Xülasə: Sıfır sərtlikli çevik menteşənin fırlanma sərtliyi təxminən sıfırdır, bu, adi çevik menteşələrin sürmə momentini tələb etdiyi qüsuru aradan qaldırır və çevik tutuculara və digər sahələrə tətbiq oluna bilər. Müsbət sərtlik alt sistemi kimi təmiz torkun təsiri altında daxili və xarici halqa çevik menteşələri alaraq, tədqiqat Mənfi sərtlik mexanizmi və müsbət və mənfi sərtliyə uyğun olaraq sıfır sərtliyə malik çevik menteşə yarada bilər. Mənfi sərtliyin fırlanma mexanizmini təklif edin——Krank yay mexanizmi, onun mənfi sərtlik xüsusiyyətlərini modelləşdirmiş və təhlil etmişdir; müsbət və mənfi sərtliyi uyğunlaşdırmaqla, krank yay mexanizminin struktur parametrlərinin sıfır sərtlik keyfiyyətinə təsiri təhlil edilmişdir; özelleştirilebilir sərtlik və ölçü ilə xətti yay təklif etdi——Almaz formalı yarpaq yay simi, sərtlik modeli quruldu və sonlu elementlərin simulyasiyasının yoxlanılması həyata keçirildi; nəhayət, kompakt sıfır sərtlikli çevik menteşə nümunəsinin dizaynı, emalı və sınaqları tamamlandı. Test nəticələri göstərdi ki: təmiz fırlanma anının təsiri altında,±18°Fırlanma bucaqları diapazonunda sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin fırlanma sərtliyi orta hesabla daxili və xarici halqalı çevik menteşələrdən 93% aşağıdır. Qurulmuş sıfır sərtliyə malik çevik menteşə kompakt quruluşa və yüksək keyfiyyətli sıfır sərtliyə malikdir; təklif olunan mənfi sərtlik fırlanma mexanizmi və xətti Yay çevik mexanizmin öyrənilməsi üçün böyük istinad dəyərinə malikdir.

0 ön söz

Çevik menteşe (rulman)

[1-2]

Hərəkəti, gücü və enerjini ötürmək və ya çevirmək üçün çevik bölmənin elastik deformasiyasına əsaslanaraq, dəqiq yerləşdirmə və digər sahələrdə geniş istifadə edilmişdir. Ənənəvi sərt rulmanlarla müqayisədə, çevik menteşənin döndüyü zaman bərpa anı var. Buna görə də, sürücü bölməsi sürmək və çevik menteşənin fırlanmasını saxlamaq üçün çıxış torkunu təmin etməlidir. Sıfır sərtlik çevik menteşe

[3]

(Zero riffness flexural pivot, ZSFP) fırlanma sərtliyi təxminən sıfır olan çevik fırlanan birləşmədir. Bu tip çevik menteşə vuruş diapazonunda istənilən mövqedə qala bilər, həmçinin statik balans çevik menteşə kimi də tanınır.

[4]

, daha çox çevik tutucular kimi sahələrdə istifadə olunur.

Çevik mexanizmin modul dizayn konsepsiyasına əsaslanaraq, bütün sıfır sərtlikli çevik menteşə sistemi müsbət və mənfi sərtliyin iki alt sisteminə bölünə bilər və sıfır sərtlik sistemi müsbət və mənfi sərtliyin uyğunluğu ilə həyata keçirilə bilər.

[5]

. Onların arasında müsbət sərtlik alt sistemi adətən böyük vuruşlu çevik menteşədir, məsələn, çapraz qamışlı çevik menteşə

[6-7]

, ümumiləşdirilmiş üç çarpaz qamış çevik menteşe

[8-9]

və daxili və xarici halqalı çevik menteşələr

[10-11]

Ər. Hal-hazırda, çevik menteşələr üzərində aparılan tədqiqatlar bir çox nəticələr əldə etmişdir, buna görə də sıfır sərtliyə malik çevik menteşələrin dizaynının açarı çevik menteşələr üçün uyğun mənfi sərtlik modullarını uyğunlaşdırmaqdır[3].

Daxili və xarici halqalı çevik menteşələr (Daxili və xarici halqa əyilmə döngələri, IORFP) sərtlik, dəqiqlik və temperatur sürüşməsi baxımından əla xüsusiyyətlərə malikdir. Uyğun olan mənfi sərtlik modulu sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin tikinti metodunu təmin edir və nəhayət, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin dizaynını, nümunə işlənməsini və sınaqdan keçirilməsini tamamlayır.

1 krank yay mexanizmi

1.1 Mənfi sərtliyin tərifi

Sərtliyin ümumi tərifi K elastik elementin daşıdığı yük F ilə müvafiq deformasiya dx arasındakı dəyişmə sürətidir.

