A tartósság összehasonlításakor a flatHingeIt jobbnak bizonyul, mint az anya-gyermek csuklópánt. Bár az anya-gyermek csuklópánt hossza megegyezik a th

Absztrakt: A nulla merevségű flexibilis csuklópánt forgási merevsége megközelítőleg nulla, ami kiküszöböli azt a hibát, hogy a szokásos rugalmas csuklópántok meghajtó nyomatékot igényelnek, és rugalmas megfogókra és más területekre alkalmazhatók. A tiszta nyomaték hatására a belső és külső gyűrűs flexibilis csuklópántokat pozitív merevségi alrendszerként figyelembe véve a negatív merevségi mechanizmus és az egymáshoz illő pozitív és negatív merevség nulla merevségű flexibilis csuklót hozhat létre. Javasoljon negatív merevségű forgási mechanizmust——Forgattyús rugós mechanizmus, negatív merevségi jellemzőinek modellezése és elemzése; pozitív és negatív merevség párosításával elemezte a forgattyús rugószerkezet szerkezeti paramétereinek hatását a nulla merevség minőségére; lineáris rugót javasolt, testreszabható merevséggel és mérettel——Gyémánt alakú laprugós húr, felállítottuk a merevségi modellt és elvégeztük a végeselemes szimulációs verifikációt; végül elkészült egy kompakt, nulla merevségű rugalmas csuklópánt tervezése, feldolgozása és tesztelése. A vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy: tiszta nyomaték hatására,±18°Az elforgatási szögek tartományában a nulla merevségű flexibilis csuklópánt forgásmerevsége átlagosan 93%-kal alacsonyabb, mint a belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópánté. A megépített, nulla merevségű rugalmas zsanér kompakt szerkezettel és kiváló minőségű nulla merevséggel rendelkezik; a javasolt negatív merevségű forgási mechanizmus és a lineáris A rugó nagy referenciaértékkel rendelkezik a rugalmas mechanizmusok tanulmányozásában.

0 Előszó

Rugalmas csuklópánt (csapágy)

[1-2]

A rugalmas egység rugalmas deformációjára támaszkodva a mozgás, az erő és az energia továbbítására vagy átalakítására széles körben alkalmazzák a precíziós pozicionálásban és más területeken. A hagyományos merev csapágyakhoz képest van egy helyreállító pillanat, amikor a rugalmas zsanér elfordul. Ezért a meghajtó egységnek kimenő nyomatékot kell biztosítania a meghajtáshoz, és meg kell tartania a rugalmas csuklópánt forgását. Nulla merevségű rugalmas zsanér

[3]

(Zero stiffness flexural pivot, ZSFP) egy rugalmas forgócsukló, amelynek forgási merevsége megközelítőleg nulla. Ez a típusú rugalmas zsanér a lökettartományon belül bármely pozícióban maradhat, más néven statikus egyensúlyi rugalmas csuklópánt

[4]

, leginkább olyan területeken használják, mint például a rugalmas megfogók.

A rugalmas mechanizmus moduláris tervezési koncepciója alapján a teljes nulla merevségű flexibilis csuklópántrendszer két pozitív és negatív merevségű alrendszerre osztható, a nulla merevségű rendszer pedig a pozitív és negatív merevség illeszkedésével valósítható meg.

[5]

. Ezek közül a pozitív merevségű alrendszer általában egy nagy löketű, rugalmas csuklópánt, például egy keresztben elhelyezett rugalmas csuklópánt.

[6-7]

, általánosított háromkeresztes nád rugalmas zsanér

[8-9]

valamint belső és külső gyűrűs rugalmas zsanérok

[10-11]

Stb. Jelenleg a flexibilis csuklópántok kutatása sok eredményt hozott, ezért a nulla merevségű flexibilis csuklópántok tervezésének kulcsa a megfelelő negatív merevségű modulok illesztése a rugalmas zsanérokhoz[3].

A belső és külső gyűrűs flexibilis zsanérok (Belső és külső gyűrűs flexural pivots, IORFP) kiváló merevség, pontosság és hőmérséklet-eltolódás jellemzőkkel rendelkeznek. A hozzáillő negatív merevségű modul biztosítja a nulla merevségű rugalmas csuklópánt építési módját, és végül befejezi a nulla merevségű rugalmas csuklópánt tervezését, mintafeldolgozását és tesztelését.

1 forgattyús rugós mechanizmus

1.1 A negatív merevség meghatározása

A K merevség általános definíciója a rugalmas elem által viselt F terhelés és a megfelelő dx alakváltozás közötti változás sebessége.

