Explorando e analisando a influência do espaço da dobradiça e da flexibilidade dos componentes no desempenho dinâmico1

O problema da depuração do mecanismo, causado por erros de fabricação e desgaste normal durante a operação, pode levar a colisões graves e impactos entre os subelementos dos componentes conectados. Isso aumenta o estresse dinâmico, desgasta hastes, aumenta a deformação elástica, gera ruído e vibração e reduz a eficiência geral do sistema mecânico. Muitos pesquisadores estudaram a dinâmica de mecanismos paralelos com lacunas de dobradiças e flexibilidade, mas ainda é necessária uma análise aprofundada.

Por exemplo, Bauuchau et al. propuseram um método típico de dobradiça de folga para descrever sistemas multifuncionais flexíveis usando cinemática. Zhao et al. Discutiu a influência do tamanho do espaço da dobradiça no desempenho dinâmico dos robôs da série espacial. Chen Jiangyi et al. analisou a dinâmica de mecanismos paralelos com lacunas de dobradiça. Kakizaki et al. estudou a dinâmica dos mecanismos espaciais com lacunas de dobradiça, considerando a flexibilidade da haste. Ele Baiyan et al. proposto e estabeleceu o modelo dinâmico do manipulador rígido flexível no caso de lacunas de dobradiça. Esses estudos fornecem informações valiosas sobre a dinâmica de mecanismos paralelos com lacunas de dobradiça e flexibilidade.

Para abordar a questão da depuração do mecanismo, é estabelecido um modelo dinâmico do mecanismo com lacuna de dobradiça. Como as dobradiças com lacunas colidirão durante as peças de movimento e metal têm características elásticas e de amortecimento, é usado um modelo de força de contato de amortecimento da mola não linear e um modelo de atrito de Coulomb modificado. O modelo de força de contato de amortecimento da mola não linear calcula a força de contato entre o pino da dobradiça e a manga com base no modelo de contato hertziano e considera a perda de energia causada pelo amortecimento. O modelo de atrito de Coulomb modificado descreve com precisão o atrito do atrito estático ao atrito dinâmico, considerando o atrito de Coulomb, atrito estático e atrito viscoso.

Ao analisar as características dinâmicas dos mecanismos com lacunas de dobradiça, é necessário considerar a flexibilidade dos componentes. No software Adams, componentes flexíveis podem ser construídos usando três métodos: discretizar o corpo flexível em vários corpos rígidos, criando corpos flexíveis diretamente com o módulo Adams/Auto Flex ou combinando software ANSYS com Adams para criar componentes flexíveis. O terceiro método é escolhido neste estudo porque pode refletir melhor o movimento real de corpos flexíveis. O ANSYS é usado para modelar o componente flexível, executar análises modais e gerar um arquivo neutro em modo de modo que inclui vários parâmetros e informações sobre o membro flexível.

Para demonstrar a análise, um mecanismo paralelo de 3-RRRT é usado como objeto de pesquisa. A análise modal é realizada nas cadeias de ramificação do mecanismo usando ANSYS, e os resultados são convertidos em membros flexíveis em Adams. O mecanismo consiste em uma plataforma fixa, três cadeias de filiais e uma plataforma em movimento. Cada corrente de ramificação é composta de hastes, dobradiças rotativas e pares em movimento. A flexibilidade das hastes é considerada, enquanto outros componentes são tratados como corpos rígidos. Os pares de acionamento são definidos como a peça de direção e o mecanismo é simulado em velocidades baixas e altas.

A análise revela que as lacunas da dobradiça têm uma influência significativa na velocidade e força de contato dos mecanismos rígidos, enquanto a flexibilidade afeta principalmente a velocidade e a aceleração do mecanismo. Quanto maior o espaço da dobradiça, maior a amplitude da velocidade e da aceleração muda. A velocidade de direção também afeta o desempenho dinâmico do mecanismo, com velocidades mais altas, resultando em alterações maiores e menos estabilidade. No entanto, independentemente dos fatores de influência, a força de contato, a velocidade e a aceleração atingem gradualmente um estado estacionário depois de sofrer mudanças de amplitude.

Em conclusão, a dinâmica de mecanismos paralelos com lacunas de dobradiça e flexibilidade são considerações cruciais no projeto e na fabricação. A flexibilidade dos grandes componentes de deflexão deve ser levada em consideração e a folga da dobradiça não pode ser ignorada, especialmente para mecanismos que operam em alta velocidade. Ao entender e abordar esses fatores, o desempenho e a eficiência do sistema mecânico podem ser significativamente melhorados.