Abstrak: Kaku rotasi engsel fleksibel nol-kaku kira-kira nol, sing ngatasi cacat sing engsel fleksibel biasa mbutuhake torsi nyopir, lan bisa ditrapake kanggo grippers fleksibel lan lapangan liyane. Njupuk engsel fleksibel ring njero lan njaba ing tumindak torsi murni minangka subsistem kaku positif, riset mekanisme kaku Negatif lan cocog kaku positif lan negatif bisa mbangun nul stiffness fleksibel nggeser. Propose mekanisme rotasi kaku negatif——Mekanisme spring crank, model lan analisa karakteristik kaku negatif; kanthi cocog karo kaku positif lan negatif, nganalisa pengaruh paramèter struktural mekanisme spring crank ing kualitas kaku nol; ngajokaken spring linear karo kaku customizable lan ukuran——String spring rwaning kanthi bentuk inten, model kekakuan ditetepake lan verifikasi simulasi unsur terhingga ditindakake; pungkasanipun, desain, Processing lan testing saka kompak nul-kaku sampel engsel fleksibel rampung. Asil tes nuduhake yen: ing tumindak torsi murni,±18°Ing sawetara sudhut rotasi, kaku rotasi saka engsel fleksibel nul-kaku 93% luwih murah tinimbang ing engsel fleksibel ring njero lan njaba rata-rata. Engsel fleksibel nol-kaku sing dibangun nduweni struktur kompak lan kaku nol sing berkualitas tinggi; mekanisme rotasi negatif-kaku ngajokaken lan linear Spring nduweni nilai referensi gedhe kanggo sinau mekanisme fleksibel.

0 PURWAKA

Engsel fleksibel (bearing)

^[1-2]

Ngandelake ewah-ewahan bentuk elastis unit fleksibel kanggo ngirim utawa ngonversi gerakan, kekuwatan lan energi, mula digunakake kanthi akeh ing posisi presisi lan lapangan liyane. Dibandhingake karo bantalan kaku tradisional, ana wayahe mulihake nalika engsel fleksibel muter. Mulane, unit drive kudu nyedhiyani torsi output kanggo drive lan Tansah rotasi engsel fleksibel. Engsel fleksibel nol kaku

^[3]

(Zero stiffness flexural pivot, ZSFP) yaiku sendi putar fleksibel sing kaku rotasi kira-kira nol. Jinis engsel fleksibel iki bisa tetep ing sembarang posisi ing kisaran stroke, uga dikenal minangka engsel fleksibel keseimbangan statis.

^[4]

, biasane digunakake ing lapangan kayata grippers fleksibel.

Adhedhasar konsep desain modular saka mekanisme fleksibel, kabeh sistem engsel fleksibel nul-kaku bisa dipérang dadi rong subsistem saka kaku positif lan negatif, lan sistem nul-kaku bisa temen maujud liwat cocog saka kaku positif lan negatif.

^[5]

. Antarane wong-wong mau, subsistem kaku positif biasane engsel fleksibel stroke gedhe, kayata engsel fleksibel cross-reed.

^[6-7]

, umum telung salib reed engsel fleksibel

^[8-9]

lan njero lan njaba ring engsel fleksibel

^[10-11]

lsp. Saiki, riset babagan engsel fleksibel wis entuk akeh asil, mula, kunci kanggo ngrancang engsel fleksibel nol kaku yaiku cocog karo modul kaku negatif sing cocog kanggo engsel fleksibel [3].

Engsel fleksibel ring njero lan njaba (Pivots lentur ring njero lan njaba, IORFP) nduweni karakteristik sing apik banget babagan kekakuan, presisi lan drift suhu. Modul kaku negatif cocog menehi cara construction saka engsel fleksibel nul-kaku, lan pungkasanipun, ngrampungake desain, Processing sampel lan testing saka engsel fleksibel nul-kaku.

1 crank spring mekanisme

1.1 Definisi kaku negatif

Définisi umum kaku K yaiku tingkat owah-owahan antarane beban F sing ditanggung dening unsur elastis lan deformasi sing cocog dx.

