Истражување за флексибилна шарка со нулта вкочанетост засновано на механизмот на пружината на рачката_ знаење за шарката

Апстракт: Ротационата вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост е приближно нула, што го надминува дефектот што обичните флексибилни шарки бараат вртежен момент и може да се примени на флексибилни држачи и други полиња. Земајќи ги внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот под дејство на чист вртежен момент како потсистем за позитивна вкочанетост, истражувачкиот механизам за негативна вкочанетост и усогласувањето на позитивната и негативната вкочанетост може да конструира флексибилна шарка со нула вкочанетост. Предложете механизам за ротација на негативна вкочанетост——Механизам на пружина на чудак, моделирани и анализирани неговите негативни карактеристики на вкочанетост; со совпаѓање на позитивната и негативната вкочанетост, го анализираше влијанието на структурните параметри на механизмот на пружината на колена врз квалитетот на нулта крутост; предложи линеарна пружина со приспособлива вкочанетост и големина——Лисна пружина во облик на дијамант, беше воспоставен моделот на вкочанетост и беше извршена верификација на симулација на конечни елементи; конечно, дизајнирањето, обработката и тестирањето на компактен примерок со флексибилна шарка со нулта вкочанетост беа завршени. Резултатите од тестот покажаа дека: под дејство на чист вртежен момент,±18°Во опсегот на агли на ротација, вкочанетоста на ротација на флексибилната шарка со нулта вкочанетост е во просек за 93% помала од онаа на флексибилните шарки на внатрешниот и надворешниот прстен. Конструираната флексибилна шарка со нулта вкочанетост има компактна структура и висококвалитетна нулта крутост; предложениот механизам за ротација со негативна вкочанетост и линеарната пружина има голема референтна вредност за проучување на флексибилен механизам.

0 предговор

Флексибилна шарка (лого)

^[1-2]

Потпирајќи се на еластичната деформација на флексибилната единица за пренос или претворање на движење, сила и енергија, таа е широко користена во прецизно позиционирање и други полиња. Во споредба со традиционалните цврсти лежишта, постои момент на враќање кога флексибилната шарка се ротира. Затоа, погонската единица треба да обезбеди излезен вртежен момент за возење и да ја одржува ротацијата на флексибилната шарка. Флексибилна шарка со нулта вкочанетост

^[3]

(Нулта вкочанетост свитлив свртувач, ZSFP) е флексибилен ротационен спој чија ротациона вкочанетост е приближно нула. Овој тип на флексибилна шарка може да остане на која било позиција во опсегот на удар, исто така познат како флексибилна шарка за статичка рамнотежа

^[4]

, најчесто се користат во полиња како што се флексибилни грипер.

Врз основа на модуларниот дизајн концепт на флексибилниот механизам, целиот флексибилен систем на шарки со нулта вкочанетост може да се подели на два потсистема на позитивна и негативна вкочанетост, а системот на нулта вкочанетост може да се реализира преку совпаѓање на позитивна и негативна вкочанетост

^[5]

. Меѓу нив, потсистемот за позитивна вкочанетост е обично флексибилна шарка со голем удар, како што е флексибилна шарка со вкрстена трска

^[6-7]

, генерализирана флексибилна шарка со трска со три крстови

^[8-9]

и внатрешни и надворешни прстенести флексибилни шарки

^[10-11]

И итн. Во моментов, истражувањето на флексибилните шарки има постигнато многу резултати, затоа, клучот за дизајнирање на флексибилни шарки со нулта вкочанетост е да се совпаднат соодветните модули за негативна вкочанетост за флексибилни шарки[3].

Внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот (Внатрешни и надворешни прстени свитливи столпчиња, IORFP) имаат одлични карактеристики во однос на вкочанетоста, прецизноста и флексибилноста на температурата. Модулот за совпаѓање со негативна вкочанетост го обезбедува методот на градба на флексибилната шарка со нулта вкочанетост и, конечно, го комплетира дизајнот, обработката на примерокот и тестирањето на флексибилната шарка со нулта вкочанетост.

