Изчисляване на гъвкавост и анализ на ефективността на нов едностранно хибри с право-кръг-кръг

Резюме:

Гъвкавите панти придобиха значителна популярност в областта на микроелектромеханичните системи (MEMS). Този документ въвежда нов тип гъвкав панта, а именно едностранният хибриден гъвкав шарнир с право-кръг. Използвайки втората теорема на Карл, се предлага изчислителна формула за гъвкавостта на кръговите и елиптичните хибридни гъвкави панти. Получената формула е валидирана чрез анализ на крайни елементи и сравнителен анализ. Анализира се въздействието на всеки структурен параметър на едностранния хибриден гъвкав панта върху неговата гъвкавост. Освен това се прави сравнение с двустранния хибриден гъвкав шарнир с право-кръг-кръг, за да се демонстрира превъзходния капацитет на въртене и чувствителността към натоварване на едностранния дизайн. Предложението за едностранни хибридни гъвкави панти представя нов път за инженерни приложения, изискващи компактни структури и големи измествания.

Появата на микроелектромеханичната технология, аерокосмическото инженерство и биологичното инженерство подчерта ограниченията на традиционните твърди механизми в съответствие с изискванията за проектиране и използване. Гъвкавите механизми предлагат множество предимства като малък размер, липса на механично триене, без пропуски и чувствителност към висока движение. Това доведе до тяхното широко използване в различни дисциплини, включително машини, роботика, компютри, автоматично управление и прецизно измерване. Ключовият компонент на гъвкавите механизми е гъвкавата панта, която елиминира загубеното движение и механичното триене чрез еластична деформация и свойства за самоизпълнение, което позволява по-високи разделителни разделителни способности. Еднослените гъвкави панти се класифицират в различни форми, като дъга, ъгъл на олово, елипса, парабола и хипербола. Сред тях типовете от прав и оловен ъгъл са широко използвани поради техните прости структури. Въпреки това, в определени приложения, където пространството е ограничено, едностранни гъвкави панти се очертават като предпочитан избор, намирайки полезност при прецизно измерване и позициониране.

Методи:

Въз основа на гореспоменатите изследвания, това проучване предлага нов тип гъвкав панта, наречен едностранно хибриден гъвкав панта, който съчетава предимствата на хибридни и едностранни гъвкави панти. Формулата за изчисляване на гъвкавост за този панта се получава въз основа на втората теорема на Карл и неговата ефективност се проверява чрез анализ на крайни елементи. Проучването също така изследва влиянието на различни структурни параметри върху гъвкавостта на пантата.

Резултати и дискусия:

Формулата за изчисляване на гъвкавостта за едностранния хибриден хибриден панта с право-кръг на правото показва, че гъвкавостта зависи както от материал, така и от структурни параметри. Получената формула показва, че параметрите на гъвкавост са обратно пропорционални на ширината на пантата, докато параметри като радиус от прав кръг, полу-махов оста на елипса, ос на полу-минута и минимална дебелина също влияят на гъвкавостта. Чрез анализ се наблюдава, че гъвкавостта намалява с увеличаване на полу-минутната ос на елипсата, нараства с намаляване на минималната дебелина и се променя нелинейно с различна дебелина. Установено е, че влиянието на минималната дебелина върху гъвкавостта е по -значително в сравнение с други параметри.

Сравнение е направено между едностранния хибриден гъвкав шарнир с право-кръг и двустранния хибриден шарнир с право-кръг, предложен в предишната литература. Гъвкавостта се идентифицира като най -жизненоважната характеристика на гъвкавите панти и се въвежда относително коефициент на гъвкавост, обозначен като Cday, се въвежда, за да се сравнят двата дизайна на пантата. Анализът разкрива, че едностранният хибриден гъвкав панта показва по -голям капацитет на въртене и чувствителност към натоварване в сравнение с двустранния дизайн. Гъвкавостта на едностранния хибриден гъвкав панта е приблизително 1,37 пъти по -висока от тази на двустранния дизайн.

Това проучване представя изчерпателен анализ на едностранната хибридна гъвкава панта, иновативен гъвкав дизайн на шарнира, който предлага компактни структури и големи измествания. Формулата за изчисляване на получената гъвкавост е валидирана чрез анализ на крайни елементи, като демонстрира грешка в рамките на 8%. Анализира се влиянието на структурните параметри върху гъвкавостта, с минималната дебелина на пантата, идентифицирана като най -влиятелния параметър. Освен това, сравнението с двустранния хибриден гъвкав шарнир подчертава превъзходната ефективност на едностранния дизайн по отношение на капацитета на въртене и чувствителността към натоварване. Предложеният едностранна хибридна гъвкава панта отваря нови възможности за инженерно приложение на гъвкави панти в различни индустрии.