Xulosa: Nolinchi qat'iylikdagi egiluvchan ilgakning aylanish qattiqligi taxminan nolga teng bo'lib, bu oddiy egiluvchan menteşalar haydash momentini talab qiladigan nuqsonni bartaraf qiladi va egiluvchan tutqichlarga va boshqa maydonlarga qo'llanilishi mumkin. Ijobiy qattiqlik quyi tizimi sifatida sof moment ta'sirida ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalarni olib, tadqiqot salbiy qattiqlik mexanizmi va mos keladigan ijobiy va salbiy qat'iylik nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe qurishi mumkin. Salbiy qattiqlik aylanish mexanizmini taklif qiling——Krank kamon mexanizmi, uning salbiy qattiqlik xususiyatlarini modellash va tahlil qilish; musbat va manfiy qattiqlikni moslashtirish orqali krank prujina mexanizmining strukturaviy parametrlarining qattiqlik sifatining nolga ta'siri tahlil qilindi; moslashtirilgan qattiqlik va o'lchamli chiziqli buloqni taklif qildi——Olmos shaklidagi barg kamon ipi, qattiqlik modeli o'rnatildi va chekli element simulyatsiyasi tekshiruvi o'tkazildi; nihoyat, ixcham nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe namunasini loyihalash, qayta ishlash va sinovdan o'tkazish tugallandi. Sinov natijalari shuni ko'rsatdiki: sof moment ta'sirida,±18°Aylanish burchaklari oralig'ida nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning aylanish qattiqligi o'rtacha ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalardan 93% pastroqdir. Tuzilgan nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe ixcham tuzilishga va yuqori sifatli nol qattiqlikka ega; taklif qilingan salbiy-qattiqlik aylanish mexanizmi va chiziqli Bahor moslashuvchan mexanizmni o'rganish uchun katta mos yozuvlar qiymatiga ega.

0 so'zboshi

Moslashuvchan menteşe (rulman)

^[1-2]

Harakat, kuch va energiyani uzatish yoki aylantirish uchun moslashuvchan birlikning elastik deformatsiyasiga tayanib, u aniq joylashishni aniqlash va boshqa sohalarda keng qo'llanilgan. An'anaviy qattiq rulmanlar bilan taqqoslaganda, egiluvchan menteşe aylanganda tiklash momenti mavjud. Shuning uchun, haydovchi birligi haydash uchun chiqish momentini ta'minlashi va egiluvchan menteşenin aylanishini ushlab turishi kerak. Nolinchi qattiqlik egiluvchan menteşe

^[3]

(Zero riffness flexural pivot, ZSFP) aylanma qattiqligi taxminan nolga teng bo'lgan egiluvchan aylanadigan bo'g'indir. Ushbu turdagi egiluvchan ilgak zarba oralig'idagi istalgan holatda turishi mumkin, shuningdek, statik muvozanat moslashuvchan ilgak deb ham ataladi.

^[4]

, asosan egiluvchan tutqichlar kabi sohalarda qo'llaniladi.

Moslashuvchan mexanizmning modulli dizayn kontseptsiyasiga asoslanib, butun nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe tizimini musbat va salbiy qattiqlikning ikkita quyi tizimiga bo'lish mumkin va nol qattiqlik tizimi ijobiy va salbiy qattiqlikni moslashtirish orqali amalga oshirilishi mumkin.

^[5]

. Ular orasida musbat qattiqlik quyi tizimi odatda katta zarbali moslashuvchan ilgakdir, masalan, ko'ndalang qamishli moslashuvchan ilgak.

^[6-7]

, umumlashtirilgan uch o'zaro faoliyat qamish moslashuvchan menteşe

^[8-9]

va ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşeler

^[10-11]

Vaqt. Hozirgi vaqtda egiluvchan ilgaklar bo'yicha tadqiqotlar juda ko'p natijalarga erishdi, shuning uchun nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgaklarni loyihalashning kaliti moslashuvchan ilgaklar uchun mos salbiy qattiqlik modullarini moslashtirishdir[3].

Ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalar (ichki va tashqi halqali egiluvchan burilishlar, IORFP) qattiqlik, aniqlik va harorat o'zgarishi bo'yicha mukammal xususiyatlarga ega. Mos keladigan salbiy qattiqlik moduli nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgakning qurilish usulini ta'minlaydi va nihoyat, nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgakning dizayni, namunasini qayta ishlash va sinovdan o'tkazishni yakunlaydi.

1 krank kamon mexanizmi

1.1 Salbiy qattiqlikning ta'rifi

Qattiqlikning umumiy ta'rifi K - elastik element tomonidan ko'tariladigan yuk F va mos keladigan dx deformatsiyasi o'rtasidagi o'zgarish tezligi.

