Rannsachadh air lùb sùbailte Zero Stiffness Stèidhichte air Crank Spring Mechanism_Hinge Knowledge

Geàrr-chunntas: Tha stiffness rothlach an lùdag sùbailte neoni-stiffness timcheall air neoni, a tha a ’faighinn thairis air an uireasbhaidh a dh’ fheumas lùdagan sùbailte àbhaisteach torque dràibhidh, agus faodar a chuir an sàs ann an grippers sùbailte agus raointean eile. Le bhith a’ gabhail na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh fo ghnìomh torque fìor mar an fho-shiostam stiffness adhartach, faodaidh an rannsachadh uidheamachd stiffness àicheil agus a bhith a’ maidseadh stiffness adhartach is àicheil lùdag sùbailte neoni stiffness a thogail. Mol inneal cuairteachaidh stiffness àicheil——Uidheam crank spring, modaladh agus mion-sgrùdadh air na feartan stiffness àicheil aige; le bhith a’ maidseadh stiffness adhartach is àicheil, mion-sgrùdadh air buaidh crìochan structarail uidheamachd crank spring air càileachd neoni stiffness; mholainn fuaran sreathach le stiffness agus meud gnàthaichte——Sreang earrach duilleach le cumadh daoimean, chaidh am modail stiffness a stèidheachadh agus chaidh dearbhadh atharrais an eileamaid chrìochnaichte a dhèanamh; mu dheireadh, chaidh crìoch a chur air dealbhadh, giullachd agus deuchainn sampall lùdagach sùbailte le neart neoni. Sheall toraidhean an deuchainn: fo ghnìomh torque fìor,±18°Anns an raon de cheàrnan cuairteachaidh, tha stiffness rothlach an lùdag sùbailte neoni-stiffness 93% nas ìsle na lùdagan sùbailte an fhàinne a-staigh agus a-muigh gu cuibheasach. Tha structar teann agus seasmhachd neoni de chàileachd àrd aig an lùdag sùbailte le neart neoni; an uidheamachd cuairteachaidh àicheil-neart a tha san amharc agus an sreathach Tha luach iomraidh mòr aig an earrach airson sgrùdadh uidheamachd sùbailte.

0 ro-ràdh

lùdag sùbailte (giùlan)

^[1-2]

An urra ri deformation elastagach an aonaid shùbailte gus gluasad, feachd agus lùth a tharraing no a thionndadh, chaidh a chleachdadh gu farsaing ann an suidheachadh mionaideach agus raointean eile. An coimeas ri giùlan cruaidh traidiseanta, tha àm ath-nuadhachaidh ann nuair a thionndaidheas an lùdag sùbailte. Mar sin, feumaidh an aonad dràibhidh torque toraidh a thoirt seachad airson a bhith a’ draibheadh ​​​​agus a ’cumail cuairteachadh na hinge sùbailte. Zero stiffness lùdag sùbailte

^[3]

(Tha pivot sùbailteach neoni stiffness, ZSFP) na cho-phàirteach rothlach sùbailte aig a bheil stiffness rothlach timcheall air neoni. Faodaidh an seòrsa lùdag sùbailte seo fuireach aig suidheachadh sam bith taobh a-staigh an raon stròc, ris an canar cuideachd lùdag sùbailte cothromachadh statach

^[4]

, air a chleachdadh sa mhòr-chuid ann an raointean leithid grippers sùbailte.

Stèidhichte air bun-bheachd dealbhaidh modular an uidheamachd sùbailte, faodar an siostam lùdag sùbailte neoni-stiffness gu lèir a roinn ann an dà fho-shiostam de stiffness adhartach is àicheil, agus faodar an siostam neart neoni a thoirt gu buil tro bhith a ’maidseadh stiffness adhartach is àicheil.

^[5]

. Nam measg, mar as trice is e lùdag sùbailte le stròc mòr a th’ anns an fho-shiostam stiffness adhartach, leithid lùdag sùbailte crois-chuileag

^[6-7]

, lùdag sùbailte cuilc trì-chrois coitcheann

^[8-9]

agus lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh

^[10-11]

etc. Aig an àm seo, tha an rannsachadh air lùdagan sùbailte air mòran thoraidhean a choileanadh, mar sin, is e an rud as cudromaiche airson lùdagan sùbailte gun neart a dhealbhadh a bhith a’ maidseadh mhodalan stiffness àicheil freagarrach airson lùdagan sùbailte[3].

Tha feartan sàr-mhath aig lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh (pivots sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh, IORFP) a thaobh stiffness, mionaideachd agus gluasad teòthachd. Tha am modal stiffness àicheil co-fhreagarrach a’ toirt seachad an dòigh togail air an lùdag sùbailte le neoni-stiffness, agus mu dheireadh, a’ crìochnachadh dealbhadh, giullachd shampall agus deuchainn air an lùdag sùbailte neoni-stiffness.

