Abstract: Ho satalla ho potolohang ha hinge e thata-thata ea zero e batla e le lefela, e hlolang sekoli seo lihinji tse tloaelehileng tse tenyetsehang li hlokang torque, 'me li ka sebelisoa ho li-grippers tse tenyetsehang le likarolo tse ling. Ho nka selikalikoe se ka hare le sa ka ntle se tenyetsehang tlas'a ts'ebetso ea torque e hloekileng e le mokhoa o motle oa ho satalla, mokhoa oa ho etsa lipatlisiso Mochine oa ho satalla o mobe le ho satalla ho ts'oanang le ho satalla ho ka haha ​​​​ho satalla ho hang. Etsa tlhahiso ea mokhoa o mobe oa ho potoloha——Crank spring mochine, e leng mohlala le ho sekaseka litšobotsi tsa eona tse mpe tsa ho satalla; ka ho tsamaisana le ho satalla ho nepahetseng le ho fosahetseng, ho hlahlobisisa tšusumetso ea litekanyo tsa sebopeho sa mochini oa crank spring holim'a boleng ba ho satalla ha zero; e sisintsweng sediba se melang se nang le boima le boholo bo ikgethang——Khoele ea makhasi a makhasi a sebopeho sa daemane, ho ile ha theoa mohlala oa ho satalla 'me ho ile ha etsoa netefatso ea ketsiso ea ntho e lekanyelitsoeng; qetellong, moralo, ts'ebetso le tlhahlobo ea sampole ea hinge e thata ea zero e phethiloe. Liphetho tsa liteko li bonts'itse hore: tlasa ts'ebetso ea torque e hloekileng,±18°Mokhahlelong oa li-angles tse potolohang, ho satalla ho potoloha ha hinge e thata-thata ea zero e ka tlase ho 93% ho feta ea lihinge tsa ka hare le kantle tse tenyetsehang ka karolelano. Hinge e hahelletsoeng ea zero-stiffness flexible hinge e na le sebopeho se kopaneng le boleng ba boleng bo holimo bo thata-thata; the sisintsweng negative-stiffness rotation mechanism le linear Selemo se na le boleng bo boholo ba litšupiso bakeng sa boithuto ba mochini o feto-fetohang.

0 selelekela

Hinge e tenyetsehang (ho beha)

^[1-2]

Ho itšetlehile ka deformation elastic ea yuniti e feto-fetohang ho fetisetsa kapa ho fetola motsamao, matla le matla, e 'nile ea sebelisoa haholo ka mokhoa o nepahetseng oa ho beha maemo le masimo a mang. Ha ho bapisoa le li-bearings tse thata tsa setso, ho na le nako ea ho khutlisa ha hinge e tenyetsehang e potoloha. Ka hona, yuniti ea koloi e hloka ho fana ka torque e hlahisoang ho khanna le Boloka ho potoloha ha hinge e tenyetsehang. Ho satalla ha letho ka hinge e tenyetsehang

^[3]

(Zero stiffness flexural pivot, ZSFP) ke lenonyeletso le feto-fetohang leo ho satalla ha lona ho batlang ho lekana le lefela. Hinge ea mofuta ona e tenyetsehang e ka lula sebakeng sefe kapa sefe ka har'a sekhahla sa stroke, se tsejoang hape e le static balance flexible hinge.

^[4]

, li sebelisoa haholo libakeng tse kang li-flexible grippers.

Ho ipapisitsoe le mohopolo oa moralo oa mochini o feto-fetohang, sistimi eohle ea hinge ea zero-stiffness flexible hinge e ka aroloa ka likaroloana tse peli tsa ho satalla ho hotle le ho satalla, 'me sistimi ea ho satalla lefela e ka bonoa ka ho bapisa ho satalla ho nepahetseng le ho fosahetseng.

^[5]

. Har'a tsona, "positive stiffness subsystem" hangata ke hinge e tenyetsehang ea setorouku se seholo, joalo ka hinge e tenyetsehang ea lehlaka.

^[6-7]

, hinge e akaretsang ea lifapano tse tharo tse tenyetsehang

^[8-9]

le ka hare le kantle lihinji tse tenyetsehang

^[10-11]

etc. Hajoale, lipatlisiso mabapi le li-hinges tse feto-fetohang li fihletse liphetho tse ngata, ka hona, senotlolo sa ho rala li-hinges tse thata-thata ke ho ts'oana le li-module tsa ho satalla tse nepahetseng bakeng sa lihokelo tse tenyetsehang[3].

Lihinge tsa ka hare le tsa ka ntle tse tenyetsehang (Li-ring flexural pivots, IORFP) li na le litšobotsi tse ntle haholo mabapi le ho satalla, ho nepahala le ho hoholeha ha mocheso. Mojule oa ho satalla o nyallanang o fana ka mokhoa oa kaho oa hinge e thata-thata ea zero, 'me qetellong, e phethela moralo, ts'ebetso ea sampole le tlhahlobo ea hinge e tenyetsehang ea zero-stiffness.