K= dF/dx (1)

Elastik elementning yuk ko'tarilishi mos keladigan deformatsiya o'sishi belgisiga qarama-qarshi bo'lsa, bu salbiy qattiqlikdir. Jismoniy jihatdan salbiy qattiqlik elastik elementning statik beqarorligiga mos keladi

^[12]

.Salbiy qattiqlik mexanizmlari moslashuvchan statik muvozanat sohasida muhim rol o'ynaydi. Odatda, salbiy qattiqlik mexanizmlari quyidagi xususiyatlarga ega.

(1) Mexanizm ma'lum miqdordagi energiyani saqlaydi yoki ma'lum bir deformatsiyaga uchraydi.

(2) Mexanizm kritik beqarorlik holatida.

(3) Mexanizm biroz buzilganda va muvozanat holatidan chiqib ketganda, u harakat bilan bir xil yo'nalishda bo'lgan kattaroq kuchni chiqarishi mumkin.

1.2 Nolinchi qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning qurilish printsipi

Nolinchi qattiqlikdagi egiluvchan menteşe musbat va salbiy qat'iylikni moslashtirish yordamida tuzilishi mumkin va printsip 2-rasmda ko'rsatilgan.

(1) Sof moment ta'sirida, 2a-rasmda ko'rsatilganidek, ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalar taxminan chiziqli moment-aylanish burchagi munosabatiga ega. Ayniqsa, kesishish nuqtasi qamish uzunligining 12,73% da joylashganda, moment va aylanish burchagi munosabatlari chiziqli bo'ladi.

^[11]

, bu vaqtda moslashuvchan ilgakning Mpivot (soat yo'nalishi bo'yicha) tiklash momenti rulmanning aylanish burchagi bilan bog'liq.θ(soat miliga teskari) munosabatdir

Mpivot=(8EI/L)θ (2)

Formulada E - materialning elastik moduli, L - qamish uzunligi va I - kesimning inersiya momenti.

(2) Ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalarning aylanish qat'iyligi modeliga ko'ra, salbiy qat'iylik aylanish mexanizmi mos keladi va uning salbiy qattiqlik xususiyatlari 2b-rasmda ko'rsatilgan.

(3) Salbiy qattiqlik mexanizmining beqarorligi nuqtai nazaridan

^[12]

, 2c-rasmda ko'rsatilganidek, nol-qattiq moslashuvchan menteşenin qattiqligi taxminan nolga teng va noldan kattaroq bo'lishi kerak.

1.3 Krank kamon mexanizmining ta'rifi

Adabiyotlar [4] maʼlumotlariga koʻra, qatʼiyligi nolga teng boʻlgan egiluvchan ilgakni harakatlanuvchi qattiq korpus va egiluvchan ilgakning mahkamlangan qattiq tanasi orasiga oldindan deformatsiyalangan buloqni kiritish orqali qurish mumkin. Shaklda ko'rsatilgan ichki va tashqi halqa moslashuvchan ilgak uchun. 1, ichki halqa va tashqi halqa o'rtasida bahor, ya'ni bahor-krank mexanizmlari (SCM) kiritilgan. 3-rasmda ko'rsatilgan krank slayder mexanizmiga murojaat qilgan holda, krank kamon mexanizmining tegishli parametrlari 4-rasmda ko'rsatilgan. Krank-prujka mexanizmi krank va prujinadan iborat (qattiqlikni k deb belgilang). boshlang'ich burchak - bu prujina deformatsiyalanmagan bo'lsa, krank AB va asosiy AC o'rtasidagi kiritilgan burchak. R krank uzunligini, l asosiy uzunligini ifodalaydi va krank uzunligi nisbatini r ning l ga nisbati sifatida belgilaydi, I .e. = r/l (0<<1).

Krank-bahor mexanizmini qurish 4 ta parametrni aniqlashni talab qiladi: asosiy uzunligi l, krank uzunligi nisbati , boshlang'ich burchak va kamonning qattiqligi K.

Krank prujina mexanizmining kuch ta'sirida deformatsiyasi 5a-rasmda, hozirgi vaqtda M

_γ

Harakat ostida krank AB boshlang'ich holatidan harakat qiladi

_Beta

AB ga murojaat qiling

_γ

, aylanish jarayonida, gorizontal holatga nisbatan krankning kiritilgan burchagi

_γ

krank burchagi deb ataladi.

Sifatli tahlil shuni ko'rsatadiki, krank AB dan aylanadi (boshlang'ich holati, M & gamma; Nol) dan AB0 (“o'lik nuqta”joylashuvi, M

_γ

nolga teng), krank-bahor mexanizmi salbiy qattiqlik xususiyatlariga ega deformatsiyaga ega.

1.4 Krank kamon mexanizmining aylanish momenti va aylanish burchagi o'rtasidagi bog'liqlik

Shaklda. 5, moment M & gamma; soat yo'nalishi bo'yicha musbat, krank burchagi & gamma; soat miliga teskari yo'nalishda ijobiy bo'lib, M moment yuki quyida modellashtiriladi va tahlil qilinadi.