K = dF/dx (1)

Ha a rugalmas elem terhelésnövekménye ellentétes a megfelelő alakváltozási növekmény előjelével, az negatív merevség. Fizikailag a negatív merevség megfelel a rugalmas elem statikus instabilitásának

[12]

.A negatív merevségi mechanizmusok fontos szerepet játszanak a rugalmas statikus egyensúly terén. A negatív merevségi mechanizmusok általában a következő jellemzőkkel rendelkeznek.

(1) A mechanizmus bizonyos mennyiségű energiát tartalékol, vagy bizonyos deformáción megy keresztül.

(2) A mechanizmus kritikus instabilitási állapotban van.

(3) Ha a mechanizmust kissé megzavarják és elhagyják az egyensúlyi helyzetet, nagyobb erőt tud felszabadítani, amely a mozgással azonos irányú.

1.2 A nulla merevségű rugalmas csuklópánt felépítési elve

A nulla merevségű flexibilis pánt pozitív és negatív merevségi illesztéssel is megszerkeszthető, az elvet a 2. ábra mutatja.

(1) Tiszta nyomaték hatására a belső és a külső gyűrű rugalmas csuklópántjai megközelítőleg lineáris nyomaték-elfordulási szög viszonyt mutatnak, amint az a 2a. ábrán látható. Különösen, ha a metszéspont a nádhossz 12,73%-ánál található, a nyomaték-elfordulási szög kapcsolat lineáris

[11]

, ekkor a rugalmas csuklópánt Mpivot (óramutató járásával megegyező irányba) visszaállító nyomatéka a csapágy elfordulási szögéhez kapcsolódikθ(az óramutató járásával ellentétes irányba) a kapcsolat az

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

A képletben E az anyag rugalmassági modulusa, L a nád hossza, I pedig a szakasz tehetetlenségi nyomatéka.

(2) A belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópántok forgási merevségi modellje szerint a negatív merevségű forgómechanizmus illeszkedik, és negatív merevségi jellemzőit a 2b. ábra mutatja.

(3) Tekintettel a negatív merevségi mechanizmus instabilitására

[12]

, a nulla merevségű rugalmas csuklópánt merevségének körülbelül nullának és nullánál nagyobbnak kell lennie, a 2c. ábra szerint.

1.3 A forgattyús rugós mechanizmus meghatározása

A szakirodalom [4] szerint nulla merevségű flexibilis csuklót úgy lehet kialakítani, hogy a mozgó merev test és a rugalmas csuklópánt rögzített merev teste közé egy előre deformált rugót vezetünk be. ábrán látható belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópánthoz. Az 1. ábrán egy rugót vezetnek be a belső gyűrű és a külső gyűrű közé, azaz egy rugós forgattyús mechanizmust (SCM) vezetnek be. A 3. ábrán látható forgattyús csúszka mechanizmusra hivatkozva a forgattyús rugós mechanizmus kapcsolódó paraméterei a 4. ábrán láthatók. A forgattyús-rugós mechanizmus egy hajtókarból és egy rugóból áll (a merevséget k-ra kell beállítani). a kezdeti szög az AB hajtókar és az alap AC közötti szög, amikor a rugó nem deformálódott. R a hajtókar hosszát, l az alaphosszt jelöli, és a hajtókar hosszviszonyát r és l arányaként határozza meg, azaz. = r/l (0<<1).

A forgattyús-rugó szerkezet felépítéséhez 4 paraméter meghatározása szükséges: az alaphossz l, a forgattyús hosszarány , a kezdeti szög és a K rugómerevség.

A forgattyús rugós mechanizmus erő hatására bekövetkező deformációja az 5a. ábrán látható, az M pillanatban

γ

Működés közben a hajtókar elmozdul az AB kezdeti helyzetből

Beta

forduljon az AB felé

γ

, a forgási folyamat során a hajtókar vízszintes helyzethez viszonyított szöge

γ

forgattyús szögnek nevezik.

A kvalitatív elemzés azt mutatja, hogy a hajtókar AB-ból forog (kezdeti helyzet, M & gamma; Nulla) AB0 (“holtpont”helyszín, M

γ

nulla), a forgattyús-rugós mechanizmus deformációja negatív merevségi jellemzőkkel rendelkezik.

1.4 A forgattyús rugós mechanizmus nyomatéka és elfordulási szöge közötti kapcsolat

ábrán. 5, a nyomaték M & gamma; az óramutató járásával megegyező irányban pozitív, a forgattyús szög & gamma; az óramutató járásával ellentétes irányban pozitív, és az M nyomatéki terhelést az alábbiakban modellezzük és elemezzük.

γ

forgattyús szöggel

γ

A modellezési folyamat közötti kapcsolat méretezett.

Amint az 5b. ábrán látható, az AB forgattyú nyomatékkiegyenlítési egyenlete & gamma szerepel.