K = dF/dx (1)

Nalika kenaikan beban saka unsur elastis ngelawan karo tandha kenaikan deformasi sing cocog, iku kaku negatif. Secara fisik, kaku negatif cocog karo ketidakstabilan statis unsur elastis

^[12]

.Mekanisme kaku negatif muter peran penting ing lapangan imbangan statis fleksibel. Biasane, mekanisme kaku negatif duwe ciri ing ngisor iki.

(1) Mekanisme kasebut nyedhiyakake jumlah energi tartamtu utawa ngalami deformasi tartamtu.

(2) Mekanisme kasebut ana ing kahanan ora stabil sing kritis.

(3) Nalika mekanisme rada kaganggu lan ninggalake posisi keseimbangan, bisa ngeculake pasukan sing luwih gedhe, sing ana ing arah sing padha karo gerakan kasebut.

1.2 Prinsip konstruksi engsel fleksibel nol-kaku

Engsel fleksibel nol-kaku bisa dibangun kanthi nggunakake pencocokan kaku positif lan negatif, lan prinsip kasebut ditampilake ing Gambar 2.

(1) Ing tumindak torsi murni, engsel fleksibel ring njero lan njaba duwe hubungan sudut torsi-rotasi linear, kaya sing ditampilake ing Gambar 2a. Utamane, nalika titik persimpangan dumunung ing 12,73% saka dawa reed, hubungan sudut torsi-rotasi linear.

^[11]

, ing wektu iki, wayahe mulihake Mpivot (arah jarum jam) saka engsel fleksibel ana hubungane karo sudut rotasi bantalan.θ(counterclockwise) sesambetan punika

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Ing rumus, E minangka modulus elastis materi, L minangka dawa reed, lan I minangka momen inersia saka bagean kasebut.

(2) Miturut model kaku rotasi engsel fleksibel ring njero lan njaba, mekanisme puteran kaku negatif dicocogake, lan karakteristik kaku negatif ditampilake ing Gambar 2b.

(3) Ing tampilan kahanan kang ora tetep saka mekanisme kaku negatif

^[12]

, kaku saka engsel fleksibel nol-kaku kudu kira-kira nol lan luwih saka nol, minangka ditampilake ing Figure 2c.

1.3 Definisi mekanisme spring crank

Miturut literatur [4], engsel fleksibel nol-kaku bisa dibangun kanthi ngenalake spring sing wis cacat ing antarane awak kaku sing obah lan awak kaku tetep saka engsel fleksibel. Kanggo engsel fleksibel ring njero lan njaba sing ditampilake ing FIG. 1, spring dikenalaké antarane ring njero lan dering njaba, IE, mekanisme spring-crank (SCM) ngenalaken. Ngarujuk marang mekanisme panggeser engkol sing ditampilake ing Gambar 3, paramèter sing gegandhengan karo mekanisme pegas engkol ditampilake ing Gambar 4. Mekanisme crank-spring kasusun saka crank lan spring (nyetel kaku minangka k). amba dhisikan punika amba klebu antarane nglakokake AB lan basa AC nalika spring ora deformed. R nggantosi dawa engkol, l nggantosi dawa basa, lan nemtokake rasio dawa engkol minangka rasio r kanggo l, I .e. = r/l (0<<1).

Konstruksi mekanisme crank-spring mbutuhake penentuan 4 parameter: dawa dasar l, rasio dawa engkol, sudut awal lan kaku spring K.

Ewah-ewahan bentuk mekanisme spring crank ing gaya ditampilake ing Figure 5a, ing wayahe M

_γ

Ing tumindak, engkol pindhah saka posisi awal AB

_Beta

pindhah menyang AB

_γ

, sak proses rotasi, amba klebu engkol relatif kanggo posisi horisontal

_γ

disebut sudut engkol.

Analisis kualitatif nuduhake yen engkol muter saka AB (posisi awal, M & gamma; Zero) Kanggo AB0 (“titik mati”lokasi, M

_γ

iku nol), mekanisme crank-spring duwe deformasi karo karakteristik kaku negatif.