_γ

krank burchagi bilan

_γ

Modellashtirish jarayoni o'rtasidagi munosabatlar o'lchovli.

Shakl 5b da ko'rsatilganidek, AB krank uchun moment muvozanat tenglamasi & gamma ro'yxatga olingan.

Formulada F & gamma; prujinani tiklovchi kuchdir, d & gamma; F & gamma; A nuqtaga. Prujinaning siljish-yuk nisbati deb faraz qilaylik

Formulada K - bahorning qattiqligi (doimiy qiymat shart emas),δ

xγ

bahor deformatsiyasining miqdori (musbatga qisqartirilgan),δ

xγ

=|B

_Beta

C| – |B

_γ

C|.

Sinxron turi (3)(5), moment M

_γ

burchak bilan

_γ

Munosabat shunday

1.5 Krank-bahor mexanizmining salbiy qattiqlik xususiyatlarini tahlil qilish

Krank-bahor mexanizmining salbiy qattiqlik xususiyatlarini tahlil qilishni osonlashtirish uchun (moment M

_γ

burchak bilan

_γ

munosabat), bahorning chiziqli musbat qattiqligi bor deb taxmin qilish mumkin, keyin formula (4) ni quyidagicha qayta yozish mumkin.

Formulada Kconst noldan katta doimiydir. Moslashuvchan ilgakning o'lchami aniqlangandan so'ng, taglikning uzunligi l ham aniqlanadi. Shuning uchun, l doimiy deb faraz qilib, (6) formulani shunday qayta yozish mumkin

Bu erda Kconstl2 noldan katta doimiy va moment koeffitsienti m & gamma; bir o‘lchamga ega. Krank-prujka mexanizmining salbiy qattiqlik xarakteristikalarini moment koeffitsienti m o'rtasidagi munosabatlarni tahlil qilish orqali olish mumkin. & gamma; va aylanish burchagi & gamma.

(9) tenglamadan 6-rasmda boshlang'ich burchak = ko'rsatilganπ m o'rtasidagi munosabat & gamma; va krank uzunligi nisbati va aylanish burchagi & gamma;, & isin;[0.1, 0.9],& gamma;& isin;[0, π]. 7-rasmda m o'rtasidagi munosabat ko'rsatilgan & gamma; va aylanish burchagi & gamma; uchun = 0,2 va har xil. 8-rasmda =π Qachon, ostida turli , m o'rtasidagi munosabatlar & gamma; va burchak & gamma.

Krank kamon mexanizmi (1.3-bo'lim) va formula (9) ta'rifiga ko'ra, k va l doimiy bo'lganda, m & gamma; Faqat burchak bilan bog'liq & gamma;, krank uzunligi nisbati va krank boshlang'ich burchagi .

(1) Agar va faqat agar & gamma; 0 yoki ga tengπ yoki, m & gamma; nolga teng; & gamma; & isin;[0, ],m & gamma; noldan katta; & gamma; & isin;[π], m & gamma; noldan kam. & isin;[0, ],m & gamma; noldan katta; & gamma;& isin;[π], m & gamma; noldan kam.

(2) & gamma; Qachon [0, ], aylanish burchagi & gamma; ortadi, m & gamma; noldan burilish nuqtasi burchagigacha ortadi & gamma;0 m maksimal qiymatini oladi & gamma;max, keyin esa asta-sekin kamayadi.

(3) Krank kamon mexanizmining salbiy qattiqligining xarakterli diapazoni: & gamma;& isin;[0, & gamma;0], bu vaqtda & gamma; ortadi (soat miliga teskari) va moment M & gamma; ortadi (soat yo'nalishi bo'yicha). Burilish nuqtasi burchagi & gamma;0 - krank-prujka mexanizmiga xos bo'lgan salbiy qattiqlikning maksimal aylanish burchagi va & gamma;0 & isin;[0, ];m & gamma;max - maksimal salbiy moment koeffitsienti. Berilgan va , (9) tenglamaning hosilasi chiqadi & gamma;0

(4) boshlang'ich burchak qanchalik katta bo'lsa, & gamma; kattaroq 0, m

_γmaks

kattaroq.

(5) uzunlik nisbati qanchalik katta bo'lsa, & gamma; kichikroq 0, m

_γmaks

kattaroq.

Xususan, =πKrank kamon mexanizmining salbiy qattiqlik xususiyatlari eng yaxshisidir (salbiy qattiqlik burchagi diapazoni katta va ta'minlanishi mumkin bo'lgan moment katta). =πShu bilan birga, turli sharoitlarda, maksimal aylanish burchagi & krank kamon mexanizmining salbiy qattiqligining gamma; 0 va maksimal salbiy moment koeffitsienti m & gamma; Maks 1-jadvalda keltirilgan.