1 механизам за пружина на чудак

1.1 Дефиниција на негативна вкочанетост

Општата дефиниција за вкочанетост K е стапката на промена помеѓу оптоварувањето F што го носи еластичниот елемент и соодветната деформација dx

K= dF/dx (1)

Кога зголемувањето на оптоварувањето на еластичниот елемент е спротивно на знакот на соодветниот прираст на деформација, тоа е негативна вкочанетост. Физички, негативната вкочанетост одговара на статичката нестабилност на еластичниот елемент

^[12]

.Механизмите за негативна вкочанетост играат важна улога на полето на флексибилна статичка рамнотежа. Обично, механизмите за негативна вкочанетост ги имаат следните карактеристики.

(1) Механизмот резервира одредена количина на енергија или претрпува одредена деформација.

(2) Механизмот е во критична нестабилна состојба.

(3) Кога механизмот е малку нарушен и ја напушта положбата на рамнотежа, може да ослободи поголема сила, која е во иста насока како и движењето.

1.2 Принцип на конструкција на флексибилна шарка со нулта вкочанетост

Флексибилната шарка со нулта вкочанетост може да се конструира со користење на позитивна и негативна совпаѓање на вкочанетост, а принципот е прикажан на слика 2.

(1) Под дејство на чист вртежен момент, внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот имаат приближно линеарна врска вртежен момент-агол на ротација, како што е прикажано на слика 2а. Особено, кога пресечната точка се наоѓа на 12,73% од должината на трската, односот вртежен момент-агол на ротација е линеарен

^[11]

, во ова време, моментот на враќање Mpivot (правец на стрелките на часовникот) на флексибилната шарка е поврзан со аголот на ротација на лежиштетоθ(спротивно од стрелките на часовникот) врската е

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Во формулата, E е модул на еластичност на материјалот, L е должината на трската, а I е моментот на инерција на пресекот.

(2) Според моделот на ротациона вкочанетост на внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот, механизмот за вртење со негативна вкочанетост е усогласен, а неговите негативни карактеристики на вкочанетост се прикажани на слика 2б.

(3) Со оглед на нестабилноста на механизмот на негативна вкочанетост

^[12]

, вкочанетоста на флексибилната шарка со нулта вкочанетост треба да биде приближно нула и поголема од нула, како што е прикажано на слика 2в.

1.3 Дефиниција на механизам за пружина на чудак

Според литературата [4], флексибилна шарка со нулта вкочанетост може да се конструира со воведување на претходно деформирана пружина помеѓу подвижното круто тело и фиксираното круто тело на флексибилната шарка. За внатрешната и надворешната флексибилна шарка на прстенот прикажана на Сл. 1, се воведува пружина помеѓу внатрешниот прстен и надворешниот прстен, т.е. се воведува механизми за пружина-crank (SCM). Осврнувајќи се на механизмот на лизгачот на чудакот прикажан на Слика 3, поврзаните параметри на механизмот на пружината на чудак се прикажани на слика 4. Механизмот на колена-пружина е составен од рачка и пружина (поставете ја вкочанетоста како k). почетниот агол е вклучен агол помеѓу рачката AB и основата AC кога пружината не е деформирана. R ја претставува должината на рачката, l ја претставува должината на основата и го дефинира односот на должината на рачката како однос од r спрема l, I .е. = r/l (0<<1).

Конструкцијата на механизмот на рачката-пружина бара одредување на 4 параметри: должината на основата l, односот на должината на рачката , почетниот агол и вкочанетоста на пружината К.

Деформацијата на механизмот на пружината на чудак под сила е прикажана на Слика 5а, во моментот М

_&гама;

Под дејство, рачката се поместува од почетната положба AB

_Бета

свртете се кон АБ

_&гама;

, за време на процесот на ротација, вклучениот агол на чудакот во однос на хоризонталната положба

_&гама;

наречен агол на чудак.

Квалитативната анализа покажува дека рачката се ротира од AB (почетна положба, М & гама; нула) до AB0 (“мртва точка”локација, М

_&гама;

е нула), механизмот на колена-пружина има деформација со негативни карактеристики на вкочанетост.

