Steifigkeitsanalyse und experimenteller Test des planaren flexiblen Scharnierhandbuchs Mechanismus_hinge Knowledge_ta

Ein flexibles Scharnier ist ein mechanischer Mechanismus, der eine reversible elastische Verformung von Materialien zur Übertragung von Bewegung und Energie verwendet. Es findet Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Fertigung, Optik und Bioengineering. In den letzten Jahren wurde in den Bereichen Engineering-Technologie wie Mikropositionierung, Messung, optische Plattformen, Mikroanpassungsmechanismen und großflächige Antennen-Raumeinsatzmechanismen zunehmend flexible Anhängelungen verwendet.

Der Hauptvorteil eines flexiblen Scharniers ist sein integriertes Design, das Bewegungs- und Energieübertragung ohne Gegenreaktion, Reibung, Lücke, Rauschen, Verschleiß und mit hoher Bewegungsempfindlichkeit ermöglicht. Eine bestimmte Art von flexibles Scharnier ist das planare flexible Scharnier, das normalerweise mit gewöhnlichen Blattfedern hergestellt wird. Das planare flexible Scharnier bietet eine einfache Baugruppe und niedrige Verarbeitungskosten, wodurch es besonders für die mechanische Konstruktion von Präzision geeignet ist.

Es gibt vier häufige strukturelle Formen flexibler Scharnierführermechanismen, nämlich Typ I, Typ II, Typ III und Typ IV. Diese Mechanismen werden häufig für hochpräzise Anleitung in verschiedenen Anwendungen verwendet. Unter ihnen ist Typ I ein halb intrinierter kreisförmiger flexibler Scharnierführermechanismus, der für seine kompakte Struktur und Stabilität bekannt ist. Es kann jedoch anfällig für Müdigkeit sein. Typ II ist ein paralleler Reed -Führungsmechanismus mit einer Verstärkungsplatte, die mehr Teile bietet, aber im Vergleich zu Typ I. verringert ist, im Vergleich zu Typ I. Typ III ist ein einfacherer paralleler Reed -Führungsmechanismus, aber es fehlt die Gesamtstabilität. Typ IV, der planare flexible Scharnierführer -Mechanismus, überwindet die Schwächen des Typs I und ist stabiler als Typ III. Es hat ein großes Potenzial für verschiedene Anwendungen.

Während die ersten drei Arten flexibler Führungsmechanismen in der Literatur ausführlich diskutiert wurden, wird der planare flexible Scharnier -Leitmechanismus (Typ IV) in der Praxis nicht häufig verwendet, und in der aktuellen Literatur fehlt die relevante Designtheorie. Dieses Papier zielt darauf ab, diese Lücke zu überbrücken, indem die Biegesteifigkeit des planaren flexiblen Scharniers und die Formel zur Steifigkeitsanalyse des Leitmechanismus theoretisch abgeleitet werden. Es umfasst auch experimentelle Tests, um die Genauigkeit der Analyseformel zu validieren.

Die Biegesteifheit des planaren flexiblen Scharniers wird basierend auf der Biegemomentgleichung der Materialmechanik abgeleitet. Die Struktur des planaren Scharnierteils wird unter Berücksichtigung der Abmessungen und Eigenschaften der verwendeten Edelstahlplatte analysiert. Die abgeleitete analytische Formel bietet eine theoretische Grundlage für das Verständnis der Steifheit des Scharniers.

Um die analytische Formel zu überprüfen, wird eine Reihe von Parallelogramm -Führungsmechanismen, die planare flexible Scharniere verwenden, entworfen und verarbeitet. Experimentelle Tests werden unter Verwendung eines Federspannungs- und Komprimierungsinstruments durchgeführt, um die Verwirkung des Mechanismus zu messen. Die Testergebnisse werden mit den Berechnungen der Analytischen Formel verglichen, und es wird eine gute Übereinstimmung festgestellt, wenn auch mit einem kleinen relativen Fehler von 4,7%. Die Diskrepanz wird auf die Tatsache zurückgeführt, dass die analytische Formel nur die Verformung des Scharnierteils und nicht die gesamte Schilf betrachtet.

Die praktische Anwendung des mechanischen Mechanismus des planaren flexiblen Scharniers wird durch die Konstruktion eines eindimensionalen Mess-Kopf-Anti-Kollisions-Geräts für ein CNC-Zahnradmesszentrum demonstriert. Dieses Gerät kombiniert eine eindimensionale TESA-Sonde, einen planaren flexiblen Führungsmechanismus und einen Positionssensor, um den Sicherheitsschutz der Sonde zu gewährleisten.

Zusammenfassend liefert diese Studie eine theoretische Ableitung und experimentelle Validierung der Steifheit des planaren flexiblen Scharnierführermechanismus. Die analytische Formel zeigt eine gute Genauigkeit, wenn auch mit leichten Diskrepanzen aufgrund der in der Formel vorgenommenen Vereinfachungen. Zukünftige Forschungen sollten die Verformung des gesamten Schilf- und anderen Einflussfaktoren berücksichtigen, um die Berechnungsgenauigkeit der Steifheit des Scharniers zu verbessern. Die praktische Anwendung des Mechanismus für flexible Scharnierleitfaden des planarischen Scharniers zeigt das Potenzial für verschiedene technische Anwendungen.