Kutatás a rugalmas zsanérok és a rugalmas testmechanizmusok tervezési optimalizálásának elméleti alapján1

Összegzés: Ez a kutatás az egyenes sugárú, lekerekített hajlékony csuklók rugalmassági mátrixának tanulmányozására összpontosít. A csuklóplane-deformáció analitikai számítási módszerét a konzolos sugár elmélete alapján származik. Megállapítják a rugalmassági mátrix zárt hurkú analitikai modelljét, és a sarok sugara és a csukló vastagságának mérlegelésekor a rugalmassági mátrix egyszerűsített számítási képlete van. Ezenkívül kidolgozták a zsanér véges elemmodelljét az analitikai modell pontosságának ellenőrzésére. A rugalmassági mátrix paraméterek analitikai és szimulációs értékei közötti relatív hibát elemezzük a különböző csuklószerkezeti paramétereknél. Az eredmények azt mutatják, hogy az analitikai modell pontos, és a relatív hibákat elfogadható határokon belül lehet szabályozni.

A rugalmas csuklókat széles körben használják a precíziós eszközökben, mivel azok a nagy mozgásfelbontás, a súrlódás és az egyszerű gyártási folyamat előnyei miatt vannak. Ezek a zsanérok a saját rugalmas deformációjukra támaszkodnak, hogy továbbítsák vagy konvertálják a mozgást, az erőt vagy az energiát, kiküszöbölve a merev alkatrészek szükségességét. A rugalmas zsanér kulcsfontosságú paraméterei közvetlenül befolyásolják annak dinamikus tulajdonságait és a végmeghatározási pontosságot. A korábbi kutatások a rugalmas csuklók különféle típusaira összpontosítottak, de korlátozott tanulmányokat végeztek az egyenes sugárú, lekerekített hajlító zsanérokról. A cikk célja, hogy kitöltse ezt a kutatási rést az ilyen zsanérok rugalmassági mátrixának tanulmányozásával.

1. Rugalmassági mátrix egyenes gerenda lekerekített rugalmas csuklók:

Az egyenes gerenda lekerekített, rugalmas csuklópánttal egy lekerekített sarkokkal rendelkező lapszerkezet, hogy elkerüljék a feszültségkoncentrációot. A csuklópántos geometriai paraméterek között szerepel a magasság, a hossz, a vastagság és a filé sugara. A zsanér rugalmassági mátrixának zárt hurkú analitikai modelljét a síkon belüli deformációra vonatkozó származtatott analitikai számítási módszer alapján hozták létre. A rugalmassági mátrix paramétereket elemezzük a különböző csuklószerkezeti paramétereknél, és kiszámítjuk az analitikai és a szimulációs értékek közötti relatív hibát.

2. A rugalmassági mátrix véges elem ellenőrzése:

Az analitikai modell pontosságának validálásához az UGNX Nastran szoftver segítségével létrehozzák a zsanér véges elemmodelljét. Az egység erővel/nyomatékkal töltött csuklópántos szimulációs eredményeket összehasonlítják az analitikai értékekkel. A rugalmassági mátrix paraméterek analitikai és szimulációs értékei közötti relatív hibát elemezzük a csuklóhossz és a vastagság különböző arányainak (L/T) és a sarok sugara vastagsága (R/T) szempontjából.

2.1 Az L/T hatása a rugalmasság mátrix paraméterekre:

A rugalmassági mátrix paraméterek analitikai és szimulációs értékei közötti relatív hiba 5,5% -on belül van, ha az L/T arány nagyobb vagy egyenlő, mint 4. A 4 -nél kevesebb arány esetén a relatív hiba jelentősen növekszik a karcsú gerenda feltételezésének korlátai miatt. Ezért a zárt hurkú analitikai modell alkalmas nagyobb L/T-arányokkal rendelkező csuklókhoz.

2.2 Az R/T hatása a rugalmassági mátrix paraméterekre:

A rugalmassági mátrix paraméterek analitikai és szimulációs értékei közötti relatív hiba növekszik az R/T arány növekedésével. 0,1 és 0,5 közötti arány esetén a relatív hiba 9%-on belül szabályozható. 0,2 és 0,3 közötti arány esetén a relatív hiba 6,5%-on belül szabályozható.

2.3 Az R/T hatása az egyszerűsített rugalmassági mátrix paraméterekre:

A rugalmassági mátrix paraméterek egyszerűsített analitikai képleteit az R/T arány figyelembevételével biztosítják. Az egyszerűsített analitikai értékek és a szimulációs értékek közötti relatív hiba növekszik az R/T arány növekedésével. A 0,3 és 0,2 közötti arány esetén a relatív hiba 9% -on, illetve 7% -on belül szabályozható.

A rugalmasság mátrixának kifejlesztett zárt hurkú analitikai modellje az egyenes sugárú, lekerekített fuvarozási zsanérokhoz elméleti alapot nyújt a rugalmas zsanérok és mechanizmusok tervezéséhez és optimalizálásához. A modell pontosságát véges elem -szimulációkkal validálják, és a relatív hibák elfogadható határokon belül vannak a különböző csuklószerkezeti paramétereknél. Ez a kutatás hozzájárul a különféle precíziós eszközök egyenes sugárú, lekerekített hajlékonyságának megértéséhez és alkalmazásához.