Model Kinematig ac Ymchwil Perfformiad o sero stiffrwydd traws -gorsen Gwybodaeth hyblyg hinge_hinge

Mae'r mecanwaith hyblyg yn gysyniad arloesol ym maes mecaneg, gan ei fod yn defnyddio dadffurfiad elastig deunyddiau i drosglwyddo cynnig, grym neu egni. Mae'r mecanwaith hwn wedi ennill poblogrwydd mewn amrywiol ddiwydiannau, gan gynnwys lleoli manwl gywirdeb, prosesu MEMS, ac awyrofod, oherwydd ei fanteision niferus fel ffrithiant sero, gweithrediad di -dor, cynnal a chadw hawdd, datrysiad uchel, a galluoedd prosesu integredig.

Fodd bynnag, mae'r mecanweithiau anhyblyg traddodiadol yn dal i ddominyddu'r farchnad oherwydd cyfyngiadau penodol yn y mecanwaith hyblyg. Un o'r cyfyngiadau hyn yw'r stiffrwydd positif sy'n digwydd i'r cyfeiriad swyddogaethol yn ystod gweithred y mecanwaith. Mae'r stiffrwydd positif hwn yn gofyn am rym gyrru mwy a gofynion llym ar y gyrrwr, sydd yn y pen draw yn lleihau'r effeithlonrwydd trosglwyddo ynni. Mae'r diffygion hyn wedi rhwystro cymhwysiad ehangach y mecanwaith hyblyg.

Er mwyn goresgyn effeithiau andwyol stiffrwydd positif, mae llawer o ysgolheigion wedi cyflwyno'r cysyniad o sero stiffrwydd i'r mecanwaith hyblyg. Trwy ddefnyddio stiffrwydd negyddol yn glyfar i wneud iawn am stiffrwydd positif, gellir cyflawni mecanwaith â stiffrwydd sero. Gall system o'r fath, a elwir hefyd yn fecanwaith cydbwysedd statig hyblyg, gyflawni cyflwr ecwilibriwm statig ar unrhyw adeg yn yr ystod o gynnig. Mae'r math hwn o fecanwaith yn cynnig sawl mantais, gan gynnwys perfformiad trosglwyddo grym rhagorol, y gallu i weithredu gyda grymoedd gyrru llai, ac effeithlonrwydd trosglwyddo ynni uchel. O ganlyniad, mae'r ffocws ymchwil ym maes mecanweithiau cydbwysedd statig hyblyg wedi bod ar ficro-glampiau hyblyg yn bennaf.

Ymhlith gwahanol gydrannau mecanweithiau hyblyg, mae colfachau hyblyg wedi cael sylw sylweddol oherwydd eu nodweddion eithriadol. Mae teithio cymharol colfachau hyblyg traws-Reed gyffredinol yn gymharol fyr, gan eu gwneud yn hynod werthfawr ar gyfer ystod eang o gymwysiadau. O ganlyniad, mae'r colfach hyblyg sero-stiffness yn seiliedig ar y dyluniad hwn wedi dod yn ddewis a ffefrir ar gyfer llunio mecanweithiau cydbwysedd statig hyblyg cymhleth, gan wneud ei ymchwil yn arwyddocaol iawn.

Er mwyn cyflawni nodweddion sero stiffrwydd mewn colfachau hyblyg, mae angen gwrthbwyso'r stiffrwydd positif torsional gyda stiffrwydd negyddol cylchdro. Yn hyn o beth, mae model stiffrwydd negyddol cylchdro wedi'i ddatblygu. Mae'r model yn cynnwys defnyddio gwanwyn dail sy'n cynnwys dwy gyriad sy'n gorgyffwrdd, un yn sefydlog a'r llall yn rhad ac am ddim. Pan fydd dadffurfiad y pen agoriadol yn gymharol fach o'i gymharu â hyd y gorsen, mae'r gwanwyn yn arddangos llinoledd da a gellir ei ddadansoddi fel gwanwyn hyd sero.

