Explorando e analizando a influencia da fenda da bisagra e a flexibilidade dos compoñentes no rendemento dinámico1

O problema da eliminación do mecanismo, causado por erros de fabricación e desgaste normal durante o funcionamento, pode levar a colisións e impactos graves entre os subelementos de compoñentes conectados. Isto aumenta o estrés dinámico, desgasta as barras, aumenta a deformación elástica, xera ruído e vibración e reduce a eficiencia global do sistema mecánico. Moitos investigadores estudaron a dinámica de mecanismos paralelos con lagoas e flexibilidade da bisagra, pero aínda se necesita unha análise máis profunda.

Por exemplo, Bauchau et al. Propuxo un método típico de bisagra para describir sistemas de varios corpos flexibles mediante cinemática. Zhao et al. discutiu a influencia do tamaño da brecha na bisagra no rendemento dinámico dos robots da serie espacial. Chen Jiangyi et al. analizou a dinámica de mecanismos paralelos con lagoas de bisagra. Kakizaki et al. estudou a dinámica dos mecanismos espaciais con lagoas de bisagra, considerando a flexibilidade da varilla. He Baiyan et al. proposto e establecido o modelo dinámico do manipulador ríxido-flexible no caso das lagoas da bisagra. Estes estudos proporcionan información valiosa sobre a dinámica de mecanismos paralelos con lagoas e flexibilidade da bisagra.

Para abordar o problema da depuración do mecanismo, establécese un modelo dinámico do mecanismo con brecha de bisagra. Dado que as bisagras con lagoas chocarán durante o movemento e as pezas metálicas teñen características elásticas e de amortecemento, úsase un modelo de forza de contacto de amortecemento de resorte non lineal e un modelo de fricción modificado de Coulomb. O modelo de forza de contacto de Contacto de amortecemento non lineal calcula a forza de contacto entre o pasador da bisagra e a manga baseada no modelo de contacto Hertziano e considera a perda de enerxía causada polo amortecemento. O modelo de fricción modificado de Coulomb describe con precisión a fricción desde a fricción estática ata a fricción dinámica, considerando a fricción de Coulomb, a fricción estática e a fricción viscosa.

Ao analizar as características dinámicas dos mecanismos con lagoas de bisagra, é necesario considerar a flexibilidade dos compoñentes. No software ADAMS, pódense construír compoñentes flexibles empregando tres métodos: discretizar o corpo flexible en varios corpos ríxidos, crear corpos flexibles directamente co módulo ADAMS/Auto Flex ou combinar software ANSYS con Adams para construír compoñentes flexibles. O terceiro método elíxese neste estudo porque pode reflectir mellor o movemento real de corpos flexibles. ANSYS úsase para modelar o compoñente flexible, realizar análises modais e xerar un ficheiro neutro de modo que inclúe varios parámetros e información sobre o membro flexible.

Para demostrar a análise, úsase un mecanismo paralelo de 3-RRT como obxecto de investigación. A análise modal realízase nas cadeas de ramas do mecanismo mediante ANSYS, e os resultados convértense en membros flexibles en ADAMS. O mecanismo consta dunha plataforma fixa, tres cadeas de sucursais e unha plataforma en movemento. Cada cadea de ramas está composta por barras, bisagras rotativas e pares en movemento. Considérase a flexibilidade das barras, mentres que outros compoñentes son tratados como corpos ríxidos. Os pares de condución establécense como parte de condución e o mecanismo simulase a velocidades baixas e altas.

A análise revela que as lagoas da bisagra teñen unha influencia significativa na velocidade e a forza de contacto de mecanismos ríxidos, mentres que a flexibilidade afecta principalmente á velocidade e aceleración do mecanismo. Canto maior sexa a fenda da bisagra, maior será a amplitude da velocidade e os cambios de aceleración. A velocidade de condución tamén afecta ao rendemento dinámico do mecanismo, con velocidades máis altas obtendo cambios maiores e menos estabilidade. Non obstante, independentemente dos factores influentes, a forza de contacto, a velocidade e a aceleración alcanzan gradualmente un estado constante despois de someterse a cambios de amplitude.

En conclusión, a dinámica de mecanismos paralelos con lagoas de bisagra e flexibilidade son consideracións cruciais no deseño e na fabricación. Hai que ter en conta a flexibilidade de grandes compoñentes de desvío e non se pode ignorar a depuración da bisagra, especialmente para os mecanismos que funcionan a alta velocidade. Ao comprender e abordar estes factores, o rendemento e a eficiencia do sistema mecánico pódense mellorar significativamente.