1 mochine oa selemo oa crank

1.1 Tlhaloso ea ho satalla ho hobe

Tlhaloso e akaretsang ea ho satalla K ke sekhahla sa phetoho lipakeng tsa mojaro F o tsamaisoang ke element elastic le deformation e tsamaisanang le dx.

K= dF/dx (1)

Ha ho eketseha ha moroalo oa element elastic ho fapana le letšoao la ho eketseha ha deformation, ke ho satalla ho hotle. 'Meleng, boima bo bobe bo lumellana le ho se tsitse ha static ea element elastic

^[12]

.Mekhoa ea ho satalla e mpe e phetha karolo ea bohlokoa tšimong ea flexible static balance. Hangata, mekhoa e mebe ea ho satalla e na le litšobotsi tse latelang.

(1) Mochine o boloka tekanyo e itseng ea matla kapa o etsa phetoho e itseng.

(2) Mochine o boemong bo boima ba ho hloka botsitso.

(3) Ha mochine o ferekanngoa hanyenyane 'me o siea boemo ba ho lekana, o ka lokolla matla a maholoanyane, a leng ka tsela e tšoanang le ea ho sisinyeha.

1.2 Molao-motheo oa kaho oa hinge e thata-thata ea zero

Hinge e tenyetsehang ea zero e ka hahuoa ka ho bapisa ho satalla ho nepahetseng le ho mpe, 'me molao-motheo o bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 2.

(1) Tlas'a ts'ebetso ea torque e hloekileng, lihokelo tsa ka hare le kantle tse tenyetsehang li na le kamano e batlang e lekana le melana ea torque-rotation, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 2a. Haholo-holo, ha ntlha ea mateano e fumaneha ho 12.73% ea bolelele ba lehlaka, kamano ea torque-rotation angle e mela.

^[11]

, ka nako ena, nako ea ho tsosolosa Mpivot (taelo ea clockwise) ea hinge e feto-fetohang e amana le "bearing rotation angle".θ(counterclockwise) kamano ke

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Ka foromo, E ke modulus elastic ea lintho tse bonahalang, L ke bolelele ba lehlaka, 'me ke nako ea inertia ea karolo.

(2) Ho ea ka mokhoa oa ho satalla oa ho potoloha oa li-hinges tse ka hare le tsa ka ntle tse feto-fetohang, mokhoa o mobe o potolohang o lumellana, 'me litšobotsi tsa eona tse mpe tsa ho satalla li bontšoa ho Setšoantšo sa 2b.

(3) Ka lebaka la ho se tsitse ha mokhoa o mobe oa ho satalla

^[12]

, ho satalla ha hinge e tenyetsehang ea lefela e lokela ho ba lefela le ho feta lefela, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 2c.

1.3 Tlhaloso ea mochine oa crank spring

Ho ea ka lingoliloeng [4], hinge e thata-thata ea zero e ka hahoa ka ho hlahisa seliba se seng se holofetse pakeng tsa 'mele o tsitsitseng o tsitsitseng le' mele o tsitsitseng oa hinge e tenyetsehang. Bakeng sa selikalikoe sa ka hare le sa ka ntle hinge e tenyetsehang e bontšitsoeng ho FIG. 1, ho hlahisoa selemo pakeng tsa lesale la ka hare le lesale la ka ntle, ke hore, ho hlahisoa mekhoa ea spring-crank (SCM). Ha ho buuoa ka mochine o thellang o bontšitsoeng ho Setšoantšo sa 3, likarolo tse amanang le mochine oa crank spring li bontšitsoe setšoantšong sa 4. The crank-spring mechanism e entsoe ka crank le spring (set stiffness as k). angle ea pele ke angle e kenyelelitsoeng pakeng tsa crank AB le setsi sa AC ha selemo se sa holofala. R e emela bolelele ba crank, l e emela bolelele ba motheo, mme e hlalosa tekanyo ea bolelele ba crank e le karolelano ea r ho l, I .e. =r/l (0<<1).

Kaho ea mochini oa crank-spring o hloka boikemisetso ba liparamente tse 4: bolelele ba motheo l, tekanyo ea bolelele ba crank, angle ea pele le ho satalla ha selemo K.

Phetoho ea mochini oa crank spring tlas'a matla e bonts'oa ho Setšoantšo sa 5a, hajoale M

_γ

Tlas'a ketso, crank e tloha sebakeng sa pele sa AB

_Beta

retelehela ho AB

_γ

, nakong ea ho potoloha, angle e kenyellelitsoeng ea crank e amanang le boemo bo tšekaletseng

_γ

e bitsoang crank angle.

Tlhahlobo ea boleng e bonts'a hore crank e potoloha ho tloha ho AB (boemo ba pele, M & gamma; Zero) ho isa ho AB0 (“ntlha e shoeleng”sebaka, M

_γ

ke zero), mochine oa crank-spring o na le deformation e nang le litšobotsi tse mpe tsa ho satalla.

1.4 Kamano lipakeng tsa torque le angle ea ho potoloha ea mochini oa crank spring

Ho feiga. 5, torque M & gamma; ka tshupanako ke positive, angle crank & gamma; counterclockwise ke positive, 'me motsotso mojaro oa M o etsoa mohlala le ho hlahlojoa ka tlase.

