Influenza degli errori di lavorazione sulla qualità del giro dritto Hinges_hinge Knowleds_talls

La cerniera flessibile è un componente meccanico che utilizza le caratteristiche micro-elastiche di deformazione e recupero del metallo. È un meccanismo di trasmissione ad alta risoluzione che consente un posizionamento preciso e una messa a punto. È comunemente usato in dispositivi come piattaforme di posizionamento di precisione, apparecchiature di fotolitografia e microscopi di rilevamento della scansione.

Esistono diversi fattori che possono influenzare le prestazioni di cerniere flessibili. Durante la progettazione di cerniere flessibili, vengono fatte alcune ipotesi, come presupponendo che si verifichi solo una deformazione elastica alla cerniera e che il resto della struttura sia rigido. Si presume inoltre che si verifichi solo la deformazione angolare durante il funzionamento, senza alcuna espansione o altre deformazioni. Tuttavia, la cerniera stessa ha difetti intrinseci, come il centro di rotazione non fisso, la concentrazione di sollecitazione e la magnitudine dello stress cambia con la posizione del giunto. Le proprietà dei materiali e i fattori ambientali possono anche influire sulle prestazioni della cerniera.

Nella progettazione strutturale, la combinazione di cerniere multiple e aste di collegamento è comune. Tuttavia, gli errori di elaborazione tra queste combinazioni possono portare allo spostamento dell'accoppiamento degli angoli e delle linee rette, causando la deviazione del movimento del meccanismo dal percorso desiderato. Ci sono state analisi complete delle fonti di errore in meccanismi di cerniera flessibili, comprese le discussioni sulle prestazioni dei materiali, la progettazione delle dimensioni, le vibrazioni, l'interferenza, gli errori di lavorazione, ecc. Queste analisi mirano a comprendere la sensibilità di ciascun errore variabile sulle prestazioni della cerniera flessibile.

Ricerche precedenti hanno utilizzato metodi come l'espansione della serie Taylor, il metodo degli elementi finiti e le simulazioni numeriche per studiare i meccanismi di spostamento e l'accoppiamento causati da errori di produzione in cernie flessibili. Tuttavia, la maggior parte di questi studi si è concentrata sui singoli meccanismi e ha avuto alcune limitazioni in termini di portata e risultati ottenuti.

Questo documento si concentra sull'analisi di tre errori di lavorazione nelle cerniere flessibili circolari dritte: l'errore di posizionamento dell'arco di incisione nella direzione y, l'errore di posizionamento dell'arco di incisione nella direzione X e l'errore di perpendicolarità della linea centrale dell'asse dell'arco. Le formule di calcolo della rigidità per ciascun tipo di errore sono derivate e i risultati sono validati utilizzando l'analisi degli elementi finiti (FEA). Questa ricerca fornisce preziose informazioni sulla progettazione e l'elaborazione dei parametri dei cardini.

Per condurre l'analisi, viene stabilito un modello di struttura a travi a sbalzo utilizzando il software ANSYS. Diversi punti di progettazione vengono ottenuti modificando i parametri di errore e i calcoli della simulazione vengono eseguiti su questi punti di progettazione per ottenere gli errori di rigidità. I risultati ottenuti dall'analisi numerica e dall'analisi degli elementi finiti vengono confrontati e trovati in buon accordo.

I risultati mostrano che gli errori nel posizionamento dell'arco di incisione nella direzione Y e la perpendicolarità della linea dell'asse hanno un impatto significativo sulla rigidità della cerniera flessibile. Gli errori nel posizionamento dell'arco di incisione nella direzione X hanno un'influenza minore. Sulla base di questi risultati, si consiglia di controllare rigorosamente gli errori di posizionamento nella direzione Y e la perpendicolarità della linea dell'asse, considerando anche la riduzione del valore di T/R per ridurre al minimo l'impatto degli errori di posizionamento nella direzione X.

In conclusione, questa ricerca fornisce un'analisi completa degli errori di lavorazione nelle cerniere flessibili circolari e il loro impatto sulla rigidità. Le formule di calcolo della rigidità derivata e la validazione utilizzando l'analisi degli elementi finiti contribuiscono alla comprensione della progettazione e dell'elaborazione dei parametri della cerniera. Ulteriori ricerche possono essere condotte per esplorare altri tipi di errori di lavorazione e i loro effetti sulle prestazioni delle cerniere flessibili.