Taighde ar Inse Solúbtha Zero Stiffness Bunaithe ar Chrank Spring Mechanism_Hinge Knowledge

Abstract: Tá stiffness rothlach an hinge solúbtha nialasach-stiffness thart ar nialas, a sháraíonn an locht a éilíonn gnáth-insí solúbtha chasmhóiminte tiomána, agus is féidir a chur i bhfeidhm ar ghreadóirí solúbtha agus réimsí eile. Ag tabhairt an fáinne istigh agus seachtrach insí solúbtha faoi an gníomh de chasmhóiminte íon mar an fochóras stiffness dearfach, an taighde Is féidir meicníocht stiffness diúltach agus meaitseáil stiffness dearfach agus diúltach a thógáil náid stiffness inse solúbtha. Meicníocht rothlaithe stiffness diúltach a mholadh——Meicníocht crank spring, múnlaíodh agus anailís ar a saintréithe stiffness diúltach; trí stiffness dearfach agus diúltach a mheaitseáil, rinneadh anailís ar thionchar paraiméadair struchtúracha meicníocht earrach crank ar cháilíocht stiffness nialasach; molta earrach líneach le stiffness agus méid customizable——Teaghrán earrach duille Diamond-chruthach, bunaíodh an tsamhail stiffness agus rinneadh fíorú insamhalta eilimint chríochnaithe; ar deireadh, críochnaíodh dearadh, próiseáil agus tástáil sampla insí solúbtha dlúth nialasach-stiffness. Léirigh torthaí na tástála: faoi ghníomh an chasmhóiminte íon,±18°I raon na n-uillinneacha uainíochta, tá stiffness rothlach an inse solúbtha nialasach-stiffness 93% níos ísle ná sin de na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach ar an meán. Tá struchtúr dlúth ag an hinge solúbtha nialasach-stiffness tógtha agus ard-chaighdeán náid-stiffness; an mheicníocht rothlaithe diúltach-stiffness molta agus an líneach Tá luach tagartha iontach ag an earrach chun staidéar a dhéanamh ar mheicníocht sholúbtha.

0 réamhfhocal

Inse solúbtha (iompar)

^[1-2]

Ag brath ar dhífhoirmiúchán leaisteacha an aonaid sholúbtha chun tairiscint, fórsa agus fuinneamh a tharchur nó a thiontú, úsáideadh go forleathan é i suíomh cruinneas agus i réimsí eile. I gcomparáid le imthacaí dochta traidisiúnta, tá nóiméad athshlánaithe ann nuair a rothlaíonn an hinge solúbtha. Dá bhrí sin, ní mór don aonad tiomána chasmhóiminte aschuir a sholáthar chun tiomáint agus Coinnigh an rothlú an hinge solúbtha. Inse solúbtha nialasach stiffness

^[3]

Is comhpháirt rothlach solúbtha é (maighdeog flexural nialasach stiffness, ZSFP) a bhfuil a stiffness rothlach thart ar nialas. Is féidir leis an gcineál seo hinge solúbtha fanacht in aon suíomh laistigh den raon stróc, ar a dtugtar hinge solúbtha cothromaíochta statach freisin

^[4]

, a úsáidtear den chuid is mó i réimsí cosúil le grippers solúbtha.

Bunaithe ar choincheap dearadh modúlach an mheicníocht sholúbtha, is féidir an córas hinge solúbtha náid-stiffness iomlán a roinnt ina dhá fhochóras de stiffness dearfach agus diúltach, agus is féidir an córas náid-stiffness a bhaint amach trí mheaitseáil stiffness dearfach agus diúltach.

^[5]

. Ina measc, is gnách gur hinge solúbtha mór-stróc é an fochóras stiffness dearfach, mar shampla hinge solúbtha tras-giolcach

^[6-7]

, inse solúbtha giolcach trí-tras ginearálaithe

^[8-9]

agus insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach

^[10-11]

srl. Faoi láthair, tá go leor torthaí bainte amach ag an taighde ar insí solúbtha, mar sin is í an eochair chun insí solúbtha nial-stiff a dhearadh ná modúil oiriúnacha stiffness diúltacha a mheaitseáil le haghaidh insí solúbtha[3].

Tá tréithe den scoth ag insí solúbtha fáinne laistigh agus lasmuigh (maighdeáin flexural fáinne laistigh agus lasmuigh, IORFP) i dtéarmaí stiffness, cruinneas agus sruth teochta. Soláthraíonn an modúl comhoiriúnachta stiffness diúltach modh tógála an hinge solúbtha nialasach-stiffness, agus ar deireadh, críochnaíonn sé dearadh, próiseáil samplach agus tástáil an hinge solúbtha nialasach-stiffness.