2 Nol qattiqlikdagi egiluvchan menteşe qurilishi

2.1 ning ijobiy va salbiy qattiqligining mos kelishi 9-rasmda ko'rsatilgan, parallel krank kamon mexanizmlarining n (n 2) guruhlari aylana bo'ylab teng ravishda taqsimlanadi, ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalar bilan mos keladigan salbiy qattiqlik mexanizmini hosil qiladi.

Ijobiy qattiqlik quyi tizimi sifatida ichki va tashqi halqali egiluvchan ilgaklardan foydalanib, nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakni yarating. Nol qattiqlikka erishish uchun ijobiy va salbiy qattiqlikni moslang

bir vaqtda (2), (3), (6), (11) va & gamma;=θ, yuk F & buloqning gammasini olish mumkin; va siljishδX ning munosabati & gamma; hisoblanadi

1.5-bo'limga ko'ra, krank kamon mexanizmining salbiy qattiqlik burchagi oralig'i: & gamma;& isin;[0, & gamma;0] va & gamma;0 & isin;[0, ], nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning zarbasi dan kam bo'lishi kerak. & gamma;0, men .e. bahor har doim deformatsiyalangan holatda (δxγ≠0). Ichki va tashqi halqali moslashuvchan ilgaklarning aylanish diapazoni±0,35 rad(±20°), trigonometrik funktsiyalarni soddalashtiring sin & gamma; va cos & gamma; quyida bayon qilinganidek

Soddalashtirilgandan so'ng, bahorning yuk-o'zgartirish munosabatlari

2.2 Musbat va manfiy qattiqlikni moslashtirish modelining xato tahlili

(13) tenglamani soddalashtirilgan davolash natijasida yuzaga kelgan xatoni baholang. Nolinchi qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe (4.2-bo'lim): n = 3,l = 40mm, = haqiqiy ishlov berish parametrlariga ko'raπ, = 0,2,E = 73 GPa; Ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşe qamishining o'lchamlari L = 46 mm, T = 0,3 mm, V = 9,4 mm; Taqqoslash formulalari (12) va (14) mos ravishda 10a va 10b-rasmlarda ko'rsatilganidek, old va orqa kamonlarning yuk siljishi munosabatini va nisbiy xatosini soddalashtiradi.

10-rasmda ko'rsatilganidek, & gamma; 0,35 raddan kam (20°), yukni siljitish egri chizig'iga soddalashtirilgan ishlov berish natijasida yuzaga kelgan nisbiy xatolik 2,0% dan oshmaydi va formula

(13) ning soddalashtirilgan ishlovi nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgaklarni qurish uchun ishlatilishi mumkin.

2.3 Prujinaning qattiqlik xususiyatlari

Prujinaning qattiqligini K deb hisoblasak, bir vaqtda (3), (6), (14)

Nolinchi qattiqlik egiluvchan menteşe (4.2-bo'lim) ning haqiqiy ishlov berish parametrlariga ko'ra, kamonning qattiqligi K ning burchak bilan o'zgarishi egri. & gamma; 11-rasmda ko'rsatilgan. Xususan, qachon & gamma;= 0, K minimal qiymatni oladi.

Dizayn va ishlov berish qulayligi uchun bahor chiziqli musbat qattiqlik kamonini qabul qiladi va qattiqlik Kconst. Butun zarbada, agar nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgakning umumiy qattiqligi noldan katta yoki teng bo'lsa, Kconst K ning minimal qiymatini olishi kerak.

Tenglama (16) - nol qattiqlik egiluvchan menteşesini qurishda chiziqli musbat qattiqlik prujinasining qattiqlik qiymati. 2.4 Nolinchi qattiqlik sifatini tahlil qilish O'rnatilgan nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning yukni siljitish munosabati

Bir vaqtda formula (2), (8), (16) olinishi mumkin

Nolinchi qattiqlik sifatini baholash uchun manfiy qattiqlik modulini qo'shishdan oldin va keyin moslashuvchan ilgak qattiqligini pasaytirish diapazoni nol qattiqlik sifat koeffitsienti sifatida aniqlanadi.η

η 100% ga qanchalik yaqin bo'lsa, nol qattiqligining sifati shunchalik yuqori bo'ladi. 12-rasm 1-η Krank uzunligi nisbati va dastlabki burchak bilan bog'liqlik η Bu parallel krank-prujka mexanizmlarining n soniga va taglikning uzunligi l ga bog'liq emas, lekin faqat krank uzunligi nisbati, aylanish burchagi bilan bog'liq. & gamma; va boshlang'ich burchak.

(1) Dastlabki burchak oshadi va nol qattiqlik sifati yaxshilanadi.

(2) Uzunlik nisbati ortadi va nol qattiqlik sifati pasayadi.

(3) Burchak & gamma; ortadi, nol qattiqlik sifati pasayadi.

