Изучение и анализ влияния гибкости разрыва и компонентов на динамическую эксплуатацию1

Проблема очистки механизма, вызванная производственными ошибками и нормальным износом во время работы, может привести к серьезным столкновениям и воздействию между подэлементами подключенных компонентов. Это увеличивает динамическое напряжение, изнашивает стержни, увеличивает упругую деформацию, генерирует шум и вибрацию и снижает общую эффективность механической системы. Многие исследователи изучали динамику параллельных механизмов с промежутками шарниров и гибкостью, но дополнительный анализ все еще необходим.

Например, Bauchau et al. предложил типичный метод клиренса для описания гибких систем нескольких тел с использованием кинематики. Zhao et al. Обсудил влияние размера шарнирного разрыва на динамическую производительность роботов космических серий. Chen Jiangyi et al. Проанализировал динамику параллельных механизмов с помощью промежутков шарниров. Kakizaki et al. изучал динамику космических механизмов с помощью промежутков шарниров, учитывая гибкость стержня. Он Baiyan et al. предложил и установил динамическую модель жесткого гибкого манипулятора в случае промежутков шарниров. Эти исследования дают ценную информацию о динамике параллельных механизмов с пробелами и гибкостью.

Чтобы решить проблему клиренса механизма, устанавливается динамическая модель механизма с разрывом шарнира. Поскольку петли с зазорами будут столкнуться во время движения, а металлические детали имеют эластичные и демпфирующие характеристики, используется нелинейная модель силового контакта с демпфированием пружины и модифицированная модель кулоновского трения. Модель силы нелинейного демпфирования пружины вычисляет силу контакта между шарнирным штифтом и рукавом на основе модели контакта Герцзиана, и учитывает потерю энергии, вызванную демпфированием. Модифицированная модель кулоновского трения точно описывает трение от статического трения до динамического трения, учитывая кулоновское трение, статическое трение и вязкое трение.

При анализе динамических характеристик механизмов с помощью промежутков шарниров необходимо учитывать гибкость компонентов. В программном обеспечении Adams гибкие компоненты могут быть построены с использованием трех методов: дискретизация гибкого тела в несколько жестких тел, создавая гибкие тела непосредственно с модулем Adams/Auto Flex или объединение программного обеспечения ANSYS с Adams для создания гибких компонентов. Третий метод выбран в этом исследовании, потому что он может лучше отражать фактическое движение гибких тел. ANSYS используется для моделирования гибкого компонента, выполнения модального анализа и генерирования нейтрального файла, который включает в себя различные параметры и информацию о гибком элементе.

Чтобы продемонстрировать анализ, в качестве объекта исследования используется параллельный механизм 3 RRRT. Модальный анализ проводится на цепочках ветвей механизма с использованием ANSYS, и результаты преобразуются в гибкие члены в Адамсе. Механизм состоит из фиксированной платформы, трех филиалов и движущейся платформы. Каждая цепь ветви состоит из стержней, вращающихся петлей и движущихся пар. Гибкость стержней рассматривается, в то время как другие компоненты рассматриваются как жесткие тела. Парки вождения устанавливаются в качестве вождения, а механизм моделируется на низких и высоких скоростях.

Анализ показывает, что промежутки шарниров оказывают значительное влияние на скорость и контактную силу жестких механизмов, в то время как гибкость в первую очередь влияет на скорость и ускорение механизма. Чем больше разрыв шарнира, тем выше амплитуда скорости и изменений ускорения. Скорость движения также влияет на динамические характеристики механизма, причем более высокие скорости приводят к большим изменениям и меньшей стабильности. Однако, независимо от влиятельных факторов, контактная сила, скорость и ускорение постепенно достигают устойчивого состояния после изменений амплитуды.

В заключение, динамика параллельных механизмов с промежутками шарниров и гибкостью является важным соображением в области проектирования и производства. Гибкость больших компонентов отклонения должна быть принята во внимание, и зазор нельзя игнорировать, особенно для механизмов, которые работают на высоких скоростях. Понимая и учитывая эти факторы, производительность и эффективность механической системы могут быть значительно улучшены.