1 inneal crank spring

1.1 Mìneachadh air stiffness àicheil

Is e am mìneachadh coitcheann air stiffness K an ìre atharrachaidh eadar an luchd F air a ghiùlan leis an eileamaid elastagach agus an deformation co-fhreagarrach dx

K = dF/dx (1)

Nuair a tha àrdachadh luchdan an eileamaid elastagach mu choinneimh soidhne an àrdachaidh deformation co-fhreagarrach, tha e àicheil stiffness. Gu corporra, tha an stiffness àicheil a ’freagairt ri neo-sheasmhachd statach an eileamaid elastagach

^[12]

Tha àite cudromach aig uidheamachdan stiffness àicheil ann an raon cothromachadh sùbailte statach. Mar as trice, tha na feartan a leanas aig uidheamachdan stiffness àicheil.

(1) Bidh an uidheamachd a’ gleidheadh ​​​​mòran lùtha no a ’dol tro atharrachadh sònraichte.

(2) Tha an uidheamachd ann an staid neo-sheasmhachd èiginneach.

(3) Nuair a tha beagan dragh air an uidheamachd agus a dh ’fhàgas an suidheachadh cothromachaidh, faodaidh e feachd nas motha a leigeil ma sgaoil, a tha san aon taobh ris a’ ghluasad.

1.2 Prionnsabal togail lùdag sùbailte neoni-stiffness

Faodar an lùdag sùbailte neoni-stiffness a thogail le bhith a’ cleachdadh maidseadh stiffness dearbhach agus àicheil, agus tha am prionnsapal air a shealltainn ann am Figear 2.

(1) Fo ghnìomh torque fìor-ghlan, tha dàimh ceàrn cuairteachaidh torque timcheall air sreathach aig na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh, mar a chithear ann am Figear 2a. Gu sònraichte, nuair a tha an t-àite eadar-ghearraidh suidhichte aig 12.73% den fhad cuilc, tha an dàimh ceàrn torque-rotation sreathach

^[11]

, aig an àm seo, tha an t-àm ath-nuadhachaidh Mpivot (stiùireadh deiseal) den lùdag sùbailte co-cheangailte ris a’ cheàrn cuairteachaidh giùlainθ(counterclockwise) tha an dàimh

Mpivot = (8EI/L)θ (2)

Anns an fhoirmle, is e E modulus elastagach an stuth, is e L fad a’ chuilc, agus is e I àm inertia na h-earrainn.

(2) A rèir modail stiffness rothlach de na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh, tha an uidheamachd rothlach stiffness àicheil air a mhaidseadh, agus tha na feartan stiffness àicheil aige air an sealltainn ann am Figear 2b.

(3) Mar thoradh air neo-sheasmhachd an uidheamachd stiffness àicheil

^[12]

, bu chòir stiffness an lùdag sùbailte neoni-stiffness a bhith timcheall air neoni agus nas motha na neoni, mar a chithear ann am Figear 2c.

1.3 Mìneachadh air inneal crank spring

A rèir an litreachais [4], faodar lùdag sùbailte le neart neoni a thogail le bhith a’ toirt a-steach fuaran ro-deformed eadar am bodhaig teann gluasadach agus bodhaig teann stèidhichte an lùdag shùbailte. Airson an lùdag sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh a chithear ann am FIG. 1, tha fuaran air a thoirt a-steach eadar an fhàinne a-staigh agus an fhàinne a-muigh, I.e., tha uidheamachd crank spring (SCM) air a thoirt a-steach. A’ toirt iomradh air an uidheamachd crank slider a chithear ann am Figear 3, tha na paramadairean co-cheangailte ris an inneal crank spring air an sealltainn ann am Figear 4. Tha an uidheamachd crank-spring air a dhèanamh suas de chromag agus fuaran (suidhichte stiffness mar k). is e a’ chiad cheàrn an ceàrn a tha air a ghabhail a-steach eadar an cromag AB agus am bonn AC nuair nach eil an t-earrach air a dheformachadh. Tha R a’ riochdachadh fad a’ chromag, l a’ riochdachadh fad a’ bhunait, agus a’ mìneachadh a’ cho-mheas fad crank mar a’ cho-mheas de r gu l, I.e. = r/l (0<<1).

Feumaidh togail an uidheamachd crank-spring 4 crìochan a dhearbhadh: an fhaid bonn l, an co-mheas fad crank, a’ chiad cheàrn agus stiffness an earraich K.

Tha deformachadh inneal crank spring fo fhorsa ri fhaicinn ann am Figear 5a, aig an àm seo M

_&gama;

Fon ghnìomh, gluaisidh an crann bhon chiad àite AB

_Beta

tionndaidh gu AB

_&gama;

, rè a 'phròiseas cuairteachaidh, an ceàrn a tha air a ghabhail a-steach den chrann an coimeas ris an t-suidheachadh còmhnard

_&gama;

ris an canar an ceàrn crank.

Tha mion-sgrùdadh càileachdail a’ sealltainn gu bheil an crank a’ tionndadh bho AB (suidheachadh tùsail, M & gamma; Zero) Gu AB0 (“puing marbh”àite, m

_&gama;

tha neoni), tha deformachadh aig an inneal crank-spring le feartan stiffness àicheil.

