Istraživanje teorijske osnove dizajnerskih optimizacije fleksibilnih šarki i fleksibilnih tjelesnih mehanizama1

Sažetak: Ovo istraživanje se fokusira na proučavanje matrice fleksibilnosti ravne grede zaobljenih šarki. Analitički način izračuna za deformaciju zgloba zrakoplova izvedena je na osnovu teorije Cantilever Beam-a. Uspostavljen je analitički model sa zatvorenim petlji za matricu fleksibilnosti, a pojednostavljena formula izračuna za matricu fleksibilnosti pruža se prilikom razmatranja ugaonog radijusa i debljine šarke. Uz to, model konačnih elemenata razvijen je za provjeru tačnosti analitičkog modela. Relativna greška između analitičkih i simulacijskih vrijednosti parametara matričnih fleksibilnosti analizira se za različite parametre strukture šarke. Rezultati pokazuju da je analitički model tačan, a relativne greške mogu se kontrolirati u prihvatljivim granicama.

Fleksibilne šarke široko se koriste u preciznim uređajima zbog prednosti visoke rezolucije o pokretu, bez trenja i jednostavnog proizvodnog procesa. Ove se šarke oslanjaju na vlastitu elastičnu deformaciju za prenošenje ili pretvaranje pokreta, sile ili energije, eliminirajući potrebu za krutim komponentama. Ključni parametri fleksibilnog šarke direktno utječu na njegove dinamičke karakteristike i preciznost za pozicioniranje završetka. Prethodna istraživanja fokusirana su na različite vrste fleksibilnih šarki, ali ograničene su studije s ravnom gredom zaobljene šarke za fleksure. Ovaj rad ima za cilj da ispuni ovaj istraživački jaz studiranjem matrice fleksibilnosti takvih šarki.

1. Fleksibilnost matrica ravne grede zaobljene fleksibilne šarke:

Ravni snop zaobljeni fleksibilni šarki je konstrukcija listova sa zaobljenim uglovima kako bi se izbjegla koncentracija stresa. Geometrijski parametri šarke uključuju visinu, dužinu, debljinu i polumjer fileta. Analitički model zatvorene petlje za fleksibilnost matrice šarke uspostavljen je na osnovu izvedenog načina analitičkog izračuna za deformaciju u ravnini. Parametri matričnih fleksibilnosti analiziraju se za različite parametre strukture šarke, a izračunava se relativna greška između analitičkih i simulacijskih vrijednosti.

2. Verifikacija konačnih elemenata matrice fleksibilnosti:

Da biste potvrdili tačnost analitičkog modela, model konačnih elemenata šarke kreira se pomoću UGNX Nastrca softvera. Rezultati simulacije šarke opterećenih jediničnim silom / trenutkom uspoređuju se s analitičkim vrijednostima. Relativna greška između analitičkih i simulacijskih vrijednosti parametara matrice fleksibilnosti analizira se za različite omjere dužine šarke do debljine (l / t) i kutnog polumjera do debljine (R / T).

2.1 Učinak L / T na parametre matrične fleksibilnosti:

Otkrivena je relativna greška između analitičkih i simulacijskih vrijednosti parametara matrice fleksibilnosti u krugu od 5,5% kada je omjer l / t veći ili jednak 4. Za omjere manje od 4, relativna greška značajno se povećava zbog ograničenja vitke pretpostavke snopa. Stoga je analitički model zatvorenog petlje pogodan za šarke sa većim L / T omjerima.

2.2 Učinak R / T na fleksibilno matrični parametri:

Relativna greška između analitičkih i simulacijskih vrijednosti parametara matrice fleksibilnosti povećava se s povećanjem omjera r / t. Za omjere između 0,1 i 0,5, relativna greška može se kontrolirati u roku od 9%. Za omjere između 0,2 i 0,3, relativna greška može se kontrolirati u roku od 6,5%.

2.3 Učinak R / T na pojednostavljene parametre matrične fleksibilnosti:

Pojednostavljene analitičke formule za parametre matrice fleksibilnosti pružaju se s obzirom na omjer R / T. Relativna greška između pojednostavljenih analitičkih vrijednosti i vrijednosti simulacije povećava se s povećanjem omjera R / T. Za omjere između 0,3 i 0,2, relativna greška može se kontrolirati u krugu od 9%, odnosno 7%.

Razvijeni analitički model fleksibilnosti za ravne grede zaobljene fleksibilne šarke pruža teorijsku bazu za dizajn i optimizaciju fleksibilnih šarki i mehanizama. Točnost modela potvrđena je simulacijama konačnih elemenata, a relativne greške su u prihvatljivim granicama za različite parametre strukture šarke. Ovo istraživanje doprinosi razumijevanju i primjeni ravne grede zaobljene sa fleksure u različitim preciznim uređajima.