1.4 Односот помеѓу вртежниот момент и аголот на вртење на механизмот на пружината на чудак

На сл. 5, вртежниот момент М & гама; стрелките на часовникот е позитивен, аголот на чудакот & гама; спротивно од стрелките на часовникот е позитивен, а моментот на оптоварување М е моделиран и анализиран подолу.

_&гама;

со агол на чудак

_&гама;

Односот помеѓу процесот на моделирање е димензиониран.

Како што е прикажано на слика 5б, равенката за рамнотежа на вртежниот момент за чудак AB & гама е наведена.

Во формулата, Ф & гама; е силата за враќање на пружината, г & гама; е Ф & гама; до точката А. Да претпоставиме дека односот поместување-оптоварување на пружината е

Во формулата, K е вкочанетост на пружината (не мора да е константна вредност),δ

x&гама;

е количината на деформација на пружината (скратена на позитивна),δ

x&гама;

=|B

_Бета

C| – |B

_&гама;

C|.

Симултан тип (3)(5), момент М

_&гама;

со агол

_&гама;

Врската е

1.5

Со цел да се олесни анализата на негативните карактеристики на вкочанетост на механизмот на колена-пружина (момент М

_&гама;

со агол

_&гама;

однос), може да се претпостави дека пружината има линеарна позитивна вкочанетост, тогаш формулата (4) може да се препише како

Во формулата, Kconst е константа поголема од нула. Откако ќе се одреди големината на флексибилната шарка, се одредува и должината l на основата. Затоа, под претпоставка дека l е константа, формулата (6) може да се препише како

каде Kconstl2 е константа поголема од нула, а коефициентот на моментот m & гама; има димензија од една. Карактеристиките на негативната вкочанетост на механизмот на колена-пружина може да се добијат со анализа на односот помеѓу коефициентот на вртежен момент m & гама; и аголот на ротација & гама.

Од равенката (9), Слика 6 го прикажува почетниот агол =π однос помеѓу м & гама; и односот на должината на рачката и аголот на ротација & гама;, & исин;[0.1, 0.9],& гама;& isin;[0, π]. Слика 7 ја прикажува врската помеѓу m & гама; и агол на ротација & гама; за = 0,2 и различни . Слика 8 покажува =π Кога, под различни , односот помеѓу м & гама; и агол & гама.

Според дефиницијата за механизам за пружини на чудак (дел 1.3) и формулата (9), кога k и l се константни, m & гама; Се однесува само на аголот & гама;, однос на должината на чудакот и почетниот агол на рачката .

(1) Ако и само ако & гама; е еднакво на 0 илиπ или , м & гама; е еднакво на нула; & гама; & isin;[0, ],m & гама; е поголем од нула; & гама; & е во;[π], м & гама; помалку од нула. & isin;[0, ],m & гама; е поголем од нула; & гама;& е во;[π], м & гама; помалку од нула.

(2) & гама; Кога [0, ], аголот на ротација & гама; се зголемува, м & гама; се зголемува од нула до аголот на точката на флексија & гама;0 ја зема максималната вредност m & гама;макс, а потоа постепено се намалува.

(3) Карактеристичниот опсег на негативна вкочанетост на механизмот на пружината на чудакот: & гама;& isin;[0, & гама;0], во овој момент & гама; се зголемува (спротивно од стрелките на часовникот), а вртежниот момент М & гама; се зголемува (во насока на стрелките на часовникот). Аголот на точката на флексија & гама; 0 е максимален агол на ротација на негативната вкочанетост карактеристика на механизмот на колена-пружина и & гама;0 & isin;[0, ];m & гама; макс е максимален коефициент на негативен момент. Дадени и , изведувањето на равенката (9) дава & гама;0

(4) колку е поголем почетниот агол, & гама; колку е поголема 0, m

_{&гама;макс}

поголема.

(5) колку е поголем односот на должината, & гама; помалите 0, m

_{&гама;макс}

поголема.

