Compression of elastomer elements are nonlinear due to the cross-linked molecular structure owing to a property known as hyperelasticity. Hyperelasticity is defined as the nonlinear stress-strain behavior shown by rubber like materials which can be strained up to a range of 700% in tension and up to 40% in compression. The stress-strain behavior is modeled by using different material models which predict the behavior very precisely. Linear actuators from Cascade Drives AB uses a patented load sharing mechanism using elastically deformable elements to distribute the torque evenly between all the gears interacting with a common gear rack. An accurate model predicting the response of elastomer under compression has been developed in this thesis project. The elastomers were loaded in compression to provide flexibility for the system. First a static model was developed, where both a rectangular and a cylindrical roller model were analyzed. The two models were derived using a continuum mechanics approach and the stiffness of the elastomers along with the torque output of the gearbox was calculated. A MATLAB model and an FEA model using ANSYS was created, and the results were compared. An error estimate between the MATLAB and FEA results for the rectangular and roller model was plotted for a certain β° of rotation of the gear. The models were also checked for different materials and the output torque for the different materials was plotted and analyzed. Finally, the experimental results were compared with the MATLAB results for the rectangular and roller models. The rectangle and roller model can be both used to predict the behaviour of using elastomers as the load sharing elements in applications. / Kompression av elastomerelement är olinjär till följd av den tvärbundna molekylära strukturen, en egenskap som kallas hyperelasticitet. Hyperelasticitet definieras som det icke-linjära spännings-töjningsbeteendet som uppvisas av gummiliknande material vilka kan töjas upp till av 700% och upp till komprimeras upp till 40%. Spänningsbelastningsbeteendet modelleras med hjälp av olika materialmodeller som förutsäger beteendet. Cascade Drives linjäraktuatorer använder elastiskt komprimerbara element i sin lastfördelningsmekanism för att använda multipla plinjonger på ett kuggrack utan att få ett överbestämt system. Lastfördelningsmekanismen ger även en viss flexibilitet för systemet. En modell som förutsäger responsen hos elastomerer under kompression har utvecklats i denna avhandling. Två geometriska former undersöktes modeller togs fram för både en rektangulär och cylindrisk rulle. De två modellerna härleddes med en kontinuummekanisk metod och elastomerernas styvhet beräknades. En MATLAB-modell och en FEM-modell i ANSYS skapades och resultaten jämfördes och en feluppskattning modellerna gjordes. Modellerna undersöktes också för olika material och utmattningsegenskaperna för de olika materialen analyserades. Rektangel- eller rullmodellen kan båda användas för att förutsäga hur en elastomer skulle bete sig i en växellådsapplikation.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-299262 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Dixit, Rahul Nagaraj |
| Publisher | KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2021:338 |
Page generated in 0.0021 seconds