1.4 Hubungan antarane torsi lan sudut rotasi mekanisme spring crank

Ing Fig. 5, torsi M & gamma; searah jarum jam positif, sudut engkol & gamma; counterclockwise positif, lan mbukak wayahe M maringi tulodho lan analisa ngisor.

_γ

kanthi sudut engkol

_γ

Hubungan antarane proses pemodelan wis dimensi.

Minangka ditampilake ing Figure 5b, persamaan imbangan torsi kanggo crank AB & gamma kadhaptar.

Ing rumus, F & gamma; yaiku gaya pemulih spring, d & gamma; yaiku F & gamma; kanggo titik A. Nganggep yen hubungan pamindahan-beban saka spring punika

Ing rumus, K minangka kaku spring (ora mesthi nilai konstan),δ

xγ

yaiku jumlah deformasi spring (disingkat dadi positif),δ

xγ

=|B

_Beta

C| – |B

_γ

C|.

Tipe simultan (3)(5), momen M

_γ

karo pojok

_γ

Hubungane yaiku

1.5 Analisis karakteristik kaku negatif saka mekanisme crank-spring

Kanggo nggampangake analisis karakteristik kaku negatif saka mekanisme crank-spring (moment M

_γ

karo pojok

_γ

hubungane), bisa dianggep yen pegas nduweni kaku positif linear, banjur rumus (4) bisa ditulis maneh minangka

Ing rumus, Kconst punika pancet luwih saka nul. Sawise ukuran engsel fleksibel ditemtokake, dawa l basa uga ditemtokake. Mulane, yen l minangka konstanta, rumus (6) bisa ditulis maneh minangka

ngendi Kconstl2 punika pancet luwih saka nul, lan koefisien wayahe m & gamma; nduweni dimensi siji. Karakteristik kaku negatif saka mekanisme crank-spring bisa dipikolehi kanthi nganalisa hubungan antarane koefisien torsi m & gamma; lan sudut rotasi & gamma.

Saka pepadhan (9), Gambar 6 nuduhake amba wiwitan =π hubungan antarane m & gamma; lan rasio dawa crank lan amba rotasi & gamma;, & isin;[0.1, 0.9],& gamma;& iki;[0, π]. Gambar 7 nuduhake hubungan antarane m & gamma; lan sudut rotasi & gamma; kanggo = 0,2 lan beda. Gambar 8 nuduhake =π Nalika, ing beda , hubungan antarane m & gamma; lan amba & gamma.

Miturut definisi mekanisme spring crank (bagean 1.3) lan rumus (9), nalika k lan l konstan, m & gamma; Mung ana hubungane karo sudut & gamma;, rasio dawa engkol lan sudut awal engkol.

(1) Yen lan mung yen & gamma; padha karo 0 utawaπ utawa ,m & gamma; padha karo nul; & gamma; & iki;[0,],m & gamma; luwih saka nol; & gamma; & isin;[π], m & gamma; kurang saka nul. & iki;[0,],m & gamma; luwih saka nol; & gamma;& isin;[π], m & gamma; kurang saka nul.

(2) & gamma; Nalika [0, ], amba rotasi & gamma; mundhak, m & gamma; mundhak saka nol menyang sudut titik inflection & gamma;0 njupuk nilai maksimum m & gamma;max, banjur suda mboko sithik.

(3) Kisaran karakteristik kaku negatif saka mekanisme spring crank: & gamma;& iki;[0, & gamma; 0], ing wektu iki & gamma; mundhak (counterclockwise), lan torsi M & gamma; mundhak (searah jarum jam). Sudut titik infleksi & gamma; 0 yaiku sudut rotasi maksimum karakteristik kaku negatif saka mekanisme crank-spring lan & gamma;0 & iki;[0,];m & gamma; maks iku koefisien momen negatif maksimum. Diwenehi lan, derivasi saka persamaan (9) ngasilake & gamma;0

(4) luwih gedhe sudut wiwitan, & gamma; luwih gedhe 0,m

_{γ maks}

luwih gedhe.

