Menteşe boşluğunun ve bileşen esnekliğinin dinamik performans üzerindeki etkisini keşfetmek ve analiz etmek1

Üretim hataları ve çalışma sırasında normal aşınma ve yıpranma nedeniyle mekanizma temizliği sorunu, bağlı bileşenlerin alt öğeleri arasındaki ciddi çarpışmalara ve etkilere yol açabilir. Bu dinamik stresi arttırır, çubukları yıpranır, elastik deformasyonu arttırır, gürültü ve titreşim üretir ve genel mekanik sistem verimliliğini azaltır. Birçok araştırmacı, menteşe boşlukları ve esnekliği ile paralel mekanizmaların dinamiklerini incelemiştir, ancak daha derinlemesine analize hala gereklidir.

Örneğin, Bauchau ve ark. kinematik kullanarak esnek çok body sistemlerini tanımlamak için tipik bir boşluk menteşe yöntemi önerdi. Zhao ve ark. menteşe boşluğu boyutunun uzay serisi robotlarının dinamik performansı üzerindeki etkisini tartıştı. Chen Jiangyi ve ark. Menteşe boşlukları olan paralel mekanizmaların dinamiklerini analiz etti. Kakizaki ve ark. çubuğun esnekliği göz önüne alındığında, menteşe boşlukları olan uzay mekanizmalarının dinamiklerini inceledi. O Baan ve ark. Menteşe boşlukları durumunda katı esnek manipülatörün dinamik modelini önerdi ve kurdu. Bu çalışmalar, menteşe boşlukları ve esneklik ile paralel mekanizmaların dinamikleri hakkında değerli bilgiler sağlar.

Mekanizma temizliği konusunu ele almak için, menteşe boşluğu olan mekanizmanın dinamik bir modeli kurulmuştur. Hareket sırasında boşluklarla menteşeler çarpışacağından ve metal parçalar elastik ve sönümleme özelliklerine sahip olduğundan, doğrusal olmayan bir yay sönümleme temas kuvveti modeli ve modifiye bir Coulomb sürtünme modeli kullanılır. Doğrusal olmayan yay sönümleme temas kuvveti modeli, Hertzian temas modeline dayanarak menteşe pimi ve manşon arasındaki temas kuvvetini hesaplar ve sönümlemenin neden olduğu enerji kaybını dikkate alır. Modifiye Coulomb Sürtünme modeli, Coulomb sürtünmesi, statik sürtünme ve viskoz sürtünme göz önüne alındığında, statik sürtünmeden dinamik sürtünmeye kadar sürtünmeyi doğru bir şekilde tanımlar.

Mekanizmaların menteşe boşluklarıyla dinamik özelliklerini analiz ederken, bileşenlerin esnekliğini dikkate almak gerekir. Adams yazılımında, esnek bileşenler üç yöntem kullanılarak oluşturulabilir: esnek gövdeyi birden fazla sert gövdeye ayırma, esnek gövdeleri doğrudan Adams/Auto Flex modülü ile oluşturma veya ANSYS yazılımını esnek bileşenler oluşturmak için Adams ile birleştirme. Üçüncü yöntem bu çalışmada seçilmiştir, çünkü esnek cisimlerin gerçek hareketini daha iyi yansıtabilir. ANSYS, esnek bileşeni modellemek, modal analiz yapmak ve esnek üye hakkında çeşitli parametreler ve bilgiler içeren mod nötr bir dosya oluşturmak için kullanılır.

Analizi göstermek için araştırma nesnesi olarak 3-RRRT paralel bir mekanizma kullanılır. Modal analiz, ANSYS kullanılarak mekanizmanın dal zincirleri üzerinde gerçekleştirilir ve sonuçlar Adams'taki esnek üyelere dönüştürülür. Mekanizma sabit bir platform, üç dal zinciri ve hareketli bir platformdan oluşur. Her dal zinciri çubuklardan, dönen menteşelerden ve hareketli çiftlerden oluşur. Çubukların esnekliği dikkate alınırken, diğer bileşenler sert cisimler olarak değerlendirilir. Sürüş çiftleri sürüş parçası olarak ayarlanır ve mekanizma düşük ve yüksek hızlarda simüle edilir.

Analiz, menteşe boşluklarının sert mekanizmaların hızı ve temas kuvveti üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu, esneklik ise öncelikle mekanizmanın hızını ve hızlanmasını etkilediğini ortaya koymaktadır. Menteşe boşluğu ne kadar büyük olursa, hız ve ivme genliği o kadar büyük olur. Sürüş hızı, mekanizmanın dinamik performansını da etkiler, daha yüksek hızlar daha büyük değişiklikler ve daha az stabilite ile sonuçlanır. Bununla birlikte, etkileyen faktörlerden bağımsız olarak, temas kuvveti, hız ve ivme, genlik değişikliklerinden sonra yavaş yavaş sabit bir duruma ulaşır.

Sonuç olarak, menteşe boşlukları ve esnekliği olan paralel mekanizmaların dinamikleri tasarım ve üretimde önemli hususlardır. Büyük sapma bileşenlerinin esnekliği dikkate alınmalı ve özellikle yüksek hızlarda çalışan mekanizmalar için menteşe temizleme göz ardı edilemez. Bu faktörleri anlayarak ve ele alarak, mekanik sistemin performansı ve verimliliği önemli ölçüde geliştirilebilir.