K= dF/dx (1)

Elastik elementin yük artımı müvafiq deformasiya artımının işarəsinə zidd olduqda, mənfi sərtlikdir. Fiziki cəhətdən mənfi sərtlik elastik elementin statik qeyri-sabitliyinə uyğundur

[12]

.Mənfi sərtlik mexanizmləri çevik statik tarazlıq sahəsində mühüm rol oynayır. Adətən mənfi sərtlik mexanizmləri aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir.

(1) Mexanizm müəyyən miqdarda enerji saxlayır və ya müəyyən bir deformasiyaya məruz qalır.

(2) Mexanizm kritik qeyri-sabitlik vəziyyətindədir.

(3) Mexanizm bir qədər pozulduqda və tarazlıq mövqeyini tərk etdikdə, hərəkətlə eyni istiqamətdə olan daha böyük bir qüvvə buraxa bilər.

1.2 Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin quruluş prinsipi

Sıfır sərtliyə malik çevik menteşə müsbət və mənfi sərtlik uyğunluğundan istifadə etməklə tikilə bilər və prinsip Şəkil 2-də göstərilmişdir.

(1) Şəkil 2a-da göstərildiyi kimi, təmiz fırlanma momentinin təsiri altında daxili və xarici halqanın çevik menteşələri təxminən xətti fırlanma bucağı əlaqəsinə malikdir. Xüsusilə, kəsişmə nöqtəsi qamış uzunluğunun 12,73% -də yerləşdikdə, tork-fırlanma bucağı əlaqəsi xətti olur.

[11]

, bu zaman çevik menteşənin bərpa anı Mpivot (saat əqrəbi istiqamətində) rulmanın fırlanma bucağı ilə bağlıdır.θ(saat əqrəbinin əksinə) əlaqədir

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Düsturda E - materialın elastik modulu, L - qamışın uzunluğu, I - kəsiyin ətalət momentidir.

(2) Daxili və xarici halqalı çevik menteşələrin fırlanma sərtliyi modelinə görə, mənfi sərtliyin fırlanma mexanizmi uyğunlaşdırılır və onun mənfi sərtlik xüsusiyyətləri Şəkil 2b-də göstərilmişdir.

(3) Mənfi sərtlik mexanizminin qeyri-sabitliyi nəzərə alınmaqla

[12]

, Şəkil 2c-də göstərildiyi kimi sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin sərtliyi təxminən sıfır və sıfırdan böyük olmalıdır.

1.3 Krank yay mexanizminin tərifi

Ədəbiyyata görə [4], hərəkət edən sərt gövdə ilə çevik menteşənin sabit bərk gövdəsi arasına əvvəlcədən deformasiya olunmuş yayı daxil etməklə sıfır sərtliyə malik çevik menteşə tikilə bilər. Şəkildə göstərilən daxili və xarici halqa çevik menteşə üçün. Şəkil 1, daxili halqa ilə xarici halqa arasında bir yay, yəni yay-krank mexanizmləri (SCM) təqdim olunur. Şəkil 3-də göstərilən krank sürüşmə mexanizminə istinad edərək, krank yay mexanizminin müvafiq parametrləri Şəkil 4-də göstərilmişdir. Krank-yay mexanizmi krank və yaydan ibarətdir (sərtliyi k olaraq təyin edin). ilkin bucaq yay deformasiya olunmadıqda krank AB ilə AC əsası arasında daxil edilən bucaqdır. R krank uzunluğunu, l əsas uzunluğunu ifadə edir və krank uzunluğu nisbətini r-nin l-ə nisbəti kimi təyin edir, I .e. = r/l (0<<1).

Krank-yay mexanizminin qurulması 4 parametrin müəyyən edilməsini tələb edir: əsas uzunluğu l, krank uzunluğu nisbəti , başlanğıc bucaq və yayın sərtliyi K.

Krank yay mexanizminin qüvvət altında deformasiyası Şəkil 5a-da, hazırda M

&qamma;

Hərəkət altında krank AB başlanğıc mövqeyindən hərəkət edir

Beta

AB-yə çevirin

&qamma;

, fırlanma prosesi zamanı üfüqi vəziyyətə nisbətən krankın daxil edilən bucağı

&qamma;

krank bucağı adlanır.

Keyfiyyət təhlili göstərir ki, krank AB-dən fırlanır (ilkin mövqe, M & qamma; Sıfır) - AB0 (“ölü nöqtə”yeri, M

&qamma;

sıfırdır), krank-yay mexanizmi mənfi sərtlik xüsusiyyətləri ilə deformasiyaya malikdir.

1.4 Krank yay mexanizminin fırlanma anı ilə fırlanma bucağı arasında əlaqə

Şəkildə. 5, fırlanma anı M & qamma; saat əqrəbi istiqamətində müsbətdir, krank bucağı & qamma; saat əqrəbinin əksinə müsbətdir və M an yükü aşağıda modelləşdirilmiş və təhlil edilmişdir.

&qamma;

krank bucağı ilə

&qamma;

Modelləşdirmə prosesi arasındakı əlaqə ölçülür.

Şəkil 5b-də göstərildiyi kimi, AB krank üçün fırlanma anı balans tənliyi & qamma qeyd olunur.

