Utforska och analysera påverkan av gångjärnsgap och komponentflexibilitet på den dynamiska prestationen1

Problemet med mekanismavstånd, orsakat av tillverkningsfel och normalt slitage under drift, kan leda till allvarliga kollisioner och effekter mellan underelementen i anslutna komponenter. Detta ökar dynamisk stress, sliter ner stavar, ökar elastisk deformation, genererar brus och vibrationer och minskar den totala mekaniska systemeffektiviteten. Många forskare har studerat dynamiken i parallella mekanismer med gångjärnsgap och flexibilitet, men ytterligare djupgående analys behövs fortfarande.

Till exempel Bauchau et al. föreslog en typisk metod för clearance gångjärn för att beskriva flexibla multikroppssystem med kinematik. Zhao et al. Diskuterade påverkan av gångjärnsgapstorlek på den dynamiska prestandan hos rymdserier -robotar. Chen Jiangyi et al. analyserade dynamiken i parallella mekanismer med gångjärnsgap. Kakizaki et al. studerade dynamiken i rymdmekanismer med gångjärnsgap med tanke på stavens flexibilitet. Han Baiyan et al. Föreslagen och etablerade den dynamiska modellen för den styva flexibla manipulatorn i fallet med gångjärnsgap. Dessa studier ger värdefull insikt i dynamiken i parallella mekanismer med gångjärnsgap och flexibilitet.

För att ta itu med frågan om mekanismens clearance upprättas en dynamisk modell av mekanismen med gångjärnsgap. Eftersom gångjärn med luckor kommer att kollidera under rörelse och metalldelar har elastiska och dämpande egenskaper, används en olinjär fjäderdämpande kontaktkraftsmodell och en modifierad Coulomb -friktionsmodell. Den olinjära vårdämpningskontaktmodellen beräknar kontaktkraften mellan gångjärnsstiftet och ärmen baserat på Hertzian -kontaktmodellen och beaktar energiförlust orsakad av dämpning. Den modifierade Coulomb -friktionsmodellen beskriver exakt friktion från statisk friktion till dynamisk friktion, med tanke på Coulomb -friktion, statisk friktion och viskös friktion.

Vid analys av de dynamiska egenskaperna hos mekanismer med gångjärnsgap är det nödvändigt att överväga komponenternas flexibilitet. I Adams -programvara kan flexibla komponenter konstrueras med hjälp av tre metoder: diskretisera den flexibla kroppen i flera styva kroppar, skapa flexibla kroppar direkt med Adams/Auto Flex -modulen eller kombinera ANSYS -programvara med Adams för att bygga flexibla komponenter. Den tredje metoden väljs i denna studie eftersom den bättre kan återspegla den faktiska rörelsen för flexibla kroppar. ANSYS används för att modellera den flexibla komponenten, utföra modal analys och generera en läge-neutral fil som innehåller olika parametrar och information om det flexibla medlemmen.

För att demonstrera analysen används en 3-RRRT-parallellmekanism som forskningsobjekt. Modal analys utförs på grenkedjorna för mekanismen med ANSYS, och resultaten omvandlas till flexibla medlemmar i Adams. Mekanismen består av en fast plattform, tre grenkedjor och en rörlig plattform. Varje grenkedja består av stavar, roterande gångjärn och rörliga par. Rodens flexibilitet beaktas, medan andra komponenter behandlas som styva kroppar. De drivande paren ställs in som den drivande delen och mekanismen simuleras med låga och höga hastigheter.

Analysen avslöjar att gångjärnsgap har ett betydande inflytande på hastigheten och kontaktkraften för styva mekanismer, medan flexibilitet främst påverkar mekanismens hastighet och acceleration. Ju större gångjärnsgapet är, desto större är amplituden för hastighet och acceleration. Körhastighet påverkar också mekanismens dynamiska prestanda, med högre hastigheter vilket resulterar i större förändringar och mindre stabilitet. Oavsett påverkande faktorer når emellertid kontaktkraften, hastigheten och accelerationen gradvis ett stabilt tillstånd efter att ha genomgått amplitudförändringar.

Sammanfattningsvis är dynamiken i parallella mekanismer med gångjärnsgap och flexibilitet avgörande överväganden inom design och tillverkning. Flexibiliteten hos stora avböjningskomponenter måste beaktas, och gångjärnsavstånd kan inte ignoreras, särskilt för mekanismer som fungerar med höga hastigheter. Genom att förstå och ta itu med dessa faktorer kan prestandan och effektiviteten i det mekaniska systemet förbättras avsevärt.