1.4 An dàimh eadar torque agus ceàrn cuairteachaidh inneal crank spring

Ann am Fig. 5, an torque M & gamma; deiseal tha deimhinneach, an ceàrn crank & gamma; tha tuathal deimhinneach, agus tha a’ mhionaid eallach M air a mhodaladh agus air a sgrùdadh gu h-ìosal.

_&gama;

le ceàrn crank

_&gama;

Tha an dàimh eadar am pròiseas modaileadh meud.

Mar a chithear ann am Figear 5b, an co-aontar cothromachaidh torque airson crank AB & gamma air a liostadh.

Anns an fhoirmle, tha F & gamma; tha feachd ath-nuadhachadh an earraich, d & gamma; tha F & gamma; gu puing A. Gabh ris gu bheil an dàimh gluasaid-luchd an earraich

Anns an fhoirmle, is e K stiffness an earraich (chan e gu feum luach seasmhach),δ

x γ

a bheil an ìre de dhì-dhealbhadh earraich (air a ghiorrachadh gu dearbhach),δ

x γ

=|B

_Beta

C| – |B

_&gama;

C|.

Seòrsa aig an aon àm (3)(5), mionaid M

_&gama;

le oisinn

_&gama;

Tha an dàimh

1.5 Mion-sgrùdadh air feartan stiffness àicheil an uidheamachd crank-spring

Gus mion-sgrùdadh a dhèanamh air feartan stiffness àicheil an uidheamachd crank-spring (mionaid M

_&gama;

le oisinn

_&gama;

dàimh), faodar gabhail ris gu bheil stiffness sreathach dearbhach aig an earrach, an uairsin faodar foirmle (4) ath-sgrìobhadh mar

Anns an fhoirmle, tha Kconst seasmhach nas motha na neoni. Às deidh meud an lùdag sùbailte a dhearbhadh, tha fad l a’ bhunait air a dhearbhadh cuideachd. Mar sin, a’ gabhail ris gu bheil l seasmhach, faodar foirmle (6) ath-sgrìobhadh mar

far a bheil Kconstl2 seasmhach nas motha na neoni, agus an co-èifeachd mionaid m & gamma; tha meud aon. Faodar feartan stiffness àicheil an uidheamachd crank-spring fhaighinn le bhith a’ dèanamh anailis air a ’cheangal eadar co-èifeachd torque m & gamma; agus an ceàrn cuairteachaidh & gamma.

Bho cho-aontar (9), tha Figear 6 a’ sealltainn a’ chiad cheàrn =π dàimh eadar m & gamma; agus co-mheas fad crank agus ceàrn cuairteachaidh & gamma;, & isin;[0.1, 0.9],& gamma;& isin;[0, π]. Tha Figear 7 a’ sealltainn an dàimh eadar m & gamma; agus ceàrn cuairteachaidh & gamma; airson = 0.2 agus eadar-dhealaichte . Tha Figear 8 a’ sealltainn =π Nuair, fo eadar-dhealaichte, tha an dàimh eadar m & gamma; agus ceàrn & gamma.

A rèir a’ mhìneachaidh air inneal crank spring (earrann 1.3) agus foirmle (9), nuair a tha k agus l seasmhach, m & gamma; Co-cheangailte a-mhàin ri ceàrn & gamma;, co-mheas fad crank agus ceàrn tùsail crank.

(1) Ma tha agus a-mhàin ma tha & gamma; co-ionann ri 0 noπ neo ,m & gamma; co-ionann ri neoni; & gamma; & isin;[0,],m & gamma; nas motha na neoni; & gamma; & isin;[π],m & gamma; nas lugha na neoni. & isin;[0,],m & gamma; nas motha na neoni; & gamma;& isin;[π],m & gamma; nas lugha na neoni.

(2) & gamma; Nuair a bhios [0, ], an ceàrn cuairteachaidh & gamma; meudachadh, m & gamma; àrdachadh bho neoni gu ceàrn puing inflection & gamma; 0 a' gabhail an luach as àirde m & gamma; max, agus an uairsin a 'lùghdachadh mean air mhean.

(3) Raon caractar stiffness àicheil an uidheamachd crank spring: & gamma;& isin;[0, & gamma;0], aig an àm seo & gamma; ag àrdachadh (taobh an taobh deiseal), agus an torque M & gamma; àrdachadh (deiseal). An ceàrn puing inflection & gamma; 0 an ceàrn cuairteachaidh as àirde den stiffness àicheil a tha aig inneal crank-spring agus & gamma;0 & isin;[0,];m & gamma; max an co-èifeachd mionaid àicheil as àirde. Air a thoirt seachad agus , tha toradh co-aontar (9) a’ tighinn & gamma;0

(4) mar as motha an ceàrn tùsail, & gamma; am fear as motha 0, m

_{&gama; max}

nas motha.

