Buigsaamheidberekening en prestasie-analise van 'n nuwe enkel-sy-reguit-sirkel-elliphibri

Abstrak:

Buigsame skarniere het 'n beduidende gewildheid gekry op die gebied van mikro-elektromeganiese stelsels (MEMS). Hierdie artikel stel 'n nuwe soort buigsame skarnier bekend, naamlik die eensydige reguit-sirkel-ellip-baster-buigsame skarnier. Die gebruik van Karl se tweede stelling, 'n berekeningsformule vir die buigsaamheid van sirkelvormige en elliptiese baster -buigsame skarniere, word voorgestel. Die afgeleide formule word bekragtig deur eindige elementanalise en vergelykende analise. Die impak van elke strukturele parameter van die eensydige baster buigsame skarnier op die buigsaamheid daarvan word ontleed. Verder word 'n vergelyking getref met die dubbelzijdige reguit-sirkel-ellip-baster buigsame skarnier om die uitstekende rotasievermoë en lasgevoeligheid van die eensydige ontwerp te demonstreer. Die voorstel van eensydige baster -buigsame skarniere bied 'n nuwe weg vir ingenieurswese -toepassings wat kompakte strukture en groot verplasings benodig.

Die koms van mikro-elektromechaniese tegnologie, lug- en ruimtevaart-ingenieurswese en biologiese ingenieurswese het die beperkinge van tradisionele starre meganismes in die ontwerp- en gebruiksvereistes beklemtoon. Buigsame meganismes bied talle voordele soos klein grootte, afwesigheid van meganiese wrywing, geen gapings en sensitiwiteit met 'n hoë bewegings nie. Dit het gelei tot hul uitgebreide gebruik in verskillende dissiplines, insluitend masjinerie, robotika, rekenaars, outomatiese beheer en presisie -meting. Die sleutelkomponent van buigsame meganismes is die buigsame skarnier, wat verlore beweging en meganiese wrywing deur elastiese vervorming en selfherstel-eienskappe uitskakel, waardeur hoër verplasingsoplossings moontlik gemaak word. Enkel-as buigsame skarniere word in verskillende vorms geklassifiseer, soos boog, loodhoek, ellips, parabool en hiperbola. Onder hulle word die reguit- en loodhoektipes wyd gebruik as gevolg van hul eenvoudige strukture. In sekere toepassings waar ruimte beperk is, het eensydige buigsame skarniere egter na vore gekom as 'n voorkeurkeuse, wat die nut gevind het in presisie-meting en -posisionering.

Metodes:

Op grond van bogenoemde navorsing stel hierdie studie 'n nuwe soort buigsame skarnier voor, genaamd die eensydige baster buigsame skarnier, wat die voordele van baster en eensydige buigsame skarniere kombineer. Die formule vir die berekeningsberekening vir hierdie skarnier word afgelei op grond van die tweede stelling van Karl, en die prestasie daarvan word bevestig deur eindige elementanalise. Die studie ondersoek ook die invloed van verskillende strukturele parameters op die buigsaamheid van die skarnier.

Resultate en bespreking:

Die formule vir die buigsaamheid van die buigsaamheid vir die eensydige, reguit-sirkel-ellips-baster-buigsame skarnier, dui aan dat buigsaamheid afhanklik is van materiële en strukturele parameters. Die afgeleide formule demonstreer dat buigsaamheidsparameters omgekeerd eweredig is aan die breedte van die skarnier, terwyl parameters soos reguit-sirkelradius, ellips-semi-majoor-as, semi-mineuras en minimum dikte ook buigsaamheid beïnvloed. Deur middel van ontleding word daar waargeneem dat buigsaamheid afneem met 'n toename in die semi-minoras van die ellips, neem toe met 'n afname in die minimum dikte, en verander nie-lineêr met wisselende dikte. Die invloed van minimum dikte op buigsaamheid is meer beduidend in vergelyking met ander parameters.

'N Vergelyking word getref tussen die eensydige reguit-sirkel-ellip-baster-buigsame skarnier en die dubbelzijdige reguit-sirkel-ellip-baster buigsame skarnier wat in vorige literatuur voorgestel word. Buigsaamheid word geïdentifiseer as die belangrikste kenmerk van buigsame skarniere, en 'n relatiewe buigsaamheidsverhouding, aangedui as CDay, word bekendgestel om die twee skarnierontwerpe te vergelyk. Die ontleding onthul dat die eensydige baster -buigsame skarnier 'n groter rotasievermoë en lasgevoeligheid het in vergelyking met die bilaterale ontwerp. Die buigsaamheid van die eensydige baster -buigsame skarnier is ongeveer 1,37 keer hoër as dié van die bilaterale ontwerp.

Hierdie studie bied 'n uitgebreide ontleding van die eensydige baster -buigsame skarnier, 'n innoverende buigsame skarnierontwerp wat kompakte strukture en groot verplasings bied. Die afgeleide buigsaamheidberekeningsformule word bevestig deur middel van eindige elementanalise, wat 'n fout binne 8%toon. Die invloed van strukturele parameters op buigsaamheid word ontleed, met die minimum dikte van die skarnier wat as die invloedrykste parameter geïdentifiseer is. Verder beklemtoon 'n vergelyking met die bilaterale baster -buigsame skarnier die uitstekende werkverrigting van die eensydige ontwerp ten opsigte van rotasievermoë en lasgevoeligheid. Die voorgestelde eensydige baster -buigsame skarnier bied nuwe moontlikhede vir die ingenieurswese -toepassing van buigsame skarniere in verskillende industrieë.