Múnla Kinematic agus Taighde Feidhmíochta ar Zero Stiffness Cross Reed Solúbtha Hinge_hinge Eolas

Is coincheap úrnua é an mheicníocht sholúbtha i réimse na meicnic, mar go n -úsáideann sé an dífhoirmiúchán leaisteach d'ábhair chun gluaisne, fórsa, nó fuinneamh a tharchur. Tá an -tóir ar an meicníocht seo i dtionscail éagsúla, lena n -áirítear suíomh beachtais, próiseáil MEMS, agus aeraspáis, mar gheall ar a chuid buntáistí iomadúla amhail cuimilt nialas, oibriú gan uaim, cothabháil éasca, ardtaifeach, agus cumais phróiseála chomhtháite.

Mar sin féin, tá na meicníochtaí dochta traidisiúnta fós i gceannas ar an margadh mar gheall ar theorainneacha áirithe ar an meicníocht sholúbtha. Ceann de na teorainneacha seo is ea an stiffness dearfach a tharlaíonn sa treo feidhmiúil le linn ghníomhaíocht na meicníochta. Éilíonn an stiffness dearfach seo fórsa tiomána níos mó agus riachtanais dhiana ar an tiománaí, rud a laghdaíonn an éifeachtúlacht aistrithe fuinnimh sa deireadh. Chuir na heasnaimh seo bac ar chur i bhfeidhm níos leithne na meicníochta solúbtha.

Chun na héifeachtaí díobhálacha a bhaineann le stiffness dearfach a shárú, tá go leor scoláirí tar éis coincheap na stiffness nialas a thabhairt isteach sa mheicníocht sholúbtha. Trí úsáid a bhaint as stiffness diúltach go cliste chun stiffness dearfach a fhritháireamh, is féidir meicníocht le nialas a bhaint amach. Is féidir le córas den sórt sin, ar a dtugtar meicníocht chothromaíochta statach solúbtha freisin, stát cothromaíochta statach a bhaint amach ag pointe ar bith sa raon gluaisne. Tá roinnt buntáistí ag baint leis an gcineál seo meicníochta, lena n -áirítear feidhmíocht tarchurtha fórsa den scoth, an cumas oibriú le fórsaí tiomána níos lú, agus éifeachtúlacht tharchuir ardfhuinnimh. Dá bhrí sin, tá an fócas taighde i réimse na meicníochtaí cothromaíochta statacha solúbtha go príomha ar mhicrea-chlampaí solúbtha.

I measc na gcomhpháirteanna éagsúla de mheicníochtaí solúbtha, tugadh aird shuntasach ar insí solúbtha mar gheall ar a saintréithe eisceachtúla. Tá an taisteal coibhneasta de insí solúbtha tras-treisithe sách gearr, rud a fhágann go bhfuil siad an-luachmhar do raon leathan feidhmeanna. Dá bhrí sin, is é an hinge solúbtha nialais atá bunaithe ar an dearadh seo an rogha is fearr chun meicníochtaí casta cothromaíochta statacha solúbtha a thógáil, rud a fhágann go bhfuil a chuid taighde an-suntasach.

Chun tréithe stiffness nialasach a bhaint amach i insí solúbtha, is gá an stiffness dearfach torsional a fhritháireamh le stiffness diúltach rothlach. Maidir leis seo, forbraíodh samhail stiffness diúltach rothlach. Is éard atá i gceist leis an tsamhail ná earrach duille a úsáid ina bhfuil dhá giolcach forluiteacha, ceann socraithe agus an ceann eile saor in aisce. Nuair a bhíonn dífhoirmiú an deireadh oscailte sách beag i gcomparáid le fad an giolcach, taispeánann an t-earrach líneacht mhaith agus is féidir anailís a dhéanamh air mar earrach fad-nialais.