Formulda F & qamma; yayın bərpaedici qüvvədir, d & qamma; F & qamma; A nöqtəsinə. Fərz edək ki, yayın yerdəyişmə-yük əlaqəsi

Düsturda K yayın sərtliyidir (mütləq sabit dəyər deyil),δ
x&qamma;

yay deformasiyasının miqdarıdır (müsbətə qısaldılmış),δ
x&qamma;

=|B

Beta

C| – |B

&qamma;

C|.

Sinxron tip (3)(5), an M

&qamma;

künc ilə

&qamma;

Münasibətdir

1.5 Krank-yay mexanizminin mənfi sərtlik xüsusiyyətlərinin təhlili

Krank-yay mexanizminin mənfi sərtlik xüsusiyyətlərinin təhlilini asanlaşdırmaq üçün (M anı

&qamma;

künc ilə

&qamma;

əlaqə), yayın xətti müsbət sərtliyə malik olduğunu güman etmək olar, onda düstur (4) aşağıdakı kimi yenidən yazıla bilər.

Düsturda Kconst sıfırdan böyük sabitdir. Çevik menteşənin ölçüsü müəyyən edildikdən sonra əsasın uzunluğu l də müəyyən edilir. Buna görə də, l-nin sabit olduğunu fərz etsək, düstur (6) kimi yenidən yazıla bilər

burada Kconstl2 sıfırdan böyük sabitdir və moment əmsalı m & qamma; bir ölçüyə malikdir. Krank-yay mexanizminin mənfi sərtlik xüsusiyyətləri m fırlanma momenti əmsalı arasındakı əlaqəni təhlil etməklə əldə edilə bilər. & qamma; və fırlanma bucağı & qamma.

(9) tənliyindən Şəkil 6 ilkin bucağı = göstərirπ m arasında əlaqə & qamma; və krank uzunluğu nisbəti və fırlanma bucağı & qamma;, & isin;[0.1, 0.9],& qamma;& isin;[0, π]. Şəkil 7 m arasındakı əlaqəni göstərir & qamma; və fırlanma bucağı & qamma; üçün = 0,2 və fərqlidir. Şəkil 8 = göstərirπ Zaman, altında müxtəlif , m arasında əlaqələr & qamma; və bucaq & qamma.

Krank yay mexanizminin tərifinə görə (bölmə 1.3) və düstur (9), k və l sabit olduqda, m & qamma; Yalnız bucaqla əlaqədardır & qamma;, krank uzunluğu nisbəti və krank başlanğıc bucağı.

(1) Əgər və yalnız əgər & qamma; 0 və ya bərabərdirπ və ya m & qamma; sıfıra bərabərdir; & qamma; & isin;[0, ],m & qamma; sıfırdan böyükdür; & qamma; & isin;[π],m & qamma; sıfırdan azdır. & isin;[0, ],m & qamma; sıfırdan böyükdür; & qamma;& isin;[π],m & qamma; sıfırdan azdır.

(2) & qamma; [0, ] olduqda, fırlanma bucağı & qamma; artır, m & qamma; sıfırdan əyilmə nöqtəsinə qədər artır & qamma;0 maksimum m qiymətini alır & qamma;max və sonra tədricən azalır.

(3) Krank yay mexanizminin mənfi sərtlik xarakterik diapazonu: & qamma;& isin;[0, & qamma;0], bu zaman & qamma; artır (saat əqrəbinin əksinə) və fırlanma anı M & qamma; artır (saat yönünde). Bükülmə nöqtəsi bucağı & qamma;0 - krank-yay mexanizmi üçün xarakterik olan mənfi sərtliyin maksimum fırlanma bucağı və & qamma;0 & isin;[0, ];m & qamma;max maksimum mənfi moment əmsalıdır. Verilmiş və , (9) tənliyinin törəməsi gəlir & qamma;0

(4) başlanğıc bucaq nə qədər böyükdür, & qamma; böyük 0, m

&qamma;maks

daha böyük.

(5) uzunluq nisbəti nə qədər böyükdürsə, & qamma; kiçik 0, m

&qamma;maks

daha böyük.

Xüsusilə, =πKrank yay mexanizminin mənfi sərtlik xüsusiyyətləri ən yaxşısıdır (mənfi sərtlik bucağı diapazonu böyükdür və təmin edilə bilən fırlanma momenti böyükdür). =πEyni zamanda, müxtəlif şərtlərdə, maksimum fırlanma bucağı & krank yay mexanizmi üçün xarakterik olan mənfi sərtliyin qamması; 0 və maksimum mənfi tork əmsalı m & qamma; Maks cədvəl 1-də verilmişdir.

