礎模組,如圖3與圖4所示。最後進行各平面連桿機構的敏感度分析和機械誤差分析,藉此可了解其各尺寸誤差對輸出運動誤差的影響程度,並可預測連桿機構可能產生的機械誤差,如圖5所示。本研究之模組化方法最大的優勢在於,相對傳統閉迴路方法,不須為了分析不同連桿機構就推衍一套新的機械誤差方程式,此方法已建立所需的基礎模組及其數學模型,因此只需重複套用其副函式,即可分析不同連桿機構的機械誤差。在推衍基礎模組的機械誤差方程式過程中採用線性近似方法可大幅簡化計算過程,且與傳統閉迴路方法分析結果近乎相同,顯示兩方法同樣有效且模組化方法更為簡單且系統化。(機械系徐冠倫教授提供)

 

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圖1 基礎模組

 

 

 

圖2 曲柄牛頭刨床機構

 

 

 

圖3機械誤差分析的流程圖

 

 

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圖 4曲柄牛頭刨床機構拆解過程

 

 

 

圖5敏感度分析、最大機械誤差與方均根機械誤差