Lêkolîna li ser Zero Stiffness Hinge Flexible Li ser bingeha Mekanîzmaya Bihara Crank_Zaneya Hinge 1

Kurt: Zehmetiya zivirî ya çîçeka maqûl a zero-hişkî bi qasî sifir e, ku ew kêmasiya ku pêlên maqûl ên asayî hewcedarê torka ajotinê hewce dike, derbas dike, û dikare li girêkên maqûl û qadên din were sepandin. Girtina çîpên maqûl ên hundur û derve di bin çalakiya torque ya paqij de wekî binepergala serhişkiya erênî, mekanîzmaya serhişkiya neyînî ya lêkolînê û lihevhatina serhişkiya erênî û neyînî dikare hingeya maqûl a hişkiya sifir ava bike. Mekanîzmayek zivirîna hişkiya neyînî pêşniyar bikin——Mekanîzmaya bihara Crank, taybetmendiyên wê yên hişkbûna neyînî model û analîz kirin; bi berhevkirina serhişkiya erênî û neyînî, bandora pîvanên avahîsaziyê yên mekanîzmaya bihara crank li ser kalîteya hişkiya sifir analîz kir; biharek xêzkirî ya bi serhişkî û mezinahiya xwerû pêşniyar kir——Têla bihara pelê ya bi şeklê elmasê, modela hişkbûnê hate saz kirin û verastkirina simulasyona hêmanên bêdawî hate kirin; di dawiyê de, sêwirandin, pêvajokirin û ceribandina nimûneyek hingeya maqûl a sifir-serhişkî ya tevlihev qediya. Encamên testê destnîşan kir ku: di bin çalakiya torque ya paqij de,±18°Di nav rêza goşeyên zivirandinê de, hişkiya zivirî ya zengila maqûl a sifir-serhişkî bi navînî 93% kêmtir e ji ya zengila maqûl a hundur û derve. Hingeya maqûl a sifir-serhişkî ya hatî çêkirin xwedan avahiyek tevlihev û zero-hişk-kalîteya bilind e; mekanîzmaya zivirîna negatîf-serhişkiya pêşniyarkirî û xêzika Biharê ji bo lêkolîna mekanîzmaya maqûl xwedî nirxek referansê ya mezin e.

0 pêşgotin

Hingeya nerm (hilgir)

^[1-2]

Pişta xwe dispêre deformasyona elastîk a yekîneya maqûl ji bo veguheztin an veguheztina tevger, hêz û enerjiyê, ew bi berfirehî di pozîsyona rast û qadên din de tê bikar anîn. Li gorî çîçekên hişk ên kevneşopî, dema ku çîçeka maqûl dizivire, demek nûvekirinê heye. Ji ber vê yekê, yekîneya ajotinê pêdivî ye ku torka derketinê peyda bike da ku ajotinê peyda bike û zivirîna hingeya maqûl bigire. Zero stiffness hinge nerm

^[3]

(Zero stiffness pivot flexural, ZSFP) hevbendek zivirî ya maqûl e ku hişkiya zivirî bi qasî sifir e. Ev celeb çîçeka maqûl dikare li her pozîsyonê di nav rêza lêdanê de bimîne, ku jê re binavûdengê nermalav balansa statîk jî tê zanîn.

^[4]

, bi piranî di zeviyên wekî girêkên nerm de têne bikar anîn.

Li ser bingeha konsepta sêwirana modular a mekanîzmaya maqûl, tevahiya pergala hingeya nerm-zero-hişk dikare li du bine pergalên serhişkiya erênî û neyînî were dabeş kirin, û pergala zero-serhişkî dikare bi berhevkirina serhişkiya erênî û neyînî pêk were.

^[5]

. Di nav wan de, binepergala serhişkiya erênî bi gelemperî çîçekek maqûl a bi lêdana mezin e, mîna çîçekek maqûl a xaç-qemîşê.

^[6-7]

, giştîkirî sê xaç qamîş hinge nerm

^[8-9]

û zengilên nermalav ên hundir û derve

^[10-11]

Çewt Heya nuha, lêkolîna li ser çîpên maqûl gelek encam bi dest xistiye, ji ber vê yekê, mifteya sêwirana çîpên maqûl ên sifir-serhişkî ev e ku modulên serhişkiya neyînî yên maqûl ên ji bo çîpên maqûl berhev bikin[3].

Bişkojkên nermalav ên hundur û derve (Pivotên nermî yên zengila hundurîn û derveyî, IORFP) di warê hişkbûn, rastbûn û hilkişîna germahiyê de xwedî taybetmendiyên hêja ne. Modula serhişkiya neyînî ya lihevhatî rêbaza avakirina çîçeka maqûl a sifir-serhişkî peyda dike, û di dawiyê de, sêwirandin, hilberandina nimûneyê û ceribandina çîçeka maqûl a zero-hişkî temam dike.

