Товчхондоо: Тэг хөшүүн уян нугасны эргэлтийн хөшүүн байдал нь ойролцоогоор тэг бөгөөд энэ нь энгийн уян нугас нь жолоодлогын момент шаарддаг согогийг даван туулж, уян атгагч болон бусад талбайд хэрэглэж болно. Цэвэр эргүүлэх моментийн нөлөөн дор дотоод болон гадна цагирагийн уян нугасыг эерэг хөшүүн байдлын дэд систем болгон авч, судалгааны сөрөг хөшүүн байдлын механизм ба эерэг ба сөрөг хөшүүн байдлыг тохируулах нь тэг хөшүүн чанар бүхий уян нугасыг бүтээх боломжтой. Сөрөг хөшүүн байдлын эргэлтийн механизмыг санал болгох——Тахир хаврын механизм, түүний сөрөг хөшүүн байдлын шинж чанарыг загварчилж, дүн шинжилгээ хийсэн; эерэг ба сөрөг хөшүүн чанарыг тааруулах замаар тахир хаврын механизмын бүтцийн параметрүүдийн хөшүүн байдлын тэг чанарт үзүүлэх нөлөөнд дүн шинжилгээ хийсэн; тохируулж болох хатуулаг, хэмжээтэй шугаман пүршийг санал болгосон——Алмазан хэлбэртэй навчны пүршний утас, хөшүүн байдлын загварыг тогтоож, төгсгөлийн элементийн симуляцийн баталгаажуулалтыг хийсэн; эцэст нь 0 хөшүүн уян нугасны авсаархан дээжийг зохион бүтээх, боловсруулах, турших ажлыг хийж дуусгасан. Туршилтын үр дүнгээс харахад: цэвэр эргүүлэх моментийн нөлөөн дор,±18°Эргэлтийн өнцгийн мужид тэг хөшүүн уян нугасны эргэлтийн хөшүүн чанар нь дотоод болон гадна цагирагийн уян нугастай харьцуулахад дунджаар 93% бага байна. Баригдсан тэг хөшүүн уян нугас нь авсаархан бүтэцтэй, өндөр чанарын тэг хатуулагтай; санал болгож буй сөрөг хөшүүн байдлын эргэлтийн механизм ба шугаман Пүрш нь уян хатан механизмыг судлахад маш их лавлагаа утгатай.

0 удиртгал

Уян нугас (холхивч)

[1-2]

Хөдөлгөөн, хүч, энергийг дамжуулах, хувиргах уян хатан нэгжийн уян хатан хэв гажилтанд тулгуурлан үүнийг нарийн байрлал тогтоох болон бусад салбарт өргөнөөр ашигладаг. Уламжлалт хатуу холхивчтой харьцуулахад уян нугасыг эргүүлэх үед сэргээх мөч байдаг. Тиймээс жолоодлогын нэгж нь жолоодлогын гаралтын моментоор хангаж, уян нугасны эргэлтийг хадгалах шаардлагатай. Тэг хөшүүн уян хатан нугас

[3]

(Zero sertness flexural pivot, ZSFP) нь эргэлтийн хөшүүн чанар нь ойролцоогоор тэгтэй тэнцүү байдаг уян хатан эргэдэг холбоос юм. Энэ төрлийн уян нугас нь харвалтын хүрээнд ямар ч байрлалд байх боломжтой бөгөөд үүнийг статик тэнцвэрийн уян нугас гэж нэрлэдэг.

[4]

, уян атгагч зэрэг салбарт ихэвчлэн ашиглагддаг.

Уян хатан механизмын модульчлагдсан дизайны үзэл баримтлалд үндэслэн бүхэл бүтэн тэг хөшүүн уян нугасны системийг эерэг ба сөрөг хөшүүн байдлын хоёр дэд системд хувааж, эерэг ба сөрөг хөшүүн чанарыг тааруулах замаар тэг хөшүүн системийг хэрэгжүүлэх боломжтой.

[5]

. Тэдгээрийн дотроос эерэг хөшүүн байдлын дэд систем нь ихэвчлэн том цус харвалттай уян нугас, жишээлбэл, хөндлөн зэгс уян нугас юм.

[6-7]

, ерөнхий гурван хөндлөн зэгс уян нугас

[8-9]

болон дотор болон гадна цагираг уян нугас

[10-11]

гэх мэт. Одоогийн байдлаар уян нугасны судалгаа маш их үр дүнд хүрсэн тул тэг хөшүүн чанар бүхий уян нугасыг зохион бүтээх гол зүйл бол уян нугасны сөрөг хөшүүн модулиудыг тааруулах явдал юм[3].

Дотор болон гадна цагираг уян нугас (Дотоод ба гадна цагираг гулзайлтын эргэлт, IORFP) нь хөшүүн чанар, нарийвчлал, температурын шилжилтийн хувьд маш сайн шинж чанартай байдаг. Тохирох сөрөг хөшүүн байдлын модуль нь тэг хөшүүн уян нугасыг бүтээх аргыг хангаж өгдөг бөгөөд эцэст нь тэг хөшүүн уян нугасны дизайн, дээж боловсруулах, туршилтыг дуусгадаг.

1 бүлүүрт хаврын механизм

1.1 Сөрөг хөшүүн байдлын тодорхойлолт

Хөшүүн байдлын ерөнхий тодорхойлолт K нь уян элементийн даацын F ачаалал ба харгалзах хэв гажилт dx хоорондын өөрчлөлтийн хурд юм.