Особено, =πКарактеристиките на негативната вкочанетост на механизмот на пружината на чудак се најдобри (опсегот на негативниот агол на вкочанетост е голем, а вртежниот момент што може да се обезбеди е голем). =πВо исто време, под различни услови, максималниот агол на ротација & гама на негативната вкочанетост карактеристична за механизмот на пружината на чудакот; 0 и максималниот негативен коефициент на вртежен момент m & гама; Макс е наведен во табела 1.

2 Изградба на флексибилна шарка со нулта вкочанетост

Усогласувањето на позитивната и негативната вкочанетост на 2.1 е прикажано на Слика 9, n(n 2) групи на паралелни механизми за пружини на колена се рамномерно распоредени околу обемот, формирајќи механизам за негативна вкочанетост усогласен со внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот.

Користејќи ги внатрешните и надворешните флексибилни шарки со прстен како потсистем за позитивна вкочанетост, конструирајте флексибилна шарка со нулта вкочанетост. За да постигнете нулта вкочанетост, поклопете ја позитивната и негативната вкочанетост

симултани (2), (3), (6), (11) и & гама;=θ, товарот F & може да се добие гама на пролетта; и поместувањеδВрската на x & гама; е

Според делот 1.5, опсегот на негативниот агол на вкочанетост на механизмот на пружината на чудакот: & гама;& isin;[0, & гама;0] и & гама;0 & isin;[0, ], ударот на флексибилната шарка со нулта вкочанетост треба да биде помал од & гама;0, јас .е. пружината е секогаш во деформирана состојба (δx&гама;&не;0). Опсегот на ротација на флексибилните шарки на внатрешниот и надворешниот прстен е±0,35 радија±20°), поедноставување на тригонометриските функции грев & гама; и кос & гама; како што следи

По поедноставувањето, односот оптоварување-поместување на пружината

2.2 Анализа на грешки на моделот за совпаѓање на позитивна и негативна вкочанетост

Оценете ја грешката предизвикана од поедноставениот третман на равенката (13). Според вистинските параметри за обработка на флексибилна шарка со нулта вкочанетост (Дел 4.2):n = 3,l = 40mm, =π, = 0,2, E = 73 GPa; Димензиите на внатрешниот и надворешниот прстен флексибилна трска на шарки L = 46mm,T = 0,3mm,W = 9,4mm; Споредбените формули (12) и (14) ја поедноставуваат врската со поместување на оптоварувањето и релативната грешка на предните и задните пружини како што е прикажано на сликите 10а и 10б соодветно.

Како што е прикажано на Слика 10, & гама; е помала од 0,35 rad (20°), релативната грешка предизвикана од поедноставениот третман на кривата оптоварување-поместување не надминува 2,0%, а формулата

Поедноставениот третман на (13) може да се користи за изградба на флексибилни шарки со нулта вкочанетост.

2.3 Карактеристики на вкочанетост на пружината

Претпоставувајќи дека вкочанетоста на пружината е K, симултаните (3), (6), (14)

Според вистинските параметри за обработка на флексибилната шарка со нулта вкочанетост (Дел 4.2), кривата на промена на вкочанетоста на пружината K со агол & гама; е прикажано на слика 11. Особено, кога & гама;= 0, K ја зема минималната вредност.

За погодност на дизајнот и обработката, пружината прифаќа линеарна пружина со позитивна вкочанетост, а вкочанетоста е Kconst. Во целиот удар, ако вкупната вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост е поголема или еднаква на нула, Kconst треба да ја земе минималната вредност од K

Равенката (16) е вредноста на вкочанетоста на пружината за линеарна позитивна вкочанетост кога се конструира флексибилна шарка со нулта вкочанетост. 2.4 Анализа на квалитетот на нулта крутост Односот оптоварување-поместување на конструираната флексибилна шарка со нулта крутост е

Може да се добие истовремена формула (2), (8), (16).

Со цел да се оцени квалитетот на нулта вкочанетост, опсегот на намалување на флексибилната вкочанетост на шарката пред и по додавањето на модулот за негативна вкочанетост се дефинира како коефициент на квалитет на нулта вкочанетостη

η Колку е поблиску до 100%, толку е поголем квалитетот на нулта вкочанетост. Слика 12 е 1-η Врска со односот на должината на рачката и почетниот агол η Тој е независен од бројот n на паралелните механизми на рачката и пружината и должината l на основата, но е поврзан само со односот на должината на рачката, аголот на ротација & гама; и почетниот агол .