1 mekanîzmaya bihara crank

1.1 Pênaseya serhişkiya neyînî

Pênaseya giştî ya hişkbûnê K rêjeya guherîna di navbera barkirina F ya ku ji hêla hêmana elastîk ve tê kişandin û deformasyona têkildar dx ye.

K= dF/dx (1)

Dema ku zêdebûna barkirinê ya hêmana elastîk berevajî nîşana zêdebûna deformasyonê ya têkildar be, ew hişkbûna neyînî ye. Ji hêla fizîkî ve, hişkiya neyînî bi bêserûberiya statîk a hêmana elastîk re têkildar e

^[12]

.Mekanîzmayên hişkbûna neyînî di warê hevsengiya statîk a nerm de rolek girîng dileyzin. Bi gelemperî, mekanîzmayên hişkbûna neyînî taybetmendiyên jêrîn hene.

(1) Mekanîzma mîqdarek enerjiyê rezerv dike an jî di bin deformasyonek diyarkirî de ye.

(2) Mekanîzma di rewşeke bêîstîqrar a krîtîk de ye.

(3) Dema ku mekanîzma hinekî têk bibe û ji pozîsyona hevsengiyê derkeve, ew dikare hêzek mezintir berde, ku di heman rêgezê de ye wekî tevgerê.

1.2 Prensîba avakirinê ya hingeya maqûl a zero-hişkî

Hingeya maqûl a zero-hişkî dikare bi karanîna lihevhatina serhişkiya erênî û neyînî were çêkirin, û prensîb di jimar 2 de tê xuyang kirin.

(1) Di bin çalakiya torque ya paqij de, çîpên maqûl ên zengila hundurîn û derve xwedî têkiliyek goşeya zivirîna torque-rêveberî ya xêz e, wekî ku di Figure 2a de tê xuyang kirin. Bi taybetî, dema ku xala hevberdanê li% 12,73 ji dirêjahiya qamîşê ye, têkiliya goşeya torque-zivirînê xêz e.

^[11]

, di vê demê de, dema vejandina Mpivot (rastiya demjimêrê) ya çîçeka maqûl bi goşeya zivirîna hilgirê ve girêdayî ye.θ(berevajiyê saetê) têkilî ye

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Di formulê de, E modula elastîk a materyalê ye, L dirêjahiya qamîşê ye, û I dema bêhêziya beşê ye.

(2) Li gorî modela serhişkiya zivirî ya zengila maqûl a hundur û derve, mekanîzmaya zivirîna hişkiya neyînî li hev tê, û taybetmendiyên serhişkiya wê ya neyînî di Figure 2b de têne destnîşan kirin.

(3) Ji ber bêîstiqrariya mekanîzmaya hişkiya neyînî

^[12]

, serhişkiya hingeya maqûl a sifir-serhişkî divê bi qasî sifir û ji sifirê mezintir be, wek ku di jimar 2c de tê nîşandan.

1.3 Pênaseya mekanîzmaya bihara crank

Li gorî wêjeyê [4], bi danasîna biharek pêş-deformkirî di navbera laşê hişk a diherike û laşê hişk ê sabît ê hingeya maqûl de, çîçekek maqûl a sifir-serhişkî dikare were çêkirin. Ji bo zengila hundurîn û derve ya maqûl ku di Fig. 1, biharek di navbera zengila hundur û zengila derve de tê destnîşan kirin, ango mekanîzmayek bihar-crank (SCM) tê destnîşan kirin. Li ser mekanîzmaya slidera crank ku di jimar 3 de hatî xuyang kirin, pîvanên têkildar ên mekanîzmaya bihara crank di Figure 4 de têne destnîşan kirin. Mekanîzmaya çeleng-biharê ji çeng û biharê pêk tê (serhişkî wekî k tê danîn). goşeya destpêkê goşeya tê de ye di navbera çenga AB û bingeha AC de dema ku bihar neyê guheztin. R dirêjahiya çengê, l dirêjahiya bingehê, û rêjeya dirêjahiya çengê wekî rêjeya r ji l, I .e diyar dike. = r/l (0<<1).

Çêkirina mekanîzmaya çeleng-biharê bi destnîşankirina 4 parameteran hewce dike: dirêjahiya bingehê l, rêjeya dirêjahiya çengê, goşeya destpêkê û hişkiya biharê K.

Deformasyona mekanîzmaya bihara crank a di bin hêzê de di xêza 5a de, di dema M. de tê xuyang kirin

_&gama;

Di bin çalakiyê de, crank ji pozîsyona destpêkê AB diçe

_Beta

bizivire AB

_&gama;

, di dema pêvajoya zivirînê de, goşeya têkel a crank li gorî pozîsyona horizontal

_&gama;

jê re goşeya crank tê gotin.

Analîza kalîteyî destnîşan dike ku çîp ji AB dizivire (pozîsyona destpêkê, M & gama; Sifir) heta AB0 (“xala mirî”cih, M

_&gama;

sifir e), mekanîzmaya crank-spring xwedan deformasyonek bi taybetmendiyên hişkbûna neyînî ye.

