PDF《无源振动吸附原理与应用》

7 0 的吸盘在铝板上 稳定振动的100

0 0 个数据点中的1

1 0 0点~1

3 0 0点进行分析, 如图 4所示, 可见, 整个过程平均气压小于大气压, 下 压过程中存在负压过程, 对前言中提到的振动吸 附理论不足之处进行了补充. 模型中的正负压过 程分析与振动过程假设分析完全吻合. 虚线―外部激励;

①―吸盘上 升的最高点, 此时负压值最大;

②―平衡点, 此时内外气压相等, 且气压开始 变为正压;

③―吸盘下压的最低点, 此时吸盘 准备上拉, 且内外气压再次相等. 图4 某部分周期分析图 在新的单吸盘模型中不仅仅讨论了负压以及 正压过程, 还建立了数学模型. 对实验数据的处理

9 0

0 1 第9期 那顺布和等: 无源振动吸附原理与应用 证明了对正负压过程的分析是正确的. 而要想知 道数学模型是否正确, 则需要用仿真结果与实验 结果进行比较. 利用之前的数学模型可以进行两 步仿真, 首先将单个吸盘在各种激励下的响应进 行单独仿真, 然后将响应的平均值记录下来, 即可 看出吸盘在不同激励下的变化趋势. 为实现上述 仿真, 首先需要对方程( 1) ~( 8) 进行求解得到压 强P i 的响应曲线. 本文仿真是在 M a t l a b7.

0 1中 实现的, 算法采用欧拉差分外推法. 图5和图6分别为振幅以及振动频率变化时 气压变化的仿真图和实验图. 可以看出两种方法 所得到的结果是非常接近的, 实验数据与理论公 式基本吻合, 这说明了仿真模型的正确性. 但是由 于很多参数具有不确定性, 本仿真是通过假定一 个值得到的, 在小范围内有效. 图5 气压变化仿真图 图6 气压变化实验图

3 振动吸附模块设计 3.

1 稳定吸附条件分析 通过分析知道, 在给单个吸盘施加外部激励 时, 虽然平均气压为负压, 但是在某段时间内, 腔 内气压为正压. 而当吸盘吸附在壁面上时, 如果腔 内气压为正压, 则会失效脱落. 所以对单个吸盘施 加外部激励以达到稳定吸附的目的是不可能实现 的, 但是腔内气压变化曲线的形式在设计上具有 启发意义. 腔内气压变化曲线是一个类似正弦波 的曲线, 而当2个振幅相同、 周期相同、 相位差为 π的正弦波叠加时, 波动部分会相互抵消, 即As i n

2 π t+As i n (

2 π t+π ) =0 (

9 ) 由公式(

9 ) 可以看出, 如果设计机构使得2组 吸盘之间以相位差 π交替振动, 就可得到相对稳 定的负压值. 另外, 根据3点确定一个平面, 所以每组吸盘 的个数最好大于3个, 2组最少需要6个吸盘. 本 文选择了2组各带3个吸盘的结构. 3.

2 振动机构设计 图7所示为模块中用到的凸 轮机构的示意图, 振动电机、 振动电机座以及上吸盘座连接在一 起, 偏心轮框和下吸盘座连接在一起, 二者做上下 相对振动. 电机带动的偏心轮在曲柄滑块机构上 作旋转运动[

4 ] . 图7 凸轮机构图 3.

3 导向机构设计 图8为导向装置设计图, 通过嵌入下吸盘座 的直线轴承与钢柱进行导向, 其中钢柱是与上吸 盘座固接在一起的. 这种方案重量较轻, 摩擦力 小, 磨损很小, 使用一段时间后仍然有很好的导向 性;

导向杆分布在吸盘座的最外环, 分布合理. 另 外对加工的要求不高, 易于安装. 图8 导向机构示意图 所设计的........