K= dF/dx (1)

Уян элементийн ачааллын өсөлт нь харгалзах хэв гажилтын өсөлтийн тэмдгийн эсрэг байвал энэ нь сөрөг хөшүүн чанар юм. Физикийн хувьд сөрөг хөшүүн чанар нь уян элементийн статик тогтворгүй байдалтай тохирч байна

[12]

.Сөрөг хөшүүн механизм нь уян статик тэнцвэрийн талбарт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ихэвчлэн сөрөг хөшүүн механизм нь дараах шинж чанартай байдаг.

(1) Механизм нь тодорхой хэмжээний энергийг нөөцлөх эсвэл тодорхой хэв гажилтанд ордог.

(2) Механизм нь тогтворгүй байдлын эгзэгтэй байдалд байна.

(3) Механизм бага зэрэг эвдэрч, тэнцвэрийн байрлалаас гарах үед хөдөлгөөнтэй ижил чиглэлтэй илүү их хүчийг гаргаж чадна.

1.2 Хөшүүн чанаргүй уян нугасны барилгын зарчим

Тэг хөшүүнтэй уян нугасыг эерэг ба сөрөг хөшүүн байдлын тохируулга ашиглан хийж болох ба зарчмыг Зураг 2-т үзүүлэв.

(1) Цэвэр эргүүлэх моментийн нөлөөгөөр дотоод болон гадна цагирагийн уян нугасууд нь Зураг 2а-д үзүүлсэн шиг эргүүлэх момент-эргэлтийн өнцгийн шугаман харьцаатай байна. Ялангуяа огтлолцох цэг нь зэгсний уртын 12.73% -д байрлах үед эргүүлэх момент-эргэлтийн өнцгийн хамаарал шугаман байна.

[11]

, энэ үед уян нугасны Mpivot (цагийн зүүний дагуу) сэргээх момент нь холхивчийн эргэлтийн өнцөгтэй холбоотой байна.θ(цагийн зүүний эсрэг) харилцаа байна

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Томъёонд E нь материалын уян хатан модуль, L нь зэгсний урт, I нь хэсгийн инерцийн момент юм.

(2) Дотор болон гадна цагирагийн уян нугасуудын эргэлтийн хөшүүн байдлын загварын дагуу сөрөг хөшүүн байдлын эргэлтийн механизм таарч, түүний сөрөг хөшүүн байдлын шинж чанарыг Зураг 2b-д үзүүлэв.

(3) Сөрөг хөшүүн механизмын тогтворгүй байдлын үүднээс

[12]

, 0-хөшүүн уян нугасны хөшүүн чанар нь 2в-р зурагт үзүүлсэн шиг ойролцоогоор тэг ба тэгээс их байх ёстой.

1.3 Тахир хаврын механизмын тодорхойлолт

Уран зохиолын дагуу [4], хөшүүн нугасыг хөдөлж буй хатуу бие ба уян нугасны бэхэлгээний хатуу биетийн хооронд урьдчилан хэв гажилттай пүршийг оруулснаар 0 хөшүүн нугасыг барьж болно. Дотор болон гадна цагирагны уян нугасыг Зураг дээр үзүүлэв. 1-т, дотоод цагираг ба гадна цагирагийн хооронд пүрш суурилуулсан, өөрөөр хэлбэл пүршний бүлүүрт механизм (SCM) нэвтрүүлсэн. 3-р зурагт үзүүлсэн бүлүүрт гулсах механизмын тухайд тахир булангийн механизмын холбогдох параметрүүдийг Зураг 4-т үзүүлэв. Тахир булгийн механизм нь бүлүүр ба пүршээс бүрдэнэ (хөшүүн байдлыг k гэж тохируулна). анхны өнцөг нь пүршний хэв гажилтгүй үед AB бүлүүр ба АС суурийн хоорондох өнцөг юм. R нь бүлүүрийн уртыг, l нь үндсэн уртыг илэрхийлж, бүлүүрийн уртын харьцааг r ба l-ийн харьцаагаар тодорхойлно, I .e. = r/l (0<<1).

Тахир булгийн механизмыг барихад үндсэн урт l, бүлүүрийн уртын харьцаа, анхны өнцөг, хаврын хөшүүн чанар K гэсэн 4 параметрийг тодорхойлох шаардлагатай.

Хүчний дор тахир хаврын механизмын хэв гажилтыг Зураг 5а-д үзүүлэв

&гамма;

Үйлдлийн дагуу бүлүүр нь AB анхны байрлалаас хөдөлдөг

Бета

AB руу эргэх

&гамма;

, эргэлтийн процессын үед хэвтээ байрлалтай харьцуулахад бүлүүрт оруулсан өнцөг

&гамма;

бүлүүрийн өнцөг гэж нэрлэдэг.

Чанарын шинжилгээ нь бүлүүр нь AB цэгээс эргэлдэж байгааг харуулж байна (анхны байрлал, М & гамма; Тэг) хүртэл AB0 (“үхсэн цэг”байршил, М

&гамма;

тэг), бүлүүрт булгийн механизм нь сөрөг хөшүүн шинж чанартай хэв гажилттай байдаг.

1.4 Тахир хаврын механизмын эргэлт ба эргэлтийн өнцгийн хоорондын хамаарал

Зураг дээр. 5, эргэлтийн момент M & гамма; цагийн зүүний дагуу эерэг, бүлүүрт өнцөг & гамма; цагийн зүүний эсрэг эерэг байх ба моментийн ачааллын M-ийг доор загварчилж шинжилнэ.

&гамма;

бүлүүрийн өнцөгтэй

&гамма;

Загварчлах үйл явцын хоорондын хамаарал нь хэмжээст юм.