Cədvəl 1 İlkin bucaqπ Maksimum mənfi sərtlik bucağı & qamma;0 və müxtəlif krank uzunluğu nisbətləri altında maksimum moment əmsalı m

&qamma;maks

parametr

dəyər

krank uzunluğu nisbəti

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Maksimum dönmə bucağı & qamma;

0
/rad

0.98

0.91

0.84

0.76

0.68

Maksimum moment əmsalı m

&qamma;maks

0.013

0.055

0.13

0.23

0.37

2 Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin qurulması

2.1-in müsbət və mənfi sərtliyinin uyğunluğu Şəkil 9-da göstərilmişdir, paralel krank yay mexanizmlərinin n(n 2) qrupları çevrə ətrafında bərabər paylanaraq, daxili və xarici halqanın çevik menteşələri ilə uyğunlaşdırılmış mənfi sərtlik mexanizmini meydana gətirir.

Müsbət sərtlik alt sistemi kimi daxili və xarici halqalı çevik menteşələrdən istifadə edərək, sıfır sərtliyə malik çevik menteşə qurun. Sıfır sərtliyə nail olmaq üçün müsbət və mənfi sərtliyi uyğunlaşdırın

eyni vaxtda (2), (3), (6), (11) və & qamma;=θ, yük F & yayın qamması əldə edilə bilər; və yerdəyişməδX əlaqəsi & qamma; edir

Bölmə 1.5-ə əsasən, krank yay mexanizminin mənfi sərtlik bucağı diapazonu: & qamma;& isin;[0, & qamma;0] və & qamma;0 & isin;[0, ], sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin vuruşu ondan az olmalıdır & qamma;0, mən .e. yay həmişə deformasiya vəziyyətindədir (δx&qamma;≠0). Daxili və xarici halqalı çevik menteşələrin fırlanma diapazonu±0,35 rad(±20°), triqonometrik funksiyaları sadələşdirin sin & qamma; və cos & qamma; göstərildiyi kimi

Sadələşdirmədən sonra yayın yük-dəyişmə əlaqəsi

2.2 Müsbət və mənfi sərtliyin uyğunlaşdırılması modelinin səhv təhlili

(13) tənliyinin sadələşdirilmiş işlənməsi nəticəsində yaranan xətanı qiymətləndirin. Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin faktiki emal parametrlərinə görə (Bölmə 4.2):n = 3,l = 40mm, =π, = 0.2,E = 73 GPa; Daxili və xarici çevik menteşə qamışının ölçüləri L = 46mm, T = 0.3mm, W = 9.4mm; Müqayisə düsturları (12) və (14) müvafiq olaraq Şəkil 10a və 10b-də göstərildiyi kimi yük yerdəyişmə əlaqəsini və ön və arxa yayların nisbi xətasını sadələşdirir.

Şəkil 10-da göstərildiyi kimi, & qamma; 0,35 rad-dan azdır (20°), yükün yerdəyişmə əyrisinə sadələşdirilmiş emal nəticəsində yaranan nisbi xəta 2,0%-dən çox deyil və düstur

(13)-ün sadələşdirilmiş müalicəsi sıfır sərtliyə malik çevik menteşələrin qurulması üçün istifadə edilə bilər.

2.3 Yayın sərtlik xüsusiyyətləri

Yayın sərtliyini K qəbul etsək, eyni vaxtda (3), (6), (14)

Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin faktiki emal parametrlərinə görə (Bölmə 4.2), yayın sərtliyinin K bucağı ilə dəyişmə əyrisi & qamma; Şəkil 11-də göstərilmişdir. Xüsusilə, nə vaxt & qamma;= 0, K minimum qiyməti alır.

Dizayn və emal rahatlığı üçün yay xətti müsbət sərtlik yayı qəbul edir və sərtlik Kconst-dur. Bütün vuruşda, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin ümumi sərtliyi sıfırdan böyük və ya sıfıra bərabərdirsə, Kconst minimum K dəyərini almalıdır.

Tənlik (16) sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin qurulması zamanı xətti müsbət sərtlik yayının sərtlik qiymətidir. 2.4 Sıfır sərtlik keyfiyyətinin təhlili Sıfır sərtlikdə qurulmuş çevik menteşənin yüklə yerdəyişmə əlaqəsi

Eyni vaxtda düstur (2), (8), (16) əldə edilə bilər

Sıfır sərtliyin keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün mənfi sərtlik modulunun əlavə edilməsindən əvvəl və sonra çevik menteşə sərtliyinin azalma diapazonu sıfır sərtlik keyfiyyət əmsalı kimi müəyyən edilir.ηη 100%-ə nə qədər yaxın olarsa, sıfır sərtliyin keyfiyyəti bir o qədər yüksək olar. Şəkil 12 1-dirη Krank uzunluğu nisbəti və ilkin bucaq ilə əlaqə η Paralel krank-yay mexanizmlərinin n sayından və əsasın uzunluğu l-dən asılı deyil, ancaq krank uzunluğu nisbəti, fırlanma bucağı ilə bağlıdır. & qamma; və ilkin bucaq.

(1) İlkin bucaq artır və sıfır sərtlik keyfiyyəti yaxşılaşır.

(2) Uzunluq nisbəti artır və sıfır sərtlik keyfiyyəti azalır.