1 meicníocht earrach crank

1.1 Sainmhíniú ar stiffness diúltach

Is é an sainmhíniú ginearálta ar stiffness K an ráta athraithe idir an t-ualach F a iompraíonn an eilimint leaisteacha agus an dífhoirmiúchán comhfhreagrach dx

K= dF/dx (1)

Nuair a bhíonn an t-incrimint ualaigh den eilimint leaisteacha os coinne comhartha an incrimint dífhoirmithe comhfhreagrach, is stiffness diúltach é. Go fisiciúil, comhfhreagraíonn an stiffness diúltach d'éagobhsaíocht statach an eilimint leaisteacha

^[12]

Tá ról tábhachtach ag meicníochtaí stiffness diúltacha i réimse an chothromaíocht statach solúbtha. De ghnáth, tá na saintréithe seo a leanas ag meicníochtaí stiffness diúltacha.

(1) Coimeádann an meicníocht méid áirithe fuinnimh nó déantar dífhoirmiúchán áirithe.

(2) Tá an mheicníocht i staid chriticiúil éagobhsaíochta.

(3) Nuair a bhíonn an meicníocht suaite beagán agus go bhfágann sé an seasamh cothromaíochta, féadfaidh sé fórsa níos mó a scaoileadh, atá sa treo céanna leis an ngluaiseacht.

1.2 Prionsabal tógála na hinge solúbtha nialasach-stiffness

Is féidir an hinge solúbtha náid-stiffness a thógáil trí úsáid a bhaint as meaitseáil stiffness dearfach agus diúltach, agus taispeántar an prionsabal i bhFíor 2.

(1) Faoi ghníomh an chasmhóiminte íon, tá gaol uillinn chasmhóiminte-uainíochta thart ar líneach ag na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach, mar a thaispeántar i bhFíor 2a. Go háirithe, nuair a bhíonn an pointe trasnaithe suite ag 12.73% den fhad giolcach, tá an caidreamh uillinn chasmhóiminte-uainíochta líneach

^[11]

, ag an am seo, tá baint ag an nóiméad athshlánaithe Mpivot (treo deiseal) den inse solúbtha leis an uillinn rothlaithe imthacaíθ(contuathal) atá an gaol

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

San fhoirmle, is é E modulus leaisteacha an ábhair, is é L fad an chúilín, agus is é I nóiméad táimhe an ailt.

(2) De réir mhúnla stiffness rothlach na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach, déantar an meicníocht rothlach stiffness diúltach a mheaitseáil, agus léirítear a saintréithe stiffness diúltach i bhFíor 2b.

(3) I bhfianaise éagobhsaíocht an mheicníocht stiffness diúltach

^[12]

, ba cheart go mbeadh stiffness an hinge solúbtha náid-stiffness thart ar nialas agus níos mó ná nialas, mar a thaispeántar i bhFíor 2c.

1.3 Sainmhíniú ar mheicníocht crank spring

De réir na litríochta [4], is féidir hinge solúbtha nialasach-stiffness a thógáil trí earrach réamh-dífhoirmithe a thabhairt isteach idir an comhlacht docht atá ag gluaiseacht agus comhlacht docht seasta an hinge solúbtha. Maidir leis an bhfáinne istigh agus seachtrach inse solúbtha a thaispeántar i bhFíor. 1, tugtar isteach earrach idir an fáinne istigh agus an fáinne seachtrach, I.e., tugtar isteach meicníocht earrach-chrank (SCM). Ag tagairt don mheicníocht crank sleamhnáin a thaispeántar i bhFíor 3, taispeántar paraiméadair ghaolmhara an mheicníocht earrach crank i bhFíor 4. Tá an mheicníocht crank-earrach comhdhéanta de chromán agus lingeán (socraigh stiffness mar k). is í an uillinn tosaigh an uillinn cuimsithe idir an chromán AB agus an bonn AC nuair nach bhfuil an lingeán dífhoirmithe. Seasann R don chromán, seasann l don bhunfhad, agus sainmhíníonn sé an cóimheas faid chromáin mar chóimheas r le l, I .e. = r/l (0<<1).

Éilíonn tógáil an mheicníocht crank-earrach 4 pharaiméadar a chinneadh: an fad bonn l, an cóimheas fad cromáin, an uillinn tosaigh agus stiffness an earraigh K.

Léirítear dífhoirmiúchán mheicníocht an earraigh crank faoi fhórsa i bhFíor 5a, faoi láthair M

_&gáma;

Faoin ngníomh, bogann an chromán ón suíomh tosaigh AB

_Béite

cas chuig AB

_&gáma;

, le linn an phróisis rothlaithe, uillinn an chromáin san áireamh i gcoibhneas leis an suíomh cothrománach

_&gáma;

ar a dtugtar an uillinn crank.

Léiríonn anailís cháilíochtúil go rothlaíonn an chromán ó AB (suíomh tosaigh, M & gáma; nialais) go AB0 (“pointe marbh”suíomh, m

_&gáma;

is nialas), tá dífhoirmiúchán ag meicníocht crank-earrach le tréithe diúltacha stiffness.