Nolinchi qattiqlikdagi moslashuvchan menteşenin nol qattiqligi sifatini yaxshilash uchun dastlabki burchak kattaroq qiymatni olishi kerak; krank uzunligi nisbati imkon qadar kichik bo'lishi kerak. Shu bilan birga, 1.5-bo'limdagi tahlil natijalariga ko'ra, agar juda kichik bo'lsa, krank-bahor mexanizmining salbiy qattiqlikni ta'minlash qobiliyati zaif bo'ladi. Nolinchi qattiqlikdagi moslashuvchan menteşenin nol qattiqlik sifatini yaxshilash uchun boshlang'ich burchak =π, Krank uzunligi nisbati = 0,2, ya'ni bo'lim 4,2 nol qattiqlik moslashuvchan menteşe haqiqiy qayta ishlash parametrlari.

Nolinchi qattiqlikdagi moslashuvchan menteşenin (4.2-bo'lim) haqiqiy ishlov berish parametrlariga ko'ra, ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşeler va nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe o'rtasidagi moment-burchak munosabatlari 13-rasmda ko'rsatilgan; qattiqlikning pasayishi nol-qattiqlik sifat koeffitsienti hisoblanadiηBurchak bilan munosabat & gamma; 14-rasmda ko'rsatilgan. 14-rasm bo'yicha: 0,35 radda (20°) aylanish diapazoni, nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşenin qattiqligi o'rtacha 97% ga kamayadi; 0,26 rad(15°) burchaklar, u 95% ga kamayadi.

3 Chiziqli musbat qattiqlik prujinasining dizayni

Nolinchi qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe qurilishi odatda moslashuvchan menteşenin o'lchami va qattiqligi aniqlangandan so'ng, keyin esa krank kamon mexanizmidagi kamonning qattiqligi teskari bo'ladi, shuning uchun kamonning qattiqligi va o'lchami talablari nisbatan qat'iydir. Bundan tashqari, boshlang'ich burchak =π, 5a-rasmdan, nol-qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning aylanish jarayonida bahor har doim siqilgan holatda bo'ladi, ya'ni“Siqish bahori”.

An'anaviy siqish kamonlarining qattiqligi va o'lchamlarini aniq sozlash qiyin va ilovalarda ko'pincha hidoyat mexanizmi talab qilinadi. Shuning uchun, qattiqligi va o'lchami moslashtirilishi mumkin bo'lgan bahor taklif etiladi——Olmos shaklidagi barg kamon ipi. Olmos shaklidagi barg kamon ipi (15-rasm) ketma-ket ulangan bir nechta olmos shaklidagi barg buloqlardan iborat. Bu bepul konstruktiv dizayn va yuqori darajadagi sozlash xususiyatlariga ega. Uni qayta ishlash texnologiyasi moslashuvchan ilgaklarga mos keladi va ikkalasi ham nozik simni kesish orqali qayta ishlanadi.

3.1 Olmos shaklidagi barg prujina ipining yuk ko'chirish modeli

Rombsimon barg bahorining simmetriyasi tufayli 16-rasmda ko'rsatilganidek, faqat bitta barg bulog'i kuchlanish tahliliga duchor bo'lishi kerak. α qamish va gorizontal orasidagi burchak, qamishning uzunligi, kengligi va qalinligi mos ravishda Ld, Wd, Td, f - romb bargi bulog'idagi o'lchovli birlashtirilgan yuk,δy - rombsimon barg prujinasining y yo'nalishidagi deformatsiyasi, kuch fy va moment m - bitta qamish uchidagi ekvivalent yuklar, fv va fw - wov koordinata tizimidagi fy ning tarkibiy kuchlari.

AWTAR ning nur deformatsiyalari nazariyasiga ko'ra [13], bitta qamishning o'lchovli birlashtirilgan yuk-o'zgarish nisbati

Qamishdagi qattiq jismning chegaralanish munosabati tufayli deformatsiyadan oldin va keyin qamishning oxirgi burchagi nolga teng, ya'niθ = 0. Bir vaqtda (20)(22)

Tenglama (23) rombsimon barg prujinasining yuk ko'chish o'lchovli birlashtirish modelidir. n2 rombsimon barg prujinalari ketma-ket ulanadi va uning yuk ko'chirish modeli

Formuladan (24), qachonαD kichik bo'lsa, olmos shaklidagi barg kamon ipining qattiqligi odatdagi o'lchamlar va odatiy yuklar ostida taxminan chiziqli bo'ladi.

3.2 Modelning chekli elementlar simulyatsiyasini tekshirish

Olmos shaklidagi barg prujinasining yuk ko'chirish modelining chekli element simulyatsiyasi tekshiruvi amalga oshiriladi. ANSYS Mechanical APDL 15.0 dan foydalanib, simulyatsiya parametrlari 2-jadvalda ko'rsatilgan va olmos shaklidagi barg kamoniga 8 N bosim qo'llaniladi.