(5) mar as motha an co-mheas fad, & gamma; an lugha 0, m

_{&gama; max}

nas motha.

Gu sònraichte, =πIs e feartan stiffness àicheil inneal crank spring as fheàrr (tha an raon ceàrn stiffness àicheil mòr, agus tha an torque a dh’ fhaodar a thoirt seachad mòr). =πAig an aon àm, fo chumhachan eadar-dhealaichte, an ceàrn cuairteachaidh as àirde & gamma den stiffness àicheil a tha aig inneal crank spring; 0 agus an co-èifeachd torque àicheil as àirde m & gamma; Tha Max air a liostadh ann an clàr 1.

2 Togail lùdag sùbailte gun neart

Tha maidseadh stiffness adhartach is àicheil an 2.1 air a shealltainn ann am Figear 9, n (n 2) tha buidhnean de dh’ innealan earrach crank co-shìnte air an cuairteachadh gu cothromach timcheall air a ’chearcall-thomhas, a’ cruthachadh inneal stiffness àicheil a tha air a mhaidseadh leis na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh.

A’ cleachdadh na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh mar an fho-shiostam stiffness adhartach, tog lùdag sùbailte le neart neoni. Gus stiffness neoni a choileanadh, maids an stiffness adhartach is àicheil

aig an aon àm (2), (3), (6), (11), agus & geama;=θ, an t-uallach F & gheibhear gamma an earraich; agus gluasadδTha dàimh x & gamma; tha

A rèir earrann 1.5, an raon ceàrn stiffness àicheil den inneal crank spring: & gamma;& isin;[0, & gamma;0] agus & gamma;0 & isin; [0,], bidh stròc an lùdag sùbailte neoni stiffness nas ìsle na & gama;0, i .e. tha an t-earrach an-còmhnaidh ann an staid deformed (δx&gama;≠0). Is e an raon cuairteachaidh de na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh±0.35 rad(±20°), na gnìomhan trigonometric a dhèanamh nas sìmplidhe & gamma; agus cos & gamma; mar a leanas

Às deidh an sìmpleachadh, an dàimh luchd-gluasad an earraich

2.2 Mion-sgrùdadh mearachd air modal maidsidh stiffness dearbhach is àicheil

Dèan measadh air a’ mhearachd a dh’ adhbhraich làimhseachadh nas sìmplidhe air co-aontar (13). A rèir nam fìor pharamadairean giollachd de lùdag sùbailte neoni stiffness (Earrann 4.2): n = 3,l = 40mm, =π, = 0.2,E = 73 GPa; Meud an fhàinne a-staigh agus a-muigh cuilc sùbailte sùbailte L = 46mm, T = 0.3mm, W = 9.4mm; Tha na foirmlean coimeas (12) agus (14) a’ sìmpleachadh an dàimh gluasad luchdan agus mearachd coimeasach nan fuarain aghaidh is cùil mar a chithear ann am Figearan 10a agus 10b fa leth.

Mar a chithear ann am Figear 10, & gamma; nas lugha na 0.35 rad (20°), chan eil a’ mhearachd coimeasach a dh’ adhbhraich an làimhseachadh nas sìmplidhe don lùb gluasad luchdan nas àirde na 2.0%, agus am foirmle

Faodar an làimhseachadh nas sìmplidhe de (13) a chleachdadh gus lùdagan sùbailte le neart neoni a thogail.

2.3 Feartan stiffness an earraich

A’ gabhail ris gu bheil stiffness an earraich K, an aon àm (3), (6), (14)

A rèir fìor pharamadairean giullachd lùdag sùbailte neoni stiffness (Earrann 4.2), lùb atharrachaidh stiffness earraich K le ceàrn & gamma; air a shealltainn ann am Figear 11. Gu sònraichte, nuair a & gamma; = 0, bheir K an luach as ìsle.

Airson goireasachd dealbhadh is giullachd, bidh an t-earrach a’ gabhail ri fuaran stiffness dearbhach sreathach, agus is e Kconst an stiffness. Anns an stròc gu lèir, ma tha stiffness iomlan an lùdag sùbailte neoni stiffness nas motha na no co-ionann ri neoni, bu chòir dha Kconst an luach as ìsle de K a ghabhail

Is e co-aontar (16) luach stiffness an earraich stiffness adhartach sreathach nuair a thathar a’ togail an lùdag sùbailte neoni stiffness. 2.4 Mion-sgrùdadh air càileachd neoni-stiffness Is e an dàimh gluasad luchdan den lùdag sùbailte le neart neoni a chaidh a thogail

Gheibhear foirmle aig an aon àm (2), (8), (16).

Gus measadh a dhèanamh air càileachd stiffness neoni, tha an raon lughdachadh de stiffness lùdag sùbailte ro agus às deidh a bhith a’ cur ris a ’mhodal stiffness àicheil air a mhìneachadh mar an co-èifeachd càileachd neoni stiffness.η

η Mar as fhaisge air 100%, is ann as àirde càileachd stiffness neoni. Tha Figear 12 na 1-η Dàimh le co-mheas fad crank agus ceàrn tùsail η Tha e neo-eisimeileach bhon àireamh n de uidheamachdan crank-spring co-shìnte agus fad l a’ bhunait, ach dìreach co-cheangailte ris a ’cho-mheas fad crank, an ceàrn cuairteachaidh & gamma; agus a’ cheàrn tùsail.