A képletben F & gamma; a rugóhelyreállító erő, d & gamma; az F & gamma; az A ponthoz. Tegyük fel, hogy a rugó elmozdulás-terhelés viszonya:

A képletben K a rugó merevsége (nem feltétlenül állandó érték),δ
xγ

a rugó deformációjának mértéke (pozitívra rövidítve),δ
xγ

=|B

Beta

C| – |B

γ

C|.

Egyidejű típus (3) (5), M nyomaték

γ

sarokkal

γ

A kapcsolat az

1.5 A forgattyús-rugós mechanizmus negatív merevségi jellemzőinek elemzése

A forgattyús-rugó mechanizmus negatív merevségi jellemzőinek elemzésének megkönnyítése érdekében (M momentum

γ

sarokkal

γ

összefüggés), feltételezhető, hogy a rugó lineárisan pozitív merevségű, akkor a (4) képlet átírható

A képletben a Kconst egy nullánál nagyobb állandó. A rugalmas csuklópánt méretének meghatározása után az alap l hosszát is meghatározzuk. Ezért, ha feltételezzük, hogy l konstans, a (6) képlet átírható így

ahol Kconstl2 egy nullánál nagyobb állandó, és az m nyomatéki együttható & gamma; egy dimenzióval rendelkezik. A forgattyús-rugós mechanizmus negatív merevségi jellemzői az m nyomaték együttható közötti összefüggés elemzésével kaphatók meg. & gamma; és az elforgatási szög & gamma.

A (9) egyenletből a 6. ábra mutatja a kezdeti szöget =π kapcsolata m & gamma; és a hajtókar hosszaránya és elfordulási szöge & gamma;, & isin; [0,1, 0,9],& gamma;& isin;[0, π]. A 7. ábra a m közötti összefüggést mutatja & gamma; és elforgatási szög & gamma; = 0,2 és különböző . A 8. ábra =π Amikor a különböző alatt a kapcsolat m & gamma; és szög & gamma.

A forgattyús rugó mechanizmus definíciója (1.3. szakasz) és a (9) képlet szerint, ha k és l állandó, m & gamma; Csak a szöggel kapcsolatos & gamma;, a hajtókar hosszának aránya és a hajtókar kezdeti szöge .

(1) Akkor és csak akkor & gamma; egyenlő 0 vagyπ vagy ,m & gamma; egyenlő nullával; & gamma; & isin;[0, ],m & gamma; nagyobb, mint nulla; & gamma; & van;[π],m & gamma; nullánál kisebb. & isin;[0, ],m & gamma; nagyobb, mint nulla; & gamma;& van;[π],m & gamma; nullánál kisebb.

(2) & gamma; Amikor [0, ], az elforgatási szög & gamma; növekszik, m & gamma; nulláról az inflexiós pont szögéig növekszik & gamma;0 a maximális m értéket veszi fel & gamma;max, majd fokozatosan csökken.

(3) A forgattyús rugós mechanizmus negatív merevségi jellemző tartománya: & gamma;& isin;[0, & gamma;0], ebben az időben & gamma; növekszik (az óramutató járásával ellentétes irányban), és az M nyomaték & gamma; növekszik (óramutató járásával megegyező irányba). Az inflexiós pont szöge & gamma;0 a forgattyús-rugós mechanizmusra jellemző negatív merevség maximális elfordulási szöge és & gamma;0 & isin;[0, ];m & gamma;max a maximális negatív nyomatéki együttható. Adott és , a (9) egyenlet levezetése hozamokat eredményez & gamma;0

(4) minél nagyobb a kezdeti szög, & gamma; a nagyobb 0, m

γmax

nagyobb.

(5) minél nagyobb a hosszarány, & gamma; a kisebb 0, m

γmax

nagyobb.

Különösen =πA forgattyús rugós mechanizmus negatív merevségi jellemzői a legjobbak (a negatív merevségi szögtartomány nagy, a biztosítható nyomaték nagy). =πUgyanakkor különböző körülmények között a maximális elfordulási szög & a forgattyús rugó mechanizmusára jellemző negatív merevség gamma; 0 és a maximális negatív nyomaték együttható m & gamma; A maximális értéket az 1. táblázat tartalmazza.

1. táblázat A kezdeti szög azπ A maximális negatív merevségi szög & gamma;0 és az m maximális nyomatékegyüttható különböző forgattyús hosszviszonyok mellett

γmax

paraméter

érték

hajtókar hossz aránya

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Maximális elfordulási szög & gamma;

0
/rad

0.98

0.91

0.84

0.76

0.68

Maximális nyomatékegyüttható m

γmax

0.013

0.055

0.13

0.23

0.37

2 Nulla merevségű rugalmas csuklópánt felépítése

A 2.1 pozitív és negatív merevségének egyezése a 9. ábrán látható, n(n 2) párhuzamos forgattyús rugós mechanizmus csoport egyenletesen oszlik el a kerület mentén, negatív merevségű mechanizmust alkotva, amely illeszkedik a belső és külső gyűrű rugalmas csuklópántjaihoz.

A belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópántok pozitív merevségű alrendszerként való felhasználásával készítsen egy nulla merevségű rugalmas csuklópántot. A nulla merevség elérése érdekében párosítsa a pozitív és negatív merevséget

egyidejű (2), (3), (6), (11) és & gamma;=θ, a terhelés F & a rugó gamma értéke megkapható; és elmozdulásδx kapcsolata & gamma; van

Az 1.5. szakasz szerint a forgattyús rugós mechanizmus negatív merevségi szögtartománya: & gamma;& isin;[0, & gamma;0] és & gamma;0 & isin;[0, ], a nulla merevségű rugalmas csukló löketének kisebbnek kell lennie, mint & gamma;0, I.e. a rugó mindig deformált állapotban van (δxγ≠0). A belső és külső gyűrűs rugalmas zsanérok forgási tartománya a±0,35 rad(±20°), egyszerűsítse a trigonometrikus függvényeket sin & gamma; és cos & gamma; alábbiak szerint

Egyszerűsítés után a rugó terhelés-elmozdulás viszonya

2.2 Pozitív és negatív merevségi illesztési modell hibaelemzése

Értékelje a (13) egyenlet egyszerűsített kezelése által okozott hibát! A nulla merevségű flexibilis csuklópánt tényleges feldolgozási paraméterei szerint (4.2. szakasz): n = 3,l = 40 mm, =π, = 0,2, E = 73 GPa; A belső és külső gyűrű rugalmas csuklópánt méretei L = 46mm, T = 0,3 mm, W = 9,4 mm; A (12) és (14) összehasonlító képletek leegyszerűsítik az első és a hátsó rugók terheléseltolódási viszonyát és relatív hibáját, amint az a 10a. és 10b. ábrán látható.

A 10. ábrán látható módon & gamma; kisebb, mint 0,35 rad (20°), az egyszerűsített kezelés okozta relatív hiba a terhelés-elmozdulás görbéhez képest nem haladja meg a 2,0%-ot, és a képlet

A (13) egyszerűsített kezelésével nulla merevségű rugalmas csuklópántok készíthetők.

2.3 A rugó merevségi jellemzői

Ha a rugó merevségét K, akkor az egyidejű (3), (6), (14)

A nulla merevségű flexibilis csuklópánt aktuális feldolgozási paraméterei szerint (4.2. szakasz), a K rugómerevség változási görbéje szöggel & gamma; a 11. ábrán látható. Főleg mikor & gamma;= 0, K a minimális értéket veszi fel.

A tervezés és a feldolgozás kényelme érdekében a rugó lineáris pozitív merevségű rugót alkalmaz, a merevség pedig Kconst. A teljes löket során, ha a nulla merevségű hajlékony csuklópánt teljes merevsége nullánál nagyobb vagy egyenlő, a Kconstnak a K minimális értékét kell vennie.

A (16) egyenlet a lineáris pozitív merevségű rugó merevségi értéke a nulla merevségű rugalmas csuklópánt konstrukciója során. 2.4 A nulla merevség minőségének elemzése A megépített nulla merevségű rugalmas csuklópánt terhelés-elmozdulás összefüggése

A (2), (8), (16) szimultán képletet kaphatjuk

A nulla merevség minőségének értékelése érdekében a rugalmas csuklópánt merevségének csökkentési tartományát a negatív merevségi modul hozzáadása előtt és után a nulla merevségi minőségi együtthatóként határozzuk meg.ηη Minél közelebb van a 100%-hoz, annál jobb a nulla merevség minősége. A 12. ábra 1-η Összefüggés a hajtókar hosszarányával és a kezdeti szöggel η Független a párhuzamos forgattyús-rugó mechanizmusok n számától és az alap l hosszától, de csak a forgattyú hosszarányához, az elfordulási szöghez kapcsolódik. & gamma; és a kezdeti szög .

(1) A kezdeti szög nő, és a nulla merevség minősége javul.

(2) A hosszarány nő, és a nulla merevség minősége csökken.

(3) Szög & gamma; növekszik, a nulla merevség minősége csökken.

A nulla merevségű rugalmas csuklópánt nulla merevségének javítása érdekében a kezdeti szögnek nagyobb értéket kell vennie; a hajtókar hosszának aránya a lehető legkisebb legyen. Ugyanakkor az 1.5. szakaszban található elemzési eredmények szerint, ha túl kicsi, akkor a forgattyús-rugós mechanizmus negatív merevséget biztosító képessége gyenge lesz. A nulla merevségű rugalmas csuklópánt nulla merevségének javítása érdekében a kezdeti szög =π, hajtókar hosszaránya = 0,2, azaz a 4.2 szakasz nulla merevségű rugalmas csuklópánt tényleges feldolgozási paraméterei.

