Jäikuse analüüs ja tasapinnalise paindliku liigendijuhendi mehhanism_hinge teadmised_ta eksperimentaalne test

Paindlik liigend on mehaaniline mehhanism, mis kasutab liikumise ja energia edastamiseks materjalide pöörduvat elastset deformatsiooni. See leiab rakendusi erinevates valdkondades nagu lennundus, tootmine, optika ja bioinseneri. Viimastel aastatel on üha enam kasutatud paindlikke hingekese sellistes inseneritehnoloogia valdkondades nagu mikropositsioon, mõõtmine, optilised platvormid, mikro-kohanemismehhanismid ja suuremahulised antenniruumide juurutamise mehhanismid.

Paindliku liigendi peamine eelis on selle integreeritud disain, mis võimaldab liikumist ja energiat edastada ilma tagasilöögi, hõõrdumise, lõhe, müra, kulumise ja kõrge liikumistundlikkuseta. Üks konkreetset tüüpi painduvat liigendit on tasapinnaline painduv liigend, mida tavaliselt valmistatakse tavaliste lehevedrude abil. Tasapinnaline painduv liigend pakub lihtsat konstruktsiooni kokkupanekut ja madalaid töötlemiskulusid, muutes selle eriti sobivaks mehaaniliseks kujundamiseks.

Paindlike liigendijuhendimehhanismide, nimelt I tüüpi, II, III tüüpi ja IV tüüpi, on neli tavalist struktuurilist vormi. Neid mehhanisme kasutatakse sageli erinevates rakendustes ülitäpseks juhendamiseks. Nende hulgas on I tüüp pool sirge ümmargune painduv liigendijuhendi mehhanism, mis on tuntud selle kompaktse struktuuri ja stabiilsuse poolest. See võib siiski olla kalduvus väsimusele. II tüüp on paralleelne pilliroo juhendimehhanism, millel on tugevdusplaadiga, mis pakub rohkem osi, kuid millel on vähenenud väsimuskindlus võrreldes I tüübiga. III tüüp on lihtsam paralleelne pilliroo juhendimehhanism, kuid sellel puudub üldine stabiilsus. IV tüüp, tasapinnaline painduv liigendijuhendi mehhanism, ületab I tüüpi nõrkused ja on stabiilsem kui III tüüpi. Sellel on erinevate rakenduste jaoks suur potentsiaal.

Kui kirjanduses on laialdaselt arutatud kolme esimest paindlikku juhendimehhanismi, siis tasapinnalist painduvat liigendijuhendi mehhanismi (IV tüüpi) ei kasutata praktikas tavaliselt ja praeguses kirjanduses puudub asjakohane disainiteooria. Selle artikli eesmärk on selle lünga ületada, pakkudes tasapinnalise painduva liigendi paindejäikuse teoreetilist tuletamist ja juhtmehhanismi jäikuse analüüsi valemi. See hõlmab ka eksperimentaalset testimist analüütilise valemi täpsuse valideerimiseks.

Tasapinnalise painduva liigendi painde jäikus tuletatakse materiaalse mehaanika paindemomendi võrrandi põhjal. Analüüsitakse tasapinnalise liigendi osa struktuuri, võttes arvesse kasutatud roostevabast terasest plaadi mõõtmeid ja omadusi. Tuletatud analüütiline valem annab teoreetilise aluse liigendi jäikuse mõistmiseks.

Analüütilise valemi kontrollimiseks on kavandatud ja töödeldud parallelogrammide juhendi mehhanismid, mis kasutavad tasapinnalisi painduvaid hingekesi. Eksperimentaalne testimine viiakse läbi vedrupinge ja tihendusinstrumendi abil, et mõõta mehhanismi jõudude suhet. Testi tulemusi võrreldakse analüütilise valemi arvutustega ja leitakse hea kokkulepe, ehkki väikese suhtelise veaga 4,7%. Lahknevusega seostatakse asjaolu, et analüütiline valem kaalub ainult liigendiosa, mitte kogu pilliroo deformatsiooni.

Tasapinnalise painduva liigendijuhendi mehhanismi praktilist rakendamist demonstreeritakse CNC käigu mõõtmiskeskuse ühemõõtmelise mõõtmise peaga kokkupõrkevastase seadme kavandamisel. See seade ühendab ühemõõtmelise Tesa sondi, tasapinnalise painduva juhendimehhanismi ja positsioonianduri, et tagada sondi ohutuskaitse.

Kokkuvõtteks võib öelda, et see uuring annab tasapinnalise painduva liigendijuhendi mehhanismi jäikuse teoreetilise tuletamise ja eksperimentaalse valideerimise. Analüütiline valem näitab head täpsust, ehkki valemis tehtud lihtsustuste tõttu väikeste lahknevustega. Tulevased uuringud tuleks kaaluda kogu pilliroo deformatsiooni ja muid mõjutavaid tegureid liigendi jäikuse arvutus täpsuse parandamiseks. Tasapinnalise paindliku liigendijuhendi mehhanismi praktiline rakendamine näitab selle potentsiaali erinevate insenerirakenduste jaoks.