(1) Bidh an ceàrn tùsail ag àrdachadh agus bidh càileachd stiffness neoni ag adhartachadh.

(2) Bidh an co-mheas faid ag àrdachadh agus tha càileachd stiffness neoni a’ lughdachadh.

(3) Ceàrn & gamma; àrdachadh, tha càileachd stiffness neoni a’ dol sìos.

Gus càileachd neoni stiffness an lùdag sùbailte neoni stiffness a leasachadh, bu chòir don cheàrn tùsail luach nas motha a ghabhail; bu chòir an co-mheas fad crank a bhith cho beag 'sa ghabhas. Aig an aon àm, a rèir toraidhean an sgrùdaidh ann an Earrann 1.5, ma tha e ro bheag, bidh comas an uidheamachd crank-spring gus stiffness àicheil a thoirt seachad lag. Gus càileachd stiffness neoni a’ lùdag sùbailte neoni stiffness a leasachadh, tha a’ chiad cheàrn =π, co-mheas fad crank = 0.2, is e sin, na fìor pharamadairean giollachd earrann 4.2 lùb sùbailte stiffness neoni.

A rèir fìor pharamadairean giullachd an lùdag sùbailte neoni-stiffness (Earrann 4.2), tha an dàimh ceàrn torque eadar na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh agus an lùdag sùbailte neoni-stiffness ri fhaicinn ann am Figear 13; is e an lùghdachadh ann an stiffness an co-èifeachd càileachd neoni-stiffnessηAn dàimh leis an oisean & gamma; air a shealltainn ann am Figear 14. Le Figear 14: Ann an 0.35 rad (20°) raon cuairteachaidh, tha stiffness an lùdag sùbailte neoni-stiffness air a lughdachadh gu cuibheasach de 97%; 0.26 rad(15°) oiseanan, tha e air a lùghdachadh le 95%.

3 Dealbhadh earrach stiffness sreathach dearbhach

Mar as trice bidh togail lùdag sùbailte neoni stiffness às ​​deidh meud agus stiffness an lùdag sùbailte a bhith air a dhearbhadh, agus an uairsin thèid stiffness an earraich ann an uidheamachd crank spring a thionndadh air ais, agus mar sin tha stiffness agus riatanasan meud an earraich an ìre mhath teann. A bharrachd air an sin, tha a’ chiad cheàrn =π, bho Figear 5a, nuair a bhios an lùdag sùbailte neoni-stiffness a’ cuairteachadh, tha an t-earrach an-còmhnaidh ann an staid teann, is e sin“Earrach compression”.

Tha stiffness agus meud fuarain teannachaidh traidiseanta duilich a ghnàthachadh gu mionaideach, agus gu tric bidh feum air inneal treòrachaidh ann an tagraidhean. Mar sin, thathas a’ moladh fuaran far am faodar stiffness agus meud a ghnàthachadh——Sreath earrach duilleach ann an cumadh daoimean. Tha an sreang earrach duilleach ann an cumadh daoimean (Figear 15) air a dhèanamh suas de dh’ iomadh fuarain duilleach ann an cumadh daoimean ceangailte ann an sreath. Tha na feartan aige de dhealbhadh structarail an-asgaidh agus ìre àrd de ghnàthachadh. Tha an teicneòlas giullachd aige co-chòrdail ri teicneòlas lùdagan sùbailte, agus tha an dà chuid air an giullachd le gearradh uèir mionaideach.

3.1 Modail gluasad luchdan de shreang earrach duilleach cumadh daoimean

Air sgàth co-chothromachd an earraich duille rhombic, chan fheum ach aon earrach duille a bhith fo sgrùdadh cuideam, mar a chithear ann am Figear 16. α a bheil an ceàrn eadar a’ chuilc agus a’ chòmhnard, is e fad, leud agus tiugh a’ chuilc Ld, Wd, Td fa leth, is e f an luchd aonaichte meudachd air an earrach duilleach rhombus,δy is e an deformation de earrach duilleach rhombic anns an stiùireadh y, tha force fy agus moment m nan luchdan co-ionann air deireadh aon chuilc, tha fv agus fw nam feachdan co-phàirteach de fy ann an siostam co-òrdanachaidh wov.

A rèir teòiridh deformation beam aig AWTAR[13], an dàimh gluasad luchd-aonaichte aon chuilc.