A nulla merevségű rugalmas csuklópánt tényleges feldolgozási paraméterei szerint (4.2. szakasz) a belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópántok és a nulla merevségű rugalmas csuklópánt közötti nyomaték-szög összefüggést a 13. ábra mutatja; a merevség csökkenése a nulla merevségi minőségi együtthatóηA kapcsolat a sarokkal & gamma; a 14. ábrán látható. A 14. ábra szerint: 0,35 rad (20°) forgási tartományban a nulla merevségű rugalmas csuklópánt merevsége átlagosan 97%-kal csökken; 0,26 rad(15°) sarkokban, 95%-kal csökken.

3 Lineáris pozitív merevségű rugó kialakítása

A nulla merevségű rugalmas csuklópánt felépítése általában a rugalmas csuklópánt méretének és merevségének meghatározása után történik, majd a forgattyús rugós mechanizmusban lévő rugó merevsége megfordul, így a rugó merevségére és méretére vonatkozó követelmények viszonylag szigorúak. Ezenkívül a kezdeti szög =πAz 5a. ábráról a nulla merevségű flexibilis csuklópánt forgása során a rugó mindig összenyomott állapotban van, azaz“Nyomórugó”.

A hagyományos nyomórugók merevségét és méretét nehéz pontosan testre szabni, és az alkalmazásokban gyakran van szükség vezetőmechanizmusra. Ezért olyan rugót javasolunk, amelynek merevsége és mérete testre szabható——Gyémánt alakú laprugós zsinór. A rombusz alakú laprugós húr (15. ábra) több, sorba kapcsolt rombusz alakú laprugóból áll. A szabad szerkezeti tervezés és a nagyfokú testreszabhatóság jellemzőivel rendelkezik. Feldolgozási technológiája összhangban van a rugalmas zsanérokéval, és mindkettőt precíziós huzalvágással dolgozzák fel.

3.1 Gyémánt alakú laprugós zsinór terheléselmozduló modellje

A rombusz alakú laprugó szimmetriája miatt csak egy laprugót kell feszültséganalízisnek alávetni, ahogy az a 16. ábrán látható. α a nád és a vízszintes közötti szög, a nád hossza, szélessége és vastagsága Ld, Wd, Td, f a rombusz laprugóra ható méretben egységes terhelés,δy a rombusz alakú laprugó y irányú deformációja, az fy erő és az m nyomaték egyetlen nád végének ekvivalens terhelései, fv és fw az fy összetevő erői a wov koordinátarendszerben.

Az AWTAR[13] gerendadeformációs elmélete szerint az egyes nád dimenziósan egységes terhelés-elmozdulás összefüggése

A merev test kényszerviszonya miatt a nádra a nád deformáció előtti és utáni végszöge nulla, azazθ = 0. Egyidejű (20) (22)

A (23) egyenlet a rombusz alakú laprugó terhelés-elmozdulás dimenzióegyesítési modellje. n2 rombusz alakú laprugók sorba vannak kötve, terhelés-elmozdulás modellje pedig az

A (24) képletből mikorαHa d kicsi, a gyémánt alakú laprugó zsinór merevsége jellemző méretek és jellemző terhelések mellett megközelítőleg lineáris.

3.2 A modell végeselemes szimulációs ellenőrzése

Elvégezzük a rombusz alakú laprugó terheléselmozdulás modelljének végeselemes szimulációs verifikációját. Az ANSYS Mechanical APDL 15.0 használatával a szimulációs paraméterek a 2. táblázatban láthatók, és 8 N nyomást alkalmazunk a rombusz alakú laprugóra.

2. táblázat Rombusz alakú laprugós húr végeselemes szimulációs paraméterei

paraméter

érték

Anyag

AL7075-T6

Nád hossza L

nak,-nek

/mm

18

Nád szélessége W

nak,-nek

/mm

10

Nádvastagság T

nak,-nek

/mm

0.25

nád hajlásszögeα/°
10/20/30/40

Rugalmassági modulus E/GPa

73

A modelleredmények és a rombusz-laprugó terhelés-elmozdulás összefüggés szimulációs eredményeinek összehasonlítása a 2. ábrán látható. 17 (dimenzionalizálás). Négy eltérő dőlésszögű rombuszlaprugó esetén a modell és a végeselemes szimulációs eredmények közötti relatív hiba nem haladja meg az 1,5%-ot. A modell (24) érvényessége és pontossága ellenőrzésre került.