Model natijalari va simulyatsiya natijalari o'rtasidagi taqqoslash rombus bargining prujina yuki va siljishi munosabati - rasmda ko'rsatilgan. 17 (o'lchovli). Turli xil nishab burchaklariga ega bo'lgan to'rtta romb bargli buloqlar uchun model va chekli elementlarni simulyatsiya natijalari o'rtasidagi nisbiy xatolik 1,5% dan oshmaydi. Modelning (24) haqiqiyligi va to'g'riligi tekshirildi.

4 Nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning dizayni va sinovi

4.1 Nolinchi qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning parametr dizayni

Nolinchi qattiqlikdagi egiluvchan menteşani loyihalash uchun moslashuvchan menteşenin dizayn parametrlarini birinchi navbatda xizmat ko'rsatish shartlariga muvofiq aniqlash kerak, so'ngra krank kamon mexanizmining tegishli parametrlarini teskari hisoblash kerak.

4.1.1 Moslashuvchan menteşe parametrlari

Ichki va tashqi halqali moslashuvchan ilgaklarning kesishish nuqtasi qamish uzunligining 12,73% da joylashgan bo'lib, uning parametrlari 3-jadvalda ko'rsatilgan. Tenglama (2) o'rniga, ichki va tashqi halqali moslashuvchan ilgaklarning moment-aylanish burchagi munosabati

4.1.2 Salbiy qattiqlik mexanizmi parametrlari

Shaklda ko'rsatilganidek. 18, krank kamon mexanizmlarining n sonini parallel ravishda 3 ga olib, uzunligi l = 40 mm moslashuvchan menteşe o'lchami bilan aniqlanadi. 2.4-bo'limning xulosasiga ko'ra, boshlang'ich burchak =π, krank uzunligi nisbati = 0,2. (16) tenglamaga ko'ra, bahorning qattiqligi (I .e. olmos bargi kamon ipi) Kconst = 558,81 N/m (26)

4.1.3 Olmosli barg kamon ip parametrlari

tomonidan l = 40 mm, =π, = 0,2, bahorning asl uzunligi 48 mm, maksimal deformatsiya (& gamma;= 0) 16 mm. Strukturaviy cheklovlar tufayli bitta rombli barg kamonining bunday katta deformatsiyani keltirib chiqarishi qiyin. To'rtta romb barg bulog'ini ketma-ket (n2 = 4) ishlatganda, bitta romb barg bulog'ining qattiqligi

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

Salbiy qattiqlik mexanizmining o'lchamiga ko'ra (18-rasm), olmos shaklidagi barg bulog'ining qamish uzunligi, kengligi va qamishning moyillik burchagini hisobga olgan holda, qamishni formuladan (23) va qattiqlik formulasidan (27) chiqarish mumkin. olmos shaklidagi barg kamon Qalinligi. Romb barg buloqlarining strukturaviy parametrlari 4-jadvalda keltirilgan.

sirt4

Xulosa qilib aytganda, 3-jadval va 4-jadvalda ko'rsatilganidek, krank prujina mexanizmiga asoslangan nol-qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning barcha parametrlari aniqlangan.

4.2 Nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgak namunasini loyihalash va qayta ishlash Moslashuvchan ilgakni qayta ishlash va sinash usuli uchun adabiyot [8] ga qarang. Nolinchi qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe salbiy qattiqlik mexanizmidan va parallel ravishda ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşeden iborat. Strukturaviy loyiha 19-rasmda ko'rsatilgan.

Ichki va tashqi halqali egiluvchan menteşalar va olmos shaklidagi barg kamon torlari nozik tel kesish dastgohlari bilan ishlov beriladi. Ichki va tashqi halqali moslashuvchan menteşalar qatlamlarda qayta ishlanadi va yig'iladi. 20-rasmda olmos shaklidagi barg kamon iplarining uchta to'plamining jismoniy tasviri va 21-rasmda yig'ilgan nol-qattiqlik Moslashuvchan ilgak namunasining jismoniy rasmi.

4.3 Nolinchi qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning aylanish qattiqligini tekshirish platformasi [8] dagi aylanma qattiqlikni tekshirish usuliga ishora qilib, 22-rasmda ko'rsatilganidek, nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning aylanish qattiqligini tekshirish platformasi qurilgan.

4.4 Eksperimental ma'lumotlarni qayta ishlash va xatolarni tahlil qilish

Ichki va tashqi halqali egiluvchan ilgaklarning va nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgaklarning aylanish qattiqligi sinov platformasida sinovdan o'tkazildi va sinov natijalari 23-rasmda ko'rsatilgan. Shaklda ko'rsatilganidek, (19) formula bo'yicha nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakning nol qattiqlik sifat egri chizig'ini hisoblang va chizing. 24.