(5) luwih gedhe rasio dawa, & gamma; cilik 0,m

_{γ maks}

luwih gedhe.

Utamane, =πKarakteristik kaku negatif saka mekanisme spring crank paling apik (kisaran sudut kaku negatif gedhe, lan torsi sing bisa diwenehake gedhe). =πIng wektu sing padha, ing kahanan sing beda-beda, amba rotasi maksimum & gamma karakteristik kaku negatif saka mekanisme spring crank; 0 lan koefisien torsi negatif maksimum m & gamma; Max kadhaptar ing Tabel 1.

2 Konstruksi engsel fleksibel nol-kaku

Cocog saka kaku positif lan negatif saka 2.1 ditampilake ing Figure 9, n (n 2) kelompok mekanisme spring crank podo mbagekke roto-roto sak circumference, mbentuk mekanisme kaku negatif dicocogaké karo njero lan njaba ring fleksibel hinges.

Nggunakake engsel fleksibel ring njero lan njaba minangka subsistem kaku positif, gawe engsel fleksibel nol kaku. Kanggo entuk kaku nol, cocog karo kaku positif lan negatif

simultan (2), (3), (6), (11), lan & gamma; =θ, beban F & gamma saka spring bisa dipikolehi; lan pamindahanδHubungane x & gamma; punika

Miturut bagean 1.5, kisaran sudut kaku negatif saka mekanisme spring crank: & gamma;& iki;[0, & gamma; 0] lan & gamma;0 & isin;[0, ], stroke saka engsel fleksibel nol kaku kudu kurang saka & gamma; 0, i.e. spring tansah ing negara deformed (δxγ≠0). Kisaran rotasi engsel fleksibel ring njero lan njaba yaiku±0,35 rad(±20°), nyederhanakake fungsi trigonometri sin & gamma; lan cos & gamma; kaya ing ngisor iki

Sawise nyederhanakake, hubungan beban-pamindahan saka spring

2.2 Analisis kesalahan model cocog kaku positif lan negatif

Evaluasi kesalahan sing disebabake dening perawatan persamaan (13). Miturut paramèter pangolahan nyata engsel fleksibel nol kaku (Bagian 4.2): n = 3,l = 40mm, =π, = 0,2, E = 73 GPa; Ukuran ring njero lan njaba engsel fleksibel reed L = 46mm, T = 0.3mm, W = 9.4mm; Rumus perbandingan (12) lan (14) nyederhanakake hubungan pamindahan beban lan kesalahan relatif saka spring ngarep lan mburi minangka ditampilake ing Gambar 10a lan 10b.

Kaya sing dituduhake ing Gambar 10, & gamma; kurang saka 0,35 rad (20°), kesalahan relatif sing disebabake dening perawatan sing disederhanakake menyang kurva pamindahan beban ora ngluwihi 2,0%, lan rumus

Pangobatan sing disederhanakake saka (13) bisa digunakake kanggo nggawe engsel fleksibel nol-kaku.

2.3 Karakteristik kaku spring

Kanthi asumsi kekakuan pegas yaiku K, simultan (3), (6), (14)

Miturut paramèter pangolahan nyata nol kaku fleksibel engsel (Bagian 4.2), kurva owah-owahan saka spring kaku K karo amba & gamma; ditampilake ing Gambar 11. Ing tartamtu, nalika & gamma;= 0, K njupuk nilai minimal.

Kanggo penak saka desain lan Processing, spring adopts spring kaku positif linear, lan kaku punika Kconst. Ing kabeh stroke, yen total kaku engsel fleksibel kaku nol luwih saka utawa padha karo nol, Kconst kudu njupuk nilai minimal K.

