Кінематычная мадэль і даследаванне выканання нулявой калянасці Крыжа Гнуткія веды Hinge_inge

Гнуткі механізм - гэта наватарская канцэпцыя ў галіне механікі, паколькі ён выкарыстоўвае эластычную дэфармацыю матэрыялаў для перадачы руху, сілы ці энергіі. Гэты механізм набыў папулярнасць у розных галінах прамысловасці, уключаючы дакладнае пазіцыянаванне, апрацоўку MEMS і аэракасмічную прастору, дзякуючы шматлікім перавагам, такіх як нулявое трэнне, бесперашкоднае кіраванне, лёгкае абслугоўванне, высокае дазвол і інтэграваныя магчымасці апрацоўкі.

Аднак традыцыйныя цвёрдыя механізмы па -ранейшаму дамінуюць на рынку з -за пэўных абмежаванняў гнуткага механізму. Адным з такіх абмежаванняў з'яўляецца станоўчая калянасць, якая ўзнікае ў функцыянальным кірунку падчас дзеяння механізму. Гэтая станоўчая калянасць патрабуе большай рухаючай сілы і строгіх патрабаванняў да кіроўцы, што ў канчатковым выніку зніжае эфектыўнасць перадачы энергіі. Гэтыя недахопы перашкаджалі больш шырокаму ўжыванню гнуткага механізму.

Каб пераадолець неспрыяльныя наступствы станоўчай калянасці, многія навукоўцы ўвялі ў гнуткі механізм канцэпцыі нулявой калянасці. Спрытна выкарыстоўваючы адмоўную калянасць для зрушэння станоўчай калянасці, можна дасягнуць механізму з нулявой калянасцю. Такая сістэма, таксама вядомая як гнуткі статычны механізм балансу, можа дасягнуць статычнага стану раўнавагі ў любы момант у дыяпазоне руху. Гэты тып механізму прапануе некалькі пераваг, уключаючы выдатную эфектыўнасць перадачы сілы, магчымасць працаваць з меншымі сіламі рухаючых і высокай эфектыўнасці перадачы энергіі. Такім чынам, асноўная ўвага ў галіне гнуткіх статычных механізмаў балансу ў асноўным знаходзілася на гнуткіх мікра-заціску.

Сярод розных кампанентаў гнуткіх механізмаў гнуткія завесы атрымалі значную ўвагу з -за іх выключных характарыстык. Адноснае падарожжа абагульненых гнуткай завесы крыжаванага рыду адносна кароткія, што робіць іх вельмі каштоўнымі для шырокага спектру прыкладанняў. Такім чынам, гнуткі шарнір з нулявым стылем, заснаваны на гэтай канструкцыі, стаў пераважным выбарам для пабудовы складаных гнуткіх механізмаў статычнага балансу, што робіць яго даследаванні вельмі значнымі.

Для дасягнення нулявых характарыстык калянасці ў гнуткіх завесах неабходна зрушыць кручэнне станоўчай калянасці з круцільнай адмоўнай калянасцю. У сувязі з гэтым была распрацавана вярчальная мадэль адмоўнай калянасці. Мадэль прадугледжвае выкарыстанне спружыны лісця, якая складаецца з двух перакрытых чаротаў, адзін замацаваны, а другі бясплатна. Калі дэфармацыя канца адкрыцця адносна невялікая ў параўнанні з даўжынёй трыснёга, спружына праяўляе добрую лінейнасць і можа быць прааналізавана як спружына нулявой даўжыні.

Аналіз мадэлі кручэння адмоўнай калянасці ўлічвае крутоўныя моманты, якія аказваюцца двума спружынамі на пэўнай кропцы ў сістэме. Зыходзячы з трохкутнага сінусоіднага заканадаўства, крутоўныя моманты могуць быць выражаны матэматычна. Спалучаючы гэтыя крутоўныя моманты, можна вызначыць агульны крутоўны момант, які ажыццяўляецца на кропцы. Гэты аналіз паказвае, што калі кут павароту перавышае 90 градусаў, спружыны аказваюць крутоўны момант у тым жа кірунку, што і кут павароту, што стварае тым самым круцільную адмоўную калянасць.

Каб усталяваць дакладную гнуткай мадэлі шарніра з нулявой стыкай, вельмі важна прааналізаваць механічныя ўласцівасці абагульненага гнуткага шарніра. У гэтым аналізе разглядаюцца розныя фактары, такія як уплыў прамянёвай сілы і чыстая кручэнне на нагрузку на кручэнне шарніра. Разумеючы гэтыя фактары, можна разлічыць бязмерную кручэнне завес. Канцэптуальная мадэль гнуткага шарніра з нулявой цвёрдасцю можа быць атрымана шляхам замены паваротнай пары і балансавых спружын у мадэлі кручэння адмоўнай калянасці. Гэтая канцэптуальная мадэль сіметрычная, што дазваляе аналізаваць кручэнне рухомых платформаў супраць гадзіннікавай стрэлкі.

Для праверкі дакладнасці тэарэтычнай мадэлі праводзіцца аналіз абмежаваных элементаў з выкарыстаннем праграмнага забеспячэння ANSYS. Аналіз прадугледжвае мадэляванне і аналіз характарыстык кута размову ў гнуткім шарнірным шарніры з нулявой стыпенасцю. Затым вынікі параўноўваюць з тэарэтычнымі разлікамі. Мадэляванне ажыццяўляецца на завесах з рознымі параметрамі, а калянасць спружыны балансу паступова рэгулюецца, пакуль калянасць шарніра не зменшыцца да нуля. Параўноўваючы вынікі мадэлявання і тэарэтычныя разлікі, пацвярджаецца, што тэарэтычная мадэль дакладна ўяўляе сабой паводзіны гнуткага шарніра нулявой стыпендыі.

Акрамя таго, вывучаецца мэтазгоднасць выкарыстання спружын Leaf у якасці балансавых спружын у гнуткіх завесах з нулявой стыпенасцю. Для гэтай мэты ўстаноўлена мадэль канчатковых элементаў, і вынікі мадэлявання параўноўваюцца з вынікамі, атрыманымі з выкарыстаннем элемента Combine14. Вынікі яшчэ раз правяраюць дакладнасць і надзейнасць тэарэтычнай мадэлі.

У заключэнне, выкарыстанне круцільнай адмоўнай калянасці для зрушэння станоўчай калянасці ў гнуткіх завесах дазваляе ствараць гнуткай сістэмы шарніра з нулявой стыпенасцю. Гэтыя сістэмы прапануюць шматлікія перавагі, у тым ліку зніжаны крутоўны момант, паляпшэнне эфектыўнасці перадачы сілы і павышэнне эфектыўнасці выкарыстання энергіі. Прааналізаваны два розныя метады балансу, а менавіта Springs Balance Springs і аднаразовыя спружыны, і іх статычныя ўмовы раўнавагі вызначаюцца. Затым тэарэтычныя вынікі правяраюцца з дапамогай аналізу абмежаваных элементаў. Даследаванне пацвярджае, што метад Spring Double Balance падыходзіць для сцэнарыяў, калі радыяльная сіла не ўплывае на калянасць шарніра, у той час як мадэль Single Balance Spring мае больш шырокі спектр прыкладанняў. Аднак восевая прасторавая кампактнасць апошняй мадэлі некалькі парушаецца, што патрабуе ўсебаковага разгляду падчас структурнай канструкцыі. У цэлым, даследаванне гнуткіх завес да нулявой стыхійнасці і іх прымянення мае істотнае значэнне ў прасоўванні сферы гнуткіх механізмаў.