Sinov natijalari shuni ko'rsatadiki, nol qattiqlikdagi egiluvchan menteşenin aylanish qattiqligi nolga yaqin. Ichki va tashqi halqali moslashuvchan ilgaklar bilan solishtirganda, nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe±0,31 rad(18°) qattiqlik o'rtacha 93% ga kamaydi; 0,26 rad (15°), qattiqlik 90% ga kamayadi.

23 va 24-rasmlarda ko'rsatilganidek, nol qattiqlik sifatining sinov natijalari va nazariy model natijalari (nisbiy xatolik 15% dan kam) o'rtasida hali ham ma'lum bir bo'shliq mavjud va xatoning asosiy sabablari quyidagilardir.

(1) Trigonometrik funktsiyalarni soddalashtirish natijasida yuzaga kelgan model xatosi.

(2) ishqalanish. Olmos bargi kamon ipi va o'rnatish mili o'rtasida ishqalanish mavjud.

(3) Qayta ishlash xatosi. Qamishning haqiqiy hajmida xatolar mavjud va hokazo.

(4) Yig'ish xatosi. Olmos shaklidagi barg kamon ipining o'rnatish teshigi va milya orasidagi bo'shliq, sinov platformasi qurilmasining o'rnatish bo'shlig'i va boshqalar.

4.5 Oddiy nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgak bilan ishlashni taqqoslash Adabiyotlarda [4], 25-rasmda ko'rsatilganidek, ZSFP_CAFP nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgak (CAFP) yordamida qurilgan.

ZSFP_IORFP nol qattiqlikdagi egiluvchan ilgakni taqqoslash (1-rasm). 21) va ZSFP_CAFP (rasm. 25) ichki va tashqi halqali moslashuvchan ilgaklar yordamida qurilgan

(1) ZSFP_IORFP, struktura yanada ixcham.

(2) ZSFP_IORFP burchak diapazoni kichik. Burchak diapazoni egiluvchan menteşenin o'zi burchak diapazoni bilan cheklangan; ZSFP_CAFP burchak diapazoni80°, ZSFP_IORFP burchak diapazoni40°.

(3) ±18°Burchaklar oralig'ida ZSFP_IORFP nol qattiqlikning yuqori sifatiga ega. ZSFP_CAFP ning o'rtacha qattiqligi 87% ga, ZSFP_IORFP ning o'rtacha qattiqligi esa 93% ga kamayadi.

5 xulosa

Ijobiy qattiqlik quyi tizimi sifatida sof moment ostida ichki va tashqi halqalarning egiluvchan menteşesini olib, nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgakni qurish uchun quyidagi ishlar amalga oshirildi.

(1) Salbiy qattiqlik aylanish mexanizmini taklif qiling——Krank kamon mexanizmi uchun strukturaviy parametrlarning uning salbiy qattiqlik xususiyatlariga ta'sirini tahlil qilish uchun model (Formula (6)) o'rnatildi va uning salbiy qattiqlik xususiyatlarining diapazoni berilgan (1-jadval).

(2) Ijobiy va manfiy qattiqliklarni moslashtirish orqali, krank kamon mexanizmidagi kamonning qattiqlik xususiyatlari (Tenglama (16)) olinadi va strukturaviy parametrlarning ta'sirini tahlil qilish uchun model (Tenglama (19)) o'rnatiladi. krank prujina mexanizmining nol qattiqligidagi moslashuvchan ilgakning nol qattiqligi sifatiga ta'siri, nazariy jihatdan, ichki va tashqi halqalarning moslashuvchan menteşelerinin mavjud zarbasi doirasida ta'sir qilish (±20°), qattiqlikning o'rtacha qisqarishi 97% ga yetishi mumkin.

(3) Sozlanishi mumkin bo'lgan qattiqlikni taklif qiling“bahor”——Qattiqlik modelini o'rnatish uchun olmos shaklidagi barg kamon ipi o'rnatildi (Tenglama (23)) va chekli elementlar usuli bilan tasdiqlandi.

(4) Yilni nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşe namunasini loyihalash, qayta ishlash va sinovdan o'tkazish tugallandi. Sinov natijalari shuni ko'rsatadiki: sof moment ta'sirida36°Aylanish burchaklari oralig'ida, ichki va tashqi halqali egiluvchan menteşeler bilan solishtirganda, nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşenin qattiqligi o'rtacha 93% ga kamayadi.