Persamaan (16) yaiku nilai kekakuan pegas kekakuan positif linear nalika mbangun engsel fleksibel kekakuan nol. 2.4 Analisis kualitas nol-kaku Hubungan beban-pindahan saka engsel fleksibel nol-kaku sing dibangun yaiku

Rumus simultan (2), (8), (16) bisa diduweni

Kanggo ngevaluasi kualitas kaku nol, sawetara pangurangan saka kaku engsel fleksibel sadurunge lan sawise nambah modul kaku negatif ditetepake minangka koefisien kualitas kaku nol.η

η Sing nyedhaki 100%, sing luwih dhuwur kualitas nol kaku. Gambar 12 yaiku 1-η Hubungane karo rasio dawa engkol lan sudut awal η Iku ora gumantung saka nomer n mekanisme crank-spring podo lan dawa l basa, nanging mung ana hubungane karo rasio dawa engkol, amba rotasi. & gamma; lan sudut wiwitan.

(1) Sudut wiwitan mundhak lan kualitas kaku nol mundhak.

(2) Rasio dawa mundhak lan kualitas kaku nol mudhun.

(3) Sudut & gamma; mundhak, kualitas kaku nol sudo.

Kanggo nambah kualitas kaku nul saka engsel fleksibel nul kaku, amba dhisikan kudu njupuk nilai luwih gedhe; rasio dawa crank kudu cilik sabisa. Ing wektu sing padha, miturut asil analisis ing Bagean 1.5, yen cilik banget, kemampuan mekanisme crank-spring kanggo nyedhiyakake kaku negatif bakal ringkih. Kanggo nambah kualitas nol kaku engsel fleksibel nol kaku, amba awal =π, rasio dawa engkol = 0,2, sing, paramèter Processing nyata bagean 4,2 nul stiffness engsel fleksibel.

Miturut paramèter Processing nyata saka engsel fleksibel nul-kaku (Section 4.2), hubungan torsi amba antarane engsel fleksibel ring njero lan njaba lan engsel fleksibel nul kaku ditampilake ing Figure 13; nyuda kaku iku koefisien kualitas nol-kakuηHubungan karo pojok & gamma; ditampilake ing Gambar 14. Miturut Gambar 14: Ing 0,35 rad (20°) sawetara rotasi, kaku saka engsel fleksibel nol-kaku dikurangi kanthi rata-rata 97%; 0,26 rad(15°) sudhut, iku suda dening 95%.

3 Desain linear positif kaku spring

Konstruksi engsel fleksibel nol kaku biasane sawise ukuran lan kaku saka engsel fleksibel ditemtokake, lan banjur kaku spring ing mekanisme spring crank dibalik, supaya kaku lan syarat ukuran spring relatif ketat. Kajaba iku, amba dhisikan =π, saka Figure 5a, sajrone rotasi engsel fleksibel nol-kaku, spring tansah ing negara kompres, yaiku“Spring kompresi”.

Kaku lan ukuran spring komprèsi tradisional angel kanggo ngatur sabenere, lan mekanisme guide asring dibutuhake ing aplikasi. Mulane, spring sing kaku lan ukuran bisa disesuaikan diusulake——String spring rwaning wangun berlian. Senar spring rwaning awujud inten (Gambar 15) kasusun saka pirang-pirang sumber godhong awujud inten sing disambungake kanthi seri. Nduwe karakteristik desain struktur gratis lan kustomisasi sing dhuwur. Teknologi pangolahan kasebut konsisten karo engsel fleksibel, lan loro-lorone diproses kanthi pemotongan kabel presisi.

3.1 Model pamindahan beban saka senar pegas rwaning wangun inten

Amarga simetri saka spring rhombic rhombik, mung siji spring rhombik perlu ngalami stress analisis, minangka ditampilake ing Gambar 16. α yaiku sudut antarane alang-alang lan horisontal, dawa, jembar lan kekandelan saka alang-alang masing-masing Ld, Wd, Td, f yaiku beban gabungan dimensi ing spring rhombus rhombus,δy yaiku deformasi pegas rhombik ing arah y, gaya fy lan momen m minangka beban sing padha ing pungkasan buluh siji, fv lan fw minangka gaya komponen fy ing sistem koordinat wov.

Miturut teori deformasi balok AWTAR [13], hubungan beban-pamindahan sing digabungake kanthi dimensi saka buluh tunggal.