Measann an anailís ar an tsamhail stiffness diúltach rothlach na torques a chuireann an dá sprionga i bhfeidhm ar phointe sonrach sa chóras. Bunaithe ar an dlí sín triantánach, is féidir na torques a chur in iúl go matamaiticiúil. Trí na torques seo a chur le chéile, is féidir an chasmhóimint iomlán a chuirtear i bhfeidhm ar an bpointe a chinneadh. Léiríonn an anailís seo, nuair a bhíonn an uillinn uainíochta níos lú ná 90 céim, go gcuireann na spriongaí chasmhóimint sa treo céanna leis an uillinn uainíochta, rud a chruthaíonn stiffness diúltach rothlach.

Chun samhail chruinn solúbtha nialais a bhunú, tá sé ríthábhachtach anailís a dhéanamh ar airíonna meicniúla na hinge solúbtha tras-rialaithe ginearálaithe. Breithníonn an anailís seo tosca éagsúla, mar shampla tionchar an fhórsa gathacha agus an t -ualach torsional íon ar stiffness torsional an hinge. Trí na fachtóirí seo a thuiscint, is féidir stiffness torsional toise na n -insí a ríomh. Is féidir an tsamhail choincheapúil den hinge solúbtha nialais a fháil ansin trí na spriongaí péire agus cothromaíochta imrothlacha a athsholáthar sa mhúnla diúltach rothlach. Tá an tsamhail choincheapúil seo siméadrach, rud a cheadaíonn anailís a dhéanamh ar rothlú tuathalach an ardáin ghluaiseachta.

Chun cruinneas na samhla teoiriciúla a fhíorú, déantar anailís eilimint chríochta ag baint úsáide as bogearraí ANSYS. Is éard atá i gceist leis an anailís ná ionsamhlú agus anailís a dhéanamh ar thréithe uillinn uainíochta na huaise sa hinge solúbtha nialais. Déantar na torthaí a chur i gcomparáid ansin leis na ríomhanna teoiriciúla. Déantar an insamhalta ar insí le paraiméadair dhifriúla, agus déantar stiffness an earraigh a choigeartú de réir a chéile go dtí go laghdaítear stiffness an hinge go nialas. Trí na torthaí insamhalta agus na ríomhanna teoiriciúla a chur i gcomparáid, deimhnítear go léiríonn an tsamhail theoiriciúil go cruinn iompar na hinge solúbtha nialais.

Ina theannta sin, déantar iniúchadh ar an bhféidearthacht a bhaineann le spriongaí duille a úsáid mar chothromaíocht i insí solúbtha nialais. Bunaítear samhail eilimint chríochta chun na críche seo, agus cuirtear na torthaí insamhalta i gcomparáid leis na torthaí a fhaightear ag baint úsáide as an eilimint Combine14. Déanann na torthaí cruinneas agus iontaofacht na samhla teoiriciúla a bhailíochtú arís.

Mar fhocal scoir, ceadaíonn úsáid stiffness diúltach rothlach chun stiffness dearfach a fhritháireamh i insí solúbtha go gcruthófaí córais hinge solúbtha nialais. Tairgeann na córais seo go leor buntáistí, lena n -áirítear chasmhóimint tiomána laghdaithe, feidhmíocht tarchurtha fórsa feabhsaithe, agus éifeachtúlacht mhéadaithe fuinnimh. Déantar anailís ar dhá mhodh chothromaíochta éagsúla, eadhon spriongaí cothromaíochta dúbailte agus spriongaí cothromaíochta aonair, agus cinntear a gcoinníollacha cothromaíochta statacha. Déantar na torthaí teoiriciúla a fhíorú ansin trí anailís eilimint chríochta. Deimhníonn an staidéar go bhfuil an modh earraigh cothromaíochta dúbailte oiriúnach do chásanna nach ndéanann an fórsa gathach difear do stiffness an hinge, agus tá raon níos leithne feidhmchlár ag an tsamhail earraigh chothromaíochta aonair. Mar sin féin, tá an -chomhdhlúthú ar dhlúthchomórtas spáis aiseach an tsamhail dheiridh, rud a chiallaíonn go bhfuil gá le breithniú cuimsitheach le linn dearadh struchtúrach. Tríd is tríd, tá tábhacht mhór ag baint leis an taighde ar insí solúbtha nialais agus a n-iarratais maidir le réimse na meicníochtaí solúbtha a chur chun cinn.