4 Nulla merevségű rugalmas csuklópánt tervezése és tesztelése

4.1 Nulla merevségű rugalmas zsanér paraméterezése

A nulla merevségű flexibilis csuklópánt tervezéséhez először a flexibilis csuklópánt tervezési paramétereit kell meghatározni az üzemi feltételeknek megfelelően, majd fordítva kell kiszámítani a forgattyús rugós mechanizmus vonatkozó paramétereit.

4.1.1 Rugalmas csuklós paraméterek

A belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópántok metszéspontja a nádhossz 12,73%-ánál található, paramétereit a 3. táblázat tartalmazza. A (2) egyenletbe behelyettesítve a belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópántok nyomaték-elfordulási szög viszonya

3. táblázat A belső és külső gyűrűs rugalmas zsanérok szerkezeti paraméterei és anyagtulajdonságai

paraméter

érték

Anyag

AL7075-T6

Nádhossz L/mm

46

Nád szélessége W/mm

9.4

Nádvastagság T/mm

0.30

Rugalmassági modulus E/GPa

73

4.1.2 Negatív merevségi mechanizmus paraméterei

ábrán látható módon. A 18. ábra szerint a párhuzamosan futó forgattyús rugós mechanizmusok n számát 3-nak tekintjük, az l = 40 mm hosszúságot a rugalmas csuklópánt mérete határozza meg. a 2.4 pont következtetése szerint a kezdeti szög =π, hajtókar hosszaránya = 0,2. A (16) egyenlet szerint a rugó merevsége (I.e. gyémánt laprugós húr) a Kconst = 558,81 N/m (26)

4.1.3 Gyémánt laprugós húr paraméterei

l = 40 mm-rel, =π, = 0,2, a rugó eredeti hossza 48 mm, és a maximális deformáció (& gamma;= 0) 16 mm. Szerkezeti korlátok miatt nehéz egyetlen rombuszlaprugónak ekkora alakváltozást produkálnia. Négy rombuszlaprugót sorba kapcsolva (n2 = 4) egyetlen rombuszlaprugó merevsége

Kd=4Kconst=2235,2 N/m (27)

A negatív merevségi mechanizmus méretének megfelelően (18. ábra), figyelembe véve a gyémánt alakú laprugó nádhosszát, szélességét és dőlésszögét, a nád a (23) képletből és a (27) merevségi képletből következtethető. a rombusz alakú laprugó Vastagság. A rombusz laprugók szerkezeti paramétereit a 4. táblázat tartalmazza.

felület4

Összefoglalva, a forgattyús rugós mechanizmuson alapuló nulla merevségű rugalmas csuklópánt paraméterei mind meghatározásra kerültek, amint azt a 3. és 4. táblázat mutatja.

4.2 A zéró merevségű flexibilis csuklópánt tervezése és feldolgozása A rugalmas csuklópánt feldolgozási és vizsgálati módszerét a [8] szakirodalomban találja. A nulla merevségű flexibilis csuklópánt negatív merevségű mechanizmusból és egy párhuzamos belső és külső gyűrűs rugalmas csuklópántból áll. A szerkezeti kialakítást a 19. ábra mutatja.

Mind a belső, mind a külső gyűrűs rugalmas zsanérokat és a rombusz alakú laprugós húrokat precíziós huzalvágó szerszámgépekkel dolgozzák fel. A belső és külső gyűrűs rugalmas zsanérok feldolgozása és összeszerelése rétegenként történik. A 20. ábra a gyémánt alakú laprugós húrok három sorozatának fizikai képe, a 21. ábra pedig az összeszerelt nulla merevség A rugalmas csuklópánt mintájának fizikai képe.

4.3 A nulla merevségű flexibilis csuklópánt forgásmerevségét vizsgáló platform A [8]-ban található forgási merevség vizsgálati módszerére hivatkozva a 22. ábrán látható módon megépül a nulla merevségű flexibilis csuklópánt forgási merevség vizsgálati platformja.

4.4 Kísérleti adatfeldolgozás és hibaelemzés

A belső és külső gyűrűs flexibilis csuklópántok és a nulla merevségű flexibilis csuklópántok forgási merevségét a tesztplatformon teszteltük, a vizsgálati eredményeket a 23. ábra mutatja. Számítsa ki és rajzolja meg a nulla merevségű hajlékony csuklópánt nulla merevségű minőségi görbéjét a (19) képlet szerint, az ábra szerint. 24.

A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a nulla merevségű rugalmas csuklópánt forgási merevsége nullához közeli. A belső és külső gyűrűs rugalmas zsanérokhoz képest a nulla merevségű rugalmas zsanér±0,31 rad(18°) a merevség átlagosan 93%-kal csökkent; 0,26 rad (15°), a merevség 90%-kal csökken.

Ahogy a 23. és 24. ábrán is látható, a zéró merevség vizsgálati eredményei és az elméleti modelleredmények között még mindig van egy bizonyos rés (a relatív hiba 15%-nál kisebb), és a hiba fő okai a következők.

