Paso 7: PRECAUCIONES: lazos abiertos y cómo fortalecerlas
Pensando como un fabricante de metal de hoja, con hábil uso de refuerzos e imitando perfiles "H" o "I", es esencial para mantener la rigidez en las Asambleas. El hecho del asunto es, palmos largos de placa u hoja siempre van a ser flexible a menos respaldados por algo fuera de él con ella - es decir, giro momento cargas ("doblez") en tensión y compresión lo más posible, donde la mayoría de materiales son los más fuertes.
Por lo tanto, estoy aquí para ilustrar varios puntos de fallo potenciales de este estilo de diseño, así como la forma para apuntalar su diseño contra ellos.
Efecto de borde cónico en ángulo recto sujeta placas
Se muestra en el gráfico introductorio es el modo de falla clásica. Debido a las irregularidades de borde que los láseres y waterjets tienden a generar, no puede asumir que los lados de la placa son realmente perpendiculares. La única manera de eliminar esto positivamente es con máquinas cabeza dinámica o inclinando la cabeza , que son mucho más caras. Aviso cómo la especificación incluso dice "virtualmente" elimina forma cónica - libre de forma cónica se define como grado 1 de forma cónica y un habitual por chorro de agua o un cortador láser mal enfocada producirá algo más como 2 o 3 grados.
Bueno, un error de 1 grado en un borde se traduce por aumento del error de Abbe en una parte larga de 10 cm (4") en el sentido de un desplazamiento en la parte superior de casi 2 mm (. 08"). Esto podría no sonido que mal excepto a los profesores de ingeniería, pero es muy visible para el ojo humano, y además es mucho más débil que un apoyo una ventaja como el (paso 2 ¿recuerdan?). Si el cono es realmente malo, como 3 grados, la parte va a ser de 6mm (1/4 pulg) o más en la parte superior. Ahora que es realmente horrible.
Por lo tanto, la lección aquí es nunca dependen de un canto para la alineación si se hizo con un proceso nonrigid, por ejemplo, láser o chorro de agua. La única manera es sin duda producir la pieza en un router o molino que es perpendicular, conocido como "en el tranvía".
A continuación, abordamos la cuestión de la rigidez, o por su estructura es tan wubby.
Un elemento estructural típico de placa de dos
Imagen 2 muestra una estructura paralela bastante típico de dos placa que usted podría encontrar en un robot o algunos otro instrumento mecánico. Al final, tiene un perno o eje sobre que otro elemento, como los paseos de segmento de brazo, o rueda, próximo. En el mejor de los casos, esto se aprieta contra las paredes laterales con los tornillos, pero no infinitamente rígida, así que se dobla sólo en el medio. Suponemos que la base es absolutamente rígida y firmemente apegados a lo que este mecanismo se enciende, así que no hay ninguna deformación en la base.
Imagen 3 muestra un lado 10 libras de fuerza ("lbforce"). Ingeniería puristas diría que se trata de una falsa unidad que realmente debería decir 44 newtons, pero por el bien público más fácil conexión que voy a asumir la que mayoría de la gente sabe qué aproximadamente 10 libras (o kilogramos 5) siente.
Unidades a un lado, la simulación de elementos finitos muestra la estructura deforme lateralmente con las paredes quedan aproximadamente paralelas. La magnitud de la deformación total es realmente muy baja (0,004" o algo así), pero vamos a ver es la relativa rigidez que cuenta. La forma es exagerada a propósito de la simulación para mostrar la forma final de la Asamblea.
Agregar bridas
Un método que puede rigidizar la estructura en la configuración añade pestañas a los lados. Pensar en "canal c" o similar. La imagen 4 muestra la estructura de este ejemplo, y la imagen 5 es el resultado de la simulación con la misma magnitud de la fuerza y la ubicación. La simulación muestra que este arreglo está ya cerca de 3 veces tan rígido como el original.
Dependiendo de la geometría de las bridas, este valor relativo podría ser mucho más. Observe que también no alcanzan bastante en cuanto a la situación de uso de la fuerza y que la gran mayoría esto se hizo debido a un problema práctico, puesto que lo apoya podría tomar suficiente espacio extiende las pestañas todo el camino es imposible. Por lo tanto representa un ejemplo "intermedia", que es más probable que encuentro.
Encarnación de la vida real del ejemplo es la horquilla de vespa que se muestra en la imagen 6. En este ejemplo sólo tiene una pestaña (como una
), pero el concepto es el mismo: sin, dos 1/8 horquilla trasera va a ser muy inestable. Esta estructura también ve fuerzas más del orden de 100 libras, en lugar de 10, debido al peso del conductor, curvas, etc..
Agregar a un miembro de la travesía
Otra táctica es la adición de lo que se conoce como una web. En el lenguaje de productos estructurales, la web es el medio de un i-beam, el elemento que llega a través de los dos lados. En la imagen 7, la web es representada como la placa plana en el centro. Una vez más, se hace para no llegar al punto de uso de la fuerza de una preocupación práctica de ejemplo. Por ejemplo, una articulación brazo adjunto tiene el cubo que es que grande, así que la web tiene que ser más lejos del eje.
Incluso con el fin de no apoyado, la configuración de la web es el más rígido de todos - 7 veces mejor que la original!
Por esta razón se hacen edificios de vigas.
Un gran ejemplo de la utilización de una red intermedia es el brazo manipulador 4-bar del mi propio robot 2.007, se muestra en la imagen 8. Este arreglo fue, por desgracia, solamente de eficacia limitada porque todavía había un gran palmo sin soporte frente al final de grabber, dejándola flex de una manera similar a la imagen 7. Además, descuidado hacer otro de esos platos - dejando el fondo muy poco apoyado. Como resultado, todavía ha movido el brazo significativamente lateralmente bajo cargas aplicadas, pero afortunadamente esto no afectó el funcionamiento del robot mucho.
Flexiones de lazo cerrado
El tema es evitar el uso de materiales, especialmente delgadas placas en flexión. Apoyarlos con el material que está fuera del plano de flexión que las cargas se transfieren a ellos y ponen en tensión o compresión. El restante cuantas fotos es otros ejemplos de cosas que están diseñadas para resistir el bamboleo, para bien o para mal.
Hacer estructuras como las que se muestra en la simulación original de FEA en la imagen 3 es una ciencia entera por cuenta propia, y las creaciones se conocen como
(otro ejemplo, ver figura 2). Lo de los materiales en flexión es que generalmente son muy predecibles si las deformaciones son pequeñas, por lo que flexiones son valoradas por su repetitividad y la inmunidad de "cohesión" que podría sufrir una bisagra normal. Se encuentran en máquinas de precisión e instrumentos para apoyar ajustes sensibles.