1.4 Têkiliya di navbera torque û goşeya zivirandinê ya mekanîzmaya bihara crank de

Di Fig. 5, torque M & gama; li aliyê saetê de erênî ye, goşeya crank & gama; berevajiyê demjimêrê erênî ye, û barkirina kêlîkê M li jêr tê modelkirin û analîz kirin.

_&gama;

bi goşeya crank

_&gama;

Têkiliya di navbera pêvajoya modelkirinê de pîvan e.

Wekî ku di jimar 5b de tê xuyang kirin, hevkêşeya hevsengiya torkê ji bo crank AB & gama tête navnîş kirin.

Di formula de, F & gama; hêza vegerandina biharê ye, d & gama; F e & gama; ji bo xala A. Bihesibînin ku têkiliya jicîhûwar-barkirina biharê ye

Di formulê de, K serhişkiya biharê ye (ne pêwîst e nirxek domdar),δ

x&gama;

mîqdara deformasyona biharê ye (kurtkirina erênî),δ

x&gama;

=|B

_Beta

C| – |B

_&gama;

C|.

Tîpa hevdemî (3)(5), gavê M

_&gama;

bi quncik

_&gama;

Têkilî ye

1.5 Analîza taybetmendiyên serhişkiya neyînî ya mekanîzmaya crank-spring

Ji bo hêsankirina analîzkirina taybetmendiyên serhişkiya neyînî ya mekanîzmaya crank-spring (dema M

_&gama;

bi quncik

_&gama;

têkiliya), dikare were texmîn kirin ku bihar xwedan hişkiyek erênî ya rêzik e, wê hingê formula (4) dikare wekî nû were nivîsandin.

Di formulê de, Kconst berdewamiyek ji sifirê mezintir e. Piştî ku qebareya hingeya nerm tê diyarkirin, dirêjahiya l ya bingehê jî tê diyarkirin. Ji ber vê yekê, bihesibînin ku l domdar e, formula (6) dikare wekî ji nû ve were nivîsandin

ku Kconstl2 domdarek ji sifirê mezintir e, û hevbera gavê m & gama; pîvana yek heye. Taybetmendiyên serhişkiya neyînî yên mekanîzmaya crank-spring dikare bi analîzkirina têkiliya di navbera rêjeya torque m de were bidestxistin. & gama; û goşeya zivirandinê & gamma.

Ji hevkêşana (9), jimar 6 goşeya destpêkê = nîşan dideπ têkiliya di navbera m & gama; û rêjeya dirêjahiya crank û goşeya zivirandinê & gama;, & isin;[0.1, 0.9],& gama;& isin;[0, π]. Xiflteya 7 têkiliya di navbera m de nîşan dide & gama; û goşeya zivirandinê & gama; ji bo = 0.2 û cuda. Xiflteya 8 nîşan dide =π Dema ku, di bin cûda de, têkiliya di navbera m & gama; û goşe & gamma.

Li gorî danasîna mekanîzmaya biharê ya çengê (beş 1.3) û formula (9), dema ku k û l sabît bin, m & gama; Tenê bi goşeyê ve girêdayî ye & gamma;, rêjeya dirêjahiya crank û goşeya destpêkê ya crank.

(1) Ger û tenê heke & gama; bi 0 an re wekhev eπ an ,m & gama; wekhevî sifir e; & gama; & isin;[0, ],m & gama; ji sifirê mezintir e; & gama; & isin;[π], m & gama; ji sifirê kêmtir. & isin;[0, ],m & gama; ji sifirê mezintir e; & gama;& isin;[π], m & gama; ji sifirê kêmtir.

(2) & gama; Dema ku [0, ], goşeya zivirandinê & gama; zêde dibe, m & gama; ji sifirê berbi goşeya xala lêkdanê zêde dibe & gama;0 nirxa herî zêde m digire & gamma; max, û paşê hêdî hêdî kêm dibe.

(3) Rêjeya taybetmendiya hişkiya neyînî ya mekanîzmaya bihara crank: & gama;& isin;[0, & gamma;0], di vê demê de & gama; zêde dibe (li hemberê demjimêrê), û torque M & gama; zêde dibe (li gorî saetê). Goşeya xala vekêşanê & gamma;0 goşeya zivirandina herî zêde ya taybetmendiya hişkiya neyînî ya mekanîzmaya crank-spring û & gama;0 & isin;[0, ];m & gamma; max rêjeya herî zêde ya dema neyînî ye. Dan û , ji hevkêşana (9) dertê & gama;0

(4) goşeya destpêkê çi qas mezin be, & gama; mezintir 0, m

_{&gama; max}

mezintir.

(5) rêjeya dirêjahiya mezintir, & gama; ya piçûktir 0, m

_{&gama; max}

mezintir.