Amarga hubungan kendala awak kaku ing reed, sudut mburi reed sadurunge lan sawise deformasi nol, yaikuθ = 0. Simultan (20)(22)

Persamaan (23) yaiku model unifikasi dimensi pamindahan beban pegas rhombik. n2 sumber rhombik rhombik disambungake ing seri, lan model pamindahan mbukak sawijining

Saka rumus (24), nalikaαNalika d cilik, kekakuan senar spring rwaning sing bentuke inten kira-kira linier miturut ukuran lan beban khas.

3.2 Verifikasi simulasi unsur winates saka model

Verifikasi simulasi unsur terhingga saka model pamindahan beban saka spring rwaning berbentuk berlian ditindakake. Nggunakake ANSYS Mechanical APDL 15.0, paramèter simulasi ditampilake ing Tabel 2, lan tekanan 8 N ditrapake ing spring rwaning berbentuk berlian.

Perbandhingan antarane asil model lan asil simulasi hubungan beban-pamindahan spring rhombus rhombus ditampilake ing Fig. 17 (dimensi). Kanggo papat rhombus springs rhombus karo sudhut inclination beda, kesalahan relatif antarane model lan asil simulasi unsur winates ora ngluwihi 1,5%. Validitas lan akurasi model (24) wis diverifikasi.

4 Desain lan uji engsel fleksibel nol-kaku

4.1 Parameter desain engsel fleksibel nol-kaku

Kanggo ngrancang engsel fleksibel nul-kaku, paramèter desain engsel fleksibel kudu ditemtokake miturut kondisi layanan dhisik, lan banjur parameter sing relevan saka mekanisme pegas engkol kudu diwilang kuwalik.

4.1.1 Parameter engsel fleksibel

Titik persimpangan saka engsel fleksibel ring njero lan njaba dumunung ing 12,73% saka dawa reed, lan paramèteré ditampilake ing Tabel 3. Ngganti persamaan (2), hubungan sudut torsi-rotasi engsel fleksibel ring njero lan njaba yaiku

4.1.2 Parameter mekanisme kaku negatif

Kaya sing dituduhake ing anjir. 18, njupuk nomer n mekanisme spring engkol ing podo karo 3, dawa l = 40 mm ditemtokake dening ukuran engsel fleksibel. miturut kesimpulan bagean 2.4, amba wiwitan =π, rasio dawa engkol = 0,2. Miturut persamaan (16), kaku spring (I.e. senar pegas rwaning berlian) yaiku Kconst = 558,81 N/m (26)

4.1.3 Parameter string pegas rwaning berlian

dening l = 40mm, =π, = 0,2, dawa asli spring punika 48mm, lan deformasi maksimum (& gamma; = 0) punika 16mm. Amarga watesan struktural, iku angel kanggo spring rhombus siji kanggo gawé deformasi gedhe. Nggunakake papat mata air rhombus ing seri (n2 = 4), kekakuan saka spring rhombus siji yaiku

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

Miturut ukuran mekanisme kekakuan negatif (Gambar 18), diwenehi dawa buluh, jembaré lan sudut inklinasi alang-alang saka spring rwaning sing awujud inten, alang-alang bisa didudut saka rumus (23) lan rumus kaku (27) saka kekandelan spring rwaning wangun inten. Parameter struktur mata air rhombus kadhaptar ing Tabel 4.

lumahing4

Ing ringkesan, paramèter engsel fleksibel nol-kaku adhedhasar mekanisme spring crank wis ditemtokake, kaya sing ditampilake ing Tabel 3 lan Tabel 4.

4.2 Desain lan pangolahan sampel engsel fleksibel nul-kaku Waca literatur [8] kanggo cara pangolahan lan uji coba engsel fleksibel. Engsel fleksibel nol-kaku kasusun saka mekanisme kaku negatif lan engsel fleksibel ring njero lan njaba kanthi paralel. Desain struktur ditampilake ing Gambar 19.

Engsel fleksibel ring njero lan njaba lan senar spring rwaning berbentuk berlian diproses kanthi alat mesin pemotong kawat presisi. Engsel fleksibel ring njero lan njaba diproses lan dirakit ing lapisan. Gambar 20 minangka gambar fisik saka telung set senar spring rwaning sing bentuke berlian, lan Gambar 21 yaiku gambar kekakuan nol sing dirakit Gambar fisik saka sampel engsel fleksibel.

