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Eine neue Entwurfsmethodik für Viergelenkmechanismen basierend auf Ableitungen der Kopplerkurve

Dieses Papier stellt eine neue Entwurfsmethodik für Kurbel-Wippe-Viergelenkverbindungen basierend auf differentiellen Zielfunktionen vor. Um zu vermeiden, dass ein Mechanismus mit einer unbeabsichtigten Flugbahnform erhalten wird, haben wir zunächst die Flugbahn des Gestänges in vier Arten von Formen klassifiziert. Es wird eine zweistufige Optimierung für einen bestimmten Formtyp vorgeschlagen. Im ersten Schritt wird die Form der Trajektorie durch Minimierung des quadratischen Mittelwerts (Root Mean square Error, RMSE) zwischen der Steigung (Ableitung erster Ordnung) des Kopplerpunkts und der der Zieltrajektorie erhalten. Die Größe der Trajektorie wird dann bestimmt, indem die RMSE zwischen der Änderung des Neigungswinkels (Ableitung zweiter Ordnung) des Kopplerpunkts und der der gewünschten Trajektorie minimiert wird. Dieser neue Ansatz hat drei Vorteile: i) die gewünschte Trajektorie kann als kontinuierliche und geschlossene Schleife eingestellt werden, ii) die optimale Lösung kann ohne die Möglichkeit erhalten werden, einen Mechanismus mit einer unbeabsichtigten Kopplerkurve zu erzeugen, und iii) das Verfahren kann die Geschwindigkeit des Ausgangs für jeden Abschnitt mit einer konstanten Eingangsgeschwindigkeit berücksichtigen. Drei Fallstudien wurden durchgeführt, um die Vorteile des neuen Ansatzes anhand eines neuen Index namens Goodness of Traceability zu überprüfen.