Зураг 5б-д үзүүлснээр AB бүлүүрт эргүүлэх моментийн тэнцвэрийн тэгшитгэл & гамма жагсаагдсан байна.

Томъёонд, ​​Ф & гамма; пүршийг сэргээх хүч, d & гамма; нь Ф & гамма; А цэг рүү. Пүршний шилжилт ачааллын хамаарлыг гэж үзье

Томъёонд K нь хаврын хөшүүн чанар (заавал тогтмол утга биш),δ
x&гамма;

хаврын хэв гажилтын хэмжээ (эерэг болж богиноссон),δ
x&гамма;

=|B

Бета

C| – |B

&гамма;

C|.

нэгэн зэрэг төрөл (3)(5), мөч М

&гамма;

булантай

&гамма;

Харилцаа нь

1.5 Тахир булгийн механизмын хөшүүн байдлын сөрөг шинж чанарын шинжилгээ

Тахир булгийн механизмын хөшүүн байдлын сөрөг шинж чанарын шинжилгээг хөнгөвчлөхийн тулд (м мөч М

&гамма;

булантай

&гамма;

хамаарал), пүршийг шугаман эерэг хөшүүн чанар гэж үзэж болно, тэгвэл (4) томъёог дараах байдлаар дахин бичиж болно.

Томъёонд Kconst нь тэгээс их тогтмол байна. Уян нугасны хэмжээг тодорхойлсны дараа суурийн l уртыг мөн тодорхойлно. Тиймээс l-ийг тогтмол гэж үзвэл (6) томъёог дахин бичиж болно

Энд Kconstl2 нь тэгээс их тогтмол, моментийн коэффициент m & гамма; нэг хэмжээстэй. Тахир булгийн механизмын хөшүүн байдлын сөрөг шинж чанарыг эргүүлэх моментийн коэффициент m хоорондын хамаарлыг шинжлэх замаар олж авч болно. & гамма; ба эргэлтийн өнцөг & гамма.

(9) тэгшитгэлээс 6-р зурагт анхны өнцгийг = харуулавπ хоорондын харилцаа m & гамма; ба бүлүүрт уртын харьцаа ба эргэлтийн өнцөг & гамма;, & isin;[0.1, 0.9],& гамма;& isin;[0, π]. Зураг 7-д m хоорондын хамаарлыг харуулав & гамма; ба эргэлтийн өнцөг & гамма; for = 0.2 ба өөр . Зураг 8-д =π Хэзээ, дор өөр , хоорондын харилцаа м & гамма; болон өнцөг & гамма.

Тахир хаврын механизм (1.3-р хэсэг) ба томъёо (9)-ийн тодорхойлолтын дагуу k ба l тогтмол байх үед м. & гамма; Зөвхөн өнцөгтэй холбоотой & гамма;, бүлүүрт уртын харьцаа ба бүлүүрт эхний өнцөг .

(1) Зөвхөн хэрэв байгаа бол & гамма; 0 буюу тэнцүү байнаπ эсвэл , м & гамма; тэгтэй тэнцүү; & гамма; & isin;[0, ],m & гамма; тэгээс их; & гамма; & байна;[π], м & гамма; тэгээс бага. & isin;[0, ],m & гамма; тэгээс их; & гамма;& байна;[π], м & гамма; тэгээс бага.

(2) & гамма; [0, ] үед эргэлтийн өнцөг & гамма; нэмэгддэг, м & гамма; тэгээс гулзайлтын цэгийн өнцөг хүртэл нэмэгддэг & гамма;0 нь m-ийн хамгийн их утгыг авна & гамма;макс, дараа нь аажмаар буурдаг.

(3) Тахир хаврын механизмын сөрөг хөшүүн байдлын шинж чанарын хүрээ: & гамма;& isin;[0, & гамма;0], энэ үед & гамма; (цагийн зүүний эсрэг) нэмэгдэж, эргэлтийн момент M & гамма; нэмэгддэг (цагийн зүүний дагуу). Гулзайлтын цэгийн өнцөг & гамма;0 нь бүлүүрт булгийн механизмын сөрөг хөшүүн байдлын хамгийн их эргэлтийн өнцөг ба & гамма;0 & isin;[0, ];m & gamma;max нь хамгийн их сөрөг моментийн коэффициент юм. Өгөгдсөн ба , (9) тэгшитгэлийн гарал үүсэлтэй & гамма;0

(4) анхны өнцөг их байх тусам & гамма; том 0, м

&гамма;макс

илүү том.

(5) уртын харьцаа их байх тусам, & гамма; бага нь 0, м

&гамма;макс

илүү том.

Ялангуяа =πТахир хаврын механизмын хөшүүн байдлын сөрөг шинж чанарууд нь хамгийн сайн (сөрөг хөшүүн байдлын өнцгийн хүрээ нь том, өгөх боломжтой эргүүлэх момент нь том). =πҮүний зэрэгцээ өөр өөр нөхцөлд хамгийн их эргэлтийн өнцөг & бүлүүрт хаврын механизмын сөрөг хөшүүн байдлын гамма; 0 ба хамгийн их сөрөг моментийн коэффициент m & гамма; Максыг 1-р хүснэгтэд үзүүлэв.

