Istraživanje teorijske osnove dizajnerskih optimizacije fleksibilnih šarki i fleksibilnih tjelesnih mehanizama

Proširen

Fleksibilne šarke stekli su značajnu pažnju u preciznim uređajima zbog svoje sposobnosti prenošenja kretanja ili energije kroz elastičnu deformaciju umjesto krutih komponenti. U usporedbi s tradicionalnim šarkama za pokretanje, fleksibilni šarke nude prednosti kao što su visoka rezolucija o pokretu, bez trenja, nema podmazivanja i jednostavan proces proizvodnje. Oni su široko korišteni u raznim preciznim uređajima, uključujući projekcijsko litografiju objektivne leće, silikonske vaferne radne mreže, elektronski mikroskopi skeniranja, prostorni optički daljinski senzori i preciznost i ultra preciznu obradu. Ključni parametri usklađenih mehanizama, poput fleksibilnih šarki, direktno utječu na dinamičke karakteristike i tačnost pozicioniranja kraja. Stoga su provedene opsežne istraživanje kako bi se shvatila fleksibilnost fleksibilnih šarki. Ovaj rad ima za cilj da prouči matricu fleksibilnosti ravne grede zaobljene sa fleksure, analizira svoje parametre i pružaju teorijsku osnovu za njihov dizajn i optimizaciju.

Fleksibilnost matrica ravne grede zaobljene šarke za fleksure:

Srednja fleksibilnog fleksure sa sastoji se od ravne grede sastoji se od izravne strukture snopa sa zaobljenim uglovima na šarkama kako bi se izbjegla koncentracija stres. Glavni geometrijski parametri uključuju visinu šarke (H), dužinu šarke (l), zglobnu debljinu (T) i polumjer file za šarku (R). Da bi se analizirala deformacija šarke u analitičkim izračunom na osnovu teorije bez grede. Ova metoda uspostavlja analitički model zatvorenog petlje za matricu fleksibilnosti u avionu fleksibilnog šarke. Pored toga, pojednostavljena formula izračuna za matricu fleksibilnosti pruža se kada se daje omjer kuglica za debljinu zgloba do debljine (R / T).

Verifikacija konačnih elemenata:

Da bi se potvrdila izvedena analitička formula, model konačnih elemenata u obliku zglobnog šarke za fleksibilnu gredu je uspostavljanje pomoću softvera UGNX Nastrca. Rezultati simulacije modela konačnih elemenata uspoređuju se s analitičkim vrijednostima parametara matričnih fleksibilnosti. Relativna greška između dva analizirana je za različite varijacije u šarkim strukturnim parametrima, poput omjera dužine šarke do debljine (L / T) i omjer šarke kutnog polumjera do debljine (R / T).

Rezultati:

Analiza pokazuje da se za l / t omjere veći ili jednak 4, relativna greška između analitičkih i simuliranih vrijednosti matrice fleksibilnosti nalazi se u krugu od 5,5%. Međutim, za L / T omjere manji od 4, relativna greška je relativno velika zbog nemogućnosti pojednostavljenja konzolnog greda u vitki snop. To ukazuje da je analitički model zatvorenog petlje pogodniji za velike L / T slučajeve.

Što se tiče omjera R / T, analiza otkriva da se kada 0,1 ≤ R / T ≤ 0.5, relativna greška između analitičkih i simuliranih vrijednosti može kontrolirati u roku od 9%. Uz to, kada je 0,2 ≤ R / T ≤ 0,3, relativna greška može se kontrolirati u roku od 6,5%. Ovi nalazi pokazuju tačnost i primjenjivost analitičkog modela zatvorenog petlje za matricu fleksibilnosti.

Analitički model zatvorenog petlje razvijen u ovoj studiji pruža teorijsku osnovu za dizajn i optimizaciju ravne grede zaobljenih šarki. Analiza je pokazala da model može precizno predvidjeti parametre matrične fleksibilnosti prilikom razmatranja varijacija dužine šarke, debljine i kutnog radijusa. Ovi će nalazi doprinijeti unapređenju u skladu mehanizmi i njihovih aplikacija u preciznim uređajima.