Дослідження та аналіз впливу гнучкості для шарніра та гнучкості компонентів на динамічну перформан1

Проблема зазору механізму, спричинена помилками виробництва та нормальним зносом під час роботи, може призвести до сильних зіткнень та наслідків між підлементами підключених компонентів. Це збільшує динамічне напруження, зношує стрижні, збільшує еластичну деформацію, породжує шум та вібрацію та знижує загальну ефективність механічної системи. Багато дослідників вивчали динаміку паралельних механізмів з шарнірними розривами та гнучкістю, але ще потрібен поглиблений аналіз.

Наприклад, Bauchau та ін. запропонував типовий метод шарнірного шарніра для опису гнучких систем мульти-тіла за допомогою кінематики. Чжао та ін. Обговорював вплив розміру шарнір на динамічну ефективність роботів Space Series. Chen Jiangyi та ін. проаналізував динаміку паралельних механізмів з шарнірними розривами. Какізакі та ін. вивчав динаміку космічних механізмів за допомогою шарнірів, враховуючи гнучкість стрижня. Він Байян та ін. Запропонована та встановила динамічну модель жорсткого гнучкого маніпулятора у випадку зазорів шарнірів. Ці дослідження дають цінну інформацію про динаміку паралельних механізмів з шарнірними прогалинами та гнучкістю.

Для вирішення питання очищення механізму встановлюється динамічна модель механізму з шарнірним розривом. Оскільки петлі з прогалинами зіткнуться під час руху, а металеві деталі мають еластичні та демпфірні характеристики, використовується нелінійна модель контактної сили демпфування пружини та модифікована модель тертя кулонів. Нелінійна модель контактної сили пружини розраховує контактну силу між шарніром і рукавом на основі герційської контактної моделі та враховує втрату енергії, спричинену демпфіруванням. Модифікована модель тертя Кулоба точно описує тертя від статичного тертя до динамічного тертя, враховуючи фрикцію кулонів, статичне тертя та в'язке тертя.

Аналізуючи динамічні характеристики механізмів з шарнірними розривами, необхідно враховувати гнучкість компонентів. У програмному забезпеченні Adams гнучкі компоненти можуть бути побудовані за допомогою трьох методів: дискретизацію гнучкого тіла в декілька жорстких тіл, створюючи гнучкі тіла безпосередньо з модулем Adams/Auto Flex або поєднання програмного забезпечення ANSYS з ADAMS для побудови гнучких компонентів. Третій метод вибирається в цьому дослідженні, оскільки він може краще відображати фактичний рух гнучких тіл. ANSYS використовується для моделювання гнучкого компонента, проведення модального аналізу та створення режиму нейтрального файлу, який включає різні параметри та інформацію про гнучкий член.

Для демонстрації аналізу в якості об'єкта дослідження використовується 3-RRRT-паралельний механізм. Модальний аналіз проводиться на ланцюгах гілки механізму за допомогою ANSYS, а результати перетворюються на гнучкі члени в Адамсі. Механізм складається з фіксованої платформи, трьох ланцюгів гілки та рухомої платформи. Кожен гілковий ланцюг складається з стрижнів, обертових петель та рухомі пар. Гнучкість стрижнів розглядається, а інші компоненти розглядаються як жорсткі тіла. Пари водіння встановлюються як рушійна частина, а механізм моделюється на низьких та високих швидкостях.

Аналіз показує, що прогалини шарнірів мають значний вплив на швидкість та контактну силу жорстких механізмів, тоді як гнучкість в першу чергу впливає на швидкість та прискорення механізму. Чим більший розрив для шарніра, тим більша амплітуда швидкості та зміни прискорення. Швидкість руху також впливає на динамічну продуктивність механізму, при цьому більш високі швидкості призводять до більших змін та меншої стабільності. Однак, незалежно від впливів, що впливають, контактна сила, швидкість та прискорення поступово досягають постійного стану після зміни амплітуди.

На закінчення, динаміка паралельних механізмів з шарнірними зазорами та гнучкістю є вирішальними міркуваннями в проектуванні та виробництві. Необхідно враховувати гнучкість великих компонентів відхилення, а зазор шарніра не можна ігнорувати, особливо для механізмів, які працюють на великих швидкостях. Розуміючи та вирішуючи ці фактори, продуктивність та ефективність механічної системи можуть бути значно покращені.