Хүснэгт 1 Анхны өнцөг ньπ Хамгийн их сөрөг хөшүүн байдлын өнцөг & гамма;0 ба хамгийн их моментийн коэффициент m янз бүрийн бүлүүрийн уртын харьцаатай

&гамма;макс

параметр

үнэ цэнэ

бүлүүрийн уртын харьцаа

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Хамгийн их эргэлтийн өнцөг & гамма;

0
/рад

0.98

0.91

0.84

0.76

0.68

Моментийн хамгийн их коэффициент m

&гамма;макс

0.013

0.055

0.13

0.23

0.37

2 Хөшүүн чанаргүй уян нугас барих

2.1-ийн эерэг ба сөрөг хөшүүн байдлын тохирлыг Зураг 9-д үзүүлэв, n(n 2) бүлгүүдийн зэрэгцээ бүлүүрт пүршний механизмууд нь тойргийн эргэн тойронд жигд тархаж, дотор болон гадна цагирагийн уян нугастай таарч сөрөг хөшүүн механизм үүсгэдэг.

Дотор болон гадна цагирагны уян нугасыг эерэг хөшүүн байдлын дэд систем болгон ашигласнаар тэг хөшүүн чанар бүхий уян нугасыг бүтээнэ. Тэг хөшүүн байдалд хүрэхийн тулд эерэг ба сөрөг хөшүүн байдлыг тааруулна

нэгэн зэрэг (2), (3), (6), (11), болон & гамма;=θ, ачаалал F & булгийн гамма авч болно; болон нүүлгэн шилжүүлэлтδx-ийн хамаарал & гамма; байна

1.5-р хэсэгт заасны дагуу тахир хаврын механизмын сөрөг хөшүүн байдлын өнцгийн хүрээ: & гамма;& isin;[0, & гамма;0] ба & гамма;0 & isin;[0, ], тэг хөшүүн уян нугасны цус харвалт нь бага байх ёстой. & гамма;0, би .e. пүрш нь үргэлж гажигтай байдаг (δx&гамма;≠0). Уян нугасны дотор болон гадна цагирагны эргэлтийн хүрээ нь±0.35 рад(±20°), тригонометрийн функцуудыг хялбарчлах sin & гамма; болон cos & гамма; дараах байдлаар

Хялбаршуулсаны дараа пүршний ачаалал-шилжилтийн хамаарал

2.2 Эерэг ба сөрөг хөшүүн байдлын тохирох загварын алдааны шинжилгээ

(13) тэгшитгэлийн хялбаршуулсан боловсруулалтаас үүссэн алдааг үнэл. Тэг хөшүүн уян нугасны (4.2-р хэсэг) боловсруулах бодит параметрүүдийн дагуу: n = 3,l = 40мм, =π, = 0.2,E = 73 GPa; Дотор болон гадна цагираг уян нугасны зэгс хэмжээс L = 46mm, T = 0.3mm, W = 9.4mm; Харьцуулах томьёо (12) ба (14) нь урд болон хойд булгийн ачааллын шилжилтийн хамаарал болон харьцангуй алдааг Зураг 10a ба 10b-д тус тусад нь хялбарчилсан.

Зураг 10-д үзүүлснээр, & гамма; 0.35 радаас бага (20°), ачаа нүүлгэн шилжүүлэх муруйн хялбаршуулсан боловсруулалтаас үүссэн харьцангуй алдаа нь 2.0% -иас хэтрэхгүй, томъёо

(13)-ийн хялбаршуулсан боловсруулалтыг тэг хөшүүн уян нугас барихад ашиглаж болно.

2.3 Пүршний хөшүүн байдлын шинж чанар

Пүршний хөшүүн байдлыг K гэж үзвэл нэгэн зэрэг (3), (6), (14)

Тэг хөшүүн уян нугасны (4.2-р хэсэг) боловсруулах бодит параметрүүдийн дагуу пүршний хөшүүн байдлын K өнцгийн өөрчлөлтийн муруй. & гамма; 11-р зурагт үзүүлэв. Ялангуяа хэзээ & гамма;= 0, K хамгийн бага утгыг авна.

Дизайн болон боловсруулалтын тав тухтай байдлыг хангах үүднээс пүрш нь шугаман эерэг хөшүүн пүршийг ашигладаг бөгөөд хөшүүн чанар нь Kconst юм. Бүхэл цус харвалтын үед, хэрэв тэг хөшүүн уян нугасны нийт хөшүүн чанар тэгээс их буюу тэнцүү бол Kconst нь K-ийн хамгийн бага утгыг авна.

Тэгшитгэл (16) нь тэг хөшүүнтэй уян нугасыг барих үед шугаман эерэг хөшүүн пүршний хөшүүн байдлын утга юм. 2.4 Тэг хөшүүн чанарын шинжилгээ Баригдсан 0 хөшүүн нугасны ачаалал ба шилжилтийн хамаарал нь

(2), (8), (16) томъёог нэгэн зэрэг авч болно

Тэг хөшүүн чанарын чанарыг үнэлэхийн тулд сөрөг хөшүүн байдлын модулийг нэмэхээс өмнө болон дараа уян нугасны хөшүүн байдлын бууралтын хүрээг тэг хөшүүн чанарын коэффициент гэж тодорхойлдог.ηη 100% ойртох тусам тэг хөшүүн чанар өндөр болно. Зураг 12 нь 1-η бүлүүрт уртын харьцаа ба анхны өнцөгтэй хамаарал η Энэ нь параллель булгийн механизмын n тоо болон суурийн l уртаас хамааралгүй боловч зөвхөн бүлүүрийн уртын харьцаа, эргэлтийн өнцөгтэй холбоотой. & гамма; ба анхны өнцөг.

(1) Анхны өнцөг нэмэгдэж, тэг хөшүүн чанар сайжирна.

(2) Уртын харьцаа нэмэгдэж, тэг хөшүүн чанар буурна.