(1) Почетниот агол се зголемува и квалитетот на нултата вкочанетост се подобрува.

(2) Односот на должината се зголемува и квалитетот на нултата вкочанетост се намалува.

(3) Агол & гама; се зголемува, квалитетот на нулта вкочанетост се намалува.

За да се подобри квалитетот на нулта вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост, почетниот агол треба да има поголема вредност; односот на должината на рачката треба да биде што е можно помал. Во исто време, според резултатите од анализата во делот 1.5, ако е премногу мал, способноста на механизмот за пружина на колена да обезбедува негативна вкочанетост ќе биде слаба. Со цел да се подобри квалитетот на нулта вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост, почетниот агол =π, односот на должината на чудакот = 0,2, односно вистинските параметри за обработка на делот 4.2 со флексибилна шарка со нулта вкочанетост.

Според вистинските параметри за обработка на флексибилната шарка со нулта вкочанетост (Дел 4.2), односот вртежен момент-агол помеѓу внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот и флексибилната шарка со нулта вкочанетост е прикажан на слика 13; намалувањето на вкочанетоста е коефициент на квалитет на нулта крутостηОдносот со аголот & гама; е прикажано на слика 14. Според слика 14: Во 0,35 rad (20°) опсег на ротација, вкочанетоста на флексибилната шарка со нулта вкочанетост е намалена во просек за 97%; 0,26 радија15°) агли, тој е намален за 95%.

3 Дизајн на пружина со линеарна позитивна вкочанетост

Изградбата на флексибилна шарка со нулта вкочанетост обично е откако ќе се одредат големината и вкочанетоста на флексибилната шарка, а потоа вкочанетоста на пружината во механизмот на пружината на рачката се менува, така што барањата за вкочанетост и големина на пружината се релативно строги. Покрај тоа, почетниот агол =π, од Слика 5а, при ротација на флексибилната шарка со нулта вкочанетост, пружината е секогаш во компресирана состојба, т.е.“Компресивна пружина”.

Вкочанетоста и големината на традиционалните пружини за компресија е тешко прецизно да се приспособат и често е потребен механизам за водич во апликациите. Затоа, се предлага пружина чија вкочанетост и големина може да се прилагодат——Лисна пружина во облик на дијамант. Лиснатата пружина во облик на дијамант (слика 15) е составена од повеќе лисни пружини во форма на дијамант поврзани во серија. Има карактеристики на слободен структурен дизајн и висок степен на приспособување. Неговата технологија на обработка е конзистентна со онаа на флексибилните шарки, и двете се обработуваат со прецизно сечење на жица.

3.1

Поради симетријата на ромбичната лисна пружина, само една лисна пружина треба да биде подложена на анализа на напрегањето, како што е прикажано на Слика 16. α е аголот помеѓу трската и хоризонталата, должината, ширината и дебелината на трската се Ld, Wd, Td соодветно, f е димензионално унифицирано оптоварување на пружината со лист од ромб,δy е деформација на ромбичната лисна пружина во насока y, силата fy и моментот m се еквивалентни оптоварувања на крајот на една трска, fv и fw се составни сили на fy во координатен систем wov.

Според теоријата на деформација на зракот на AWTAR[13], димензионално унифицираниот однос оптоварување-поместување на една трска

Поради ограничувачкиот однос на крутото тело на трската, крајниот агол на трската пред и по деформацијата е нула, т.е.θ = 0. Истовремено (20) (22)

Равенката (23) е модел на димензионална унификација на оптоварување-поместување на ромбична лисна пружина. n2 ромбични лисни пружини се поврзани во серија, а неговиот модел на оптоварување-поместување е

Од формулата (24), когаαКога d е мал, вкочанетоста на врвката на лиснати пружини во облик на дијамант е приближно линеарна под типични димензии и типични оптоварувања.

