Navorsing oor teoretiese basis van ontwerpoptimalisering van buigsame skarniere en buigsame liggaamsmeganismes1

Samevatting: Hierdie navorsing fokus op die bestudering van die buigsaamheidsmatriks van reguit balk -afgeronde buighinsels. Die analitiese berekeningsmetode vir die vervorming van die skarnier in die vlak word afgelei op grond van die Cantilever-balkteorie. Die analitiese model vir geslote lus vir die buigsaamheidsmatriks word vasgestel, en 'n vereenvoudigde berekeningsformule vir die buigsaamheidsmatriks word voorsien wanneer die hoekradius en die skarnierdikte oorweeg word. Daarbenewens word 'n eindige elementmodel van die skarnier ontwikkel om die akkuraatheid van die analitiese model te verifieer. Die relatiewe fout tussen die analitiese en simulasiewaardes van die buigsaamheidsmatriksparameters word geanaliseer vir verskillende skarnierstruktuurparameters. Die resultate demonstreer dat die analitiese model akkuraat is, en dat die relatiewe foute binne aanvaarbare perke beheer kan word.

Buigsame skarniere word wyd gebruik in presisie -toestelle as gevolg van hul voordele van hoë bewegingsoplossing, geen wrywing en eenvoudige vervaardigingsproses nie. Hierdie skarniere vertrou op hul eie elastiese vervorming om beweging, krag of energie oor te dra of te omskep, wat die behoefte aan starre komponente uitskakel. Die belangrikste parameters van 'n buigsame skarnier beïnvloed die dinamiese eienskappe en die akkuraatheid van die eindposisionering. Vorige navorsing het op verskillende soorte buigsame skarniere gefokus, maar beperkte studies is uitgevoer op reguit balk -afgeronde buigskarniere. Hierdie artikel het ten doel om hierdie navorsingsgaping te vul deur die buigsaamheidsmatriks van sulke skarniere te bestudeer.

1. Buigsaamheidsmatriks van reguit balk afgeronde buigsame skarniere:

Die reguit balk afgeronde buigsame skarnier is 'n plaatstruktuur met afgeronde hoeke om streskonsentrasie te voorkom. Die meetkundige parameters van die skarnier bevat hoogte, lengte, dikte en filetradius. 'N Analitiese model van 'n geslote lus vir die buigsaamheidsmatriks van die skarnier word gevestig op grond van die afgeleide analitiese berekeningsmetode vir vervorming in die vlak. Die buigsaamheidsmatriksparameters word geanaliseer vir verskillende skarnierstruktuurparameters, en die relatiewe fout tussen die analitiese en simulasiewaardes word bereken.

2. Eindige elementverifiëring van die buigsaamheidsmatriks:

Om die akkuraatheid van die analitiese model te bevestig, word 'n eindige elementmodel van die skarnier geskep met behulp van UGNX Nastran -sagteware. Die simulasieresultate van die skarnier gelaai met eenheidskrag/oomblik word vergelyk met die analitiese waardes. Die relatiewe fout tussen die analitiese en simulasiewaardes van die buigsaamheidsmatriksparameters word geanaliseer vir verskillende verhoudings van skarnierlengte tot dikte (l/t) en hoekradius tot dikte (r/t).

2.1 Effek van L/T op buigsaamheidsmatriksparameters:

Die relatiewe fout tussen die analitiese en simulasiewaardes van die buigsaamheidsmatriksparameters is binne 5,5% wanneer die verhouding L/T groter is as of gelyk aan 4. Vir verhoudings minder as 4 neem die relatiewe fout aansienlik toe as gevolg van die beperkinge van die slanke balk -aanname. Daarom is die analitiese model met geslote lus geskik vir skarniere met groter L/T-verhoudings.

2.2 Effek van r/t op buigsaamheidsmatriksparameters:

Die relatiewe fout tussen die analitiese en simulasiewaardes van die buigsaamheidsmatriksparameters neem toe met die toename in die verhouding r/t. Vir verhoudings tussen 0,1 en 0,5 kan die relatiewe fout binne 9%beheer word. Vir verhoudings tussen 0,2 en 0,3 kan die relatiewe fout binne 6,5%beheer word.

2.3 Effek van r/t op vereenvoudigde buigsaamheidsmatriksparameters:

Vereenvoudigde analitiese formules vir die buigsaamheidsmatriksparameters word voorsien met inagneming van die verhouding r/t. Die relatiewe fout tussen die vereenvoudigde analitiese waardes en die simulasiewaardes neem toe met 'n toename in die verhouding r/t. Vir verhoudings tussen 0,3 en 0,2, kan die relatiewe fout onderskeidelik binne 9% en 7% beheer word.

Die ontwikkelde analitiese model van die geslote lus van die buigsaamheidsmatriks vir reguit balk afgeronde buigskarniere bied 'n teoretiese basis vir die ontwerp en optimalisering van buigsame skarniere en meganismes. Die akkuraatheid van die model word bevestig deur eindige elementsimulasies, en die relatiewe foute is binne aanvaarbare grense vir verskillende skarnierstruktuurparameters. Hierdie navorsing dra by tot die begrip en toepassing van reguit balk -afgeronde buighinsels in verskillende presisie -toestelle.