Mae'r dadansoddiad o'r model stiffrwydd negyddol cylchdro yn ystyried y torqueau a roddir gan y ddau ffynhonnell ar bwynt penodol yn y system. Yn seiliedig ar y gyfraith sin drionglog, gellir mynegi'r torque yn fathemategol. Trwy gyfuno'r torqueau hyn, gellir pennu cyfanswm y torque a roddir ar y pwynt. Mae'r dadansoddiad hwn yn datgelu pan fydd ongl y cylchdro yn llai na 90 gradd, mae'r ffynhonnau'n rhoi torque i'r un cyfeiriad â'r ongl gylchdroi, a thrwy hynny greu stiffrwydd negyddol cylchdro.

Er mwyn sefydlu model colfach hyblyg sero-stiffness cywir, mae'n hanfodol dadansoddi priodweddau mecanyddol y colfach hyblyg traws-Reed gyffredinol. Mae'r dadansoddiad hwn yn ystyried amrywiol ffactorau megis dylanwad grym rheiddiol a llwyth torsional pur ar stiffrwydd torsional y colfach. Trwy ddeall y ffactorau hyn, gellir cyfrifo stiffrwydd torsional dimensiwn y colfachau. Yna gellir cael model cysyniadol y colfach hyblyg sero-stiffness trwy ddisodli'r pâr cylchdroi a ffynhonnau cydbwysedd yn y model stiffrwydd negyddol cylchdro. Mae'r model cysyniadol hwn yn gymesur, gan ganiatáu ar gyfer dadansoddi cylchdro gwrthglocwedd y platfform symudol.

I wirio cywirdeb y model damcaniaethol, cynhelir dadansoddiad elfen gyfyngedig gan ddefnyddio meddalwedd ANSYS. Mae'r dadansoddiad yn cynnwys efelychu a dadansoddi nodweddion ongl cylchdroi eiliad y colfach hyblyg sero-stiffrwydd. Yna cymharir y canlyniadau â'r cyfrifiadau damcaniaethol. Perfformir yr efelychiad ar golfachau gyda pharamedrau gwahanol, ac mae stiffrwydd y gwanwyn balans yn cael ei addasu'n raddol nes bod stiffrwydd colfach yn cael ei ostwng i sero. Trwy gymharu canlyniadau'r efelychiad a chyfrifiadau damcaniaethol, cadarnheir bod y model damcaniaethol yn cynrychioli ymddygiad y colfach hyblyg sero-stiffrwydd yn gywir.

Ar ben hynny, archwilir ymarferoldeb defnyddio ffynhonnau dail wrth i gydbwysedd ffynhonnau mewn colfachau hyblyg sero-stiffness. Sefydlir model elfen gyfyngedig at y diben hwn, a chymharir y canlyniadau efelychu â'r rhai a gafwyd gan ddefnyddio'r elfen Combine14. Mae'r canlyniadau unwaith eto yn dilysu cywirdeb a dibynadwyedd y model damcaniaethol.

I gloi, mae'r defnydd o stiffrwydd negyddol cylchdro i wneud iawn am stiffrwydd positif mewn colfachau hyblyg yn caniatáu ar gyfer creu systemau colfach hyblyg sero-stiffness. Mae'r systemau hyn yn cynnig nifer o fanteision, gan gynnwys llai o dorque gyrru, gwell perfformiad trosglwyddo grym, a mwy o effeithlonrwydd defnyddio ynni. Dadansoddir dau ddull cydbwysedd gwahanol, sef ffynhonnau cydbwysedd dwbl a ffynhonnau cydbwysedd sengl, a phennir eu hamodau ecwilibriwm statig. Yna caiff y canlyniadau damcaniaethol eu gwirio trwy ddadansoddiad elfen gyfyngedig. Mae'r astudiaeth yn cadarnhau bod y dull gwanwyn cydbwysedd dwbl yn addas ar gyfer senarios lle nad yw'r grym rheiddiol yn effeithio ar stiffrwydd colfach, tra bod gan y model gwanwyn cydbwysedd sengl ystod ehangach o gymwysiadau. Fodd bynnag, mae crynoder gofod echelinol y model olaf yn cael ei gyfaddawdu rhywfaint, gan olygu bod angen ystyriaeth gynhwysfawr yn ystod dyluniad strwythurol. At ei gilydd, mae'r ymchwil ar golfachau hyblyg sero-stiffrwydd a'u cymwysiadau yn bwysig iawn wrth hyrwyddo maes mecanweithiau hyblyg.