Analisi di flessione, trazione e rigidità compressa e applicazione di quattro cerniere flessibili composite

Riepilogo: questo articolo fornisce un'analisi delle proprietà di rigidità di quattro cerniere flessibili composite. Inizia derivando le formule di calcolo per flessione della rigidità, della tensione e della rigidità di compressione di quattro diversi tipi di cerniere flessibili in base alla meccanica del materiale e al calcolo. Usando il metodo degli elementi finiti, l'autore verifica la correttezza della formula di calcolo della rigidità derivata per la cerniera flessibile a fascio dritto arrotondato.

L'articolo confronta quindi e analizza le proprietà di rigidità di quattro diverse cerniere flessibili composite. Mostra che la cerniera composita del fascio dritto ellittico ha la più piccola rigidità di flessione e trazione.

Successivamente, l'autore analizza le prestazioni di rigidità di giunti flessibili a forma di T usando il metodo degli elementi finiti. Si è scoperto che la flessibilità e la capacità di compensazione della deformazione dell'articolazione flessibile a forma di T composta dalla cerniera composita a fascio dritto ellittico è la più forte.

Le cerniere flessibili sono ampiamente utilizzate in applicazioni che richiedono una piccola spostamento angolare e una rotazione ad alta precisione. Eliminano il viaggio d'aria e l'attrito meccanico durante la trasmissione. La rigidità è un indicatore di prestazioni cruciali di cerniere flessibili in quanto riflette la loro capacità di resistere ai carichi esterni e la flessibilità delle coppie cinematiche.

L'articolo rileva che studi precedenti hanno derivato formule complesse per il calcolo della rigidità delle cerniere flessibili. In questa ricerca, l'autore utilizza le formule di base della meccanica per derivare espressioni più concise. Tuttavia, a causa delle dimensioni geometriche delle cerniere flessibili effettive che non soddisfano completamente le ipotesi dell'analisi teorica, i metodi a elementi finiti sono spesso impiegati per studiare le loro prestazioni di rigidità.

Sulla base della cerniera flessibile a fascio dritto arrotondato, l'autore propone tre nuove cerniere flessibili composite: composito a fascio dritto ellittico, composito di raggio dritto parabolico e cerniere composite di raggio dritto iperbolico. Sono derivate le formule di calcolo della rigidità per questi quattro tipi di cerniere flessibili e le loro proprietà di rigidità vengono confrontate e analizzate.

Per dimostrare l'applicazione di questi risultati, l'articolo indaga le proprietà di rigidità dei giunti a forma di T flessibili utilizzando le quattro cerniere flessibili composite. I risultati mostrano che l'articolazione flessibile a forma di T composta dalla cerniera composita del fascio dritto ellittico mostra la più forte capacità di compensazione della deformazione.

In conclusione, questa ricerca fornisce preziose informazioni sulle proprietà di rigidità di diversi tipi di cerniere flessibili composite. I risultati possono informare la progettazione e l'applicazione di cerniere flessibili in vari settori, in particolare nelle applicazioni che richiedono una rotazione precisa e un attrito minimo.