1.4 An gaol idir chasmhóiminte agus uillinn uainíochta meicníocht earrach crank

I bhFíor. 5, an chasmhóimint M & gáma; deiseal is dearfach, an uillinn crank & gáma; tá tuathalach dearfach, agus déantar an t-ualach nóiméad M a shamhaltú agus a anailísiú thíos.

_&gáma;

le uillinn crank

_&gáma;

Tá an gaol idir an próiseas samhaltaithe toisí.

Mar a thaispeántar i bhFíor 5b, cothromóid chothromaithe an chasmhóiminte do chromán AB & Tá gáma liostaithe.

San fhoirmle, tá F & gáma; is fórsa athshlánaithe an earraigh é, d & gáma; tá F & gáma; go pointe A. Glac leis gurb é an gaol díláithrithe-ualach an earraigh

San fhoirmle, is é K stiffness an earraigh (ní gá gur luach tairiseach é),δ

x&gáma;

is é méid an dífhoirmithe earraigh (giorraithe go dearfach),δ

x&gáma;

=|B

_Béite

C| – |B

_&gáma;

C|.

Cineál comhuaineach (3)(5), nóiméad M

_&gáma;

le cúinne

_&gáma;

Tá an caidreamh

1.5 Anailís ar shaintréithe diúltacha stiffness an mheicníocht crank-spring

D'fhonn anailís a dhéanamh ar shaintréithe stiffness diúltach an mheicníocht crank-spring (nóiméad M

_&gáma;

le cúinne

_&gáma;

caidreamh), is féidir glacadh leis go bhfuil stiffness líneach dearfach ag an earrach, ansin is féidir foirmle (4) a athscríobh mar

San fhoirmle, tá tairiseach níos mó ná nialas ag Kconst. Tar éis méid na hinge solúbtha a chinneadh, déantar fad l an bonn a chinneadh freisin. Mar sin, ag glacadh leis gur tairiseach é l, is féidir foirmle (6) a athscríobh mar

áit a bhfuil tairiseach níos mó ná náid ag Kconstl2, agus an chomhéifeacht móiminte m & gáma; tá gné amháin aige. Is féidir tréithe diúltacha an mheicníocht crank-spring a fháil trí anailís a dhéanamh ar an gcaidreamh idir an chomhéifeacht chasmhóiminte m & gáma; agus an uillinn uainíochta & gáma.

Ó chothromóid (9), taispeánann Fíor 6 an uillinn tosaigh =π gaol idir m & gáma; agus cóimheas fad crank agus uillinn uainíochta & gáma;, & isin;[0.1, 0.9],& gáma;& isin;[0, π]. Léiríonn Fíor 7 an gaol idir m & gáma; agus uillinn uainíochta & gáma; le haghaidh = 0.2 agus difriúil . Taispeánann Figiúr 8 =π Nuair a, faoi éagsúla , an gaol idir m & gáma; agus uillinn & gáma.

De réir an tsainmhínithe ar mheicníocht crank spring (Roinn 1.3) agus foirmle (9), nuair a bhíonn k agus l tairiseach, m & gáma; Ní bhaineann ach le uillinn & gáma;, cóimheas faid chromáin agus uillinn tosaigh an chromáin .

(1) Más rud é agus amháin más rud é & gáma; is comhionann le 0 nóπ nó ,m & gáma; is comhionann le nialas; & gáma; & isin;[0, ],m & gáma; níos mó ná nialas; & gáma; & isin;[π],m & gáma; níos lú ná nialas. & isin;[0, ],m & gáma; níos mó ná nialas; & gáma;& isin;[π],m & gáma; níos lú ná nialas.

(2) & gáma; Nuair [0, ], an uillinn uainíochta & gáma; méaduithe, m & gáma; méaduithe ó nialas go dtí uillinn an phointe infhillte & gáma;0 glacann an t-uasluach m & gáma;max, agus ansin laghduithe de réir a chéile.

(3) An stiffness diúltach raon saintréith de chuid an mheicníocht earrach crank: & gáma;& isin;[0, & gáma;0], ag an am seo & gáma; méaduithe (deiseal), agus an chasmhóimint M & gáma; méaduithe (deiseal). Uillinn an phointe infhillte & gáma; 0 an uillinn rothlaithe uasta den stiffness diúltach ar saintréith de chuid an mheicníocht crank-earrach agus & gáma;0 & isin;[0, ];m & gáma;max is é an comhéifeacht nóiméad diúltach uasta. Nuair a thugtar agus , táirgeann díorthú na cothromóide (9). & gáma;0

(4) is mó an uillinn tosaigh, & gáma; an mó 0, m

_{&gáma; uas}

mó.

(5) is mó an cóimheas faid , & gáma; an lú 0, m

_{&gáma; uas}

mó.

