Моделирование движения микроробота с вибрационным приводом и анизотропным трением контактной поверхности Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Секция «Модели и методы анализа прочности динамики и надежности конструкций КА»

НД=-

1,75НДИ

1 +1,25£,

НДИ

НДп

где кк - коэффициент полноты остаточного отпечатка на поверхности материала образца; к - глубина остаточного отпечатка на поверхности материала образца; кпр = Щп • Б • НДпр) -предельная глубина остаточного отпечатка на поверхности материала образца, соответствующая предельной пластической твердости материала образца; НД - пластическая твердость материала образца; НДщд - пластическая твердость материала сферического индентора; НДпр -предельная пластическая твердость материала образца.

При значениях кк > 1 пластическую твердость материала образца определяют по известной зависимости [1].

Отметим, что предложенный способ обладает достаточно высокой точностью определения пластической твердости материала образца: погрешность не превышает 2-3 %, а также является универсальным, поскольку пригоден для определения пластической твердости материала образца во всем возможном диапазоне её изменения.

Библиографические ссылки

1. Дрозд М. С., Матлин М. М., Сидякин Ю. И. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации. М. : Машиностроение, 1986. 221 с.

2. Григорович В. К. Твердость и микротвердость металлов. М. : Наука, 1976. 230 с.

© Казанкин В. А., 2013

УДК 519.876.2

Д. А. Климовский, А. Н. Мелконян Научный руководитель - Н. А. Смирнов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МИКРОРОБОТА С ВИБРАЦИОННЫМ ПРИВОДОМ И АНИЗОТРОПНЫМ ТРЕНИЕМ КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

С помощью математического пакета «Maple» создана программа для моделирования и исследования движения платформы микроробота с инерционным приводом и ворсистой контактной поверхностью.

В настоящее время одной из основных тенденций развития современных технологий является уменьшение размеров компонентов, устройств и машин, входящих в технологические процессы и выполняющих производственные операции. Особое значение имеет место рассмотрение движения существующих и перспективных систем, например таких, как мобильные миниатюрные роботы и автоматизированные группы миниатюрных устройств, созданных на основе достижений микроэлектроники, мехатроники, информационных и других технологий [1].

Известны различные микророботы на основе инерционного движения в ограниченном и на свободном пространстве [2]. Один из микророботов основан на использовании анизотропии трения для упоров и представляет собой платформу с ворсистой поверхностью. Электромеханический привод с неуравновешенной массой создает движущую силу (рис. 1).

Математическую модель такого механизма можно описать следующим образом. Зададимся двумя система координат: неподвижной XOY и связанной с центром масс моделиX'O'Y' (рис. 3).

Основные дифференциальные уравнения движения модели в системе X'O'Y'

, , dVx' trdVy'

M-= Fx M—— = Fy

dt dt

Положение модели в системе XOY:

t2

X = X0 + J (Vx, cos0 + Vy, sin9)dt;

2

Y = Y0 + J (Vy, cos 0 + Vx, sin 0)dt;

d 20 M

dt2 I

где М - масса модели, Vx- скорость в направлении оси О'Х'; Vy- скорость в направлении оси ОТ'; Fx -сумма сил по оси О'Х'; Fy - сумма сил по оси О'У; Мвр - момент сил относительно точки O'; 6 - угол между осями X' и X.

Аналитическое решение данных уравнений затруднительно за счет наличия анизотропного трения, значение которого зависит от направления движения модели. Численное моделирование в пакете «Maple» помогает решить эту задачу. В процессе работы создана следующая исследовательская программа (рис. 2). Основная часть представляет собой область визуализации результатов (положение в пространстве, мгновенное значение скорости и направления) и регуляторы скорости вращения двигателей. Одно из достоинств данной программы возможность регулировать скорость вращения двигателей в процессе расчета, что позволяет моделировать различные режимы движения.

Созданная программа позволяет анализировать поведении модели при различных значения угловых скоростей двигателей, визуализирует движение ЦМ модели в плоскости движения, позволяет строить графики изменения основных параметров.

Данное устройство также может быть смоделирована в пакете SimMechanic [3].

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

X'

Рис. 1. Модель микроробота с вибрационным приводом и ворсистой контактной поверхностью

I1

> VII)!\L1nearAigebm)

Рис. 2. Область визуализации результатов

Механизмы подобного типа при изменении конструкции могут использоваться для исследования труб небольшого диаметра или, при уменьшении размера ворсинок до микроскопического, для перемещение по различным поверхностям в условиях невесомости за счет наличия адгезивного притяжения .

Библиографические ссылки

1. Подураев Ю. В. Мехатроника: основы, методы, применение. М. : Машиностроение, 2006. 255 с.

2. Механика миниатюрных роботов / В. Г. Гра-децкий, М. М, Князьков, Л. Ф. Фомин и др. ; Ин-т ме-

ханики им. А. Ю. Ишлинского РАН. М. : Наука, 2010. 271 с.

3. Мирзаев Р. А. Климовский Д. А. Смирнов А. Н. Математическое моделирование механических устройств с помощью пакета SmMechanics // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: материалы VIII Всерос. науч. практ. конф. творческой молодежи : в 2 т. Т. 1. Технические науки. Информационные технологии. Сообщения школьников / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2012. С. 83-84.

© Климовский Д. А., Мелконян А. Н., 2013