Bi taybetî, =πTaybetmendiyên serhişkiya neyînî ya mekanîzmaya bihara crank çêtirîn in (rêjeya goşeya hişkiya neyînî mezin e, û torka ku dikare were peyda kirin mezin e). =πDi heman demê de, di bin şert û mercên cûda de, goşeya zivirîna herî zêde & gama serhişkiya neyînî ya taybetmendiya mekanîzmaya bihara crank; 0 û rêjeya torque neyînî ya herî zêde m & gama; Max di tabloya 1 de tête navnîş kirin.

2 Avakirina hingeya maqûl a sifir-serhişkî

Lihevhatina serhişkiya erênî û neyînî ya 2.1-ê di jimar 9 de tê xuyang kirin, n(n 2) komên mekanîzmayên biharê yên paralel bi rengek wekhev li derdorê têne belav kirin, ku mekanîzmayek hişkiya neyînî ya ku bi çîpên maqûl ên zengila hundurîn û derve re têkildar e pêk tîne.

Bi karanîna çîpên maqûl ên hundur û derve yên wekî binepergala serhişkiya erênî, çîçekek maqûl a zero-hişk ava bikin. Ji bo ku bigihîjin hişkbûna sifir, hişkiya erênî û neyînî li hev bikin

hevdem (2), (3), (6), (11), û & gama;=θ, barê F & gama biharê dikare were bidestxistin; û jicîhûwarkirinδTêkiliya x & gama; e

Li gorî beşê 1.5, rêza goşeya hişkiya neyînî ya mekanîzmaya bihara crank: & gama;& isin;[0, & gama;0] û & gama;0 & isin;[0, ], lêdana çîçeka maqûl ya sifir serhişkiya wê kêmtir ji & gama;0, ez .e. bihar her gav di rewşek deformî de ye (δx&gama;≠0). Rêjeya zivirînê ya zengilên nermalav ên hundur û derve ye±0,35 rad(±20°), fonksiyonên trigonometrîk guneh hêsan dike & gama; û cos & gama; wek jêre

Piştî hêsankirinê, pêwendiya bargiran-derxistina biharê

2.2 Analîzkirina xeletiya modela berhevdana serhişkiya erênî û neyînî

Xeletiya ku ji hêla dermankirina hêsankirî ya hevkêşeya (13) ve hatî çêkirin binirxînin. Li gorî pîvanên hilberandina rastîn ên çîçeka maqûl a hişkbûna sifir (Beş 4.2): n = 3, l = 40 mm, =π, = 0,2, E = 73 GPa; Pîvana zengila zengila maqûl a hundir û derve L = 46 mm, T = 0,3 mm, W = 9,4 mm; Formulên danberhevê (12) û (14) wekî ku bi rêzê ve di jimarên 10a û 10b de têne xuyang kirin, têkiliya veguheztina barkirinê û xeletiya têkildar a biharên pêş û paşîn hêsan dikin.

Wekî ku di jimar 10 de tê xuyang kirin, & gama; ji 0,35 rad kêmtir e (20°), xeletiya nisbî ya ku ji hêla dermankirina hêsankirî ve ji kêşeya barkêş-jicîhûwarkirinê re ji% 2.0 derbas nabe û formula

Dermankirina sadekirî ya (13) dikare were bikar anîn ji bo avakirina çîpên maqûl ên zero-hişkî.

2.3 Taybetmendiyên hişkbûna biharê

Bi texmîna hişkbûna biharê K e, hevdem (3), (6), (14)

Li gorî pîvanên pêvajoyê yên rastîn ên hingeya maqûl a hişkiya sifir (Beş 4.2), guhêrbariya guheztina hişkiya biharê K bi goşeyê & gama; di jimar 11 de tê nîşandan. Bi taybetî, dema ku & gamma;= 0, K nirxa herî kêm digire.

Ji bo rehetiya sêwirandin û pêvajoyê, bihar biharek serhişkiya erênî ya rêzik digire, û hişkbûn Kconst e. Di tevayiya lêdanê de, heke serhişkiya tevayî ya zengila maqûl ya sifir ji sifirê mezintir an wekhev be, divê Kconst nirxa herî kêm a K bigire.

Wekhevî (16) nirxa serhişkiya bihara serhişkiya erênî ya xêzkirî ye dema ku çîçeka maqûl a hişkiya sifir ava dike. 2.4 Analîzkirina qalîteya sifir-serhişkî Têkiliya bar-jicîhûwarkirinê ya hingeya maqûl a sifir-serhişkî ya çêkirî ye.

Formula hevdemî (2), (8), (16) dikare were bidestxistin

Ji bo nirxandina qalîteya hişkiya sifir, rêza kêmkirina hişkiya hingeya maqûl berî û piştî lêzêdekirina modula hişkiya neyînî wekî hevrêziya kalîteya hişkiya sifir tê pênase kirin.η

η Nêzîkî 100%, qalîteya hişkbûna sifir bilindtir e. Figure 12 1-η Têkiliya bi rêjeya dirêjahiya crank û goşeya destpêkê η Ew ji hejmara n-ya mekanîzmayên crank-biharê yên paralel û dirêjahiya l ya bingehê serbixwe ye, lê tenê bi rêjeya dirêjahiya çengê, goşeya zivirandinê ve girêdayî ye. & gama; û goşeya destpêkê.