Mar thoradh air an dàimh chuingealaichte a tha aig a’ bhodhaig teann air a’ chuilc, tha ceàrn crìochnachaidh a’ chuilc ro agus às deidh deformachadh neoni, is e sinθ = 0. Aig an aon àm (20)(22)

Is e co-aontar (23) am modal aonachaidh meudachaidh luchd-gluasad de earrach duilleach rhombic. Tha fuarain duilleach n2 rhombic ceangailte ann an sreath, agus tha am modail gluasad luchdan aige

Bho fhoirmle (24), cuinαNuair a tha d beag, tha stiffness sreang earrach duilleach cumadh daoimean timcheall air sreathach fo tomhasan àbhaisteach agus luchdan àbhaisteach.

3.2 Dearbhadh atharrais eileamaid chrìochnaichte air a’ mhodail

Thathas a’ dèanamh dearbhadh atharrais eileamaid chrìochnaichte de mhodail gluasad luchdan an earraich duille cumadh daoimean. A’ cleachdadh ANSYS Mechanical APDL 15.0, tha na paramadairean atharrais air an sealltainn ann an Clàr 2, agus tha cuideam de 8 N air a chuir an sàs anns an earrach duilleach cumadh daoimean.

Tha an coimeas eadar toraidhean a’ mhodail agus toraidhean atharrais a’ chàirdeis gluasad-gluasad earrach duilleach rhombus ri fhaicinn ann am Fig. 17 (meudachadh). Airson ceithir fuarain duilleach rhombus le ceàrnan claon eadar-dhealaichte, chan eil a’ mhearachd coimeasach eadar a’ mhodail agus toraidhean atharrais an eileamaid chrìochnaichte nas àirde na 1.5%. Chaidh dligheachd agus cruinneas a’ mhodail (24) a dhearbhadh.

4 Dealbhadh agus deuchainn lùdag sùbailte gun neart

4.1 Dealbhadh paramadair de lùdag sùbailte neoni-stiffness

Gus lùdag sùbailte le neart neoni a dhealbhadh, bu chòir paramadairean dealbhaidh an lùdag sùbailte a bhith air a dhearbhadh a rèir cumhaichean na seirbheis an toiseach, agus an uairsin bu chòir na paramadairean buntainneach den inneal crank spring a bhith air an tomhas gu taobh eile.

4.1.1 Paramadairean lùbach sùbailte

Tha puing eadar-ghearraidh nan lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh suidhichte aig 12.73% de fhad na cuilc, agus tha na crìochan aige air an sealltainn ann an Clàr 3. A’ dol an àite co-aontar (2), is e an dàimh ceàrn torque-rotation de na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh

4.1.2 Paramadairean uidheamachd stiffness àicheil

Mar a chithear ann am fige. 18, a’ toirt an àireamh n de uidheamachdan crank spring ann an co-shìnte ri 3, tha an fhaid l = 40 mm air a dhearbhadh a rèir meud an lùdag shùbailte. a rèir co-dhùnadh earrann 2.4, a’ chiad cheàrn =π, co-mheas fad crank = 0.2. A rèir co-aontar (16), tha stiffness an earraich (I.e. sreang earrach duilleag daoimean) is e Kconst = 558.81 N/m (26)

4.1.3 Paramadairean sreang earrach duilleag daoimean

le l = 40mm, =π, = 0.2, is e fad tùsail an earraich 48mm, agus an ìre as àirde deformation (& gamma;= 0) tha 16mm. Air sgàth cuingealachaidhean structarail, tha e duilich aon earrach duilleach rhombus a bhith a’ toirt a-mach deformachadh cho mòr. A’ cleachdadh ceithir fuarain duille rhombus ann an sreath (n2 = 4), tha stiffness aon earrach duille rhombus

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

A rèir meud an uidheamachd stiffness àicheil (Figear 18), le fad cuilc, leud agus ceàrn claonadh cuilc an earraich duille cumadh daoimean, faodar a’ chuilc a thoirt a-mach à foirmle (23) agus an fhoirmle stiffness (27) de an t-earrach duilleach daoimein Sgòthan geala. Tha crìochan structarail fuarain duilleach rhombus air an liostadh ann an Clàr 4.

uachdar4

Ann an geàrr-chunntas, chaidh crìochan an lùdag sùbailte neoni-stiffness stèidhichte air uidheamachd crank spring uile a dhearbhadh, mar a chithear ann an Clàr 3 agus Clàr 4.

4.2 Dealbhadh agus giullachd an t-sampall lùdagach sùbailte gun neart Thoir sùil air an litreachas [8] airson modh giullachd is deuchainn an lùdag shùbailte. Tha an lùdag sùbailte neoni-stiffness air a dhèanamh suas de uidheamachd stiffness àicheil agus lùdag sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh aig an aon àm. Tha an dealbhadh structarail air a shealltainn ann am Figear 19.

Tha an dà chuid na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh agus sreangan earraich duille cumadh daoimean air an giullachd le innealan inneal gearradh uèir mionaideach. Tha na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh air an giullachd agus air an cruinneachadh ann an sreathan. Is e Figear 20 an dealbh corporra de thrì sheata de shreathan earraich duille cumadh daoimean, agus is e Figear 21 an neart neoni cruinnichte An dealbh corporra den sampall lùdagach sùbailte.