(3) Өнцөг & гамма; нэмэгдэж, тэг хөшүүн чанар буурдаг.

Тэг хөшүүн уян нугасны тэг хөшүүн чанарыг сайжруулахын тулд анхны өнцөг нь илүү том утгыг авах ёстой; бүлүүрийн уртын харьцаа аль болох бага байх ёстой. Үүний зэрэгцээ, 1.5-р хэсгийн шинжилгээний үр дүнгээс үзэхэд хэрэв хэтэрхий бага бол тахир булгийн механизмын сөрөг хөшүүн байдлыг хангах чадвар сул байх болно. Тэг хөшүүн уян нугасны тэг хөшүүн чанарыг сайжруулахын тулд анхны өнцөг =π, бүлүүрт уртын харьцаа = 0.2, өөрөөр хэлбэл, 4.2-р хэсгийн тэг хөшүүн уян нугасны бодит боловсруулах параметрүүд.

Тэг хөшүүн уян нугасны (4.2-р хэсэг) боловсруулалтын бодит параметрүүдийн дагуу дотоод болон гадна цагирагийн уян нугас ба тэг хөшүүн нугасны уян нугас хоорондын эргэлтийн өнцгийн хамаарлыг Зураг 13-т үзүүлэв; хөшүүн байдлын бууралт нь тэг хөшүүн чанарын коэффициент юмηБулантай харилцах харилцаа & гамма; Зураг 14-т үзүүлэв. Зураг 14-р: 0.35 рад (20°) эргэлтийн хүрээ, тэг хөшүүн уян нугасны хөшүүн чанар дунджаар 97% -иар буурсан; 0.26 рад(15°) булангууд, энэ нь 95% -иар буурсан байна.

3 Шугаман эерэг хөшүүн пүршний загвар

Тэг хөшүүн чанар уян нугас барих нь ихэвчлэн уян нугасны хэмжээ, хөшүүн байдлыг тодорхойлсны дараа, дараа нь тахир хаврын механизм дахь пүршний хөшүүн чанар урвуу байдаг тул пүршний хөшүүн чанар, хэмжээсийн шаардлага харьцангуй хатуу байдаг. Үүнээс гадна анхны өнцөг =π, Зураг 5а-аас харахад тэг хөшүүн уян нугасыг эргүүлэх үед пүрш нь үргэлж шахагдсан төлөвт байдаг, өөрөөр хэлбэл“Шахалтын пүрш”.

Уламжлалт шахалтын пүршний хөшүүн чанар, хэмжээг нарийн тохируулахад хэцүү байдаг бөгөөд програмуудад чиглүүлэгч механизм ихэвчлэн шаардлагатай байдаг. Тиймээс хөшүүн чанар, хэмжээг нь өөрчлөх боломжтой пүршийг санал болгож байна——Алмазан хэлбэртэй навчны пүршний утас. Алмазан хэлбэртэй навчны пүршний утас (Зураг 15) нь цуваа холбосон олон тооны алмааз хэлбэртэй навчны булгаас бүрдэнэ. Энэ нь үнэ төлбөргүй бүтцийн дизайн, өндөр түвшний тохируулгатай шинж чанартай байдаг. Түүний боловсруулах технологи нь уян нугастай нийцдэг бөгөөд хоёуланг нь нарийн утсаар зүсэх замаар боловсруулдаг.

3.1 Алмазан хэлбэртэй навчны пүршний утаснуудын ачааны шилжилтийн загвар

Ромб хэлбэртэй навчны булгийн тэгш хэмийн улмаас 16-р зурагт үзүүлсэн шиг зөвхөн нэг навчны булаг стрессийн шинжилгээнд хамрагдах шаардлагатай. α зэгс ба хэвтээ хоорондын өнцөг, зэгсний урт, өргөн, зузаан нь Ld, Wd, Td тус тус, f нь ромбын навчны пүршний хэмжээсийн нэгдсэн ачаалал,δy нь ромб хэлбэрийн навчны пүршний y чиглэлийн хэв гажилт, fy хүч ба момент m нь нэг зэгсний төгсгөлд байгаа эквивалент ачаалал, fv ба fw нь wov координатын систем дэх fy-ийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

AWTAR-ийн цацрагийн хэв гажилтын онолын дагуу[13] нэг зэгсний хэмжээсийн нэгдсэн ачаалал-шилжилтийн хамаарал

Зэгсэн дээрх хатуу биетийн хязгаарлалтын хамаарлаас шалтгаалан хэв гажилтын өмнөх ба дараах зэгсний төгсгөлийн өнцөг тэг байна, өөрөөр хэлбэлθ = 0. нэгэн зэрэг (20)(22)

Томъёо (23) нь ромб хэлбэрийн навчны булгийн ачаалал-шилжилтийн хэмжээст нэгдлийн загвар юм. n2 ромбик навчны пүршийг цуваа холбосон ба түүний ачааны шилжилтийн загвар нь

Томъёогоор (24), хэзээαd нь бага байх үед алмааз хэлбэрийн навчны пүршний хөшүүн чанар нь ердийн хэмжээс ба ердийн ачааллын дор ойролцоогоор шугаман байна.

3.2 Загварын төгсгөлийн элементүүдийн симуляцийн баталгаажуулалт

Алмазан хэлбэртэй навчны пүршний ачаалал-нүүлгэн шилжүүлэлтийн загварын төгсгөлөг элементийн симуляцийн баталгаажуулалтыг хийж байна. ANSYS Mechanical APDL 15.0-ийг ашиглан симуляцийн параметрүүдийг Хүснэгт 2-т үзүүлсэн бөгөөд алмааз хэлбэрийн навчны буланд 8 Н-ийн даралтыг үзүүлэв.

