Badanie i analizowanie wpływu szczelin zawiasowych i elastyczności komponentów na dynamiczną wydajność1

Problem polubienia mechanizmu, spowodowany błędami produkcyjnymi i normalnym zużyciem podczas pracy, może prowadzić do poważnych zderzeń i wpływów między podelementami połączonych komponentów. Zwiększa to naprężenie dynamiczne, zużywa pręty, zwiększa deformację elastyczną, generuje hałas i wibracje oraz zmniejsza ogólną wydajność układu mechanicznego. Wielu badaczy badało dynamikę równoległych mechanizmów z lukami zawiasów i elastyczności, ale nadal potrzebna jest dalsza dogłębna analiza.

Na przykład Bauchau i in. zaproponował typową metodę zawiasu do opisywania elastycznych systemów wielobodnych za pomocą kinematyki. Zhao i in. Omówił wpływ wielkości szczeliny zawiasów na dynamiczną wydajność robotów serii kosmicznych. Chen Jianggyi i in. przeanalizował dynamikę równoległych mechanizmów z lukami zawiasów. Kakizaki i in. Badał dynamikę mechanizmów kosmicznych z lukami zawiasowymi, biorąc pod uwagę elastyczność pręta. On Baiyan i in. zaproponowano i ustalił dynamiczny model sztywnego manipulatora w przypadku szczelin zawiasowych. Badania te zapewniają cenne wgląd w dynamikę równoległych mechanizmów z lukami zawiasów i elastyczności.

Aby rozwiązać problem klirensu mechanizmu, ustalono dynamiczny model mechanizmu z luką zawiasów. Ponieważ zawiasy z lukami zderzają się podczas ruchu, a części metalowe mają charakterystykę elastyczną i tłumiącą, stosuje się nieliniowy model siły kontaktowej sprężynowego i zmodyfikowany model tarcia Coulomb. Nieliniowy model siły kontaktowej sprężynowego oblicza siłę kontaktową między szpilką zawiasową a rękawem na podstawie modelu kontaktu Hertzian i rozważa utratę energii spowodowaną tłumieniem. Zmodyfikowany model tarcia Coulomba dokładnie opisuje tarcie od tarcia statycznego do dynamicznego tarcia, biorąc pod uwagę tarcie Coulomba, tarcie statyczne i tarcie lepkie.

Analizując dynamiczne charakterystykę mechanizmów za pomocą luk zawiasów, konieczne jest rozważenie elastyczności komponentów. W oprogramowaniu Adams elastyczne komponenty można konstruować przy użyciu trzech metod: dyskretyzując elastyczne korpus w wiele sztywnych ciał, tworząc elastyczne ciała bezpośrednio z modułem Adams/Auto Flex lub łącząc oprogramowanie ANSYS z ADAMS w celu budowy elastycznych komponentów. Trzecia metoda jest wybierana w tym badaniu, ponieważ może lepiej odzwierciedlać faktyczny ruch elastycznych ciał. ANSYS służy do modelowania elastycznego komponentu, przeprowadzenia analizy modalnej i generowania pliku neutralnego w trybie, który zawiera różne parametry i informacje o elastycznym elemencie.

Aby zademonstrować analizę, jako obiekt badawczy stosuje się mechanizm równoległy 3-RRT. Analiza modalna jest przeprowadzana na łańcuchach rozgałęzienia mechanizmu za pomocą ANSYS, a wyniki są przekształcane w elastyczne elementy w Adams. Mechanizm składa się z stałej platformy, trzech łańcuchów rozgałęzienia i ruchomej platformy. Każdy łańcuch oddziału składa się z prętów, obrotowych zawiasów i poruszających się par. Rozważana jest elastyczność prętów, podczas gdy inne elementy są traktowane jako sztywne ciała. Pary jazdy są ustawione jako część jazdy, a mechanizm jest symulowany przy niskiej i dużej prędkości.

Analiza ujawnia, że ​​luki w zawiasach mają znaczący wpływ na prędkość i siłę kontaktową sztywnych mechanizmów, a elastyczność wpływa przede wszystkim na prędkość i przyspieszenie mechanizmu. Im większa szczelina zawiasów, tym większa amplituda prędkości i zmian przyspieszenia. Prędkość jazdy wpływa również na dynamiczną wydajność mechanizmu, przy czym wyższe prędkości powodują większe zmiany i mniejszą stabilność. Jednak niezależnie od czynników wpływających siła kontaktowa, prędkość i przyspieszenie stopniowo osiągają stan ustalony po poddaniu się zmian amplitudy.

Podsumowując, dynamika równoległych mechanizmów z lukami zawiasowymi i elastycznością są kluczowymi względami w projektowaniu i produkcji. Należy wziąć pod uwagę elastyczność dużych komponentów ugięcia, a prześwitu zawiasu nie można zignorować, szczególnie w przypadku mechanizmów działających przy dużych prędkościach. Rozumiejąc i zajmując się tymi czynnikami, wydajność i wydajność układu mechanicznego można znacznie poprawić.