Analisis Kekakuan dan Uji Eksperimental Planar Flexible Bengeng Mekanisme_Hinge Knowledge_ta

Engsel yang fleksibel adalah mekanisme mekanis yang memanfaatkan deformasi elastis reversibel bahan untuk mentransmisikan gerakan dan energi. Ia menemukan aplikasi di berbagai bidang seperti kedirgantaraan, manufaktur, optik, dan bioengineering. Dalam beberapa tahun terakhir, ada peningkatan penggunaan engsel fleksibel dalam bidang teknologi teknik seperti pemosisian mikro, pengukuran, platform optik, mekanisme penyesuaian mikro, dan mekanisme penyebaran antena skala besar.

Keuntungan utama dari engsel yang fleksibel adalah desain terintegrasi yang memungkinkan transmisi gerak dan energi tanpa serangan balik, gesekan, celah, kebisingan, keausan, dan dengan sensitivitas gerak tinggi. Salah satu jenis engsel fleksibel adalah engsel fleksibel planar, yang biasanya dibuat menggunakan pegas daun biasa. Engsel fleksibel planar menawarkan perakitan struktur sederhana dan biaya pemrosesan rendah, membuatnya sangat cocok untuk desain mekanik presisi.

Ada empat bentuk struktural umum dari mekanisme panduan engsel fleksibel, yaitu Tipe I, Tipe II, Tipe III, dan Tipe IV. Mekanisme ini sering digunakan untuk panduan presisi tinggi dalam berbagai aplikasi. Di antara mereka, Tipe I adalah mekanisme panduan engsel fleksibel lingkaran semi-lurus yang dikenal karena struktur dan stabilitasnya yang ringkas. Namun, itu bisa rentan terhadap kelelahan. Tipe II adalah mekanisme pemandu buluh paralel dengan pelat penguat, yang menawarkan lebih banyak bagian tetapi telah mengurangi resistensi kelelahan dibandingkan dengan Tipe I. Tipe III adalah mekanisme panduan buluh paralel yang lebih sederhana tetapi tidak memiliki stabilitas secara keseluruhan. Tipe IV, mekanisme panduan engsel fleksibel planar, mengatasi kelemahan tipe I dan lebih stabil daripada tipe III. Ini memiliki potensi besar untuk berbagai aplikasi.

Sementara tiga jenis pertama mekanisme pemandu fleksibel telah dibahas secara luas dalam literatur, mekanisme panduan engsel fleksibel planar (tipe IV) tidak umum digunakan dalam praktik, dan ada kurangnya teori desain yang relevan dalam literatur saat ini. Makalah ini bertujuan untuk menjembatani kesenjangan itu dengan memberikan derivasi teoritis dari kekakuan lentur engsel fleksibel planar dan formula analisis kekakuan dari mekanisme penuntun. Ini juga termasuk pengujian eksperimental untuk memvalidasi akurasi formula analitik.

Kekakuan bending engsel fleksibel planar diturunkan berdasarkan persamaan momen lentur dari mekanika material. Struktur bagian engsel planar dianalisis, mengingat dimensi dan sifat pelat stainless steel yang digunakan. Formula analitik yang diturunkan memberikan dasar teoritis untuk memahami kekakuan engsel.

Untuk memverifikasi formula analitik, satu set mekanisme panduan jajaran genjang yang menggunakan engsel fleksibel planar dirancang dan diproses. Pengujian eksperimental dilakukan dengan menggunakan tegangan pegas dan instrumen kompresi untuk mengukur hubungan perpindahan kekuatan dari mekanisme. Hasil tes dibandingkan dengan perhitungan formula analitik, dan kesepakatan yang baik ditemukan, meskipun dengan kesalahan relatif kecil 4,7%. Perbedaan ini disebabkan oleh fakta bahwa formula analitik hanya mempertimbangkan deformasi bagian engsel dan bukan seluruh buluh.

Aplikasi praktis dari mekanisme panduan engsel fleksibel planar ditunjukkan melalui desain perangkat anti-tabrakan pengukur satu dimensi untuk pusat pengukuran gigi CNC. Perangkat ini menggabungkan probe TESA satu dimensi, mekanisme pemandu fleksibel planar, dan sensor posisi untuk memastikan perlindungan keamanan probe.

Sebagai kesimpulan, penelitian ini memberikan derivasi teoritis dan validasi eksperimental dari kekakuan mekanisme panduan engsel fleksibel planar. Formula analitik menunjukkan akurasi yang baik, meskipun dengan sedikit perbedaan karena penyederhanaan yang dibuat dalam formula. Penelitian di masa depan harus mempertimbangkan deformasi seluruh buluh dan faktor -faktor lain yang mempengaruhi untuk meningkatkan akurasi perhitungan kekakuan engsel. Aplikasi praktis dari mekanisme panduan engsel fleksibel planar menunjukkan potensinya untuk berbagai aplikasi rekayasa.