Stiffica analizo kaj eksperimenta testo de ebena fleksebla ĉarnira gvida mekanismo_hinge scio_ta

Fleksebla ĉarniro estas mekanika mekanismo, kiu uzas reverteblan elastan deformadon de materialoj por transdoni movadon kaj energion. Ĝi trovas aplikojn en diversaj kampoj kiel aerspaco, fabrikado, optiko kaj bioinĝenierado. En la lastaj jaroj, kreskanta uzo de flekseblaj ĉarniroj en inĝenieristikaj teknologiaj kampoj kiel mikro-poziciigado, mezurado, optikaj platformoj, mikro-alĝustigaj mekanismoj kaj grandskalaj antenaj spacaj mekanismoj.

La kerna avantaĝo de fleksebla ĉarniro estas ĝia integra dezajno, kiu ebligas moviĝon kaj energian transdonon sen ia reago, frotado, breĉo, bruo, eluziĝo kaj kun alta movada sentiveco. Unu specifa speco de fleksebla ĉarniro estas la ebena fleksebla ĉarniro, kiu estas tipe farita per ordinaraj foliaj fontoj. La ebena fleksebla ĉarniro ofertas simplan strukturon kaj malaltan pretigan koston, igante ĝin speciale taŭga por preciza mekanika dezajno.

Estas kvar oftaj strukturaj formoj de flekseblaj ĉarniraj gvidaj mekanismoj, nome Tipo I, Tipo II, Tipo III kaj Tipo IV. Ĉi tiuj mekanismoj ofte estas uzataj por altpreciza gvido en diversaj aplikoj. Inter ili, tipo I estas duon-rekta cirkla fleksebla ĉarnira gvida mekanismo konata pro ĝia kompakta strukturo kaj stabileco. Tamen ĝi povas esti inklina al laceco. Tipo II estas paralela reaktila gvidmekanismo kun plifortiga plato, kiu ofertas pli da partoj sed reduktis lacecan reziston kompare al tipo I. Tipo III estas pli simpla paralela rea ​​gvidilo -mekanismo sed malhavas ĝeneralan stabilecon. Tipo IV, la ebena fleksebla ĉarnira gvidmekanismo, venkas la malfortojn de tipo I kaj estas pli stabila ol tipo III. Ĝi havas grandan potencialon por diversaj aplikoj.

Dum la unuaj tri specoj de flekseblaj gvidaj mekanismoj estis vaste diskutitaj en la literaturo, la ebena fleksebla ĉarnira gvidmekanismo (tipo IV) ne estas ofte uzata en la praktiko, kaj mankas grava dezajnoteorio en aktuala literaturo. Ĉi tiu papero celas pontigi tiun interspacon provizante teorian derivadon de la fleksa rigideco de la ebena fleksebla ĉarniro kaj la rigideca analizo de la gvida mekanismo. Ĝi ankaŭ inkluzivas eksperimentan testadon por validigi la precizecon de la analiza formulo.

La fleksa rigideco de la ebena fleksebla ĉarniro estas derivita surbaze de la fleksa momenta ekvacio de materiala mekaniko. La strukturo de la ebena ĉarnira parto estas analizita, konsiderante la dimensiojn kaj proprietojn de la neoksidebla ŝtala plato uzata. La derivita analiza formulo provizas teorian bazon por kompreni la rigidecon de la ĉarniro.

Por kontroli la analizan formulon, aro de paralelogramaj gvidaj mekanismoj uzantaj ebenajn flekseblajn ĉarnirojn estas desegnita kaj prilaborita. Eksperimenta testado estas farata uzante printempan streĉiĝon kaj kunpreman instrumenton por mezuri la forton-movan rilaton de la mekanismo. La testrezultoj estas komparataj al la kalkuloj de la analiza formulo, kaj bona interkonsento estas trovita, kvankam kun malgranda relativa eraro de 4,7%. La diskreteco estas atribuita al la fakto, ke la analiza formulo nur konsideras la deformadon de la ĉarnira parto kaj ne la tutan red.

La praktika apliko de la ebena fleksebla ĉarnira gvidmekanismo estas montrita per la dezajno de unu-dimensia mezuranta kap-kontraŭ-kolizia aparato por CNC-ilaro mezuranta centron. Ĉi tiu aparato kombinas unu-dimensian TESA-sondon, ebenan flekseblan gvidan mekanismon kaj pozicion-sensilon por certigi la sekurecan protekton de la sondilo.

Konklude, ĉi tiu studo provizas teorian derivadon kaj eksperimentan validumadon de la rigideco de la ebena fleksebla ĉarnira gvida mekanismo. La analiza formulo montras bonan precizecon, kvankam kun etaj discrepancoj pro la simpligoj faritaj en la formulo. Estonta esplorado devas konsideri la deformadon de la tuta stango kaj aliajn influantajn faktorojn por plibonigi la kalkulan precizecon de la rigideco de la ĉarniro. La praktika apliko de la ebena fleksebla ĉarnira gvidmekanismo pruvas sian potencialon por diversaj inĝenieristikaj aplikoj.