(1) Goşeya destpêkê zêde dibe û kalîteya hişkbûna sifir çêtir dibe.

(2) Rêjeya dirêjbûnê zêde dibe û kalîteya hişkbûna sifir kêm dibe.

(3) Angle & gama; zêde dibe, kalîteya hişkbûna sifir kêm dibe.

Ji bo baştirkirina qalîteya hişkiya sifir a hingeya maqûl a hişkbûna sifir, divê goşeya destpêkê nirxek mezintir bigire; rêjeya dirêjahiya crank divê bi qasî ku pêkan biçûk be. Di heman demê de, li gorî encamên analîzê yên di Beşa 1.5-ê de, heke pir piçûk be, dê şiyana mekanîzmaya crank-spring peydakirina hişkiya neyînî qels be. Ji bo baştirkirina qalîteya hişkbûna sifir a çîçeka nerm a sifir, goşeya destpêkê =π, Rêjeya dirêjahiya crank = 0.2, ango, pîvanên pêvajoyê yên rastîn ên beşa 4.2-ê hingeya nermî ya sifir hişk e.

Li gorî pîvanên pêvajoyî yên rastîn ên hingeya maqûl a sifir-hişkî (Beş 4.2), têkiliya torque-goşe di navbera zengila maqûl a hundur û derve û hingeya maqûl a sifir-serhişkî de di Figure 13 de tê xuyang kirin; kêmbûna serhişkiyê rêjeya kalîteya sifir-serhişkiyê yeηTêkiliya bi quncikê re & gama; di jimar 14 de tê nîşandan. Li gorî jimar 14: Di 0,35 rad (20°) Rêjeya zivirandinê, serhişkiya hingeya maqûl a sifir-serhişkî bi navînî %97 kêm dibe; 0.26 rad(15°) goşeyan, ew ji sedî 95 kêm dibe.

3 Sêwirana bihara serhişkiya erênî ya xêzikî

Çêkirina girêka maqûl a sifir bi gelemperî piştî ku mezinahî û serhişkiya bihara maqûl tê destnîşankirin, û dûv re hişkbûna biharê di mekanîzmaya bihara crank de berevajî dibe, ji ber vê yekê hewcedariyên serhişkî û mezinahiya biharê bi nisbeten hişk in. Herweha, goşeya destpêkê =π, ji Figure 5a, di dema zivirîna çîçeka maqûl a sifir-serhişkî de, bihar her gav di rewşek pêçandî de ye, ango“Bihara Compression”.

Zehmetî û mezinahiya kaniyên pêçandî yên kevneşopî dijwar e ku meriv bi rastî were xweş kirin, û mekanîzmayek rêber bi gelemperî di serlêdanan de hewce dike. Ji ber vê yekê, biharek ku hişk û mezinahiya wê dikare were xweş kirin tê pêşniyar kirin——Têla bihara pelê ya almasî. Têla bihara pelê ya bi şeklê almastê (Wêne 15) ji gelek kaniyên pelên almastê yên bi rêz ve girêdayî pêk tê. Taybetmendiyên sêwirana avahîsaziya belaş û xwedan astek bilind e. Teknolojiya pêvajoyek wê bi ya çîpên maqûl re hevaheng e, û her du jî bi qutkirina têl a rast têne hilberandin.

3.1 Modela barkirin-guheztina xêza bihara pelê ya bi şeklê elmas

Ji ber simetrîya bihara pelê ya rombîk, wekî ku di Xiflteya 16-ê de tê xuyang kirin, tenê biharek pelek pêdivî ye ku were analîz kirin. α goşeya di navbera qamîş û horîzontalê de ye, dirêjî, firehî û qalindahiya qamîşê bi rêzê Ld, Wd, Td ne, f barkirina yekbûyî ya dimensîyonê ya li ser bihara pelê rombusê ye,δy guheztina bihara pelê ya rombîk e di arasteya y de, hêza fy û gavê m barên hevwate yên li dawiya qamîşek yekane ne, fv û fw hêzên pêkhateya fy-yê di pergala hevrêziya wov de ne.

Li gorî teoriya deformasyona tîrêjê ya AWTAR [13], pêwendiya bargir-jicîhûwarkirina yekbûyî ya dimensî ya yek qamîşê

Ji ber têkiliya astengî ya laşê hişk a li ser qamîşê, goşeya dawiya qamîşê berî û piştî deformasyonê sifir e, yanîθ = 0. Hevdem (20) (22)

Wekhevî (23) modela yekbûna dimensî ya bar-jicîhûwarkirinê ya bihara pelên rombî ye. n2 kaniyên pelên rombîk bi rêzê ve girêdayî ne, û modela wê ya barkirin-jicîhandinê ye

Ji formula (24), gavaαDema ku d piçûk be, hişkiya xêza bihara pelê ya bi teşeya elmasê di bin pîvan û barên tîpîk de bi qasî xêz e.

