Utforske og analysere påvirkningen av hengselgap og komponentfleksibilitet på den dynamiske performaen1

Problemet med mekanismeklarering, forårsaket av produksjonsfeil og normal slitasje under drift, kan føre til alvorlige kollisjoner og påvirkninger mellom underelementene til tilkoblede komponenter. Dette øker dynamisk stress, slites ned stenger, øker elastisk deformasjon, genererer støy og vibrasjoner og reduserer den generelle mekaniske systemeffektiviteten. Mange forskere har studert dynamikken i parallelle mekanismer med hengslingshull og fleksibilitet, men ytterligere dybdeanalyse er fortsatt nødvendig.

For eksempel har Bauchau et al. foreslo en typisk klarthengighetsmetode for å beskrive fleksible multi-kroppssystemer ved bruk av kinematikk. Zhao et al. diskuterte påvirkningen av hengslende gapstørrelse på den dynamiske ytelsen til romserien roboter. Chen Jiangyi et al. Analysert dynamikken i parallelle mekanismer med hengselhull. Kakizaki et al. studerte dynamikken i rommekanismer med hengselhull, med tanke på fleksibiliteten til stangen. Han Baiyan et al. foreslått og etablerte den dynamiske modellen for den stive-fleksible manipulatoren for hengslene. Disse studiene gir verdifull innsikt i dynamikken i parallelle mekanismer med hengslingshull og fleksibilitet.

For å ta opp spørsmålet om mekanismeklarering er det etablert en dynamisk modell av mekanismen med hengselgap. Siden hengsler med hull vil kollidere under bevegelses- og metalldeler har elastiske og dempende egenskaper, brukes en ikke -lineær fjærdempende kontaktkraftmodell og en modifisert coulomb -friksjonsmodell. Den ikke -lineære fjærdempende kontaktkraftmodellen beregner kontaktkraften mellom hengselstiften og hylsen basert på den hertziske kontaktmodellen og vurderer energitap forårsaket av demping. Den modifiserte Coulomb -friksjonsmodellen beskriver nøyaktig friksjon fra statisk friksjon til dynamisk friksjon, med tanke på coulombfriksjon, statisk friksjon og tyktflytende friksjon.

Når du analyserer de dynamiske egenskapene til mekanismer med hengslingshull, er det nødvendig å vurdere fleksibiliteten til komponentene. I Adams -programvare kan fleksible komponenter konstrueres ved hjelp av tre metoder: å diskretere den fleksible kroppen til flere stive kropper, lage fleksible kropper direkte med Adams/Auto Flex -modul, eller kombinere ANSYS -programvare med Adams for å bygge fleksible komponenter. Den tredje metoden er valgt i denne studien fordi den bedre kan gjenspeile den faktiske bevegelsen av fleksible kropper. ANSYS brukes til å modellere den fleksible komponenten, utføre modal analyse og generere en modusnøytral fil som inkluderer forskjellige parametere og informasjon om det fleksible medlemmet.

For å demonstrere analysen brukes en parallell mekanisme med 3-RRRT som forskningsobjektet. Modal analyse utføres på grenkjedene til mekanismen ved bruk av ANSYS, og resultatene blir konvertert til fleksible medlemmer i Adams. Mekanismen består av en fast plattform, tre grenkjeder og en bevegelig plattform. Hver grenkjede er sammensatt av stenger, roterende hengsler og bevegelige par. Fleksibiliteten til stengene vurderes, mens andre komponenter blir behandlet som stive kropper. Kjøreparene er satt som kjøredel, og mekanismen er simulert i lave og høye hastigheter.

Analysen avdekker at hengslegap har en betydelig innflytelse på hastigheten og kontaktkraften til stive mekanismer, mens fleksibilitet først og fremst påvirker hastigheten og akselerasjonen av mekanismen. Jo større hengslingsgap, jo større er amplituden av hastighet og akselerasjonsendringer. Kjøringshastighet påvirker også den dynamiske ytelsen til mekanismen, med høyere hastigheter som resulterer i større endringer og mindre stabilitet. Uansett påvirkningsfaktorer når imidlertid kontaktkraften, hastigheten og akselerasjonen gradvis en jevn tilstand etter å ha gjennomgått amplitudeendringer.

Avslutningsvis er dynamikken i parallelle mekanismer med hengselhull og fleksibilitet avgjørende hensyn innen design og produksjon. Fleksibiliteten til store avbøyningskomponenter må tas med i betraktningen, og hengsleklarering kan ikke ignoreres, spesielt for mekanismer som fungerer i høye hastigheter. Ved å forstå og adressere disse faktorene, kan ytelsen og effektiviteten til det mekaniske systemet forbedres betydelig.