Archwilio a dadansoddi dylanwad bwlch colfach a hyblygrwydd cydran ar y perfformiad deinamig1

Gall problem clirio mecanwaith, a achosir gan wallau gweithgynhyrchu a thraul arferol yn ystod y llawdriniaeth, arwain at wrthdrawiadau difrifol ac effeithiau rhwng is-elfennau cydrannau cysylltiedig. Mae hyn yn cynyddu straen deinamig, yn gwisgo gwiail i lawr, yn cynyddu dadffurfiad elastig, yn cynhyrchu sŵn a dirgryniad, ac yn lleihau effeithlonrwydd system fecanyddol gyffredinol. Mae llawer o ymchwilwyr wedi astudio dynameg mecanweithiau cyfochrog â bylchau colfach a hyblygrwydd, ond mae angen dadansoddiad manwl bellach o hyd.

Er enghraifft, mae Bauchau et al. cynigiodd ddull colfach clirio nodweddiadol ar gyfer disgrifio systemau aml-gorff hyblyg gan ddefnyddio cinemateg. Zhao et al. Trafododd ddylanwad maint bwlch colfach ar berfformiad deinamig robotiaid cyfres ofod. Chen Jiangyi et al. dadansoddi dynameg mecanweithiau cyfochrog â bylchau colfach. Kakizaki et al. astudio dynameg mecanweithiau gofod gyda bylchau colfach, gan ystyried hyblygrwydd y wialen. He Baiyan et al. arfaethedig a sefydlu model deinamig y manipulator anhyblyg-hyblyg yn achos bylchau colfach. Mae'r astudiaethau hyn yn darparu mewnwelediadau gwerthfawr i ddeinameg mecanweithiau cyfochrog â bylchau colfach a hyblygrwydd.

Er mwyn mynd i'r afael â mater clirio mecanwaith, sefydlir model deinamig o'r mecanwaith gyda bwlch colfach. Gan y bydd colfachau â bylchau yn gwrthdaro yn ystod symud ac mae gan rannau metel nodweddion elastig a dampio, defnyddir model grym cyswllt tampio gwanwyn aflinol a model ffrithiant coulomb wedi'i addasu. Mae'r model grym cyswllt tampio gwanwyn aflinol yn cyfrifo'r grym cyswllt rhwng y pin colfach a'r llawes yn seiliedig ar y model cyswllt Hertzian ac yn ystyried colli egni a achosir gan dampio. Mae'r model ffrithiant Coulomb wedi'i addasu yn disgrifio'n gywir ffrithiant o ffrithiant statig i ffrithiant deinamig, gan ystyried ffrithiant Coulomb, ffrithiant statig, a ffrithiant gludiog.

Wrth ddadansoddi nodweddion deinamig mecanweithiau gyda bylchau colfach, mae angen ystyried hyblygrwydd y cydrannau. Ym meddalwedd Adams, gellir adeiladu cydrannau hyblyg gan ddefnyddio tri dull: discretize y corff hyblyg yn gyrff anhyblyg lluosog, creu cyrff hyblyg yn uniongyrchol gyda modiwl ADAMS/Auto Flex, neu gyfuno meddalwedd ANSYS ag ADAMS i adeiladu cydrannau hyblyg. Dewisir y trydydd dull yn yr astudiaeth hon oherwydd gall adlewyrchu symudiad gwirioneddol cyrff hyblyg yn well. Defnyddir ANSYS i fodelu'r gydran hyblyg, perfformio dadansoddiad moddol, a chynhyrchu ffeil niwtral o ran modd sy'n cynnwys paramedrau a gwybodaeth amrywiol am yr aelod hyblyg.

Er mwyn dangos y dadansoddiad, defnyddir mecanwaith cyfochrog 3-rRRT fel y gwrthrych ymchwil. Cynhelir dadansoddiad moddol ar gadwyni cangen y mecanwaith gan ddefnyddio ANSYS, ac mae'r canlyniadau'n cael eu troi'n aelodau hyblyg yn Adams. Mae'r mecanwaith yn cynnwys platfform sefydlog, tair cadwyn gangen, a llwyfan symudol. Mae pob cadwyn gangen yn cynnwys gwiail, colfachau cylchdroi, ac yn symud parau. Mae hyblygrwydd y gwiail yn cael ei ystyried, tra bod cydrannau eraill yn cael eu trin fel cyrff anhyblyg. Mae'r parau gyrru wedi'u gosod fel y rhan yrru, ac mae'r mecanwaith yn cael ei efelychu ar gyflymder isel ac uchel.

Mae'r dadansoddiad yn datgelu bod bylchau colfachau yn cael dylanwad sylweddol ar gyflymder a grym cyswllt mecanweithiau anhyblyg, tra bod hyblygrwydd yn effeithio'n bennaf ar gyflymder a chyflymiad y mecanwaith. Po fwyaf yw'r bwlch colfach, y mwyaf y mae osgled cyflymder a chyflymiad yn newid. Mae cyflymder gyrru hefyd yn effeithio ar berfformiad deinamig y mecanwaith, gyda chyflymder uwch yn arwain at newidiadau mwy a llai o sefydlogrwydd. Fodd bynnag, waeth beth yw'r ffactorau dylanwadu, mae'r grym cyswllt, y cyflymder a'r cyflymiad yn cyrraedd cyflwr cyson yn raddol ar ôl cael newidiadau osgled.

I gloi, mae dynameg mecanweithiau cyfochrog â bylchau colfach a hyblygrwydd yn ystyriaethau hanfodol wrth ddylunio a gweithgynhyrchu. Rhaid ystyried hyblygrwydd cydrannau gwyro mawr, ac ni ellir anwybyddu clirio colfach, yn enwedig ar gyfer mecanweithiau sy'n gweithredu ar gyflymder uchel. Trwy ddeall a mynd i'r afael â'r ffactorau hyn, gellir gwella perfformiad ac effeithlonrwydd y system fecanyddol yn sylweddol.