4.3 An àrd-ùrlar deuchainn stiffness rothlach den lùdag sùbailte neoni-stiffness A’ toirt iomradh air an dòigh deuchainn stiffness rothlach ann an [8], tha an àrd-ùrlar deuchainn stiffness rothlach den lùdag sùbailte neoni-stiffness air a thogail, mar a chithear ann am Figear 22.

4.4 Giullachd dàta deuchainneach agus mion-sgrùdadh mhearachdan

Chaidh stiffness rothlach nan lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh agus lùdagan sùbailte le neart neoni a dhearbhadh air an àrd-ùrlar deuchainn, agus tha toraidhean an deuchainn air an sealltainn ann am Figear 23. Obraich a-mach agus tarraing lùb càileachd neoni-stiffness den lùdag sùbailte le neart neoni a rèir foirmle (19), mar a chithear ann am Fig. 24.

Tha toraidhean an deuchainn a’ sealltainn gu bheil stiffness rothlach an lùdag sùbailte le neart neoni faisg air neoni. An coimeas ris na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh, tha an lùdag sùbailte le neart neoni±0.31 rad(18°) chaidh stiffness a lùghdachadh gu cuibheasach de 93%; 0.26 rad (15°), tha an stiffness air a lughdachadh le 90%.

Mar a chithear ann am Figearan 23 agus 24, tha beàrn sònraichte ann fhathast eadar toraidhean deuchainn càileachd stiffness neoni agus toraidhean modail teòiridheach (tha mearachd coimeasach nas lugha na 15%), agus tha na prìomh adhbharan airson a’ mhearachd mar a leanas.

(1) Mearachd modail air adhbhrachadh le bhith a’ sìmpleachadh gnìomhan trigonometric.

(2) Frithealadh. Tha suathadh eadar sreang earraich duille daoimean agus an cas sreap.

(3) Mearachd giullachd. Tha mearachdan ann am fìor mheud a’ chuilc, msaa.

(4) Mearachd co-chruinneachadh. A ’bheàrn eadar toll stàlaidh an t-sreang earraich duille cumadh daoimean agus a’ chas, beàrn stàlaidh inneal an àrd-ùrlar deuchainn, msaa.

4.5 Coimeas dèanadais le lùdag sùbailte àbhaisteach neoni-stiffness Anns an litreachas [4], chaidh lùdag sùbailte neoni-stiffness ZSFP_CAFP a thogail a’ cleachdadh pivot sùbailte thar-axis (CAFP), mar a chithear ann am Figear 25.

Coimeas eadar an lùdag sùbailte le neart neoni ZSFP_IORFP (Fig. 21) agus ZSFP_CAFP (Fig. 25) air a thogail a’ cleachdadh na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh

(1) ZSFP_IORFP, tha an structar nas toinnte.

(2) Tha an raon oisean de ZSFP_IORFP beag. Tha raon na h-oisein air a chuingealachadh le raon oisean na hinge sùbailte fhèin; an raon oisean de ZSFP_CAFP80°, raon oisean ZSFP_IORFP40°.

(3) ±18°Anns an raon oiseanan, tha càileachd nas àirde de stiffness neoni aig ZSFP_IORFP. Tha stiffness cuibheasach ZSFP_CAFP air a lughdachadh 87%, agus tha stiffness cuibheasach ZSFP_IORFP air a lughdachadh 93%.

5 co-dhùnadh

A’ gabhail lùdag sùbailte nam fàinneachan a-staigh agus a-muigh fo torque fìor mar an fho-shiostam stiffness adhartach, chaidh an obair a leanas a dhèanamh gus lùdag sùbailte le neart neoni a thogail.

(1) Mol inneal cuairteachaidh stiffness àicheil——Airson uidheamachd crank spring, chaidh modal (Formula (6)) a stèidheachadh gus mion-sgrùdadh a dhèanamh air buaidh paramadairean structarail air na feartan stiffness àicheil aige, agus chaidh an raon de fheartan stiffness àicheil a thoirt seachad (Clàr 1).

(2) Le bhith a’ maidseadh stiffnesses adhartach is àicheil, gheibhear feartan stiffness an earraich ann an uidheamachd crank spring (Co-aontar (16)), agus tha am modail (Co-aontar (19)) air a stèidheachadh gus mion-sgrùdadh a dhèanamh air buaidh nam paramadairean structarail. den uidheamachd crank spring air càileachd stiffness neoni a’ lùdag sùbailte neoni stiffness Buaidh, gu teòiridheach, taobh a-staigh stròc a tha ri fhaighinn de lùdag sùbailte nam fàinneachan a-staigh agus a-muigh (±20°), faodaidh an lùghdachadh cuibheasach ann an stiffness ruighinn 97%.

(3) Mol stiffness customizable“earrach”——Chaidh sreang earraich duille ann an cumadh daoimean a stèidheachadh gus a mhodail stiffness (Co-aontar (23)) a stèidheachadh agus a dhearbhadh le modh eileamaid chrìochnaichte.

