Ymchwil ar sail ddamcaniaethol optimeiddio dylunio colfachau hyblyg a mecanweithiau corff hyblyg1

Haniaethol: Mae'r ymchwil hon yn canolbwyntio ar astudio matrics hyblygrwydd colfachau ystwythder crwn trawst syth. Mae'r dull cyfrifo dadansoddol ar gyfer dadffurfiad y colfach yn yr awyren yn deillio yn seiliedig ar theori trawst cantilever. Sefydlir y model dadansoddol dolen gaeedig ar gyfer y matrics hyblygrwydd, a darperir fformiwla gyfrifo symlach ar gyfer y matrics hyblygrwydd wrth ystyried radiws y gornel a thrwch colfach. Yn ogystal, datblygir model elfen gyfyngedig o'r colfach i wirio cywirdeb y model dadansoddol. Dadansoddir y gwall cymharol rhwng gwerthoedd dadansoddol ac efelychu'r paramedrau matrics hyblygrwydd ar gyfer gwahanol baramedrau strwythur colfach. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y model dadansoddol yn gywir, a gellir rheoli'r gwallau cymharol o fewn terfynau derbyniol.

Defnyddir colfachau hyblyg yn helaeth mewn dyfeisiau manwl oherwydd eu manteision o ddatrys cynnig uchel, dim ffrithiant, a phroses weithgynhyrchu syml. Mae'r colfachau hyn yn dibynnu ar eu dadffurfiad elastig eu hunain i drosglwyddo neu drosi cynnig, grym neu egni, gan ddileu'r angen am gydrannau anhyblyg. Mae paramedrau allweddol colfach hyblyg yn effeithio'n uniongyrchol ar ei nodweddion deinamig a'i gywirdeb lleoli diwedd. Mae ymchwil flaenorol wedi canolbwyntio ar wahanol fathau o golfachau hyblyg, ond mae astudiaethau cyfyngedig wedi'u cynnal ar golfachau ystwythder crwn trawst syth. Nod y papur hwn yw llenwi'r bwlch ymchwil hwn trwy astudio matrics hyblygrwydd colfachau o'r fath.

1. Matrics hyblygrwydd o golfachau hyblyg crwn trawst syth:

Mae'r colfach hyblyg crwn trawst syth yn strwythur dalen gyda chorneli crwn er mwyn osgoi crynodiad straen. Mae paramedrau geometrig colfach yn cynnwys uchder, hyd, trwch a radiws ffiled. Sefydlir model dadansoddol dolen gaeedig ar gyfer matrics hyblygrwydd y colfach yn seiliedig ar y dull cyfrifo dadansoddol deilliedig ar gyfer dadffurfiad yn yr awyren. Dadansoddir y paramedrau matrics hyblygrwydd ar gyfer gwahanol baramedrau strwythur colfach, a chyfrifir y gwall cymharol rhwng y gwerthoedd dadansoddol ac efelychu.

2. Gwirio elfen gyfyngedig y matrics hyblygrwydd:

I ddilysu cywirdeb y model dadansoddol, crëir model elfen gyfyngedig o'r colfach gan ddefnyddio meddalwedd UGNX Nastran. Mae canlyniadau efelychu'r colfach sy'n cael eu llwytho â grym/eiliad uned yn cael eu cymharu â'r gwerthoedd dadansoddol. Dadansoddir y gwall cymharol rhwng gwerthoedd dadansoddol ac efelychu'r paramedrau matrics hyblygrwydd ar gyfer gwahanol gymarebau o hyd colfach i drwch (L/T) a radiws cornel i drwch (R/T).

2.1 Effaith L/T ar baramedrau matrics hyblygrwydd:

Gwelir bod y gwall cymharol rhwng gwerthoedd dadansoddol ac efelychu'r paramedrau matrics hyblygrwydd o fewn 5.5% pan fydd y gymhareb L/T yn fwy na neu'n hafal i 4. Ar gyfer cymarebau llai na 4, mae'r gwall cymharol yn cynyddu'n sylweddol oherwydd cyfyngiadau rhagdybiaeth y trawst main. Felly, mae'r model dadansoddol dolen gaeedig yn addas ar gyfer colfachau â chymarebau L/T mwy.

2.2 Effaith R/T ar baramedrau matrics hyblygrwydd:

Mae'r gwall cymharol rhwng gwerthoedd dadansoddol ac efelychu'r paramedrau matrics hyblygrwydd yn cynyddu gyda'r cynnydd yn y gymhareb r/t. Ar gyfer cymarebau rhwng 0.1 a 0.5, gellir rheoli'r gwall cymharol o fewn 9%. Ar gyfer cymarebau rhwng 0.2 a 0.3, gellir rheoli'r gwall cymharol o fewn 6.5%.

2.3 Effaith R/T ar baramedrau matrics hyblygrwydd symlach:

Darperir fformwlâu dadansoddol symlach ar gyfer y paramedrau matrics hyblygrwydd gan ystyried y gymhareb r/t. Mae'r gwall cymharol rhwng y gwerthoedd dadansoddol symlach a'r gwerthoedd efelychu yn cynyddu gyda chynnydd yn y gymhareb r/t. Ar gyfer cymarebau rhwng 0.3 a 0.2, gellir rheoli'r gwall cymharol o fewn 9% a 7%, yn y drefn honno.

Mae'r model dadansoddol dolen gaeedig ddatblygedig o'r matrics hyblygrwydd ar gyfer colfachau ystwythder crwn trawst syth yn darparu sylfaen ddamcaniaethol ar gyfer dylunio ac optimeiddio colfachau a mecanweithiau hyblyg. Mae cywirdeb y model yn cael ei ddilysu trwy efelychiadau elfen gyfyngedig, ac mae'r gwallau cymharol o fewn terfynau derbyniol ar gyfer gwahanol baramedrau strwythur colfach. Mae'r ymchwil hon yn cyfrannu at ddeall a chymhwyso colfachau ystwythder crwn trawst syth mewn amrywiol ddyfeisiau manwl gywirdeb.