Küresel düzeneklerin kinematik tasarımı ve çözümlemesi
Kinematic analysis and synthesis of spherical mechanisms
Yazar: ÖZGÜR KİLİT
Danışman: PROF. DR. RASİM ALİZADE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Küresel düzenekler hakkında birçok araştırma yapılmıştır. Ancak neyazık ki bu tezde verilen özel mimariye sahip küresel düzeneklerinkinematik tasarımı ve çözümlemesi konusunda çok az araştırma vardır.Bu tez çalışması, küresel düzenekler için şimdiye kadar yapılançalışmalardaki bu boşluğu kapatmayı amaçlamaktadır. Bunun için önceküresel geometri ve küresel düzeneklerin yapısı hakkında bilgi verilmiş,farklı türlerdeki küresel düzeneklerin konum denklemleri; dizey,yöneysel cebir ve kuaternion gibi yöntemler kullanılarak çıkartılmıştır.Bu konuda daha önce yapılmış olan çalışmalar örnekleri ile incelenmiştir.Daha sonra kinematik çözümleme ve kinematik bireşimin temelkuramları ve eniyileme yöntemleri sunulmuştur. Bu yöntemleriVIkullanarak çeşitli dizisel ve koşut küresel düzeneklerin kinematikçözümlemesi ve bireşimi gerçekleştirilmiştir.Bir serbestlik dereceli ve iki serbestlik dereceli küresel diziselzincirlerde döner ve çembersel kayar eklemlerin kullanılması ile ilgiligenel bir sınıflandırma verilmiştir. Dört çubuk düzeneklerinin beşduyarlık noktalı bireşiminde ESA (Enküçük Sapma Alanı) kısıtlamaölçütü önerilmiştir. Bileşenlerine ayırma yöntemi, beş çubukdüzeneklerinin üç ve dört duyarlık noktalı bireşimine uygulanmıştır.Çeşitli dönel ve çembersel kayar eklem bileşimlerine sahip düzeneklerdedüz ve ters kinematik çözümleme denklemleri çıkartılmıştır. İlk defa butezde önerilen 2 3P RR ve 2RRR + RRRS mimarilerine sahip çokdöngülü küresel düzeneklerin düz ve ters kinematik çözümlemelerigerçekleştirilmiştir.Türetilen denklemler MATLAB? gibi bilgisayar desteklimatematiksel araçlar yardımıyla sayısal olarak da bulunmuş veAutoCAD? gibi BDT (Bilgisayar Destekli Tasarım) araçları kullanarakbu sonuçların çizim yolu ile de doğrulanması yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: küresel düzenekler, kinematik çözümleme vebireşim, koşut düzenekler, kuaternion

Abstract:
Numerous researches are made for the spherical mechanisms.Unfortunately, very limited kinematics analysis and synthesis researchesare made for spherical mechanisms with some special architecture whichhas been given in this thesis. This research aims to eliminate this gap.Firstly basic information for spherical geometry and sphericalmechanisms is given and then position equations of different kind ofspherical mechanisms are derived by using mathematical tools as vectoralgebra, matrix representation and quaternion methods. Previous studieswhich made on this topic are overviewed. Then basic theories aboutkinematic analysis and synthesis and optimization techniques areVIIIpresented. Using these methods kinematic analysis and synthesis of anumber of serial and parallel spherical mechanisms are made.A general classification of one and two DOF spherical serial chainswith revolute and circular sliding joints is given. In five precision pointsynthesis of spherical four-bar mechanisms, a new constraint namedMDA (Minimum Deviation Area) is proposed. A general DecompositionMethod is applied to three and four precision point synthesis of sphericalfive-bar mechanism. Forward and inverse analysis equations of sphericalmechanisms which have a combination of revolute and circular slidingjoints are derived. Forward and inverse analysis of 2 3P RR and2RRR + RRRS type novel spherical mechanisms are presented.All of the calculations are made by MATLAB? mathematicalprogramming software and solutions are checked by AutoCAD?software package.Keywords: spherical mechanisms, kinematics analysis and synthesis,parallel mechanisms, quaternion