(3) Bucaq & qamma; artır, sıfır sərtlik keyfiyyəti azalır.

Sıfır sərtlikli çevik menteşənin sıfır sərtlik keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün ilkin bucaq daha böyük dəyər almalıdır; krank uzunluğu nisbəti mümkün qədər kiçik olmalıdır. Eyni zamanda, Bölmə 1.5-dəki təhlil nəticələrinə görə, çox kiçik olarsa, krank-yay mexanizminin mənfi sərtliyi təmin etmək qabiliyyəti zəif olacaqdır. Sıfır sərtlikli çevik menteşənin sıfır sərtlik keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün ilkin bucaq =π, krank uzunluğu nisbəti = 0.2, yəni bölmə 4.2 sıfır sərtlik çevik menteşenin faktiki emal parametrləri.

Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin (Bölmə 4.2) faktiki emal parametrlərinə əsasən, daxili və xarici halqanın çevik menteşələri ilə sıfır sərtliyə malik çevik menteşə arasında fırlanma anı-bucaq əlaqəsi Şəkil 13-də göstərilmişdir; sərtliyin azalması sıfır sərtlik keyfiyyət əmsalıdırηKünclə əlaqə & qamma; Şəkil 14-də göstərilmişdir. Şəkil 14 ilə: 0,35 rad (20°) fırlanma diapazonu, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin sərtliyi orta hesabla 97% azalır; 0,26 rad(15°) künclər, 95% azaldılır.

3 Xətti müsbət sərtlik yayının dizaynı

Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin qurulması adətən çevik menteşənin ölçüsü və sərtliyi müəyyən edildikdən sonra olur və sonra krank yay mexanizmində yayın sərtliyi tərsinə çevrilir, buna görə yayın sərtliyi və ölçüsü tələbləri nisbətən sərtdir. Bundan əlavə, ilkin bucaq =π, Şəkil 5a-dan, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin fırlanması zamanı yay həmişə sıxılmış vəziyyətdədir, yəni“Sıxılma yayı”.

Ənənəvi sıxılma yaylarının sərtliyini və ölçüsünü dəqiq tənzimləmək çətindir və tətbiqlərdə tez-tez bələdçi mexanizm tələb olunur. Buna görə də, sərtliyi və ölçüsü fərdiləşdirilə bilən bir yay təklif olunur——Almaz formalı yarpaq yay simi. Almaz formalı yarpaq yay simi (Şəkil 15) sıra ilə bağlanmış çoxlu almaz formalı yarpaq yaylarından ibarətdir. Sərbəst struktur dizaynı və yüksək dərəcədə fərdiləşdirmə xüsusiyyətlərinə malikdir. Onun emal texnologiyası çevik menteşələrin texnologiyasına uyğundur və hər ikisi dəqiq məftil kəsmə yolu ilə işlənir.

3.1 Almaz formalı yarpaq yay siminin yük yerdəyişmə modeli

Rombşəkilli yarpaq yayın simmetriyasına görə Şəkil 16-da göstərildiyi kimi yalnız bir yarpaq yayın gərginlik analizinə məruz qalmalıdır. α qamış və üfüqi arasındakı bucaq, qamışın uzunluğu, eni və qalınlığı müvafiq olaraq Ld, Wd, Td-dir, f - romb yarpaq yayındakı ölçülü vahid yük,δy rombvari yarpaq yayının y istiqamətində deformasiyası, fy qüvvəsi və moment m tək qamışın ucundakı ekvivalent yüklər, fv və fw wov koordinat sistemində fy-nin komponent qüvvələridir.

AWTAR-ın[13] şüa deformasiya nəzəriyyəsinə görə, tək qamışın ölçüdə vahid yük-dəyişmə əlaqəsi

Qamış üzərində sərt cismin məhdudlaşdırıcı əlaqəsinə görə, deformasiyadan əvvəl və sonra qamışın son bucağı sıfırdır, yəni.θ = 0. Sinxron (20)(22)

Tənlik (23) rombvari yarpaq yayının yük yerdəyişmə ölçülü birləşmə modelidir. n2 rombvari yarpaq yayları sıra ilə bağlanır və onun yükdəyişmə modelidir

Formuladan (24), nə vaxtαd kiçik olduqda, almaz formalı yarpaq yay siminin sərtliyi tipik ölçülər və tipik yüklər altında təxminən xətti olur.

3.2 Modelin sonlu elementlərin simulyasiyasının yoxlanılması

Almaz formalı yarpaq yayının yük yerdəyişmə modelinin sonlu elementlərin simulyasiyasının yoxlanılması həyata keçirilir. ANSYS Mechanical APDL 15.0 istifadə edərək, simulyasiya parametrləri Cədvəl 2-də göstərilib və almaz formalı yarpaq yayına 8 N təzyiq tətbiq edilir.