_γ

e nang le crank angle

_γ

Kamano e teng pakeng tsa mokhoa oa ho etsa mohlala e fokotsehile.

Joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 5b, torque balance equation bakeng sa crank AB & gamma e thathamisitsoe.

Ka foromo, F & gamma; ke matla a ho tsosolosa nakong ea selemo, d & gamma; ke F & gamma; ho supa A. Nka hore kamano ea phalliso-moroalo oa selemo ke

Ka foromo, K ke boima ba selemo (eseng hakaalo boleng ba kamehla),δ

xγ

ke palo ea deformation ea selemo (e khutsufalitsoeng ho ea ho e ntle),δ

xγ

=|B

_Beta

C| – |B

_γ

C|.

Mofuta o le mong (3)(5), motsotso M

_γ

e nang le sekhutlo

_γ

Kamano ke

1.5 Tlhahlobo ea litšobotsi tse mpe tsa ho satalla ha mochini oa crank-spring

Bakeng sa ho nolofatsa tlhahlobo ea litšobotsi tse mpe tsa ho satalla ha mochini oa crank-spring (nako M.

_γ

e nang le sekhutlo

_γ

kamano), ho ka nahanoa hore selemo se na le ho satalla ho nepahetseng, ebe mokhoa oa (4) o ka ngoloa hape e le

Ka foromo, Kconst e lula e le kholo ho feta zero. Ka mor'a hore boholo ba hinge e feto-fetohang bo khethoe, bolelele ba l ba setsi bo boetse bo khethoa. Ka hona, ho nka hore l ke ntho e sa fetoheng, foromo (6) e ka ngoloa bocha joalo ka

moo Kconstl2 e lulang e le kholo ho feta zero, le nako ea coefficient m & gamma; e na le boholo ba 'ngoe. Litšobotsi tse mpe tsa ho satalla ha mochini oa crank-spring li ka fumanoa ka ho sekaseka kamano lipakeng tsa torque coefficient m. & gamma; le angle e potolohang & gamma.

Ho tloha ho equation (9), Setšoantšo sa 6 se bontša angle ea pele =π kamano pakeng tsa m & gamma; le tekanyo ea bolelele ba crank le angle ea ho potoloha & gamma;, & se;[0.1, 0.9],& gamma;& joalo;[0, π]. Setšoantšo sa 7 se bontša kamano pakeng tsa m & gamma; le angle e potolohang & gamma; bakeng sa = 0.2 le tse fapaneng. Setšoantšo sa 8 se bontša =π Ha, tlas'a fapaneng , kamano pakeng tsa m & gamma; le angle & gamma.

Ho latela tlhaloso ea mochini oa crank spring (karolo ea 1.3) le foromo (9), ha k le l li sa fetohe, m. & gamma; E amana feela le angle & gamma;, karo-karolelano ea bolelele ba crank le angle e qalang ea crank.

(1) Haeba feela haeba & gamma; e lekana le 0 kapaπ kapa, m & gamma; e lekana le zero; & gamma; & kena;[0, ],m & gamma; e kholo ho feta zero; & gamma; & kena;[π],m & gamma; ka tlase ho zero. & kena;[0, ],m & gamma; e kholo ho feta zero; & gamma;& kena;[π],m & gamma; ka tlase ho zero.

(2) & gamma; Ha [0, ], angle ea ho potoloha & gamma; ea eketseha, m & gamma; e eketseha ho tloha ho zero ho ea ho inflection point angle & gamma;0 e nka boleng bo kaholimo ho m & gamma; max, ebe butle-butle ea fokotseha.

(3) Mofuta o mobe oa ho satalla ha mochini oa crank spring: & gamma;& joalo;[0, & gamma;0], ka nako ena & gamma; ea eketseha (ho ea ka tsela ea nako), le torque M & gamma; e eketseha (ho ea ka nako). The angle point angle & gamma; 0 ke sebaka se phahameng sa ho potoloha sa sebopeho se fosahetseng sa mochini oa crank-spring le & gamma;0 & kena;[0, ];m & gamma;max ke palo e phahameng ka ho fetesisa ea nako e mpe. Fuoa 'me , ho tsoa ha equation (9) lihlahisoa & gamma;0

(4) e kholoanyane angle ea pele, & gamma; e kholoanyane 0, m

_γmax

kholoanyane.

(5) boholo ba karo-karolelano ea bolelele, & gamma; e nyane 0, m

_γmax

kholoanyane.

Ka ho khetheha, =πLitšobotsi tse mpe tsa ho satalla ha mochini oa crank spring ke tsona tse ntle ka ho fetisisa (maemo a mabe a ho satalla a maholo, 'me torque e ka fanoang e kholo). =πKa nako e ts'oanang, tlas'a maemo a fapaneng, tekanyo e phahameng ea ho potoloha & gamma ea tšobotsi e mpe ea ho satalla ha mochini oa crank spring; 0 le palo e kahodimodimo negative torque coefficient m & gamma; Max o thathamisitsoe lethathamong la 1.

