Navorsing oor teoretiese basis van ontwerpoptimalisering van buigsame skarniere en buigsame liggaamsmeganismes

Uitgebrei

Buigsame skakels het beduidende aandag gekry in presisie-toestelle as gevolg van hul vermoë om beweging of energie oor te dra deur elastiese vervormig in plaas van rigiede komponente. In vergelyking met tradisionele bewegingsskarniere, bied buigsame skarniere voordele soos hoë bewegingsoplossing, geen wrywing, geen smeer en 'n eenvoudige vervaardigingsproses. Dit is wyd gebruik in verskillende presisie-toestelle, insluitend objektiewe lense van die projeksie-litografie, silikonplankwerkbanke, elektroniese skande-mikroskope, optiese ruimte-optrede in die ruimte, en presisie en ultra-presisieverwerking. Die sleutelparameters van meganismes wat voldoen, soos buigsame skarniere, beïnvloed die dinamiese eienskappe en die posisionerings akkuraatheid van die einde direk. Daarom is uitgebreide navorsing gedoen om die buigsaamheid van buigsame skarniere te verstaan. Hierdie artikel is daarop gemik om die buigsaamheidsmatriks van reguit balk afgeronde buighinsels te bestudeer, die parameters daarvan te ontleed en 'n teoretiese basis te bied vir die ontwerp en optimalisering daarvan.

Buigsaamheid Matriks van Reguit Baam Ronded Flexure hins:

Die reguit balk afgeronde buigskarnier bestaan ​​uit 'n reguit balkplaatstruktuur met afgeronde hoeke aan die skarnier se ente om streskonsentrasie te vermy. Die belangrikste meetkundige parameters sluit in skarnierhoogte (H), skarnierlengte (L), skarnierdikte (T) en skarnierfiletradius (R). Om die vervorming van die hink in die vliegtuig te ontleed, 'n analitiese berekeningsmetode gebaseer op die cantilever-straal-teorie word afgelei. Hierdie metode vestig 'n analitiese model met geslote lus vir die buigsaamheidsmatriks in die vlak van die buigsame skarnier. Daarbenewens word 'n vereenvoudigde berekeningsformule vir die buigsaamheidsmatriks voorsien wanneer die verhouding van die skarnierhoekstraal tot dikte (r/t) gegee word.

Verifisering:

Om die afgeleide analitiese formule te valideer, word 'n eindige elementmodel van die reguit balk -afgeronde buigskarnier met behulp van UGNX Nastran -sagteware gevestig. Die simulasieresultate van die eindige elementmodel word vergelyk met die analitiese waardes van die buigsaamheidsmatriksparameters. Die relatiewe fout tussen die twee word geanaliseer vir verskillende variasies in die strukturele parameters van die skarnier, soos die verhouding van skarnierlengte tot dikte (L/T) en die verhouding van die skarnierhoekradius tot dikte (r/t).

Resultate:

Die ontleding toon dat die relatiewe fout tussen die analitiese en gesimuleerde waardes van die buigsaamheidsmatriks binne 5,5%vir L/T -verhoudings groter as of gelyk aan 4 is. Vir L/T -verhoudings minder as 4 is die relatiewe fout egter relatief groot as gevolg van die onvermoë om die cantilever -balk in 'n skraal balk te vereenvoudig. Dit dui daarop dat die analitiese model van geslote lus meer geskik is vir groot L/T-gevalle.

Wat die verhouding r/t betref, toon die ontleding dat wanneer 0,1 ≤ r/t ≤ 0,5 die relatiewe fout tussen die analitiese en gesimuleerde waardes binne 9%beheer kan word. Boonop, wanneer 0,2 ≤ r/t ≤ 0,3, kan die relatiewe fout binne 6,5%beheer word. Hierdie bevindings demonstreer die akkuraatheid en toepaslikheid van die geslote lus-analitiese model vir die buigsaamheidsmatriks.

Die analitiese model wat in hierdie studie ontwikkel is, is 'n teoretiese basis vir die ontwerp en optimalisering van reguitbalk-afgeronde buigskarniere. Die ontleding het getoon dat die model die buigsaamheidsmatriksparameters akkuraat kan voorspel wanneer variasies in skarnierlengte, dikte en hoekradius oorweeg word. Hierdie bevindings sal bydra tot die bevordering van meganismes wat voldoen en hul toepassings in presisie -toestelle.