3.2 Verastkirina simulasyona hêmana dawî ya modelê

Verastkirina simulasyona hêmanên bêdawî ya modela barkêş-guheztina bihara pelê ya almastê tête kirin. Bi karanîna ANSYS Mechanical APDL 15.0, pîvanên simulasyonê di Tabloya 2-ê de têne xuyang kirin, û zextek 8 N li bihara pelê ya almas-ê tê sepandin.

Berawirdkirina di navbera encamên modelê û encamên simulasyonê yên têkiliya barkirina bihara pelê rombus-ê ​​de di Fig. 17 (dimensîyonasyon). Ji bo çar kaniyên pelên rombusê yên bi meylên cihêreng, xeletiya têkildar a di navbera model û encamên simulasyona hêmanên dawî de ji %1,5 derbas nabe. Rastî û rastbûna modela (24) hatiye verastkirin.

4 Sêwirandin û ceribandina hingeya maqûl a zero-hişkî

4.1 Sêwirana Parametreyê ya hingeya maqûl a zero-hişkî

Ji bo sêwirana girêkek maqûl a sifir-serhişkî, pêdivî ye ku pîvanên sêwiranê yên hingeya maqûl pêşî li gorî şert û mercên karûbarê werin destnîşankirin, û dûv re jî pîvanên têkildar ên mekanîzmaya bihara crank berevajî bêne hesibandin.

4.1.1 Parametreyên hinge yên nerm

Xala hevberdanê ya zengilên nermik ên hundur û derve li% 12,73 ji dirêjahiya qamîşê ye, û pîvanên wê di Tablo 3 de têne destnîşan kirin. Li şûna hevkêşana (2), têkiliya goşeya torque-zivirandinê ya zengila maqûl a hundir û derve ye.

4.1.2 Parametreyên mekanîzmaya hişkbûna neyînî

Wekî ku di jimarê de tê nîşandan. 18, hejmara n-ya mekanîzmayên biharê yên crank bi paralelî 3 digire, dirêjahî l = 40 mm ji hêla mezinahiya hingeya maqûl ve tê destnîşankirin. li gorî encama beşa 2.4, goşeya destpêkê =π, rêjeya dirêjahiya crank = 0,2. Li gorî hevkêşana (16), hişkiya biharê (I .e. Têla bihara pelê elmasê) Kconst = 558,81 N/m (26)

4.1.3 Parametreyên têla bihara pelê Elmas

bi l = 40mm, =π, = 0.2, dirêjahiya orjînal ya biharê 48 mm e, û deformasyona herî zêde (& gamma;= 0) 16mm e. Ji ber tixûbên avahîsaziyê, dijwar e ku biharek pelê yek rombî çêbibe ku deformasyonek wusa mezin çêbike. Bi karanîna çar kaniyên pelên rombusê yên di rêzê de (n2 = 4), hişkiya yek biharê pelê rombusê ye.

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

Li gorî mezinahiya mekanîzmaya hişkbûna neyînî (Wêne 18), ji ber dirêjahî, firehî û goşeya meyla qamîş a bihara pelê-teşe almasê, qamîş dikare ji formula (23) û formula hişkbûnê (27) were derxistin. qalindahiya bihara pelê ya elmasê. Parametreyên strukturî yên biharên pelên rombusê di Tablo 4 de hatine rêz kirin.

rû4

Bi kurtahî, parametreyên çîçeka maqûl a zero-serhişkî ya ku li ser bingeha mekanîzmaya biharê ya kerpî ye, hemî hatine destnîşankirin, wekî ku di Tablo 3 û Tablo 4 de têne xuyang kirin.

4.2 Sêwirandin û pêvajokirina nimûneya hingeya maqûl ya sifir-serhişkî Ji bo rêbaza pêvajokirin û ceribandina hingeya maqûl serî li wêjeya [8] bidin. Hingeya maqûl a zero-hişk ji mekanîzmayek hişkiya neyînî û zengilek maqûl a hundur û derve bi paralelî pêk tê. Sêwirana avahîsaziyê di jimar 19 de tê nîşandan.

Hem zengilên maqûl ên hundir û yên derve û hem jî têlên bihara pelan ên bi şeklê elmasê ji hêla amûrên makîneya birrîna têl ve têne hilberandin. Xalên maqûl ên hundir û derve di qatan de têne çêkirin û berhev kirin. Hêjmar 20 wêneya fizîkî ya sê komek têlên bihara pelên bi şeklê elmas e, û Figure 21 sifir-serhişkiya berhevkirî ye Wêneya laşî ya nimûneya hingeya maqûl e.

