Izračun fleksibilnosti i analiza performansi novog jednostranog ravnog kruga-elipse hibri

Sažetak:

Fleksibilne šarke stekli su značajnu popularnost u polju mikroelektromehaničkih sistema (MEMS). Ovaj rad uvodi roman tipa fleksibilnog šarke, naime jednostrana hibridna šarka za elipse ravno krug-krug. Ponovno iskorištavanje Karlove druge teoreme, predlaže se računska formula za fleksibilnost kružnih i eliptičnih hibridnih fleksibilnih šarki. Izvedena formula je potvrđena kroz analizu konačnih elemenata i komparativne analize. Analizira se utjecaj svakog strukturnog parametra jednostranog hibridnog fleksibilnog šarke na njegovu fleksibilnost. Nadalje, usporedba se vrši s dvostranim hibridnim šarkama za elipse s ravnom krugom-elipsom za demonstriranje vrhunskog kapaciteta za rotaciju i osjetljivost opterećenja jednostranog dizajna. Prijedlog jednostranih hibridnih fleksibilnih šarki predstavlja novu aveniju za inženjerske aplikacije koje zahtijevaju kompaktne strukture i velike pomake.

Pojava mikro-elektromehaničke tehnologije, zrakoplovnog inženjeringa i biološkog inženjerstva istaknuli su ograničenja tradicionalnih čvrstih mehanizama u ispunjavanju zahtjeva za dizajn i upotrebu. Fleksibilni mehanizmi nude brojne prednosti kao što su male veličine, odsustvo mehaničkih trenja, nema nedostataka i visoke osjetljivosti na pokretu. To je dovelo do svoje opsežne upotrebe u različitim disciplinama, uključujući strojeve, robotiku, računare, automatsko upravljanje i precizno mjerenje. Ključna komponenta fleksibilnih mehanizama je fleksibilna šarka koja eliminira izgubljenu kretanju i mehaničko trenje kroz elastičnu deformaciju i svojstva samopozore, koja omogućava veće rezolucije pomicanja. Jednoose fleksibilne šarke klasificiraju se u razne oblike, poput luka, vodećeg kuta, elipse, parabole i hiperbole. Među njima su ravni i vodeći kutni tipovi široko zaposleni zbog njihovih jednostavnih struktura. Međutim, u određenim aplikacijama u kojima je prostor ograničen, pojedinačna fleksibilna šarka pojavila su se kao preferirani izbor, pronalaženje korisnosti u preciznom mjerenju i pozicioniranju.

Metode:

Izgradnja po navedenom istraživanju, ova studija predlaže novu vrstu fleksibilnog šarka nazvanog jednostranom hibridnom fleksibilnom šarku, koji kombinira prednosti hibridnih i jednostranih fleksibilnih šarki. Formula za izračun fleksibilnosti za ovaj šarki izvedena je na osnovu Karlove druge teoreme, a njezina je performanse provjerene kroz analizu konačnih elemenata. Studija također ispituje utjecaj različitih strukturnih parametara na fleksibilnost šarke.

Rezultati i diskusija:

Formula za izračun fleksibilnosti za jednostranu ravnu krug-elipse hibridnu fleksibilnu šarku označava da je fleksibilnost ovisi o materijalnim i strukturnim parametrima. Izvedena formula pokazuje da su parametri fleksibilnosti obrnuto proporcionalni širini šarke, dok su parametri poput radijusa ravnog kruga, polu-glavna osovina, polu-manja debljina i minimalna debljina utječu i na fleksibilnost. Kroz analizu se primjećuje da se fleksibilnost smanjuje s povećanjem polu-manjim osi elipse, povećava se s smanjenjem minimalne debljine i promjene ne-linearno s različitim debljinama. Nađeno je da utjecaj minimalne debljine na fleksibilnost bude značajniji u odnosu na ostale parametre.

Usporedba je izvučena između jednostranog ravnog krug-elipse hibridne fleksibilne šarke i dvostrane ravne krug-elipse hibridne fleksibilne šarke predložene u prethodnoj literaturi. Fleksibilnost se identificira kao najbitnija karakteristika fleksibilnih šarki, a uvodi se relativni omjer fleksibilnosti, koji se označava kao Cday, uvodi se za usporedbu dva dizajna šarke. Analiza otkriva da je jednostrani hibridni fleksibilan šarki pokazuje veću kapacitet rotacije i osjetljivost opterećenja u odnosu na bilateralni dizajn. Fleksibilnost jednostranog hibridnog fleksibilnog šarke je približno 1,37 puta veća od bilateralnog dizajna.

Ova studija predstavlja sveobuhvatnu analizu jednostranog hibridnog fleksibilnog šarka, inovativnog fleksibilnog dizajna šarke koji nudi kompaktne strukture i velike pomake. Izvedena formula izračuna fleksibilnosti potvrđena je analizom konačnih elemenata, demonstrirajući grešku u roku od 8%. Analizira se utjecaj strukturnih parametara na fleksibilnost, a minimalna debljina zgloba identificiranog kao najuticajniji parametar. Nadalje, usporedba s bilateralnim hibridnim fleksibilnim šarkama ističe vrhunske performanse jednostranog dizajna u pogledu kapaciteta rotacije i osjetljivosti opterećenja. Predloženi jednostrani hibridni fleksibilni šarki otvara nove mogućnosti za inženjersku primjenu fleksibilnih šarki u raznim industrijama.