Определение перемещений сечений звеньев четырехзвенника от распределенных динамических нагрузок и их анимация в среде MAPLE

Авторы

  • М. U. Utenov Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан
  • S. К. Zhilkibayeva Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан
  • Zh. Zh. Baygunchekov Казахский национальный технический университет имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан

DOI:

https://doi.org/10.26577/jmmcs-2018-2-393

Ключевые слова:

Механизмы, подвижные стержневые системы, перемещения, распределенные динамические нагрузки

Аннотация

В высокоскоростных механизмах и манипуляторах звенья деформируются под воздействием
сил инерции и внешних нагрузок. Эти деформации существенно влияют на точность
исполнения требуемого закона движения рабочей точкой механизма и на позиционирование
схвата манипулятора. В связи с этим, в данной работе исследуются продольные, поперечные
перемещения, углы поворота сечений звеньев находящихся под воздействием распределенных
динамических и внешних нагрузок. Разработанный метод позволяет определять деформаций
звеньев механизмов и манипуляторов и может применяться при их проектировании.
Для определения поперечных перемещений, углов поворота сечений звеньев использованы
основное дифференциальное уравнение упругой линии балки, для определения продольных
перемещений точек звеньев – закон Гука и граничные условия расчетной схемы исследуемых
стержневых систем для упругого расчета. Изгибающий момент, входящий в основное
дифференциальное уравнение упругой линии балки и продольная сила, входящая в закон
Гука были определены по разработанной авторами теории аналитического определения
внутренних усилий в звеньях плоских стержневых механизмов и манипуляторов со
статически определимыми структурами с учетом распределенных динамических нагрузок
от масс звеньев, собственного веса и от действующих внешних нагрузок.

Библиографические ссылки

[1] U.C. Jindal, Strength of Materials (India: Pearson Education, 2012), 294.
[2] Stephen Timoshenko, Strength of Materials: Part I. Elementary Theory and Problems (New York: D. Van Nostrand Company Inc., 1948), 134 – 135.
[3] Anatoly Darkov and Hayman Shpiro, Strength of Materials (Moscow: High School, 1975), 289.
[4] Seetharamulu Kaveti, "Displacement Method" , in Dynamic Analysis of Skeletal Structures: Force and Displacement
Methods and Iterative Techniques (India: McGraw-Hill Education, 2014), 412.
[5] Alexander Tschiras, Structural Mechanics: Theory and Algorithms (Moscow: Stroyizdat, 1989), 111.
[6] Georgy Pisarenko et al., Strength of Materials (Kiev: Vischa shkola, 1979), 85.
[7] George N. Sandor and Imdad Imam, "A general method of kineto-elastodynamic design of high speed mechanisms" ,
Mech. Mach. Theory 8 (1973), pp. 497 – 516, doi.org/10.1016/0094-114X(73)90023-2.
[8] Akira Abe, "Trajectory planning for residual vibration suppression of a two-link rigid-flexible manipulator considering large deformation" , Mech. Mach. Theory 44 (2009), pp. 1627 – 1639, doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2009.01.009.
[9] Ling Mingxiang et al., "Kinetostatic modeling of complex compliant mechanisms with serial-parallel
substructures: a semi-analytical matrix displacement method" , Mech. Mach. Theory In Press 2018,
doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.03.014.
[10] David V. Hutton, Fundamentals of finite element analysis (New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company, 2007), 387.
[11] Nitin S. Gokhale, Practical Finite Element Analysis (India: Finite To Infinite, 2008), 416.
[12] Hejun Du and Shihfu Ling, "A nonlinear dynamic model for Three-Dimensional Flexible Linkages" , Computers and Structures 56 (1995), doi.org/10.1016/0045-7949(94)00529-C.
[13] H. El-Absy and Ahmed A. Shabana, "Geometric stiffness and stability of rigid body modes" , Journal of Sound and Vibration 207 (1997), doi.org/10.1006/jsvi.1997.1051.
[14] Ding Zhaocai, "Analysis of dynamic stress and fatigue property of flexible robot" , (paper presented at the IEEE International Conference on Robotics and Biometrics, Kunming, China, December 17-20, 2006).
[15] Shigang Yue, Shiu Kit Tso, Weiliang Xu, "Maximum-dynamic-payload trajectory for flexible robot manipulators with kinematic redundancy" , Mech. Mach. Theory 36 (2001), doi.org/10.1016/S0094-114X(00)00059-8.
[16] Moharam H. Korayem, Mohammad Haghpanahi, Hamidreza Heidari, "Maximum allowable dynamic load
of flexible manipulators undergoing large deformation" , Transaction B: Mechanical Engineering 17 (2010),
https://pdfs.semanticscholar.org/c481/b62788e8b3ffbc6ba3a1af07b05e849439d8.pdf .
[17] Muratulla Utenov et. al. "Computational method of determination of internal efforts in links of mechanisms and robot manipulators with statically definable structures considering the distributed dynamically loadings" , (paper presented at the European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering Biometrics, Crete, Greece, June 5-10, 2016).

Загрузки

Опубликован

2018-08-29