Jäykkyysanalyysi ja tasomaisen joustavan saranan ohjausmekanism_hinge Knowledge_ta

Joustava sarana on mekaaninen mekanismi, joka käyttää materiaalien palautuvaa joustavaa muodonmuutosta liikkeen ja energian siirtämiseksi. Se löytää sovelluksia eri aloilta, kuten ilmailu-, valmistus-, optiikasta ja bioinsinööristä. Viime vuosina joustavia saranoja on käytetty yhä enemmän tekniikan tekniikan aloilla, kuten mikroasennukset, mittaus, optiset alustot, mikrohauntumismekanismit ja laajamittaiset antennitilan käyttöönottomekanismit.

Joustavan saranan keskeinen etu on sen integroitu muotoilu, joka mahdollistaa liikkeen ja energiansiirron ilman mitään takaiskua, kitkaa, rakoa, melua, kulumista ja suurella liikkeen herkkyydellä. Yksi erityinen joustava saranaa on tasomainen joustava sarana, joka on tyypillisesti valmistettu tavallisilla lehden jousilla. Tasomaisen joustava sarana tarjoaa yksinkertaisen rakenteen kokoonpanon ja alhaiset käsittelykustannukset, mikä tekee siitä erityisen sopivan tarkkuusmekaaniseen suunnitteluun.

Joustavien saranan ohjausmekanismien, nimittäin tyyppi I, tyypin II, tyypin III ja tyypin IV, on neljä yleistä rakenteellista muotoa. Näitä mekanismeja käytetään usein tarkkaan ohjaukseen eri sovelluksissa. Niiden joukossa tyyppi I on puoliksi suora pyöreä joustava sarano-ohjausmekanismi, joka tunnetaan kompaktista rakenteestaan ​​ja stabiilisuudestaan. Se voi kuitenkin olla alttiita väsymykselle. Tyyppi II on rinnakkainen Reed -opasmekanismi, jolla on vahvistuslevy, joka tarjoaa enemmän osia, mutta jolla on vähentynyt väsymiskestävyys verrattuna tyyliin I. Tyyppi III on yksinkertaisempi rinnakkainen ruoko -ohjausmekanismi, mutta puuttuu yleinen vakaus. Tyyppi IV, tasomainen joustava saranan ohjausmekanismi, ylittää tyypin I heikkoudet ja on vakaampi kuin tyyppi III. Sillä on suuri potentiaali erilaisille sovelluksille.

Vaikka kolme ensimmäistä joustavia opasmekanismeja on käsitelty laajasti kirjallisuudessa, tasomaisen joustavaa sarano -ohjausmekanismia (tyyppi IV) ei käytetä yleisesti käytännössä, ja nykyisessä kirjallisuudessa puuttuu asiaankuuluva suunnitteluteoria. Tämän artikkelin tarkoituksena on kaventaa tämä rako tarjoamalla teoreettinen johdannainen tasomaisen joustavan saranan taivutusjäykkyydestä ja ohjaavan mekanismin jäykkyysanalyysikaavasta. Se sisältää myös kokeellisen testauksen analyyttisen kaavan tarkkuuden validoimiseksi.

Tasomaisen joustavan saranan taivutusjäykkyys johdetaan materiaalimekaniikan taivutusmomenttin yhtälön perusteella. Tasomaisen saranan osan rakenne analysoidaan käytetyn ruostumattoman teräksen levyn mitat ja ominaisuudet ottaen huomioon. Johdettu analyyttinen kaava tarjoaa teoreettisen perustan saranan jäykkyyden ymmärtämiselle.

Analyyttisen kaavan varmistamiseksi suunniteltu ja jalostetaan joukko rinnakkaisogrammi -ohjausmekanismeja, joissa käytetään tasomaisia ​​joustavia saranoja. Kokeellinen testaus suoritetaan jousenjännitys- ja puristusvälineellä mekanismin voimansiirto-suhteen mittaamiseksi. Testituloksia verrataan analyyttisen kaavan laskelmiin, ja löydetään hyvä sopimus, vaikkakin pienellä suhteellisella virheellä 4,7%. Ero johtuu siitä, että analyyttinen kaava tarkastelee vain saranaosan muodonmuutoksia eikä koko ruoko.

Tasomaisen joustavan saranan ohjausmekanismin käytännöllinen soveltaminen osoitetaan suunnittelemalla yhden ulottuvuuden mittauspään anti-törmäyksen vastaista laitetta CNC-vaihteiden mittauskeskukseen. Tämä laite yhdistää yhden ulottuvuuden TESA-koettimen, tasomaisen joustavan opasmekanismin ja sijaintianturin koettimen turvallisuussuojan varmistamiseksi.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tämä tutkimus tarjoaa teoreettisen johdannaisen ja kokeellisen validoinnin tasomaisen joustavan saranan ohjausmekanismin jäykkyydestä. Analyyttinen kaava osoittaa hyvää tarkkuutta, vaikkakin pienellä eroavuudella kaavassa tehdyistä yksinkertaistuksista. Tulevan tutkimuksen tulisi harkita koko ruoko- ja muiden vaikuttavien tekijöiden muodonmuutoksia saranan jäykkyyden laskentatarkkuuden parantamiseksi. Tasomaisen joustavan saranan ohjausmekanismin käytännön soveltaminen osoittaa sen potentiaalin erilaisiin tekniikan sovelluksiin.