2 Kaho ea hinge e thata-thata e tenyetsehang

Ho bapisa ho satalla ha 2.1 ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 9, n(n 2) lihlopha tsa "crank spring" tse tšoanang li arotsoe ka mokhoa o lekanang ho potoloha selikalikoe, ho etsa mokhoa o sataletseng o lumellanang le lihinji tse tenyetsehang ka hare le kantle.

Ka ho sebelisa selikalikoe se ka hare le sa ka ntle sa lihokelo tse tenyetsehang joalo ka sistimi e sataletseng e ntle, etsa hinge e thata e tenyetsehang. E le hore u finyelle ho satalla ha zero, tsamaisana le ho satalla ho nepahetseng le ho fosahetseng

ka nako e le nngwe (2), (3), (6), (11), le & gamma;=θ, mojaro F & gamma ea selemo e ka fumanoa; le ho fallaδLikamano tsa x & gamma; ke

Ho ea ka karolo ea 1.5, mefuta e sataneng ea sekhahla sa mochini oa crank spring: & gamma;& joalo;[0, & gamma;0] le & gamma;0 & isin;[0, ], leqeba la ho satalla ha zero le hinge le tla ba tlase ho & gamma;0, ke. nako ea selemo e lula e holofetse (δxγ≠0). The potolohang mefuta e fapaneng ya ka hare le ka ntle lesakaneng tenyetsehang hinges ke±0.35 rad(±20°), nolofatsa mesebetsi ea trigonometric sebe & gamma; le cos & gamma; ka mokoa o latelang

Ka mor'a ho nolofatsa, kamano ea phalliso ea mojaro ea selemo

2.2 Tlhahlobo ea phoso ea mohlala o motle le o mobe oa ho lumellana

Lekola phoso e bakiloeng ke phekolo e nolofalitsoeng ea equation (13). Ho ea ka mekhahlelo ea 'nete ea ts'ebetso ea hinge e thata ea zero e tenyetsehang (Karolo ea 4.2):n = 3,l = 40mm, =π, = 0.2, E = 73 GPA; The litekanyo tsa ka hare le ka ntle lesakaneng tenyetsehang hinge lehlaka L = 46mm, T = 0.3mm,W = 9.4mm; Litlhaloso tsa papiso (12) le (14) li nolofatsa kamano ea phalliso ea mojaro le phoso e amanang le liliba tse ka pele le tse ka morao joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Figures 10a le 10b ka ho latellana.

Joalokaha ho bontšitsoe setšoantšong sa 10, & gamma; e ka tlase ho 0.35 rad (20°), phoso e lekanyelitsoeng e bakoang ke phekolo e nolofalitsoeng ho mokoloko oa phalliso ea mojaro ha e fete 2.0%, le foromo

Kalafo e nolofalitsoeng ea (13) e ka sebelisoa ho aha lihokelo tse tenyetsehang tse thata-thata.

2.3 Litšobotsi tsa ho satalla ha selemo

Ho nka hore ho satalla ha nako ea selemo ke K, ka nako e le 'ngoe (3), (6), (14)

Ho ea ka mekhahlelo ea 'nete ea ts'ebetso ea "zero stiffness flexible hinge" (Karolo ea 4.2), phetoho ea nako ea selemo e thata ea K e nang le angle. & gamma; e bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 11. Ka ho khetheha, neng & gamma;= 0, K e nka bonyane ba boleng.

Bakeng sa boiketlo ba ho qapa le ho sebetsa, selemo se nka mothapo o tiileng oa ho satalla, 'me ho satalla ke Kconst. Ka har'a setorouku, haeba ho satalla hohle ha hinge e thata ea zero ho feta kapa ho lekana le zero, Kconst e lokela ho nka boleng bo tlase ba K.

Equation (16) ke boleng ba ho satalla ha mothapo o sataletseng o motle ha ho etsoa hinge e sataletseng ea zero. 2.4 Tlhahlobo ea boleng ba ho satalla ha lefela Kamano ea phalliso ea mojaro ea hinge e hahelletsoeng ka thata-thata ke

Mokhoa o tšoanang (2), (8), (16) o ka fumanoa

Bakeng sa ho lekola boleng ba ho satalla ha zero, mefuta e fokolang ea ho satalla ha hinge pele le ka mor'a ho eketsa mojule oa ho satalla ho hlalosoa e le coefficient ea boleng ba ho satalla.η

η Ha o le haufi le 100%, o phahamisa boleng ba ho satalla lefela. Setšoantšo sa 12 ke 1-η Kamano e nang le tekanyo ea bolelele ba crank le angle ea pele η E ikemetse ho palo ea n ea mekhoa e tšoanang ea crank-spring le bolelele ba l ba setsi, empa e amana feela le tekanyo ea bolelele ba crank, angle ea ho potoloha. & gamma; le angle ea pele .

(1) Lehlakore la pele lea eketseha mme boleng ba ho satalla lefela boa ntlafala.