4.3 Platforma testa serhişkiya zivirî ya zengila maqûl a sifir-serhişkî Li gorî rêbaza ceribandina serhişkiya zivirî ya di [8] de, platforma ceribandina hişkiya zivirî ya zencîra maqûl a sifir-serhişkî hatî çêkirin, wekî ku di jimar 22 de tê xuyang kirin.

4.4 Pêvajoya daneya ezmûnî û analîza xeletiyê

Serhişkiya zivirî ya zengila maqûl a hundur û derve û çîpên maqûl ên sifir-serhişkî li ser platforma ceribandinê hate ceribandin, û encamên testê di Xiflteya 23 de têne xuyang kirin. Li gorî formula (19) xêzika qalîteya sifir-serhişkiya zero-serhişkiya zencîra maqûl bihejmêre û xêz bike, wekî ku di Fig. 24.

Encamên îmtîhanê destnîşan dikin ku hişkiya zivirî ya hingeya maqûl a zero-hişk nêzî sifirê ye. Li gorî çîpên maqûl ên zengila hundur û derve, çîçeka maqûl a zero-hişk±0.31 rad(18°) hişkbûn bi navînî %93 kêm bû; 0.26 rad (15°), hişkbûn ji sedî 90 kêm dibe.

Wekî ku di jimarên 23 û 24-an de tê xuyang kirin, di navbera encamên testê yên qalîteya hişkbûna sifir û encamên modela teorîkî de (çewtiya têkildar ji% 15 kêmtir e) hîn jî valahiyek diyar heye, û sedemên sereke yên xeletiyê wiha ne.

(1) Xeletiya modelê ya ku ji hêla hêsankirina fonksiyonên trigonometrik ve hatî çêkirin.

(2) Pevçûn. Di navbera xêza biharê ya pelê almasê û şaxê lêdanê de nakokî heye.

(3) Çewtiya pêvajoyê. Di mezinahiya rastîn a qamîşê de xeletî hene, hwd.

(4) Çewtiya meclîsê. Valahiya di navbera qulika sazkirinê ya xêza bihara pelê-teşe-almas û mîlî, valahiya sazkirinê ya cîhaza platforma ceribandinê, hwd.

4.5 Berawirdkirina performansê bi çîçeka maqûl a tîpîk a sifir-serhişkî Di wêjeyê de [4] de, çengek maqûl a sifir-serhişkî ZSFP_CAFP bi karanîna pîvotek guhezbar a xaçerê (CAFP) hate çêkirin, wekî ku di jimar 25 de tê xuyang kirin.

Berawirdkirina hingeya maqûl a zero-serhişkî ZSFP_IORFP (Hêjî. 21) û ZSFP_CAFP (Hêjîrê. 25) bi karanîna zengilên nermalav ên hundur û derve ve hatî çêkirin

(1) ZSFP_IORFP, avahî tevlihevtir e.

(2) Rêjeya quncikê ya ZSFP_IORFP piçûk e. Rêjeya quncikê ji hêla quncikê vekêşana nermalav bixwe ve sînorkirî ye; range quncikê ya ZSFP_CAFP80°, ZSFP_IORFP rêza quncikê40°.

(3) ±18°Di rêza quncikê de, ZSFP_IORFP xwedan qalîteya bilind a hişkbûna sifir e. Serhişkiya navînî ya ZSFP_CAFP% 87 kêm dibe, û hişkiya navînî ya ZSFP_IORFP% 93 kêm dibe.

5 xelasî

Bi girtina çîçeka maqûl a zengilên hundur û derve di bin torka safî de wekî binepergala serhişkiya erênî, xebata jêrîn ji bo avakirina çîçekek maqûl a sifir-serhişkî hatîye kirin.

(1) Mekanîzmayek zivirîna hişkiya neyînî pêşniyar bikin——Ji bo mekanîzmaya bihara crank, modelek (Formula (6)) hate damezrandin da ku bandora pîvanên avahîsaziyê li ser taybetmendiyên hişkbûna wê ya neyînî analîz bike, û rêza taybetmendiyên hişkbûna wê ya neyînî hate dayîn (Table 1).

(2) Bi berhevkirina serhişkiya erênî û neyînî, taybetmendiyên serhişkiya biharê di mekanîzmaya biharê de (16)) têne wergirtin, û modela (Hevkêşana (19)) ji bo analîzkirina bandora pîvanên avahîsaziyê tê damezrandin. Mekanîzmaya biharê ya çeleng li ser qalîteya hişkbûna sifir a zengila maqûl a zexmbûna sifir Bandora, bi teorîkî, di nav lêdana berdest a zengila maqûl ya zengilên hundur û derve de (±20°), kêmbûna navînî di hişkbûnê de dikare bigihîje 97%.

(3) Zehmetiyek xwerû pêşniyar bikin“bihar”——Têlek bihara pelê ya bi şiklê almasê hate saz kirin da ku modela hişkbûna wê saz bike (Hevkêşana (23)) û bi rêbaza hêmanên bêdawî verast kirin.

