Explorar i analitzar la influència de la bretxa de la frontissa i la flexibilitat dels components en el rendiment dinàmic1

El problema de l’autorització del mecanisme, causat per errors de fabricació i desgast normal durant el funcionament, pot comportar col·lisions greus i impactes entre els subelements de components connectats. D’aquesta manera augmenta l’estrès dinàmic, desgasta les barres, augmenta la deformació elàstica, genera soroll i vibració i redueix l’eficiència general del sistema mecànic. Molts investigadors han estudiat la dinàmica dels mecanismes paral·lels amb les llacunes i la flexibilitat de la frontissa, però encara es necessita una anàlisi en profunditat.

Per exemple, Bauchau et al. va proposar un mètode típic de la frontissa de liquidació per descriure sistemes flexibles de diversos cossos mitjançant cinemàtica. Zhao et al. va discutir la influència de la mida del buit de la frontissa en el rendiment dinàmic dels robots de la sèrie espacial. Chen Jiangyi et al. va analitzar la dinàmica dels mecanismes paral·lels amb les llacunes de la frontissa. Kakizaki et al. Va estudiar la dinàmica dels mecanismes espacials amb les llacunes de la frontissa, tenint en compte la flexibilitat de la vareta. He Baiyan et al. va proposar i establir el model dinàmic del rígid manipulador flexible en el cas de les llacunes de la frontissa. Aquests estudis proporcionen informació valuosa sobre la dinàmica dels mecanismes paral·lels amb les llacunes i la flexibilitat de la frontissa.

Per solucionar el problema de la depuració del mecanisme, s’estableix un model dinàmic del mecanisme amb bretxa de frontissa. Atès que les frontisses amb buits xocaran durant el moviment i les parts metàl·liques tenen característiques elàstiques i d’amortiment, s’utilitza un model de força de contacte d’amortiment de molla no lineal i un model de fricció de Coulomb modificat. El model de força de contacte d’amortiment de molla no lineal calcula la força de contacte entre el passador i la màniga de la frontissa basada en el model de contacte Hertzian i considera la pèrdua d’energia causada per l’amortiment. El model de fricció de Coulomb modificat descriu amb precisió la fricció de la fricció estàtica a la fricció dinàmica, tenint en compte la fricció de Coulomb, la fricció estàtica i la fricció viscosa.

A l’hora d’analitzar les característiques dinàmiques dels mecanismes amb les llacunes de la frontissa, cal tenir en compte la flexibilitat dels components. Al programari Adams, es poden construir components flexibles mitjançant tres mètodes: discretitzar el cos flexible en diversos cossos rígids, crear cossos flexibles directament amb el mòdul ADAMS/Auto Flex o combinar el programari ANSYS amb ADAMS per crear components flexibles. El tercer mètode s’escull en aquest estudi perquè pot reflectir millor el moviment real dels cossos flexibles. ANSYS s’utilitza per modelar el component flexible, realitzar anàlisis modals i generar un fitxer neutre en mode que inclou diversos paràmetres i informació sobre el membre flexible.

Per demostrar l’anàlisi, s’utilitza un mecanisme paral·lel de 3-RRRT com a objecte de recerca. L’anàlisi modal es realitza a les cadenes de la branca del mecanisme mitjançant ANSYS i els resultats es converteixen en membres flexibles a Adams. El mecanisme consisteix en una plataforma fixa, tres cadenes de branques i una plataforma mòbil. Cada cadena de branques està composta per varetes, frontisses rotatives i parells mòbils. Es considera la flexibilitat de les varetes, mentre que altres components són tractats com a cossos rígids. Les parelles de conducció es configuren com a part de conducció i el mecanisme es simula a velocitats baixes i altes.

L’anàlisi revela que les llacunes de la frontissa tenen una influència significativa en la velocitat i la força de contacte dels mecanismes rígids, mentre que la flexibilitat afecta principalment la velocitat i l’acceleració del mecanisme. Com més gran sigui la bretxa de la frontissa, més gran és l’amplitud de la velocitat i l’acceleració. La velocitat de conducció també afecta el rendiment dinàmic del mecanisme, amb velocitats més elevades i es produeixen canvis més grans i menys estabilitat. No obstant això, independentment dels factors influents, la força de contacte, la velocitat i l’acceleració arriben gradualment a un estat estacionari després de patir canvis d’amplitud.

En conclusió, la dinàmica dels mecanismes paral·lels amb les llacunes de la frontissa i la flexibilitat són consideracions crucials en el disseny i la fabricació. Cal tenir en compte la flexibilitat dels grans components de desviació i no es pot ignorar la depuració de la frontissa, especialment per als mecanismes que funcionen a grans velocitats. En comprendre i abordar aquests factors, es pot millorar significativament el rendiment i l'eficiència del sistema mecànic.