(2) Karolelano ea bolelele e ea eketseha 'me boleng ba ho satalla lefela boa fokotseha.

(3) Lekhutlo & gamma; ea eketseha, ho satalla boleng ba zero hoa fokotseha.

Bakeng sa ho ntlafatsa boleng ba ho satalla ha lefela la lefela le sataletseng le hinge, sekhutlo sa pele se lokela ho nka boleng bo boholoanyane; tekanyo ea bolelele ba crank e lokela ho ba nyane kamoo ho ka khonehang. Ka nako e ts'oanang, ho ea ka liphello tsa tlhahlobo ho Karolo ea 1.5, haeba e le nyenyane haholo, bokhoni ba mochine oa crank-spring ho fana ka boima bo bobe bo tla fokola. Bakeng sa ho ntlafatsa boleng ba ho satalla ha lefela la letheka le tenyetsehang la zero, sekhutlo sa pele =π, crank length ratio = 0.2, ke hore, maemo a sebele a ho sebetsa a karolo ea 4.2 zero stiffness hinge flexible hinge.

Ho ea ka mekhoa ea sebele ea ts'ebetso ea "zero-stiffness flexible hinge" (Karolo ea 4.2), kamano ea torque-angle pakeng tsa li-hinges tse ka hare le tsa ka ntle le li-hinge tse thata-thata li bontšoa ho Setšoantšo sa 13; ho fokotseha ha ho satalla ke coefficient ea boleng ba zero-stiffnessηKamano le sekhutlo & gamma; e bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 14. Ka Setšoantšo sa 14: Ka 0.35 rad (20°) sebaka sa ho potoloha, ho satalla ha hinge e tenyetsehang ea zero e fokotsehile ka karolelano ea 97%; 0.26 rad(15°) likhutlong, e fokotsehile ka 95%.

3 Moralo oa linear positive stiffness spring

Kaho ea "zero stiffness flexible hinge" hangata e etsoa ka mor'a hore boholo le ho satalla ha hinge e tenyetsehang ho khethoe, ebe ho satalla ha nako ea selemo mochining oa crank spring ho fetoloa, kahoo ho satalla le litlhoko tsa boholo ba selemo li batla li le thata. Ho phaella moo, angle ea pele =π, ho tloha ho Setšoantšo sa 5a, nakong ea ho potoloha ha lesela le thata-thata la zero, selemo se lula se le boemong bo hatelitsoeng, ke hore“Khatello ea selemo”.

Ho satalla le boholo ba liliba tsa khale tsa khatello ho thata ho li etsa ka nepo, 'me hangata ho hlokahala mochini oa tataiso lits'ebetsong. Ka hona, ho etsoa tlhahiso ea selemo seo boima ba sona le boholo ba tsona bo ka etsoang——Khoele ea selemo e bōpehileng joaloka taemane. Khoele ea makhasi a makhasi a bōpehileng joaloka daemane (Setšoantšo sa 15) e entsoe ka liliba tse ngata tsa makhasi a makhasi a matala a kopantsoeng ka letoto. E na le litšoaneleho tsa moralo oa meralo ea mahala le boemo bo phahameng ba ho iketsetsa. Theknoloji ea eona ea ho sebetsa e lumellana le ea li-hinges tse feto-fetohang, 'me ka bobeli li sebetsoa ka mokhoa o nepahetseng oa ho khaola terata.

3.1 Moetso oa phalliso oa moroalo oa khoele ea makhasi a makhasi a sebopeho sa taemane

Ka lebaka la ho lekana ha selemo sa makhasi a rhombic, ke selemo se le seng feela sa lekhasi se lokelang ho hlahlojoa ke khatello ea maikutlo, joalo ka ha ho bontšitsoe setšoantšong sa 16. α ke angle pakeng tsa lehlaka le le rapameng, bolelele, bophara le botenya ba lehlaka ke Ld, Wd, Td ka ho latellana, f ke mojaro o kopantsoeng ka mokhoa o kopaneng holim'a selemo sa makhasi a rhombus,δy ke deformation ea rhombic lekhasi spring ka tsela y, force fy le motsotso m ke mejaro e lekanang qetellong ea lehlaka le le leng, fv le fw ke likarolo tsa matla a fy tsamaisong ea wov coordinate.

Ho ea ka khopolo ea "beam deformation" ea AWTAR[13], kamano e kopaneng ea mojaro oa lehlaka le le leng.

Ka lebaka la kamano ea tšitiso ea 'mele o thata lehlakang, ntlha ea ho qetela ea lehlaka pele le ka mor'a deformation ke zero, ke hore.θ = 0. Ka nako e le 'ngoe (20)(22)

Equation (23) ke mohlala o kopanyang oa phalliso oa makhasi a rhombic lekhasi la selemo. N2 liliba tsa makhasi a rhombic li hokahane ka letoto, 'me mohlala oa eona oa ho falla o

Ho tloha ho formula (24), nengαHa d e le nyane, ho satalla ha khoele ea makhasi a makhasi a makhasi a nang le sebōpeho sa taemane e batla e lekana ka tlas'a litekanyo tse tloaelehileng le meroalo e tloaelehileng.