Go háirithe, =πIs iad na saintréithe stiffness diúltacha an mheicníocht earrach crank is fearr (tá an raon uillinn stiffness diúltach mór, agus tá an chasmhóimint is féidir a sholáthar mór). =πAg an am céanna, faoi choinníollacha éagsúla, an uillinn uainíochta uasta & gáma an stiffness diúltach ar saintréith de chuid an mheicníocht crank earrach; 0 agus an comhéifeacht chasmhóiminte diúltach uasta m & gáma; Tá uas-liosta i dtábla 1.

2 Tógáil hinge solúbtha nialasach-stiffness

Léirítear meaitseáil stiffness dearfach agus diúltach an 2.1 i bhFíor 9, n(n 2) grúpaí meicníochtaí earraigh crank comhthreomhar a dháileadh go cothrom ar fud an imlíne, a fhoirmiú meicníocht diúltach stiffness mheaitseáil leis an fáinne istigh agus seachtrach insí solúbtha.

Ag baint úsáide as insí solúbtha an fháinne inmheánaigh agus sheachtraigh mar an bhfochóras stiffness dearfach, tóg hinge solúbtha nialasach-stiffness. D'fhonn stiffness náid a bhaint amach, an stiffness dearfach agus diúltach a mheaitseáil

comhuaineach (2), (3), (6), (11), agus & gáma;=θ, an t-ualach F & is féidir gáma an earraigh a fháil; agus díláithriúδAn gaol atá ag x & gáma; tá

De réir alt 1.5, raon uillinn stiffness diúltach an mheicníocht earrach crank: & gáma;& isin;[0, & gáma;0] agus & gáma;0 & [0, ], beidh stróc an inse solúbtha stiffness náid níos lú ná & gáma;0, mé .e. tá an t-earrach i riocht dífhoirmithe i gcónaí (δx&gáma;≠0). Is é raon uainíochta na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach±0. 35 rad(±20°), na feidhmeanna triantánúla sin a shimpliú & gáma; agus cos & gáma; mar seo a leanas

Tar éis simpliú, caidreamh ualach-díláithrithe an earraigh

2.2 Anailís earráide ar mhúnla meaitseála stiffness dearfach agus diúltach

Déan an earráid a tharla de bharr láimhseáil shimplithe na cothromóide (13) a mheas. De réir na bparaiméadar próiseála iarbhír d'insí solúbtha stiffness náid (Roinn 4.2): n = 3,l = 40mm, =π, = 0.2,E = 73 GPa; Tá toisí an fáinne istigh agus seachtrach inse solúbtha giolcach L = 46mm, T = 0.3mm, W = 9.4mm; Simplíonn na foirmlí comparáide (12) agus (14) an gaol díláithrithe ualaigh agus earráid choibhneasta na spriongaí tosaigh agus cúil mar a thaispeántar i bhFíoracha 10a agus 10b faoi seach.

Mar a léirítear i bhFíor 10, & gáma; níos lú ná 0.35 rad (20°), nach mó ná 2.0% an earráid choibhneasta de bharr na cóireála simplithe ar an gcuar díláithrithe ualaigh, agus an fhoirmle

Is féidir cóireáil shimplithe (13) a úsáid chun insí solúbtha nialasacha a dhéanamh.

2.3 Saintréithe stiffness an earraigh

Ag glacadh leis gurb é K stiffness an earraigh, an comhuaineach (3), (6), (14)

De réir paraiméadair phróiseála iarbhír na hinge solúbtha stiffness nialasach (Roinn 4.2), an cuar athraithe de stiffness earrach K le uillinn & gáma; léirithe i bhFíor 11. Go háirithe, nuair a & gáma; = 0, tógann K an t-íosluach.

Ar mhaithe le háisiúlacht dearadh agus próiseála, glacann an earraigh earrach stiffness dearfach líneach, agus is é Kconst an stiffness. Sa stróc iomlán, má tá stiffness iomlán na hinge solúbtha stiffness nialasach níos mó ná nó cothrom le nialas, ba cheart go dtógfadh Kconst an luach íosta K

Is ionann Cothromóid (16) agus luach stiffness an earraigh líneach stiffness dearfach nuair a bhíonn an hinge solúbtha nialasach stiffness á thógáil. 2.4 Anailís ar cháilíocht nialais-stiffness Is é an caidreamh ualach-díláithriú an inse solúbtha nialasach-stiffness tógtha

Is féidir foirmle comhuaineach (2), (8), (16) a fháil

D'fhonn cáilíocht an stiffness náid a mheas, sainmhínítear an raon laghdaithe de stiffness hinge solúbtha roimh agus tar éis an modúl stiffness diúltach a chur leis mar chomhéifeacht cáilíochta stiffness nialasachη

η An níos gaire do 100%, is airde an caighdeán stiffness nialasach. Is é Fíor 12 ná 1-η Gaol le cóimheas fad an chromáin agus an uillinn tosaigh η Tá sé neamhspleách ar an líon n meicníochtaí crank-earrach comhthreomhar agus fad l an bonn, ach ní bhaineann ach leis an gcóimheas fad cromáin , an uillinn uainíochta & gáma; agus an uillinn tosaigh.