3.2 Симулациска верификација на конечни елементи на моделот

Извршена е верификација на симулација на конечни елементи на моделот на оптоварување-поместување на лисната пружина во облик на дијамант. Со користење на ANSYS Mechanical APDL 15.0, параметрите за симулација се прикажани во Табела 2, а притисокот од 8 N се применува на лисната пружина во облик на дијамант.

Споредбата помеѓу резултатите од моделот и резултатите од симулацијата на односот оптоварување-поместување на пружината на ромбовиот лист е прикажана на сл. 17 (димензионализација). За четири ромбови лисни пружини со различни агли на наклон, релативната грешка помеѓу моделот и резултатите од симулацијата на конечните елементи не надминува 1,5%. Потврдена е валидноста и точноста на моделот (24).

4 Дизајн и тестирање на флексибилна шарка со нулта вкочанетост

4.1 Дизајн на параметри на флексибилна шарка со нулта вкочанетост

За да се дизајнира флексибилна шарка со нулта вкочанетост, прво треба да се одредат дизајнерските параметри на флексибилната шарка според условите за сервисирање, а потоа обратно да се пресметаат релевантните параметри на механизмот на пружината на чудакот.

4.1.1 Флексибилни параметри на шарки

Пресечната точка на флексибилните шарки на внатрешниот и надворешниот прстен се наоѓа на 12,73% од должината на трската, а нејзините параметри се прикажани во Табела 3. Заменувајќи се во равенката (2), односот вртежен момент-агол на ротација на внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот е

4.1.2 Параметри на механизмот за негативна вкочанетост

Како што е прикажано на сл. 18, земајќи го паралелно бројот n на механизмите на пружината на чудакот како 3, должината l = 40 mm се одредува според големината на флексибилната шарка. според заклучокот од делот 2.4, почетниот агол =π, однос на должината на рачката = 0,2. Според равенката (16), вкочанетоста на пружината (I .e. дијамантски лист пружински врвка) е Kconst = 558,81 N/m (26)

4.1.3 Параметри на жицата со пружини со дијамантски лист

за l = 40 mm, =π, = 0,2, оригиналната должина на пружината е 48мм, а максималната деформација (& гама;= 0) е 16мм. Поради структурните ограничувања, тешко е една пружина со лист од ромб да произведе толку голема деформација. Користејќи четири ромбови лисни пружини во серија (n2 = 4), вкочанетоста на еден ромб лист пружини е

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

Според големината на механизмот за негативна вкочанетост (слика 18), со оглед на должината, ширината и аголот на наклон на трската на лисната пружина во облик на дијамант, трската може да се заклучи од формулата (23) и формулата за вкочанетост (27) на дијамант во облик на лист пружина Дебелина. Структурните параметри на ромбовите лисни пружини се наведени во Табела 4.

површина4

Накратко, сите параметри на флексибилната шарка со нулта вкочанетост врз основа на механизмот на пружината на чудакот се одредени, како што е прикажано во Табела 3 и Табела 4.

4.2 Дизајн и обработка на примерокот за флексибилна шарка со нулта вкочанетост Погледнете во литературата [8] за методот на обработка и тестирање на флексибилната шарка. Флексибилната шарка со нулта вкочанетост е составена од механизам за негативна вкочанетост и флексибилна шарка со внатрешен и надворешен прстен паралелно. Структурниот дизајн е прикажан на Слика 19.

И внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот и жиците од лиснати пружини во облик на дијамант се обработуваат со прецизни машински алати за сечење жица. Внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот се обработуваат и се собираат во слоеви. Слика 20 е физичката слика на три групи на жици со лисни пружини во облик на дијамант, а Слика 21 е склопена нулта вкочанетост Физичката слика на флексибилниот примерок на шарки.

4.3.

4.4 Експериментална обработка на податоци и анализа на грешки

Ротационата вкочанетост на флексибилните шарки на внатрешниот и надворешниот прстен и флексибилните шарки со нулта вкочанетост беше тестирана на платформата за тестирање, а резултатите од тестот се прикажани на слика 23. Пресметајте и нацртајте ја кривата на квалитетот на нулта вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост според формулата (19), како што е прикажано на сл. 24.