3.2 Fite elements ketsiso netefatso ea mohlala

Netefatso ea finite element ea ketsiso ea mohlala oa phalliso oa moroalo oa makhasi a makhasi a bōpehileng joaloka daemane oa etsoa. Ho sebelisa ANSYS Mechanical APDL 15.0, litekanyo tsa ho etsisa li bontšoa ho Lethathamo la 2, 'me khatello ea 8 N e sebelisoa mohloling oa makhasi a sebōpeho sa taemane.

Papiso lipakeng tsa liphetho tsa mohlala le sephetho sa ketsiso ea kamano ea phallo ea lekhasi la rhombus e bonts'oa ho Feiga. 17 (dimensionalization). Bakeng sa liliba tse 'nè tsa makhasi a rhombus tse nang le li-angles tse fapaneng tse fapaneng, phoso e amanang le mohlala le sephetho sa ketsiso ea ntho e lekanyelitsoeng ha e fete 1.5%. Ho nepahala le ho nepahala ha mohlala (24) ho netefalitsoe.

4 Moralo le teko ea hinge e thata-thata ea zero

4.1 Moralo oa parametha oa hinge e thata-thata ea zero

Ho rala hinge e tenyetsehang e thata-thata, litekanyo tsa moralo oa hinge e tenyetsehang li lokela ho khethoa ho ea ka maemo a ts'ebeletso pele, ebe liparamente tse amehang tsa mochini oa crank spring li lokela ho baloa ka tsela e fapaneng.

4.1.1 Litekanyetso tse feto-fetohang tsa hinge

Sebaka sa mateano sa lihinji tse ka hare le kantle tse tenyetsehang se fumaneha ho 12.73% ea bolelele ba lehlaka, 'me mekhahlelo ea eona e bonts'itsoe ho Lethathamo la 3. Ho kenya equation (2), kamano ea angle ea torque-rotation ea lihinji tse tenyetsehang tsa ka hare le kantle ke

4.1.2 Mekhahlelo e mebe ea ho satalla

Joalokaha ho bontšitsoe feiga. 18, ho nka nomoro ea n ea crank spring mechane ka ho bapa le 3, bolelele ba l = 40 mm bo khethoa ke boholo ba hinge e tenyetsehang. ho ea ka sephetho sa karolo ea 2.4, angle ea pele =π, tekanyo ea bolelele ba crank = 0.2. Ho ea ka equation (16), ho satalla ha selemo (I.e. khoele ea lekhasi la taemane ea selemo) ke Kconst = 558.81 N/m (26)

4.1.3 Litekanyetso tsa khoele ea daemane ea lekhasi la selemo

ka l = 40mm, =π, = 0.2, bolelele ba pele ba selemo ke 48mm, le deformation e phahameng ka ho fetisisa (& gamma;= 0) ke 16mm. Ka lebaka la mefokolo ea sebopeho, ho thata hore lekhasi le le leng la lekhasi la rhombus le hlahise ho senyeha ho hoholo hakana. Ho sebelisa liliba tse 'nè tsa makhasi a rhombus ka letoto (n2 = 4), ho satalla ha seliba se le seng sa makhasi a rhombus ke

Kd=4Kconst=2235.2 N/m (27)

Ho ea ka boholo ba mochine o sataleng o mobe (setšoantšo sa 18), ho fanoe ka bolelele ba lehlaka, bophara le lehlaka le tšekamelo ea lehlaka la makhasi a makhasi a bōpehileng joaloka taemane, lehlaka le ka nkoa ho tloha ho foromo (23) le mokhoa oa ho satalla (27) oa sehlodi sa lehlaku se sebopeho sa taemane Botenya. Likarolo tsa sebopeho sa liliba tsa makhasi a rhombus li thathamisitsoe ho Lethathamo la 4.

bokahodimo4

Ka bokhuts'oane, liparamente tsa hinge e thata-thata ea zero ho ipapisitsoe le mochini oa crank spring kaofela li khethiloe, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Lethathamo la 3 le Lethathamo la 4.

4.2 Moralo le ts'ebetso ea sampole ea hinge e thata-thata ea zero Sheba lingoliloeng [8] bakeng sa mokhoa oa ts'ebetso le tlhahlobo ea hinge e tenyetsehang. Hinge e tenyetsehang e thata-thata e entsoe ka mokhoa o sataletseng o mobe le selikalikoe sa kahare le kantle se tenyetsehang ka ho bapa. Moralo oa sebopeho o bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 19.

Lihinji tse ka hare le kantle tse tenyetsehang le likhoele tsa makhasi a makhasi a bōpehileng joaloka taemane li sebetsoa ka lisebelisoa tse nepahetseng tsa mochini o sehang terata. Li-hinges tse ka hare le tsa ka ntle tse tenyetsehang lia sebetsoa le ho bokelloa ka mekhahlelo. Setšoantšo sa 20 ke setšoantšo sa sebopeho sa lihlopha tse tharo tsa likhoele tsa makhasi a makhasi a bōpehileng joaloka daemane, 'me Setšoantšo sa 21 ke ho tiea ha lefela se kopaneng

4.3 Sethala sa teko ea ho satalla se potolohang sa hinge e thata-thata ea zero Ha ho buuoa ka mokhoa oa tlhahlobo ea ho satalla ho potoloha ho [8], sethala sa tlhahlobo ea ho satalla se potolohang sa hinge e thata ea zero se hahiloe, joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 22.