(1) Méadaíonn an uillinn tosaigh agus feabhsaítear an caighdeán stiffness nialasach.

(2) Méadaíonn an cóimheas fad agus laghdaítear an caighdeán stiffness nialasach.

(3) Uillinn & gáma; méaduithe, laghduithe ar cháilíocht stiffness nialasach.

D'fhonn feabhas a chur ar chaighdeán nialasach stiffness an hinge solúbtha nialasach stiffness, ba cheart go nglacfadh an uillinn tosaigh luach níos mó; ba cheart go mbeadh an cóimheas fad cromáin chomh beag agus is féidir. Ag an am céanna, de réir thorthaí an anailíse i Roinn 1.5, má tá sé ró-bheag, beidh cumas an mheicníocht crank-earrach chun stiffness diúltach a sholáthar lag. D'fhonn feabhas a chur ar cháilíocht nialasach stiffness an hinge solúbtha náid stiffness, an uillinn tosaigh =π, cóimheas fad crank = 0.2, is é sin, na paraiméadair a phróiseáil iarbhír alt 4.2 náid stiffness inse solúbtha.

De réir pharaiméadair phróiseála iarbhír na hinge solúbtha nialasach-stiffness (Rannán 4.2), tá an caidreamh chasmhóiminte-uillinn idir na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach agus an hinge solúbtha náid-stiffness léirithe i bhFíor 13; is é an laghdú ar stiffness an comhéifeacht cáilíochta náid-stiffnessηAn gaol leis an gcúinne & gáma; léirithe i bhFíor 14. De réir Fíor 14: I 0.35 rad (20°) raon uainíochta, laghdaítear stiffness an hinge solúbtha náid-stiffness ar an meán de 97%; 0. 26 rad(15°) coirnéil, laghdaítear é 95%.

3 Dearadh earrach stiffness líneach dearfach

Is gnách go ndéantar tógáil hinge solúbtha stiffness nialasach tar éis méid agus stiffness an hinge solúbtha a chinneadh, agus ansin déantar stiffness an earraigh sa mheicníocht earrach crank a aisiompú, agus mar sin tá riachtanais stiffness agus méid an earraigh sách dian. Ina theannta sin, an uillinn tosaigh =π, ó Fíor 5a, le linn an uainíochta ar an hinge solúbtha náid-stiffness, tá an earraigh i gcónaí i stát comhbhrúite, is é sin“Comhbhrú earrach”.

Is deacair stiffness agus méid na spriongaí comhbhrú traidisiúnta a shaincheapadh go beacht, agus is minic a bhíonn gá le meicníocht treorach in iarratais. Dá bhrí sin, moltar earrach ar féidir a stiffness agus méid a shaincheapadh——Teaghrán earrach duille i gcruth Diamond. Tá an teaghrán earrach duilleog Diamond-chruthach (Fíor 15) comhdhéanta d'il spriongaí duille i gcruth diamaint ceangailte i sraith. Tá tréithe dearadh struchtúrach saor in aisce aige agus ardleibhéal saincheaptha. Tá a teicneolaíocht próiseála comhsheasmhach le teicneolaíocht insí solúbtha, agus déantar an dá cheann a phróiseáil trí ghearradh sreang beacht.

3.1 Samhail díláithrithe ualaigh de theaghrán earrach duilleog cruth diamaint

Mar gheall ar shiméadracht an earraigh duille rhombic, ní mór ach earrach duille amháin a bheith faoi réir anailíse struis, mar a thaispeántar i bhFíor 16. α an uillinn idir an giolcach agus an cothrománach, is é fad, leithead agus tiús na giolcach ná Ld, Wd, Td faoi seach, is é f an t-ualach aontaithe tríthoiseach ar an earrach duille rhombus,δIs é y dífhoirmiúchán an earraigh duille rhombic sa treo y, is ualaí coibhéiseacha iad force fy agus móimint m ar fhoirceann giolcach amháin, is fórsaí comhpháirte de fyy iad fv agus fw sa chóras comhordanáidí wov.

De réir theoiric dífhoirmithe léasa AWTAR[13], an gaol díláithrithe ualaigh aontaithe trí giolcach aonair.

Mar gheall ar an gcaidreamh srianta atá ag an gcomhlacht docht ar an giolcach, is é an uillinn deiridh an giolcach roimh agus tar éis dífhoirmiúchán náid, is é sinθ = 0. Comhuaineach (20)(22)

Is éard atá i gcothromóid (23) an tsamhail aontú tríthoiseach ualach-díláithrithe d'earrach duille rombic. Tá spriongaí duille n2 rombic ceangailte i sraith, agus is é a mhúnla díláithrithe ualach

Ó fhoirmle (24), cathainαNuair a bhíonn d beag, tá stiffness an teaghrán earrach duille cruth Diamond thart ar líneach faoi thoisí tipiciúla agus ualaí tipiciúla.