Cədvəl 2 Rombvari yarpaq yay siminin sonlu elementlərin simulyasiya parametrləri

parametr

dəyər

Maddiya

AL7075-T6

Qamış uzunluğu L

Meyl

/mm

18

Qamış eni W

Meyl

/mm

10

Qamış Qalınlığı T

Meyl

/mm

0.25

qamış meyl bucağıα/°
10/20/30/40

Elastik modul E/GPa

73

Model nəticələri ilə romb yarpağı yayın yükü-yer dəyişdirmə əlaqəsinin simulyasiya nəticələri arasında müqayisə Şəkil 1-də göstərilmişdir. 17 (ölçüləşdirmə). Müxtəlif meyl bucaqları olan dörd romb yarpaqlı yaylar üçün model və sonlu elementlərin simulyasiya nəticələri arasında nisbi xəta 1,5%-dən çox deyil. Modelin (24) etibarlılığı və düzgünlüyü yoxlanılmışdır.

4 Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin dizaynı və sınağı

4.1 Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin parametr dizaynı

Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin layihələndirilməsi üçün əvvəlcə xidmət şərtlərinə uyğun olaraq çevik menteşənin dizayn parametrləri müəyyən edilməli, sonra isə krank yay mexanizminin müvafiq parametrləri tərs hesablanmalıdır.

4.1.1 Çevik menteşələrin parametrləri

Daxili və xarici halqalı çevik menteşələrin kəsişmə nöqtəsi qamış uzunluğunun 12,73% -də yerləşir və onun parametrləri Cədvəl 3-də göstərilmişdir. (2) tənliyini əvəz edərək, daxili və xarici halqalı çevik menteşələrin fırlanma anı-fırlanma bucağı əlaqəsi

Cədvəl 3 Daxili və xarici halqalı çevik menteşələrin struktur parametrləri və material xüsusiyyətləri

parametr

dəyər

Maddiya

AL7075-T6

Qamış uzunluğu L/mm

46

Qamış eni W/mm

9.4

Qamış Qalınlığı T/mm

0.30

Elastik modul E/GPa

73

4.1.2 Mənfi sərtlik mexanizminin parametrləri

Şəkildə göstərildiyi kimi. 18, paralel olaraq krank yay mexanizmlərinin n sayını 3 olaraq alaraq, uzunluq l = 40 mm çevik menteşənin ölçüsü ilə müəyyən edilir. 2.4-cü bölmənin nəticəsinə əsasən ilkin bucaq =π, krank uzunluğu nisbəti = 0,2. (16) tənliyinə görə yayın sərtliyi (I .e. almaz yarpağı yay simli) Kconst = 558,81 N/m (26)

4.1.3 Almaz yarpaq yay siminin parametrləri

l = 40 mm, =π, = 0,2, yayın orijinal uzunluğu 48 mm, maksimum deformasiya (& qamma;= 0) 16 mm-dir. Struktur məhdudiyyətlərinə görə, tək bir romb yarpaq yayı üçün belə böyük bir deformasiya yaratmaq çətindir. Ardıcıl olaraq dörd romb yarpaq yayından istifadə etməklə (n2 = 4), tək bir romb yarpağı yayının sərtliyi

Kd=4Kconst=2235.2 N/m (27)

Mənfi sərtlik mexanizminin ölçüsünə görə (Şəkil 18), almaz formalı yarpaq yayının qamış uzunluğu, eni və qamış meyl bucağı nəzərə alınmaqla, qamış düsturundan (23) və sərtlik düsturundan (27) çıxarıla bilər. almaz formalı yarpaq bulaq Qalınlığı. Romb yarpaq yaylarının struktur parametrləri Cədvəl 4-də verilmişdir.

səthi4

Xülasə, Cədvəl 3 və Cədvəl 4-də göstərildiyi kimi, krank yay mexanizmi əsasında sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin parametrləri hamısı müəyyən edilmişdir.

4.2 Sıfır sərtliyə malik çevik menteşə nümunəsinin dizaynı və emalı Çevik menteşənin işlənməsi və sınaq metodu üçün ədəbiyyata [8] baxın. Sıfır sərtliyə malik çevik menteşə mənfi sərtlik mexanizmindən və paralel olaraq daxili və xarici halqalı çevik menteşədən ibarətdir. Struktur dizaynı Şəkil 19-da göstərilmişdir.

Həm daxili, həm də xarici halqalı çevik menteşələr və almaz formalı yarpaq yay simləri dəqiq məftil kəsən dəzgahlarla işlənir. Daxili və xarici halqalı çevik menteşələr işlənir və təbəqələrə yığılır. Şəkil 20 almaz formalı yarpaq yay simlərinin üç dəstinin fiziki şəklidir və Şəkil 21 yığılmış sıfır sərtlikdir Çevik menteşə nümunəsinin fiziki şəkli.

4.3 Sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin fırlanma sərtliyinin sınaq platforması [8]-də göstərilən fırlanma sərtliyinin sınaq metoduna istinad edərək, Şəkil 22-də göstərildiyi kimi, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin fırlanma sərtliyinin sınaq platforması qurulur.