4.4 Ts'ebetso ea data ea liteko le tlhahlobo ea liphoso

Ho satalla ho potolohang ha lihinji tse tenyetsehang ka hare le kantle le lihokelo tse tenyetsehang tsa zero ho ile ha lekoa sethaleng sa liteko, 'me liphetho tsa liteko li bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 23. Bala 'me u toroe mokoloko oa boleng bo sataleng ba zero oa hinge e tenyetsehang ea zero ho latela foromo (19), joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Feiga. 24.

Liphetho tsa liteko li bonts'a hore ho satalla ho potoloha ha hinge e thata-thata ho haufi le lefela. Ha ho bapisoa le lihinji tse ka hare le kantle tse tenyetsehang, hinge e thata-thata.±0.31 rad(18°) ho satalla ho ile ha fokotseha ka karolelano ea 93%; 0.26 rad (15°), ho satalla ho fokotsehile ka 90%.

Joalokaha ho bontšitsoe ho Lipalo 23 le 24, ho ntse ho e-na le lekhalo le itseng pakeng tsa liphetho tsa liteko tsa boleng ba ho satalla lefela le liphello tsa mohlala oa khopolo (phoso e lekanyelitsoeng e ka tlaase ho 15%), 'me mabaka a ka sehloohong a phoso ke a latelang.

(1) Phoso ea mohlala e bakoang ke ho nolofatsa mesebetsi ea trigonometric.

(2) Khohlano. Ho na le khohlano lipakeng tsa khoele ea lekhasi la daemane le moqomo o ntseng o phahama.

(3) Phoso ea ho sebetsa. Ho na le liphoso boholong ba sebele ba lehlaka, joalo-joalo.

(4) Phoso ea kopano. Lekhalo pakeng tsa lesoba la ho kenya la thapo ea makhasi a makhasi a nang le sebōpeho sa taemane le shaft, lekhalo la ho kenya mochine oa sethaleng sa teko, joalo-joalo.

4.5 Papiso ea ts'ebetso le hinge e tloaelehileng ea "zero-stiffness flexible hinge" Lingoliloeng [4], hinge ea zero-stiffness flexible hinge ZSFP_CAFP e hahiloe ho sebelisoa cross-axis flexural pivot (CAFP), joalo ka ha ho bonts'itsoe ho Setšoantšo sa 25.

Papiso ea hinge e thata-thata ea zero ZSFP_IORFP (Feie. 21) le ZSFP_CAFP (sa feiga. 25) e hahiloe ho sebelisoa lihokelo tse ka hare le kantle tse tenyetsehang

(1) ZSFP_IORFP, sebopeho se kopane haholoanyane.

(2) Karolo e hukung ea ZSFP_IORFP e nyane. Lebala la sekhutlo le lekanyelitsoe ke sebaka sa sekhutlo sa hinge e feto-fetohang ka boeona; karolong e bohareng ea ZSFP_CAFP80°, sebaka sa sekhutlo sa ZSFP_IORFP40°.

(3) ±18°Ka har'a likhutlo, ZSFP_IORFP e na le boleng bo holimo ba ho satalla ha zero. Karolelano ea ho satalla ha ZSFP_CAFP e fokotsehile ka 87%, 'me ho satalla ha ZSFP_IORFP ho fokotsehile ka 93%.

5 sephetho

Ho nka hinge e tenyetsehang ea mehele ea ka hare le ea ka ntle ka tlas'a torque e hloekileng e le mokhoa o motle oa ho satalla, mosebetsi o latelang o entsoe e le ho aha hinge e thata-thata ea zero.

(1) Hlahisa mokhoa o mobe oa ho potoloha ho satalla——Bakeng sa mochini oa crank spring, ho ile ha thehoa mohlala (Foromo (6)) ho sekaseka tšusumetso ea litlhophiso tsa meralo ho litšoaneleho tse mpe tsa ho satalla ha eona, 'me ho fanoe ka mefuta e mengata ea ho satalla ha eona (Letlapa la 1).

(2) Ka ho ts'oanela ho satalla ho nepahetseng le ho mpe, litšoaneleho tsa ho satalla tsa selemo ka har'a mochini oa crank spring (Equation (16)) lia fumanoa, 'me mohlala (Equation (19)) o thehiloe ho sekaseka phello ea liparamente tsa meralo. ea crank spring mechanism ho boleng ba ho satalla lefela ba ho satalla ha lefela±20°), ho fokotseha ho tloaelehileng ha boima bo ka fihla ho 97%.