O'rnatilgan nol qattiqlikdagi egiluvchan menteşe faqat amalga oshirishi mumkin bo'lgan sof moment ta'sirida bo'ladi.“nol qattiqlik”, murakkab yuk sharoitlarini ko'taruvchi holatni hisobga olmasdan. Shu sababli, murakkab yuk sharoitida nol qattiqlikdagi egiluvchan menteşalarni qurish keyingi tadqiqotlar markazidir. Bunga qo'shimcha ravishda, nol qattiqlikdagi moslashuvchan ilgaklarning harakati paytida mavjud bo'lgan ishqalanishni kamaytirish nol qattiqlikdagi moslashuvchan menteşalar uchun muhim optimallashtirish yo'nalishi hisoblanadi.

havolalar

[1] HOWELL L L. Moslashuvchi mexanizmlar[M]. Nyu-York: Jon Uayli&Sons, Inc, 2001 yil.

[2] Yu Jingjun, Pey Xu, Bi Shusheng va boshqalar. Moslashuvchan menteşe mexanizmini loyihalash usullari bo'yicha tadqiqot ishlari [J]. Xitoyning Mashinasozlik jurnali, 2010, 46 (13): 2-13. Y u jin chempioni, PEI X U, BIS chaqiruvi, ETA gacha. Egiluvchan mexanizmlarni loyihalashning eng zamonaviy usuli[J]. Mashinasozlik jurnali, 2010, 46(13):2-13.

[3] MORSCH F M, Herder J L. Umumiy nol qattiqlikka mos keladigan qo'shma dizayni[C]// ASME xalqaro dizayn muhandisligi konferentsiyalari. 2010:427-435.

[4] MERRIAM E G, Howell L L. Aylanish egilishlarini statik muvozanatlash uchun o'lchovsiz yondashuv[J]. Mexanizm & Mashina nazariyasi, 2015, 84 (84): 90-98.

[5] HOETMER K, Vu G, Kim C va boshqalar. Statik muvozanatli mos mexanizmlar uchun salbiy qattiqlik qurilish bloklari: dizayn va sinov [J]. Mexanizmlar jurnali & Robototexnika, 2010, 2(4):041007.

[6] JENSEN B D, Howell L L. O'zaro eksa egilish burilishlarini modellashtirish [J]. Mexanizm va mashina nazariyasi, 2002, 37 (5): 461-476.

[7] WITTRICK W H. Kesishgan egiluvchan burilishlarning xususiyatlari va chiziqlar kesishgan nuqtaning ta'siri[J]. Aeronavtika choraklik, 1951, II: 272-292.

[8] l IU l, BIS, yang Q, ETA. O'ta nozik asboblarga qo'llaniladigan umumiy uch o'zaro faoliyat buloqli egiluvchan burilishlarni loyihalash va tajriba qilish[J]. Ilmiy asboblar sharhi, 2014, 85 (10): 105102.

[9] Yang Qizi, Liu Lang, Bi Shusheng va boshqalar. Umumlashtirilgan uch o'zaro faoliyat qamishli moslashuvchan ilgakning aylanish qattiqligining xususiyatlarini tadqiq qilish [J]. Xitoyning Mashinasozlik jurnali, 2015, 51 (13): 189-195.

yang Q I so'z, l IU Lang, BIS ovozi, ETA. Umumlashtirilgan uch o'zaro bahor egiluvchan burilishlarining aylanish qattiqligining tavsifi [J]. Mashinasozlik jurnali, 2015, 51 (13): 189-195.

[10] l IU l, Chjao H, BIS, ETA. O'zaro bahorgi egilish burilishlarining topologiyasi tuzilishining samaradorligini tadqiq qilish[C]// ASME 2014 Xalqaro dizayn muhandisligi texnik konferentsiyalari va muhandislik konferentsiyasida kompyuterlar va ma'lumotlar, avgust 17–20, 2014 yil, Buffalo, Nyu-York, AQSh. ASME, 2014 : V05AT08A025.

[11] l IU l, BIS, yang Q. Ichki qattiqlik xususiyatlari–o'ta aniq asboblarga qo'llaniladigan tashqi halqali egiluvchan burilishlar[J]. ARXIV Mashinasozlik muhandislari instituti materiallari C qismi Mashinasozlik fanlari jurnali 1989-1996 (203-210 jildlar), 2017:095440621772172.

[12] SANCHEZ J A G. Mos mexanizmlarni statik muvozanatlash mezonlari[C]// ASME 2010 Xalqaro dizayn muhandisligi texnik konferentsiyalari va kompyuterlar va muhandislik konferentsiyasi, avgust 15–18, 2010 yil, Monreal, Kvebek, Kanada. ASME, 2010:465-473.

[13] AWTAR S, Sen S. Ikki o'lchovli nurlarning egiluvchanligi uchun umumlashtirilgan cheklash modeli: chiziqli bo'lmagan kuchlanish energiyasi formulasi [J]. Mexanik dizayn jurnali, 2010, 132: 81009.

Muallif haqida: Bi Shusheng (muxbir muallif), erkak, 1966 yilda tug'ilgan, doktor, professor, doktorlik ilmiy rahbari. Uning asosiy tadqiqot yo'nalishi - to'liq moslashuvchan mexanizm va bionik robot.