(4) Sêwirandin, pêvajokirin û ceribandina nimûneyek hingeya maqûl a zero-serhişkî ya kompakt qedand. Encamên testê destnîşan dikin ku: di bin çalakiya torque ya paqij de,36°Di rêza goşeya zivirandinê de, li gorî zengilên nermalav ên hundur û derve, hişkiya zengila maqûl a sifir-serhişkî bi navînî% 93 kêm dibe.

Hingeya maqûl a sifir-serhişkî ya çêkirî tenê di bin çalakiya torque ya paqij de ye, ku dikare fêm bike“hişkbûna sifir”, bêyî ku rewşa hilgirtina şertên barkirinê yên tevlihev bihesibînin. Ji ber vê yekê, avakirina çîpên maqûl ên zero-hişk di bin şert û mercên barkirina tevlihev de cihê lêkolînê ye. Digel vê yekê, kêmkirina kêşeya ku di dema tevgera çîpên maqûl ên zero-hişk de heye, rêgezek xweşbîniyê ya girîng e ji bo çîpên maqûl ên zero-hişk e.

referansên

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

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng, hwd. Pêşkeftina lêkolînê li ser rêbazên sêwiranê yên mekanîzmaya hinge ya nerm [J]. Kovara Chineseînî ya Endezyariya Mekanîkî, 2010, 46 (13): 2-13. Y u jin şampiyon, PEI X U, banga BIS, ETA up. Dewlet-ji-huner Rêbaza Sêwiranê ji bo Mekanîzmayên Flexure[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46 (13): 2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Sêwirana Hevberek Hevbeş a Zero Zero ya Giştî[C]// Konferansên Endezyariya Sêwirana Navneteweyî ya ASME. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L L. Nêzîkatiya ne-dimensîyonî ji bo hevsengkirina statîk a hêlên zivirî [J]. Mekanîk & Teoriya Machine, 2015, 84 (84): 90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Blokên Avakirina Serhişkiya Negatîf Ji bo Mekanîzmayên Hevseng ên Statîk: Sêwirandin û ceribandin[J]. Kovara Mekanîzmayên & Robotîk, 2010, 2 (4): 041007.

[6] JENSEN B D, Howell L L. Modelkirina pîvotên guhezbar ên xaçerê [J]. Mekanîzma û teoriya makîneyê, 2002, 37 (5): 461-476.

[7] WITTRICK W H. Taybetmendiyên pîvotên xêzkirî yên xêzkirî û bandora xala ku tê de xêzik derbas dibin[J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Sêwirandin û ceribandina pîvokên felqê yên sê-xaç-biharê yên giştîkirî yên ku li ser amûrên ultra-dûr-rast têne sepandin [J]. Review of Science Instruments, 2014, 85 (10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng, hwd. Lêkolîna li ser taybetmendiyên serhişkiya zivirî ya çîçeka maqûl a sê xaç a giştî [J]. Kovara Chineseînî ya Endezyariya Mekanîkî, 2015, 51 (13): 189-195.

yang Q ez peyv, l IU Lang, dengê BIS, ETA. Zehmetiya zivirandinê Taybetmendiya Pîvotên Flexure Triple-cross- Spring Generalized[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51 (13): 189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Lêkolîna Performansê Berawirdkirina Struktura Topolojiyê ya Pivotên Xaça-Spring Flexural[C]// ASME 2014 Konferansên Teknîkî yên Endezyariya Sêwiranê ya Navneteweyî û Komputer û Agahdariya di Konferansa Endezyariyê de, Tebax 17–20, 2014, Buffalo, New York, USA. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Taybetmendiyên hişkiya hundurîn–Pîvokên xêzkirina zengila derve li ser amûrên ultra-rast[J] têne sepandin. ARŞÎV Danûstandinên Enstîtuya Endezyarên Mekanîkî Beş C Kovara Zanista Endezyariya Mekanîkî 1989-1996 (cildên 203-210), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Pîvanên ji bo Balansa Statîk a Mekanîzmayên Lihevhatî[C]// ASME 2010 Konferansên Teknîkî yên Endezyariya Sêwiranê ya Navneteweyî û Komputer û Agahdariya di Konferansa Endezyariyê de, Tebax 15–18, 2010, Montreal, Quebec, Kanada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Modelek astengî ya gelemperî ji bo tîrêjên tîrêjê du-alî: Formulasyona enerjiyê ya nehêle[J]. Kovara Sêwirana Mekanîkî, 2010, 132: 81009.

Li ser nivîskar: Bi Şûşeng (nivîskarê peywendîdar), mêr, di sala 1966 de ji dayik bûye, doktor, profesor, serpereştê doktorayê. Rêvebiriya wî ya sereke ya lêkolînê mekanîzmaya bi tevahî maqûl û robotê biyonîk e.