Резултатите од тестот покажуваат дека ротационата вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост е блиску до нула. Во споредба со внатрешните и надворешните флексибилни шарки со прстен, флексибилната шарка со нулта вкочанетост±0,31 радија18°) вкочанетоста беше намалена во просек за 93%; 0,26 рад (15°), вкочанетоста е намалена за 90%.

Како што е прикажано на сликите 23 и 24, сè уште постои одреден јаз помеѓу резултатите од тестот за квалитетот на нулта вкочанетост и резултатите од теоретскиот модел (релативната грешка е помала од 15%), а главните причини за грешката се следните.

(1) Грешката на моделот предизвикана од поедноставувањето на тригонометриските функции.

(2) Триење. Постои триење помеѓу врвката на пружината со дијамантски лист и оската за монтирање.

(3) Грешка при обработката. Има грешки во вистинската големина на трската итн.

(4) Грешка во склопување. Јазот помеѓу дупката за инсталација на жицата со лисна пружина во облик на дијамант и вратилото, јазот за инсталација на уредот за тест платформа итн.

4.5 Споредба на перформансите со типична флексибилна шарка со нулта вкочанетост Во литературата [4], флексибилна шарка со нулта вкочанетост ZSFP_CAFP беше конструирана со помош на флексибилно свртување со попречна оска (CAFP), како што е прикажано на Слика 25.

Споредба на флексибилната шарка со нулта вкочанетост ZSFP_IORFP (Сл. 21) и ZSFP_CAFP (Сл. 25) конструирани со помош на флексибилни шарки на внатрешниот и надворешниот прстен

(1) ZSFP_IORFP, структурата е покомпактна.

(2) Аголниот опсег на ZSFP_IORFP е мал. Опсегот на аголот е ограничен со опсегот на аголот на самата флексибилна шарка; опсегот на аголот на ZSFP_CAFP80°, опсег на аголот ZSFP_IORFP40°.

(3) ±18°Во опсегот на аглите, ZSFP_IORFP има повисок квалитет на нулта вкочанетост. Просечната вкочанетост на ZSFP_CAFP е намалена за 87%, а просечната вкочанетост на ZSFP_IORFP е намалена за 93%.

5 заклучок

Земајќи ја флексибилната шарка на внатрешниот и надворешниот прстен под чист вртежен момент како потсистем за позитивна вкочанетост, следнава работа е направена со цел да се конструира флексибилна шарка со нулта вкочанетост.

(1) Предложете механизам за ротација на негативна вкочанетост——За механизмот на пружината на чудак, беше воспоставен модел (Формула (6)) за да се анализира влијанието на структурните параметри врз неговите негативни карактеристики на вкочанетост и даден е опсегот на неговите негативни карактеристики на крутост (Табела 1).

(2) Со совпаѓање на позитивната и негативната крутост, се добиваат карактеристиките на крутоста на пружината во механизмот на равенката пружина (Равенка (16)) и се воспоставува моделот (Равенка (19)) за да се анализира ефектот на структурните параметри на механизмот на пружината на чудакот на квалитетот на нулта вкочанетост на флексибилната шарка со нулта вкочанетост Влијание, теоретски, во рамките на достапниот удар на флексибилната шарка на внатрешниот и надворешниот прстен (±20°), просечното намалување на вкочанетоста може да достигне 97%.

(3) Предложете приспособлива вкочанетост“пролет”——Воспоставена е низа со лиснати пружини во облик на дијамант за да се утврди нејзиниот модел на вкочанетост (Равенка (23)) и потврдена со методот на конечни елементи.

(4) Заврши дизајнот, обработката и тестирањето на компактен примерок со флексибилна шарка со нулта вкочанетост. Резултатите од тестот покажуваат дека: под дејство на чист вртежен момент, на36°Во опсегот на агли на ротација, во споредба со внатрешните и надворешните флексибилни шарки на прстенот, вкочанетоста на флексибилната шарка со нулта вкочанетост се намалува во просек за 93%.

