Anàlisi de flexió, a la tracció i de rigidesa de compressió i aplicació de quatre frontisses flexibles compostes1

Resum: A partir del coneixement rellevant de la mecànica de material i el càlcul, es deriven les fórmules de càlcul de la rigidesa de la flexió, la tensió i la rigidesa de compressió de quatre frontisses flexibles compostes. Prenent la frontissa flexible de feix recta arrodonida com a exemple, la fórmula de càlcul de rigidesa derivada es verifica mitjançant el mètode de l'element finit. Es comparen i s’analitzen les propietats de rigidesa de les quatre frontisses flexibles compostes. Els resultats mostren que la frontissa composta de feix recta el·líptica té la rigidesa més petita de flexió i a la tracció. En l'estructura de l'articulació en forma de T flexible, l'articulació en forma de T flexible composta per una frontissa composta de feix recta el·líptica té la capacitat de compensació de deformació més forta.

Les frontisses flexibles s’utilitzen àmpliament en aplicacions que requereixen un desplaçament angular petit i rotació d’alta precisió, eliminant el viatge aeri i la fricció mecànica. A partir del tipus d’estructura, les frontisses flexibles es poden classificar en diferents tipus. La rigidesa és un important indicador de rendiment per a les frontisses flexibles, que reflecteix la seva capacitat per resistir les càrregues externes i la seva flexibilitat. Aquest estudi pretén derivar les fórmules de càlcul de rigidesa per a quatre frontisses flexibles compostes i comparar les seves propietats de rigidesa.

1. Establiment de la fórmula de càlcul de rigidesa:

1.1 Les fórmules de càlcul per a la rigidesa de flexió de les frontisses rectes arrodonides i les frontisses de feix recta el·líptica es deriven en funció de la mecànica de material i el càlcul.

1.2 Les fórmules de càlcul de rigidesa per a les frontisses compostes de feix recta parabòlica i hiperbòlica es deriven mitjançant el segon teorema de Karl.

2. Verificació de la fórmula de càlcul de rigidesa:

La fórmula de càlcul de rigidesa derivada de la frontissa flexible del feix recte arrodonit es verifica mitjançant el mètode de l'element finit. Es comparen els valors de flexió calculada i de rigidesa de tracció/compressió amb les solucions analítiques per determinar la precisió de la fórmula.

3. Anàlisi de la rigidesa de les quatre frontisses flexibles compostes:

Es comparen i s’analitzen les propietats de rigidesa de les quatre frontisses flexibles compostes. A partir de les fórmules de càlcul de rigidesa derivades, es calculen i es comparen els valors de flexió i rigidesa a la tracció per a cada frontissa.

4. Exemples d’aplicació:

Les quatre frontisses flexibles compostes s’apliquen a una estructura d’articulació en forma de T flexible. Les propietats de rigidesa de cada articulació en forma de T flexible s’analitzen mitjançant el mètode d’elements finits. Els resultats mostren que l’articulació flexible en forma de T composta per una frontissa composta de feix recta el·líptica té la capacitat de compensació de deformació més forta.

Les fórmules de càlcul de rigidesa derivades de les quatre frontisses flexibles compostes es verifiquen que són exactes. Es comparen i s’analitzen les propietats de rigidesa de les quatre frontisses, i es troba que l’articulació en forma de T flexible composta per una frontissa composta de feix recta el·líptica té la millor capacitat de moviment i sensibilitat de càrrega. Aquest estudi proporciona informació valuosa per al disseny i l'aplicació de frontisses flexibles compostes en diversos camps.