3.2 Fíorú ionsamhlúcháin eiliminte críochta ar an tsamhail

Déantar fíorú insamhalta eilimint chríochta ar mhúnla díláithrithe ualach an earraigh duilleog Diamond-chruthach. Ag baint úsáide as ANSYS Mechanical APDL 15.0, taispeántar na paraiméadair insamhalta i dTábla 2, agus cuirtear brú 8 N i bhfeidhm ar an earrach duilleog Diamond-chruthach.

Léirítear an chomparáid idir torthaí an mhúnla agus torthaí insamhalta an chaidrimh ualach-díláithrithe earrach duille rhombus i bhFíor. 17 (dimensionalization). I gcás ceithre spriongaí duille rhombus le huillinneacha claonta éagsúla, ní mó ná 1.5% an earráid choibhneasta idir an múnla agus torthaí insamhalta eilimint chríochta. Tá bailíocht agus cruinneas na samhla (24) fíoraithe.

4 Inse solúbtha nialasach a dhearadh agus a thástáil

4.1 Dearadh paraiméadar ar inse solúbtha nialasach-stiffness

Chun hinge solúbtha nialasach-stiffness a dhearadh, ba cheart paraiméadair dearaidh an hinge solúbtha a chinneadh de réir na gcoinníollacha seirbhíse ar dtús, agus ansin ba cheart paraiméadair ábhartha an mheicníocht earrach crank a ríomh go contrártha.

4.1.1 Paraiméadair inse solúbtha

Tá pointe trasnaithe na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach suite ag 12.73% den fhad giolcach, agus taispeántar a paraiméadair i dTábla 3. Agus é ina chothromóid (2), is é an gaol uillinn chasmhóiminte-uainíochta na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach

4.1.2 Paraiméadair meicníochta diúltacha stiffness

Mar a thaispeántar i bhfíor. 18, ag tógáil an líon n meicníochtaí earrach crank comhthreomhar le 3, déantar an fad l = 40 mm a chinneadh de réir mhéid an inse solúbtha. de réir chonclúid alt 2.4, an uillinn tosaigh =π, cóimheas fad cromáin = 0.2. De réir cothromóid (16), tá stiffness an earraigh (I .e. teaghrán earrach duille diamaint) ná Kconst = 558.81 N/m (26)

4.1.3 Paraiméadair sreang earrach duille Diamond

faoi ​​l = 40mm, =π, = 0.2, is é 48mm fad bunaidh an earraigh, agus an dífhoirmiúchán uasta (& gáma;= 0) 16mm. Mar gheall ar theorainneacha struchtúracha, tá sé deacair earrach duille amháin rhombus dífhoirmiúchán mór den sórt sin a tháirgeadh. Ag baint úsáide as ceithre spriongaí duille rombas i sraith (n2 = 4), tá stiffness earrach duille amháin rhombus

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

De réir mhéid an mheicníocht stiffness diúltach (Fíor 18), i bhfianaise fad giolcach, leithead agus uillinn claonta giolcach an earraigh duilleog Diamond-chruthach, is féidir an giolcach a bhaint as foirmle (23) agus an fhoirmle stiffness (27) de an earraigh duille Diamond-chruthach Tiús. Tá paraiméadair struchtúracha spriongaí duille rombas liostaithe i dTábla 4.

dromchla4

Go hachomair, tá paraiméadair an hinge solúbtha náid-stiffness bunaithe ar mheicníocht an earraigh crank socraithe go léir, mar a thaispeántar i dTábla 3 agus i dTábla 4.

4.2 Dearadh agus próiseáil an tsampla inse solúbtha nialasach-stiffness Déan tagairt don litríocht [8] le haghaidh modh próiseála agus tástála an inse solúbtha. Tá an hinge solúbtha náid-stiffness comhdhéanta de mheicníocht stiffness diúltach agus hinge solúbtha fáinne istigh agus seachtrach i gcomhthreo. Léirítear an dearadh struchtúrach i bhFíor 19.

Déantar insí solúbtha an fháinne laistigh agus lasmuigh agus na teaghráin earrach duilleog-chruthach a phróiseáil le huirlisí meaisín gearrtha sreang cruinneas. Déantar na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach a phróiseáil agus a chur le chéile i sraitheanna. Is é Figiúr 20 an pictiúr fisiceach de thrí shraith de teaghráin earrach duille Diamond-chruthach, agus is é Figiúr 21 an stiffness náid cóimeáilte An pictiúr fisiceach den sampla hinge solúbtha.

