Explorer et analyser l'influence de l'écart d'arlétaine et de la flexibilité des composants sur l'exécution dynamique1

Le problème de la clairance du mécanisme, causé par les erreurs de fabrication et l'usure normale pendant le fonctionnement, peut entraîner de graves collisions et des impacts entre les sous-éléments des composants connectés. Cela augmente la contrainte dynamique, usure des tiges, augmente la déformation élastique, génère du bruit et des vibrations et réduit l'efficacité globale du système mécanique. De nombreux chercheurs ont étudié la dynamique des mécanismes parallèles avec des lacunes à la charnière et une flexibilité, mais une analyse approfondie est encore nécessaire.

Par exemple, Bauchau et al. a proposé une méthode de charnière de dégagement typique pour décrire les systèmes multi-corps flexibles utilisant la cinématique. Zhao et al. a discuté de l'influence de la taille de l'espace charnière sur les performances dynamiques des robots de la série spatiale. Chen Jiangyi et al. analysé la dynamique des mécanismes parallèles avec des lacunes à la charnière. Kakizaki et al. a étudié la dynamique des mécanismes spatiaux avec des lacunes à la charnière, compte tenu de la flexibilité de la tige. Il Baiyan et al. a proposé et établi le modèle dynamique du manipulateur rigide flexible dans le cas des lacunes à la charnière. Ces études fournissent des informations précieuses sur la dynamique des mécanismes parallèles avec des lacunes à la charnière et une flexibilité.

Pour résoudre le problème de la clairance du mécanisme, un modèle dynamique du mécanisme avec un écart d'articulation est établi. Étant donné que les charnières avec des lacunes colliseront pendant le mouvement et que les pièces métalliques ont des caractéristiques élastiques et d'amortissement, un modèle de force de contact d'amortissement non linéaire et un modèle de frottement Coulomb modifié sont utilisés. Le modèle de force de contact d'amortissement à ressort non linéaire calcule la force de contact entre la broche de charnière et le manchon en fonction du modèle de contact hertzien et considère la perte d'énergie causée par l'amortissement. Le modèle de frottement Coulomb modifié décrit avec précision le frottement de la friction statique à la frottement dynamique, en considérant la frottement Coulomb, la friction statique et la friction visqueuse.

Lors de l'analyse des caractéristiques dynamiques des mécanismes avec des lacunes à la charnière, il est nécessaire de considérer la flexibilité des composants. Dans le logiciel Adams, des composants flexibles peuvent être construits à l'aide de trois méthodes: discrétiser le corps flexible en plusieurs corps rigides, créer des corps flexibles directement avec le module Adams / Auto Flex, ou combiner le logiciel ANSYS avec Adams pour construire des composants flexibles. La troisième méthode est choisie dans cette étude car elle peut mieux refléter le mouvement réel des corps flexibles. ANSYS est utilisé pour modéliser le composant flexible, effectuer une analyse modale et générer un fichier neutre en mode qui comprend divers paramètres et informations sur l'élément flexible.

Pour démontrer l'analyse, un mécanisme parallèle 3-RRRT est utilisé comme objet de recherche. L'analyse modale est effectuée sur les chaînes de branche du mécanisme à l'aide d'ANSYS, et les résultats sont convertis en membres flexibles dans Adams. Le mécanisme se compose d'une plate-forme fixe, de trois chaînes de branche et d'une plate-forme mobile. Chaque chaîne de branche est composée de tiges, de charnières rotatives et de paires mobiles. La flexibilité des tiges est considérée, tandis que d'autres composants sont traités comme des corps rigides. Les paires de conduite sont définies comme la partie conduite et le mécanisme est simulé à basse et haute vitesse.

L'analyse révèle que les lacunes à la charnière ont une influence significative sur la vitesse et la force de contact des mécanismes rigides, tandis que la flexibilité affecte principalement la vitesse et l'accélération du mécanisme. Plus l'écart de charnière est grand, plus l'amplitude de la vitesse et des changements d'accélération est grande. La vitesse de conduite affecte également les performances dynamiques du mécanisme, avec des vitesses plus élevées entraînant des changements plus importants et moins de stabilité. Cependant, quels que soient les facteurs d'influence, la force de contact, la vitesse et l'accélération atteignent progressivement un état d'équilibre après avoir subi des changements d'amplitude.

En conclusion, la dynamique des mécanismes parallèles avec des lacunes à la charnière et la flexibilité sont des considérations cruciales dans la conception et la fabrication. La flexibilité des grandes composants de déviation doit être prise en compte et le dégagement de charnière ne peut pas être ignoré, en particulier pour les mécanismes qui fonctionnent à grande vitesse. En comprenant et en abordant ces facteurs, les performances et l'efficacité du système mécanique peuvent être considérablement améliorées.