Izračunavanje fleksibilnosti i analiza performansi novog jednostranog hibri za ravni krug

Sažetak:

Fleksibilne šarke dobile su značajnu popularnost u polju mikro-elektromehaničkih sustava (MEMS). Ovaj rad uvodi novu vrstu fleksibilnog zgloba, naime jednostrani hibridni hibridni hibridni zglob. Predložena je Karlova druga teorema, predložena je računalna formula za fleksibilnost kružnih i eliptičnih hibridnih fleksibilnih šarki. Izvedena formula potvrđena je analizom konačnih elemenata i komparativnom analizom. Analizira se utjecaj svakog strukturnog parametra jednostranog hibridnog fleksibilnog zgloba na njegovu fleksibilnost. Nadalje, usporedba se uspoređuje s dvostranim hibridnim hibridnim zglobnim zglobnim zglobnim zglobom kako bi se pokazala vrhunski kapacitet rotacije i osjetljivost opterećenja jednostranog dizajna. Prijedlog jednostranih hibridnih fleksibilnih šarki predstavlja novu aveniju za inženjerske primjene koja zahtijeva kompaktne strukture i velike pomake.

Pojava mikro-elektromehaničke tehnologije, zrakoplovnog inženjerstva i biološkog inženjerstva istaknula je ograničenja tradicionalnih krutih mehanizama u ispunjavanju zahtjeva za dizajnom i upotrebom. Fleksibilni mehanizmi nude brojne prednosti kao što su mala veličina, odsutnost mehaničkog trenja, bez praznina i velika osjetljivost na kretanje. To je dovelo do njihove opsežne uporabe u raznim disciplinama, uključujući strojeve, robotiku, računala, automatsku kontrolu i precizno mjerenje. Ključna komponenta fleksibilnih mehanizama je fleksibilni zglob, koji eliminira izgubljeno kretanje i mehaničko trenje elastičnom deformacijom i svojstvima samo-oporavka, omogućujući veće rezolucije pomaka. Fleksibilne šarke s jednim osmom klasificirane su u različite oblike, poput luka, olovnog kuta, elipse, parabole i hiperbole. Među njima se široko koriste tipovi pravog kruga i kuta olova zbog svojih jednostavnih struktura. Međutim, u određenim aplikacijama gdje je prostor ograničen, jednostrani fleksibilni šarke pojavili su se kao preferirani izbor, pronalazeći korisnost u preciznom mjerenju i pozicioniranju.

Metode:

Nastavljajući na gore spomenutom istraživanju, ova studija predlaže novu vrstu fleksibilnog zgloba nazvanog jednostrani hibridni fleksibilni zglob, koji kombinira prednosti hibridnih i jednostranih fleksibilnih šarki. Formula izračuna fleksibilnosti za ovu šarku izvedena je na temelju Karlove druge teorema, a njegova je performansa provjerena analizom konačnih elemenata. Studija također ispituje utjecaj različitih strukturnih parametara na fleksibilnost zgloba.

Rezultati i rasprava:

Formula izračuna fleksibilnosti za jednostranu hibridnu zglobnu zglobnu zglobnu zglobnu zglobu ukazuje da fleksibilnost ovisi i o materijalnim i strukturnim parametrima. Izvedena formula pokazuje da su parametri fleksibilnosti obrnuto proporcionalni širini šarke, dok parametri poput polumjera ravnog kruga, osi polu-glavne elipse, osi polu-minor i minimalne debljine također utječu na fleksibilnost. Analizom se primjećuje da se fleksibilnost smanjuje s povećanjem polu-minorske osi elipse, povećava se s smanjenjem minimalne debljine i mijenja se nelinearno s različitom debljinom. Utjecaj minimalne debljine na fleksibilnost utvrđeno je da je značajniji u usporedbi s drugim parametrima.

Usporedba se crpi između jednostranog hibridnog zgloba ravnog kruga i elipse i dvostranog hibridnog hibridnog zgloba ravnog kruga predloženog u prethodnoj literaturi. Fleksibilnost je identificirana kao najvažnija karakteristika fleksibilnih šarki, a uvodi se relativni omjer fleksibilnosti, označen kao cday, za usporedbu dva dizajna šarki. Analiza otkriva da jednostrani hibridni fleksibilni zglob pokazuje veću rotacijsku sposobnost i osjetljivost opterećenja u usporedbi s bilateralnim dizajnom. Fleksibilnost jednostranog hibridnog fleksibilnog zgloba otprilike je 1,37 puta veća od one bilateralnog dizajna.

Ova studija predstavlja sveobuhvatnu analizu jednostranog hibridnog fleksibilnog zgloba, inovativnog fleksibilnog dizajna zgloba koji nudi kompaktne strukture i velike pomake. Izvedena formula izračuna fleksibilnosti potvrđena je analizom konačnih elemenata, pokazujući pogrešku u roku od 8%. Utjecaj strukturnih parametara na fleksibilnost se analizira, pri čemu je minimalna debljina šarke identificirana kao najutjecajniji parametar. Nadalje, usporedba s bilateralnim hibridnim fleksibilnim zglobom ističe superiorne performanse jednostranog dizajna u smislu rotacijskog kapaciteta i osjetljivosti opterećenja. Predloženi jednostrani hibridni fleksibilni zglob otvara nove mogućnosti za inženjersku primjenu fleksibilnih zglobova u raznim industrijama.