Raziskovanje in analiziranje vpliva vrzeli tečajev in fleksibilnosti komponent na dinamično izvajanje1

Problem čiščenja mehanizma, ki ga povzročajo napake v proizvodnji in normalna obraba med delovanjem, lahko privede do hudih trkov in udarcev med pod-elementi povezanih komponent. To poveča dinamični stres, obrabi palice, poveča elastično deformacijo, ustvarja hrup in vibracije ter zmanjšuje celotno učinkovitost mehanskega sistema. Številni raziskovalci so preučevali dinamiko vzporednih mehanizmov z vrzeli in prožnostjo, vendar je še vedno potrebna poglobljena analiza.

Na primer, Bauchau in sod. je predlagal tipično metodo tečaja odmika za opis prilagodljivih sistemov z več telesi z uporabo kinematike. Zhao et al. razpravljali o vplivu velikosti vrzeli na tečaju na dinamično delovanje robotov Space Series. Chen Jiangyi in sod. analizirali dinamiko vzporednih mehanizmov z vrzeli tečajev. Kakizaki in sod. preučeval dinamiko vesoljskih mehanizmov z vrzeli tečajev, glede na prožnost palice. On Baiyan et al. predlagal in vzpostavil dinamični model togo-fleksibilnega manipulatorja v primeru vrzeli tečajev. Te študije ponujajo dragocen vpogled v dinamiko vzporednih mehanizmov z vrzeli tečajev in prožnostjo.

Za reševanje vprašanja čiščenja mehanizma se vzpostavi dinamični model mehanizma z vrzeli tečaja. Ker se bodo tečaji z vrzeli med gibanjem trkali, kovinski deli pa imajo elastične in duševne značilnosti, se uporablja nelinearni model kontaktne sile za dušenje in spremenjen model trenja Coulomb. Model nelinearnega vzmetnega dušenja kontaktne sile izračuna kontaktno silo med tečajem in rokavom na podlagi hertzijskega kontaktnega modela in upošteva izgubo energije, ki jo povzroča dušenje. Spremenjeni model trenja Coulomb natančno opisuje trenje od statičnega trenja do dinamičnega trenja, če upoštevamo trenje Coulomba, statično trenje in viskozno trenje.

Pri analizi dinamičnih značilnosti mehanizmov z vrzeli tečajev je treba upoštevati prožnost komponent. V programski opremi Adams lahko prilagodljive komponente zgradimo s tremi metodami: diskretno prožno telo v več togih teles, ustvarjanje fleksibilnih teles neposredno z modulom Adams/Auto Flex ali kombiniranje programske opreme ANSYS z Adams za izdelavo prilagodljivih komponent. Tretja metoda je izbrana v tej raziskavi, ker lahko bolje odraža dejansko gibanje prožnih teles. ANSYS se uporablja za modeliranje prilagodljive komponente, izvajanje modalne analize in ustvarjanje datoteke, nevtralne načina, ki vključuje različne parametre in informacije o prilagodljivem članu.

Za prikaz analize se kot raziskovalni objekt uporablja 3-rrrt vzporedni mehanizem. Modalna analiza se izvaja v vejah verig mehanizma z uporabo ANSYS, rezultati pa se v Adamsu pretvorijo v fleksibilne člane. Mehanizem je sestavljen iz fiksne platforme, treh vej in premikajoče se platforme. Vsaka veja je sestavljena iz palic, vrtljivih tečajev in gibljivih parov. Upošteva se prilagodljivost palic, druge komponente pa se obravnavajo kot toge telesa. Gonilni pari so postavljeni kot gonilni del, mehanizem pa je simuliran pri nizkih in visokih hitrostih.

Analiza razkriva, da vrzeli tečajev pomembno vplivajo na hitrost in kontaktno silo togih mehanizmov, medtem ko fleksibilnost v glavnem vpliva na hitrost in pospeševanje mehanizma. Večja kot je vrzel tečaja, večja je amplituda hitrosti in pospeševanja. Hitrost vožnje vpliva tudi na dinamično delovanje mehanizma, pri čemer večje hitrosti povzročijo večje spremembe in manj stabilnosti. Vendar ne glede na vplivne dejavnike kontaktna sila, hitrost in pospešek postopoma dosežejo stacionarno stanje po spreminjanju amplitude.

Za zaključek je dinamika vzporednih mehanizmov z vrzeli tečajev in prilagodljivostjo ključni vidiki pri oblikovanju in proizvodnji. Upoštevati je treba prilagodljivost velikih komponent odklona, ​​očistke tečajev pa ni mogoče prezreti, zlasti za mehanizme, ki delujejo pri visoki hitrosti. Z razumevanjem in reševanjem teh dejavnikov je mogoče uspešnost in učinkovitost mehanskega sistema znatno izboljšati.