(4) Chuir sinn crìoch air dealbhadh, giullachd agus deuchainn sampall lùdagach sùbailte le neart neoni. Tha toraidhean an deuchainn a’ sealltainn: fo ghnìomh torque fìor-ghlan, an36°Anns an raon de cheàrnan cuairteachaidh, an taca ris na lùdagan sùbailte fàinne a-staigh agus a-muigh, tha stiffness an lùdag sùbailte neoni-stiffness air a lughdachadh 93% gu cuibheasach.

Chan eil an lùdag sùbailte le neart neoni air a thogail ach fo ghnìomh torque fìor, as urrainn a thoirt gu buil“seasmhachd neoni”, gun a bhith a’ beachdachadh air cùis a bhith a’ giùlan suidheachaidhean luchdachadh iom-fhillte. Mar sin, tha togail lùdagan sùbailte le neart neoni fo chumhachan luchdan iom-fhillte mar fhòcas air tuilleadh rannsachaidh. A bharrachd air an sin, tha lughdachadh na suathaidh a tha ann nuair a thèid lùdagan sùbailte le neart neoni a ghluasad na stiùireadh optimization cudromach airson lùdagan sùbailte le neart neoni.

iomraidhean

[1] HOWELL L L. Innealan gèillidh[M]. Eabhraig Nuadh: John Wiley&Sons, Inc, 2001.

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng, etc. Rannsachadh adhartais air dòighean dealbhaidh uidheamachd sùbailte sùbailte[J]. Iris Sìneach Innleadaireachd Meacanaigeach, 2010, 46(13): 2-13. Y u jin champion, PEI X U, gairm BIS, ETA suas. Modh dealbhaidh ùr-nodha airson innealan sùbailte[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Dealbhadh Co-bhanntachd Coitcheann Zero Stiffness Gèillidh[C]// Co-labhairtean Innleadaireachd Dealbhaidh Eadar-nàiseanta ASME. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L. Dòigh-obrach neo-mheudach airson cothromachadh statach de shùbailtean cuairteachaidh [J]. Uidheamachd & Teòiridh Inneal, 2015, 84 (84): 90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Blocaichean togail neart àicheil airson innealan gèillidh le cothromachadh staitistigeil: dealbhadh agus deuchainn[J]. Journal of Mechanisms & Robotics, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B D, Howell L. Modaileadh pivots sùbailte tar-axis[J]. Teòiridh inneal agus inneal, 2002, 37(5): 461-476.

[7] WITTRICK W H. Feartan pivots flexure tarsainn agus buaidh a’ phuing aig a bheil na stiallan a’ dol tarsainn [J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Dealbhadh agus deuchainn air pivots sùbailte trì-thar-earrach coitcheann air an cur an sàs anns na h-ionnstramaidean ultra-chruinneas[J]. Lèirmheas air Innealan Saidheansail, 2014, 85(10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng, msaa. Rannsachadh air feartan stiffness rothlach lùdag sùbailte trì-crois coitcheann[J]. Iris Sìneach Innleadaireachd Meacanaigeach, 2015, 51(13): 189-195.

yang Q I facal, l IU Lang, guth BIS, ETA. Comharrachadh Stiffness Rotational de Pivots Flexure Tras-Earrach Coitcheann[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(13): 189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Rannsachadh air Coimeas Coileanaidh Coimeas eadar Structar Topology de Pivots Sùbailte thar-Earrach[C]// Co-labhairtean Teicnigeach Innleadaireachd Dealbhaidh Eadar-nàiseanta agus Coimpiutaran agus Fiosrachadh ann an Innleadaireachd, Lùnastal 2014 17–20, 2014, Buffalo, Eabhraig Nuadh, Na Stàitean Aonaichte. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Feartan stiffness an taobh a-staigh–pivots flexure fàinne a-muigh air an cur an sàs anns na h-ionnstramaidean ultra-chruinneas [J]. Tasglann Gnìomhan Institiud nan Einnseanairean Meacanaigeach Pàirt C Journal of Mechanical Engineering Science 1989-1996 (leabhar 203-210), 2017: 095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Slatan-tomhais airson Co-chothromachadh Statach air Innealan Gèillidh[C]// Co-labhairtean Teicnigeach Innleadaireachd Eadar-nàiseanta ASME 2010 agus Coimpiutaran agus Fiosrachadh ann an Innleadaireachd, Lùnastal 15–18, 2010, Montreal, Quebec, Canada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Modail cuibhreachaidh coitcheann airson sùbailtean giùlan dà-mheudach: Cruthachadh lùth strain neo-loidhne[J]. Journal of Mechanical Design, 2010, 132: 81009.

Mun ùghdar: Bi Shusheng (ùghdar co-fhreagarrach), fireannach, a rugadh ann an 1966, dotair, àrd-ollamh, neach-stiùiridh dotaireachd. Is e a phrìomh stiùireadh rannsachaidh uidheamachd làn shùbailte agus inneal-fuadain bionic.