(1) A trigonometrikus függvények egyszerűsítése által okozott modellhiba.

(2) Súrlódás. Súrlódás van a gyémánt laprugó húr és a rögzítő tengely között.

(3) Feldolgozási hiba. Hibák vannak a nád tényleges méretében stb.

(4) Összeszerelési hiba. A rombusz alakú laprugós zsinór és a tengely közötti rés, a próbapad készülék beépítési hézaga stb.

4.5 Teljesítmény-összehasonlítás egy tipikus, nulla merevségű flexibilis csuklópánttal Az irodalomban [4] egy nulla merevségű flexibilis ZSFP_CAFP csuklót építettek kereszttengelyű hajlító csuklóval (CAFP), amint az a 25. ábrán látható.

A nulla merevségű rugalmas csuklópánt összehasonlítása ZSFP_IORFP (ábra). 21) és ZSFP_CAFP (ábra. 25) a belső és külső gyűrűs rugalmas zsanérok felhasználásával készült

(1) ZSFP_IORFP, a szerkezet kompaktabb.

(2) A ZSFP_IORFP saroktartománya kicsi. A saroktartományt magának a rugalmas zsanérnak a saroktartománya korlátozza; a ZSFP_CAFP saroktartománya80°, ZSFP_IORFP saroktartomány40°.

(3) ±18°A sarkok tartományában a ZSFP_IORFP jobb minőségű nulla merevséggel rendelkezik. A ZSFP_CAFP átlagos merevsége 87%-kal, a ZSFP_IORFP átlagos merevsége pedig 93%-kal csökken.

5 következtetés

A belső és külső gyűrűk flexibilis csuklóját tiszta nyomaték alá véve pozitív merevségű alrendszerként, a következő munkát végeztük egy nulla merevségű flexibilis csukló megalkotása érdekében.

(1) Javasoljon negatív merevségű forgási mechanizmust——A forgattyús rugós mechanizmushoz egy modellt (Formula (6)) állítottunk fel a szerkezeti paraméterek negatív merevségi jellemzőire gyakorolt ​​hatásának elemzésére, és megadtuk negatív merevségi jellemzőinek tartományát (1. táblázat).

(2) A pozitív és negatív merevségek párosításával megkapjuk a forgattyús rugós mechanizmusban lévő rugó merevségi jellemzőit ((16) egyenlet), és felállítjuk a modellt ((19) egyenlet) a szerkezeti paraméterek hatásának elemzésére. a forgattyús rugós mechanizmus a nulla merevségű flexibilis csuklópánt nulla merevségére Befolyásolja elméletileg a belső és külső gyűrűk rugalmas csuklópántjának rendelkezésre álló löketét (±20°), a merevség átlagos csökkenése elérheti a 97%-ot.

(3) Javasoljon testreszabható merevséget“tavaszi”——Egy rombusz alakú laprugós húrt állítottunk fel a merevségi modell felállítására ((23) egyenlet), amelyet végeselemes módszerrel igazoltunk.

(4) Befejezte egy kompakt, nulla merevségű rugalmas csuklópánt tervezését, feldolgozását és tesztelését. A vizsgálati eredmények azt mutatják, hogy: tiszta nyomaték hatására a36°Az elforgatási szögek tartományában a belső és külső gyűrűs flexibilis csuklópántokhoz képest a nulla merevségű rugalmas csuklópánt merevsége átlagosan 93%-kal csökken.

A megépített, nulla merevségű rugalmas csukló csak tiszta nyomaték hatása alatt áll, ami megvalósítható“nulla merevség”, anélkül, hogy figyelembe vennénk a csapágy összetett terhelési feltételeit. Ezért a zéró merevségű flexibilis csuklópántok bonyolult terhelési viszonyok között történő építése áll a további kutatások középpontjában. Ezenkívül a nulla merevségű rugalmas csuklópántok mozgása során fellépő súrlódás csökkentése fontos optimalizálási irány a nulla merevségű rugalmas csuklópántok számára.

hivatkozások

[1] HOWELL L L. Megfelelő mechanizmusok[M]. New York: John Wiley&Sons, Inc., 2001.

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng stb. Kutatási előrehaladás a rugalmas csuklós mechanizmus tervezési módszereivel kapcsolatban[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13. Y u jin bajnok, PEI X U, BIS hívás, ETA fel. A hajlítómechanizmusok tervezési módszerének legmodernebb technikája[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Általános nulla merevségnek megfelelő kötés tervezése[C]// ASME Nemzetközi Tervezőmérnöki Konferenciák. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G., Howell L. L. Nem dimenziós megközelítés forgási hajlítások statikus kiegyensúlyozására[J]. Gépezet & Gépelmélet, 2015, 84(84):90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C és társai. Negatív merevségű építőelemek statikailag kiegyensúlyozott megfelelő mechanizmusokhoz: Tervezés és tesztelés[J]. Mechanizmusok folyóirata & Robotics, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B. D., Howell L. L. A kereszttengelyű hajlítócsapok modellezése[J]. Mechanizmus és gépelmélet, 2002, 37(5):461-476.

