Back

درسنامه درس مکاترونیک۱

۱- فصل اول: مقدمه‌ای بر مکاترونیک

جلسه‌ی اول: ارایه فهرست مطالب، شیوه‌ی ارزشیابی، معرفی مراجع، تاریخچه‌ی پیدایش مکاترونیک 

 

۲- فصل دوم: سیستم‌های مکانیکی - معادلات سازگاری

جلسه‌ی دوم: درجه‌ی آزادی و ارتباط آن با حداقل محرک‌های لازم، حل مثال

جلسه‌ی سوم: محاسبه‌‌ی درجه‌ی آزادی در ماشین‌های صفحه‌ای، حل مثال

جلسه‌ی چهارم: محاسبه‌ی درجه‌ی آزادی، مکانیزم‌های صفحه‌ای دارای چرخ‌دنده و تسمه پولی، حل مثال

جلسه‌ی پنجم: تحلیل سرعت ذره در حرکت‌های پایه در صفحه، حرکت روی خط راست و حرکت روی دایره،  

جلسه‌ی ششم: تحلیل شتاب ذره در حرکت‌های پایه در صفحه، حرکت روی خط راست و حرکت روی دایره، 

جلسه‌ی هفتم: تحلیل سرعت اجسام صلب در صفحه به کمک ناظر غیر چرخان، قضیه‌ی چسلی، حل مثال

جلسه‌ی هشتم:  روش عمومی تحلیل سرعت به کمک ناظر غیرچرخان، قضیه‌ی چسلی، حل مثال 

جلسه‌ی نهم: چرخش جسم صلب حول نقطه‌ی ثابت و شتاب مماسی و شتاب نرمال، حل مثال

 

۳- فصل سوم: سیستم‌های مکانیکی - معادلات تعادل

جلسه‌ی دهم: قانون دوم نیوتن، شناخت انواع نیرو‌ها، نیروهای جسمی، نیروهای سطحی،

جلسه‌ی یازدهم: ترسیم دیاگرام آزاد و دیاگرام سینتیک و نوشتن معادلات برداری حرکت، حل مثال

جلسه‌ی دوازدهم: انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل یک ذره و یک جسم صلب در صفحه، حل مثال 

جلسه‌ی سیزدهم: روش لاگرانژ، مختصه‌ی عمومی، لاگرانژین، معادلات حرکت به کمک روش لاگرانژ، حل مثال

جلسه‌ی چهاردهم: روش همیلتون، همیلتونین، معادلات کانونیک حرکت، حل مثال

 

۴- فصل چهارم: سیستم‌های مکانیکی، معادلات اساسی

جلسه‌ی پانزدهم: ، معرفی انواع فنرهای مکانیکی، فنرهای خطی و غیر خطی، معرفی کمک فنر، وظیفه و ساختار کمک فنر، فنر-کمک فنر و جرم، حل مثال 

جلسه‌ی شانزدهم: معرفی بادامک‌ها، شرایط ریاضی پروفیل بادامک، ، معادله‌ی ریاضی پروفیل بادامک

جلسه‌ی هفدهم:  بادامک‌های هارمونیک، برخاستن هارمونیک، بازگشت هارمونیک، حل مثال

جلسه‌ی هجدهم:تعریف چرخ‌دنده، انواع چرخ‌دنده‌ها، مدول و گام چرخ‌دنده، رابطه‌ی مقدماتی سینماتیک دو چرخ‌دنده‌ی درگیر، رابطه‌ی گشتاوری و راندمان چرخ‌دنده‌های درگیر، حل مثال

جلسه‌ی نوزدهم: تحلیل جعبه‌دنده‌های ساده، یافتن جهت دوران در چرخ‌دنده‌های مخروطی و حلزونی راستگرد و چپگرد، حل مثال

جلسه‌ی بیستم: معرفی، کاربرد و تحلیل جعبه‌دنده‌های سیاره‌ای، روش تحلیل سرعت نسبی، حل مثال

۵- فصل پنجم: مقدمه‌ای بر ریاضیات سیستم‌های خطی

جلسه‌ی بیست و یک: آشنایی با اعداد مختلط و کاربرد آن در علم دینامیک سیستم‌ها، بیان فرکانس و ضریب استهلاک به کمک اعداد مختلط

جلسه‌ی بیست و دوم: تعریف تبدیل لاپلاس، تبدیل توابع پایه‌ای، تکمیل جدول تبدیل لاپلاس 

جلسه‌ی بیست و سوم: ادامه تبدیل لاپلاس، تبدیل لاپلاس مشتق زمانی توابع نامعلوم، تابع تبدیل، معادله‌ی مشخصه

جلسه‌ی بیست و چهارم: بسط کسرهای مرکب به کسرهای ساده PFE، تبدیل عکس لاپلاس و پیش بینی رفتار از روی ریشه‌های معادله‌ی مشخصه، پایداری در سیستم‌های خطی، حل مثال

جلسه‌ی بیست و پنجم: نمودار جعبه‌ای، قوانین ساده سازی نمودارهای جعبه‌ای، حل مثال

 

۶- فصل ششم: سیستم‌های الکتریکی

جلسه‌ی بیست و ششم: معرفی مقاومت، خازن، سلف، معادلات اساسی در فضای زمانی و فضای لاپلاس، مقاومت ظاهری، حل مثال

جلسه‌ی بیست و هفتم: روش KVL‌ و KCL جهت تحلیل مدارهای الکتریکی

 

۷- فصل هفتم: سیستم‌های الکترومکانیکی

جلسه‌ی بیست و هشتم: معرفی و کاربرد سیستم‌های الکترومکانیکی در صنعت، معادلات ریاضی بخش‌های الکترومکانیکی، مدلسازی موتورهای الکتریکی جریان مستقیم، (یا ژنراتورها یا میکروفن و بلندگو)، حل مثال

 

۸- فصل هشتم: سیستم‌های هیدرولیکی

جلسه‌ی بیست و نهم: مدلسازی دینامیکی سیستم‌های هیدرولیکی فشار پایین - دبی بالا، حل مثال

جلسه‌ی سی‌ام: مدلسازی دینامیکی سیستم‌های هیدرولیکی فشار بالا - دبی پایین، حل مثال

-------------------------------------------------

 

نحوه‌ی ارزشیابی:

تکالیف و کوییز

آزمون میان ترم 

آزمون پایان ترم

-------------------------------------------------

 

مراجع: 

System Dynamics - Modelling and Simulation of Mechatronic Systems, D. C. Karnopp, D. L. Margolis, R. C. Rosenberg, 4th edition,  John Wiley and Sons Inc., 2006

 

 

Mechanism Design: Analysis and Synthesis, Volume ۱. A. G. Erdman, G. N. Sandor, S. Kot, Prentice Hall, 2001

 

Modern Control Systems, 12th edition, R. C. Dorf, R. H. Bishopdor, S. Kot, Prentice Hall, 2011