حساب المرونة وتحليل الأداء ل hybri جديد من جانب واحد

خلاصة:

اكتسبت المفصلات المرنة شعبية كبيرة في مجال النظم الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS). تقدم هذه الورقة نوعًا جديدًا من المفصلات المرنة ، أي المفصلات المرنة الهجينة ذات الدائرة المستقيمة ذات الجوانب الواحدة. الاستفادة من نظرية كارل الثانية ، يتم اقتراح صيغة حسابية لمرونة مفصلات مرنة هجينة دائرية ومهجنة. يتم التحقق من صحة الصيغة المشتقة من خلال تحليل العناصر المحدودة والتحليل المقارن. يتم تحليل تأثير كل معلمة هيكلية للمفصلة المرنة الهجينة من جانب واحد على مرونتها. علاوة على ذلك ، يتم إجراء مقارنة مع مفصلات مرنة هجينة ذات دائرة مستقيمة على الوجهين لإظهار قدرة الدوران المتفوقة وحساسية الحمل للتصميم الأحادي. يقدم اقتراح المفصلات المرنة الهجينة من جانب واحد وسيلة جديدة للتطبيقات الهندسية التي تتطلب الهياكل المدمجة والتشريدات الكبيرة.

لقد أبرز ظهور التكنولوجيا الكهروميكانيكية الدقيقة وهندسة الفضاء والهندسة البيولوجية قيود الآليات الصارمة التقليدية في تلبية متطلبات التصميم والاستخدام. توفر الآليات المرنة العديد من المزايا مثل الحجم الصغير ، وغياب الاحتكاك الميكانيكي ، ولا فجوات ، وحساسية عالية للحركة. وقد أدى ذلك إلى استخدامها الواسع في مختلف التخصصات ، بما في ذلك الآلات والروبوتات وأجهزة الكمبيوتر والتحكم التلقائي وقياس الدقة. المكون الرئيسي للآليات المرنة هو المفصلات المرنة ، والتي تقضي على الحركة المفقودة والاحتكاك الميكانيكي من خلال تشوه مرن وخصائص استرداد الذات ، مما يتيح دقة إزاحة أعلى. يتم تصنيف المفصلات المرنة ذات المحور الواحد إلى أشكال مختلفة ، مثل ARC ، زاوية الرصاص ، القطع الناقص ، المكافئ ، والظهور. من بينها ، يتم استخدام أنواع الزاوية المستقيمة والرصاص على نطاق واسع بسبب هياكلها البسيطة. ومع ذلك ، في بعض التطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة ، ظهرت مفصلات مرنة أحادية الجانب كخيار مفضل ، إيجاد فائدة في قياس الدقة وتحديد المواقع.

طُرق:

بناءً على الأبحاث المذكورة أعلاه ، تقترح هذه الدراسة نوعًا جديدًا من المفصلات المرنة المسمى مفصلية مرنة هجينة من جانب واحد ، والتي تجمع بين مزايا المفصلات الهجينة والمرنة من جانب واحد. يتم اشتقاق صيغة حساب المرونة لهذا المفصل بناءً على نظرية كارل الثانية ، ويتم التحقق من أدائها من خلال تحليل العناصر المحدودة. تدرس الدراسة أيضًا تأثير المعلمات الهيكلية المختلفة على مرونة المفصلات.

النتائج والمناقشة:

تشير صيغة حساب المرونة للمرونة الواجهة الواجهة ذات المرونة المرنة من أحادي الجانب إلى أن المرونة تعتمد على كل من المعلمات المادية والهيكلية. توضح الصيغة المشتقة أن معلمات المرونة تتناسب عكسيا مع عرض المفصلات ، في حين أن المعلمات مثل دائرة نصف قطرها المستقيم ، ومحور القطع الناقص شبه المجر ، والمحور شبه المرئي ، والحد الأدنى من سماكة تؤثر أيضًا على المرونة. من خلال التحليل ، يلاحظ أن المرونة تتناقص مع زيادة في محور شبه القطع الناقص ، يزداد مع انخفاض في الحد الأدنى من سمك ، ويتغير بشكل غير خطي مع سماكة متفاوتة. تم العثور على تأثير الحد الأدنى سمك على المرونة ليكون أكثر أهمية مقارنة مع المعلمات الأخرى.

يتم إجراء مقارنة بين المفصلات المرنة الهجينة ذات الدائرة الواسعة من جانب واحد والمفصلات المرنة المرنة المرنة ذات الوجهين المستقيمة المقترحة في الأدبيات السابقة. يتم تحديد المرونة باعتبارها أهم خاصية من المفصلات المرنة ، ويتم تقديم نسبة المرونة النسبية ، التي يُشار إليها باسم CDAY ، لمقارنة التصميمات المفصلية. يكشف التحليل أن المفصلات المرنة الهجينة من جانب واحد تظهر قدرة دوران أكبر وحساسية الحمل مقارنة بالتصميم الثنائي. تزيد مرونة المفصلات المرنة الهجينة من جانب واحد حوالي 1.37 مرة من التصميم الثنائي.

تقدم هذه الدراسة تحليلًا شاملاً لمفصلات المرنة الهجينة من جانب واحد ، وهو تصميم مفصلات مرن مبتكر يوفر هياكل مضغوطة وعمليات تشريد كبيرة. يتم صحة صيغة حساب المرونة المشتقة من خلال تحليل العناصر المحدودة ، مما يدل على خطأ في غضون 8 ٪. يتم تحليل تأثير المعلمات الهيكلية على المرونة ، مع الحد الأدنى لسمك المفصلات التي تم تحديدها على أنها المعلمة الأكثر تأثيرًا. علاوة على ذلك ، تبرز المقارنة مع المفصلات المرنة الهجينة الثنائية الأداء المتفوق للتصميم الأحادي من حيث قدرة الدوران وحساسية الحمل. تفتح المفصلات المرنة الهجينة المقترحة من جانب واحد إمكانيات جديدة للتطبيق الهندسي للمفصلات المرنة في مختلف الصناعات.