Rugalmassági kiszámítás és teljesítmény-elemzés egy új, egyenes körű-ellipszis hibri

Absztrakt:

A rugalmas csuklók jelentős népszerűséggel bírtak a mikroelektromechanikai rendszerek (MEMS) területén. Ez a cikk egy új típusú rugalmas csuklópántot vezet be, nevezetesen az egyoldalas egyenes kör-ellipszis hibrid rugalmas csuklópántot. Javasoljuk Karl második tételét, a kör alakú és elliptikus hibrid rugalmas zsanérok rugalmasságának számítási képletét. A származtatott képletet véges elem -elemzéssel és összehasonlító elemzéssel validálják. Elemezzük az egyoldalú hibrid rugalmas csuklópaméterének minden szerkezeti paraméterének a rugalmasságára gyakorolt ​​hatását. Ezenkívül összehasonlítást végeznek a kétoldalas, egyenes körű, ellipszis hibrid csuklópánttal, hogy bemutassák az egyoldalú kialakítás kiváló forgási képességét és terhelési érzékenységét. Az egyoldalú hibrid rugalmas csuklók javaslata új utat mutat be a mérnöki alkalmazásokhoz, amelyek kompakt szerkezeteket és nagy elmozdulásokat igényelnek.

A mikroelektromechanikai technológia, a repülőgépipar és a biológiai mérnöki munka megjelenése rávilágított a hagyományos merev mechanizmusok korlátozásaira a megfelelő tervezés és a használati követelmények során. A rugalmas mechanizmusok számos előnyt kínálnak, mint például a kis méret, a mechanikai súrlódás hiánya, a hiányosságok és a nagy mozgás érzékenysége. Ez vezetett a különféle tudományágakban való kiterjedt felhasználásukhoz, beleértve a gépeket, a robotikát, a számítógépeket, az automatikus vezérlést és a precíziós mérést. A rugalmas mechanizmusok kulcsfontosságú eleme a rugalmas csuklópánt, amely az elveszített mozgást és a mechanikus súrlódást elasztikus deformáció és önmegtakarítási tulajdonságok révén kiküszöböli, lehetővé téve a magasabb elmozdulási felbontásokat. Az egytengelyes rugalmas zsanérokat különféle formákba sorolják, mint például ív, ólomszög, ellipszis, parabola és hiperbola. Közülük az egyenes körű és ólomszöget széles körben alkalmazzák egyszerű szerkezetük miatt. Bizonyos alkalmazásokban azonban, ahol a hely korlátozott, az egyoldalú rugalmas zsanérok váltak ki preferált választásként, megtalálva a precíziós mérés és a pozicionálás hasznosságát.

Mód:

A fent említett kutatásokra épülve ez a tanulmány egy új típusú rugalmas csuklópántot javasol, az úgynevezett egyoldalú hibrid rugalmas csuklópántot, amely ötvözi a hibrid és az egyoldalú rugalmas csuklók előnyeit. Ennek a csuklópántnak a rugalmassági számítási képletét Karl második tétele alapján származik, és teljesítményét véges elem -elemzéssel igazolják. A tanulmány megvizsgálja a különféle szerkezeti paraméterek hatását a csuklópántság rugalmasságára.

Eredmények és megbeszélés:

Az egyoldalú, egyenes kör-ellipszis hibrid rugalmas csuklópántos csuklópántos rugalmassági számítási képlete azt jelzi, hogy a rugalmasság mind az anyag, mind a szerkezeti paramétertől függ. A származtatott képlet azt mutatja, hogy a rugalmassági paraméterek fordítottan arányosak a csuklószélesség szélességével, míg az olyan paraméterek, mint az egyenes kör sugara, az ellipszis félmajor tengelye, a félpinor tengelye és a minimális vastagság szintén befolyásolják a rugalmasságot. Elemzéssel megfigyelhető, hogy a rugalmasság csökken az ellipszis félig-tengelyének növekedésével, a minimális vastagság csökkenésével növekszik, és nemlineáris vastagsággal változik. A minimális vastagságnak a rugalmasságra gyakorolt ​​hatása szignifikánsabbnak bizonyul a többi paraméterekhez képest.

Összehasonlításra kerül az egyoldalú, egyenes kör-ellipszis hibrid rugalmas csuklópánt és a kétoldalas, egyenes kör-ellipszis hibrid csuklópánt, amelyet a korábbi irodalomban javasoltak. A rugalmasságot a rugalmas zsanérok legfontosabb jellemzőjeként azonosítják, és a Cday -ként jelölt relatív rugalmassági arányt vezetik be a két csuklópántos terv összehasonlításához. Az elemzés azt mutatja, hogy az egyoldalú hibrid rugalmas csuklópánt nagyobb forgási képességet és terhelési érzékenységet mutat a kétoldalú kialakításhoz képest. Az egyoldalú hibrid rugalmas csukló rugalmassága körülbelül 1,37 -szer magasabb, mint a kétoldalú kialakítás.

Ez a tanulmány bemutatja az egyoldalú hibrid rugalmas csuklópántok átfogó elemzését, egy innovatív rugalmas csuklópántos kialakítást, amely kompakt szerkezeteket és nagy elmozdulásokat kínál. A származtatott rugalmassági számítási képletet véges elem -elemzéssel validálják, 8%-on belüli hibát mutatva. A strukturális paramétereknek a rugalmasságra gyakorolt ​​hatását elemezzük, a csuklópántos minimális vastagsággal a legbefolyásosabb paraméterként. Ezenkívül a bilaterális hibrid rugalmas csuklóval összehasonlítás rávilágít az egyoldalú kialakítás kiváló teljesítményére a forgási képesség és a terhelés érzékenysége szempontjából. A javasolt egyoldalú hibrid rugalmas csuklópánt új lehetőségeket nyit meg a rugalmas csuklók mérnöki alkalmazására a különféle iparágakban.