Конструираната флексибилна шарка со нулта вкочанетост е само под дејство на чист вртежен момент, што може да реализира“нула вкочанетост”, без да се земе предвид случајот на носење сложени услови за товарење. Затоа, изградбата на флексибилни шарки со нулта вкочанетост при сложени услови на оптоварување е во фокусот на понатамошното истражување. Дополнително, намалувањето на триењето кое постои за време на движењето на флексибилните шарки со нулта вкочанетост е важна насока за оптимизација за флексибилните шарки со нулта вкочанетост.

референци

[1] HOWELL L L. Согласни механизми[M]. Њујорк: Џон Вајли&Sons, Inc, 2001 година.

[2] Ју Џингџун, Пеи Ксу, Би Шушенг итн. Напредокот на истражувањето за методите на дизајнирање на механизмот за флексибилни шарки[J]. Кинески весник за машинско инженерство, 2010 година, 46 (13): 2-13. Шампион на Y u Jin, PEI X U, BIS call, ETA up. Најсовремен метод на дизајнирање за механизми за свиткување[J]. Весник за машинско инженерство, 2010 година, 46 (13): 2-13.

[3] МОРШ Ф М, Хердер Ј Л. Дизајн на генерички спој во согласност со нулта вкочанетост[C]// Меѓународни конференции за инженерство за дизајн на ASME. 2010:427-435.

[4] МЕРИАМ Е Г, Хауел Л Л. Недимензионален пристап за статичко балансирање на ротациони свиткувања[J]. Механизам & Машинска теорија, 2015, 84 (84): 90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Градежни блокови за негативна вкочанетост за статички балансирани усогласени механизми: дизајн и тестирање[J]. Весник на механизми & Роботика, 2010 година, 2 (4): 041007.

[6] ЏЕНСЕН Б Д, Хауел Л Л. Моделирање на флексурални стожери со попречни оски[J]. Механизам и машинска теорија, 2002, 37(5):461-476.

[7] WITTRICK W H. Карактеристиките на вкрстените флексурни стожери и влијанието на точката на која се вкрстуваат лентите[J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, јанг Q, ETA. Дизајн и експеримент на генерализирани флексирски столпчиња со тројни вкрстени пружини применети на ултра-прецизните инструменти [J]. Преглед на научни инструменти, 2014 година, 85 (10): 105102.

[9] Јанг Кизи, Лиу Ланг, Би Шушенг итн. Истражување за карактеристиките на ротационата вкочанетост на генерализирана флексибилна шарка со три вкрстени трска[J]. Кинески весник за машинско инженерство, 2015 година, 51 (13): 189-195.

yang Q I збор, l IU Lang, BIS глас, ETA. Ротациона вкочанетост Карактеризација на генерализирани тројни вкрстени пружини на свиткување стожери[J]. Весник за машинско инженерство, 2015 година, 51 (13): 189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Истражување на перформансите Споредба на структурата на топологијата на вкрстени пружини свитливи стожери[C]// ASME 2014 Меѓународни технички конференции за дизајн инженеринг и компјутери и информации во инженерството, август 17–20, 2014, Бафало, Њујорк, САД. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, јанг Q. Карактеристики на вкочанетост на внатрешното–Надворешните прстени за свиткување на прстените се применуваат на ултра-прецизните инструменти[J]. АРХИВА Зборник на трудови на институцијата машински инженери Дел В Списание за машинско инженерство наука 1989-1996 (том 203-210), 2017: 095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Критериуми за статичко балансирање на усогласени механизми[C]// ASME 2010 Меѓународни технички конференции за дизајн инженеринг и конференција за компјутери и информации во инженерството, август 15–18, 2010, Монтреал, Квебек, Канада. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Генерализиран модел на ограничување за дводимензионални свиткувања на зраците: формулација за нелинеарна енергија на деформација[J]. Весник за механички дизајн, 2010 година, 132: 81009.

За авторот: Би Шушенг (дописен автор), маж, роден 1966 година, доктор, професор, докторски надзорник. Неговата главна насока за истражување е целосно флексибилен механизам и бионички робот.