4.3 An t-ardán tástála stiffness rothlach an hinge solúbtha náid-stiffness Ag tagairt don mhodh tástála stiffness rothlach i [8], tógtar ardán tástála stiffness rothlach an hinge solúbtha náid-stiffness, mar a thaispeántar i bhFíor 22.

4.4 Próiseáil sonraí turgnamhacha agus anailís earráide

Rinneadh tástáil ar stiffness rothlach na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtrach agus insí solúbtha nialasach-stiffness ar an ardán tástála, agus tá na torthaí tástála léirithe i bhFíor 23. Ríomh agus tarraing cuar cáilíochta náid-stiffness an inse solúbtha nialasach-stiffness de réir foirmle (19), mar a thaispeántar i bhFíor. 24.

Léiríonn na torthaí tástála go bhfuil stiffness rothlach an hinge solúbtha nialasach-stiffness gar do nialas. I gcomparáid leis an fáinne istigh agus seachtrach insí solúbtha, an náid-stiffness hinge solúbtha±0. 31 rad(18°(e) tháinig laghdú 93% ar an meán ar stiffness; 0.26 rad (15°), laghdaítear an stiffness 90%.

Mar a thaispeántar i bhFíoracha 23 agus 24, tá bearna áirithe fós idir na torthaí tástála ar cháilíocht stiffness nialasach agus torthaí an mhúnla teoiriciúil (tá an earráid choibhneasta níos lú ná 15%), agus is iad seo a leanas na príomhchúiseanna leis an earráid.

(1) An earráid mhúnla de bharr simpliú feidhmeanna triantánachta.

(2) Frithchuimilt. Tá frithchuimilt idir an sreangán earrach duille Diamond agus an seafta gléasta.

(3) Earráid phróiseála. Tá earráidí i méid iarbhír na giolcach, etc.

(4) Earráid tionóil. An bhearna idir poll suiteála an téad earrach duilleog-chruthach Diamond agus an seafta, bearna suiteála an fheiste ardán tástála, etc.

4.5 Comparáid feidhmíochta le hinge solúbtha tipiciúil náid-stiffness Sa litríocht [4], tógadh hinge solúbtha náid-stiffness ZSFP_CAFP ag baint úsáide as maighdeog flexural tras-ais (CAFP), mar a thaispeántar i bhFíor 25.

Comparáid idir an inse solúbtha nialasach-stiffness ZSFP_IORFP (Fíor. 21) agus ZSFP_CAFP (Fíor. 25) tógtha ag baint úsáide as an fáinne istigh agus seachtrach insí solúbtha

(1) ZSFP_IORFP, tá an struchtúr níos dlúithe.

(2) Tá raon cúinne ZSFP_IORFP beag. Tá an raon cúinne teoranta ag raon cúinne an hinge solúbtha féin; an raon cúinne de ZSFP_CAFP80°, raon cúinne ZSFP_IORFP40°.

(3) ±18°I raon na coirnéil, tá cáilíocht níos airde ag ZSFP_IORFP de stiffness nialasach. Laghdaítear stiffness meán ZSFP_CAFP 87%, agus laghdaítear stiffness meán ZSFP_IORFP 93%.

5 conclúid

Ag glacadh le hinge solúbtha na bhfáinní inmheánacha agus seachtracha faoi chasmhóiminte íon mar an bhfochóras stiffness dearfach, tá an obair seo a leanas déanta chun inse solúbtha nialasach-stiffness a thógáil.

(1) Meicníocht rothlaithe stiffness diúltach a mholadh——Maidir le meicníocht an earraigh crank, bunaíodh múnla (Foirmle (6)) chun anailís a dhéanamh ar thionchar na bparaiméadar struchtúrach ar a saintréithe stiffness diúltacha, agus tugadh raon a saintréithe stiffness diúltach (Tábla 1).

(2) Trí na stiffnesses dearfacha agus diúltacha a mheaitseáil, faightear tréithe stiffness an earraigh sa mheicníocht earrach crank (Comhionannas (16)), agus bunaítear an múnla (Comhionannas (19)) chun anailís a dhéanamh ar éifeacht na bparaiméadar struchtúrach. den mheicníocht earrach crank ar cháilíocht stiffness nialasach an inse solúbtha stiffness nialasach Tionchar a imirt, go teoiriciúil, laistigh den stróc atá ar fáil d'insí solúbtha na bhfáinní inmheánacha agus seachtracha (±20°), is féidir leis an meánlaghdú ar stiffness teacht ar 97%.

(3) Mol stiffness customizable“earrach”——Bunaíodh sreangán earrach duille i gcruth diamaint chun a mhúnla stiffness (Comhionannas (23)) a bhunú agus a fhíorú le modh eiliminte críochta.

