Malgutasunaren kalkulua eta errendimendua Alde bakarreko zirkulu zuzen-elipse hibrira1

Abstraktu:

Bisaintza malguak funtsezko eginkizuna du sistema mikro-elektromekanikoen eremuan (MEMS). Artikulu honek alde bakarreko bisagra-zirkulu zuzen-elipsezko hibridoa hibrideko hibridoa deitzen duen bisagra malgu mota berri bat aurkezten du. Bising honen malgutasuna Karl bigarren teorema erabiliz kalkulatzen da, eta emaitzak elementuen analisi finaren bidez balioztatzen dira. Bisagraren parametro estrukturalak bere malgutasunean duten eragina zehazteko aztertzen dira. Alde bakarreko eta alde bikoitzeko zirkulu zuzeneko eta biribileko biribilen hedapen malgu hibridoen artean ere konparatzea da, eta ondorioztatu da alde bakarreko bisagrak biraketa-ahalmena hobea eta karga-sentsibilitatea eskaintzen dituela. Oro har, alde bakarreko hibridoak hibrido malguak ingeniaritzan aplikazio trinko eta desplazamenduetarako irtenbide itxaropentsua eskaintzen du.

Teknologia mikro-elektromekanikoen, aeroespazialaren eta ingeniaritza biologikoaren, mekanismo zurrunak, ez dira nahikoa diseinu eta erabilera eskakizunak betetzeko. Mekanismo malguak, marruskadura mekanikoen eta hutsune mekanikoengatik, eta higidura handiko sentsibilitatearekin, trakzio garrantzitsuak lortu dituzte hainbat diziplinatan, besteak beste, makineria, robotika, ordenagailuetan, kontrol automatikoa eta doitasun neurketa. Mekanismo malguen funtsezko osagaia hinge malgua da, deformazio elastikoa eta auto-berreskurapen propietateak erabiltzen dituena, galdutako higidura eta marruskadura mekanikoa ezabatzeko, desplazamendu handiagoa lortzeko. Ardatz bakarreko bisagra malguak sailkapen-formen arabera sailka daitezke, esaterako, arkua, berun angelua, elipsea, parabola eta hiperbola motak. Horien artean, angelu zuzeneko eta berunentzako bisagrak oso erabiliak dira egitura sinpleengatik. Hala ere, espazio mugatuta dagoen kasu batzuetan, egitura trinkoen beharrak alde bakarreko bisagra malguak sortzea ekarri du, doitasun neurketa eta kokapenetan aplikazio zabalak aurkitu dituztenak. Bisarka malgu eta unilateralen abantailak eraikitzea, paper honek aldebakarreko hibrido malgu hibridoa proposatzen du, eta horrek ikuspegi malgua eskaintzen du hezin malguen aplikazioari egitura trinkoekin eta desplazamendu handiekin.

Malgutasuna Unilateral Circle-Circle-elipse hibridoaren bisagra malgu hibridoa:

Aldeza-zirkulu zuzen-elipsea hibridoen hibridoa hibrido malgua zirkulu zuzeneko bista eta bista eliptiko unilateral baten erdia da. Bere parametro geometrikoen artean, bisagra zabalera (b), gutxieneko lodiera (T), zirkulu zuzeneko erradioa (R), bisagra luzera (l), elipsearen (m) ardatz nagusia eta elipsearen ardatz erdi txikia (N) dira. Bisagraldi malguaren azterketa deformatutako habe txiki baten suposizioan oinarritzen da, eskuin eta momentuak eragindako deformazio finkoa eta okertuz. Karga axialaren eragina aintzat hartzen da, zizaila eta torsio efektuak ahazten diren bitartean. Kasetearen bigarren teorikoaren arabera, bisagaren deformazioaren arteko erlazioa 1. puntuan eta aplikatutako karga zehaztu daiteke. Malgutasuna kalkulatzeko formula harreman horretan eta bisagaren ataleko koordenatuetan oinarrituta dago. Kalkulu integralen bidez, aldebakarreko zirkulu zuzen-elipsezko bistaratze malgu hibridoa lor daiteke.

Adibidez kalkulatzeko eta elementu finituen egiaztapena:

Adibideen kalkulua egiten da eratorritako malgutasuna kalkulatzeko formula erabiliz elipsearen ardatz erdi-txikien (N) balio desberdinetarako. Emaitzak elementuaren azterketa finituarekin (FEA) emaitzak alderatzen dira formularen zehaztasuna egiaztatzeko. Bi emaitza multzoen arteko errorea% 8 baino txikiagoa da, malgutasun kalkuluaren formularen baliozkotasuna berretsiz.

Errendimendu-zirkulu zuzen-borobilaren errendimenduaren azterketa:

Bisagaren malgutasunak bere parametro material eta egituren eraginez eragina du. Malgutasunaren kalkulua formulak agerian uzten du modulu elastikoa (E) bisagren zabalera (B) alderantziz proportzionala dela. Beste parametro batzuk, esaterako, Elipsearen (M) ardatz erdi-nagusiak, elipsearen (m) ardatz erdi-min txikienak, elipsearen (N), eta gutxieneko lodiera (T), malgutasunean ere eragina dute. Malgutasunaren kalkuluaren formularen azterketak erakusten du bere parametroak sentsibilitateak direla bisagraren gutxieneko lodieraren (t) aldaketekin.

Errendimenduaren konparazioa alderantzizko zirkulu zuzen-elipsea hibrido hibridoa:

Bisiga zuzeneko borondatezko aldebakarrena, hibrido malgu hibridoa, literaturan proposatutako bisagra malguki malguko biribildutako biribildutako biribildutako bueltan. Malgutasun-erlazioa errendimendu-indize gisa erabiltzen da, aldebiko malgutasunari malgutasun aldebikoaren erlazio gisa definituta. Emaitzek erakusten dute aldebakarreko hibrido-hibridoa hibrizio malguak biraketa-ahalmena eta karga-sentsibilitatea eskaintzen dituela aldebiko hibrido hibridoarekin alderatuta.

Bisagra malgu mota berri baten proposamena, aldebakarreko hibrido-hibridoak, egitura trinkoak eta desplazamendu handiak behar dituzten ingeniaritzako aplikazioetarako aukera berriak dakartza. Malgutasuna kalkulatzeko formula Karl bigarren teoremaren arabera eratorria da eta elementu finituen azterketaren bidez balioztatu da. Bisagraren parametro estrukturalak bere malgutasunean eragina du, eraginik esanguratsuena eragiten duen gutxieneko lodierarekin. Bisain malgu hibrido aldebiko hibridoak aldebiko hibridoaren bisagra baino hobeto funtzionatzen du biraketa-ahalmena eta karga-sentsibilitateari dagokionez. Orokorrean, Bisagraldi malguko aldebakarrek ingeniaritzako hainbat aplikazioetarako aukera itxaropentsuak eskaintzen dituzte.