Хүснэгт 2 Ромб хэлбэртэй навчны пүршний утаснуудын төгсгөлийн элементийн симуляцийн параметрүүд

параметр

үнэ цэнэ

Материал

AL7075-T6

Зэгсний урт L

-ийн

/мм

18

Зэгсний өргөн W

-ийн

/мм

10

Зэгсний зузаан Т

-ийн

/мм

0.25

зэгс налуу өнцөгα/°
10/20/30/40

Уян хатан модуль E/GPa

73

Загварын үр дүн ба ромбын навчны хаврын ачаалал-шилжилтийн хамаарлын симуляцийн үр дүнгийн харьцуулалтыг Зураг дээр үзүүлэв. 17 (хэмжээжүүлэх). Янз бүрийн налуу өнцөг бүхий дөрвөн ромб навчны булгийн хувьд загвар болон төгсгөлийн элементийн симуляцийн үр дүнгийн хоорондох харьцангуй алдаа 1.5% -иас хэтрэхгүй байна. Загварын (24) үнэн зөв, үнэн зөвийг баталгаажуулсан.

4 Хөшүүн чанаргүй уян нугасны дизайн ба туршилт

4.1 Хөшүүн чанаргүй уян нугасны параметрийн загвар

Тэг хөшүүн уян нугасыг зохион бүтээхийн тулд эхлээд үйлчилгээний нөхцлийн дагуу уян нугасны дизайны параметрүүдийг тодорхойлж, дараа нь бүлүүрт пүршний механизмын холбогдох параметрүүдийг урвуу байдлаар тооцоолно.

4.1.1 Уян нугасны параметрүүд

Дотор болон гадна цагирагийн уян нугасуудын огтлолцох цэг нь зэгсний уртын 12.73% -д байрладаг бөгөөд түүний параметрүүдийг 3-р хүснэгтэд үзүүлэв. Тэгшитгэл (2)-д орлуулж, уян хатан нугасны дотоод ба гадна цагирагийн эргэлтийн моментийн өнцгийн хамаарлыг дараах байдлаар илэрхийлнэ.

Хүснэгт 3 Уян нугасны дотор ба гадна цагирагны бүтцийн параметр ба материалын шинж чанар

параметр

үнэ цэнэ

Материал

AL7075-T6

Зэгсний урт L/мм

46

Зэгс өргөн В/мм

9.4

Зэгсний зузаан Т/мм

0.30

Уян хатан модуль E/GPa

73

4.1.2 Хөшний механизмын сөрөг үзүүлэлтүүд

Зурагт үзүүлсэн шиг. 18, тахир хаврын механизмын n тоог зэрэгцээ 3-аар авч үзвэл l = 40 мм урт нь уян нугасны хэмжээгээр тодорхойлогдоно. 2.4-р хэсгийн дүгнэлтийн дагуу эхний өнцөг =π, бүлүүрт уртын харьцаа = 0.2. (16) тэгшитгэлийн дагуу булгийн хөшүүн чанар (I .e. алмазан навчны пүршний утас) нь Kconst = 558.81 Н/м (26)

4.1.3 Алмазан навчны пүршний утаснуудын параметрүүд

l = 40мм, =π, = 0.2, пүршний анхны урт нь 48мм, хамгийн их хэв гажилт (& гамма;= 0) нь 16мм байна. Бүтцийн хязгаарлагдмал байдлаас шалтгаалан нэг ромб навчны хавар ийм том хэв гажилт үүсгэхэд хэцүү байдаг. Дөрвөн ромб навчны булаг цуваа ашиглан (n2 = 4) нэг ромб навчны пүршний хөшүүн чанар

Kd=4Kconst=2235.2 Н/м (27)

Сөрөг хөшүүн байдлын механизмын хэмжээгээр (Зураг 18) алмааз хэлбэрийн навчны булгийн зэгсний урт, өргөн, налуу өнцгийг харгалзан зэгсийг томъёо (23) болон хөшүүн байдлын томъёо (27) -аас гаргаж болно. алмааз хэлбэрийн навчны булаг Зузаан. Ромбын навчны булгийн бүтцийн параметрүүдийг 4-р хүснэгтэд үзүүлэв.

гадаргуу4

Дүгнэж хэлэхэд, 3-р хүснэгт ба 4-р хүснэгтэд үзүүлснээр тахир хаврын механизм дээр суурилсан 0-хөшүүн уян нугасны параметрүүдийг бүгдийг нь тодорхойлсон.

4.2 Хөшүүн чанаргүй уян нугасны дээжийг зохион бүтээх, боловсруулах Уян нугасыг боловсруулах, турших аргыг уран зохиолоос [8] үзнэ үү. Тэг хөшүүн уян нугас нь сөрөг хөшүүн механизм болон зэрэгцээ дотор болон гадна цагираг уян нугасаас бүрдэнэ. Бүтцийн дизайныг Зураг 19-д үзүүлэв.

Дотор болон гадна цагирагийн уян нугас, алмааз хэлбэрийн навчны пүршний утас хоёуланг нь нарийн утас хайчлах багажаар боловсруулдаг. Дотор болон гадна цагирагийн уян нугасыг боловсруулж, давхаргаар угсардаг. Зураг 20 нь алмааз хэлбэртэй навчны пүршний гурван багцын физик зураг, 21-р зурагт угсарсан тэг хөшүүн чанар Уян нугасны дээжийн физик зураг юм.