(4) Críochnaíodh dearadh, próiseáil agus tástáil sampla insí solúbtha dlúth nialasach-stiffness. Léiríonn torthaí na tástála: faoin ngníomh de chasmhóiminte íon, an36°I raon na n-uillinneacha rothlaithe, i gcomparáid leis na insí solúbtha fáinne istigh agus seachtracha, laghdaítear stiffness an inse solúbtha náid-stiffness 93% ar an meán.

Níl an hinge solúbtha nialasach-stiffness tógtha ach amháin faoi ghníomhaíocht chasmhóiminte íon, is féidir a bhaint amach“nialas stiffness”, gan smaoineamh ar an gcás a bhfuil coinníollacha luchtaithe casta. Dá bhrí sin, tá tógáil insí solúbtha nialasach-stiffness faoi choinníollacha ualaigh casta mar fhócas taighde breise. Ina theannta sin, tá laghdú na frithchuimilte atá ann le linn ghluaiseacht insí solúbtha nialasach-stiffness treo optamaithe tábhachtach do nialas-stiffness insí solúbtha.

tagairtí

[1] HOWELL L L. Meicníochtaí Comhlíonta[M]. Nua Eabhrac: John Wiley&Sons, Inc, 2001.

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng, etc. Dul chun cinn taighde ar mhodhanna deartha meicníochta solúbtha insí[J]. Iris na Síne Innealtóireachta Meicniúla, 2010, 46(13):2-13. Y u jin champion, PEI X U, glaoch BIS, ETA suas. Nua-aimseartha Modh Dearaidh do Mheicníochtaí Solúbtha[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Dearadh Comhpháirteach Cineálach Nialasach a Chomhlíontar le Neart[C]// Comhdhálacha Idirnáisiúnta Innealtóireachta Dearaidh ASME. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L. Cur chuige neamhthoiseach maidir le cothromú statach na solúbthachta rothlacha[J]. Meicníocht & Teoiric Meaisín, 2015, 84(84):90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Neart Diúltach Bloic Thógála do Mheicníochtaí Comhlíontacha atá Cothromaithe go Staitistiúil: Dearadh agus Tástáil[J]. Iris na Meicníochtaí & Róbataic, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B D, Howell L. Maighdeogán flexural tras-ais a shamhaltú[J]. Meicníocht agus teoiric meaisín, 2002, 37(5):461-476.

[7] WITTRICK W H. Airíonna mhaighdeog flexure thrasnaigh agus tionchar an phointe ag a dtrasnaíonn na stiallacha[J]. An Ráithe Aerloingseoireachta, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Dearadh agus turgnamh maighdeog flexure triarach-tras-earrach ginearálaithe a chuirtear i bhfeidhm ar na hionstraimí ultra-bheachtais[J]. Athbhreithniú ar Ionstraimí Eolaíochta, 2014, 85(10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng, etc. Taighde ar thréithe stiffness rothlach in inse solúbtha ginearálaithe trí-chros[J]. Iris na Síne Innealtóireachta Meicniúla, 2015, 51(13): 189-195.

yang Q I focal, l IU Lang, guth BIS, ETA. Tréithriú Neart Rothlach ar Mhainní Solúbtha Trí-Earraigh Ginearálaithe[J]. Iris na hInnealtóireachta Meicniúla, 2015, 51(13):189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Taighde ar Fheidhmíocht Comparáid a dhéanamh idir Struchtúr Topology Mhainní Solúbtha Tras-Earraigh[C]// Comhdhálacha Idirnáisiúnta Innealtóireachta Dearaidh agus Ríomhairí agus Faisnéise san Innealtóireacht, Lúnasa 2014 17–20, 2014, Buffalo, Nua Eabhrac, SAM. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Saintréithe stiffness an taobh istigh–maighdeog solúbtha fáinne seachtrach a chuirtear i bhfeidhm ar na hionstraimí ultra-bheachtais[J]. Imeachtaí cartlann Institiúid na nInnealtóirí Meicniúla Cuid C Journal of Mechanical Engineering Science 1989-1996 (iml. 203-210), 2017: 095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Critéir um Chomhardú Statach na Meicníochtaí Comhlíontacha[C]// Comhdhálacha Idirnáisiúnta Innealtóireachta Dearaidh agus Teicneolaíochtaí agus Ríomhairí agus Faisnéise san Innealtóireacht ASME 2010, Lúnasa 15–18, 2010, Montreal, Québec, Ceanada. ASME, 2010:465-473.

[13]             AWTAR S, Sen S. Samhail sriantachta ginearálaithe le haghaidh flexures léasa déthoiseach: Foirmiú fuinneamh brú neamhlíneach[J]. Journal of Mechanical Design, 2010, 132: 81009.

Maidir leis an údar: Bi Shusheng (údar comhfhreagrach), fireann, a rugadh i 1966, dochtúir, ollamh, maoirseoir dochtúireachta. Is é a phríomhthreo taighde meicníocht sholúbtha iomlán agus robot bionic.