4.4 Eksperimental məlumatların işlənməsi və səhvlərin təhlili

Daxili və xarici halqalı çevik menteşələrin və sıfır sərtliyə malik çevik menteşələrin fırlanma sərtliyi sınaq platformasında sınaqdan keçirilmiş və sınaq nəticələri Şəkil 23-də göstərilmişdir. Şəkildə göstərildiyi kimi düstura (19) uyğun olaraq sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin sıfır sərtlik keyfiyyət əyrisini hesablayın və çəkin. 24.

Test nəticələri göstərir ki, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin fırlanma sərtliyi sıfıra yaxındır. Daxili və xarici halqalı çevik menteşələrlə müqayisədə, sıfır sərtliyə malik çevik menteşələr±0,31 rad(18°) sərtlik orta hesabla 93% azaldı; 0,26 rad (15°), sərtlik 90% azalır.

Şəkil 23 və 24-də göstərildiyi kimi, sıfır sərtlik keyfiyyətinin sınaq nəticələri ilə nəzəri model nəticələri arasında hələ də müəyyən boşluq mövcuddur (nisbi xəta 15%-dən azdır) və xətanın əsas səbəbləri aşağıdakılardır.

(1) Triqonometrik funksiyaların sadələşdirilməsi nəticəsində yaranan model xətası.

(2) Sürtünmə. Almaz yarpaq yay simi ilə montaj şaftı arasında sürtünmə var.

(3) Emal xətası. Qamışın faktiki ölçüsündə səhvlər var və s.

(4) Montaj xətası. Almaz formalı yarpaq yay siminin quraşdırma dəliyi ilə mil arasındakı boşluq, sınaq platforması qurğusunun quraşdırma boşluğu və s.

4.5 Tipik sıfır sərtliyə malik çevik menteşə ilə performansın müqayisəsi Ədəbiyyatda [4], Şəkil 25-də göstərildiyi kimi, çarpaz ox əyilmə döngəsindən (CAFP) istifadə edilməklə, sıfır sərtliyə malik çevik menteşə ZSFP_CAFP qurulmuşdur.

ZSFP_IORFP sıfır sərtlikli çevik menteşənin müqayisəsi (Şəkil 2). 21) və ZSFP_CAFP (şək. 25) daxili və xarici halqalı çevik menteşələrdən istifadə etməklə qurulur

(1) ZSFP_IORFP, struktur daha yığcamdır.

(2) ZSFP_IORFP-nin künc diapazonu kiçikdir. Künc diapazonu çevik menteşənin özünün künc diapazonu ilə məhdudlaşır; ZSFP_CAFP künc diapazonu80°, ZSFP_IORFP künc diapazonu40°.

(3) ±18°Künclər diapazonunda ZSFP_IORFP daha yüksək keyfiyyət sıfır sərtliyə malikdir. ZSFP_CAFP-nin orta sərtliyi 87%, ZSFP_IORFP-nin orta sərtliyi isə 93% azalır.

5 nəticə

Müsbət sərtlik alt sistemi kimi təmiz tork altında daxili və xarici halqaların çevik menteşəsini götürərək, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin qurulması üçün aşağıdakı işlər görüldü.

(1) Mənfi sərtliyin fırlanma mexanizmini təklif edin——Krank yay mexanizmi üçün struktur parametrlərinin mənfi sərtlik xüsusiyyətlərinə təsirini təhlil etmək üçün bir model (Formula (6)) qurulmuş və mənfi sərtlik xüsusiyyətlərinin diapazonu verilmişdir (Cədvəl 1).

(2) Müsbət və mənfi sərtlikləri uyğunlaşdırmaqla, krank yay mexanizmindəki yayın sərtlik xüsusiyyətləri (Tənlik (16)) alınır və struktur parametrlərin təsirini təhlil etmək üçün model (tənlik (19)) qurulur. dirsək yay mexanizminin sıfır sərtlik keyfiyyəti üzərindəki çevik menteşənin sıfır sərtliyindəki təsiri, nəzəri olaraq, daxili və xarici halqaların çevik menteşəsinin mövcud vuruşu daxilində (±20°), sərtliyin orta azalması 97% -ə çata bilər.

(3) Fərdiləşdirilə bilən sərtlik təklif edin“bahar”——Onun sərtlik modelini (Tənlik (23)) qurmaq üçün almaz formalı yarpaq yay simi yaradılmış və sonlu elementlər üsulu ilə təsdiq edilmişdir.

(4) Kompakt sıfır sərtlikli çevik menteşə nümunəsinin dizaynını, işlənməsini və sınaqdan keçirilməsini tamamladı. Test nəticələri göstərir ki: təmiz fırlanma anı təsiri altında36°Fırlanma bucaqları diapazonunda daxili və xarici halqalı çevik menteşələrlə müqayisədə, sıfır sərtliyə malik çevik menteşənin sərtliyi orta hesabla 93% azalır.

