Khám phá và phân tích ảnh hưởng của khoảng cách bản lề và tính linh hoạt thành phần đối với hiệu suất động1

Vấn đề giải phóng mặt bằng cơ chế, gây ra bởi lỗi sản xuất và hao mòn bình thường trong quá trình hoạt động, có thể dẫn đến va chạm nghiêm trọng và tác động giữa các yếu tố phụ của các thành phần được kết nối. Điều này làm tăng ứng suất động, làm hao mòn thanh, tăng biến dạng đàn hồi, tạo ra tiếng ồn và độ rung và giảm hiệu quả hệ thống cơ học tổng thể. Nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu động lực của các cơ chế song song với khoảng cách bản lề và tính linh hoạt, nhưng vẫn cần phân tích chuyên sâu.

Ví dụ, Bauchau et al. đề xuất một phương pháp bản lề giải phóng mặt bằng điển hình để mô tả các hệ thống đa cơ thể linh hoạt bằng cách sử dụng động học. Zhao et al. đã thảo luận về ảnh hưởng của kích thước khoảng cách bản lề đối với hiệu suất động của các robot loạt không gian. Chen Jiangyi et al. Phân tích động lực của các cơ chế song song với các khoảng trống bản lề. Kakizaki et al. đã nghiên cứu động lực học của các cơ chế không gian với các khoảng trống bản lề, xem xét tính linh hoạt của thanh. Ông Baiyan et al. đề xuất và thiết lập mô hình động của bộ điều khiển linh hoạt cứng nhắc trong trường hợp khoảng cách bản lề. Những nghiên cứu này cung cấp những hiểu biết có giá trị về động lực của các cơ chế song song với khoảng cách bản lề và tính linh hoạt.

Để giải quyết vấn đề giải phóng mặt bằng cơ chế, một mô hình động của cơ chế với khoảng cách bản lề được thiết lập. Vì bản lề với các khoảng trống sẽ va chạm trong các bộ phận chuyển động và kim loại có các đặc tính đàn hồi và giảm xóc, mô hình lực tiếp xúc giảm xóc lò xo phi tuyến và mô hình ma sát Coulomb được sửa đổi được sử dụng. Mô hình lực tiếp xúc giảm xóc lò xo phi tuyến tính toán lực tiếp xúc giữa pin bản lề và tay áo dựa trên mô hình tiếp xúc Hertzian và xem xét mất năng lượng do giảm xóc. Mô hình ma sát Coulomb đã được sửa đổi mô tả chính xác ma sát từ ma sát tĩnh đến ma sát động, xem xét ma sát Coulomb, ma sát tĩnh và ma sát nhớt.

Khi phân tích các đặc tính động của các cơ chế với các khoảng trống bản lề, cần phải xem xét tính linh hoạt của các thành phần. Trong phần mềm Adams, các thành phần linh hoạt có thể được xây dựng bằng ba phương pháp: phân tách cơ thể linh hoạt vào nhiều cơ thể cứng nhắc, tạo cơ thể linh hoạt trực tiếp với mô -đun Adams/Auto Flex hoặc kết hợp phần mềm ANSYS với Adams để xây dựng các thành phần linh hoạt. Phương pháp thứ ba được chọn trong nghiên cứu này vì nó có thể phản ánh tốt hơn sự chuyển động thực tế của các cơ thể linh hoạt. ANSYS được sử dụng để mô hình hóa thành phần linh hoạt, thực hiện phân tích phương thức và tạo tệp trung tính chế độ bao gồm các tham số và thông tin khác nhau về thành viên linh hoạt.

Để chứng minh phân tích, cơ chế song song 3-RRRT được sử dụng làm đối tượng nghiên cứu. Phân tích phương thức được thực hiện trên các chuỗi nhánh của cơ chế bằng ANSYS và kết quả được chuyển đổi thành các thành viên linh hoạt trong Adams. Cơ chế bao gồm một nền tảng cố định, ba chuỗi nhánh và một nền tảng di chuyển. Mỗi chuỗi nhánh bao gồm các thanh, bản lề xoay và các cặp di chuyển. Tính linh hoạt của các thanh được xem xét, trong khi các thành phần khác được coi là cơ thể cứng nhắc. Các cặp lái xe được đặt làm phần lái xe và cơ chế được mô phỏng ở tốc độ thấp và cao.

Phân tích cho thấy các khoảng trống bản lề có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ và lực tiếp xúc của các cơ chế cứng nhắc, trong khi tính linh hoạt chủ yếu ảnh hưởng đến tốc độ và gia tốc của cơ chế. Khoảng cách bản lề càng lớn, biên độ của vận tốc và gia tốc thay đổi càng lớn. Tốc độ lái xe cũng ảnh hưởng đến hiệu suất động của cơ chế, với tốc độ cao hơn dẫn đến những thay đổi lớn hơn và kém ổn định hơn. Tuy nhiên, bất kể các yếu tố ảnh hưởng, lực tiếp xúc, vận tốc và gia tốc dần dần đạt đến trạng thái ổn định sau khi trải qua thay đổi biên độ.

Tóm lại, động lực của các cơ chế song song với khoảng cách bản lề và tính linh hoạt là những cân nhắc quan trọng trong thiết kế và sản xuất. Tính linh hoạt của các thành phần độ lệch lớn phải được tính đến và độ thanh thải bản lề không thể bị bỏ qua, đặc biệt là đối với các cơ chế hoạt động ở tốc độ cao. Bằng cách hiểu và giải quyết các yếu tố này, hiệu suất và hiệu quả của hệ thống cơ học có thể được cải thiện đáng kể.