4.3 Platform uji kekakuan rotasi engsel fleksibel nol-kaku Merujuk metode uji kekakuan rotasi [8], platform uji kekakuan rotasi engsel fleksibel kekakuan nol dibangun, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 22.

4.4 Pangolahan data eksperimen lan analisis kesalahan

Kaku rotasi engsel fleksibel ring njero lan njaba lan engsel fleksibel nol kaku diuji ing platform uji, lan asil tes ditampilake ing Gambar 23. Etung lan tarik kurva kualitas nol-kaku saka engsel fleksibel nol-kaku miturut rumus (19), minangka ditampilake ing Fig. 24.

Asil tes nuduhake yen kaku rotasi engsel fleksibel nol-kaku cedhak karo nol. Dibandhingake karo engsel fleksibel ring njero lan njaba, engsel fleksibel nol-kaku±0,31 rad(18°) kaku dikurangi kanthi rata-rata 93%; 0,26 rad (15°), kaku dikurangi 90%.

Minangka ditampilake ing Figures 23 lan 24, isih ana longkangan tartamtu antarane asil test saka kualitas kaku nul lan asil model teori (kesalahan relatif kurang saka 15%), lan alasan utama kanggo kesalahan minangka nderek.

(1) Kesalahan model sing disebabake dening simplifikasi fungsi trigonometri.

(2) Gesekan. Ana gesekan ing antarane senar spring rwaning berlian lan poros sing dipasang.

(3) Kasalahan pangolahan. Ana kesalahan ing ukuran nyata saka reed, etc.

(4) Kesalahan perakitan. Longkangan antarane bolongan instalasi senar spring rwaning inten-shaped lan batang, longkangan instalasi saka piranti platform test, etc.

4.5 Perbandingan kinerja karo engsel fleksibel nol-kaku sing khas Ing literatur [4], engsel fleksibel nol-kaku ZSFP_CAFP dibangun nganggo poros lentur sumbu silang (CAFP), kaya sing ditampilake ing Gambar 25.

Perbandingan engsel fleksibel kekakuan nol ZSFP_IORFP (Gbr. 21) lan ZSFP_CAFP (Gbr. 25) dibangun nggunakake engsel fleksibel ring njero lan njaba

(1) ZSFP_IORFP, struktur luwih kompak.

(2) Kisaran sudhut ZSFP_IORFP cilik. Kisaran sudhut diwatesi dening sawetara sudhut engsel fleksibel dhewe; sawetara sudhut ZSFP_CAFP80°, ZSFP_IORFP sudhut sudhut40°.

(3) ±18°Ing sawetara sudhut, ZSFP_IORFP nduweni kualitas sing luwih dhuwur saka kaku nol. Kaku rata-rata ZSFP_CAFP suda dening 87%, lan kaku rata-rata ZSFP_IORFP suda dening 93%.

5 kesimpulan

Njupuk engsel fleksibel saka dering njero lan njaba ing torsi murni minangka subsistem kaku positif, karya ing ngisor iki wis rampung kanggo mbangun engsel fleksibel nol-kaku.

(1) Propose mekanisme rotasi kaku negatif——Kanggo mekanisme spring crank, model (Formula (6)) ditetepake kanggo nganalisa pengaruh paramèter struktur ing karakteristik kaku negatif, lan sawetara karakteristik kaku negatif diwenehi (Tabel 1).

(2) Kanthi cocog karo kaku positif lan negatif, karakteristik kaku spring ing mekanisme spring crank (Persamaan (16)) dijupuk, lan model (Persamaan (19)) ditetepake kanggo nganalisis efek saka paramèter struktural. saka mekanisme spring crank ing kualitas kaku nol saka engsel fleksibel nol kaku Pengaruh, miturut teori, ing stroke kasedhiya saka engsel fleksibel saka dering njero lan njaba (±20°), pangurangan rata-rata kaku bisa tekan 97%.

