Kalkil fleksibilite ak analiz pèfòmans nan yon nouvo sèl-sided dwat-sèk-elips hybri1

Abstrè:

Gon fleksib jwe yon wòl enpòtan anpil nan jaden an nan sistèm mikwo-elèktromekanik (MEMS). Papye sa a entwodui yon nouvo kalite charnyèr fleksib yo rele yon sèl-sided dwat-sèk-elips ibrid charnyèr la fleksib. Se fleksibilite nan sa a charnyèr kalkile lè l sèvi avèk dezyèm teyorèm Karl a, ak rezilta yo yo valide nan analiz eleman fini. Paramèt yo estriktirèl nan charnyèr a yo analize detèmine enfliyans yo sou fleksibilite li yo. Yon konparezon tou te fè ant sèl-sided ak doub-sided dwat-sèk-elips ibrid gon yo fleksib, epi li se konkli ke charnyèr nan yon sèl-sided ofri pi bon kapasite wotasyon ak sansiblite chaj. An jeneral, yon sèl-sided ibrid fleksib charnyèr a bay yon solisyon pwomèt pou aplikasyon pou kontra enfòmèl ant ak trè deplasman nan jeni.

Nan jaden yo rapidman en nan teknoloji mikwo-elèktromekanik, avyon, ak jeni byolojik, mekanis tradisyonèl rijid yo pa ase yo satisfè kondisyon yo konsepsyon ak l '. Mekanism fleksib, ak ti gwosè yo, absans nan friksyon mekanik ak twou vid ki genyen, ak sansiblite segondè mouvman, te pran siyifikatif traction nan disiplin divès kalite, ki gen ladan machin, robotic, òdinatè, kontwòl otomatik, ak mezi presizyon. Eleman kle a nan mekanis fleksib se charnyèr a fleksib, ki itilize elastik deformation ak pwopriyete pwòp tèt ou-rekiperasyon elimine pèdi mouvman ak friksyon mekanik, kidonk reyisi pi wo rezolisyon deplasman. Single-aks gon fleksib ka klase ki baze sou fòm kwa-rejyonal yo, tankou arc, ang plon, elips, parabòl, ak kalite ipèbòl. Pami sa yo, dwat-wonn ak plon ang yo gon yo lajman itilize akòz estrikti senp yo. Sepandan, nan kèk ka kote espas se contrainte, bezwen an pou estrikti kontra enfòmèl ant te mennen nan Aparisyon nan yon sèl-sided gon fleksib, ki te jwenn aplikasyon pou vaste nan mezi presizyon ak pwezante. Bati sou avantaj ki genyen nan ibrid ak inilateral gon fleksib, papye sa a pwopoze yon inilateral ibrid charnyèr fleksib, ki ofri yon apwòch roman nan aplikasyon an jeni nan gon fleksib ak estrikti kontra enfòmèl ant ak deplasman gwo.

Kalkil fleksibilite nan inilateral dwat-sèk-elips ibrid charnyèr la fleksib:

Inilateral dwat-sèk-elips ibrid charnyèr la fleksib konprann mwatye nan yon inilateral dwat-sèk charnyèr ak mwatye nan yon charnyèr eliptik inilateral. Paramèt jewometrik li yo gen ladan lajè charnyèr (B), epesè minimòm (T), reyon dwat-sèk (R), longè charnyèr (L), pi gwo aks nan elips la (M), ak aks semi-minè nan elips la (N). Se analiz la nan charnyèr a fleksib ki baze sou sipozisyon an nan yon ti-defòme gwo bout bwa cantilever, ak fen a dwat fiks ak koube deformation ki te koze pa fòs ak moman. Se enfliyans nan chaj aksyal konsidere, pandan y ap taye lenn ak efè Torsion yo neglije. Selon dezyèm teyorèm kasèt la, relasyon ki genyen ant deformation charnyèr la nan pwen 1 ak chaj la aplike ka detèmine. Se fòmil la kalkil fleksibilite sòti ki baze sou relasyon sa a ak kowòdone yo nan koup transvèsal charnyèr la. Atravè kalkil entegral, fleksibilite nan inilateral dwat-sèk-elips ibrid la fleksib charnyèr ka jwenn.

Egzanp kalkil ak verifikasyon eleman fini:

Yon egzanp kalkil fèt lè l sèvi avèk fòmil la kalkil fleksibilite sòti pou valè diferan nan aks la semi-minè (n) nan elips la. Rezilta yo konpare ak rezilta analiz eleman fini (FEA) pou verifye presizyon fòmil la. Erè ki genyen ant de kouche yo nan rezilta yo te jwenn yo dwe mwens pase 8%, ki konfime validite nan fòmil la kalkil fleksibilite.

Analiz pèfòmans nan inilateral dwat-sèk-elips ibrid charnyèr la fleksib:

Se fleksibilite nan charnyèr a enfliyanse pa materyèl li yo ak paramèt estriktirèl. Fòmil la kalkil fleksibilite revele ke modil la elastik (E) se envès pwopòsyonèl ak lajè charnyèr la (B). Lòt paramèt, tankou reyon dwat-sèk la (R), semi-pi gwo aks nan elips la (M), semi-minè aks nan elips la (N), ak epesè minimòm (t), tou afekte fleksibilite la. Yon analiz de fòmil kalkil fleksibilite a montre ke paramèt li yo ki pi sansib a chanjman ki fèt nan epesè minimòm lan (t) nan charnyèr la.

Konparezon pèfòmans ak bilateral dwat-sèk-elips ibrid charnyèr fleksib:

Se inilateral dwat-sèk-elips ibrid charnyèr la konpare ak doub-sided dwat-sèk-elips ibrid la fleksib charnyèr pwopoze nan literati a. Se rapò a fleksibilite itilize kòm yon endèks pèfòmans, defini kòm rapò a nan fleksibilite a inilateral nan fleksibilite nan bilateral. Rezilta yo montre ke inilateral ibrid fleksib charnyèr a ofri pi bon kapasite wotasyon ak sansiblite chaj konpare ak charnyèr la bilateral ibrid.

Pwopozisyon an nan yon nouvo kalite charnyèr fleksib, inilateral ibrid fleksib charnyèr a, pote nouvo posiblite pou aplikasyon pou jeni ki mande pou estrikti kontra enfòmèl ant ak deplasman gwo. Se fòmil la kalkil fleksibilite sòti ki baze sou teyorèm dezyèm Karl a ak valide nan analiz eleman fini. Paramèt yo estriktirèl nan charnyèr a yo te jwenn enpak fleksibilite li yo, ak epesè a minimòm egzèse enfliyans ki pi enpòtan. Inilateral ibrid fleksib charnyèr la fè pi bon pase bilateral ibrid charnyèr la an tèm de kapasite wotasyon ak sansiblite chaj. An jeneral, inilateral ibrid fleksib charnyèr la ofri kandida prometteur pou aplikasyon pou jeni divès kalite.