Desain Metode Elemen Hingga dan Analisis Kinerja dari Tahu Hinge_Hinge yang fleksibel sudut besar baru

Abstrak: Pengembangan engsel fleksibel dengan deformasi besar, stres kecil, dan penyimpangan pusat kecil selalu menjadi masalah yang menantang di bidang penelitian engsel fleksibel. Makalah ini menyajikan desain baru engsel fleksibel dengan struktur berbentuk V, teori superposisi, dan metode tata letak simetris, yang diilhami oleh engsel fleksibel asing tertentu. Sebuah studi konseptual dilakukan untuk merancang engsel yang fleksibel ini, membangun model matematika, dan menganalisis kinerjanya. Analisis metode elemen hingga menunjukkan bahwa metode desain meningkatkan fleksibilitas engsel dengan memperpanjang bagian, mengurangi penyimpangan pusatnya dan tegangan maksimum, menghasilkan sudut rotasi maksimum sekitar 16 °, penyimpangan pusat maksimum 3,557 μm, dan tekanan maksimum 499,8 MPa, memenuhi persyaratan desain awal. Hasil ini mengkonfirmasi nilai praktis engsel.

Saat ini, sensor jarak jauh optik ruang terutama mengadopsi metode splicing TDICCD yang terhuyung -huyung untuk mencapai array garis panjang. Namun, metode ini tidak memiliki kompensasi gerak gambar, yang mengarah pada pengurangan yang signifikan dalam resolusi gambar. Oleh karena itu, kompensasi gerak gambar diperlukan. Kompensasi gerak gambar mekanis dan kompensasi elektronik adalah dua metode umum. Makalah ini berfokus pada kontrol real-time dari rotasi perangkat TDICCD untuk mencapai kompensasi gerak gambar. Mekanisme berputar biasa tidak dapat memenuhi persyaratan presisi di ruang angkasa, mengharuskan pengembangan engsel fleksibel tanpa celah, tanpa gesekan, tanpa pelumasan, dan resolusi tinggi. Engsel yang dikembangkan dalam makalah ini didasarkan pada desain kamera tertentu, yang membutuhkan sudut rotasi 6-8 °, penyimpangan tengah tidak melebihi 10 μm, dan dimensi dalam 40mm × 60mm.

Desain engsel fleksibel:

Beberapa desain engsel fleksibel yang khas diperkenalkan, termasuk engsel fleksibel yang terhuyung-huyung, engsel fleksibel tabung split, dan engsel fleksibel yang fleksibel bebas. Sementara engsel ini menunjukkan fleksibilitas yang baik dan sejumlah besar sudut rotasi, mereka menderita penyimpangan pusat yang signifikan ketika mengalami kekuatan eksternal. Karakteristik umum dari engsel ini adalah penggunaan beberapa alang untuk deformasi, mencapai deformasi terkonsentrasi melalui fleksibilitas terdistribusi. Namun, stabilitas struktural konfigurasi multi-bensa sulit dipastikan di lingkungan luar angkasa. Oleh karena itu, kebutuhan untuk penelitian lebih lanjut untuk menerapkan komponen -komponen ini ke ruang ditekankan. Untuk mengatasi masalah ini, desain engsel fleksibel kupu-kupu baru diusulkan, menggabungkan desain berbentuk V dan struktur simetris, terinspirasi oleh engsel fleksibel tipe roda.

Analisis engsel kupu -kupu fleksibel:

Model geometris engsel kupu -kupu yang fleksibel dianalisis menggunakan metode elemen hingga. Engselnya terdiri dari engsel yang saling berhubungan dengan desain berbentuk V, memungkinkan peningkatan panjang unit fleksibel tanpa mengorbankan ketebalannya. Analisis menunjukkan bahwa desain secara efektif mengurangi stres dengan mendistribusikan gaya di empat bagian dan mengimplementasikan vektor offset untuk meminimalkan penyimpangan pusat. Tegangan maksimum adalah sekitar 499,8 MPa, dalam kisaran tegangan yang diijinkan dari bahan yang dipilih. Engsel mencapai sudut rotasi 8 ° dan penyimpangan tengah 3,557 μm, memenuhi persyaratan desain. Hubungan antara jari -jari dan penyimpangan tengah juga diselidiki, dengan radius 17mm dianggap optimal untuk desain engsel. Selain itu, analisis mengungkapkan hubungan linier antara gaya dan perpindahan, memungkinkan kontrol yang tepat dari sudut rotasi.

Sebagai kesimpulan, jenis baru engsel fleksibel sudut besar dirancang menggunakan metode elemen hingga, dan kinerjanya dianalisis. Desain berbentuk V yang diusulkan, teori superposisi, dan tata letak simetris menghasilkan peningkatan fleksibilitas, pengurangan penyimpangan tengah, dan stres. Engsel mencapai sudut rotasi maksimum 16 °, penyimpangan tengah maksimum 3,557 μm, dan tegangan maksimum 499,8 MPa, memenuhi persyaratan desain. Analisis hubungan pemindahan kekuatan lebih lanjut mengkonfirmasi elastisitas linear engsel yang sangat baik. Secara keseluruhan, engsel yang dikembangkan menunjukkan nilai praktis dan dapat diterapkan dalam berbagai skenario, seperti upacara pembukaan, pameran bisnis, dan promosi produk.