Análisis de rigidez de flexión, tracción y compresión y aplicación de cuatro bisagras flexibles compuestas

Resumen: Este artículo proporciona un análisis de las propiedades de rigidez de cuatro bisagras flexibles compuestas. Comienza derivando las fórmulas de cálculo para doblar la rigidez, la tensión y la rigidez de la compresión de cuatro tipos diferentes de bisagras flexibles en función de la mecánica del material y el cálculo. Usando el método de elementos finitos, el autor verifica la corrección de la fórmula de cálculo de rigidez derivada para la bisagra flexible del haz recto redondeado.

Luego, el artículo compara y analiza las propiedades de rigidez de cuatro bisagras flexibles compuestas diferentes. Muestra que la bisagra compuesta de haz recto elíptico tiene la rigidez más pequeña de flexión y tracción.

A continuación, el autor analiza el rendimiento de rigidez de las juntas en forma de T flexibles utilizando el método de elementos finitos. Se encuentra que la capacidad de compensación de flexibilidad y deformación de la articulación flexible en forma de T compuesta de la bisagra compuesta de haz recto elíptico es la más fuerte.

Las bisagras flexibles se usan ampliamente en aplicaciones que requieren un pequeño desplazamiento angular y rotación de alta precisión. Eliminan los viajes aéreos y la fricción mecánica durante la transmisión. La rigidez es un indicador de rendimiento crucial de las bisagras flexibles, ya que refleja su capacidad para resistir las cargas externas y la flexibilidad de los pares cinemáticos.

El artículo señala que estudios anteriores han derivado fórmulas complejas para calcular la rigidez de las bisagras flexibles. En esta investigación, el autor utiliza las fórmulas básicas de la mecánica para derivar expresiones más concisas. Sin embargo, debido a las dimensiones geométricas de las bisagras flexibles reales que no cumplen completamente con los supuestos del análisis teórico, los métodos de elementos finitos a menudo se emplean para estudiar su rendimiento de rigidez.

Basado en la bisagra flexible de haz recto redondeado, el autor propone tres nuevas bisagras flexibles compuestas: compuesto elíptico de haz recto, compuesto de haz recto parabólico y bisagras compuestas de haz recto hiperbólico. Se derivan las fórmulas de cálculo de rigidez para estos cuatro tipos de bisagras flexibles, y sus propiedades de rigidez se comparan y analizan.

Para demostrar la aplicación de estos hallazgos, el artículo investiga las propiedades de rigidez de las juntas en forma de T flexibles utilizando las cuatro bisagras flexibles compuestas. Los resultados muestran que la junta flexible en forma de T compuesta de la bisagra compuesta de haz recto elíptico exhibe la capacidad de compensación de deformación más fuerte.

En conclusión, esta investigación proporciona información valiosa sobre las propiedades de rigidez de los diferentes tipos de bisagras flexibles compuestas. Los hallazgos pueden informar el diseño y la aplicación de bisagras flexibles en diversas industrias, particularmente en aplicaciones que requieren una rotación precisa y una fricción mínima.