Qurulmuş sıfır sərtliyə malik çevik menteşə yalnız həyata keçirə bilən təmiz fırlanma momentinin təsiri altındadır.“sıfır sərtlik”, mürəkkəb yükləmə şərtlərini daşıyan halı nəzərə almadan. Buna görə də, mürəkkəb yük şəraitində sıfır sərtliyə malik çevik menteşələrin qurulması sonrakı tədqiqatların diqqət mərkəzindədir. Bundan əlavə, sıfır sərtliyə malik çevik menteşələrin hərəkəti zamanı mövcud olan sürtünmənin azaldılması sıfır sərtliyə malik çevik menteşələr üçün vacib optimallaşdırma istiqamətidir.

istinadlar

[1] HOWELL L L. Uyğun Mexanizmlər[M]. Nyu York: John Wiley&Sons, Inc, 2001.

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng və s. Çevik menteşə mexanizminin dizayn üsulları üzrə tədqiqatın gedişi[J]. Çin Maşın Mühəndisliyi Jurnalı, 2010, 46(13):2-13. Y u jin çempionu, PEI X U, BIS zəngi, ETA qədər. Bükülmə Mexanizmləri üçün Dizayn Metodunun ən müasir texnologiyası[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Ümumi Sıfır Sərtliyə Uyğun Birgənin Dizaynı[C]// ASME Beynəlxalq Dizayn Mühəndisliyi Konfransları. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L L. Fırlanma əyilmələrinin statik balanslaşdırılması üçün qeyri-ölçülü yanaşma[J]. Mexanizm & Maşın nəzəriyyəsi, 2015, 84(84):90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Statik Balanslaşdırılmış Uyğun Mexanizmlər üçün Mənfi Sərtlik Tikinti Blokları: Dizayn və Sınaq[J]. Mexanizmlər jurnalı & Robototexnika, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B D, Howell L L. Çarpaz ox əyilmə döngələrinin modelləşdirilməsi[J]. Mexanizm və maşın nəzəriyyəsi, 2002, 37(5):461-476.

[7] WITTRICK W H. Çapraz əyilmə döngələrinin xüsusiyyətləri və zolaqların kəsişdiyi nöqtənin təsiri[J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Ultra dəqiq alətlərə tətbiq edilən ümumiləşdirilmiş üç çarpaz yaylı əyilmə döngələrinin dizaynı və təcrübəsi[J]. Elmi alətlərin icmalı, 2014, 85(10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng və s. Ümumiləşdirilmiş üç çarpaz qamışlı çevik menteşənin fırlanma sərtliyinin xüsusiyyətlərinin tədqiqi [J]. Çin Maşın Mühəndisliyi Jurnalı, 2015, 51(13): 189-195.

yang Q I söz, l IU Lang, BIS səsi, ETA. Ümumiləşdirilmiş üçlü çarpaz yaylı əyilmə döngələrinin fırlanma sərtliyinin xarakteristikası[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(13):189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Çapraz Yaylı Flexural Pivotların Topologiya Strukturunun Performans Müqayisəsinin Tədqiqi[C]// ASME 2014 Beynəlxalq Dizayn Mühəndisliyi Texniki Konfransları və Mühəndislik Konfransında Kompüterlər və Məlumat, Avqust 17–20, 2014, Buffalo, Nyu-York, ABŞ. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Daxili sərtlik xüsusiyyətləri–ultra-dəqiq alətlərə tətbiq edilən xarici halqa əyilmə döngələri[J]. ARXIV Maşınqayırma Mühəndisləri İnstitutunun materialları Hissə C Journal of Mechanical Engineering Science 1989-1996 (cild 203-210), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Uyğun Mexanizmlərin Statik Balanslaşdırılması üçün Meyarlar[C]// ASME 2010 Beynəlxalq Dizayn Mühəndisliyi Texniki Konfransları və Mühəndislikdə Kompüterlər və Məlumat, Avqust 15–18, 2010, Monreal, Kvebek, Kanada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. İkiölçülü şüa əyilmələri üçün ümumiləşdirilmiş məhdudiyyət modeli: Qeyri-xətti deformasiya enerjisinin formalaşdırılması[J]. Mexanik Dizayn jurnalı, 2010, 132: 81009.

Müəllif haqqında: Bi Şuşeng (müxbir müəllif), kişi, 1966-cı il təvəllüdlü, doktor, professor, doktorant. Onun əsas tədqiqat istiqaməti tam çevik mexanizm və bionik robotdur.

Krank yay mexanizmi əsasında sıfır sərtliyə malik çevik menteşə müxtəlif tətbiqlərdə hamar və dəqiq hərəkət etməyə imkan verən yenilikçi və inqilabi texnologiyadır. Bu yazıda biz bu menteşənin iş prinsiplərini və onun potensial tətbiqlərini araşdıracağıq.

Qapıların bağlanmasına gəldikdə, onun bağlanma üsulu bütün fərqi yarada bilər. Adi menteşələr yüksək səslə çırpılaraq bağlana bilər, təsir və narahatlığa səbəb ola bilər. I