(3) Propose kaku customizable“musim semi”——String spring rwaning sing bentuke berlian digawe kanggo nggawe model kekakuan (Persamaan (23)) lan diverifikasi kanthi metode unsur terhingga.

(4) Rampung desain, pangolahan lan testing sampel engsel fleksibel nol-kaku kompak. Asil test nuduhake yen: ing tumindak torsi murni, ing36°Ing sawetara saka sudhut rotasi, dibandhingake karo engsel fleksibel ring njero lan njaba, kaku saka engsel fleksibel nul-kaku suda dening 93% ing rata-rata.

Engsel fleksibel nol-kaku sing dibangun mung ana ing tumindak torsi murni, sing bisa diwujudake“nul kaku”, tanpa nimbang kasus prewangan kahanan loading Komplek. Mulane, pambangunan engsel fleksibel nol-kaku ing kahanan beban sing rumit minangka fokus riset luwih lanjut. Kajaba iku, nyuda gesekan sing ana sajrone gerakan engsel fleksibel nol kaku minangka arah optimasi penting kanggo engsel fleksibel nol.

referensi

[1] HOWELL L L. Mekanisme Selaras [M]. New York: John Wiley&Putra, Inc., 2001.

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng, lsp. Kemajuan riset babagan metode desain mekanisme engsel fleksibel [J]. Jurnal Teknik Mesin Cina, 2010, 46(13):2-13. Y u jin juara, PEI X U, BIS telpon, ETA munggah. Metode Desain paling canggih kanggo Mekanisme Fleksibel [J]. Jurnal Teknik Mesin, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder JL. Desain Joint Generic Zero Stiffness Compliant[C]// ASME International Design Engineering Conferences. 2010:427-435.

[4] MERRIAM EG, Howell LL. Pendekatan non-dimensi kanggo keseimbangan statis lentur rotasi [J]. Mekanisme & Teori Mesin, 2015, 84 (84): 90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Blok Bangunan Kaku Negatif kanggo Mekanisme Selaras Statis: Desain lan Pengujian [J]. Jurnal Mekanisme & Robotika, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN BD, Howell LL. Pemodelan poros lentur sumbu silang [J]. Mekanisme lan teori mesin, 2002, 37 (5): 461-476.

[7] WITTRICK W H. Sifat-sifat pivot lentur silang lan pengaruh titik ing ngendi jalur kasebut nyabrang [J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Desain lan eksperimen saka triple-cross-spring flexure pivots umum sing ditrapake kanggo instrumen ultra-presisi [J]. Tinjauan Instrumen Ilmiah, 2014, 85(10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng, lsp. Panliten babagan karakteristik kekakuan rotasi engsel fleksibel buluh telung salib umum [J]. Jurnal Teknik Mesin Cina, 2015, 51 (13): 189-195.

sing Q I tembung, l IU Lang, BIS swara, ETA. Karakterisasi Kekakuan Rotasi Pivot Fleksibel Triple-cross-spring Umum [J]. Jurnal Teknik Mesin, 2015, 51(13):189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Riset Perbandingan Kinerja Struktur Topologi Cross-Spring Flexural Pivots[C]// ASME 2014 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Agustus 17–20, 2014, Buffalo, New York, AS. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Karakteristik kaku ing njero–pivots lentur ring njaba ditrapake kanggo instrumen ultra-tliti [J]. ARSIP Prosiding Lembaga Insinyur Mekanik Bagian C Jurnal Ilmu Teknik Mesin 1989-1996 (vols 203-210), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Kriteria kanggo Keseimbangan Statis Mekanisme Kepatuhan[C]// ASME 2010 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Agustus 15–18, 2010, Montreal, Quebec, Kanada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Model kendala umum kanggo lentur balok rong dimensi: Formulasi energi regangan nonlinier [J]. Jurnal Desain Mekanik, 2010, 132: 81009.

Babagan penulis: Bi Shusheng (penulis sing cocog), lanang, lair taun 1966, dokter, profesor, pengawas doktor. Arah riset utama yaiku mekanisme fleksibel lan robot bionik.