Kinemata Modelo kaj Rendimento -Esploro de Nulo -Rigideco Kruco Reed Fleksebla Hinge_hinge Scio

La fleksebla mekanismo estas noviga koncepto en la kampo de mekaniko, ĉar ĝi uzas la elastan deformadon de materialoj por transdoni movadon, forton aŭ energion. Ĉi tiu mekanismo akiris popularecon en diversaj industrioj, inkluzive de preciza poziciigado, MEMS -prilaborado kaj aerspaco, pro ĝiaj multnombraj avantaĝoj kiel nula frikcio, kudrita operacio, facila bontenado, alta rezolucio kaj integraj pretigaj kapabloj.

Tamen la tradiciaj rigidaj mekanismoj ankoraŭ regas la merkaton pro iuj limigoj de la fleksebla mekanismo. Unu el ĉi tiuj limigoj estas la pozitiva rigideco okazanta en la funkcia direkto dum la agado de la mekanismo. Ĉi tiu pozitiva rigideco postulas pli grandan veturan forton kaj striktajn postulojn sur la ŝoforo, kiu finfine reduktas la energian translokan efikecon. Ĉi tiuj mankoj malhelpis la pli larĝan aplikon de la fleksebla mekanismo.

Por venki la adversajn efikojn de pozitiva rigideco, multaj akademiuloj enkondukis la koncepton de nula rigideco en la flekseblan mekanismon. Per lerte uzante negativan rigidecon por kompensi pozitivan rigidecon, mekanismo kun nula rigideco povas esti atingita. Tia sistemo, ankaŭ konata kiel fleksebla statika ekvilibra mekanismo, povas atingi statikan ekvilibran staton en iu ajn punkto en la gamo de moviĝo. Ĉi tiu speco de mekanismo ofertas plurajn avantaĝojn, inkluzive de bonega forto -transdona agado, la kapablo funkcii kun pli malgrandaj veturantaj fortoj kaj alta energia transmisia efikeco. Sekve, la esplorado fokusas en la kampo de flekseblaj statikaj ekvilibraj mekanismoj ĉefe estis sur flekseblaj mikrampoj.

Inter la diversaj komponentoj de flekseblaj mekanismoj, flekseblaj ĉarniroj ricevis signifan atenton pro iliaj esceptaj trajtoj. La relativa vojaĝo de ĝeneraligitaj krucaj flekseblaj ĉarniroj estas relative mallonga, igante ilin tre valoraj por vasta gamo de aplikoj. Sekve, la fleksebla ĉarniro de nulo-rigideco bazita sur ĉi tiu dezajno fariĝis la preferata elekto por konstrui kompleksajn flekseblajn statikajn ekvilibrajn mekanismojn, farante sian esploradon tre signifa.

Por atingi nulajn rigidecajn trajtojn en flekseblaj ĉarniroj, necesas kompensi la torsan pozitivan rigidecon kun rotacia negativa rigideco. Tiurilate disvolviĝis rotacia negativa rigideca modelo. La modelo implikas uzi folian fonton kunmetitan de du interkovritaj kanoj, unu fiksita kaj la alia libera. Kiam la deformado de la malferma fino estas relative malgranda kompare kun la longo de la stango, la printempo montras bonan linearecon kaj povas esti analizita kiel nulo-longa fonto.

La analizo de la rotacia negativa rigideca modelo konsideras la torĉojn praktikitajn de la du fontoj sur specifa punkto en la sistemo. Surbaze de la triangula sino -leĝo, la torĉoj povas esti esprimitaj matematike. Kombinante ĉi tiujn tordojn, la totala tordmomanto praktikata sur la punkto povas esti determinita. Ĉi tiu analizo malkaŝas, ke kiam la angulo de rotacio estas malpli ol 90 gradoj, la fontoj praktikas paron en la sama direkto kiel la rotacia angulo, tiel kreante rotacian negativan rigidecon.

Por establi precizan nul-rigidecan flekseblan ĉarniran modelon, estas grave analizi la mekanikajn proprietojn de la ĝeneraligita transversa fleksebla ĉarniro. Ĉi tiu analizo konsideras diversajn faktorojn kiel la influo de radia forto kaj pura torsia ŝarĝo sur la tordita rigideco de la ĉarniro. Komprenante ĉi tiujn faktorojn, oni povas kalkuli la dimensian tordan rigidecon de la ĉarniroj. La koncepta modelo de la fleksebla ĉarniro de nulo-rigideco tiam povas esti akirita anstataŭigante la turniĝantan paron kaj ekvilibrajn fontojn en la rotacia negativa rigideca modelo. Ĉi tiu koncepta modelo estas simetria, ebligante la analizon de kontraŭhorloĝa rotacio de la movanta platformo.

Por kontroli la precizecon de la teoria modelo, finia elementa analizo per ANSYS -programaro estas farita. La analizo implikas simuli kaj analizi la moment-rotaciajn angulajn trajtojn de la fleksebla ĉarniro de nulo-rigideco. La rezultoj tiam estas komparataj al la teoriaj kalkuloj. La simulado estas farita sur ĉarniroj kun malsamaj parametroj, kaj la rigideco de la ekvilibra printempo estas iom post iom alĝustigita ĝis la rigideco de la ĉarniro reduktiĝas al nulo. Komparante la simuladajn rezultojn kaj teoriajn kalkulojn, estas konfirmite, ke la teoria modelo precize reprezentas la konduton de la fleksebla ĉarniro de nulo-rigideco.

Plue, la farebleco de uzado de foliaj fontoj kiel ekvilibraj fontoj en nulo-rigidecaj flekseblaj ĉarniroj estas esplorita. Fina elementa modelo estas establita por ĉi tiu celo, kaj la simuladaj rezultoj estas komparataj al tiuj akiritaj per la elemento Combine14. La rezultoj denove validigas la precizecon kaj fidindecon de la teoria modelo.

Konklude, la uzo de rotacia negativa rigideco por kompensi pozitivan rigidecon en flekseblaj ĉarniroj permesas la kreadon de nulo-rigidecaj flekseblaj ĉarniraj sistemoj. Ĉi tiuj sistemoj ofertas multajn avantaĝojn, inkluzive de reduktita veturanta tordmomanto, plibonigita forto -transdona agado kaj pliigita energia utiliga efikeco. Du malsamaj ekvilibraj metodoj, nome duoblaj ekvilibraj fontoj kaj ununuraj ekvilibraj fontoj, estas analizitaj, kaj iliaj statikaj ekvilibraj kondiĉoj estas determinitaj. La teoriaj rezultoj tiam estas kontrolitaj per finia elementa analizo. La studo konfirmas, ke la duobla ekvilibra printempa metodo taŭgas por scenaroj, kie la radia forto ne influas la rigidecon de la ĉarniro, dum la ununura ekvilibra printempa modelo havas pli larĝan gamon de aplikoj. Tamen, la aksa spaca kompakteco de ĉi -lasta modelo estas iom kompromitita, bezonante ampleksan konsideron dum struktura dezajno. Entute, la esplorado pri flekseblaj ĉarniroj kaj iliaj aplikoj havas gravan gravecon por progresigi la kampon de flekseblaj mekanismoj.