4.3 Эсрэг хөшүүн нугасны эргэлтийн хөшүүн байдлын туршилтын тавцан [8]-д заасан эргэлтийн хөшүүн байдлын туршилтын аргын дагуу 22-р зурагт үзүүлсэн шиг тэг хөшүүн нугасны эргэлтийн хөшүүн байдлын туршилтын тавцанг барьсан.

4.4 Туршилтын өгөгдөл боловсруулах, алдааны шинжилгээ

Дотор болон гадна цагирагийн уян нугас, тэг хөшүүн нугасуудын эргэлтийн хөшүүн байдлыг туршилтын тавцан дээр туршсан бөгөөд туршилтын үр дүнг Зураг 23-т үзүүлэв. 19-р томьёоны дагуу хөшүүн нугасны тэг хөшүүн чанарын муруйг Зураг дээр үзүүлсний дагуу тооцоолж зурна. 24.

Туршилтын үр дүнгээс харахад тэг хөшүүн уян нугасны эргэлтийн хөшүүн байдал тэгтэй ойролцоо байна. Дотор болон гадна цагирагтай уян нугастай харьцуулахад тэг хөшүүн уян хатан нугас±0.31 рад(18°) хөшүүн чанар дунджаар 93% -иар буурсан; 0.26 рад (15°), хөшүүн чанар 90% -иар буурдаг.

23, 24-р зурагт үзүүлснээр хөшүүн чанар тэг байх туршилтын үр дүн болон онолын загварын үр дүн (харьцангуй алдаа нь 15% -иас бага) хооронд тодорхой зөрүү байсаар байгаа бөгөөд алдааны үндсэн шалтгаанууд нь дараах байдалтай байна.

(1) Тригонометрийн функцийг хялбаршуулсаны улмаас үүссэн загварын алдаа.

(2) Үрэлт. Алмазан навчны пүршний утас ба бэхэлгээний босоо амны хооронд үрэлт үүсдэг.

(3) Боловсруулалтын алдаа. Зэгсний бодит хэмжээ гэх мэт алдаатай байдаг.

(4) Угсралтын алдаа. Алмазан хэлбэртэй навчны пүршний утас ба босоо амны суурилуулах нүхний хоорондох зай, туршилтын тавцангийн төхөөрөмжийг суурилуулах цоорхой гэх мэт.

4.5 Ердийн тэг хөшүүн нугастай гүйцэтгэлийн харьцуулалт Уран зохиолд [4] 0 хөшүүн уян нугас ZSFP_CAFP-ийг Зураг 25-т үзүүлсэн шиг хөндлөн тэнхлэгийн гулзайлтын эргэлт (CAFP) ашиглан хийсэн.

ZSFP_IORFP тэг хөшүүн уян нугасны харьцуулалт (Зураг 1). 21) болон ZSFP_CAFP (Зураг. 25) дотоод болон гадна цагирагийн уян нугас ашиглан бүтээгдсэн

(1) ZSFP_IORFP, бүтэц нь илүү авсаархан.

(2) ZSFP_IORFP-ийн булангийн хүрээ бага байна. Булангийн хүрээ нь уян нугасны булангийн хүрээгээр хязгаарлагддаг; ZSFP_CAFP-ийн булангийн муж80°, ZSFP_IORFP булангийн муж40°.

(3) ±18°Булангийн мужид ZSFP_IORFP нь тэг хөшүүн чанараас илүү өндөр чанартай байдаг. ZSFP_CAFP-ийн дундаж хөшүүн чанар 87%-иар, ZSFP_IORFP-ийн дундаж хөшүүн чанар 93%-иар буурсан байна.

5 дүгнэлт

Эерэг хөшүүн байдлын дэд систем болгон цэвэр эргүүлэх моментийн дор дотор болон гадна цагирагны уян нугасыг авч, тэг хөшүүн чанар бүхий уян нугасыг бүтээхийн тулд дараах ажлыг гүйцэтгэсэн.

(1) Сөрөг хөшүүн байдлын эргэлтийн механизмыг санал болгох——Тахир хаврын механизмын хувьд бүтцийн параметрүүдийн сөрөг хөшүүн байдлын шинж чанарт үзүүлэх нөлөөллийг шинжлэх загвар (Формула (6)) байгуулж, түүний сөрөг хөшүүн шинж чанарын хүрээг өгсөн болно (Хүснэгт 1).

(2) Эерэг ба сөрөг хөшүүн чанарыг тааруулах замаар бүлүүрт пүршний механизм дахь пүршний хөшүүн байдлын шинж чанарыг (Тэгшитгэл (16)) гаргаж, бүтцийн параметрийн нөлөөнд дүн шинжилгээ хийх загварыг (томьёо (19)) байгуулав. 0 хөшүүн чанар дээр бүлүүрт пүршний механизмын уян нугасны 0 хөшүүн чанар Онолын хувьд дотоод болон гадна цагирагны уян нугасны боломжит цохилтын дотор нөлөөлөл (±20°), хөшүүн байдлын дундаж бууралт 97% хүрч болно.

(3) Тохируулж болох хөшүүн байдлыг санал болго“хавар”——Түүний хөшүүн байдлын загварыг бий болгохын тулд алмаазан хэлбэртэй навчны пүршний утсыг (Тэгшитгэл (23)) байгуулж, төгсгөлийн элементийн аргаар баталгаажуулсан.