(3) Etsa tlhahiso ea ho satalla ho ka khonehang“selemo”——Ho ile ha thehoa khoele e bōpehileng joaloka daemane ho theha mokhoa oa ho satalla (Equation (23)) le ho netefatsoa ka mokhoa o lekanyelitsoeng.

(4) E phethetse moralo, ts'ebetso le tlhahlobo ea sampole ea hinge e thata ea zero. Liphetho tsa liteko li bontša hore: tlas'a ketso ea torque e hloekileng, the36°Mekhahlelong ea li-angles tse potolohang, ha ho bapisoa le li-hinges tse ka hare le tsa ka ntle tse tenyetsehang, ho satalla ha hinge e thata ea zero ho fokotsehile ka 93% ka karolelano.

Hinge e hahelletsoeng ea zero-stiffness flexible hinge e tlasa ts'ebetso ea torque e hloekileng, e ka elelloang.“ho satalla lefela”, ntle le ho nahana ka taba ea ho jara maemo a boima a ho jara. Ka hona, ho hahoa ha li-hinges tse thata-thata tlas'a maemo a thata a boima ke sepheo sa lipatlisiso tse eketsehileng. Ho feta moo, ho fokotsa khohlano e teng nakong ea ho sisinyeha ha lihokelo tse tenyetsehang tse thata-thata ke mokhoa oa bohlokoa oa ho ntlafatsa lihokelo tse tenyetsehang tsa zero.

litšupiso

[1] HOWELL L L. Mekhoa e Itloaetsang[M]. New York: John Wiley&Sons, Inc, 2001.

[2] Yu Jingjun, Pei Xu, Bi Shusheng, joalo-joalo. Tsoelo-pele ea lipatlisiso mabapi le mekhoa ea meralo ea mochini o feto-fetohang oa hinge[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13. Y u jin 'mampoli, PEI X U, BIS call, ETA holimo. Mokhoa oa Boemo ba Bonono ba Moralo bakeng sa Mekhoa e Metlehang[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Moralo oa Kopano e Kopanetsoeng ea Boenjineri ba Tlhaho e Tloaelehileng[C]// ASME International Design Engineering Conference. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L L. Mokhoa o se nang lehlakore bakeng sa ho leka-lekanya ho tsitsitseng ha maqhubu a rotational[J]. Mokhoa & Khopolo ea Mochini, 2015, 84(84): 90-98.

[5] HOETMER K, Woo G, Kim C, et al. Mathata a Negative a Aha Litšitiso Bakeng sa Mekhoa e Ikamahanyang le Mekhatlo e Ikemetseng: Moralo le Teko[J]. Journal of Mechanisms & Liroboto, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B D, Howell L L. Ho etsa mohlala oa cross-axis flexural pivots[J]. Mechanism le khopolo ea mochine, 2002, 37 (5): 461-476.

[7] WITTRICK W H. Thepa ea crossed flexure pivots le tšusumetso ea ntlha eo marapo a tšelang ho eona[J]. The Aeronautical Quarterly, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. Moralo le liteko tsa kakaretso tsa triple-cross-spring flexure pivots tse sebelisoang ho lisebelisoa tse nepahetseng haholo[J]. Tlhahlobo ea Lisebelisoa tsa Saense, 2014, 85(10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng, jj. Patlisiso mabapi le litšobotsi tsa ho satalla ha potoloho ea hinge e akaretsang ea lifapano tse tharo tse tenyetsehang[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51 (13): 189-195.

yang Q I word, l IU Lang, BIS voice, ETA. Ho satalla ha Potoloho Sebopeho sa Kakaretso ea Triple-cross-spring Flexure Pivots[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2015, 51(13): 189-195.

[10] l IU l, Zhao H, BIS, ETA. Patlisiso ea Papiso ea Ts'ebetso ea Topology Sebopeho sa Cross-Spring Flexural Pivots[C]// ASME 2014 International Design Engineering Technical Conferences le Computers and Information in Engineering Conference, August 17–La 20, 2014, Buffalo, New York, USA. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Litšobotsi tsa ho satalla ka hare–ring flexure pivots e sebelisoa ho lisebelisoa tse nepahetseng haholo[J]. ARCHIVE Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part C Journal of Mechanical Engineering Science 1989-1996 (vols 203-210), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Mehato ea ho Leka-teka-tekanoa ha Mechane e Lumellanang[C]// ASME 2010 Likopano tsa Machabeng tsa Boenjiniere ba Boenjiniere ba Meralo le Likhomphutha le Boitsebiso ho Seboka sa Boenjiniere, Phato. 15–La 18, 2010, Montreal, Quebec, Canada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Moetso o akaretsang oa lithibelo bakeng sa ho feto-fetoha ha maballo a mahlakore a mabeli: Moetso oa matla a sa lekanyetsoang [J]. Journal of Mechanical Design, 2010, 132: 81009.

Mabapi le mongoli: Bi Shusheng (mongoli ea lumellanang), monna, ea hlahileng ka 1966, ngaka, moprofesa, mookameli oa bongaka. Tataiso ea hae ea mantlha ea lipatlisiso ke mochini o feto-fetohang ka botlalo le roboto ea bionic.