Progettazione del metodo degli elementi finiti e analisi delle prestazioni di una nuova cerniera flessibile ad angolo grande kinge know

Abstract: lo sviluppo di cerniere flessibili con grande deformazione, piccolo stress e piccola deriva centrale è sempre stato un problema impegnativo nel campo della ricerca flessibile della cerniera. Questo documento presenta un nuovo design di una cerniera flessibile con una struttura a V, teoria della sovrapposizione e metodo di layout simmetrico, ispirato a una certa cerniera flessibile straniera. È stato condotto uno studio concettuale per progettare questa cerniera flessibile, stabilire un modello matematico e analizzare le sue prestazioni. L'analisi del metodo degli elementi finiti ha dimostrato che il metodo di progettazione ha aumentato la flessibilità della cerniera allungando la sezione, ha ridotto la deriva centrale e la massima sollecitazione, con conseguente angolo di rotazione massima di circa 16 °, una deriva centrale massima di 3,557 μm e una sollecitazione massima di 499,8 MPA, soddisfacendo i requisiti di progettazione iniziale. Questi risultati confermano il valore pratico della cerniera.

Attualmente, i sensori remoti ottici spaziali adottano principalmente il metodo di giunzione sfalsato TDICCD per ottenere array di linee lunghe. Tuttavia, questo metodo manca di compensazione del movimento dell'immagine, portando a una significativa riduzione della risoluzione delle immagini. Pertanto, è necessaria una compensazione del movimento dell'immagine. La compensazione del movimento dell'immagine meccanica e la compensazione elettronica sono i due metodi comuni. Questo documento si concentra sul controllo in tempo reale della rotazione del dispositivo TDICCD per ottenere la compensazione del movimento dell'immagine. I meccanismi di rotazione ordinari non sono in grado di soddisfare i requisiti di precisione nello spazio, richiedendo lo sviluppo di cerniere flessibili senza spazio, nessun attrito, nessuna lubrificazione e alta risoluzione. La cerniera sviluppata in questo documento si basa su uno specifico progettazione della fotocamera, che richiede un angolo di rotazione di 6-8 °, una deriva centrale non superiore a 10 μm e dimensioni entro 40 mm × 60 mm.

Design flessibile della cerniera:

Vengono introdotti diversi tipici design di cerniere flessibili, tra cui la cerniera flessibile sfalsata, la cerniera flessibile a tubo diviso e la cerniera flessibile flessibile. Mentre queste cerniere mostrano una buona flessibilità e una vasta gamma di angoli di rotazione, soffrono di una significativa deriva centrale se sottoposti a forze esterne. La caratteristica comune di queste cerniere è l'uso di più canne per la deformazione, ottenendo una deformazione concentrata attraverso la flessibilità distribuita. Tuttavia, la stabilità strutturale delle configurazioni a più crisi è difficile da garantire nell'ambiente spaziale. Pertanto, è sottolineata la necessità di ulteriori ricerche per applicare questi componenti allo spazio. Per affrontare questi problemi, viene proposto un nuovo design flessibile della cerniera flessibile, incorporando un design a V e una struttura simmetrica, ispirata alla cerniera flessibile di tipo ruota.

Analisi della cerniera flessibile farfalla:

Il modello geometrico della cerniera flessibile farfalla viene analizzato utilizzando il metodo degli elementi finiti. La cerniera è composta da cerniere interconnesse con un design a forma di V, consentendo una maggiore lunghezza dell'unità flessibile senza comprometterne lo spessore. L'analisi dimostra che il design riduce efficacemente lo stress distribuendo la forza su quattro parti e implementando l'offset vettoriale per ridurre al minimo la deriva centrale. La sollecitazione massima è di circa 499,8 MPa, all'interno dell'intervallo di sollecitazione consentito del materiale scelto. La cerniera raggiunge un angolo di rotazione di 8 ° e una deriva centrale di 3,557 μm, soddisfacendo i requisiti di progettazione. Viene anche studiata la relazione tra il raggio e la deriva centrale, con un raggio di 17 mm ritenuto ottimale per il design della cerniera. Inoltre, l'analisi rivela una relazione lineare tra forza e spostamento, consentendo un controllo preciso dell'angolo di rotazione.

In conclusione, un nuovo tipo di cerniera flessibile ad angolo grande è progettato utilizzando il metodo degli elementi finiti e le sue prestazioni vengono analizzate. La progettazione a forma di V proposta, la teoria della sovrapposizione e il layout simmetrico comportano una maggiore flessibilità, una riduzione della deriva centrale e lo stress. La cerniera raggiunge un angolo di rotazione massimo di 16 °, una deriva centrale massima di 3,557 μm e una sollecitazione massima di 499,8 MPa, soddisfacendo i requisiti di progettazione. L'analisi della relazione di spostamento della forza conferma ulteriormente l'eccellente elasticità lineare della cerniera. Nel complesso, la cerniera sviluppata presenta un valore pratico e può essere applicata in vari scenari, come le cerimonie di apertura, le mostre commerciali e le promozioni dei prodotti.