(4) Авсаархан тэг хөшүүн уян нугасны дээжийг зохион бүтээх, боловсруулах, турших ажлыг дуусгасан. Туршилтын үр дүнгээс харахад: цэвэр эргүүлэх моментийн нөлөөн дор36°Эргэлтийн өнцгийн мужид дотоод болон гадна цагирагийн уян нугастай харьцуулахад тэг хатуулагтай уян нугасны хөшүүн чанар дунджаар 93% -иар буурдаг.

Баригдсан уян хатан нугас нь зөвхөн цэвэр эргүүлэх моментийн нөлөөн дор байдаг.“тэг хөшүүн чанар”, даацын нарийн төвөгтэй нөхцөл байдлыг харгалзан үзэхгүйгээр. Тиймээс ачааллын нарийн төвөгтэй нөхцөлд тэг хатуулагтай уян нугасыг барих нь цаашдын судалгааны гол сэдэв юм. Нэмж дурдахад, тэг хөшүүн уян нугасыг хөдөлгөх явцад үүсэх үрэлтийг багасгах нь тэг хөшүүн уян нугасыг оновчтой болгох чухал чиглэл юм.

лавлагаа

[1] HOWELL L L. Тохиромжтой механизмууд[M]. Нью Йорк: Жон Уайли&Sons, Inc, 2001.

[2] Ю Жинжүн, Пэй Шү, Би Шүшэн гэх мэт. Уян нугасны механизмын дизайны аргын судалгааны ахиц дэвшил[J]. Хятадын Механик Инженерийн сэтгүүл, 2010, 46(13):2-13. Y u jin аварга, PEI X U, BIS дуудлага, ETA хүртэл. Гулзайлтын механизмын дизайны хамгийн сүүлийн үеийн арга [J]. Механик инженерчлэлийн сэтгүүл, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Малчин Ж Л. Ерөнхий тэг хөшүүн чанарт нийцсэн холбоосын загвар[C]// ASME олон улсын дизайн инженерийн бага хурал. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L L. Эргэлтийн гулзайлтын статик тэнцвэржүүлэх хэмжээст бус арга[J]. Механизм & Машины онол, 2015, 84(84):90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Статик тэнцвэртэй нийцтэй механизмын сөрөг хөшүүн байдлын барилгын блокууд: Дизайн ба туршилт[J]. Механизмын сэтгүүл & Робот техник, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B D, Howell L L. Хөндлөн тэнхлэгийн гулзайлтын загварчлал[J]. Механизм ба машины онол, 2002, 37(5):461-476.

[7] WITTRICK W H. Хөндлөн гулзайлтын тэнхлэгийн шинж чанар ба туузны хөндлөн огтлолцох цэгийн нөлөөлөл[J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Хэт нарийн хэмжигдэхүүнд хэрэглэсэн гурвалсан хөндлөн хаврын гулзайлтын ерөнхий эргэлтийн загвар ба туршилт[J]. Шинжлэх ухааны хэрэгслүүдийн тойм, 2014, 85(10): 105102.

[9] Ян Кызи, Лю Лан, Би Шүшэн гэх мэт. Ерөнхий гурван хөндлөн зэгс уян нугасны эргэлтийн хөшүүн байдлын шинж чанарын судалгаа[J]. Хятадын Механик Инженерийн сэтгүүл, 2015, 51(13): 189-195.

ян Q Би үг, л IU Lang, BIS дуу хоолой, ETA. Гурвалсан хаврын ерөнхий гулзайлтын эргэлтийн хөшүүн байдлын шинж чанар[J]. Механик инженерийн сэтгүүл, 2015, 51(13):189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Хаврын гулзайлтын гулзайлтын топологийн бүтцийн гүйцэтгэлийн харьцуулалтын судалгаа[C]// ASME 2014 Олон улсын дизайн инженерийн техникийн бага хурал, компьютер ба мэдээлэл инженерийн бага хурал, 8-р сар 17–20, 2014, Буффало, Нью-Йорк, АНУ. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Дотор талын хөшүүн байдлын шинж чанар–Хэт нарийвчлалтай багажид хэрэглэсэн гадна цагирагийн гулзайлтын эргэлтүүд[J]. АРХИВ Механик инженерүүдийн институтын эмхтгэл C хэсэг Механик инженерийн шинжлэх ухааны сэтгүүл 1989-1996 (203-210 боть), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Тохиромжтой механизмын статик тэнцвэржүүлэх шалгуур[C]// ASME 2010 Олон улсын дизайн инженерийн техникийн бага хурал, компьютер ба мэдээлэл инженерийн бага хурал, 8-р сар 15–18, 2010, Монреаль, Квебек, Канад. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Хоёр хэмжээст цацраг гулзайлтын ерөнхий хязгаарлалтын загвар: Шугаман бус омог энергийн томъёолол[J]. Механик дизайны сэтгүүл, 2010, 132: 81009.

Зохиогчийн тухай: Би Шушэн (холбогдох зохиогч), эрэгтэй, 1966 онд төрсөн, доктор, профессор, докторын удирдагч. Түүний судалгааны үндсэн чиглэл нь бүрэн уян хатан механизм ба бионик робот юм.

Тахир хаврын механизм дээр суурилсан тэг хөшүүн уян нугас нь янз бүрийн хэрэглээнд жигд, нарийн хөдөлгөөн хийх боломжийг олгодог шинэлэг, хувьсгалт технологи юм. Энэ нийтлэлд бид энэ нугасны ажиллах зарчим болон түүний боломжит хэрэглээг судлах болно.

Хаалгыг хаах үед хаах арга нь бүх өөрчлөлтийг авчирдаг. Энгийн нугас нь чанга дуугаар хаагдаж, цохилт, эвгүй байдалд хүргэж болзошгүй. I