Fleksebla Kalkulo kaj Rendimento-Analizo de Nova Unudirekta Rekta-Cirkla-Ellipsa Hibri

Abstrakta:

Flekseblaj ĉarniroj akiris signifan popularecon en la kampo de mikro-elektromekanikaj sistemoj (MEMS). Ĉi tiu papero enkondukas novan tipon de fleksebla ĉarniro, nome la unuflanka rekta cirkla-elipsa hibrida fleksebla ĉarniro. Utiligante la duan teoremon de Karl, komputila formulo por la fleksebleco de cirkla kaj elipsa hibrida fleksebla ĉarniroj estas proponita. La derivita formulo estas validigita per finia elementa analizo kaj kompara analizo. La efiko de ĉiu struktura parametro de la unuflanka hibrida fleksebla ĉarniro sur ĝia fleksebleco estas analizita. Plue, komparo estas farita kun la duflanka rekta cirkla-elipsa hibrida fleksebla ĉarniro por pruvi la superan rotacian kapaciton kaj ŝarĝan sentivecon de la unuflanka dezajno. La propono de unuflankaj hibridaj flekseblaj ĉarniroj prezentas novan avenuon por inĝenieristikaj aplikoj postulantaj kompaktajn strukturojn kaj grandajn movojn.

La apero de mikro-elektromekanika teknologio, aerspaca inĝenierado kaj biologia inĝenierado emfazis la limojn de tradiciaj rigidaj mekanismoj en plenumado de projektado kaj uzado. Flekseblaj mekanismoj ofertas multajn avantaĝojn kiel malgranda grandeco, foresto de mekanika frikcio, neniuj mankoj kaj alta movada sentiveco. Ĉi tio kaŭzis ilian vastan uzon en diversaj disciplinoj, inkluzive de maŝinaro, robotiko, komputiloj, aŭtomata kontrolo kaj preciza mezurado. La ŝlosila komponento de flekseblaj mekanismoj estas la fleksebla ĉarniro, kiu forigas perditan movadon kaj mekanikan frotadon per elasta deformado kaj memrekonaj proprietoj, ebligante pli altajn movajn rezoluciojn. Unu-aksaj flekseblaj ĉarniroj estas klasifikitaj en diversajn formojn, kiel arko, plumba angulo, elipso, parabolo kaj hiperbolo. Inter ili, la rektaj kaj plumaj angulaj tipoj estas vaste uzataj pro iliaj simplaj strukturoj. Tamen, en iuj aplikoj, kie spaco estas limigita, unuflankaj flekseblaj ĉarniroj aperis kiel preferata elekto, trovante utilecon en preciza mezurado kaj poziciigado.

Metodoj:

Surbaze de la menciita esplorado, ĉi tiu studo proponas novan tipon de fleksebla ĉarniro nomata unuflanka hibrida fleksebla ĉarniro, kiu kombinas la avantaĝojn de hibridaj kaj unuflankaj flekseblaj ĉarniroj. La formulo de fleksebla kalkulo por ĉi tiu ĉarniro estas derivita surbaze de la dua teoremo de Karl, kaj ĝia agado estas kontrolita per finia elementa analizo. La studo ankaŭ ekzamenas la influon de diversaj strukturaj parametroj sur la fleksebleco de la ĉarniro.

Rezultoj kaj Diskuto:

La formulo de fleksebla kalkulado por la unuflanka rekta cirkla-elipsa hibrida fleksebla ĉarniro indikas, ke fleksebleco dependas de kaj materiaj kaj strukturaj parametroj. La derivita formulo pruvas, ke flekseblecaj parametroj estas inverse proporciaj al la larĝo de la ĉarniro, dum parametroj kiel rekta cirkla radio, elipsa semi-ĉefa akso, duonminora akso, kaj minimuma dikeco ankaŭ influas flekseblecon. Per analizo, oni observas, ke fleksebleco malpliiĝas kun pliigo de la duonminora akso de la elipso, pliiĝas kun malpliigo de la minimuma dikeco, kaj ŝanĝas ne-linie kun varia dikeco. La influo de minimuma dikeco sur fleksebleco estas pli signifa kompare kun aliaj parametroj.

Komparo estas tirita inter la unuflanka rekta-cirkla-elipsa hibrida fleksebla ĉarniro kaj la duflanka rekta cirkla-elipsa hibrida fleksebla ĉarniro proponita en antaŭa literaturo. Fleksebleco estas identigita kiel la plej esenca trajto de flekseblaj ĉarniroj, kaj relativa fleksebleco, nomata CDAY, estas enkondukita por kompari la du ĉarnirojn. La analizo malkaŝas, ke la unuflanka hibrida fleksebla ĉarniro montras pli grandan rotacian kapablon kaj ŝarĝan sentivecon kompare al la bilatera dezajno. La fleksebleco de la unuflanka hibrida fleksebla ĉarniro estas proksimume 1,37 fojojn pli alta ol tiu de la bilaterala dezajno.

Ĉi tiu studo prezentas kompletan analizon de la unuflanka hibrida fleksebla ĉarniro, noviga fleksebla ĉarnira dezajno, kiu ofertas kompaktajn strukturojn kaj grandajn movojn. La derivita fleksebla kalkula formulo estas validigita per finia elementa analizo, montrante eraron ene de 8%. La influo de strukturaj parametroj sur fleksebleco estas analizita, kun la minimuma dikeco de la ĉarniro identigita kiel la plej influa parametro. Plue, komparo kun la bilatera hibrida fleksebla ĉarniro emfazas la superan agadon de la unuflanka dezajno koncerne rotacian kapaciton kaj ŝarĝan sentivecon. La proponita unuflanka hibrida fleksebla ĉarniro malfermas novajn eblecojn por la inĝeniera apliko de flekseblaj ĉarniroj en diversaj industrioj.