Esplorare e analizzare l'influenza del divario della cerniera e della flessibilità dei componenti sullo Performa dinamico1

Il problema della clearance del meccanismo, causato da errori di produzione e usura normale durante il funzionamento, può portare a gravi collisioni e impatti tra i sotto-elementi dei componenti collegati. Ciò aumenta lo stress dinamico, logora le aste, aumenta la deformazione elastica, genera rumore e vibrazione e riduce l'efficienza meccanica generale del sistema. Molti ricercatori hanno studiato le dinamiche dei meccanismi paralleli con lacune e flessibilità delle cerniere, ma sono ancora necessarie ulteriori analisi approfondite.

Ad esempio, Bauchau et al. ha proposto un tipico metodo di cerniera di autorizzazione per descrivere sistemi multi-body flessibili mediante cinematica. Zhao et al. Ho discusso dell'influenza della dimensione del gap della cerniera sulle prestazioni dinamiche dei robot della serie spaziale. Chen Jiangyi et al. ha analizzato la dinamica dei meccanismi paralleli con le lacune delle cerniere. Kakizaki et al. ha studiato le dinamiche dei meccanismi di spazio con gli spazi per le cerniere, considerando la flessibilità dell'asta. He Baiyan et al. proposto e stabilito il modello dinamico del manipolatore flessibile rigido in caso di vuoti di cerniera. Questi studi forniscono preziose informazioni sulla dinamica dei meccanismi paralleli con lacune di cerniera e flessibilità.

Per affrontare la questione della clearance del meccanismo, viene stabilito un modello dinamico del meccanismo con il divario della cerniera. Poiché le cerniere con le lacune si scontreranno durante le parti di movimento e metallo hanno caratteristiche elastiche e smorzanti, vengono utilizzati un modello di forza di contatto di smorzamento a molla non lineare e un modello di attrito Coulomb modificato. Il modello di forza di contatto non lineare di smorzamento della molla calcola la forza di contatto tra il perno della cerniera e la manica in base al modello di contatto hertziano e considera la perdita di energia causata dallo smorzamento. Il modello di attrito di Coulomb modificato descrive accuratamente l'attrito dall'attrito statico all'attrito dinamico, considerando l'attrito di Coulomb, l'attrito statico e l'attrito viscoso.

Quando si analizzano le caratteristiche dinamiche dei meccanismi con le lacune delle cerniere, è necessario considerare la flessibilità dei componenti. Nel software Adams, i componenti flessibili possono essere costruiti utilizzando tre metodi: discretizzare il corpo flessibile in più corpi rigidi, creare corpi flessibili direttamente con il modulo Adams/Auto Flex o combinare software ANSYS con ADAMS per costruire componenti flessibili. Il terzo metodo è scelto in questo studio perché può riflettere meglio il movimento effettivo di corpi flessibili. ANSYS viene utilizzato per modellare il componente flessibile, eseguire analisi modali e generare un file neutrale in modalità che include vari parametri e informazioni sul membro flessibile.

Per dimostrare l'analisi, un meccanismo parallelo a 3 RRRT viene utilizzato come oggetto di ricerca. L'analisi modale è condotta sulle catene di ramo del meccanismo usando ANSYS e i risultati vengono convertiti in membri flessibili in Adams. Il meccanismo è costituito da una piattaforma fissa, tre catene di filiali e una piattaforma in movimento. Ogni catena di ramo è composta da aste, cerniere rotanti e coppie in movimento. Viene considerata la flessibilità delle aste, mentre altri componenti sono trattati come corpi rigidi. Le coppie di guida sono impostate come parte di guida e il meccanismo viene simulato a basse e alte velocità.

L'analisi rivela che gli spazi per le cerniere hanno un'influenza significativa sulla velocità e sulla forza di contatto dei meccanismi rigidi, mentre la flessibilità influisce principalmente sulla velocità e l'accelerazione del meccanismo. Maggiore è il divario della cerniera, maggiore è l'ampiezza della velocità e dell'accelerazione. La velocità di guida influisce anche sulle prestazioni dinamiche del meccanismo, con velocità più elevate con conseguenti cambiamenti maggiori e meno stabilità. Tuttavia, indipendentemente dai fattori di influenza, la forza di contatto, la velocità e l'accelerazione raggiungono gradualmente uno stato stazionario dopo aver subito cambiamenti di ampiezza.

In conclusione, le dinamiche dei meccanismi paralleli con lacune di cerniere e flessibilità sono considerazioni cruciali nella progettazione e nella produzione. La flessibilità dei grandi componenti di deflessione deve essere presa in considerazione e non può essere ignorata la clearance della cerniera, specialmente per i meccanismi che operano ad alta velocità. Comprendendo e affrontando questi fattori, le prestazioni e l'efficienza del sistema meccanico possono essere significativamente migliorate.