[7] WITTRICK W H. A keresztezett hajlítócsapok tulajdonságai és a csíkok keresztezési pontjának hatása[J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Az ultraprecíziós műszerekre alkalmazott általánosított hármas keresztrugós hajlítócsapok tervezése és kísérlete[J]. Review of Scientific Instruments, 2014, 85(10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng stb. Általánosított háromkeresztes flexibilis csuklópánt forgási merevségi jellemzőinek kutatása[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(13): 189-195.

yang Q I szó, l IU Lang, BIS hang, ETA. Általánosított hármas keresztrugós hajlítócsapok forgási merevségének jellemzése[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(13):189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Research of Performance Comparison of Topology Structure of Cross-Spring Flexural Pivots[C]// ASME 2014 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, augusztus 17–20, 2014, Buffalo, New York, USA. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. A belső merevségi jellemzői–a külső gyűrűs hajlítócsapok az ultraprecíziós műszereken[J]. ARCHÍVUM Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers C Part of Mechanical Engineering Science Journal of Mechanical Engineering Science 1989-1996 (203-210. kötet), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Criteria for the Static Balancing of Compliant Mechanisms[C]// ASME 2010 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, augusztus 15–2010. 18. Montreal, Quebec, Kanada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Egy általánosított kényszermodell kétdimenziós nyalábhajlításokhoz: Nemlineáris alakváltozási energia megfogalmazása[J]. Journal of Mechanical Design, 2010, 132: 81009.

A szerzőről: Bi Shusheng (levelező szerző), férfi, született 1966-ban, orvos, professzor, doktori témavezető. Fő kutatási iránya a teljesen rugalmas mechanizmus és a bionikus robot.

Az AOSITE Hardware mindig ragaszkodik a „minőség az első” elvéhez, a minőség-ellenőrzésre, a szolgáltatásfejlesztésre és a gyors reagálásra összpontosítva.
Az AOSITE Hardware megalakulása óta a fejlesztésnek, gyártásnak, marketingnek és értékesítésnek szentelte magát. Együttműködési alapelvünk a .A csuklópánt számos területen alkalmazható, különösen az élelmiszerek és italok, a gyógyszeripar, a napi szükségletek, a szállodai kellékek, a fémanyagok, a mezőgazdaság, a vegyipar, elektronika, gépek.
A fejlett hegesztési, vágási, polírozási és egyéb gyártási technológiával, valamint a személyzet támogatásával az AOSITE Hardware hibátlan termékeket és figyelmes kiszolgálást ígér az ügyfeleknek.

1. Gyártási technológia: Az évek óta tartó felhalmozással elegendő képességgel rendelkezünk a gyártási folyamat javításához. A fejlett technológia, beleértve a hegesztést, vegyi maratást, felületszórást és polírozást, hozzájárul a termékek kiváló teljesítményéhez.
Cégünk fiókos csúszdáit szigorúan számos professzionális feldolgozási eljárással gyártják, és megfelelnek a nemzeti minőségellenőrzési szabványoknak. Egyrészt termékeink a modern esztétikához illeszkednek, stílusos és jó megjelenésűek, és kiváló a teljesítményük. Másrészt nem könnyű berozsdásodni és megkarcolódni, erős korrózió- és rozsdagátló képességgel rendelkeznek. Termékeink minden tulajdonsága alapján bel- és kültéri használatra alkalmasak.Az AOSITE hardver sikeresen regisztrálásra került ben. Az elmúlt évek során folyamatosan kiváló vállalkozásoktól tanultuk az elektromos berendezések gyártási tapasztalatait. Mindeközben sok céggel alakítottunk ki baráti és hosszú távú együttműködést. Cégünk befolyását nagymértékben javítottuk. Ha a visszaküldést a termék minősége vagy tőlünk hibásan okozta, garantáltan 100%-os visszatérítést kap.

A forgattyús rugós mechanizmuson alapuló, nulla merevségű rugalmas csuklópánt kutatása során fontos megérteni a csuklópánt ismerete fogalmát és alkalmazását a mérnöki és tervezési területen. Íme néhány gyakran ismételt kérdés ezzel a témával kapcsolatban.

Az ajtópánt az ajtó egyik fontos tartozéka. Összeköti az ajtót és az ajtókeretet, és lehetővé teszi az ajtó zökkenőmentes nyitását és zárását